Automatizza le installazioni di energia eolica in modo semplice, efficiente, scalabile, modulare, aperto e flessibile con un sistema integrato.

Solutions 4 Energy GmbH fa affidamento all'automazione delle turbine eoliche aperte, trasparenti e flessibili

Automatizza le installazioni di energia eolica in modo semplice, efficiente, scalabile, modulare, aperto e flessibile con un sistema integrato.

Con un controller in tempo reale e ad alte prestazioni di Weidmüller basato su due core di processore, oltre a una libreria software specifica per l'applicazione, Solutions 4 Energy GmbHsta accelerando notevolmente processi di progettazione e l'avviamento delle sue turbine eoliche. Una soluzione di visualizzazione coordinata, modulare e scalabile che include le funzioni cloud rende molto semplice il funzionamento delle turbine eoliche.

Solutions 4 Energy GmbH, nota in breve come S4E, è un produttore e consulente ambizioso e innovativo che opera nel settore delle energie rinnovabili, in particolare nel settore dell'energia eolica onshore e offshore. "Per rendere più efficienti l'installazione e l'avvio delle sue installazioni eoliche, S4E ha stretto una partnership strategica con Weidmüller", riferisce Thomas Schubert, amministratore delegato di Solutions 4 Energy GmbH. L'impegno comprende tutte le tecnologie di automazione, compresi due quadri elettrici pronti all'uso, uno per il box superiore e uno per quello inferiore. I quadri elettrici sono pianificati, confezionati e testati da Weidmüller, quindi vengono consegnati pronti all'uso.

"All'inizio della nostra partnership abbiamo lavorato insieme per sviluppare un catalogo completo di requisiti, in cui Weidmüller ha integrato le sue soluzioni", aggiunge Thomas Schubert.

Il catalogo dei requisiti ha costituito la base per la scelta del nostro partner e delle sue soluzioni:

  • hardware, software e comunicazione aperti per una semplice integrazione di componenti di sistema collaudati di diversi produttori tramite vari sistemi e protocolli bus
  • prestazioni e funzioni scalabili per l'implementazione di diversi impianti eolici con un unico sistema
  • un sistema SCADA aperto e web-based per la visualizzazione di tutti i dati di produzione, di allarmi e dati storici pertinenti. Doveva inoltre essere possibile creare relazioni pertinenti per vari clienti. I componenti devono naturalmente soddisfare i requisiti di certificazione delle turbine eoliche
  • Consegna dei quadri elettrici certificati per box superiore e inferiore

"Quando collaboravamo per creare il catalogo dei requisiti, abbiamo potuto integrare l'esperienza acquisita in precedenza in numerosi altri progetti", spiega Marc Liebert, Wind Industry Development Manager da Weidmüller.

Controller basato su PC di Weidmüller come soluzione aperta e individuale

"Un controller robusto e ad alte prestazioni con due core del processore, il sistema operativo RTLinux per le attività di comunicazione e visualizzazione e eCos come sistema operativo in tempo reale sono i componenti chiave delle turbine. Sul controllore innovativo, la norma IEC 61131 è responsabile di processi deterministici, ossia tempi di ciclo estremamente brevi, definiti con precisione. Il controller è pronto per l'IoT e la sua architettura abilita anche l'implementazione di due "zone fidate". "Il sistema è progettato per essere robusto e affidabile per l'uso in condizioni di funzionamento dure: è in grado di resistere a un freddo estremo, al calore e alle vibrazioni", continua il signor Liebert.

Uno dei requisiti di S4E era che i modelli di simulazione e normativi creati dovevano essere facili da trasferire al controller. Simulink è stato utilizzato come utensile di ingegneria e per altre soluzioni. Si tratta di un ambiente a blocchi per la simulazione multi-dominio. Lo strumento supporta i processi di progettazione e simulazione a livello di sistema e consente la generazione automatica del codice nonché la verifica e il test continuo del sistema. Simulink è integrato nella piattaforma MATLAB di MathWorks, quindi gli algoritmi MATLAB possono essere inclusi nei modelli di simulazione, analizzati e ulteriormente elaborati con facilità. I modelli MATLAB / Simulink possono essere facilmente trasferiti al controller Weidmüller, dove vengono eseguiti in tempo reale.

"Noi di Solutions 4 Energy facciamo affidamento sul sistema SCADA zenon di COPA-DATA, che offre funzionalità e prestazioni scalabili per gestire il funzionamento del parco eolico. Il sistema supporta inoltre l'integrazione di controller di diversi produttori e dispone di tutti i protocolli di comunicazione necessari, quali IEC 61850 o IEC 61870. I dati sono accessibili in remoto tramite collegamento VPN sicuro e/o utilizzando qualsiasi soluzione cloud", spiega il signor Liebert. Nell'esempio riportato, Weidmüller utilizza il Microsoft Azure Cloud, in cui è installato zenon Runtime e la visualizzazione di ogni installazione è disponibile in tutto il mondo. Un punto chiave a questo proposito durante il processo di selezione del sistema era anche la selezione gratuita del cloud, quindi non ci sarebbe stata alcuna dipendenza da alcun produttore.

Per l'automazione delle turbine eoliche (WT), Weidmüller offre una speciale Wind Library con moduli funzionali già pronti, che coprono circa l'80% delle funzioni delle moderne turbine eoliche. I moduli disponibili comprendono quelli per la rapida e semplice implementazione delle funzioni di sistema, comando di pitch e navicella, funzioni della torre, controllo di condizioni e un'ampia gamma di funzioni fisiche. L'utente può combinare questi moduli tra loro secondo le proprie esigenze e, se necessario, può anche modificarli e adattarli singolarmente all'hardware o alle attività specifiche. La protezione del know-how in questo processo è cosa scontata.

Anche quando utilizzava la Wind Library per la prima volta, Solutions 4 Energy era in grado di implementare circa il 70% delle funzioni direttamente con moduli della libreria. La libreria è stata creata da Solutions 4 Energy in linea con le specifiche procedurali. Nel frattempo i moduli rimanenti sono stati modificati o riprogrammati e attuati in stretto coordinamento con Weidmüller.

"Noi di Weidmüller disponiamo di un ambiente applicativo molto ben attrezzato per soluzioni di automazione dell'energia eolica, in cui tutte le funzioni programmate vengono testate su moduli reali prima della consegna. I clienti possono essere certi che l'installazione funzionerà perfettamente anche durante l'operazione", spiega Liebert.

Comunicazione continua

Uno dei requisiti essenziali previsti per la nuova soluzione era che doveva garantire una comunicazione aperta per facilitare la connessione di componenti di diversi fornitori. Ciò include, ad esempio, il controllore di sicurezza che esegue scambi di dati affidabili su PROFINET. Espansioni aggiuntive possono essere facilmente incorporate tramite i corrispondenti moduli del sistema I/O u-remote. I dispositivi di campo, come la velocità del vento e gli indicatori di direzione del vento, i sensori di vibrazione e gli encoder di valore assoluto per la registrazione della posizione della navicella e del sistema di pitch, sono collegati con facilità ai moduli u-remote previsti a tale scopo e sono quindi integrati nel sistema di controllo di Weidmüller.

I quadri elettrici nella navicella e nella base della torre sono collegati l'uno all'altro tramite interruttori. L'interruttore nella base torre fornisce non solo dati al controller principale, ma anche il sistema SCADA. Tutte le comunicazioni tra i componenti avvengono tramite PROFINET e u-remote, e ciò vale anche per uno strumento di misura multifunzionale di Bender che si trova alla base della torre. Lo strumento di misura registra tutte le principali variabili elettriche (correnti, tensioni, frequenza, uscite, ecc.) e le trasferisce al sistema SCADA per scopi di valutazione e archiviazione. Un router con un modem 3G/UMTS integrato collega la turbina eolica alla sala di controllo.

Implementazione di successo

"Abbiamo realizzato e collegato con successo il nostro primo progetto comune alla nuova soluzione di automazione come squadra", riferiscono Schubert e Liebert insieme. Solutions 4 Energy è stata in grado di incorporare con successo il know-how acquisito e applicarlo direttamente a gran parte del processo di pianificazione del progetto. Il concetto di libreria supportava questo processo e consentiva un uso comodo e ripetuto delle funzioni di controllo o di visualizzazione. I nuovi progetti e altre applicazioni possono essere implementati in modo rapido e semplice copiando i moduli della libreria. "Siamo certi che in futuro ci saranno molti più progetti comuni", dichiara Thomas Schubert, amministratore delegato di Solutions 4 Energy GmbH.