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Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Automation Components Business Unit (ACBU) > 80 Años de experiencia 130 Millones de Euros de Facturación 970 Empleados 5 Fábricas 5 Centros de Investigación y Desarrollo 21 Oficinas comerciales 40 Agentes independientes > 5.000 Distribuidores Catálogo de productos Solid State Relays Soft Starters Monitoring FV 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 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Some pictures of FV Plants 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 -- 1.049 MW Almaraz -- 1.033 MW ASCÓ -- 1.102 MW Cofrentes Capacidad FV acumulada en Europa 78.898,2 MW (2013) Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Principales componentes Cuadros eléctricos de CC -Protecciones -Monitorización Módulos FV Inversores - Convierten CC en CA Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Estructura de una planta FV 750 kWp -3000 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 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 80.000 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) : 4.000 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. Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Resumen de una planta de 20 MW 80.000 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 Irradiancia, temperaturas, lluvia ... Medidores de energía CC y CA Protecciones CA Intrusión, accesos, seguridad, mantenimiento ... Todo esto repartido en una superficie equivalente a 10 campos de fútbol... Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Problemas potenciales Área Localización Problema Consecuencia Acción Tiempo Impacto económico Instalación String Mala conexión Menos producción Instalación String Polaridad invertida Daños en instalación. Menos producción Buscar y arreglar mala conexión Buscar y reparar la conexión y protección Medio-Largo Medio 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 Largo-muy largo Alto-Muy alto Producción Caja strings Fin vida útil protector sobret Daños potenciales módulos Buscar y sustituir fusible quemado 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 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 Producción, disponibilidad y payback Fallos Sin Monitorización Nº de Tiempo de Tipo de Fallo Interrupciones detección y de producción avisos Tiempo de reparación Días Interrupción al año Con monitorización Pérdidas en Tiempo de Porcentaje de producción detección y pérdidas anuales avisos Tiempo de reparación Días interrupción al año Pérdidas en producción anuales Activación protecciones alterna 2.00 veces/año 7,8 días 0,2 días 16 días 7348,38 39,31% 0,8 días 0,2 días 2,0 días 918,55 Activación protecciones continua 0.10 veces/año 7,8 días 0,2 días 0,8 días 367,42 1,97% 0,8 días 0,2 días 0,1 días 45,93 Activación protecciones continua de la serie 0.10 veces/año 7,8 días 0,2 días 0,8 días 367,42 1,97% 0,8 días 0,2 días 0,1 días 45,93 Rotura de cables 0.10 veces/año 7,8 días 0,2 días 0,8 días 367,42 1,97% 0,8 días 0,2 días 0,1 días 45,93 Avería crítica o rotura del contador 0.20 veces/año 9,0 días 6,0 días 3,0 días 1377,82 7,37% 1,0 días 6,0 días 1,4 días 642,98 Defecto de aislamiento 0.50 veces/año 15 días 5,0 días 10 días 4592,74 24,57% 1,0 días 5,0 días 3,0 días 1.377,82 Fallos inversor 0.10 veces/año 19 días 1,0 días 2 días 918,55 4,91% 3,0 días 1,0 días 0,4 días 183,71 Fallos en paneles 1,43 paneles/año 365 días 0,0 días 365 días 3352,70 17,94% 1,0 días 0,0 días 2,0 días 18,37 TOTAL (KWh) Porcentaje de producción. Pérdidas Incremento de la producción (IPp) * PSM: Pérdida Porcentual sin monitorización ** PCM: Pérdida porcentual con monitorización 18692,45 3279,22 PSM (*) 11,15% PCM (**) 1,96% 9,19% Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Pérdidas en producción en kWh (PSH 8 horas: Albacete España) Falla un módulo FC = afecta 1 string = 672 FV módulos 1.344 kWh por día 1 x MW inversor = 2 MW = afecta 21 FV módulos 42 kWh por día Un cuadro CC (32 strings) = afecta 21 FV módulos 42 kWh por día Fallo de un fusible(21 FV módulos) = afecta1 string 42 kWh por día Fallo de un conector FV= afecta 1 string = afecta 21 FV módulos 16.000 kWh por día = 4000 FV módulos 80.000 FV módulos 160.000 MC4 Conectores 400 DC Seccionadores 4000 strings 400 Cuadros CC 8000 Fusibles 10 x 20 MW Inversores 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 Producción, disponibilidad y payback La propuesta de Carlo Gavazzi es un sistema completo donde se supervisan: . Variables ambientales Comunicaciones Fusibles Potencias y energía de VCA Conexiones Potencias y energía VCC Variables del inversor Alarmas 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 Monitorización de plantas solares fotovoltaicas DC Combiner box Components: -DC switch -String monitoring -Fuses -Power supply -Surge Arrester (overvoltage) -Enclosure -Connections Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Estructura de la monitorización Monitorización de plantas solares fotovoltaicas Estructura de la monitorización Remote RS485 RS485 RS485 Combiner boxes Scada - Software GPRS, ETHERNET Solar inverters Energy Meters 80.000 FV módulos 160.000 MC4 Conectores 400 DC Seccionadores 4000 strings 400 Cuadros CC 8000 Fusibles 10 x 20 MW Inversores Scada – Software - Computer Collects data from all devices: strings, inverters, meteo. Scada Scada Software Scada Software Scada Software Scada Scada Scada Scada Scada Scada Scada Detailed string study (V, I, kw, kwh…) Scada Scada Scada Scada
