DC-Überwachung So lassen sich Energieerträge im spanischen Solarpark Zuera II langfristig sicherstellen

In Spanien werden solare Einstrahlungswerte bis 2.100 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr erreicht. Um diese Energie nicht ungenutzt zu lassen, entstehen in dem südeuropäischen Land immer mehr Megawatt-Anlagen zur solaren Stromerzeugung. Ihre langfristige Effizienz hängt neben der Verwendung hochwertiger Bauteile maßgeblich von der Instandhaltung ab. Deshalb muss die Betriebsführung und -überwachung optimal organisiert und nachhaltig gestaltet werden.

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Der in der Nähe der Stadt Saragossa im Nordosten Spaniens gelegene Solarpark Zuera II, der im Oktober 2012 mit 11,5 MW in das Stromnetz integriert worden ist, zeichnet sich daher durch ein umfassend abgestimmtes Betriebsführungs-Konzept aus. Die Anlage, die sich über eine Fläche von mehr als 30 ha erstreckt, erzeugt Solarstrom für über 10.000 Einwohner. In Summe lässt sich so die Emission von Kohlendioxid um mehr als 40.000 t/Jahr reduzieren.

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Als Anlagenbetreiber fungiert die Grupo Jorge – ein Unternehmen, das seit 75 Jahren in der fleischverarbeitenden Industrie tätig ist und sich intensiv für einen nachhaltigen Umgang mit den verfügbaren Ressourcen einsetzt. Geplant und umgesetzt wurde das Projekt von Elecnor, einem spanischen Marktführer im Bereich Engineering, Entwicklung und Bau von Infrastruktur-Projekten, erneuerbaren Energien und neuen Technologien.

Der Solarpark Zuera II besteht aus 54.000 kristallinen Modulen von Atersa, einer Tochtergesellschaft von Elecnor, die dem Verlauf der Sonne einachsig horizontal nachgeführt werden. Die Photovoltaik-Module sind zu 2304 Strings zusammengefasst. Nach der Erarbeitung eines Konzepts und der Spezifizierung der einzelnen Aufgaben wurde das ortsansässige Unternehmen Dcontrol mit der Programmierung und Erstellung der Visualisierung für das SCADA-System beauftragt. Neben den Mitarbeitern von Phoenix Contact haben dabei auch spezielle Funktionsbaustein-Bibliotheken Unterstützung geleistet.

Geräteanschlusskasten für je 16 Strings

Die Solarpark-Topologie ist in neun Segmente unterteilt. Jedes Segment setzt sich aus 256 Strings zusammen, die über 16 Geräteanschlusskästen (GAK) an zwei Zentralwechselrichter angeschlossen sind. Der Betreiber fordert die ständige Überwachung der 2304 Strings, damit eine dauerhafte und effiziente Funktionsweise sowie eine effektive Wartung der gesamten Anlage sichergestellt ist. Vor diesem Hintergrund hat Phoenix Contact einen Geräteanschlusskasten für 16 Strings konzipiert, in dem die String-Überwachungsmodule der Produktfamilie Solarcheck verbaut werden.

Bei der Geräteserie handelt es sich um ein modulares DC-Überwachungssystem, das aus DC-Messmodulen und den jeweiligen Kommunikationseinheiten besteht. Die Messmodule verfügen über acht berührungslose DC-Strommesskanäle respektive einen Spannungsmesseingang. Dementsprechend sind die GAK mit je zwei Messmodulen ausgestattet worden, um die Ströme der 16 Strings zielgerichtet überwachen zu können. Die Spannung wird jeweils einmal pro Geräteanschlusskasten erfasst. In jedem der neun Segmente befindet sich eine Steuerungsbox, in der die zugehörigen Solarcheck-Kommunikationsmodule zentral installiert sind. Pro Segment werden je vier Kommunikationsmodule benötigt.

Datenübertragung an das SCADA-System und die Park-Steuerung

Jede Steuerungsbox umfasst zudem eine Kompaktsteuerung der Produktfamilie Inline. Da die Energieversorgung aller im Feld montierten Solarcheck-Messmodule über die Kommunikationsverkabelung erfolgt, lässt sich die Stromversorgung für die DC-Überwachung ebenfalls segmentweise in der Steuerungsbox anordnen. Zur Daten- und Energieübertragung zwischen den in den GAK verbauten Messmodulen und den Kommunikationsmodulen ist je nur eine einfache Zweidrahtleitung erforderlich.

Das Solarcheck-Überwachungssystem stellt die String-Ströme, die Spannung pro Geräteanschlusskasten und die Gerätetemperatur innerhalb der Messmodule zur Verfügung. Von den Kommunikationsmodulen werden die Daten dann via RS485 Modbus RTU an die Inline-Steuerung weitergeleitet. Die jeweilige SPS sendet die Daten der neun Segmente anschließend direkt an das SCADA-System sowie über das Profinet-Protokoll an die übergeordnete Park-Steuerung.

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