A causa dell’aumento dei carichi dinamici e delle immissioni decentralizzate in una rete di distribuzione elettrica, i carichi sull’intero impianto, comprese le persone, stanno diventando sempre maggiori. Il comportamento bidirezionale di alimentatori e carichi, e quindi il crescente squilibrio, crea “stress nel sistema”. Non da ultimo a causa degli impianti fotovoltaici, che alimentano le reti in modo altamente dinamico quando c’è luce sufficiente, ma indipendentemente dal carico.

È necessario trovare una soluzione per ottenere un controllo automatizzato, ma dinamico, del sistema basato sul carico e sull’immissione. È importante che l’hardware e il software supportino il sistema esistente, cioè che possano essere utilizzati anche in un retrofit.

Sulla base dei valori di stato elettrico della rete di distribuzione, gli invertitori solari possono ora essere controllati direttamente e automaticamente tramite il controllore per sistemi di generazione di energia verde ¹⁾, in questo caso il “Solar-Log Base”. Uno SmartGridBox di Camille Bauer è installato in ciascuna delle varie scatole di distribuzione a bassa tensione per registrare i valori misurati. In questo caso specifico, i dati di misurazione vengono trasmessi al centro dati tramite un router LTE con VPN. Qui vengono a loro volta elaborati tramite LTE VPN da un dispositivo leader SmartGridBox decentralizzato in una cassetta di distribuzione. Lo SmartGridBox leader invia un segnale di passo al controllore per sistemi di generazione di energia verde in base a valori di soglia che vengono confrontati con i dati di misura ricevuti. Il segnale ricevuto viene quindi convertito dal controllore per sistemi di generazione di energia verde in un comando di controllo per ridurre o alimentare gli inverter fotovoltaici.

È abbastanza comune che diversi impianti fotovoltaici siano collegati allo stesso punto di connessione alla rete, ad esempio una cassetta di distribuzione. Se i valori limite vengono violati in una cassetta di distribuzione, deve essere possibile influenzare tutti gli impianti FV dell’area interessata. In caso contrario, ciò causerebbe problemi con il produttore e non sarebbe nemmeno discriminatorio. È inoltre importante menzionare che, a causa dell’utilizzo all’interno dell’infrastruttura critica, la sicurezza informatica (OT) integrata negli SmartGridBox svolge anche un ruolo importante come difesa contro la manipolazione diretta.

È stato creato un sistema decentralizzato con i cosiddetti SmartGridBox. I singoli stati delle cassette di distribuzione (bassa tensione) vengono registrati dinamicamente. I valori raccolti vengono inviati a uno SmartGridBox leader decentralizzato (PV5000L) con uno strumento di misura integrato tramite un router LTE, un gateway, ecc. In questo caso, i rispettivi stati vengono confrontati con i valori target.

In base al risultato, gli invertitori vengono controllati in modo che gli impianti fotovoltaici immettano in rete quantità illimitate solo se ciò è effettivamente vantaggioso per la rete. Di norma, lo stato di tensione (valore limite) deve essere volatile per diversi minuti prima che venga attivato un comando di controllo.

SmartGridBox Leader «PV-Box 5000L»

• Strumento di misura e unità di controllo con CENTRAX^® CU5000
• Applicazione CodeSys integrata
  • per l’inserimento dei setpoint di riferimento e delle condizioni di trigger
  • Invio di valori di telecontrollo (ad es. al controllore)
• Sensori Rogowski per il rilevamento della corrente
• Rilevamento della tensione 
• Router LTE o gateway
• Protezione dai fulmini come opzione
• Protezione informatica integrata completa
• Custodia IP65, precablata
• Dimensioni esterne della custodia, senza staffa di montaggio
  360 x 160 x 91 mm

SmartGridBox Follower «PV-Box 5000F»

• Dispositivo di misura SINEAX^® DM5000
• Sensori Rogowski per il rilevamento della corrente
• Rilevamento della tensione
• Router LTE o gateway
• Protezione dai fulmini come opzione
• Protezione informatica integrata completa
• Custodia IP65, precablata
• Dimensioni esterne della custodia, senza staffa di montaggio
  360 x 160 x 91 mm

Questo sistema consente ai gestori delle reti di distribuzione di mantenere in equilibrio le reti direttamente utilizzando i dati di stato misurati. In questo modo è possibile controllare la potenza senza carichi, soprattutto durante i periodi di sole. Grazie alla soluzione decentralizzata con la tecnologia di misura SINEAX^® DM5000 e l’unità di misura e controllo CENTRAX^® CU5000, il sistema è altamente scalabile e flessibile. Inoltre, il sistema funziona in modo autonomo e quindi non grava sui sistemi di controllo esistenti, riducendo così la complessità in misura elevata.

I componenti hardware e software armonizzati sono essenziali per implementare i progetti pilota e il roll-out nel più breve tempo possibile. La semplice installazione degli SmartGridBox e le loro dimensioni esterne compatte consentono all’utente di mettere in funzione un sistema in modo rapido e semplice. Ciò include anche le misure di corrente, che possono essere facilmente installate nei sistemi esistenti utilizzando bobine Rogowski preassemblate e preconfigurate.

Una volta installato l’hardware, i parametri possono essere registrati e impostati direttamente in loco o in remoto. A seconda della connessione del telefono cellulare, il monitoraggio online degli stati è garantito in ogni momento. Naturalmente, il sistema può comunicare anche tramite banda larga, purché sia disponibile una connessione nel luogo di misurazione e di elaborazione.

Gli SmartGridBox non solo possono registrare i dati di potenza e di carico sulla sbarra, ma offrono anche la possibilità di monitorare la qualità dell’energia sul seguitore in conformità con la norma IEC 61000-4-30 o addirittura di visualizzare la conformità, ad esempio in conformità con la norma EN 50160 classe A. Come opzione, il sistema si spinge oltre, consentendo di misurare individualmente i singoli alimentatori in uscita, avvicinandosi ancora di più alla smart grid.

Da un punto di vista generale, è importante che un sistema di questo tipo sia dotato di controllori appropriati, al fine di garantire una gestione dell’immissione in rete del sistema di generazione conforme alla rete nel punto di connessione alla rete. Va inoltre notato, e questa è generalmente una delle caratteristiche importanti dei temi delle smart grid, che le fasi pilota sono viste come una fase di apprendimento. È qui che si crea innanzitutto trasparenza attraverso i dati di misura, che vengono poi utilizzati per prendere decisioni (se possibile automatizzate).