Fotovoltaik Konusunda Tüm İhtiyaçları Karşılayan Otomasyon Sistemi |
ILC 151 ETH

Geçtiğimiz yıllarda Güney Avrupa ülkeleri İspanya ve Portekiz’de yenilenebilir enerjiye büyük yatırımlar yapıldı. Özellikle fotovoltaik sistemler, çevreyi koruyup enerji kaynaklarına artan talebi karşılama açısından oldukça önem kazanmıştır. Phoenix Contact ILC 151 ETH kompakt kontrolörleri solar panellerin işletme verilerinin ekonomik şartlar altında kaydedilip işlenmesini sağlar.
 

►İlginizi Çekebilir: QUINT Power Plus 

İspanya’nın başkenti Madrid’de yer alan Acciona S.A. ülkenin en önemli şirketlerinden biri olmasının yanında altyapı, yenilenebilir enerji kaynakları, su ve şebekelerde küresel pazar lideridir. 30,000’den fazla çalışanı olan şirketin her kıtada toplam 30 ülkede değişik ortaklıkları bulunmaktadır. Firmanın hedefi CO2 emsiyonlarını düşürmek ve düşük karbon ekonomisine geçişi sağlamaktır. 2010’da birçok zorlu çalışmanın sonucunda Acciona CO2 emisyonlarını 11.3 milyon ton azaltmayı başararak bir önceki yıla göre %49 iyileşme sağlamıştır.

İspanyol şirket fotovoltaik sistemlerin (PV) geliştirilmesi, yapımı ve işletiminde kazandığı deneyimlerle ismini duyurdu. Sadece İspanya ve Portekiz’de 69 MW’ın üzerinde güneş enerjisi üretilmektedir. Acciona’nın yönettiği PV sistemlerin büyük çoğunluğu birçok sistemin bağlı olduğu solar tarla adı verilen yerlerde bulunmaktadır. Yaklaşık 3,500 kişi 60 MW’ın üzerinde fotovoltaik kapasiteye sahip bu tip solar tarlalarına 456 milyon € yatırmıştır. 2008 kışında Güney Portekiz’de yer alan Amaraleja’da dünyanın en büyük santrallerinden birini kurdu. Sistem yaklaşık 250 hektarlık alana yayılmış 262,080 fotovoltaik modülü olan 2,520 solar izleyiciye sahiptir. Bu PV santralinin pik gücü 45.8 MW’tır.

Geniş bir alana yayılmış büyük bir PV santralindeki en büyük zorluk operasyonel veya proses değişkenleri ve akıllı hata yönetim sisteminin sürekli izlenmesidir. Amaraleja santralinde bu görevler Phoenix Contact ILC 151 ETH kompakt tarafından yürütülmektedir (Şekil 1). Herbir solar panel stringlerinin işletme verilerini kaydetmek ve sunmak için Phoenix Contact Inline modular formunda IP20 koruma sınıfında esnek ve genişleyebilir I/O sistemi sunmaktadır. Dahası kompakt kontrolör ağ entegrasyonunu kolaylaştıran Ethernet arayüzüne sahiptir.
 

Şekil 1: ILC 151 ETH Inline kontrolör bağlı I/O modülleriyle tüm işletme bilgilerinin merkezi toplama ünitesidir. 

Bir PV sisteminin işletiminde kaliteli çıkış ve düşük maliyet çok önemlidir. Çünkü güneş enerjisinden direkt elde edilen güç göreceli olarak etkin değildir. İşte tam olarak bu nedenden ötürü operatör sistemdeki potansiyel zayıflıkları ve modüllerin yıpranmalarını doğru zamanda tespit etmeye ilgi duymaktadır. Böylece arıza tehditleri uzun süreli kesintilere ve finansal kayıplara neden olmadan giderilebilmektedir. Kaliteli çıkış tabiki birçok faktöre bağlıdır. Örneğin; kurulu güç, genel izolasyon, ortam sıcaklığı veya kullanılan invertörlerin etkinliği. Tüm değişkenler gerektiği şekilde izlenebilmelidir ve elde edilen verilerin en hassas şekilde okunabilir olması esastır. Amaraleja’daki büyük santralin sorumluları DC taraftaki herbir stringin, AC taraftaki invertörlerin izlenmesini ve çevresel etkileri dikkate almak için direkt veri toplanmasını istemişlerdi.

String izlenmesiyle DC enerjinin ekonomik ölçümü

Modüllerin izlenmesi, ölçümlerin hassasiyeti ve maliyeti arasındaki dengedir. Teoride modüllerin verimliliği her bir rotor için tek bir ölçümle belirlenebilmektedir. Alternatif olarak her modül oransal olarak daha fazla ölçüm ünitesiyle izlenebilmektedir. İlk yöntem ekonomik olmakla birlikte hassas değildir, ikinci yöntem ise yüksek hassasiyet sunarken oldukça pahalıdır.
 

Şekil 2: Analog giriş sinyallerinin koşullamasını sağlayan sinyal çevirici 

String izleme orta yolu bulmanın akılcı bir yoludur çünkü modüller her rotor için hatlar halinde seri olarak anahtarlanmaktadır ve her string için üretilen toplam akım test edilebilmektedir. Akım ya şönt dirençle ya da hall sensör ve Rogowski bobiniyle kaydedilmektedir. Her iki ölçüm transdüseri de Phoenix Contact'ın kapsamlı ürün grubu içinde yer almaktadır. İkinci yöntem personelin ve ölçüm ünitesinin optimum korumasını sağlayan elektriksel izolasyonu sayesinde avantajlıdır.
 

Şekil 3: Rotor ünitesi başına dört stringe bağlı 8 x 13 modüllü rotor ünitesi 


► İlginizi Çekebilir: Dijital Markalama

Besleme tarafında invertörler kullanılmaktadır ve bu invertörlerin işletme parametreleri de izlenmek durumundadır. İzlenen veriler arasında; tüketilen güç, aktif/görünür güç ve işletme sıcaklığı yer alır. İnvertör tipine bağlı olarak veri Modbus/RTU seri arayüz ile doğrudan cihazdan veya modern bileşenler söz konusuysa Ethernet üzerinden Modbus/TCP ile okunur. Phoenix Contact’ın 100 serisi Inline kontrolörleri gibi entegre Ethernet arayüzüne standart olarak sahiptir, Modbus/TCP cihazları da PLC’ye kolayca bağlanabilir. PC WORX mühendislik yazılımı kullanıma hazır haberleşme kütüphaneleri sayesinde programlamayı basitleştirir.

AC ve DC tarafında kaydedilen bilgiler daha sonraki prosesler için kontrolörde hazırlanmalıdır. Bu amaçla analog sinyaller Analog Teknoloji kütüphanesiyle uygun fortmatlara dönüştürülür. Kullanıcı programında bu değerler, örneğin fotovoltaik sistemin verimliliğini hesaplayan algoritmaların bütünleyici bir parçasını oluşturmaktadır. Ayrıca belirlenen veriler analiz için SQL veri tabanında saklanmakta, sonrasında operatöre diyagnostik bilgi olarak sunulmaktadır.

İhtiyaca göre hazırlanan bilgiler ileri proses için birçok haberleşme kanalı yardımıyla aktarılabilmektedir. Ölçülen değerler csv metin dosyası olarak saklanabilmekte, IT kütüphanesini kullanarak e-posta olarak yollanabilmekte veya FTP ile başka bir sunucuya depolanabilmektedir. Bu yolla PV santralinde ölçülen değerler operatörün online olarak izleyebileceği şekilde hazırlanmaktadır.
 

Şekil 4: Rotor ünitesi için işletme verilerinin görüntülenmesi
 

Web tarayıcıda sunulan bilgiler ekstra bir yazılıma gerek duyulmadığı için avantajlıdır. Bakım personeli SMS yoluyla kritik sistem arızalarından haberdar olabilmektedir. IT kütüphanesi gerekli fonksiyon bloklarını içermektedir.

Bir fotovoltaik sistemin izlenmesi ve diyagnostiği için tanımlanan seçenekler, birçok işlemin aynı anda yürütülmesi gereken durumlarda Phoenix Contact otomasyon sisteminin ne kadar çok yönlü ve esnek olduğunu göstermektedir. Sensör sinyallerinin kaydedilmesi, belirlenen değerlerin tutulması, sistem bilgilerinin görüntülenmesi gibi birçok ihtiyaç karşılanabilmektedir. Aslında Acciona ekibinin ILC 151 ETH kompakt kontrolörleri tercih etmesindeki en önemli unsur da bunlar olmuştur.

Alpay Samen
Phoenix Contact Türkiye- Endüstri Yönetimi ve Otomasyon Ürün Yönetmeni