Guía de soluciones Parques Fotovoltaicos
Índice ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA INTRODUCCIÓN ....................................................................... 4 PROCESO ................................................................................ 6 PARQUE PAR QUE SOLAR ....................................................................... 8
SOLUCIONES SISTEMA DE ORIENT ORIENTACIÓN ACIÓN SOLAR .................................. ......................................... ....... 12 AGRUPACIÓ AGRUP ACIÓN N DE RAMAS ......................................................... 14 MANIOBRA GENERAL EN CONTINUA ...................................... 16 INVERSORES .......................................................................... .............................................................................. 18 MANIOBRA Y PROTECCIÓN EN ALTERNA ALTERNA ............................... 20 MEDIDA Y CALIDAD DE LA ENERGÍA ....................................... 22 CENTROS DE TRANSFORMACIÓN BT/MT................................. 24 SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE DATO DATOS S ................................... 36 SISTEMA DE ADQUISICIÓN Y COMUNICACIÓN DE DATOS ..... 38 SISTEMA DE VIGILANCIA .......................................................... .......................................................... 40
REFERENCIAS ..................................................................................... 43
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Introducción El incremento de consumo energético en los últimos años, debido al progreso de los sectores industriales y de servicios, está creciendo de forma notable. La dependencia que tiene España del exterior en el abastecimiento de energías primarias supone un reto para buscar nuevas fuentes de energía. Incremento de consumo de energía en una sociedad moderna Esta búsqueda debe avanzar en paralelo con el concepto de desarrollo sostenible que demanda nuestra sociedad. En este sentido la UE se compromete de pleno en el desarrollo de las energías renovables proyectando que en 2020 el 20% de la energía consumida en Europa debe ser de origen renovable. El acelerado crecimiento actual del mercado fotovoltaico en España debe orientarse a hacer realidad el enorme potencial de futuro de la producción eléctrica fotovoltaica. Energía solar fotovoltaica: una energía limpia y ecológica La energía solar fotovoltaica, como fuente renovable, se presenta como una alternativa respetuosa con el medio ambiente. La fuente de energía es, a nivel humano, inagotable, y el impacto del proceso de generación de energía es prácticamente nulo, sin emisiones a la atmósfera ni ruidos. La generación de energía eléctrica fotovoltaica supone la no generación de energía no renovable que emite CO 2, por lo que las instalaciones de parques fotovoltaicos tienen un impacto medioambiental muy positivo, situando la energía fotovoltaica como una de las más limpias y ecológicas.
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Energí a solar fotovoltaica en España Dentro del conjunto de energías renovables, el sector solar fotovoltaico se propone como una de las mejores soluciones desde el punto de vista tecnológico, medioambiental y económico. España es potencialmente rica en radiación solar y dispone de condiciones muy adecuadas para la instalación de plantas fotovoltaicas debido al gran número de horas solares y al elevado índice de irrandiancia. Cabe destacar que España es el cuarto mercado fotovoltaico mundial por detrás sólo de Japón, Alemania y Estados Unidos. El marco legislativo español es favorable para el crecimiento sostenido de este mercado, lo que pone a España como lugar ideal para invertir en instalaciones solares fotovoltaicas. Empresas instaladoras y fabricantes de material especializado como Schneider Electric sitúan a España como una potencia en el mercado fotovoltaico .
FUENTE: INM. Generado a partir de isolíneas de radiación solar global anual sobre superficie horizontal.
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Proceso El efecto fotovoltaico fue descubierto por el científico Alexandre Edmond Becquerel en 1839, efecto en el que se basan las células fotovoltaicas. Célula fotovoltaica La célula fotovoltaica es el elemento base que tiene como misión captar la energía solar incidente y generar una corriente eléctrica. Actualmente, y a nivel comercial, existen células que pueden ser de varios materiales, entre ellos: c c c
Silicio monocristalino. Silicio policristalino. Silicio amorfo o de capa delgada.
La célula está compuesta por un material semiconductor. La incidencia de un fotón (luz solar) sobre la misma le proporciona la energía para producir un movimiento de electrones y, por tanto, una circulación de corriente eléctrica. En una célula, de forma general, se puede formar una diferencia de potencial de 0,4-0,5 V.
Módulo Las células se unen en serie hasta obtener una tensión continua de 12, 24 o 36 V. Dichas agrupaciones también pueden agruparse nuevamente en serie y en paralelo formando un módulo, con una potencia y una tensión final determinada. Panel La agrupación de módulos da lugar a los paneles solares. Dichos paneles pueden ser: c
c
Fijos, normalmente orientados al sur geográfico y con una inclinación según latitud. Con seguimiento o tracking, con sistema de modificación de la orientación e inclinación del panel.
Inversor La salida en continua de los paneles fotovoltaicos debe ser ondulada a la frecuencia de la red de distribución (50Hz). La función del inversor es transformar la corriente continua en alterna siguiendo unos parámetros mínimos de calidad de onda.
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Medida A la salida del inversor existirá un sistema de medida bidireccional para medir la generación y el autoconsumo. Este proceso es común tanto para el sector residencial y terciario como para parques.
Transformación a MT En los parques, con potencias de evacuación elevadas, se hace uso de centros de transformación elevadores BT/MT (uno o varios por parque) para finalmente conectarse a la red de distribución en la red de media tensión. Para los parques solares, además de tener que disponer de sistemas de distribución y protección de los distintos elementos que lo conforman, debe existir un sistema de vigilancia de las instalaciones para prevenir y evitar hurtos y actos vandálicos.
Sol Fotón
Célula fotovoltaica Asociación de células
Módulo
Asociación de módulos
Panel
Control seguimiento paneles (tracking) Conexión y canalización de cables Protección en continua
DC
Inversores Protección en alterna
AC kWh
Medida
Centro de transformación
BT MT
Residencial terciario
Parque solar
Vigilancia
Supervisión
Seguridad
Sistema de adquisición de datos
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Parque Solar Los Parques Fotovoltaicos son grupos de generación de potencias importantes, conectados generalmente a la red de distribución eléctrica de media tensión (MT). Pueden estar conformados por un gran número de generadores fotovoltaicos individuales de diversas potencias (50, 100, 630 kW...), pertenecientes a distintos propietarios. Suelen construirse en zonas rurales, sobre suelos de secano que no pueden ser aprovechados para otros usos o no están amparados por alguna zonificación de protección especial (LIC – ZEPA). Los Parques permiten la unificación de servicios e infraestructuras comunes, lo que implica: c c c
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Optimizar costes y gastos. Obtener mayores garantías de operación. Posibilidad de ser productor de energía sin disponer de terreno propio para ubicar la instalación.
Vista en planta de Parque Solar 2 MW
CONCEPTO PARQUE FOTOVOLTAICO
Elementos básicos que integran un Parque Solar:
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1. Generadores Fotovoltaicos (fijos o con seguimiento). 1
2. Inversores de conexión a red.
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3. Distribución eléctrica BT/MT. 4. Centros de transformación BT/MT. 5. Punto de entronque.
5
6. Central de supervisión y control. 3
7. Obra civil (acondicionamiento de 2 4
terreno, viales internos, etc.). 8. Sistema de seguridad (vallado perimetral, CCTV, etc.).
I N V E R S O R ( 5 )
8
C M D C ( 7 )
C M A C ( 6 )
Línea MT
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Un parque fotovoltaico puede estar formado por un número determinado de centros de transformación BT/MT unidos normalmente en anillo y por un centro de entronque para la evacuación de toda la energía a una red de distribución de MT. Los centros de transformación del parque cumplirán lo exigido en el Reglamento de centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación. Además, el centro de entronque cumplirá también con lo exigido por la Empresa Distribuidora de la zona a la que se va a conectar. Según el acuerdo entre Promotor y Empresa distribuidora, se puede instalar una celda de medida en MT en el centro de entronque para medir la totalidad de la energía vertida a la red de distribución MT. Cada uno de los centros de transformación está asociado a una unidad generadora fotovoltaica, que incorpora todo el proceso de generación. El esquema básico de una unidad generadora fotovoltaica es una representación del flujo de energía fotovoltaica desde su origen hasta su evacuación a la red interna de distribución en media tensión, haciendo un recorrido desde los sistemas de orientación de paneles solares (cuando los hubiera) hasta los centros de transformación BT/MT.
C.T.
C.T.
C.T.
Distribución MT (anillo interno)
Centro de entroque a la red C.T.
Medida M Punto de conexión
Red de distribución MT Empresa distribuidora
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Centro en derivación C.T.
C.T.
ESQUEMA BÁSICO DE UNA UNIDAD GENERADORA FOTOVOLTAICA
CT
8
7 MT
BT
9 kWh
6 CA
1
5 2
4 2 CC
3
1
Paneles solares
4
Inversor CC/CA
7
Centros de transformación
2
Cuadro de ramas Cuadro de agrupaci ón de ramas Sensores CC
5
Protección y maniobra en BT/CA Sensores CA
8
Sistemas de vigilancia
3
Protección y maniobra en BT/CC
6
Equipos de medida
9
Sistemas de supervisión y control, locales y remoto
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Sistema de Orientación Solar
kWh
Schneider Electric , líder mundial en control y automatización, aporta múltiples soluciones globales de control y supervisión de sistemas, así como de movimiento de los paneles captadores de energía solar que conforman un parque fotovoltaico típico.
Entre los sistemas transformadores de energía fotovoltaica, existen fundamentalmente dos tipos de paneles captadores: los denominados estáticos y los orientables o dinámicos.
Soluciones con gama de productos Telemecanique especialmente adaptados a los sistemas de orientación solar de paneles fotovoltaicos.
La combinación de los productos Telemecanique permite el control de las componentes Zenit y Azimut que definen la posición del panel, y su orientación respecto a la situación del sol en cada momento. Mediante las múltiples posibilidades de comunicaciones que incorporan los equipos que conforman la oferta, así como con las diversas herramientas de software disponibles, Schneider aporta un control y supervisión del sistema, tanto a nivel local para cada grupo de paneles como a nivel general de todo el parque fotovoltaico.
Gama de productos La plataforma de automatización Twido, con su completa gama de CPUs programables, en sus versiones modulares y compactas, y el conjunto de tarjetas de entradas y salidas digitales y analógicas, permite el control local de hasta 264 E/S para la gestión de las señales asociadas a los distintos paneles solares. Todo esto es posible gracias al desarrollo dentro del equipo de un conjunto de algoritmos matemáticos para el cálculo de la posición óptima del panel solar en cada momento, en base a parámetros básicos como la hora del día, la fecha, la longitud o la latitud.
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Schneider Electric dispone de una completa oferta para el control de movimiento de los paneles solares, empezando por el variador de velocidad Altivar 31. Un convertidor de frecuencia para motores asíncronos trifásicos de jaula, de dimensiones reducidas, fácil de instalar y en conformidad con las normas EN 50178, IEC/EN 61800-2, IEC/EN 61800-3, certificaciones UL CSA y la marca CE.
Por otro lado, los motores Icla son una nueva forma de entender el movimiento. Drive, servomotor y control, todo en uno, con capacidad de trabajar como posicionador de un eje punto a punto. Abierto a varios buses de comunicación, permite tanto opciones de gobierno local como remoto, conformando una solución de bajo coste y simple montaje.
Movimiento del panel
Supervisión local y global
Con la gama Lexium, Telemecanique completa su oferta de control de movimiento con una oferta de servomotores disponibles en cuatro tamaños. Asociados a los motores de la serie BSH, supone una solución de posicionado compacto en aplicaciones de regulación de par, velocidad o posición, para rango de potencias de 0,4 a 6 kW. Control del panel
Además Schneider Electric también aporta productos y soluciones en el arranque directo y protección de motores, con su gama TesysD y sus arrancadores TesysU, en la detección de finales de recorrido de las placas, con sus detectores electromecánicos y electrónicos Global Detection, o en el mando y señalización de la instalación, con su gama Harmony de pulsadores y elementos luminosos, así como la oferta Magelis de terminales de diálogo hombre-máquina.
Detección de la posición del panel
Arquitecturas Las posibilidades de asociación del sistema de posicionado de los paneles solares son múltiples y variadas, permitiendo el gobierno de los motores de forma discreta con E/S del controlador Twido, o el control y parametrización a través de bus de comunicación (Modbus o CANopen).
E/S
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Agrupación de Ramas Armarios CRN kWh
Los cuadros de agrupación de ramas nos permiten interconectar y proteger las diferentes líneas provenientes de los paneles solares. Para la implementación de este tipo de cuadros contamos con productos
Sistema de armarios metálicos de construcción monobloc con laterales formados de una sola pieza perfilada y doblada , con IP66, es decir, totalmente protegidos contra el polvo y contra proyección de agua con la fuerza de un golpe de mar. El material garantiza una buena reflexión de las ondas electromagnéticas y así evita la influencia de perturbaciones electromagnéticas. Pintados exterior e interiormente con resina de poliéster-epoxi color gris claro RAL-7032 texturizado. Posibilidad de personalización y adaptación a las necesidades particulares de cada cliente. Las puertas ciegas tienen un perfil de refuerzo con taladros para la fijación de aparellaje y son reversibles con abertura superior a 120º en todos los casos. Posibilidad de montaje sobre zócalo para instalación en suelo (armarios de 600 a 800 mm de anchura).
Merlin Gerin e Himel.
Sensores de corriente continua Hawkeye La reducción anormal de la corriente generada en una serie o rama es un claro indicador de una situación de fallo parcial o total de esa agrupación debido a condiciones ajenas al normal funcionamiento de la planta. En plantas de gran envergadura la instalación de sensores de corriente continua Hawkeye Serie 970 (rango seleccionable desde 20 a 200 A, salida 4-20 mA/0-10 V DC) en las distintas ramas que conforman los generadores es esencial para detectar y localizar automática y rápidamente el fallo. Sensor de corriente continua Hawkeye
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Estos sensores por tanto permiten no sólo realizar un seguimiento periódico de la operación de los generadores, sino también facilitar las labores de mantenimiento (preventivo y predictivo), lo que permite mantener las tasas de disponibilidad esperadas.
Protecciones CC Los cuadros de agrupación de strings reagrupan los cables en continua procedentes de los paneles solares integrando elementos de protección y maniobra en carril DIN.
L1
L2
L3
Los interruptores automáticos para aplicaciones en corriente continua realizan la función de protección contra sobrecargas, cortocircuitos, control y seccionamiento. La familia C32H-DC es una gama de interruptores automáticos especial para utilizar en aplicaciones en redes de corriente continua como es el caso de instalaciones fotovoltaicas o alumbrado de seguridad, automatismos, electrólisis, telefonía, etc...
No obstante, el resto de las gamas de protección magnetotérmica de la familia multi 9 son totalmente aptas para la utilización en redes de corriente continua considerando un coeficiente de sobredimensionamiento del umbral magnético. La elección del tipo de interruptor automático para la protección de una instalación en corriente continua depende esencialmente de varios criterios de selección: el tipo de red, la intensidad nominal que permite seleccionar el calibre, la tensión nominal que permite determinar el número de polos en serie que deben participar en el corte o la intensidad de cortocircuito máxima en el punto de instalación que permite definir el poder de corte. Los limitadores de sobretensiones transitorias PRD son elementos adecuados para la protección de la instalación fotovoltaica tanto en la parte de red alterna como continua protegiendo todos los componentes de la instalación (paneles solares, inversor CC/CA....) contra los efectos de las sobretensiones transitorias. La asociación de varistores en "Y" permite proteger instalaciones con tensiones en corriente continua de hasta 1.000 voltios.
Interruptor automático magnetotérmico C60
Generador fotovoltaico
Inversor
Red alterna
AC DC
Conexión en “Y”
Conexión tradicional
Limitador de sobretensiones PRD
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Maniobra general en continua Interruptores automáticos Compact en CC kWh
La gama Compact NS DC ofrece soluciones de 16 a 630 A, para redes alimentadas en corriente continua en varios rangos de funcionamiento que llegan hasta 750 V DC, ofreciendo unos poderes de corte elevados, que cubren dichas tensiones. Estos aparatos son del mismo tamaño, y admiten todos los auxiliares y accesorios de la gama en corriente alterna (CA), salvo los explícitos para uso en CA como bloque Vigi. La gama Compact NS DC ha desarrollado unos bloques de corte especialmente dedicados a la problemática de corte de defectos eléctricos en corriente continua.
Maniobra con interruptores automáticos Compact en CC.
La optimización mediante la puesta en serie o paralelo de los polos y su diseño de conexiones, permiten controlar el aumento de la temperatura, garantizando así sus prestaciones y una seguridad óptima en condiciones extremas de funcionamiento.
NS160DC-1P
NS160DC-3P
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NS160DC-2P
NS160DC-4P
Interruptores en carga Interpact INS/INV Los interruptores en carga INS e INV están concebidos para realizar la función de acoplar, distribuir y/o seccionar un sistema o circuito eléctrico. Disponen de corte plenamente aparente, según indica la norma UNE-EN 60947-3, así como la función de corte visible en la gama INV (visualización de la separación física de los polos). La gama Interpact INS/INV nos permite seccionar circuitos de corriente continua hasta una tensión de 250 V DC, según categorías: DC22A - Conmutación de cargas resistivas e inductivas mixtas, incluidas sobrecargas moderadas en corriente continua. c DC23A - Conmutación de cargas de motor u otras cargas altamente inductivas en corriente continua. c
Los interruptores Interpact INS e INV están perfectamente integrados en el sistema funcional Schneider Electric . Pueden ser instalados sobre carril (de 40 a 100 A) o sobre panel (hasta 630 A), y alimentados indistintamente por aguas arriba o aguas abajo, sin ninguna reducción de sus prestaciones.
Interpact INS 160
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Inversores Armarios OLN kWh
Solución de armarios adaptados para el perfecto funcionamiento de inversores CC/CA.
Armario metálico de construcción modular formado por una estructura en acero galvanizado con el cuadro superior e inferior soldado. Los montantes verticales están atornillados, son extraíbles y confieren al conjunto gran versatilidad y robustez. Armario IP55, protegido del polvo (sin sedimentos perjudiciales) y contra el lanzamiento de agua en todas las direcciones. El material garantiza una buena reflexión de las ondas electromagnéticas y así evita la influencia de perturbaciones electromagnéticas. Armarios pintados exterior e interiormente con resina de poliéster-epoxi color gris claro RAL-7032 texturizado. Sistema de accesorios completo que permite la instalación de elementos pesados (hasta 1.000 kg). Posibilidad de personalización y adaptación a las necesidades particulares de cada cliente. Armarios modulares que permiten la versatilidad en cualquier tipo de montaje.
Armarios CRN Sistema de armarios metálicos de construcción monobloc, con laterales formados de una sola pieza perfilada y doblada, con IP66, es decir, totalmente protegidos contra el polvo y contra lanzamientos de agua similar a un golpe de mar. El material garantiza una buena reflexión de las ondas electromagnéticas y así evita la influencia de perturbaciones electromagnéticas. Pintados exterior e interiormente con resina de poliéster-epoxi color gris claro RAL-7032 texturizado. Posibilidad de personalización y adaptación a las necesidades particulares de cada cliente. Las puertas ciegas tienen un perfil de refuerzo con taladros para la fijación de aparellaje y son reversibles con abertura superior a 120º en todos los casos. Posibilidad de montaje sobre zócalo para instalación en suelo (armarios de 600 a 800 mm de anchura).
OLN MODULAR
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ARMARIO CRN
Armarios CMO Armarios metálicos de construcción monobloc, con laterales formados de una sola pieza perfilada y doblada. Parte posterior unida a los laterales a través de perfil especial formando una zona estanca protegida, IP55. El material garantiza una buena reflexión de las ondas electromagnéticas y así evita la influencia de perturbaciones electromagnéticas. Armarios pintados exterior e interiormente con resina de poliéster-epoxi color gris claro RAL-7032 texturizado. Sistema de accesorios completo que permite la instalación de elementos pesados (hasta 1.000 kg). Posibilidad de personalización y adaptación a las necesidades particulares de cada cliente. La puerta frontal, con una abertura 120º a izquierda o derecha, está provista de cuadro de refuerzo perforado para el montaje de accesorios.
Armarios PLM Armarios de poliéster, reforzado con fibra de vidrio, de construcción monobloc. Fabricados a partir de un proceso de prensado en caliente que les confiere gran robustez y resistencia a la corrosión. Destinados a ser utilizados tanto en ambientes interiores como exteriores, gracias a su resistencia a los principales agentes químicos y atmosféricos y a su estabilización a los rayos ultravioleta. Arm arios Standard de color RAL-7032, aunque existe la posibilidad de personalización, tanto de colores como de mecanizados. Amplia gama de accesorios que permiten su utilización en cuadros de distribución, control y medida para instalaciones industriales y residenciales. Conjunto estanco protegido IP66 y resistente a los impactos mecánicos IK10. Soporta temperaturas extremas de servicio de –50º a 150º.
CMO MONOBLOC
ARMARIO PLM
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Maniobra y Protección en alterna Interruptores en caja moldeada Compact kWh
Compact NS es una gama de interruptores automáticos de caja moldeada para la protección de instalaciones eléctricas. Los interruptores automáticos Compact NS tienen la posibilidad de mando manual o mando eléctrico y ejecución fija o extraíble, y están disponibles en 4 tamaños, disponiendo de calibres desde 80 a 1.600 A con unos poderes de corte que van desde los 25 a los 150kA, adaptándose a las necesidades de cada instalación.
Maniobra y protección con Merlin Gerin Compact.
Compact NS250 extraíble con zócalo
Su excepcional limitación permite disminuir los efectos térmicos y electrodinámicos del cortocircuito, alargando la vida de los aparatos y elementos de la instalación, así como garantizando la continuidad de servicio. La gama Compact NS permite, en estándar, asegurar la selectividad entre dos interruptores automáticos colocados en cascada en una instalación. En los Compact NS100 a NS250, los bloques de relés pueden ser magnetotérmicos o electrónicos, ambos intercambiables entre sí, dando mucha flexibilidad de cambio en una instalación. En los Compact NS400 a NS630, los bloques de relés son unidades de control electrónicas intercambiables y enchufables entre sí.
Compact NS400 manual con unidad de control electrónica
Compact NS250 con mando eléctrico
Compact NS250 extraíble con chasis
La gama Compact NS630b a 3200 está equipada de una unidad de control (Micrologic) intercambiable in situ, con la que se realizan las protecciones, en las que el usuario accede de esta forma directamente a los parámetros y regulaciones deseados. Los Compact NS se pueden equipar con opciones de comunicación, para crear sistemas de supervisión de la instalación: comunicación abierta. Gama completa de interruptores automáticos Compact de caja moldeada para protección de redes BT de alterna: c c c c
Compact NS250 extraíble con zócalo
c c
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Interruptores automáticos de corte aparente. Calibres de 80 a 1.600 A. Ejecución fija o extraíble. Bloque de relés magnetotérmicos. Unidades de control electrónicas. Mando manual o mando eléctrico.
Soluciones Cuadros Baja Tensión (CBT) especí ficos para Centros de Transformación (CT’S) Para adaptar la oferta de centros de transformación para aplicaciones fotovoltaicas, Merlin Gerin ha desarrollado dos CBT c.a. destinadas a ser instaladas en los centros EHC y EHA. Ambos cuadros son autoportantes aislados a frecuencia industrial 10kV 1 min. para garantizar el aislamiento de la red BT del resto de la instalación fotovoltaica.
CBTFV: Cuadro de baja tensión compuesto de dos cuerpos de cajas modulares aislantes en bastidor autoportante de chapa de acero apoyada en el suelo, compuesta por: c
c
c
Automático tetrapolar NS250N de calibre 250 A con protección magnetotérmica y diferencial (relé electrónico STR22SE y bloque VIGI MH). Conexión (entrada y salida inferior) hasta 1 cable por fase y 1 de neutro, del tipo RV 0,6/1 kV 1 × 240 mm2 de aluminio o cobre. Unidad de control con interruptores y toma de corriente.
Cuadro CBTFV
CBTFVM: Cuadro de baja tensión compuesto de cuatro cuerpos de cajas modulares aislantes en bastidor autoportante de chapa de acero apoyada en el suelo, compuesta por: Automático tetrapolar NS250N de calibre 250 A con protección magnetotérmica y diferencial (relé electrónico STR22SE y bloque VIGI MH). c Interruptor-seccionador tetrapolar INTERPACT INS250 de calibre 250 A. c Embarrado constituido por tres barras verticales de fase y una de neutro con espacio para instalar 3 transformadores de intensidad (200/5 A, 10 V A, cl.0.5). c Conexión hasta 1 cable por fase y 1 de neutro, del tipo RV 0,6/1kV 1 × 240 mm2 de aluminio o cobre. Entrada inferior y salida posterior superior de cables. c Unidad de control con interruptores y toma de corriente. c
Cuadro CBTFVM
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Medida y calidad de la energí a Cajas para equipos de medida S27 kWh
La medida es el elemento clave para la facturación. Un sistema de control de calidad de energía permite evaluar las causas posibles de un fallo de la generación.
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Cajas modulares aislantes compuestas de fondos fabricados en poliéster reforzado con fibra de vidrio y tapas construidas en policarbonato o poliéster reforzado con fibra de vidrio, según modelos. Todas las cajas permiten ser acopladas en cualquiera de sus caras. El dimensionado modular permite, además de su utilización individual, la unión de cajas formando conjuntos. Preparadas, adaptadas y homologadas por las compañías eléctricas para el alojamiento de contadores eléctricos. El material es autoextinguible, con doble aislamiento. La junta de estanqueidad entre fondo y tapa le confiere un IP55. Fácilmente mecanizables con herramientas convencionales.
Gestión de calidad de la energía Analizadores de Red La energía eléctrica generada por un parque fotovoltaico debe ser dispuesta en la red pública garantizando el cumplimiento de parámetros de calidad eléctrica (tensión, armónicos, etc.). Es por ello que en la línea de evacuación o entronque se instalan analizadores de red tipo PowerLogic CM4000 o ION7650, que permiten monitorizar exhaustivamente la calidad de energía entregada a la red. Esta supervisión permite además identificar perturbaciones provenientes de la red eléctrica que afecten la tasa de disponibilidad del generador. c
Análisis exhaustivo de Calidad de Onda (huecos, transitorios, desequilibrios,
PowerLogic CM4000
armónicos hasta orden 255, etc.). c
Precisión extrema (clase 0,2).
c
Registros de alarmas y de datos configurables.
c
Capturas de forma de onda ante eventos, manuales...
c
Comunicación Modbus RS485 o Ethernet.
c
E/S digitales y analógicas mediante módulos auxiliares.
Centrales de Medida Las centrales de medida PowerLogic PM800 gozan de muchas de las características de los analizadores de red, pero no son tan potentes. Ubicadas en diferentes sectores del parque permiten, además de sectorizar y comparar la energía generada
PowerLogic ION7650
por los diferentes grupos generadores, registrar los parámetros de calidad de energía en cada sector e identificar la fuente de un posible problema de operación. c
Medida Avanzada de Parámetros Eléctricos.
c
Precisión elevada (clase 0,5).
c
Registro de Alarmas.
c
Registro de Datos.
c
Análisis de Calidad de Energía (espectro armónicos hasta orden 63, etc.).
c
Comunicación Modbus RS485 + E/S digitales.
c
Módulos adicionales para ampliar funciones.
Todos los equipos son comunicables y disponen de memoria interna, por lo que permiten la telegestión del parque. En caso de ocurrir un incidente, toda la informa-
PowerLogic PM800
ción queda registrada en la memoria de los equipos.
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Centros de transformación BT/MT Merlin Gerin abarca prácticamente la totalidad de las diferentes topologías de distribución MT: kWh
c
Centros de transformación de maniobra exterior.
c
Centros de transformación de maniobra interior convencionales.
c
Centros de transformación de maniobra interior con equipos específicos de aplicaciones fotovoltaicas (zona para inversores).
Estos centros se componen de:
Amplia gama de soluciones en centros de transformación BT/MT para la evacuación de energía a la red de distribución.
c
Edificios prefabricados de hormigón tipo EHA (maniobra exterior).
c
Edificios prefabricados de hormigón tipo EHC (maniobra interior).
c
Celdas compactas tipo RM6.
c
Celdas modulares tipo SM6.
c
Transformadores de aceite específicos para parques fotovoltaicos (elevadores).
c
Cuadros BT específicos de corriente alterna para estas aplicaciones.
c
Integración de otros elementos dentro del centro prefabricado (baja demanda).
CENTRO EHA (maniobra exterior)
CENTRO EHC-36KV
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CENTRO EHC-24KV
Distribución MT en parque fotovoltaico La distribución eléctrica en MT de un parque fotovoltaico está compuesta por un número determinado de centros de transformación BT/MT procedentes de las unidades generadoras fotovoltaicas unidas entre sí formando un bucle (anillo), por lo que el esquema típico de este tipo de centros es con dos funciones de línea y una función de protección a transformador por ruptofusible (esquema 2IQ). No obstante, también puede haber esquemas en derivación que no forman parte del bucle, así como la agrupación de dos transformadores dentro de un mismo centro de transformación. Los esquemas más habituales son:
SM6
2IQ
2I2Q
3IQ
3I2Q
RM6
CAS36
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Una vez formado el bucle interno MT que conforma el parque, se deberá hacer la evacuación de la energía a la red MT de la compañía distribuidora. Para ello se deberán cumplir los requisitos solicitados de cada empresa kWh
eléctrica suministradora en relación a la conexión a su red MT (centro de entroque). Algunos de los esquemas implementados en parques realizados para la conexión a la Red son los que se indican en las figuras.
QM GAME
DM1C
GBCB
IM
RM64I
Amplia gama de soluciones en centros de transformación BT/MT para la evacuación de energía a la red de distribución. A CONEXIÓN RED UFDSA
TRAFO SSAA
GBCC
A CT’S PARQUE
EJEMPLO ESQUEMA DE CONEXIÓN A RED DE UFDSA (24kV)
QM
IMR
IM
IMR
A CONEXIÓN RED IBERDROLA
TRAFO SSAA
26
DM1D
GBCA
IM
IM
A CT’S PARQUE
EJEMPLO ESQUEMA DE CONEXIÓN A RED DE IBERDROLA (24kV)
CAS3I
T
GEM
DM1CFTL
GBC-D L
IM
T
A CONEXIÓN RED ENDESA
Interior de un centro de entronque a red de Iberdrola de un parque fotovoltaico.
A CT’S PARQUE
EJEMPLO ESQUEMA DE CONEXIÓN A RED ENDESA (36kV)
Los esquemas de conexión reflejados son aplicaciones reales hechas por
Schneider Electric España. No obstante, cada caso debe ser ratificado por la empresa eléctrica suministradora en función de la zona y de la evolución de sus especificaciones.
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Cuando la conexión a la red de distribución se realiza a través de un interruptor automático en MT, se deberán incluir los elementos de protección (y medida, según el caso) tales como las funciones de sobreintensidad y protecciones de tensión. La gama de relés de protección Sepam series 20, 40 y 80 responde a estas necesidades.
Las protecciones más habituales suelen ser: 50/51, 50N/51N , 67, 27, 64, 59, 81M, 81m. Los relés Sepams contemplan estas funciones y pueden completar la explotación de la instalación a través de más funciones de protección, a través de uno o varios buses de comunicaciones o la implementación de automatismos personalizados en cada caso, en función de las señales externas que se deseen explotar. Según la potencia del parque y las demandas de la empresa distribuidora, se puede solicitar que el centro de conexión a la red de distribución sea telemandado.
Schneider Electric pone a disposición de sus cliente el sistema de telemando basado en el equipo Easergy T200I.
Celda CAS2IQ telemandada
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Celda RM62IQ telemandada
Centros prefabricados de hormigón monobloque EHC convencionales En muchos casos los centros de transformación para estas aplicaciones son los mismos que se utilizan en centros convencionales de distribución pública, con la salvedad que el transformador a instalar es de tipo elevador. En estos casos la gama de prefabricados de hormigón de la gama EHC (modelos EHC1 a EHC8 hasta una longitud total de 7.520 mm) se adaptan perfectamente. Son centros de tipo monobloque (única unidad de transporte) con pasillo de maniobra interior, concebidos para ser montados enteramente en fábrica, permitiendo la instalación de toda la aparamenta y accesorios que completan el centro y garantizando la calidad de todo el conjunto en la misma unidad de producción. La compacidad de la gama EHC es la característica más relevante ya que permite realizar el montaje del centro en fábrica por lo q ue ofrece: c
Calidad en origen.
c
Reducción del tiempo de instalación.
c
Soluciones llaves en mano.
c
Posibilidad de posteriores traslados.
Debido a su concepción de centro monobloque, la instalación de estos prefabricados sólo precisa haber realizado previamente una excavación en el terreno sin previa cimentación del terreno.
Instalación de CT’s en un parque fotovoltaico
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Centros prefabricados de hormigón monobloque EHC FV especí ficos kWh
En las aplicaciones donde se requiere la integración de un inversor dentro del mismo prefabricado del centro de transformación,
Merlin Gerin ha adaptado
dos de sus modelos de prefabricados EHC para incorporar una zona para la instalación de inversores (modelos EHC5FV y EHC7FV). En estos casos se definen tres zonas separadas con accesos independientes: c
Zona de la aparamenta: para instalar las celdas de distribución MT (habitualmente dos celdas de línea con una o dos celdas de protección a transformador, según el caso).
Centros de transformación BT/MT para la evacuación de energía a la red de distribución.
c
Zona del transformador: para instalar el transformador BT/MT.
c
Zona del inversor para instalar en su interior: El inversor cc/ca (instalación en obra). Una caja de conexión de ramas (strings) provenientes de las placas solares instalada sobre pared (instalación en obra). Un cuadro protección BT con interruptor automático.
La disposición en el mismo recinto del inversor, del cuadro de agrupación de ramas (con su interruptor c.c.) y del cuadro BT en alterna garantiza el total seccionamiento del inversor para la intervención del mismo. La instalación del inversor en el interior del prefabricado se realiza por la puerta. La compartimentación entre zonas se realiza con separaciones metálicas. Por este motivo y para garantizar la seguridad de bienes y personas, todos los centros se suministran desde fábrica con una instalación única de tierras interiores (tierras unidas).
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Como opción puede equiparse en la zona del inversor un conjunto de ventilación forzada asociado a un termostato regulable. Esta opción está formada por un conjunto de dos extractores que evacuan un caudal de aire caliente hacia el exterior.
EJE DE CENTRADO DE INVERSORES
Hueco útil de puertas 2100 × 1250
Centro EHC5FV con un transformador y con acceso independiente para el inversor.
EJE DE CENTRADO DE INVERSORES 1400
Hueco útil de puertas 2100 × 1250
Centro EHC7FV con dos transformadores y con acceso independiente para los inversores.
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Centro de transformación compacto EHA1FV Centro completo de exterior con envolvente de hormigón (EHA1) de maniobra kWh
exterior para instalarlo en superficies de reducidas dimensiones (4,5 m 2) y de reducido impacto visual debido a su limitada altura (1,5 metros). El centro se compone de:
Centros de transformación BT/MT para la evacuación de energía a la red de distribución.
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c
1 unidad de aparamenta MT (RM6 2IQ).
c
1 unidad de transformador BT/MT (hasta 160 kVA).
c
1 unidad de aparamenta BT.
En función de la aparamenta BT disponemos de las siguientes soluciones: c
EHA1FV con CBT de distribución pública (Figura 1).
c
EHA1FV con CBT específico con interruptor automático de 250 A (NS-250 con protección magnetotérmica y diferencial) (Figura 2).
c
EHA1FV con CBT específico con interruptor automático e interruptor en carga 250 A (NS-250 e Interpact 250 A) y módulo para el montaje de un equipo de medida. (Figura 3).
Figura 1
Figura 2
Figura 3
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Transformadores elevadores BT/MT Uno de los elementos diferenciadores entre un centro de transformación kWh
convencional y otro para una aplicación fotovoltaica radica en que en este último caso el transformador es de tipo elevador. Esto supone que el primario es el arrollamiento BT (400 V) y el secundario es el arrollamiento MT (de 10 a 30 kV según la empresa eléctrica suministradora). La caída de tensión producida al conectarse a la red se producirá en el lado de media tensión. Por tanto es importante considerar esta caída de tensión en el momento del diseño del transformador.
Schneider Electric tiene una gama específica de transformadores elevadores para aplicaciones fotovoltaicas consiguiendo de este modo un funcionamiento óptimo en la transformación BT/MT, evitando ruidos y pérdidas de rendimiento si comparamos con un transformador convencional reductor en funcionamiento
Centros de transformación BT/MT para la evacuación de energía a la red de distribución.
como elevador. El diseño de este tipo de transformadores debe contemplar la caída de tensión producida en el primario en la conexión a la red (aproximadamente un 5%), así como una regulación de tomas adecuada para adaptarse a la tensión real de la red en el punto de conexión. La gama
Merlin Gerin para parques fotovoltaicos está constituida por
transformadores, según las siguientes especificaciones: c
Transformadores trifásicos elevadores, 50 Hz para instalación de interior o exterior, series 24 kV, 36 kV y 52 kV.
34
c
En baño de aceite.
c
Refrigeración natural tipo ONAN.
c
Herméticos y de llenado integral.
c
Gama de potencias de 50 a 1.250 kVA (para instalación en prefabricado).
c
Nivel de aislamiento hasta 52 kV.
c
Devanados AT/BT en cobre y aluminio.
c
Pérdidas reducidas para un rendimiento optimizado.
Las condiciones ambientales de instalación, así como los accesorios de protección y medida, son los mismos q ue los de la gama de transformadores de distribución. Al igual que el resto de transformadores,
Merlin Gerin utiliza la tecnología de
llenado integral por lo que se garantiza un bajo o nulo grado de mantenimiento, debido a la ausencia de aire en la cuba de aceite y al secado de humedad de las partes activas en el proceso de fabricación. Los transformadores se construyen de conformidad con la norma UNE EN 60076.
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Sistema de transmisión de datos Soluciones Power Line Communications Power Line Communications ofrece una solución innovadora competitiva y de alto rendimiento en tecnología de Banda Ancha, que utiliza las líneas eléctricas de media y baja tensión para proveer servicios de comunicaciones, telesupervisión y gestión de información en Parques Solares integrados a una diversidad de dispositivos para ofrecer una mejor calidad en la energía generada.
Acoplamiento de Equipos PLC a red MT Los equipos cabecera PLC (HE) son conectados a la línea de Media Tensión a través de acopladores Capacitivos o Inductivos para inyectar la señal de banda ancha, proveniente de un proveedor de servicios (ISP), a la línea eléctrica de media tensión con el fin de interconectar todos los inversores de conexión de red del Parque Solar mediante equipos repetidores (IR), de esta manera se obtiene toda la información suministrada de la generación del Panel Solar, Consumos, Alarmas, etc. Los equipos repetidores (IR) están diseminados por todo el anillo de media tensión para dar mayor cobertura d e la señal PLC y, de esta manera, integrar todos aquellos equipos que tengan un p uerto ethernet a la red PLC.
Comunicación Modbus-TCP/IP La comunicación de los equipos PLC está basada en el protocolo TCP/IP, no obstante, el estándar industrial de comunicación de los equipos inversores, Power Meters, etc., se realiza a través de comunicaciones Modbus. Por este motivo, se ha diseñado un gateway Modbus-TCP/IP, para la lectura de los valores en formato Modbus para convertirlos y almacenarlos en variables OID (Protocolo SNMP, Simple Network Managment Protocol) dentro de los equipos PLC. Adicionalmente con la utilización de una pasarela ILV2101 es posible hacer una conversión directa de protocolo Modbus a PLC y de allí realizar la comunicación vía TCP/IP por la línea eléctrica de la información a cualquier sistema de gestión. A través de la red PLC es posible gestionar y transmitir la información de video-vigilancia del parque solar por medio de la alimentación de Baja Tensión de las cámaras Ipo al centro de gestión de imágenes. De esta manera se contribuye al ahorro de instalación de tendido de cableado/fibra óptica para la interconexión del sistema de video del parque solar.
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El gateway Modbus-TCP/IP suministra los datos de gestión, producción, alarmas, etc., convertidos en formato TCP/IP, de todos aquellos equipos que se encuentran en el anillo de media tensión que han sido conectados a los repetidores PLC para distribuir la información al Sistema de Control y Gestión OSS/BSS basado en protocolo SNMP ubicado en el centro de control del parque solar.
Esquema sistema de supervisión y televigilancia El Sistema de Gestión OSS/BSS, a través de la red PLC (TCP/IP), gestiona, telesupervisa todos aquellos valores que se están generando en cada uno de los equipos en el anillo de media tensión, a su vez supervisa todas aquellas alarmas que son generadas por los equipos inversores, alarmas de temperaturas de trafo, presencia de personal en el centro de transformación, así como también alarmas de mal funcionamiento de los equipos PLC, inversores, etc. El software de gestión hace interrogaciones periódicas a cada uno de los equipos PLC que se encuentran en el anillo de media tensión para supervisar el buen funcionamiento y desempeño de la red PLC y de los equipos asociados a la misma.
1
Acoplamiento PLC (Capacitivo/Inductivo)
2
Inversores de conexión a red
3
Repetidores PLC
4
Comunicación ModBus-TCP
5
Equipo Cabecera (HE) PLC
6
Gateway Modbus-TCP a SNMP
7
Protocolo SNMP (TCP/IP)
8
Sistema de Control y Gestión OSS/BSS (SNMP)
9
Sistema Adquisición de Señales (PLW100): I/O analógicas y digitales (temp, radiación, etc.)
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Sistema de adquisición y comunicación de datos Schneider Electric aporta también el más amplio conjunto de productos y sistemas de supervisión y control de todo el proceso de generación de energía de un parque fotovoltaico, ya sea de tipo local o remoto, basado fundamentalmente en la familia de terminales de diálogo Magelis XBT y el software Vijeo-Citect Scada.
Vijeo-Citect Scada es un software cuyas principales cualidades son :
c
Facilidad de uso: La abundante y detallada documentación hace sencillo desarrollar una aplicación, sea cual sea su tamaño y complejidad.
c
Arquitectura Distribuida: Permite ejecutar una misma aplicación en monopuesto o en multipuesto haciendo independientes las tareas que componen la aplicación.
c
Redundancia totalmente integrada: No se requieren modificaciones en la aplicación para convertir en redundantes sus procesos de comunicaciones, tendencias y/o alarmas.
c
Visualización y Control Remotos: Permite supervisar la aplicación desde cualquier ordenador ajeno a la aplicación a través de las opciones Display Client en red local y Web Client (cliente Internet Explorer) en redes remotas o a través de Internet.
c
Conexión con Bases de Datos de PLC (Unity FastLinx): Contempla aprovechar las variables definidas en un proyecto de software PLC y utilizarlas directamente en la aplicación Scada para visualizarlas, historizarlas, etc.
c
Integración con Bases de Datos comerciales (CitectScada Reports) y elaboración de Informes: Para almacenar grandes cantidades de datos históricos en bases de datos tipo SQL Server u Oracle dispone del módulo especial CitectScada Reports, que además permite realizar informes de planta.
38
c
Lenguaje de Programación en tiempo real (Cicode): Para elaborar los scripts que accedan a las propiedades de sus p antallas, tendencias o alarma, Vijeo-Citect dispone del potente y flexible lenguaje de programación Cicode.
c
Incorporación ActiveX: Vijeo-Citect Scada es contenedor de controles ActiveX lo que permite realizar sus propios Menús Configurables, Listados, Tendencias, etc.
Esquema sistema de adquisición y comunicación de datos
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Sistema de vigilancia Sistemas de vigilancia Un sistema de vigilancia perimetral para un parque fotovoltaico tiene como principal función dotar de seguridad al parque protegiendo su interior ante cualquier intrusión que se pueda producir y reaccionar ante este evento de manera automática, activando los diferentes dispositivos que estén conectados, señales acústicas, transmisión de eventos, entre otros. El sistema de vigilancia perimetral estará basado en dos sistemas que interactuarán entre si.
Sistema de control de accesos y detección lineal TAC propone para el control de acceso s su sistema I/NET, en dicho s istema estarán conectados los equipos de control perimetral, teclados de accesos, contacto en las puertas de accesos, etc. TAC dispone de sistemas de detección lineal como son barreras de infrarrojos, detección superficial barreras microondas, sistema de cable sensor de valla, sistema de cable sensor enterrado. Gracias al Scada de I/NET y a la posibilidad de acceder remotamente, el propietario de la instalación podrá acceder a su sistema y visualizar en tiempo real lo que está sucediendo en su propiedad.
Sistema CCTV TAC propone, juntamente con su control de accesos, instalar un circuito cerrado de televisión, que constará de diferentes elementos como son cámaras fijas, cámaras móviles, y un videograbador además de la posibilidad de instalar focos infrarrojos para la vigilancia nocturna. El videograbador propuesto por TAC estará integrado con el sistema de accesos de manera que interactuará con él, además de esto el videograbador es capaz de analizar las imágenes que le están llegando de las cámaras de manera que podemos seguir objetos o personas en pantalla, pudiendo establecer estados de prealarma antes de que los sistemas de intrusión confirmen que se ha intentado violar el perímetro de seguridad. Al igual que en el sis tem a de acc eso s, el pro pie tar io puede acc ede r al videograbador, recuperar imágenes grabadas, mover cámaras móviles, visionar las cámaras en tiempo real, lo que le confiere al propietario pleno control del sistema.
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ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO La mejor seguridad nace de la integración de las diferentes tecnologías, protección perimetral, control de accesos y circuito de televisión. Todo supervisado por el mismo software de gestión.
Protección Perimetral
Software de gestión
Videograbador digital
TAC VISTA SECURITY. Integra intrusión, accesos y CCTV, Barreras Microondas. El cable
además de otros sistemas
La gama de DVRs es
sensor es una buena solución.
auxiliares de la instalación.
escalable a cualquier solución.
Software de gestión
Cámaras DOMO
Podemos verificar el evento
Las cámaras Domos enfocan,
de manera local y remota
gracias a TAC VISTA
mediante la visualización de
SECURITY, al sector donde se
las cámaras.
ha producido la intrusión.
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40 42
Referencias Schneider Electric es reconocida a nivel mundial como líder en distribución eléctrica y automatización. La extensa gama de productos y servicios que abarca, desde los sistemas de orientación de los paneles hasta los centros de transformación BT/MT, han convertido a Schneider Electric en un referente en el mercado fotovoltaico. Una muestra de ello son las referencias de parques fotovoltaicos de pequeñas y grandes potencias instalados en España, algunos de los cuales se indican a continuación: c
Parque fotovoltaico Almendralillo, Badajoz (4 MW).
c
Parque fotovoltaico Olmedilla de Alarcón, Guadalajara (10 MW).
c
Parque fotovoltaico Villafranca, Navarra (2 MW).
c
Parque fotovoltaico de Hellín, Albacete (2,5 MW).
c
Parque fotovoltaico de Tiétar, Cáceres (1 MW).
c
Parque fotovoltaico La Vera, Cáceres (1,5 MW).
c
Instalación fotovoltaica Cervià, Lleida (100 kW).
c
Instalación fotovoltaica Villacañas, Toledo (2,5 MW).
c
Instalación fotovoltaica Alcolea del Pinar, Guadalajara (0,7 MW).
c
Instalación fotovoltaica Astudillo, Palencia (0,9 MW).
c
Instalación fotovoltaica Arbeca, Lleida (100 kW).
c
Parque fotovoltaico Munera, Albacete (2 MW).
c
Parque fotovoltaico Bétera, Valencia (1,9 MW).
c
Parque fotovoltaico de Soria (1 MW).
c
Instalación fotovoltaica Albacete (0,5 MW).
c
Instalación fotovoltaica Mahora, Albacete (150 kW).
c
Instalación fotovoltaica Molina del Segura, Murcia (300 kW).
43
