Solución de monitorización solar fotovoltaica con LEC-7242

Inevitablemente, los paneles de energía solar fallarán. De una forma u otra, el polvo empezará a acumularse en los paneles, empezarán a aparecer microgrietas, degradación, corrosión, caracoles dejarán sus huellas, todo esto (y más), disminuirá la producción de energía.

La supervisión de los parques solares fotovoltaicos, de sus componentes y de las conexiones entre ellos es fundamental para garantizar la continuidad del funcionamiento e incluso para mejorar la productividad. El sistema de monitorización fotovoltaica recoge datos de los sensores IoT/IIoT, los agrega y los envía a un servidor basado en la nube, para su posterior análisis.

Resumen

Supervisar una planta de energía solar fotovoltaica puede ser un reto, especialmente porque se trata de lugares remotos y sin personal, y con recursos limitados.

Algunas empresas de plantas solares están innovando con nuevos sensores de IoT y IIoT, y con tecnología de telemetría. Están generando más cantidades de datos en la fuente. Pero estos nuevos datos también están trayendo consigo nuevos retos como, ¿qué hacer con los datos dispares? ¿Cómo integrarlos? ¿Cómo utilizar estos datos y moverlos de forma eficiente?

Revisaremos una solución de monitorización solar fotovoltaica que ayuda a resolver la mayoría de estos retos. El LEC-7242 de Lanner es un dispositivo de gateway inalámbrico IoT de borde inteligente. Aporta más capacidad de computación, almacenamiento y comunicación a los nodos finales (donde se encuentran los paneles fotovoltaicos). Este gateway de IoT industrial es perfecto para la supervisión de parques fotovoltaicos de energía solar, ya que es compatible con varios protocolos de transmisión y está diseñado para trabajar en condiciones ambientales adversas.

Desafíos

A continuación se exponen los retos más comunes a la hora de supervisar parques solares fotovoltaicos remotos y sin personal.

El reto de la operación y mantenimiento en parques solares remotos

Las plantas de energía solar suelen estar situadas en zonas remotas y sin personal, lo que complica los procesos de operación y mantenimiento. Dependiendo del tamaño del parque solar fotovoltaico, las empresas de energía solar tendrían que tener un agente en el sitio o alguien viajando diariamente. Además, estas granjas solares fotovoltaicas remotas y al aire libre se enfrentan a cambios climáticos impredecibles y a menudo a condiciones climáticas adversas, donde los equipos de TI tradicionales son propensos a fallar.

Limitaciones de la red

Los nuevos sensores IoT/IIoT generan grandes y variados datos que podrían ser útiles para una supervisión y gestión eficientes. Pero, tener que mover grandes cantidades de datos, de forma fiable y rápida, es un gran reto, especialmente para los sitios actuales fuera de la red y remotos. La razón es la falta de un ancho de banda fiable y rápido en estas zonas. Las instalaciones cableadas pueden ser soluciones muy costosas para las plantas de energía solar fuera de la red.

Limitaciones actuales de SCADA

Las plantas y subestaciones de energía solar se han supervisado tradicionalmente mediante sistemas SCADA. Los sensores SCADA recogen datos y los envían a una RTU (unidad terminal remota) que está conectada a un servidor cercano. Las RTU recogen los datos en tiempo real de los sensores, inversores o rastreadores y los transmiten de vuelta a la MTU. Las soluciones típicas de SCADA de energía solar utilizan fibra óptica para la comunicación ascendente (RTU a MTU, pero esto puede ser una solución cara y no escalable.

  • Limitaciones de la red. Cuando se despliegan fuera de la red, normalmente las RTU no disponen de los recursos de red adecuados para enviar grandes cantidades de datos. Aunque se ha intentado mejorar el SCADA remoto con la tecnología de telemetría, sigue habiendo muchas limitaciones cuando se trata de la transmisión de datos de largo alcance y con eficiencia energética.
  • Desafío de escalado. A medida que el entorno SCADA crece, el rendimiento comienza a degradarse drásticamente.
  • Falta de interoperabilidad. Un dispositivo de otro fabricante no puede integrarse fácilmente con otros dispositivos. SCADA crea procesos aislados.

Solución

La solución de monitorización de la energía solar fotovoltaica puede resolver la mayoría de los retos comentados de forma eficaz. Se compone de los siguientes elementos:

  • Colectores de datos IoT/IIoT de campo de los inversores de la planta solar, ramales, sensores de temperatura, sensores de humedad, la caja del combinador, etc.
  • El gateway inalámbrico industrial, agrega los datos de los elementos fotovoltaicos, los analiza y los envía a una estación de control basada en la nube o en las instalaciones.
  • Estación de control + software: La estación de control basada en la nube recibe los datos del gateway de IoT industrial, donde se puede utilizar un software adicional de gestión/monitorización de energía solar para la operación y mantenimiento, elaboración de informes y alertas.

Recolección de datos: Sensores y medidores IoT

Los sensores y medidores IoT/IIoT recogen datos del campo. Pueden ser cualquier cosa, desde inversores de cadenas de plantas solares, cajas de combinadores, sensores de presión, sensores de temperatura, sensores de humedad, etc. Estos recolectores de datos transfieren sus datos al gateway IIoT más cercano, vía inalámbrica (como LTE o WiFi) o por cable (como Ethernet).

El gateway inalámbrico industrial

El gateway inalámbrico de IoT industrial actúa como punto de acceso para todos los dispositivos IoT/IIoT a otra red (como la estación central de la nube privada, o la nube pública). Puede utilizar interfaces por cable (serie o Ethernet) o inalámbricas (LoRa o WiFi) para la transmisión descendente, y 4G-LTE o por cable para la ascendente, para enviar los resultados a la estación central. Pero el gateway IoT de borde inteligente puede hacer algo más que proporcionar enrutamiento. También agrega los datos recogidos por los dispositivos IoT/IIoT y realiza análisis de borde.

El LEC-7242 de Lanner

El LEC-7242 de Lanner es un gateway para entornos industriales, dotado de un CPU Intel® Apollo Lake y certificación FCC/CE/PTCRB para LTE o WiFi. El gateway está diseñado explícitamente para trabajar con los entornos de red IIoT e IoT, agregando sus datos y proporcionando capacidades de borde inteligente. El dispositivo puede ejecutar un cliente de software IoT dedicado (es decir, un software de monitorización fotovoltaica) para realizar un seguimiento explícito de determinados parámetros y enviar alertas a un centro de monitorización local o a un servidor basado en la nube.

El dispositivo LEC-7242 también dispone de una gran cantidad de E/S. Viene con soporte inalámbrico para LoRa, WiFi y 4G-LTE.

Puntos destacados del producto:

  • Procesamiento: Intel® Apollo Lake Celeron® N3350/Atom® X5-E3940.
  • E/S abundante: Un puerto serial (RS-232/422/485, DB9 Macho), dos USB 3.0, y cuatro orificios de antena SMA.
  • Red sólida: Dos puertos RJ45 10/100/1000 Mbps. Soporte para la expansión inalámbrica: Una ranura clave con doble SIM para LTE o WiFi, y una ranura mini PCIe con doble SIM para LTE. El dispositivo cuenta con certificación FCC/CE/PTCRB para LTE o WiFi.
  • Preparado para entornos difíciles: Amplia tolerancia a la temperatura. Viene con un chasis sólido y un diseño interior sin ventilador para una refrigeración pasiva. El dispositivo es completamente a prueba de polvo y puede funcionar en un amplio rango de temperatura: 0°C~50°C / -20°C~70°C.

Software de gestión de cabecera

El gateway inalámbrico industrial toma los datos agregados y los transmite al centro de datos a través de la conectividad Ethernet o LTE.

El centro de datos es el lugar perfecto para recoger e integrar los datos de todas las subestaciones de energía solar distribuida. Con la ayuda de un software de supervisión y gestión unificado, todos estos datos pueden ser utilizados por los agentes para supervisar, obtener información, tomar decisiones o incluso alimentar estos datos en un motor de inferencia inteligente de IA/ML.

Beneficios

Las ventajas más populares del sistema de monitorización solar fotovoltaica son: reducir los costos y la necesidad de mano de obra, integrarse con sistemas de adquisición de datos como SCADA, aumentar la productividad de los parques solares fotovoltaicos e introducir ML y modelos predictivos.

Reducir costos y mano de obra

El LEC-7242, solución de gateway IoT, integra la recogida, el análisis y la transmisión de datos en un único dispositivo. Este nivel de integración reduce la necesidad de recursos adicionales. Ayuda a los operadores a supervisar de forma remota y en tiempo real diferentes componentes de la estación de energía solar, sin tener que visitar físicamente el lugar.

Cómo reducir los costes

  • Racionalizar las operaciones para reducir los costos de mantenimiento.
  • Centralizar toda la supervisión de las estaciones remotas de energía solar.
  • Aumentar la disponibilidad y minimizar el tiempo de inactividad.

Integración con el SCADA existente

La solución de gateway IIoT también puede integrarse con un sistema de adquisición de datos establecido, como el SCADA. El gateway recoge y limpia los datos adquiridos por el SCADA y los agrega, en un único centro de control de datos.

Aunque la solución no sustituye al SCADA, mejora el sistema de supervisión y control SCADA existente. Aporta inteligencia de máquina, análisis de datos, escalabilidad, interoperabilidad y estandarización. Además, gracias a las mejoras en algunas tecnologías de radio de IoT con menor consumo de energía y mayor cobertura, como LoRa, se puede mejorar aún más el SCADA.

Aumentar la productividad de las granjas solares fotovoltaicas

El gateway inalámbrico IIoT de borde recopila datos de múltiples fuentes y los combina en un resumen para facilitar el análisis de datos. El uso de datos agregados de múltiples fuentes ayuda a construir una mejor imagen de todo el parque solar. Ahora, los operadores remotos sabrán qué activo está produciendo más y cuál no, y los motivos.

La agregación de datos ayuda a tener un parque solar más productivo:

  • Teniendo acceso a una gran cantidad de datos para una rápida toma de decisiones.
  • Analizar y optimizar la eficiencia de la generación de energía.
  • Identificación de inversores, sensores y otros elementos de bajo rendimiento.
  • Equilibrar el consumo de energía y los picos de demanda.
  • Detección, prevención y predicción de cortes de electricidad.

Introducir el aprendizaje automático (ML) y el modelado predictivo

Lo que hace el gateway IIoT de borde inteligente (LEC-7242), es que toma estos datos, los agrega (a través de capacidades inalámbricas y por cable) y realiza análisis de borde.

El gateway IoT ejecuta el cliente de borde para el software IoT. Este software de IoT permite que el dispositivo realice análisis de borde dedicados, supervise parámetros específicos y detecte anomalías. También puede generar alarmas para dirigirlas al personal local o enviarlas a un centro de supervisión y gestión basado en la nube.

Con las capacidades de análisis de borde del LEC-7242, es más fácil identificar patrones y detectar tendencias que de otro modo no serían visibles. Por ejemplo, al analizar los datos agregados, un modelo inteligente puede introducir cronogramas de mantenimiento predictivo. El mantenimiento regular de las plantas de energía solar puede ser sustituido por un servicio de alta calidad y oportuno.

Próximos pasos

Para más información sobre otros Dispositivos de borde inteligente o la solución de monitorización solar fotovoltaica con LEC-7242, por favor contacte a un representante de ventas de Lanner.

 

Fotografía por Andreas Gücklhorn en Unsplash

Solución de monitorización solar fotovoltaica con LEC-7242 was last modified: febrero 23rd, 2021 by Jorge Peregrina