Desde o aparecimento das energias renováveis, a ABB tem vindo a colaborar no desenvolvimento de produtos e soluções que possam trazer valor para o crescimento destas fontes alternativas.
No sector da energia solar, a ABB não é fabricante das peças visíveis numa aplicação solar. No entanto, em cada aplicação de energia solar, é o fornecedor ideal dos diversos elementos essenciais para a instalação, equipamento de protecção, manobra e controlo, permitindo assim que se satisfaçam os mais altos requisitos.
Energia térmica
Tanto no caso de colectores cilíndricos parabólicos como no das centrais de torre com um campo de helióstatos, é fundamental poder acompanhar o movimento do sol com precisão, através de 1 ou 2 eixos. A ABB satisfaz essa necessidade através do PLC AC500, cuja programação astronómica controla com uma elevada precisão a rotação horizontal e inclinação vertical, garantindo que o ângulo dos raios solares sobre os espelhos é o mais correcto, aumentando a produtividade do projecto termo solar.
Esta precisão é obtida através do relógio de tempo real interno do PLC, bem como o cálculo do azimute e elevação segundo a hora solar e posição do espelho.
O posicionamento astronómico mediante função trigonométrica permite obter uma posição máxima em relação à posição do sol, com margens de erro inferiores a um milésimo de grau. Em caso de vento, neve, granizo ou outra situação de emergência, o espelho assume a posição de segurança mais adequada.
Baseado na plataforma modular AC500, o PLC é multifacetado, sendo capaz de controlar vários espelhos ao mesmo tempo. Dispõe de entradas para a contagem rápida de série para encoders incrementais, entradas analógicas (anemómetro, chuva, etc.) e saídas analógicas (controlo de variadores de frequência), relógio em tempo-real e pode comunicar com outros PLCs ou sistemas de gestão SCADA via Modbus RTU, Modbus TCP, DDE ou OPC.
Admite comunicações entre PLCs e entradas saídas distribuídas com protocolos padrão como Profibus DP, DeviceNet, CANopen, Profinet, EtherCAT, etc., bibliotecas e engenharia de apoio.
A manutenção é fácil graças ao ecrã frontal e à possibilidade de remover o cartão SD padrão que permite a cópia de segurança, actualizações de “firmware”, downloads e upgrades do código fonte ou até mesmo backups.
Além disso, num típico quadro de controlo de espelhos, a ABB oferece variadores de velocidade (para accionamento dos eixos), protecção diferencial e magneto-térmica e mini-contactores (para o controlo remoto do acoplamento de tensão dos eixos e corte em caso de emergência).
É importante poder garantir que todos os materiais suportam as temperaturas de funcionamento que requerem estes tipos de aplicações.
No bloco de potência, os quadros de distribuição para os circuitos do grupo turbina alternador têm que garantir a máxima segurança para o pessoal de manutenção, facilidade de inspecção e de manutenção e facilidade de ampliação, combinada com dimensões mínimas.
Energia solar fotovoltaica
Nas instalações fotovoltaicas, é possível optimizar o aproveitamento da energia solar através do posicionamento dos painéis o mais perpendicularmente possível à radiação incidente, gerando 30% mais energia em relação a um determinado sistema fixo. As características dos quadros de seguidores solares acima descritos para aplicações termo solares estendem-se às aplicações fotovoltaicas.
A secção de corrente contínua é aquela que vai desde os painéis fotovoltaicos, até à entrada do inversor.
Nestas instalações, é normal alcançar valores de tensão perto de 1000 VDC, com intensidade de 5-8 A por linha. Por essa razão, é necessário utilizar aparelhagem adequada às características especiais da corrente contínua (sinais sem passagem por zero, que provoca maiores potencias de arco nos processos de interrupção de fornecimento). Neste aspecto, é importante garantir um alto poder de corte com componentes de alta fiabilidade que ocupem um espaço mínimo para se integrarem facilmente dentro dos quadros eléctricos.
A gama de disjuntores S800PV, desenvolvida para aplicações fotovoltaicas, permite proteger eficazmente plantas solares com níveis de tensão até 1200 VDC e garantindo poder de corte 1,5-5 kA.
Por outro lado, a ABB também fornece interruptores-seccionadores e seccionadores-fusíveis, para aplicações até 1000 VDC de 16 a 400 A.
Em todos os momentos, a resistência de isolamento é controlada através de um relé de potência detector de isolamento.
Estes componentes combinam-se (em número e características) para conseguir a necessária protecção tanto para as pessoas como para os equipamentos, evitando o risco de acidentes, e melhorando o desempenho global da instalação, por paragens intempestivas (curto-circuito, falha de isolamento, etc.).
A inclusão de um interruptor-seccionador em cada quadro permite o corte parcial de secções do parque para trabalhos de manutenção ou para o isolamento de falhas, permitindo ao resto dos grupos de geração continuar em produção de energia durante o desempenho dessas tarefas (menor número de horas não produtivas).
A inclusão de fusíveis permite isolar falhas causadas por curto-circuitos nas linhas isoladas da instalação. É muito importante que o fusível seja devidamente dimensionado para a aplicação contínua, de acordo com a tensão de serviço da mesma e também a intensidade mínima de desconexão como máximo, em cerca do dobro da intensidade nominal.
A ABB dispõe de bases porta-fusíveis série E930, testadas para suportar tensões até 1.000 V DC.
A necessidade de protecção das instalações fotovoltaicas contra raios e sobretensões é necessária, uma vez que os materiais da instalação são de electrónica sensível, geralmente instalados no exterior, e, portanto, expostos aos impactos directos e indirectos dos raios. Assegurar uma continuidade de serviço e proteger os materiais são alguns dos pontos levados em conta na concepção de uma instalação fotovoltaica.
Os quadros de protecção situados entre os painéis e o inversor (lado CC) são compostos por protectores contra sobretensões e fusíveis seccionadores, protegendo o inversor das sobretensões e sobreintensidades sofridas a montante do inversor. Os descarregadores evitam que os picos de tensão provocados por campos magnéticos possam danificar os componentes electrónicos existentes nesta parte da instalação (díodos, electrónica de potência, etc.) reduzindo assim o número de avarias bem como os custos de manutenção (materiais + mão de obra + deslocações).
A ABB oferece uma vasta gama de descarregadores de sobretensões OVR PV específicos para instalações solares, com tensões de 600 e 1.000 VDC, sem corrente residual, nem risco de inversão de pólos, com cartuchos descartáveis, para uma manutenção fácil.
Os fabricantes de inversores requerem protecção em baixa tensão: usualmente requerem produtos integrados no inversor, evitando a necessidade de caixas adicionais. Portanto, os produtos têm de ser compactos, configuráveis, de grande durabilidade e de fácil manutenção.
A ligação do inversor à terra está garantida com os contactores sobre barras IORR com retenção magnética, enquanto para as manobras de cargas (ligação-desligação dos quadros) no lado da corrente contínua, a ABB dispõe de contactores sobre barras série IOR (capazes de manobrar cargas até 1500V DC, 2000 A DC-1). Para manobras em corrente alterna, dispõe de contactores compactos das gamas A e AF, (capazes de manobrar cargas até 2050 A AC-1 ou 1050 A AC-3).
Por outro lado, os seccionadores OT25E3-95 para circuitos de CC e CA combinam num único produto as unidades que normalmente estão separadas, oferecendo uma solução competitiva em preço, compacta e fácil de integrar, que evita a criticidade de manobra em CC, mediante corte e geração de corrente na parte de CA do inversor, seguido por manobra sem carga do lado de CC. Os contactos em CA operam primeiro e depois de um pequeno atraso operam os contactos CC. Com esta ordem de operação é possível cortar altas tensões em CC.
Na saída do inversor, os relés de potência CM-MPS efectuam um controlo trifásico multifuncional: sequência de fase, falha de fase, sobretensão, subtensão, desequilíbrio de fases.
Os quadros de protecção situados entre o inversor e o quadro de contadores (lado CA) são compostos de protectores contra sobretensões, de disjuntores e diferenciais, protegendo o inversor de sobretensões e sobreintensidades sofridas a jusante do inversor. Os equipamentos vêm definidos em função da potência gerada.
Os armários estão formados por dois grupos de componentes, claramente diferenciados: equipamentos de medida e equipamentos de protecção.
Em instalações fotovoltaicas com capacidade superior a 20kW, os inversores devem ser equipados com um transformador de isolamento, enquanto para potências inferiores a 20kW o interruptor diferencial de corrente residual para protecção contra contactos indirectos deve ser do tipo B, quando o inversor não disponha de uma separação entre o lado de corrente contínua e o lado de corrente alterna. Apesar disso, quando o inversor está instalado para que não permita injecção de corrente directa residual, não se recomenda um interruptor diferencial de tipo B.
A ABB fornece interruptores-seccionadores automáticos, simples e em bloco que garantem protecção eficaz para todo o tipo de instalação. A gama inclui também interruptores-seccionadores do tipo B (para corrente alterna e/ou pulsante com componentes de corrente directa e indirecta) e disjuntores modulares com uma ampla gama de acessórios para proteger contra sobrecargas e correntes de curto-circuito no lado da corrente contínua.
O disjuntor em caixa moldada (disjuntor compacto) Tmax com relé diferencial adaptado e comando motorizado, garante a reconexão automática por disparo do relé diferencial, mediante o módulo lógico de controlo.
Todos os produtos mencionados, disjuntores e outros componentes modulares de calha DIN, disjuntores em caixa moldada, contactores e outros produtos de automação, bornes de conexão, integram-se em quadros eléctricos com kits de montagem específicos para que se possam instalar em qualquer ambiente, resistentes ao calor anómalo e ao fogo, e protegendo a aparelhagem contra choques.
Os armários estanques adaptam-se como quadros de instalações solares, o tipo de armário e a dimensão são escolhidos em função do número de filas DIN que se ligam e da solução técnica escolhida pelo projectista.
Em resumo, é importante proporcionar um sistema de acordo com as necessidades reais do parque solar e suficientemente flexível para permitir a incorporação de futuros elementos conforme forem surgindo na aplicação.
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