Impianti Commerciali e Industriali - SMA Italia Srl · SMA Solar Technology AG – 7 maggio 2014 ....

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SMA Solar Technology AG – 7 maggio 2014

Impianti Commerciali e Industriali

Sunny Days 2014

Corso Impianti Commerciali e Industriali

• L’inverter Sunny Tripower (TL-20, TL-10, TL-EE)

• L’inverter Sunny Central CP

• Analisi impianti a tetto e a terra

• Iniziative commerciali: Project Performance Package, SEU, Revamping

Inverter Sunny Tripower

STP10000TL-10 STP12000TL-10 STP15000TL-10 STP17000TL-10

STP15000TLEE STP20000TLEE

STP5000TL-20 STP6000TL-20 STP7000TL-20 STP8000TL-20 STP9000TL-20

Inverter modulare trifase, uscita AC: 3/N/PE, 230/400 V Tecnologia Multi-StringⓇ : due inseguitori Mpp indipendenti e

asimmetrici Rendimento elevato: 98,1% Tensione Vcc massima: 1000 V Protezione da sovratensione lato DC (SPD di tipo II) integrabili Optiprotect: Fusibile elettronico di stringa per la protezione delle

stringhe da corrente inversa Optitrac Global Peak: per la gestione degli ombreggiamenti OptiCoolⓇ Comunicazione BT di serie, Webconnect e RS-485 opzionali

Sunny Tripower TL-10: potenze da 10 a 17 kW

Sunny Tripower TL-10: curve di rendimento

Sunny Tripower TL-10: schema a blocchi dell’inverter

Identificazione dei guasti di stringa fino a paralleli di 6 sotto-stringhe Tutte le stringhe sono controllate in corrente

Sunny Tripower TL-10: Optiprotect

MPPT A

MPPT B

Stringhe

Sottostringhe Sunny Tripower

Stringhe

Normale funzionamento

Controllo della corrente di ciascuna stringa connessa

Rilevamento correnti inverse

Rilevamento inversioni di polarità

Possibile disconnettere il generatore FV tramite ESS

Guasto di stringa (ingresso A)

Generatore FV viene cortocircuitato

Inverter e generatore FV si trovano in stato di sicurezza

La disconnessione del generatore FV è possibile soltanto quando questo non produce più corrente

Sunny Tripower TL-10: Optiprotect

Economic Excellence (EE) Inverter modulare trifase, uscita AC: 3/N/PE, 230/400 V Rendimento elevato: 98,5% Tensione Vcc massima: 1000 V Controllo della potenza reattiva DC switch meccanico integrato • (sostituisce ESS) Protezione da correnti inverse integrata (diodi) OptiCoolⓇ Comunicazione BT di serie, Webconnect e RS-485 opzionali

STP15000TLEE/20000TLEE

Certificato CEI 0-16 per tutte le classi di potenza

WEBCONDM-10 DM-485CB-10

Input area A

Input area B

Stringa A1

Stringa A2

Stringa A3

Stringa B1

Stringa B2

Stringa B3

Protezione da corrente inverse con diodi:

Nessuna manutenzione

Basse perdita

Massimo 3 stringhe per ciascuna area

Impossibile il generarsi di correnti inverse fra le due aree

Un unico inseguitore MPP per entrambe le aree

Possibilità di installare protezioni per correnti inverse esternamente

Sunny Tripower TLEE: protezione da correnti inverse

Inverter modulare trifase, uscita AC: 3/N/PE, 230/400 V

Rendimento elevato: 98%

Tecnologia Multi-StringⓇ : due inseguitori MPP indipendenti e asimmetrici

Tensione Vcc massima: 1000 V

Ampi range di tensione MPP

Multifunction relay integrato

Optitrac Global Peak: per la gestione degli ombreggiamenti

OptiCoolⓇ

Comunicazione Bluetooth e Webconnect di serie, RS485 opzionale

* Necessaria protezione d’interfaccia esterna in bt

Certificato CEI 0-16 per impianti fino a 400 KW

485BRD-10

STP 5000TL-20*/6000TL-20*/7000TL-20/8000TL-20/9000TL-20

Inverter senza trasformatore (TL): RCMU e RCD

La norma CEI 64-8/7 prevede l’installazione di un interruttore differenziale RCD (Residual Current Detection) di tipo B sia con inverter senza trasformatore (TL) sia con inverter con trasformatore ad alta frequenza (HF)

In deroga (CEI 64-8/712.413.1.1.1.2, pag 126), se il produttore dell’inverter dichiara che l’inverter è per costruzione tale da non iniettare correnti continue di guasto a terra nell’impianto elettrico, è possibile adottare un RCD di tipo A anziché B

SMA ha rilasciato un’autodichiarazione che soddisfa quanto affermato sopra, pertanto gli impianti con inverter SMA di tipo TL possono essere protetti con un interruttore differenziale di tipo A

Gli inverter senza trasformatore sono dotati di una unità di monitoraggio integrata per la rilevazione di correnti di guasto di qualsiasi tipo (RCMU Residual Current Monitoring Unit) e ciò rappresenta un’ulteriore sicurezza

Inverter senza trasformatore (TL): specifiche interruttore differenziale tipo A

Gli inverter senza trasformatore durante il funzionamento generano correnti differenziali continue dovute alla loro resistenza d'isolamento e alla capacità parassita fra generatore FV e terra, a causa di ciò l’interruttore differenziale potrebbe intervenire Per evitare una disinserzione indesiderata del differenziale durante il funzionamento, la corrente nominale di intervento del differenziale deve essere non inferiore a 100 mA per ogni singolo inverter I STP TL-20 consentono di installare a valle un differenziale di classe A da 30mA

Fusibili di stringa e correnti inverse

Un cortocircuito interno ad un modulo diminuisce la tensione totale della stringa, in questo modo quella stringa diventa un carico per le altre, assorbendo da esse un’elevata corrente di senso opposto. Se tale corrente è superiore alla massima supportata, si rischia il danneggiamento di tutta la stringa La protezione può avvenire esternamente tramite: Fusibile:

Utile per un numero di stringhe > 2 Dimensionarli con I > 1,7*Impp

Diodo di blocco: Esclude immediatamente la stringa difettosa Presenta un costo più elevato rispetto al fusibile, sia in acquisto che in potenza dissipata

Cause di correnti inverse:

Cortocircuito di uno o più moduli Cortocircuito di una o più celle nel modulo Guasto del doppio isolamento verso terra di un modulo o del cablaggio

Gli ombreggiamenti di un modulo o parte di esso hanno un’influenza limitata sulla corrente inversa di fatto questa è esigua ed il fusibile di protezione o i diodi di blocco non intervengono In caso di ombreggiamento, entrano in gioco i diodi di bypass interni ai moduli (da 2 a 3 per ogni modulo) che escludono la parte di celle ombreggiate e riducono la potenza erogata (minore tensione) In caso di ampi e forti ombreggiamenti potrebbero crearsi delle correnti inverse

I STP hanno soluzioni integrate che proteggono il generatore FV in caso di correnti inverse: STP TL-10: fusibile elettronico di stringa STP EE: diodi

Fusibili di stringa e correnti inverse

Electronic Solar Switch (ESS)

Funzione: Sezionamento del campo fotovoltaico Inibizione della formazione di archi voltaici

Procedura di sezionamento: 1: Sezionare la rete CA per interrompere il flusso di energia 2: Estrarre la maniglia ESS 3: Disconnettere le stringhe Disconnessione sicura del campo

Vantaggi Sicurezza e semplicità Conforme ad EN 60947-3 e quindi CEI 17-11 Sezionatore CC incluso nell’inverter Nessuna perdita di potenza

DC switch

Installato di serie sui modelli STP15000TLEE/20000TLEE

Può essere non richiesto in fase di ordine

DC switch meccanico:

Disconnessioni sicura di tutti i poli

Sostituisce il sezionatore ESS

Non richiede manutenzione

Può essere azionato senza sconnettere le stringhe

Protezioni da sovratensioni (SPD)

La protezione da sovratensioni ha la funzione di prevenire i danni ad apparecchiature elettriche ed elettroniche, provocati da tensioni troppo elevate I dispositivi di protezione da sovratensioni (in inglese "Surge Protection Device", in breve: SPD) creano, in caso di carichi di tensione, una compensazione di potenziale tra i conduttori collegati in modo da prevenire il danneggiamento di apparecchi collegati per effetto di picchi di tensione

Protezioni da sovratensioni (SPD): tipologie

Tipo I: Gli SPD di tipo I sono caratterizzati dalla massima resistenza agli impulsi di corrente, poiché sono dimensionati per il carico di una scarica di fulmine diretta

Tipo II:

Questi dispositivi di protezione da sovratensioni sono caratterizzati da una resistenza più bassa agli impulsi di corrente e proteggono da effetti indiretti dei fulmini

Tipo III: Gli SPD del tipo III sono caratterizzati dalla resistenza più bassa agli impulsi di corrente. Proteggono gli apparecchi terminali elettronici sensibili da accoppiamenti provocati da scariche di fulmine lontane

Protezioni da sovratensione negli inverter SMA

Scaricatori per protezione MPPT A DCSPD-KIT1-10

Scaricatori per protezione MPPT A + MPPT B DCSPD-KIT2-10

Negli inverter della serie Sunny Boy, Sunny Mini Central e STP TL-20/EE

la protezione SPD è limitata alla presenza di un varistore controllato termicamente

(SPD di tipo III) posizionato sugli ingressi

Negli inverter STP TL-10 vi è in più la predisposizione

per l’inserimento all’interno degli scaricatori (SPD di tipo II)

SUNNY TRIPOWER 10000/12000TL-20

> Webconnect > Peso di soli 37 Kg > Piccole dimensioni per facilitare l’installazione > Antenna Bluetooth esterna > Relay multifunzione integrato

Dati tecnici STP 10000TL-20

Potenza 10 kWAC

Tensione DC 150 – 1000 VDC

Tensione AC 180 – 280 V / 50 Hz

Efficienza 98 % (max.) / 97,6 % (η-euro)

Corrente DC 18A / 10A

Disponibile a breve…

AC-Power (@ cos F = 1) 20/25 kVA Max Efficienza 98.5% MPP range (@Vac 400 V) 400 V – 800 V MPP 2 Stringhe per MPP 3 Compatibilità moduli Molto elevata

DC Switch Interruttore meccanico

DC-SPD Overvoltage protection Type II Opzionale

Q(U) integrato Q on demand (24/7) OptiTrac Global Peak Speedwire interface (Senza Display)

Technical Data

STP 20000/25000 TL-30 - NEW

Disponibile a breve…

Inverter Sunny Central

Inverter SUNNY CENTRAL CP

Sunny Central – Gamma di potenza AC (kVA)

500 …..800

Soluzione MV

con un inverter

Soluzione MV

con due inverter

Inverter senza

trasformatore

da 500 kVA a 1.800 kVA

… 1.800 1.000

Max. AC Potenza (kW)

> Piena potenza fino a temperature ambiente di 50 °C

> 10% di potenza in più fino a 25° C ambiente

> Protezione da ambienti chimicamente aggressivi garantita

> Nessun costo di manutenzione, grazie alla soluzione senza filtri per il raffreddamento

Il concetto di raffreddamento OptiCool®

Ingresso aria

Scambiatore aria-aria

Ventola principale

Radiatore stack

Bobina del filtro sinusoidale

Uscita aria

OptiCool ®

SMU 10

Sunny String Monitore

SC xxx CP

inverter

WebBox

Service

optional RS485

switch SC display (Ethernet )

Fiber optic Ethernet (Cu)

(optional) splice box

fiber optic converter

Comunicazione Sunny Central

Inverter CP - Interno

Inverter CP – Connessione cavi

Inverter CP – Vista sezione potenza

Schema a blocchi Sunny Central

MVPS: Medium Voltage Power Station

MVPS – Layout

• Container layout per 2 Sunny Central CP XT

Struttura Sunny String-Monitor

Analisi impianti a tetto e a terra

Impianti commerciali – Analisi del tetto

Dimensionamento a Nord -41.6% nel Lazio con Tilt 30°

Impianti commerciali – Analisi del tetto

Dimensionamento a E/O -18% nel Lazio con Tilt 30° Dimensionamento TILT 10° -6% nel Lazio Azimut 0°

La scelta del tipo di inverter è fortemente influenzata dal tilt e azimut

Impianti industriali a terra – Analisi layout

Impianto da 1.86 MWp su doppia falda distinta

Impianti industriali a terra – Analisi layout

1. Analisi degli spazi e disposizione moduli (tipicamente ogni MW copre 1,5/2 ettari di superficie fotovoltaica) 2. Localizzazione delle linee elettriche e del punto di consegna ENEL 3. Scelta inverter, cabine e localizzazione platee 4. Disposizione moduli e strutture 5. Disposizione cassette di parallelo 6. Progettazione cavi e perdite perimetrali 7. Analisi del terreno e disposizione pozzetti di ispezioni per l’impianto di terra 8. Scelta DI e DG in cabina ENEL 9. Topologia di rete in media tensione 10. Progettazione comunicazione RS485/ETH/LWL/MODBUS

Project Performance Package SEU

Revamping

Iniziative commerciali – Project performance package

Availability

Sicurezza investimento

SMA 100%

SUNNY TRIPOWER 20000TLEE PROJECT

PROJECT e ORIENTATO AL ROI

> OTTIMIZZAZIONE DEI COSTI

Una sola versione, logistica ridotta, funzioni ottimizzate

> PRONTO PER IL FUTURO

Compatibile con tutti i grid requirements

> FLESSIBILE

Grazie al nuovo Sunny Design 3 è molto più semplice

progettare il tuo impianto con TLEE

Da pochi KW…

20 kV 400 V

MV-Substation

Speedwire SMA Data2+

Setpoints for active and

reactive power

SMA Services SMA Update Server

Sunny Portal

Plant Management

System

0…20 mA 0…10 V

Solar irradiation

Power quality monitoring

Distribution grid

Analog/ digital signals or Modbus

Router

Solar Power Plant

Analog signals

Grid Control Center

Telecontrol device

Internet WAN

Remote access via web interface

Temperatures (Ambient/Module)

…a decine di MW

Monitoring, Control & Service

SMA Speedwire

Cluster #2

SMA Speedwire

Cluster #N

LAN/WAN Internet

SMA Power Plant

Controller

Ethernet / LAN

Cluster #1

SMA Speedwire

Modbus UDP

Service: 99% Availability (uptime)

• I nostri servizi:

> Pagamento a compensazione per le perdite

che superano una disponibilità del 99%

> Massima priorità service

> Generazione del report annuale

• I tuoi vantaggi:

> Rischio finanziario minimo, aumento della

produzione annuale

> Limitazione del rischio ridotta all’1%

• I nostri servizi: > Accesso remoto di impianto in tempo reale (10 s) > Immediata notifica via mail del guasto al

responsabile di impianto > Analisi dei guasti e proposte correttive entro 4

ore dall’evento > Service report mensile

• I tuoi vantaggi: > Il monitoraggio remoto attivo minimizza le

perdite > Riduce i costi OPEX del monitoraggio

Service: Remote Service

• I nostri servizi: > Ispezione iniziale dell’installazione dell’inverter

(montaggio, cablaggi) da parte di SMA > Setup comunicazione > Aggiornamento firmware (se necessario)

• I tuoi vantaggi: > Minimizzazione dei rischi per prevenire errori in

fase di installazione > Massimizzazione della produzione sin dalla

connessione

Service: Commissioning

Sistemi Efficienti di Utenza (SEU) – Analisi e prospettive

sistema efficiente di utenza (SEU): sistema in cui uno o più impianti di produzione di energia elettrica, con potenza complessivamente non superiore a 20 MWe e complessivamente installata sullo stesso sito, alimentati da fonti rinnovabili ovvero in assetto cogenerativo ad alto rendimento, gestiti dal medesimo produttore, eventualmente diverso dal cliente finale, sono direttamente connessi, per il tramite di un collegamento privato senza obbligo di connessione di terzi, all’unità di consumo di un solo cliente finale (persona fisica o giuridica) e sono realizzati all’interno di un’area, senza soluzione di continuità, al netto di strade, strade ferrate, corsi d’acqua e laghi, di proprietà o nella piena disponibilità del medesimo cliente e da questi, in parte, messa a disposizione del produttore o dei proprietari dei relativi impianti di produzione;

Cos’è un SEU?

• L’energia che è autoprodotta in sito (non passa quindi per la rete pubblica) NON PAGA gli oneri di trasmissione, distribuzione e quindi gli oneri generali di sistema.

• QUESTI ONERI DI SISTEMA INCIDONO SULLA BOLLETTA ENERGETICA DI UN’AZIENDA, per almeno il 40% dell’importo in bolletta.

Qual è il vantaggio di costituire un SEU?

Esempio di bolletta di utente energivoro – 2.64 MW, 20 KV

• Immaginiamo di considerare un caso reale con le seguenti caratteristiche: • Impianto di produzione (fabbrica) situato in centro Italia • Il produttore di energia ed il consumatore d’energia coincidono • L’impianto è attivo a ciclo continuo (24h/day) con tre turni da 8 ore ciascuno • Due turni vengono eseguiti di giorno (Peak) ed uno di notte (Off-Peak) • Obiettivo: almeno il 70% di autoconsumo (potenza tipica richiesta 3.5 MW) • Yield = 1360 [kWh/kWp] • Dati relativi all’esercizio dell’impianto nel 2013:

– Valore massimo mensile potenza di picco [kWp] richiesta dall’impianto: 5.072,00 [kWp] – Valore minimo mensile potenza di picco [kWp] richiesta dall’impianto: 3.712,00 [kWp] – Valore massimo mensile Energia [kWh] richiesta dall’impianto: 719.948,00 [kWh] – Valore minimo mensile Energia [kWh] richiesta dall’impianto: 378.936,00 [kWh]

SEU: fabbrica nel centro Italia

• Di seguito si trovano riassunti tutti i dati relativi all’esercizio dell’impianto nel 2013.

Dati di produzione (1)

Peak (KWh) Off-Peak (KWh) Peak (KW) Off-Peak (KW) Energia totale

Gennaio 758.368,00 494.032,00 4.656,00 4.512,00 1.252.400,00

Febbraio 757.372,00 483.548,00 5.072,00 4.268,00 1.240.920,00

Marzo 742.780,00 537.912,00 4.176,00 4.160,00 1.280.692,00

Aprile 711.520,00 536.104,00 4.832,00 4.272,00 1.247.624,00

Maggio 882.888,00 719.948,00 4.992,00 4.992,00 1.602.836,00

Giugno 739.052,00 646.168,00 4.960,00 4.960,00 1.385.220,00

Luglio 953.116,00 760.728,00 4.944,00 4.944,00 1.713.844,00

Agosto 719.656,00 670.520,00 4.944,00 4.944,00 1.390.176,00

Settembre 585.120,00 438.584,00 4.688,00 4.688,00 1.023.704,00

Ottobre 594.808,00 418.144,00 3.712,00 3.712,00 1.012.952,00

Novembre 594.536,00 413.976,00 4.144,00 4.144,00 1.008.512,00

Dicembre 508.756,00 378.936,00 4.160,00 4.160,00 887.692,00

Come si nota dalla tabella soprastante esistono due richieste di energia : Peak e Off-Peak

La fase off-Peak si svolge interamente nella fascia oraria (22:00 – 08:00)

La fase Peak si svolge interamente nella fascia oraria (08:00 – 22:00)

• Sulla base delle considerazioni fatte prendiamo in esame solo i dati relativi alle fasce orarie Peak.

Dati di produzione (2)

Peak (KWh) Peak (KW)

Gennaio 758.368,00 4.656,00

Febbraio 757.372,00 5.072,00

Marzo 742.780,00 4.176,00

Aprile 711.520,00 4.832,00

Maggio 882.888,00 4.992,00

Giugno 739.052,00 4.960,00

Luglio 953.116,00 4.944,00

Agosto 719.656,00 4.944,00

Settembre 585.120,00 4.688,00

Ottobre 594.808,00 3.712,00

Novembre 594.536,00 4.144,00

Dicembre 508.756,00 4.160,00

Su base annua abbiamo i seguenti valori di Energia richiesta: 8.547.972,00 [kWh].

Impianto fotovoltaico da 2.7 MWp (1)

• la produttività energetica Vs la richiesta (su base mensile)

Days Richiesta Peak (KWh) Disponibilità impianto FV (kWh) Rapporto Offerta / Domanda

Gennaio 31,00 758.368,00 189.054,00 25%

Febbraio 28,00 757.372,00 215.036,00 28%

Marzo 31,00 742.780,00 303.506,00 41%

Aprile 30,00 711.520,00 342.021,00 48%

Maggio 31,00 882.888,00 397.325,00 45%

Giugno 30,00 739.052,00 401.624,00 54%

Luglio 31,00 953.116,00 446.085,00 47%

Agosto 31,00 719.656,00 411.882,00 57%

Settembre 30,00 585.120,00 335.137,00 57%

Ottobre 31,00 594.808,00 275.273,00 46%

Novembre 30,00 594.536,00 199.083,00 33%

Dicembre 31,00 508.756,00 159.766,00 31%

8.547.972,00 3.675.792,00 43%

• la produttività energetica Vs la richiesta (su base mensile)

200.000,00

400.000,00

600.000,00

800.000,00

1.000.000,00

1.200.000,00

Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre

Richiesta Peak (KWh) Disponibilità impianto FV (kWh)

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033

CFt2014

Σ CFt2014

La convenienza

Iniziative commerciali - SMA revamping

19.00 - Inverter SMA in sito

21.00 - Vecchio inverter rimosso

23.00 - SC 800CP posizionato

06.30 – Cablaggio

08.45 – Commissioning completato

09.00 – Inverter SMA produce

Bassa efficienza Alta efficienza

Inverter Availability

Working point

kWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency

KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency

Issue on

Inverter

Availability

Plant underperforming area

Increase availability

Inverter Revamping Area

SMA revamping Impianto industriale 6 MWp centro Italia

Produzione Reale 2012 [kWh]

gen-12 408.592,00

feb-12 319.998,00

mar-12 687.014,00

apr-12 670.280,00

mag-12 827.363,00

giu-12 984.967,00

lug-12 817.274,00

ago-12 985.104,00

set-12 668.341,30

ott-12 629.122,22

nov-12 350.049,26

dic-12 446.102,08

Totale 7.794.206,86

Produzione Reale 2013 [kWh]

gen-13 378.639,47

feb-13 439.919,04

mar-13 550.456,50

apr-13 870.920,11

mag-13 771.810,99

giu-13 942.648,38

lug-13 1.008.325,42

ago-13 895.904,44

set-13 798.668,27

ott-13 534.288,94

nov-13 293.284,21

dic-13 415.429,82

Totale 7.900.295,59

Iniziative commerciali: SMA revamping /Case Study (6)

Fase 4: Simulazione producibilità soluzione SMA (pv-syst)

2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031

CFt2014Σ CFt2014

Tasso attualizzazione 6% Tariffa GSE [€/kWh] € 0,21 Ritiro dedicato [€/kWh] € 0,07 Delta Produzione SMA con surplus availability [kWh] 337.855,00 Delta O&M full SMA 0,11 Consumo Servizi ausiliari (Delta rispetto ad SMA) [KWh] 10000,00

Analisi finanziaria revamping

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