Asset management per centrali di produzione da fonti rinnovabili. Vantaggi dell utilizzo di sensor networks wireless M. Giannettoni, P. Pinceti, M. Caserza Magro Università di Genova E. Montanari IB Group Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma 14-15 ottobre 2009
Il contesto
La piattaforma
Piattaforma Asset Management La generazione distribuita ha esigenze particolari per quanto attiene il monitoraggio
Lo scopo del progetto Infrastruttura di comunicazione wireless per applicazioni industriali Progettazione di nodi sensore custom per acquisizione di temperatura, tensione e corrente Nodi sensori basati su tecnologia wireless Piattaforme a basso consumo di energia
Il sistema di monitoraggio Benefici di usare wireless in ambito industriale aumento sensorizzazione senza modificare l impiantistica riduzione dei costi di installazione Requisiti della rete wireless Bassi consumi energetici Elevata affidabilità e disponibilità
Tecnologia selezionata
Tecnologia wireless Rete composta da: Nodi coordinatori (FFD): router o dispositivo finale Nodi finali (RFD): nodi che trasmettono i dati ai router Caratteristiche: Configurazione di rete automatica Banda 2,4 2,4835 GHz tecnica DSSS Sincronizzazione dei nodi di rete
Nodi sensore Il nodo è composto da 3 moduli: Campo: sensori in campo Modulo I/O per la conversione del segnale da campo Modulo radio per la comunicazione Tutti i componenti scelti hanno un basso consumo energetico!!!
Il gateway Interfaccia tra WSN e sistema di automazione. Ethernet CONFIGURAZIONE DELLA RETE
Impianto fotovoltaico -Modulo: potenza 170-230 W -Stringa: 12-16 moduli, potenza 2-3 kw, tensione 400-600 V -Quadri Parallelo Stringhe (QPS): collegano più stringhe
Misure effettuate: -Tensione del quadro -Corrente di ogni stringa -Temperatura dei moduli
Profili di comunicazione Ogni nodo gestisce due profili di comunicazione: Sintetico: trasmesse solo V, I quadro, T Esteso: vengono trasmesse anche tutte le correnti di stringa Passaggio da sintetico ad esteso automatico al verificarsi di un anomalia
Funzionalità del sistema - comunicazione Possibilità di interrogare manualmente il nodo per ottenere tutte le correnti di stringa, anche senza anomalie Anomalie sulla corrente di stringa dovute a Guasto modulo fotovoltaico Ombreggiamento di uno o più moduli Cortocircuito e intervento fusibile
Rinconfigurazione rete WSN Nodo ripetitore SCADA QSC I.1.3 QSC I.1.2 Nodo ripetitore QSC I.1.1 QSC I.2.1 QSC I.2.2 QSC I.2.3 QSC II I.3.1.1.1 QSC II I.3.2.1.2 QSC II I.3.3.1.3 Concentratore e Gateway Ethernet La rete wireless comunica per distanze fino a 100 m, ma per campi estesi possono esserci distanze maggiori, quindi utile la riconfigurazione rete per comunicare con il Gateway
SCADA: componenti da integrare Gestione operativa impianto: produzione e rendimento impianto Dispositivi da integrare/ misure da acquisire Generatore FV: V e I stringa Inverter: parametri utili per stima vita utile Quadri BT: intervento protezioni Quadri MT: protezioni, in particolare SPI e SPG (CEI 0-16) Parametri ambientali
pocket p c Centralina meteo OPC Servers SCADA Misure Energia Quadro MT www Gateway GSM Gateway ADSL Gateway wireless Quadri BT Monitoraggio generatore FV Inverter
Asset Management per generazione distribuita Caratteristiche impianti generazione distribuita taglia impianto medio piccola Distribuzione dei siti sul territorio Presenza personale ridotta Funzionamento impianto automatico Società possiedono e gestiscono svariati siti produttivi Proprietari possono non essere tecnici
Asset Management per generazione distribuita (II) Caratteristiche strumenti di gestione: Funzioni proprie per impianti di produzione da fonti rinnovabili Semplicità installazione ed uso Infrastrutture informatiche ridotte scalabilità
Asset Management e manutenzione Esistenza e corretto funzionamento sistemi di sicurezza Gestione risorse aziendali, con minimizzazione interventi manutentivi Gestione piani manutentivi Formazione del personale
Report produzione energia +++ +++ +++ +++ Gestione materie prime +++ (+) Calcolo efficienza ++ ++ +++ ++ Allarmi impianto ++ ++ +++ + Gestione manutenzione + +++ +++ ++ Programmazione produzione + +++ ++ Web server +++ ++ +++ + Obblighi di legge (rapporti con gli enti) + + +++ ++ Controllo (previsioni) redditività + + ++ + Gestione tecnica documentazione + ++ +++ +
Architettura SW L architettura software prevede tre aree Connettività: comunicazione verso SCADA Controllo: gestione delle priorità dei pacchetti, con rispetto dei requisiti real-time, dove richiesti Gestione: funzionalità off-line tipiche dell Asset Management
Conclusioni L aumento di impianti di generazione distribuita ha portato all esigenza di sviluppare sistemi di monitoraggio ed asset management L Università di Genova in collaborazione con alcune PMI genovesi ha sviluppato la piattaforma per il monitoraggio
Conclusioni (II) Sensori wireless innovativi per l acquisizione di informazioni puntuali dai parchi fotovoltaici Pacchetto applicativo SW per gestione di Asset Management specifici per sistemi di generazione distribuita