Wechselrichter-Bank für ein Segment einer Teilfläche des Solarparks.

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Das ist wichtig, da konventionelle Großkraftwerke den schnellen Änderungen bei der zur Verfügung stehenden Energie nicht folgen können. An einem verregneten Mittag müssen beispielsweise viele Kraftwerke ans Netz gehen, um den durch das Kochen verursachten erhöhten Strombedarf zu decken. Reißt die Wolkendecke allerdings plötzlich auf, liefert der Solarpark sofort die volle Energie, was das Stromnetz destabilisieren könnte. Ergo müssen Kraftwerke langsam abgeregelt und Solarparks im Gegenzug entsprechend hochgefahren werden. Diese Vorgabe des EVUs ist auf den acht einzelnen Teilflächen und in den jeweiligen Wechselrichter des Jura-Solarparks realisiert. Jeder Wechselrichter auf jeder Teilfläche setzt die entscheidenden Kommandos so um, dass die Solarenergie gemäß den Vorstellungen des EVUs eingespeist wird.

Der Betreiber selbst will zudem stets über den aktuellen Anlagenstatus, die Effizienz der Panels sowie über die kumulierte eingespeiste Leistung informiert sein. Schließlich gilt es, eine Investition in die Zukunft in Bezug auf ihren effizienten Betrieb zu überwachen. Zu diesem Zweck lassen sich entsprechende Daten aus den Wechselrichtern auslesen. Jede der derzeit sechs Teilflächen mit dezentraler Anlagenarchitektur besteht aus mehreren tausend 230-W-Solarpanels, die zu Wechselrichter-Bänken zusammengefasst sind. Letztere setzen sich jeweils aus etwa acht Wech­selrichtern vom Typ Sunny Tripower des Herstellers SMA mit einer Leistung von je 17 kW zusammen. Bis zu 50 Wechsel­richter sind seriell mit einer so genannten Sunny WebBox verbunden, welche die Datenlogger-Funktion sowie die Kommunikationsschnittstelle für die übergeordnete Steuerung bietet. Hier kommt die hohe Flexibilität der verwendeten Kleinsteuerung zum Tragen, denn durch die vom Anwender programmierbaren IP-Bausteine ist es möglich, nahezu jedes Protokoll in der Applikation zu realisieren.

Webboxen zum Datenaustausch mit den Wechselrichter-Bänken, wobei jede Webbox mit mehreren Wechselrichtern verbunden ist und direkt mit der Steuerung kommuniziert.

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In einem Teilsegment des Jura-Solarparks mit zentraler Architektur beinhaltet jeder der Sunny-Central-CP-Zentralwechselrichter jeweils eine Webbox. Sämtliche Webboxen kommunizieren über ein Glasfaser-Netzwerk mit der Kleinsteuerung von Phoenix Contact. Der Inline-Controller wandelt die Sollwert-Vorgaben des EVUs – die als analoger 4- bis 20-mA-Wert zur Verfügung gestellt werden – in Steuersignale für die Wechselrichter um. Hierzu nimmt ein analoges Inline-Modul den Strom auf, die Steuerung leitet daraus entsprechende Sollwert-Vorgaben für die Wechselrichter respektive die Webboxen ab und teilt diesen dann über Modbus/TCP die Stellgröße mit.

„Das Besondere am Jura-Solarpark ist, dass hier über 20 Kilometer Glasfaser-Leitungen verlegt worden sind, um alle Netzwerk-Komponenten anzukoppeln. Auf diese Weise können wir von der Zentrale aus jeden Wechselrichter ansprechen“, erläutert Thomas Reuter, bei IBC Solar im Bereich Technical Department PV-Projects tätig. Außerdem kann die Kleinsteuerung wichtige Betriebsdaten der Anlage und der Wechselrichter auslesen und loggen. Die Daten bekommt der Betreiber auf Wunsch über ein GSM/GPRS-Modem als Webseite oder als Tabelle zugeschickt, die er sich direkt auf seinem PC ansehen und auswerten kann. Hierzu verfügen die Inline-Controller serienmäßig über eine frei programmierbare Ethernet-Schnittstelle und über einfach zu bedienende Bibliotheken, die in die Applikation integrierbar sind. Ein weiteres Kennzeichen ist die flexible Erwei terbarkeit an geänderte Anforderungen sowie die große Anzahl an aneinanderreihbaren I/O-Modulen, die viele benötigte Funktionen abdecken. Im Jura-Solarpark kommen zum Beispiel analoge Eingangsmodule zum Einsatz, die den vom EVU vorgegebenen Sollwert direkt auswerten. Eine RS-485-Klemme ermöglicht den Anschluss des GSM/GPRS-Modems, um die Ertragsdaten an die Betreiber weiterzuleiten und die Anlage unabhängig vom Kabelnetz auch aus der Ferne warten zu können.

Einfach vernetzen

Der Controller wertet die Vorgaben der Energieversorgungsunternehmen aus und steuert die Wechselrichter an.

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Das Unternehmen Phoenix Contact hat sein Kleinsteuerungs-Portfolio um fünf weitere Geräte ausgebaut. Bei der neuen Baureihe ILC 1x1 handelt es sich um die Weiterentwicklung der Inline-Controller der 100er-Leistungsklasse. Allerdings verfügt jetzt auch das Einstiegs­gerät ILC 131 ETH über einen eingebauten SD-Karten-Slot, weshalb es sich ideal für Daten-Logging-Applikationen eignet. Darüber hinaus wurde ein Modbus/TCP-Client direkt in die Firmware und das Engineering integriert, um eine noch einfachere Vernetzung von Automatisierungskomponenten zu ermöglichen.

Während der ILC 151 ETH einen Ethernet-Port bietet, sind in den Geräten ILC 171 ETH 2TX und den ILC 191 ETH 2TX je zwei Ethernet-Schnittstellen implementiert, die als Profinet-Device konfigurierbar sind. Der ILC 191 ETH 2TX verfügt außerdem über eine eingebaute Fließkomma-Einheit, die eine hohe Rechenleistung erlaubt. Die Varianten ILC 131 ETH/XC und ILC 151 ETH/XC schließlich sind für einen erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +60 °C konzipiert. Ende 2012 ist der ILC 151 GSM/GPRS mit integriertem GSM/GPRS-Modem und SD-Karten-Slot verfügbar.

Autor: Michael Gulsch ist Mitarbeiter im Systemmarketing Control Systems bei Phoenix Contact, Bad Pyrmont.