Portugisiska solcellsanläggningar förlitar sig på övervakningslösningar Tillförlitlig och ekonomisk drift av solcellsparkerna

Wirtgen Invest Holding GmbH, med säte i Neustadt (Wied), Tyskland, investerar i utbyggnaden av förnybar energi i Portugal. Under 2020 och 2021 byggde Wirtgen Invest sex solcellsanläggningar tillsammans med partners.

En av partnerna är WiNRG GmbH från Hamburg, som har varit verksamt inom området förnyelsebar energi sedan 2005. Företagets anställda hanterar storskaliga projekt och transaktioner av vindkraftverk och solcellsanläggningar för sina kunder över hela världen. Projektledaren EPC Conecon GmbH, Zebotec GmbH som är en systemintegrator för styrning och övervakning av solcellsanläggningar, leverantören av analysprogramvaran QOS Energy och Phoenix Contact kompletterar projektgruppen.

Enligt det tyska energi- och vattenhanteringsförbundet BDEW kommer mer än hälften av Portugals el från förnyelsebar energi. En titt på den installerade kapaciteten visar att framför allt vattenkraft och vindkraft spelar en viktig roll, medan solpaneler knappt används. Detta håller på att förändras avsevärt just nu. Fram till slutet av 2021 byggdes utomhusanläggningar i Portugal med en total kapacitet på 1,7 GWp. Prognoserna fram till 2030 visar på en ytterligare utbyggnad med över 9 GWp. Phoenix Contacts övervakningslösningar är redan installerade i sex portugisiska solcellsparker.

Sommaren 2021 kopplades den femte parken i Moura till elnätet utan problem. Den ligger i sydöstra Portugal nära den spanska gränsen och omfattar över 130 000 solcellsmoduler som genererar en märkeffekt på 49,4 MWp. Solcellsanläggningen matas direkt in i elnätet på högspänningsnivå via en transformatorstation som nyligen byggts på plats. Elen säljs sedan inom ramen för ett energiköpsavtal (PPA).

Tillsammans med de närliggande solcellsanläggningarna Amareleja och Ferreira do Alentejo samt parkerna Cartaxo och Santarem norr om Lissabon och anläggningen i Lagos i Algarve kommer Moura att producera över 325 miljoner MWh grön el om året. Det kommer att försörja över 80 000 hushåll med fyra personer och spara 140 000 ton koldioxid.

Då de enskilda solcellsparkerna är uppbyggda på samma sätt beskrivs konceptet med anläggningen i Moura som exempel. 525 platsbesparande combiner-boxar (GAK) samlar upp ström från 7350 PV-strängar och vidarebefordrar den till lika många SHP75-växelriktare från SMA. I combiner-boxen är DC-kablarna skyddade mot överspänningar och säkrade. Det är viktigt då utomhusanläggningar är särskilt utsatta för blixtströmmar och överspänningar genom sin yta och det exponerade läget. Med blixtström- och överspänningsskydd från Phoenix Contact kan tillgängligheten för solcellsparker ökas avsevärt. Dessa enheter uppfyller standarderna EN 50539-11 och UL 1449 3:e utgåvan för överspänningsskydd i solcellsinstallationer och har godkänts av KEMA. Vid underhåll kan combiner-boxar frånskiljas så att servicearbetet kan utföras på ett säkert sätt.

De AC-spänningar som konverteras av växelriktarna överförs till 20 transformatorstationer i fält där de omvandlas från 0,4 kV till 30 kV. Innan solenergin kan matas in i det lokala elnätet omvandlar transformatorer den insamlade AC-spänningen vid nätanslutningspunkten från 30 kV till 60 kV. Här registrerar mätinstrument nätparametrarna och meddelar dem till den centrala styrenheten för inmatning. Decentrala energiproduktionsanläggningar behövs för att bidra till hög nätstabilitet. I nätanslutningsvillkoren för solcellsanläggningar specificerar de ansvariga nätoperatörerna områden som ska följas för nätfrekvensen och -spänningen samt för den reaktiva effekten. För att kontrollera dessa registrerar reglagen för energiproduktionsanläggningarna (EZA) den aktuella spänningen och den reaktiva effekten vid nätanslutningspunkterna. På grundval av detta fastställer enheterna från Phoenix Contact sedan respektive styrvärden och skickar dem vidare till växelriktarna som kan justeras vid behov.

Förutom elproduktion genererar stora solcellsparker som Moura en hel del data som måste samlas in, bearbetas och utvärderas för att man senare ska kunna bedöma hur ekonomiskt solcellsanläggningen fungerar. Därför finns det en dataloggare vid var och en av de 20 transformatorstationerna. Enheterna fungerar med ett automatiskt detektionsläge, vilket är anledningen till att alla system som installerats i solcellsparken enkelt kan anslutas med Plug-and-Play. Då det inte krävs någon konfigurering kortar det tidsåtgången för idrifttagningen väsentligt. Den växelströmshanterare som är integrerad i dataloggaren tar emot data från växelriktarna via Ethernet och överför dem till den kompakta styrningen AXC 1050 från produktfamiljen Axiocontrol, som också är integrerad. Dessutom registrerar AXC 1050 data från de anslutna vädersensorerna.

Totalt sex väderstationer med 14 modultemperaturgivare, åtta pyranometrar, tolv referensceller, två vindriktningsgivare, två vindhastighetsgivare och två kombinationsgivare för temperatur, fuktighet och lufttryck har installerats i solcellsparken i Moura. Miljösensorerna från Phoenix Contact är direkt kopplade till styrsystemet via Modbus-protokollet. Då enheterna redan är parametrerade är de omedelbart tillgängliga för överföring av väderdata. Istället för att koppla in varje sensor individuellt gör M12-anslutningarna med Y-fördelare det enkelt att koppla dem i serie. Detta minskar avsevärt arbetet med kabeldragning på plats och förenklar integrationen av sensorerna i det överordnade systemet. I jämförelse med kompakta väderstationer är sensorerna som Phoenix Contact erbjuder enskilda moduler. Om en enhet går sönder behöver bara den sensorn bytas ut.

Med vädersensorerna kan operatören dra slutsatser om solcellsanläggningens prestanda – så kallad Performance Ratio (PR). Värdet beräknas utifrån förhållandet mellan den faktiska avkastningen och målvärdet, varvid den faktiska avkastningen bestäms baserat på de installerade energimätinstrumenten. Pyranometrarna och referenscellerna, som är installerade både horisontellt och med en lutning på 25° i modulplanet, ger information om börutbytet. Om den beräknade Performance Ration är för låg har operatören möjlighet att ingripa i enlighet med detta. Dataloggaren tar också emot digitala signaler som innehåller information om transformatorns temperatur och styrsystemets status.

Alla data från växelriktare, vädersensorer, transformatorer och ställverk skickas via en redundant ringstruktur med fiberoptisk kabel till ett centralt parkstyrningssystem i kontrollrummet. Det är enkelt att vidarebefordra till Asset-Performance-Management-portalen från QOS Energy med Phoenix Contacts öppna och flexibla styrplattform. De specifika analyser, varningar och rapporter som följer av uppgifterna effektiviserar sedan O&M-tjänsteleverantörens arbetsprocesser.

Den intelligenta automationstekniken från Phoenix Contact samlar kontinuerligt in all data från de sex solcellsparkerna, som sedan utvärderas av den Asset-Performance-Management-lösning som QOS Energy tillhandahåller. Phoenix Contact ger WiNRG GmbH en heltäckande och integrerad lösning för management för solparker, från datainsamling på fältnivå till matningsreglering och visualisering. Det möjliggör en tillförlitlig och ekonomisk drift av solcellsparkerna.

Kontakta oss gärna. Vi ger dig rådgivning och hjälper dig att hitta den bästa lösningen.