Parque solar em Moura, Portugal

As instalações fotovoltaicas portuguesas apostam em soluções de monitorização Operação fiável e económica dos parques solares

De acordo com a Associação federal alemã da indústria hídrica e do gás (Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.), mais de metade da corrente elétrica portuguesa tem origem em energias renováveis. Uma análise rápida da capacidade instalada mostra que são principalmente as energias eólica e hídrica que representam um papel importante. Por seu lado, os sistemas fotovoltaicos são muito pouco usados. Esta situação está a mudar significativamente. Até ao final de 2021, foram instaladas em Portugal unidades de campo aberto com uma potência total de 1,7 GWp. Os prognósticos até 2030 preveem uma nova expansão superior a 9 GWp. As soluções de monitorização da Phoenix Contact já estão instaladas em seis parques fotovoltaicos portugueses.

Parque solar em Moura, Portugal

O parque solar de Moura, Portugal, confia nas soluções de monitorização da Phoenix Contact

Perfil do cliente

A empresa Wirtgen Invest Holding GmbH, sediada em Neustadt (Wied), Alemanha, investe na expansão das energias renováveis em Portugal. Entre 2020 e 2021, a Wirtgen Invest construiu seis instalações fotovoltaicas em conjunto com parceiros.

Entre estes encontramos a WiNRG GmbH, de Hamburgo, que opera no setor das energias renováveis desde 2005. Os colaboradores da empresa gerem projetos de grandes dimensões e transações de instalações fotovoltaicas e aerogeradores em todo o mundo para os seus clientes. A empresa de gestão de projetos EPC Conecon GmbH, a Zebotec GmbH, encarregue da integração de sistemas para o controlo e monitorização de instalações fotovoltaicas, o fornecedor de software de análise QOS Energy e a Phoenix Contact completam a equipa do projeto.

Painéis solares no parque solar em Moura, Portugal

O parque solar em Moura apresenta mais de 130 000 módulos fotovoltaicos que geram uma potência nominal de 49,4 MWp

Aplicação

Em meados de 2021, ligámos à rede com sucesso o quinto parque em Moura. Está localizado no sudeste de Portugal, nas proximidades com a fronteira espanhola, e apresenta mais de 130 000 módulos fotovoltaicos que geram uma potência nominal de 49,4 MWp. Através de uma subestação recém-construída na região, a instalação fotovoltaica alimenta diretamente a rede de energia elétrica ao nível de alta tensão. De seguida, a corrente é comercializada no âmbito de um Contrato de Aquisição de Energia (PPA, Power Purchase Agreement).

Em conjunto com as instalações fotovoltaicas da Amareleja e de Ferreira do Alentejo, assim como com os parques existentes a norte de Lisboa, no Cartaxo e em Santarém, e com a instalação em Lagos, no Algarve, Moura produz anualmente mais de 325 milhões de MWh de energia verde. Isto permite alimentar mais de 80 000 habitações de quatro pessoas e poupar 140 000 t de CO₂.

Dois colaboradores num parque solar de grandes dimensões

Solução


Vista de uma caixa de junção de strings

Um total de 525 caixas de junção de strings reúne dados, protege a aplicação e desliga-a sempre que necessário

Soluções de monitorização completas e consistentes

Visto que os parques fotovoltaicos individuais têm uma estrutura semelhante, o conceito é esclarecido usando a instalação de Moura como exemplo. 525 as caixas de junção de strings compactas recolhem as correntes das 7350 strings fotovoltaicas e encaminham as mesmas para o número igual de inversores SHP75 da SMA. Nas caixas de junção de strings, os cabos DC são protegidos contra sobretensões. Isto é importante porque as unidades de campo aberto estão particularmente sujeitas a descargas atmosféricas e a sobretensões devido à sua área e posição exposta. Os equipamentos de proteção contra sobretensões transitórias e descargas atmosféricas da Phoenix Contact permitem aumentar significativamente a disponibilidade dos parques solares. Os equipamentos cumprem as normas EN 50539-11 e UL 1449 3rd ed para proteção contra sobretensão em instalações fotovoltaicas e foram homologados pela KEMA. Em caso de manutenção, é possível desligar as caixas de junção de strings para assegurar que os trabalhos de assistência podem ser realizados em segurança.

Estação de transformação no parque solar de Moura, Portugal

As tensões DC são transformadas de 0,4 kV para 30 kV nas 20 estações de transformação

Operação fiável do sistema e ligação fácil à rede

As tensões AC convertidas pelos inversores são transferidas para 20 estações de transformação montadas no campo e, a partir daí, transformadas de 0,4 kV em 30 kV. Antes de ser possível alimentar a energia solar na rede de energia elétrica local, os transformadores convertem as tensões AC acumuladas no ponto de ligação da rede de 30 kV para 60 kV. Os equipamentos de medição registam os parâmetros de rede e comunicam-nos ao regulador de alimentação central. Os sistemas de produção de energia descentralizados têm de contribuir para uma elevada estabilidade de rede. Para esse efeito, os operadores de rede responsáveis especificam os intervalos a cumprir relativamente à frequência e à tensão de rede, assim como à potência reativa nas respetivas condições de ligação à rede para instalações fotovoltaicas. Para os controlar, os reguladores para sistemas de produção de energia registam a tensão e a potência reativa presentes nos pontos de ligação à rede. Com base nisso, os equipamentos da Phoenix Contact determinam, então, os valores de regulação correspondentes e encaminham-nos para os inversores que podem ser ajustados em caso de necessidade.

Quadros de comando montados na estação de transformação

No total, estão montados 20 dispositivos de registo de dados no campo

Colocação em funcionamento rápida dos dispositivos de registo de dados e dos sensores ambientais

Para além da geração de energia, aos grandes parques solares, como é o caso do de Moura, chegam muitos dados, que têm de ser registados, processados e avaliados, para permitir avaliar se a instalação fotovoltaica funciona de modo económico. É por isso que existe um dispositivo de registo de dados em cada uma das 20 estações de transformação. Os equipamentos funcionam com um modo de deteção automático, o que permite ligar todos os sistemas instalados no parque fotovoltaico de forma simples através de Plug & Play. Como não é necessária qualquer configuração, o tempo de colocação em funcionamento reduz-se significativamente. O gestor do inversor integrado no dispositivo de registo de dados recebe os dados dos inversores através da Ethernet e transmite-os para o controlador compacto AXC 1050, que também já está montado, da família de produtos Axiocontrol. Além disso, o AXC 1050 regista os dados dos sensores meteorológicos ligados.

Colaborador da Phoenix Contact instala sensores meteorológicos

Esforço reduzido a nível de colocação em funcionamento e configuração

Transmissão de dados meteorológicos

No parque solar de Moura, estão montados um total de seis estações meteorológicas com 14 sondas térmicas de painel, oito piranómetros, 12 células de referência, dois sensores de direção do vento, dois sensores de velocidade do vento, assim como dois sensores combinados para temperatura, humidade do ar e pressão atmosférica. Os sensores meteorológicos da Phoenix Contact são diretamente acoplados ao controlador através do protocolo Modbus. Como os equipamentos já estão parametrizados, estão logo disponíveis para a transmissão de dados meteorológicos. Em vez de ser necessário realizar a cablagem individual de cada sensor, estes podem ser facilmente ligados em série graças às ligações M12 com distribuidores em Y. Isto permite reduzir significativamente o esforço de fiação no local e simplificar a integração dos sensores no sistema global. Em comparação com as estações meteorológicas compactas, os sensores disponibilizados pela Phoenix Contact são módulos individuais. Se um dos equipamentos falhar, só é necessário substituir esse sensor.

Piranómetro e células de referência em painéis solares

Sensores para um registo contínuo de dados importantes

Reencaminhamento simples de todos os dados para o controlo do parque central

A utilização dos sensores meteorológicos permite ao operador tirar conclusões sobre o desempenho do seu sistema de energia solar: a chamada Performance Ratio (PR). O valor é calculado a partir da relação entre a produção real e a produção nominal, tendo por base os equipamentos de medição de energia instalados. O piranómetro e as células de referência, montadas tanto na horizontal, como também com um ângulo de 25° no nível do painel, fornecem informações sobre a produção nominal. Se a Performance Ratio calculada for demasiado reduzida, o operador pode levar a cabo uma intervenção em conformidade. Os dispositivos de registo de dados também recebem sinais digitais que contêm informações sobre a temperatura do transformador e sobre o estado da instalação de distribuição elétrica.

Dois colaboradores da Phoenix Contact olham, em conjunto, para o parque solar em Portugal num tablet

A plataforma de gestão de desempenho dos ativos permite analisar os dados do parque solar e visualizá-los de acordo com o cliente

Análise e visualização específica para o cliente

Todos os dados dos inversores, sensores meteorológicos, transformadores e instalação de distribuição elétrica são enviados para um controlo do parque central através de estrutura em anel redundante com cabos de fibra ótica que se encontra na sala de controlo. O reencaminhamento para o portal de gestão de desempenho dos ativos da QOS Energy é simples graças à plataforma de controlo aberta e flexível da Phoenix Contact. As análises, os avisos e relatórios específicos resultantes dos dados permitem agilizar os processos de trabalho subsequentes do prestador de serviços O&M.

Parque solar visto de cima
Mapa de imagem interativo: topologia da gestão integrada de parques solares
Gestão da entrada de energia
Operação fiável da instalação e fácil ligação à rede graças ao cumprimento de todas as condições técnicas de ligação.
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Gestão da entrada de energia
Registo de dados
Os dispositivos de registo de dados funcionam com um modo de deteção automático, o que permite ligar todos os sistemas instalados no parque fotovoltaico de forma simples através de Plug & Play. O tempo de colocação em funcionamento reduz-se significativamente.
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Registo de dados
Registo de dados meteorológicos
Os sensores meteorológicos são diretamente acoplados ao controlador através do protocolo Modbus. Como os equipamentos já estão parametrizados, estão logo disponíveis para a transmissão de dados meteorológicos.
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Registo de dados meteorológicos
Caixas de junção de strings
As nossas caixas de junção de strings recolhem as correntes das strings fotovoltaicas e encaminham-nas para os inversores.
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Caixas de junção de strings
Foto aérea do parque solar em Moura, Portugal

Conclusão

A tecnologia de automação inteligente da Phoenix Contact regista permanentemente todos os dados dos seis parques solares, que são, de seguida, avaliados pela solução de gestão de desempenho dos ativos da QOS Energy. Desde o registo de dados ao nível de campo, até à regulação de alimentação e visualização, a Phoenix Contact disponibiliza à WiNRG GmbH soluções completas e consistentes para a gestão de parques solares. Tal permite a operação fiável e económica dos parques solares.