Sistema fotovoltaico montado no telhado

Sistema fotovoltaico montado no telhado

O sistema fotovoltaico montado no telhado nos EUA

Roof mounted pv system

Roof mounted pv system

O Andalay Bay Resort and Casino em Las Vegas tem o maior conjunto fotovoltaico solar (PV) montado em telhado (em julho de 2016) nos EUA, com um sistema com classificação de 6,4 MW dc em um único telhado (veja a Figura 5). É também o segundo maior sistema solar montado em telhado do mundo. A empresa controladora proprietária de Mandalay Bay e o grupo de gerenciamento operacional do resort estão comprometidos em ser líderes em sustentabilidade e administração do meio ambiente. Atualmente, a propriedade está expandindo a matriz existente, o que aumentará a classificação do sistema para 8,3 MW dc, tornando-a a maior matriz solar na cobertura do mundo. Após a conclusão, o sistema fotovoltaico montado no telhado gerará energia para alimentar cerca de 20% a 25% do consumo anual de eletricidade da propriedade do resort.

O painel fotovoltaico produz energia suficiente para abastecer mais de 1.300 residências. Estima-se que o projeto desloque aproximadamente 6.300 toneladas métricas de emissões de dióxido de carbono por ano, o equivalente a emissão de tirar 1.326 automóveis das estradas.

 

A Mandalay Bay e a NRG Energy, com sede em Nova Jersey, instalaram o sistema de montagem no teto em duas fases. A construção inicial da Fase I foi projetada pela NRG Energy e pela equipe da Fase I. Os engenheiros de consultoria da JBA, a Bombard Renewable Energy e a NRG colaboraram no projeto e construção da expansão da fase II do sistema.

Fase I

A fase I inclui a instalação no telhado de 21.324 módulos fotovoltaicos e inversores de cadeia associados, painéis combinadores dc e painéis combinadores trifásicos de 480 V. No porão, existem quatro quadros de distribuição de recombinação CA instalados para alimentar quatro transformadores de expansão. Os transformadores aumentam a tensão para corresponder à tensão de distribuição da concessionária de energia elétrica pública (NV Energy) de 12.470 V, trifásica. Existem três transformadores de 1 MVA e um transformador de 1,5 MVA. O painel de coleta de média tensão de 12,47 kV, localizado fora do centro de convenções existente, fornece energia gerada por energia fotovoltaica ao novo painel de distribuição de 12,47 kV de interconexão.

Visão geral da fase I:

  • A classificação dc: 6.4 MW
  • A classificação CA: 4.87 MW
  • Quantidade de módulos fotovoltaicos: 21,324
  • Fabricantes de módulos fotovoltaicos: JA Solar e Hanwha QCells
  • Fabricante de inversores: SMA America.

Fase II:

A instalação do painel solar fotovoltaico foi concluída em fases devido a uma expansão em construção do centro de convenções da propriedade. O espaço do telhado expandido não estava disponível até a expansão do centro de convenções estar concluída em agosto de 2015. Após a conclusão, o trabalho fotovoltaico solar da Fase II começou e está projetado em julho de 2016. A fase II solidificará o que já é um dos as maiores matrizes solares para montagem em telhado do mundo, expandindo a matriz fotovoltaica no novo telhado de 8 acres. Após a conclusão, a parte adicionada da matriz gerará aproximadamente 1,49 MW, com uma produção anual aproximada de 3,4 milhões de kWh. Cobrindo mais de 28 acres em um único telhado, o conjunto combinado de Fase I e Fase II gerará eletricidade suficiente para abastecer um equivalente a mais de 1.300 casas.

A fase II inclui a instalação no telhado de 4.532 módulos fotovoltaicos. No entanto, os módulos não foram conectados em uma topologia de cadeia convencional. Em vez disso, ele usa um sistema projetado pela Ten-K Solar com células de módulo conectadas em conexões seriais e paralelas com conversores / otimizadores dc para dc e microinversores redundantes. A vantagem deste sistema é o aumento da confiabilidade, confiabilidade e segurança do sistema. A segurança é bastante aumentada limitando a tensão do barramento CC a menos de 60 V CC.

Também estão instalados no telhado 48 combinadores fotovoltaicos MidNite Solar e seis painéis Eaton ac combinador de 480 V, trifásico e quatro fios. Por sua vez, cada painel combinador da Eaton fornece energia a um painel recombinador CA de 2.500 A, 480 V, trifásico e quatro fios, que fornece energia ao transformador intensivo de 1,5-MVA Wye Wye. Além disso, o comutador de coleta de média tensão de Fase I de 12,47 kV precisou ser reconfigurado para aceitar o novo sistema fotovoltaico junto com o sistema de controle e monitoramento associado.

Visão geral da Fase II:

  • A classificação dc: 1,86 MW
  • A classificação ac: 1,5 MW
  • Quantidade de módulos fotovoltaicos: 4.532
  • Fabricante do módulo fotovoltaico: Ten-K (410 W)
  • Fabricante do inversor: microacks solaracks 700S em uma configuração de barramento de inversor redundante

A capacidade total combinada de CC é de 8,3 MW. A capacidade total combinada de corrente alternada é de 6,37 MW.

Desafios de design do sistema – integração de utilitários

Um aspecto desafiador do design deste projeto é que não há contrato de compra de energia com a concessionária local. Contratualmente, toda a energia gerada por energia solar deve ser entregue e consumida pela propriedade. O ponto de utilidade de interconexão para o sistema fotovoltaico é um alimentador de 15 kV da subestação de serviço. A concessionária necessitava de um relé de potência reversa (dispositivo nº 32), sobretensão (dispositivo nº 59), subtensão (dispositivo nº 27) e frequência de sub / sobretensão (dispositivo nº 81) para detectar e impedir a retroalimentação do PV gerada no sistema da concessionária. Se o sistema fotovoltaico alimenta ou distorce os sistemas de distribuição de serviços públicos, o conjunto de manobra de média tensão deve desarmar.

Existem várias salvaguardas para garantir que o sistema fotovoltaico não retorne ao sistema utilitário. A solução inclui um sistema Kirk Key localizado no painel de distribuição da planta solar designado e no ponto de interconexão da concessionária principal da instalação, o que garante que ninguém possa abrir a chave da concessionária principal sem abrir primeiro as chaves do sistema fotovoltaico. Isso impede que o segundo alimentador de serviço de 15 kV seja paralelo ao sistema fotovoltaico da propriedade a qualquer momento. Além disso, o sistema de relé e comunicação mede a carga da instalação e a produção de energia solar. Se a saída do sistema fotovoltaico atingir 92% da carga total, um recurso de corte no sistema de relés força uma redução automática na produção de energia. Quaisquer problemas que ocorram acionarão alarmes nos quais a concessionária, o contratante de instalação e as operações de propriedade têm a capacidade de limitar remotamente a saída da planta dos inversores Fase I SMA. O software do inversor SMA também possui uma função de restrição que um gerente de sistema pode usar remotamente se a energia gerada atingir os níveis de uso de energia.

Em maio de 2016, a propriedade consome toda a energia gerada por energia fotovoltaica e não houve nenhum corte na energia fotovoltaica. Com base no perfil de carga histórico do resort e na produção esperada das matrizes fotovoltaicas, não deve ser necessário reduzir a energia fotovoltaica durante a vida útil do sistema.

Desafios do projeto do sistema – modificação de equipamento existente

O comutador fotovoltaico existente de 12,47 kV teve que ser modificado para explorar o novo circuito da Fase II. As modificações incluíram:

  • O comutador existente foi reconstruído para acomodar a entrada do cabo da Fase II.
  • Fornecendo proteção de sobrecorrente do circuito para o circuito da Fase 1. O mecanismo não fundido teve que ser substituído por uma unidade fundida.
  • Finalmente, o sistema Kirk Key existente teve que ser modificado para atender aos requisitos da concessionária.

Todas as modificações exigiram um planejamento extenso e foram realizadas de forma a não interromper a produção solar da Fase I. Foi determinado que os principais componentes desse trabalho ocorreriam durante a noite, sob a cobertura da escuridão e sob um turno noturno.

Desafios do projeto do sistema – modificação do controle

Atualizar um sistema de monitoramento e controle fotovoltaico solar em uma grande usina fotovoltaica existente pode ser assustador. O software de controle teve que ser atualizado e testado. Foram necessários novos monitores de posição de chave de 12,47 kV e disparo remoto, além de novos medidores, monitoramento remoto da planta fotovoltaica, equipamento de monitoramento climático, novos gabinetes de entrada / saída e assim por diante. Todos esses pontos tiveram que ser exaustivamente testados e validados. Como ponto final, os pontos de monitoramento da concessionária e os requisitos de disparo remoto também precisavam ser integrados e testados pela testemunha pela empresa.


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