Monitorización de plantas solares fotovoltaicas

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1 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas

2 Automation Components Business Unit (ACBU) > > Años de experiencia Millones de Euros de Facturación Empleados Fábricas Centros de Investigación y Desarrollo Oficinas comerciales Agentes independientes Distribuidores

3 Catálogo de productos Monitoring FV Solid State Relays Soft Starters Energy Management Power Relays Control Timers Counters Panel Indicartors Safety Modules PowerSupplies Building automation Smart house Parking Control Catalogue Inductive sensors Capacitive Sensor Photoelectric Sensor

4 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Some pictures of FV Plants

5 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Potencia de plantas FV comparada con centrales nucleares: Plantas FV -579 MW USA -550 MW USA -345 MW India -320 MW China -250 MW Elche (proyecto) Centrales nucleares MW Almaraz MW ASCÓ MW Cofrentes

6 Capacidad FV acumulada en Europa ,2 MW (2013)

7 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Principales componentes Cuadros eléctricos de CC -Protecciones -Monitorización Módulos FV Inversores - Convierten CC en CA

8 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Estructura de una planta FV 750 kwp paneles FV (250 W) -150 Series (strings) -10 Cuadros de 15 strings -1 inversor de 750 kva Una planta de 3 MW sería la repetición 4 veces de esta estructura: 4 x 750 = 3 MW

9 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Dimensiones de plantas FV La potencia pico ha ido aumentando progresivamente 1 MW hasta 250 MW en tal solo 10 años Cuál es la potencia pico de un módulo FV? 250 Watts 310 Watts Para una planta de 20 MW necesitamos módulos Unos 8 / 10 campos de fútbol Otros componentes Strings o series (conexión en serie de módulos FV en grupos de 19 a 22 para aumentar la tensión) : series para 20 MW Cuadros eléctricos DC: conexión y protección de las series, conexión en paralelo, suma de intensidades En nuestro caso serían = 400 cuadros CC (para 20 MW) Inversores: 2 MW = 10 inversores Variables meteorológicas, protecciones CA, transformadores, medidores de energía, seguridad... Etc.

10 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Resumen de una planta de 20 MW módulos FV 4000 series 400 cuadros CC, 8000 fusibles, 400 protectores sobretensiones, seccionadores 10 x 2 MW inversores y transformadores Miles de metros de cableado Todo esto repartido en una superficie equivalente a 10 campos de fútbol... Irradiancia, temperaturas, lluvia... Medidores de energía CC y CA Protecciones CA Intrusión, accesos, seguridad, mantenimiento...

11 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Problemas potenciales Área Localización Problema Consecuencia Acción Tiempo Impacto económico Instalación String Mala conexión Menos producción Buscar y arreglar mala conexión Medio-Largo Medio Instalación String Polaridad invertida Daños en instalación. Menos producción Buscar y reparar la conexión y protección Largo-muy largo Muy alto Mantenimiento Módulos Pv Suciedad Reducción eficiencia Limpieza módulos Medio-Largo Alto Producción Módulos Pv Alta Temp. módulos Reducción eficiencia Refrigeración módulos Medio-Largo Alto Producción Módulos Pv Rotura módulo Reducción eficiencia Sustitución modulo Medio-Largo Muy alto Producción Módulos Pv Robo módulo Menos producción Sustitución módulo Largo-muy largo Muy alto Producción Cableado Mala conexión (roedores, ) Reducción eficiencia Buscar y arreglar mala conexión Largo-muy largo Muy alto Producción Inversor Fallo Reducción eficiencia Sustitución inversor Medio-Largo Alto Producción Caja strings Fusible quemado Reducción eficiencia Buscar y sustituir fusible quemado Largo-muy largo Alto-Muy alto Producción Caja strings Fin vida útil protector sobret Daños potenciales módulos Buscar y sustituir protector Largo-muy largo Alto-Muy alto Producción Caja strings Desconexión no autorizada Menos producción Buscar y conectar Corto-Medio Medio-Alto Fuente: ASIF

12 Producción, disponibilidad y payback Estudiemos un caso real Ubicación: Puglia (Italia) 10 plantas FV de 1MW cada planta. En total 10MW Instalación fija, sin seguimiento solar

13 Producción, disponibilidad y payback Fallos Sin Monitorización Con monitorización Nº de Tiempo de Días Pérdidas en Tiempo de Días Tiempo de Porcentaje de Tiempo de Tipo de Fallo Interrupciones detección y Interrupción producción detección y interrupción reparación pérdidas reparación de producción avisos al año anuales avisos al año Activación protecciones alterna Activación protecciones continua Activación protecciones continua de la serie 2.00 veces/año 0.10 veces/año 0.10 veces/año 7,8 7,8 7,8 0,2 0,2 0,2 16 0,8 0,8 7348,38 39,31% 367,42 1,97% 367,42 1,97% 0,8 0,8 0,8 0,2 0,2 0,2 2,0 0,1 0,1 Pérdidas en producción anuales 918,55 45,93 45,93 Rotura de cables 0.10 veces/año 7,8 0,2 0,8 367,42 1,97% 0,8 0,2 0,1 45,93 Avería crítica o rotura del contador 0.20 veces/año 9,0 6,0 3,0 1377,82 7,37% 1,0 6,0 1,4 642,98 Defecto de aislamiento 0.50 veces/año 15 5, ,74 24,57% 1,0 5,0 3, ,82 Fallos inversor 0.10 veces/año 19 1, ,55 4,91% 3,0 1,0 0,4 183,71 Fallos en paneles 1,43 paneles/año 365 0, ,70 17,94% 1,0 0,0 2,0 18,37 TOTAL (KWh) 18692, ,22 Porcentaje de producción. Pérdidas PSM (*) 11,15% PCM (**) 1,96% Incremento de la producción (IPp) 9,19% * PSM: Pérdida Porcentual sin monitorización ** PCM: Pérdida porcentual con monitorización

14 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Pérdidas en producción en kwh (PSH 8 horas: Albacete España) Falla un módulo FC = afecta 1 string = afecta 21 FV módulos 42 kwh por día Fallo de un conector FV= afecta 1 string = afecta 21 FV módulos 42 kwh por día Fallo de un fusible(21 FV módulos) = afecta1 string = afecta 21 FV módulos 42 kwh por día Un cuadro CC (32 strings) = 672 FV módulos kwh por día 1 x MW inversor = 2 MW = 4000 FV módulos kwh por día FV módulos MC4 Conectores 400 DC Seccionadores 4000 strings 400 Cuadros CC 8000 Fusibles 10 x 20 MW Inversores

15 Producción, disponibilidad y payback CONCLUSIONES: La diferencia entre monitorizar y no hacerlo está en casi un 10% más de producción Este implica en algunos casos tiempos de amortización menores de 1 año Reducción de costes de mantenimiento Aumenta la rentabilidad, disponibilidad y seguridad de las plantas FV La experiencia dice que es necesario monitorizar todas las plantas FV

16 Producción, disponibilidad y payback La propuesta de Carlo Gavazzi es un sistema completo donde se supervisan:. Variables ambientales Fusibles Conexiones Variables del inversor Comunicaciones Potencias y energía de VCA Potencias y energía VCC Alarmas

17 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas La propuesta más rentable consiste en supervisar: - Series,. dentro de los cuadros DC, supervisando las series y otras variables del cuadro (seccionador, temperatura del cuadro, protecciones contra sobretensiones - inversores - Variables CA (inversores y trafos) - Variables meteorológicas

18 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas DC Combiner box Components: -DC switch -String monitoring -Fuses -Power supply -Surge Arrester (overvoltage) -Enclosure -Connections

19 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Estructura de la monitorización

20 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas RS485 RS485 Estructura de la monitorización FV módulos MC4 Conectores Remote 400 DC Seccionadores 4000 strings 400 Cuadros CC 8000 Fusibles 10 x 20 MW Inversores RS485 Combiner boxes Scada - Software GPRS, ETHERNET Solar inverters Energy Meters

21 Scada Software - Computer Collects data from all devices: strings, inverters, meteo.

22 Scada

23 Scada Software

24 Scada Software

25 Scada Software

26 Scada

27 Scada

28 Scada

29 Scada

30 Scada

31 Scada

32 Scada Detailed string study (V, I, kw, kwh )

33 Scada

34 Scada

35 Scada

36 Scada

37

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