Impianti Commerciali e Industriali. Sunny Days 2014

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1 Impianti Commerciali e Industriali Sunny Days 2014 SMA Solar Technology AG 7 maggio 2014

2 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

3 Inverter Sunny Tripower

4 Inverter Sunny Tripower STP5000TL-20 STP6000TL-20 STP7000TL-20 STP8000TL-20 STP9000TL-20 STP10000TL-10 STP12000TL-10 STP15000TL-10 STP17000TL-10 STP15000TLEE STP20000TLEE

5 Sunny Tripower TL-10: potenze da 10 a 17 kw Inverter modulare trifase, uscita AC: 3/N/PE, 230/400 V Tecnologia Multi-StringR : 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 OptiCoolR Comunicazione BT di serie, Webconnect e RS-485 opzionali

6 Sunny Tripower TL-10: curve di rendimento

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

8 Sunny Tripower TL-10: Optiprotect Sottostringhe Sunny Tripower A1 A2 A3 A4 Input A MPPT A Stringhe A5 Stringhe B1 Input B MPPT B Identificazione dei guasti di stringa fino a paralleli di 6 sotto-stringhe Tutte le stringhe sono controllate in corrente

9 Sunny Tripower TL-10: Optiprotect 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

10 STP15000TLEE/20000TLEE 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) OptiCoolR Comunicazione BT di serie, Webconnect e RS-485 opzionali DM-485CB-10 WEBCONDM-10 Certificato CEI 0-16 per tutte le classi di potenza

11 Sunny Tripower TLEE: protezione da correnti inverse Stringa A1 Stringa A2 Stringa A3 Stringa B1 Stringa B2 Stringa B3 Input area A Input area B MPPT 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

12 STP 5000TL-20*/6000TL-20*/7000TL-20/8000TL-20/9000TL-20 Inverter modulare trifase, uscita AC: 3/N/PE, 230/400 V Rendimento elevato: 98% Tecnologia Multi-StringR : 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 OptiCoolR Comunicazione Bluetooth e Webconnect di serie, RS485 opzionale 485BRD-10 * Necessaria protezione d interfaccia esterna in bt Certificato CEI 0-16 per impianti fino a 400 KW

13 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/ , 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

14 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

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

16 Fusibili di stringa e correnti inverse 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

17 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 e quindi CEI Sezionatore CC incluso nell inverter Nessuna perdita di potenza

18 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

19 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

20 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

21 Protezioni da sovratensione negli inverter SMA 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) Scaricatori per protezione MPPT A DCSPD-KIT1-10 Scaricatori per protezione MPPT A + MPPT B DCSPD-KIT2-10

22 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 kw AC Tensione DC V DC Tensione AC V / 50 Hz Efficienza 98 % (max.) / 97,6 % (η-euro) Corrente DC 18A / 10A Disponibile a breve

23 STP 20000/25000 TL-30 - NEW Technical Data 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) Disponibile a breve

24 Inverter Sunny Central

25 Inverter SUNNY CENTRAL CP Sunny Central Gamma di potenza AC (kva) Max. AC Potenza (kw) Inverter senza trasformatore Soluzione MV con un inverter da 500 kva a kva Soluzione MV con due inverter

26 Il concetto di raffreddamento OptiCool > 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

27 OptiCool Ingresso aria Scambiatore aria-aria Ventola principale Radiatore stack Bobina del filtro sinusoidale Uscita aria

28 Comunicazione Sunny Central Fiber optic Ethernet (Cu) splice box (optional) fiber optic converter SC display switch Service (Ethernet ) Sunny String Monitore optional WebBox inverter mcu RS485 RS485 SMU 1 SMU 2 Hub RS485 SMU 3 SC xxx CP SMU 10

29 Inverter CP - Interno

30 Inverter CP Connessione cavi

31 Inverter CP Vista sezione potenza

32 Schema a blocchi Sunny Central

33 MVPS: Medium Voltage Power Station

34 Container layout per 2 Sunny Central CP XT MVPS Layout

35 Struttura Sunny String-Monitor

36 Analisi impianti a tetto e a terra

37 Impianti commerciali Analisi del tetto

38 Impianti commerciali Analisi del tetto Dimensionamento a Nord -41.6% nel Lazio con Tilt 30

39 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

40 Impianti industriali a terra Analisi layout Impianto da 1.86 MWp su doppia falda distinta

41 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

42 Project Performance Package SEU Revamping

43 Iniziative commerciali Project performance package

44 99% 100% 100% Availability Sicurezza investimento SMA

45 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

46 Da pochi KW Remote access via web interface Sunny Portal Plant Management System Internet WAN SMA Services SMA Update Server Solar Power Plant 1 Speedwire SMA Data2+ Router Solar irradiation LAN Analog/ digital signals or Modbus Telecontrol device Setpoints for active and reactive power Grid Control Center 2 Temperatures (Ambient/Module) ma Analog signals Power quality monitoring V 0 20 ma 0 10 V 75 MV-Substation 400 V 20 kv Distribution grid

47 a decine di MW Monitoring, Control & Service LAN/WAN Internet Ethernet / LAN Modbus UDP SMA Power Plant Controller SMA Speedwire SMA Speedwire SMA Speedwire Cluster #1 75 Cluster #2 75 Cluster #N

48 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%

49 Service: Remote Service 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

50 Service: Commissioning 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

51 Sistemi Efficienti di Utenza (SEU) Analisi e prospettive

52 Cos è un SEU? 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;

53 Qual è il vantaggio di costituire 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.

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

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57 SEU: fabbrica nel centro Italia 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: ,00 [kwh] Valore minimo mensile Energia [kwh] richiesta dall impianto: ,00 [kwh]

58 Dati di produzione (1) Di seguito si trovano riassunti tutti i dati relativi all esercizio dell impianto nel Peak (KWh) Off-Peak (KWh) Peak (KW) Off-Peak (KW) Energia totale Gennaio , , , , ,00 Febbraio , , , , ,00 Marzo , , , , ,00 Aprile , , , , ,00 Maggio , , , , ,00 Giugno , , , , ,00 Luglio , , , , ,00 Agosto , , , , ,00 Settembre , , , , ,00 Ottobre , , , , ,00 Novembre , , , , ,00 Dicembre , , , , ,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)

59 Dati di produzione (2) Sulla base delle considerazioni fatte prendiamo in esame solo i dati relativi alle fasce orarie Peak. Peak (KWh) Peak (KW) Gennaio , ,00 Febbraio , ,00 Marzo , ,00 Aprile , ,00 Maggio , ,00 Giugno , ,00 Luglio , ,00 Agosto , ,00 Settembre , ,00 Ottobre , ,00 Novembre , ,00 Dicembre , ,00 Su base annua abbiamo i seguenti valori di Energia richiesta: ,00 [kwh].

60 Impianto fotovoltaico da 2.7 MWp (1)

61 Impianto fotovoltaico da 2.7 MWp (2) la produttività energetica Vs la richiesta (su base mensile) Days Richiesta Peak (KWh) Disponibilità impianto FV (kwh) Rapporto Offerta / Domanda Gennaio 31, , ,00 25% Febbraio 28, , ,00 28% Marzo 31, , ,00 41% Aprile 30, , ,00 48% Maggio 31, , ,00 45% Giugno 30, , ,00 54% Luglio 31, , ,00 47% Agosto 31, , ,00 57% Settembre 30, , ,00 57% Ottobre 31, , ,00 46% Novembre 30, , ,00 33% Dicembre 31, , ,00 31% , ,00 43%

62 Impianto fotovoltaico da 2.7 MWp (3) la produttività energetica Vs la richiesta (su base mensile) Richiesta Peak (KWh) Disponibilità impianto FV (kwh) , , , , , ,00 0,00 Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre

63 Impianto fotovoltaico da 2.7 MWp (3) La convenienza CFt2014 Σ CFt2014 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0, ,00-1,50

64 Iniziative commerciali - SMA revamping Inverter SMA in sito Vecchio inverter rimosso SC 800CP posizionato Cablaggio Commissioning completato Inverter SMA produce

65 kwh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency kwh Working point Inverter Availability Bassa efficienza Alta efficienza

66 KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency kwh Inverter Availability Bassa efficienza Alta efficienza

67 KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency kwh Issue on Inverter Availability Inverter Availability Bassa efficienza Alta efficienza

68 KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency kwh Inverter Availability Plant underperforming area Bassa efficienza Alta efficienza

69 KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency kwh Increase availability Inverter Availability Plant underperforming area Bassa efficienza Alta efficienza

70 KWh vs. Inverter Availability vs. Inverter efficiency Inverter Revamping Area kwh Inverter Availability Plant underperforming area Bassa efficienza Alta efficienza

71 SMA revamping Impianto industriale 6 MWp centro Italia Produzione Reale 2012 [kwh] gen ,00 feb ,00 mar ,00 apr ,00 mag ,00 giu ,00 lug ,00 ago ,00 set ,30 ott ,22 nov ,26 dic ,08 Produzione Reale 2013 [kwh] gen ,47 feb ,04 mar ,50 apr ,11 mag ,99 giu ,38 lug ,42 ago ,44 set ,27 ott ,94 nov ,21 dic ,82 Totale ,86 Totale ,59

72 Iniziative commerciali: SMA revamping /Case Study (6) Fase 4: Simulazione producibilità soluzione SMA (pv-syst)

73 Analisi finanziaria revamping Tasso attualizzazione 6% Tariffa GSE [ /kwh] 0,21 Ritiro dedicato [ /kwh] 0,07 Delta Produzione SMA con surplus availability [kwh] ,00 Delta O&M full SMA 0,11 Consumo Servizi ausiliari (Delta rispetto ad SMA) [KWh] 10000,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00-0,50-1,00-1, CFt2014 Σ CFt2014

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