Gestão da entrada de energia 2.0: controlador do sistema de produção de energia com funções adicionais A Phoenix Contact oferece uma solução certificada para instalações fotovoltaicas.

Versão resumida

Os operadores de rede são obrigados a alimentar a rede com a maior quantidade possível de energia renovável, sem pôr em causa a estabilidade da rede. Por isso, para controlar e regular a potência ativa e reativa, são usados controladores do sistema de produção de energia, ou seja, as unidades de controlo para sistemas de produção de energia. Os equipamentos certificados da Phoenix Contact são capazes de mais, graças à PLCnext Technology subjacente.

Requisitos técnicos e regulamentares

Diz-se frequentemente que os sistemas descentralizados de produção de energia têm um impacto negativo significativo na qualidade da rede. Isto deve-se sobretudo ao facto de as condições externas, como o vento ou o sol, que determinam de forma significativa a potência das instalações, não poderem ser controladas nem suficientemente planeadas. O detalhe muitas vezes esquecido, é que estas instalações já oferecem os requisitos técnicos para estabilizar tanto a frequência como a tensão de alimentação. Para aumentar, a médio prazo, de forma significativa a percentagem de energias renováveis no consumo de eletricidade, é indubitavelmente necessária uma expansão considerável de acumuladores de energia.

Para além da produção de energia, também é necessário resolver tarefas gerais na distribuição de energia. A liberalização dos mercados da eletricidade é cada vez mais acompanhada pela transmissão transfronteiriça da energia. Como consequência lógica, foram adotadas especificações europeias no chamado "Network Code – Requirements for Generators". O Network Code descreve as regras de ligação à rede a que estão sujeitos os sistemas de produção de energia instalados na Europa. Para obter o melhor benefício possível, este deve ser adaptado às condições locais de cada país.

Validade para a maioria das instalações comerciais

Neste contexto, a VDE (Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik; associação para a tecnologia elétrica, eletrónicas e da informação) elaborou, em nome do Ministério Federal da Economia e da Energia alemão, quatro regras nacionais de aplicação para todos os níveis de tensão. A VDE-AR-N 4110 "Regras técnicas de ligação para média tensão" é uma das diretivas que substitui a diretiva de média tensão da BDEW (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft; Associação Federal Alemã da Indústria Hídrica e do Gás). Desde abril de 2019 que a norma VDE-AR-N 4110 é de cumprimento obrigatório para todos os novos sistemas de produção de energia a colocar em funcionamento com uma potência da instalação igual ou superior a 135 kW e um intervalo de tensão de 1 a 60 kV. A regra de aplicação aplica-se, por conseguinte, à maioria das instalações fotovoltaicas comerciais.

Um aspeto da VDE-AR-N 4110/20 diz respeito à obrigação de usar apenas controladores certificados de gestão da entrada de energia. Os controladores do sistema de produção de energia asseguram que os valores de referência para a potência ativa ou reativa e os procedimentos de regulação especificados são cumpridos no ponto de ligação da rede. Os valores de referência são determinados por terceiros – o operador de rede ou o comercializador direto – através da tecnologia de controlo remoto ou no âmbito das curvas características definidas na VDE-AR-N 4110/20.

Muitas funções num equipamento

Neste contexto, ainda antes da certificação, a Phoenix Contact abordou a questão de como garantir a conformidade com as normas sem ter de renunciar às muitas possibilidades do controlo industrial subjacente à solução. Porque o hardware usado é a geração atual de PLC baseada na PLCnext Technology aberta.

A tecnologia não só permite que num projeto sejam usadas diferentes linguagens de programação – como a IEC 61131, C/C++, C# ou Matlab/Simulink. Também é possível combinar diferentes funções num único equipamento. Neste caso, a Phoenix Contact não oferece aos utilizadores uma solução tudo-em-um, mas dirige-se especificamente aos utilizadores que têm conhecimentos de sistema e de programação necessários para a sua aplicação. Nos primeiros projetos, p. ex., para além da função de regulação certificada, no mesmo controlo industrial também foi implementada uma ligação de controlo remoto. Esta abordagem é económica e poupa espaço, uma vez que para esta tarefa são geralmente utilizados dois equipamentos separados.

Exemplo de aplicação de uma colocação em funcionamento simples

Para apoiar os clientes na colocação em funcionamento da solução acima descrita, a Phoenix Contact fornece um exemplo de aplicação para ligar a tecnologia de controlo remoto, incluindo uma aplicação web para parametrizar o controlador do sistema de produção de energia. Para além da implementação das respetivas interfaces específicas dos requisitos, não é necessário efetuar quaisquer outras adaptações. No entanto, podem ser acrescentadas funções adicionais, conforme necessário. Esta aplicação inclui o modo de regulação, a configuração dos parâmetros padrão do controlador PID, a definição dos pontos de base das curvas características, o armazenamento de padrões de bits para o recetor de controlo de ondulação ou o registo de todos os parâmetros essenciais da rede e do controlador durante a colocação em funcionamento inicial.

A Phoenix Contact também oferece bibliotecas adicionais de blocos de função para a implementação das interfaces específicas do controlador do sistema de produção de energia. Estas incluem, entre outros, blocos para a integração de instalações descentralizadas através da tecnologia de controlo remoto. Além disso, os blocos de função específicos para a energia fotovoltaica simplificam a comunicação com inversores, equipamentos de medição de energia ou o acoplamento a um portal independente do fabricante.