fotovoltaica para profesionales, curso de formación impartido por unikrannich. ponencia de sma ii
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Sunny Island Family Valencia, 9 de Noviembre del 2011
2
Sistemas aislados de la red
> Suministro Independiente de Energía.
> Se pueden seleccionar las fuentes de
energía.
> Adaptación a las condiciones locales
3
Sistemas de respaldo
> Para largos
periodos de
caídas en la
red/fallos
> UPS
> Alimentación
adicional a la
red
Acoplamiento en alterna para fuentes y cargas
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5
Acoplamiento en corriente continua
Load
Cargador DC
Ejemplo 2: Solar home system (en continua, puntos de luz y nevera DC)
Baterias
Ejemplo 1: Bombeo de agua sin bateria
Campo fotovoltaico
Load
Bus DC
Bus DC Bus DCCampo
fotovoltaico
6
Acoplamiento en corriente alterna
Ejemplo 3: Las fuentes y cargas están conectado en el mismo bus de alterna. Ejemplo de inversor de conexión a red.
Load
Campo PV
InversorFotovoltaico
cargas
Bus AC
> Conexión de fuentes y cargas a través de un bus de alterna.
7
Acoplamiento en corriente alterna
Ejemplo 4: Sistemas aislados de la red de SMA
Bus AC
Campo FV
InversorFotovoltaico
SunnyIsland
Baterias
8
Ventajas de los sistemas híbridos basadosen líneas-bus de CA
> Alta flexibilidad ya que todos los usuarios y fuentes de energía están conectados al bus de CA
> La CA es estándar, avarca grandes rangosde potencia
> Diferentes fuentes de energía convencionalesy locales pueden formar parte de la red híbrida
> Fácil expansión del número de fases:
>de una a tres fases
>de una fase a doble fase (split-phase)
> Extensión de sistemas basados sólo en diesel
> Se puede utilizar como sistema de apoyo en redes públicas inseguras
9
Resumen de acoplaminento CA/CC
Acoplamiento CA Acoplamiento en CC
Instalación ++
fácil
-
específica
Distancias +
hasta 1 km (230 V)
- -
hasta 50 m (24 V)
Ampliable ++
Libremente ampliable
0
Muy limitado
Costes ++
Componentes standard, modular
- -
Cargas/conductos caros
Cargas ++
todos
-
Puntos de luz
Potencia ++
Hasta el MW
- -
Debajo del kW
Sunny Island
Titelmasterformat durch Klicken bearbeiten
11
Sunny Island – Funciones básicas
> Forma la red
> Suministro y control de la frecuencia
> Suministro y control de la tensión
> Suministro de la potencia
> Suministro de potencia activa
> Suministro de potencia reactiva
> Transmisión y conversión de la energía
> Conversión de C.A. a C.C. para cargar las
baterías
> Conversión de C.C. a C.A. para suministrar
energía
[f]
[U]
[P]
[Q]
~=
12
Administrador de los sistemas aislados de la red
> Administración de la batería
> Eficiencia de la batería para la carga y descarga
> Administración de la batería para prolongar su vida útil
> Administración de la carga
> Conexión y desconexión de las cargas en alto consumo
> Capacidad de sobrecarga
> Muy rápida conexión a fuentes adicionales
> Administración del sistema
> Solicitud y regulación de fuentes de energía
> Control de otros Sunny Islands
> Control del relé
13
Resumen de sistemas de seguridad
CC Seguridad en los polos de CC,
Interruptor automático de CC integrado
CA CA-limitador de corriente para proteger al grupo electrógeno
Control de las sobre y bajas tensiones en CA/CC y de las
frecuencias
Temperatura Seguridad contra sobretemperaturas
Carga de baterias con compensador de temperaturas
Batería Controlador de la ventilación de la habitación de baterías
Seguridad contra descargas intensivas
Seguridad contra sobrecargas
Grupo electrógeno Compensación de la potencia reactiva del grupo electrógeno
Control de los relés del grupo electrógeno
Control de la corriente de retorno al grupo electrógeno
14
Gama de productos
SI 2224 SI 3324 SI 4248 SI 5048 MC-Box-6 MC-Box-12 MC-Box-36
30min. AC-Output at 25 ºC
2,7 4,2 5,4 6,5
6 12 36
39 78 kW
SI 2012
2,9 234
Nominal AC-Output at 25 ºC
2,0 3,3 4,2 5,0 30 60 kW2,2 180
3,6 5,0 7,0 8,4 50 100 kW3,8 300
1min. Max. AC-Output at 25 ºC
15
Familia Sunny Island
Sunny Islands
3324, 4248 / 4248USunny Islands
5048 / 5048U
Aplicaciones pequeñas y aplicaciones de dispositivos
especiales
Sistemas modulares, alta potencia, variedad de
funciones
Sunny Islands
2012 / 2224
Pequeños sistemas modulares, variedad de
funciones
16
Sunny Island – Off-grid Inverters
Sunny Island
3324
4248 – 4248U
3 – 4 kWAC
> Calidad de red y alimentación segura
> Costes efectivos
> Fácil instalación y operación
> Excelentes características en sobrecarga
> Administrador de sistemas aislados (administra
inteligentemente el sistema, las baterías y el
grupo electrógeno)
> Modular, extendible de 1 a 3 fases y con
multicluster, hasta 100 kW
> Fácil de usar (en todo el mundo)
Sunny Island
2012
2224
5048 – 5048 U
1–100 kWAC
17
Todos ellos fáciles de configurar
> Guía de configuración rápida
> Sólo 6 pasos para iniciar el sistema
> Tipo de dispositivo (Máster, Esclavo 1, ...) (Para SI 2012/2224 y SI 5048)
> Voltaje y frecuencia (230V – 50Hz / 220V – 60Hz)
> Configuración del sistema (Fases, cantidad de unidades) (SI 5048/2012/2224)
> Fecha y hora
> Batería (Tipo, capacidad y voltaje nominal)
> Corriente máxima del generador e interfase del generador
18
Sunny Island 2224/2012
> Ahora SMA ofrece soluciones para sistemas aislados
de entre 1 – 9 kW
> Compacto y potente para pequeños sistemas aislados
> Extremadamente robusto ya que:
> IP 54
> Diseñado sin ventilador
> Ligero 18 kg (topología-HF)
> Extendible de 1~ a 3~
SI 2012 SI 2224
Voltaje de salida 230V (202 – 253 V) 230V (202 – 253 V)
Frecuencia de red 45 – 65 Hz 45 – 65 Hz
Potencia en CA / 30min / 5min (25°C) 2000/2700/3600 W 2200/2900/3800 W
Corriente máxima 25 A eff (3 s) 25 A eff (3 s)
Potencia de entrada 230 V (172,5 - 250 V) 230 V (172,5 - 250 V)
Frecuencia de entrada 50 Hz (40 – 70 Hz) 50 Hz (40 – 70 Hz)
Potencia máxima de entrada 5,75 kW 5,75 kW
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1-fase en paralelo y sistemas trifásicos
20
Sunny Island 2224 con control remoto
> Sunny Island 2224 / 2012
> Flexible
> Fácil
> Eficiente
> Robusto
> Sunny Remote Control SRC-1
(fácil operación y pantalla)
> Operación intuitiva
> Puede trabajar en un radio de hasta 20 m
> Tecla de control iluminada
> Tarjeta SD
¡El Sunny Remote Control es necesario para la puesta en marcha del sistema!
21
Área de conexiones
23
Tarjeta de servicio SD
> La tarjeta SD es una parte del SCR-1
> Fácil actualización del firmware
> Guarda y carga todos los parámetros y
valores
> Almacenamiento de parámetros
importantes minuto a minuto
> Almacenamiento de avisos y fallos en los
útimos 100 días
Datos - Información
Análisis - soluciones
26
Sunny Island 5048
27
SI 5048 – Datos Técnicos
Potencia nominal de CA (continua) 5000 W 6,5 kW30min / 8,4 kW1min
Voltage nominal en CA 230 V
Frecuencia nominal 50/60 Hz
Corriente máxima en CA 120 A
Voltage nominal en CC 48 V
Eficiencia máxima >95%
Relé del generador integrado 56 A máx. Potencia del generador
12,8 kW (por cada SI)
Reducción del rendimiento/Standby 25W/4W
Sistemas 1~/3~ Hasta 100 kW(1 min)/ 78 kW(30min)
Características especiales Tarjeta SD/MMC, Punto de operación individual
28
Conexiones de CA
Conexiones de CC
Tarjeta MMC
Sunny Island 5048 – Conexión y operación
Interruptor/seccionadorde CC
Comunicación
Interfase del usuario
> Contrucción estructurada
> Fácil instalación
> Simple mantenimiento
29
Sunny Island 5048 – Área de conexión
> Área de conexión flexible gracias a leads (opcionales)
> Conexiones simples de comunicación gracias a conectores RJ45
31
Fácil de usar
> Fácil de usar
> La unidad máster es la que comunica los datos al usuario
(Ajustes, observación de valores...)
> La unidad máster observa y controla las unidades esclavo
(las actualizaciones de software sólo se realizan en la unidad máster, el máster actualiza a los esclavos)
> Tarjeta SD/MMC integrada
> Guarda todos los datos relevantes
durante 100 días
> Actualización del software vía tarjeta
SD/MMC
> Almacenación de parámetros en la tarjeta
SD/MMC
32
Opticool en la carcasa
> Para condiciones extremas de temperatura
> Opticool
> Amplios rangos de temperatura (-25 to +50°C)
> Gran eficacia a grandes temperaturas (4 kW at 45°C)
Entrada de aire frío
Salida de aire caliente
33
Conexiones Sunny Island 5048
Relay 1/2
Relay 1/2
DigIn Com In
=
=
=
=
Öffentliches
Netz / Utility
Generator
Windy Boy Sunny Boy
PV 1
Sunny Boy
PV x
Sunny
WebBox
Verbraucher / Loads
DC-Verbraucher /
DC Loads
Laderegler /
Charge Controller
DC/DC Steller /
DC/DC converter
Batterie-
Temperatursensor /
Battery temperature sensor Batterie /
BatteryBrennstoff-
zelle / Fuel cell
* )
Batteriestromsensor / Battery current sensor
AC1 Loads/Sunny Boys
AC2 Gen-erator/Grid
BatTmp BatCur DC
PV
BatVtgOut
35
Sistemas trifásicos
Verbraucher /LoadsMaster Slave 1 Slave 2
* )
L1L2L3
AC2
AC1
ComSMA Out
ComSynch Out
Bat Tmp
BatCur
DCBat
VtgOut
Relay1 Relay2
ComSMA In
ComSynch In
Dig in
AC2
AC1
ComSMA Out
ComSynch Out
Bat Tmp
BatCur
DCBat
VtgOut
Relay1 Relay2
ComSMA In
ComSynch In
Dig in
AC2
AC1
ComSMA Out
ComSynch Out
Bat Tmp
BatCur
DCBat
VtgOut
Relay1 Relay2
ComSMA In
ComSynch In
Dig in
B1
B2
B2
B1
Batterie Temperatursensor /
Battery temperature sensor
Batterie /
Battery
SI-BATFUSE.03
Sunny
WebBox
Un sólo cluster no necesita multicluster box
36
Sunny Island 5048 Multicluster-Boxes
> Todo incluído
> Flexible gracias a 3 diferentes tamaños
(desde los 30 hasta los 180 kW)
> Fiable gracias a la operación simple de
emergencia del grupo electrógeno
Datos técnicos
Nº de SI 6 / 12 / 36
SI Potencia 30 / 60 / 180 kWnom
Potencia FV 55 / 110 / 300 kWnom
Pot. grupo e. 55 / 110 / 300 kWnom
37
Sistemas trifásicos con clusters en paralelo
Sunny Boy
Mulitcluster Box(AC - Distribution)
Generator contactor Loadshedding
Battery48V
WebBox
Communication
Communication
Battery48V
e.g.:
close contactor if SOC < 50%
External
contactor
38
Todo incluído
> Distribución completa de CA
> Desconexión del circuito integrada para todos los Sunny Islands
> Contactor para el generador integrado
> Interruptor para el deslastre de cargas integrado
> Conexión principal de la planta fotovoltaica y/o eólica integrada
> Cables de comunicación incluídos
> 5 años de garantía
¡Todos los cables de comunicación incluídos!
39
Distintos modelos de Multicluster Box
> MC-BOX-6
> Hasta 6 x SI5048
> hasta 55 kW de grupo electrógeno, cargas y potencia fotovoltaica
> MC-BOX-12
> Hasta 12 x SI5048
> hasta 110 kW de grupo electrógeno, cargas y potencia fotovoltaica
> MC-BOX- 36
> Hasta 36 x SI5048
> hasta 300 kW de grupo electrógeno, cargas y potencia fotovoltaica
Comunicación en sistemas multicluster
40
com
Vtg/cur
Sync
SysCan
Cluster 1 Main cluster
Cluster 2Extension cluster
Cluster 3Extension cluster
MC BOXslave mastermaster
slave
slave slaveslave
41
Productos Sunny Island - Resumen
Características SI2224/SI2012 SI3324/SI4248(U) SI5048/SI5048U
Acoplamiento en paralelo
Acoplamiento en trifásica
Conexión a red o a grupo
electrógeno
Acoplamiento en CC
Mayor administración del
grupo electrógeno y de las
baterías
Guía de configuración
rápida
Almacenamiento de datos
con tarjeta SD/MMC
Multicluster
Gestión del sistema
Gestión de la carga
Coordinación de las fuentes de energía y de las cargas
Capacidad de sobrecarga
Rápida conexión a fuentes adicionales
Gestión del sistema
Solicitud y regulación de fuentes de energía
Control de otros Sunny Islands
Control del relé
Seguridad
Reducción del consumo propio de los inversores
Gestión de la batería
Eficiencia de la batería para la carga y descarga
Administración de la batería para prolongar su vida útil
Esquema Sunny Island 5048
Frequency Shift Power Control
Sin cableado addcional de comunicación
A mayor frecuencia menor potencia CA
PAC [%]
FAC [Hz]+1 +2 +3-1-2-3 f0
50
100
FAC-Start Delta (1Hz)
FAC-Limit Delta (2Hz)
+4
FAC-Delta+ (4,5Hz)
-4
FAC-Delta- (4,5Hz)
52
Control de los relés
Dos relés integrados
Parametrizable con 15 funciones disponibles
o en función del estado de carga de batería (en %)
o en función de tiempo (todos los día a las 10:00, todos los viernes, el 24 de enero)
o en función de la carga
o etc.
Relés de inversores esclavos utilizable
o p.ej., tres Sunny Island disponen de seis relés
53
Comunicación entre Sunny Island
L1
L2
L3
CAN BUS
CAN BUS
CAN BUS
Solicitud del grupoelectrógeno
Medida de valores
Sincronización
54
Definición Máster/esclavo
Máster
Tiene derecho a operar sin ser solicitado
Realiza los cálculos necesarios
Lleva a cabo encendidos y apagados
Es el centro de comunicación
Esclavo
“Escucha“ constantemente las órdenes de la unidad
máster
Cumple las órdenes de la unidad máster
Prioriza las órdenes del máster
Envía los datos relevantes al máster
Esquema de un sistema trifásico
Modo Off-Grid
Los inversores Sunny Boy, Sunny Mini Central y
Windy Boy tienen que estar en modo Off-Grid
Parámetro Unidad Comentario
Tstart sec 10, 30, 50, …
I-NiTest mA ENS = off
Uac.Min V 180
Uac.Max V 260
Fac-delta- Hz 4,5
Fac-delta+ Hz 4,5
dFac-Max Hz/sec 4
dFac-Start Hz 1
dFac-Limit Hz 2
Conexión de fuentes externas
Diferentes tipos de grupos electrógenos
Estacionario, móvil
Combustibles: gasolina, diesel, aceitevegetal, gas, etc.
Desde 0.3 kW hasta varios MW
Con 1500 o 3000 revoluciones por minuto
Síncronos, asíncronos o generadoressíncronos con imán permantente
Directamente acoplados o a través de un inversor
Arranque manual o automático con 1 o 2 contactores
Arranque automático del generador
60
> En este caso, el sunny island tiene la opción de arrancar el generador. Envia una petición para
arrancar el generador utilizando la señal GnReq.
> Si el voltaje y frecuencia del generador estan dentro del los límites, el equipo se sincroniza y se
enciende en el tiempo de calentamiento establecido (#233/12)
El generador se puede arrancar automaticamente
GnReq señal
Sunny Island
Red Aislada
Administración de grupos electrógenos
Arranque del grupo electrógeno:> Manual> Por estado de carga de la batería (SOC)> Cargas del sistema> Horario*
Control del grupo electrógeno vía:> Corriente> Frecuencia *> Optimización de la potencia reactiva
Protección del grupo electrógeno con:> Tiempo ajustable de calentamiento *> Tiempo de operación mínimo ajustable *> Conexión suave del grupo electrógeno> Tiempo de enfriado o de encendido *
* Sólo con SI5048, SI 2012 y SI 2224
Arranque de los grupos electrógenos
Arranque manual
> Si no está disponible el arranque eléctrico
Arranque remoto con un contactor
> El Sunny Island cierra un relé,
> El generador tiene las fases de precalentamiento,
arranque, funcionamiento y parada
Arranque remoto con dos contactores (sólo con GenMan)
> El GenMan controla dos contactores de arranque
> Primer relé para precalentamiento, marcha o paro
> Segundo relé para el encendido
Conexión a la red pública
Gestión de baterías
65
Objetivos de la gestión de batería (BMS)
Alta disponibilidad y seguridad debido a:
> Desconexión en caso de sobretemperatura
> Desconexión en caso de descarga profunda
> Desconexión en caso de sobrecarga
Prolonga la vida de servicio de la batería gracias a:
> Carga automática y ecualizador de carga
> Previene descargas profundas gracias a la monitorización SOC
Determinación exacta del SOC para el usuario y el control operacional
> Los Sunny Island son los únicos inversores de batería que tienen integradoslos cálculos SOC
Estados de carga
Carga rápida (boost charge)> Alta tensión durante periodo corto
> SOC de 85 hasta 90%
Carga completa (full charge)
> Media tensión durante un periodo medio> SOC de 90 hasta 95%
Carga de compensación (equalizatión charge)
> Media tensión durante un periodo largo SOC de 95 .. 100%
Carga flotante (float charge)
> Mantenimiento del voltaje de la batería y del estado de carga> Mantenimiento SOC de 95 .. 100%
Fase de reposo (silent mode)
> Prevención de corrientes de batería> SOC puede bajar dependiendo del tipo de batería
Parámetros de la batería
Tipo de batería
> OPzS / FLA (Flooded Lead Acid) – baterías cerradas de plomo con electrólito
líquido
> OPzV / AGM / VRLA (Valve Regulated Lead Acid) – baterías de plomo
con electrólito fijado en gel o fieltro (AGM, Absorbent Glas Mate)
> NiCd – baterías cerradas de níquel cadmio
Tensión nominal
> FLA/VRLA 48 V (ajustable entre 48 y 42 V)
> NiCd 45,6 V (ajustable entre 48 y 43,2 V)
Capacitad
> 100 Ah (100Ah .. 10.000 Ah)
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Resistencia de medición
Hay resistencia para distintas intensidades
o 200, 400, 600, 800 y 1200 A
o Rangos de medida de 50 mV (USA) or 60 mV (Europa)
Los shunts de medida no son siempre necesarios
o Son necesarios si hay mínimo un dispositivo conectado en CC
que no sea de SMA
70
Protección en CC
Las cajas de conexión (Batfuse) de batería están disponibles
en diferentes versiones
NH00 con fusible de 125A para SI2224
NH00 con fusible de 125A para tres SI2224
NH01 con fusible con seccionador de:
125A para SI2224
200A para SI4248
250A para SI2012/SI3324/SI5048
NH01 con seccionador y fusible de:
125A para tres SI2224
200A para tres SI4248
250A para tres
SI2012/SI3324/SI5048
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Sistemas de respaldo
Posibles applicaciones
Sistema SAI
o Seguridad ante una caída de red
Sistema SAI con generación FV/eólica
o Seguridad ante una caída de red
o Autoconsumo
Sistema SAI con inyección a la red
o Seguridad ante una caída de red
o Autoconsumo
o Inyección con vigilante de red (VDE 0126)
Sistema SAI con Sunny Island
La red pública suministra energía para el consumo y carga las baterías
En un caso de caida de la red el Sunny Island la sustiuye en un plazo de 30 ms
Sistema SAI con generación FV/eólica
La red y la instalación FV/eólica suministran la energía
En un caso de caida de la red el Sunny Island la sustiuye en un plazo de 30 ms y
suministra las cargas junto con la generación FV/eólica
Sistema SAI con inyección a la red
La carga se alimenta a través del contador de compra
La instalación FV inyecta a través del contador de venta
En un caso de caida de la red el Sunny Island desconecta el sistema de la red y sustiuye la red en un plazo de 20 ms
Se conecta la instalación FV directamente a la carga
Funcionamiento Sunny Backup
Contador de venta
AS-Box
Contador de compraRed pública
Cuadro de conmutación
Sunny Backup 5000
Primer sistema Backup fotovoltaico del mercado
Funciones
o 5 kW de potencia nominal
8,4 kW durante 1 min
o Para redes monofásicas y trifásicas
o Fácil de instalar y manejar
o Funcionamiento automático
o Sistema anti-isla activo
o Modular y ampliable
o Disponible para redes TN y TT
La caja de conmutaciones
Sincronización optimal con el Sunny Backup 5000
Funciones
o Todos los interruptores integrados
o Redundante contactor de separación de la instalaciónfotovoltaíca
o Supervisión de todos los contactores
o Medición de corriente y tensión de la red integrado
o Disponible en distintos tamaños M, L, XL
o Entrada opcional para el grupo electrógeno
Comparación Sunny Island y Sunny Backup
Para “aislada” y un sistema de respaldo sin inyección a red
La red solamente para suministrarenergía y cargar baterías y
Applicación mundial
Facilmente ampliable
Sunny Backup
Para instalaciones de venta a red (conincentivos para FV)
Integrable en instalaciones FV existentes y y
nuevas
Vigilante de red con dos interruptoresindependientes según DIN VDE 0126-1-1
Kits prefabricados en tamaños S, M, L y XL
Sunny Island
Nuevos productos
80
Meter connection box en un sistema de inyección a red.
81
Sunny Backup y Meter connection box paraaumentar el autoconsumo
Aumento del autoconsumo por 15–30 % frente a un sistema sin batería
Mantiene el funcionamiento Backup en el caso de una caída de red
Inversor FV Contador FV Contador de venta Red pública
CargaGenerador FV
Contador de compraSunny Backup
Batería
Curvas de consumo y producción
83
Sunny Home Manager
Interfaz para el Sunny Portal
Monitorización de la instalación
Gestor de energía
Domótica integrada
Comunicación directa con electrodomésticos
inteligentes (p.ej. lavadora de Miele)
8 Solución ideal para aumentar el autoconsumo (Smart Grid ready)
6
Funciones del Sunny Home Manager
86
¿Qué información procesa el Sunny Home Manager?
• Predicción del tiempo específica para la localidad
• Generación fotovoltaica, inyección a la red o demanda de la red
• Precio actual de la electricidad
• Consumo típico total del hogar y de los diferentes consumos
• Estado de carga de la batería
¿Qué acciones ejecuta el Sunny Home Manager?
• Comandos para activar consumos
• Alertas visuales para acciones recomendadas
• Comandos para cargar o descargar las baterías.
Sunny Home Manager
Inversor FV Contador FV Contador de venta Red pública
Carga
Generador FV
Contador de compra
SUNNY HOME MANAGER
SUNNY BACKUP
Batería
87
88
¡Seamos realistas e intentemos lo imposible!
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