Contribuire alla stabilità della rete di fornitura in modo intelligente grazie a easyE4 di Eaton
Località: Andernach, Rhineland-Palatinate, Germania
La sfida:Aggi ungere un dispositivo di controllo delle ondulazioni agli inverter fotovoltaici in modo semplice e a costi contenuti
La soluzione: relè di comando easyE4 con modulo Modbus RTU
Risultato: Implementazione intelligente della funzionalità di controllo delle ondulazioni in conformità con i requisiti normativi dell’operatore della rete
Utilizziamo Modbus RTU e i quattro contatti di commutazione a potenziale zero di easyE4, collegati al ricevitore di controllo dell’ondulazione fornito dall’operatore di rete, per ridurre l’immissione al 60%, 30% o 0%.
L’idea di partenza
Tutto è iniziato dalla passione per le auto elettriche, specialmente per quelle completamente elettriche. Per sostenere la transizione energetica, Denis Röthke e Michael Giesa, fondatori e CEO di IVG Energy Solutions GmbH, desideravano permettere ai propri clienti di alimentare i loro veicoli elettrici utilizzando esclusivamente energia rinnovabile.
L’azienda, fondata recentemente, è specializzata in soluzioni energetiche completamente fotovoltaiche (PV), dai pannelli solari, agli inverter e ai sistemi di accumulo dell’energia. Poiché l’offerta di sistemi fotovoltaici esistenti, con un periodo di ammortamento di almeno 20, non era ritenuta soddisfacente, nel 2020 i due fondatori hanno deciso di entrare personalmente nel settore nel 2020.
Dopo un’intensa ricerca, hanno infine individuato un fornitore in grado di offrire i prodotti con le caratteristiche necessarie in termini di funzionalità, qualità e prezzo. Questi inverter ibridi non solo convertono la corrente da continua ad alternata, ma sono progettati specificamente per l’accumulo dell’energia in eccesso.
L’unica limitazione è rappresentata dalle normative locali tedesche le quali, come in molti altri paesi europei, prevendono che gli impianti fotovoltaici integrino un ricevitore di controllo ondulazione per monitorare la potenza dell’energia immessa sulla rete. A seconda del carico sulla rete e della quantità di energia erogata, questa funzionalità consente agli operatori di rete di ridurre la potenza immessa dal 100% allo 0% in quattro fasi separate per evitare sovraccarichi. Tuttavia, gli inverter selezionati da IVG Energy Solution non sono dotati di questa funzionalità integrata o dei collegamenti necessari.
La sfida
Per la conformità normativa in Germania, i dispositivi devono quindi essere aggiornati con hardware e software per il controllo delle ondulazioni, funzionalità obbligatoria per tutti i sistemi con un picco di potenza in uscita di 30 kW o oltre. Questa soglia, nota anche come picco kilowatt (kWp), può essere ridotta ulteriormente nelle aree in cui la capacità della rete è particolarmente limitata.
Oltre alla fornitura degli inverter, IVG Energy Solutions desiderava anche differenziarsi dalla concorrenza fornendo servizi di pre-vendita e di assistenza post-vendita completi, tra i quali ssitemi di connessinoe intelligente alle piattaforme di automazione degli edifici Home Assistant e ioBroker.
Tuttavia, i computer a scheda singola originariamente utilizzati a questo scopo non possono garatnrie la capacità necessaria, anche in termini di affidabilità. Giesa e Röthke erano quindi alla ricerca di una soluzione migliore per l’integrazione dei ricevitori di controllo delle ondulazioni negli inverter solari. E il rappresentante Eaton locale, che si trovava nell’edificio proprio in quel momento, aveva a disposizione la soluzione più adatta: il relè di comando easyE4, cioè un piccolo controller logico programmabile (PLC) in grado di offrire un’ampia gamma di funzionalità e di moduli di comunicazione.
La soluzione
Il modulo easyE4 con Modbus RTU ha semplificato l’implementazione della tecnologia di controllo delle ondulazioni richiesta dalle normative tedesche. “Utilizziamo Modbus RTU e i quattro contatti di commutazione privi di potenziale di easyE4, collegati al ricevitore di controllo ondulazione fornito dall’operatore di rete, per ridurre la potenza dell’immissione al 60%, 30% o 0%,” afferma Denis Röthke.
Ma easyE4 può fare molto di più. Poiché si tratta di un controller completo e non solo di una scheda di circuito, è possibile accedere a tutte le informazioni disponibili sull’inverter. IVG Energy Solutions sta quindi collaborando con Eaton per rendere gli inverter ibridi ancora più flessibili e intelligenti.
Uno degli obiettivi più importanti è contribuire alla stabilità della rete. Una caratteristica che è già stata implementata è la gestione dell’energia in eccesso per le pompe di calore collegate a un sistema fotovoltaico di IVG Energy Solutions. Le pompe di calore che supportano questa funzionalità sono indicate come “pronte per SG”, dove SG sta per “smart grid”.
Paul Dyck, ingegnere applicativo presso Eaton, ne spiega il funzionamento: “Invece di immettere l’energia in eccesso sulla rete, essa viene immagazzinata nel serbatoio del sistema di riscaldamento. Questo significa che il serbatoio del buffer viene riscaldato al 110%, per esempio a 50 gradi invece di 45, per immagazzinare l’energia, piuttosto che rivenderla a costi svantaggiosi.” I vantaggi sono diversi: viene scongiurato il rischiol di sovraccarico della rete e l’operatore dell’impianto fotovoltaico è in grado di sfruttare al massimo l’energia autoprodotta.
Risultati
Combinando gli inverter con easyE4 con il software più adatto, i clienti ottengono una soluzione plug-and-play che rispetta i requisiti normativi, in modo che non vi siano ostacoli per l’utilizzo in Germania. “Integriamo i sistemi inverter con la tecnologia e il software di Eaton per poter fornire “prodotti progettati e specifici per la Germania”, spiega Röthke.
Ma la funzionalità di controllo delle ondulazioni è solo l’inizio: IVG prevede di sfruttare appieno le funzionalità tecnologiche di easyE4 aggiungendo ulteriori opzioni, dalla preconfigurazione degli inverter tramite il display del relè di comando all’integrazione su cloud. Questo perché la gestione intelligente del carico è in grado di contribuire all’efficienza delle reti di alimentazione del futuro.
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