Bývalé kasárne nemeckej armády pri Landshute v Dolnom Bavorsku našli dvojnásobné využitie. Spoločnosť Aigner GmbH v oblasti Fünfleiten prerába špeciálne terénne vozidlá zo starých armádnych zásob na použitie humanitárnymi organizáciami, malými a strednými podnikmi, organizátormi expedícií a fanúšikmi motoristického športu. Spoločnosť predáva iba vyradené vojenské vozidlá. Fünfleiten patrí do časti Falkenberg, ktorá má len necelých 4 000 obyvateľov. Kedysi slúžila na skladovanie munície, pričom 22 bunkrov nachádzajúcich sa na pozemku, teraz používa spoločnosť Aigner ako skladovacie priestory. Na každom z bunkrov je navyše namontovaný sledovač s fotovoltickými panelmi. Spoločnosť Elektro Ecker GbR, ktorá sa špecializuje na inštaláciu, opravy, monitorovanie a údržbu fotovoltických systémov, vybudovala park so sledovačmi v roku 2017 a odvtedy ho prevádzkuje. V duchu hesla „za lacné veci vždy zaplatíte dvakrát“ používajú v tejto spoločnosti iba kvalitné výrobky, ktoré sa osvedčili v nimi realizovaných projektoch.
Na začiatku bol systém sledovačov ovládaný minipočítačmi Raspberry Pi, ktoré nie sú štandardom v tomto odvetví. Čoskoro sa ukázalo, že toto riešenie nefunguje spoľahlivo a po krátkom čase prevádzky úplne zlyhalo. Aby bola strata, ktorá vznikla dôsledkom zlého riadenia natočenia fotovoltických panelov, čo najnižšia, bolo potrebné rýchlo nájsť vhodnú alternatívu. Spoločnosť Elektro Ecker mala už v minulosti dobré skúsenosti s používaním riadiacej technológie s riadením napájania pre fotovoltaické parky od spoločnosti Phoenix Contact. Josef Ecker sa preto rozhodol implementovať monitorovací systém pre fotovoltické sledovače s priemyselnými riadiacimi systémami Phoenix Contact (obr. 1).
Modulárne rozšíriteľné riadiace systémy
Každý zo sledovačov natáča 143 solárnych panelov od spoločnosti SunPower s nominálnym výkonom 245 wattov. Natáčajú sa v dvoch osiach podľa polohy slnka. Jeden sledovač s hmotnosťou 55 ton má výkon 35 kilowattov, takže celkový inštalovaný výkon parku je 770 kW. Na každom sledovači sú dva meniče Tripower od SMA a rozvádzač so slave riadiacim systémom s nainštalovanou riadiacou technológiou potrebnou pre sledovací systém (obr. 2).
Elektro Ecker používa malý modulárny riadiaci systém ILC 131 ETH z produktového radu Inline ako PLC, ktoré umožňuje jednoduchú automatizáciu systému. ILC 131 ETH má ethernetové rozhranie. Funguje ako zariadenie PROFINET alebo Modbus/TCP klient a je programovateľný pomocou inžinierskeho softvéru PC WORX Express (k dispozícii zadarmo) v súlade s normou IEC 61131-3. Riadiaci systém podporuje množstvo protokolov, ako sú http, https, FTP, SNTP, SNMP, SMTP, SQL, MySQL a DCP. Integrovaný webový server umožňuje vizualizáciu založenú na HTML5 pomocou nástroja Webvisit. Ako zásuvnú parametrizačnú pamäť možno použiť SD kartu s kapacitou až do 2 GB (obr. 3).
Slave zariadenia ILC 131 ETH dostávajú príkazy z nadradeného hlavného riadiaceho systému. Ide o riadiaci systém AXC 1050 Axioline nachádzajúci sa v rozvádzači umiestnenom v strede fotovoltického parku. Vďaka odolnej konštrukcii s nainštalovaným zdrojom neprerušiteľného napájania určeného na riadené vypnutie aplikácie a EMC krytu je riadiaci systém medzi konkurenciou výnimočný. Popri vysokej prenosovej rýchlosti poskytuje USB pripojenie rýchly prístup napríklad na diagnostické účely. K jednoduchej manipulácii prispieva technológia zásuvného pripojenia push-in bez nutnosti použitia špeciálnych nástrojov, ktorá výrazne skracuje čas zapojenia. Okrem všetkých funkcií zariadenia ILC 131 ETH má nadradený riadiaci systém AXC 1050 aj druhé ethernetové rozhranie a môže byť použitý ako riadiaci člen PROFINET s až 16 pripojenými zariadeniami.
Rýchle programovanie s funkčnými blokmi
Vďaka komplexnej knižnici SOLARWORX s funkčnými blokmi na výpočet polohy slnka a systému sledovania pre fotovoltické sledovače dokázal J. Ecker a jeho tím celú fotovoltickú aplikáciu naprogramovať veľmi rýchlo. Knižnica, ktorá obsahuje aj ďalšie ovládače na záznamníky údajov a rozhrania pre meniče, sa neustále rozširuje. Pretože predprogramované funkčné bloky sú dôkladne testované, zaisťujú nielen rýchlu implementáciu projektu, ale aj spoľahlivú prevádzku systému. Hlavný riadiaci systém neustále meria aktuálnu rýchlosť vetra pomocou snímača vetra (obr. 4). Ak je zaťaženie vetrom príliš vysoké, vydá AXC 1050 príkaz podriadeným riadiacim systémom ILC 131 ETH, aby sledovače nastavili panely do bezpečnej polohy. To zaisťuje, že sa fotovoltické panely nepoškodia.
Priamo vedľa rozvádzača s hlavným riadiacim systémom je transformátorová stanica. Tu sa striedavé napätie transformuje meničmi z nízkeho napätia na úroveň stredného napätia. Na mieste pripojenia k sieti, ktoré sa nachádza mimo fotovoltického parku, sa generovaná slnečná energia privádza do siete (obr. 5). Aby sa zabezpečilo, že v miestnej elektrickej sieti nedôjde k preťaženiu, spoločnosť Elektro Ecker nainštalovala regulátor napájania (tzv. regulátor PGS) od spoločnosti Phoenix Contact. Je to riadiaci systém AXC 1050 Axioline vybavený špeciálnym softvérom (obr. 6). Ak fotovoltické panely produkujú príliš veľa prúdu, regulátor PGS zabezpečí vypnutie jednotlivých meničov. Okrem toho presmeruje požadované signály cez hlavný riadiaci systém do podriadených riadiacich systémov.
Certifikovaný regulátor na napájanie z rozvodnej siete
Maximálny možný zisk systému sa určuje pomocou snímača žiarenia. Prevádzkovateľ siete tak dokáže vždy vypočítať, aký prúd generuje fotovoltický systém a či ho možno dodávať späť do siete. Od roku 2019 musia byť všetky systémy vyrábajúce energiu, či už kombinované teplárne a elektrárne, generátory veterných turbín, alebo fotovoltické systémy, ktoré sa napájajú do nemeckej siete stredného alebo vysokého napätia, vybavené certifikovaným riadiacim systémom označovaným ako PGS regulátor. Aj keď v minulosti stačilo vyhlásenie výrobcu, teraz je potrebný certifikát vydaný certifikačnou autoritou akreditovanou podľa DIN EN ISO/IEC 17065. Regulátory od spoločnosti Phoenix Contact sú takto oficiálne certifikované od konca roku 2019.
J. Ecker ako zhotoviteľ a prevádzkovateľ fotovoltického parku sa rozhodol pre sledovací systém od spoločnosti Phoenix Contact. Funguje spoľahlivo a netreba zaň „dvakrát platiť“. A v blízkej budúcnosti môže v rámci svojho parku uvažovať aj o pridaní zariadenia na skladovanie energie. Výkon fotovoltického systému už potom nebude potrebné obmedzovať. Namiesto toho by bol prebytočný prúd krátkodobo uložený a potom by bol dodaný do siete neskôr, keď bude potrebný.
