Fotovoltaïsch systeem op zonne-energie

Een belangrijk onderdeel van een systeem voor de opwekking van zonne-energie is de fotovoltaïsche omvormer, die de hoogspanningsgelijkstroom die door zonnepanelen wordt gegenereerd, omzet in wisselstroom. Fotovoltaïsche omvormers kunnen grofweg worden onderverdeeld in drie categorieën op basis van hun vermogen: driefasige omvormers met hoog vermogen met een uitgangsvermogen van meer dan 6 kW, eenfasige omvormers met middelhoog vermogen met een uitgangsvermogen van 1 kW tot 6 kW, en micro-omvormers met een uitgangsvermogen van minder dan 1 kW. De afgelopen jaren hebben omvormers met middelhoog en laag vermogen steeds meer aandacht gekregen op de fotovoltaïsche markt. Vanwege hun relatief lage stroomopbrengst worden deze omvormers voornamelijk gebruikt in gedistribueerde systemen voor de opwekking van zonne-energie binnen microgrids.

Als knooppunten in een microgrid worden deze omvormers in grote aantallen in een bepaald gebied ingezet. In regio's als Europa en de Verenigde Staten installeren veel huishoudens bijvoorbeeld omvormers met een gemiddeld tot laag vermogen op daken. Op dezelfde manier kunnen treinstations of fabrieksdaken een groot aantal van deze omvormers gebruiken om kleinschalige elektriciteitscentrales te vormen. Deze wijdverspreide distributie maakt effectief beheer van omvormers binnen een specifiek gebied noodzakelijk om een ​​efficiënte, veilige en stabiele werking te garanderen en tegelijkertijd een tijdige vraagrespons mogelijk te maken. De beheeraanpak omvat het uitrusten van de omvormers met communicatiemodules, waardoor een toezichtsysteem de status van alle omvormers kan bewaken en indien nodig besturings- en planningsfuncties kan uitvoeren.

Een betrouwbare, kosteneffectieve en gemakkelijk te onderhouden communicatiemethode is essentieel voor de connectiviteit van fotovoltaïsche omvormers. Momenteel omvatten de meest gebruikelijke methoden draadloze communicatie (bijvoorbeeld Wi-Fi, LoRa), RS485 en Power Line Communication (PLC). Draadloze communicatie elimineert de noodzaak van bekabeling, waardoor wordt bespaard op communicatiekabels en installatiewerk. Het is echter sterk afhankelijk van de omgevingsomstandigheden en is gevoelig voor interferentie door obstructies door zonnepanelen en elektromagnetische storingen.

RS485 biedt stabiele communicatie en sterke anti-interferentiemogelijkheden, maar brengt aanzienlijke kosten en potentiële risico's met zich mee tijdens zowel de initiële installatie als het daaropvolgende gebruik en onderhoud. PLC maakt daarentegen gebruik van bestaande elektriciteitsleidingen voor datatransmissie, waardoor de noodzaak voor extra bekabeling wordt geëlimineerd, de arbeids- en materiaalkosten worden verlaagd en effectieve communicatie tegen lagere kosten mogelijk wordt gemaakt, terwijl ze een grotere betrouwbaarheid bieden dan draadloze oplossingen.

Door een PLC-module te integreren, wordt het fotovoltaïsche omvormersysteem een ​​knooppunt in het microgrid dat alle gegevens kan ontvangen die via het smart grid worden verzonden. Dit maakt verdere functionele uitbreiding in de toekomst mogelijk.

Figuur 1 toont een blokdiagram van een regionaal systeem voor fotovoltaïsche energieopwekkingsapparatuur met PLC-functionaliteit. In deze opstelling worden PLC-zendontvangers geïnstalleerd op netgekoppelde fotovoltaïsche omvormers binnen een bepaald gebied, waardoor een communicatietopologie wordt gevormd die elektriciteitsleidingen als communicatiebus gebruikt. Bij een bepaald aantal apparaten binnen een bepaalde afstand is een zendontvangermodem vereist om gegevensverwerking binnen het gebied uit te voeren. Bovendien kan een toezichthoudende computer worden toegevoegd om gegevens via het bovenliggende netwerk te verzenden.