Curso impartido por David Cruanyes de SMA sobre sistemas Sunny Island.

1. Sunny Island Family Valencia, 9 de Noviembre del 2011

2. Sistemas aislados de la red
> Suministro Independiente de Energía.
> Se pueden seleccionar las fuentes de
energía.
> Adaptación a las condiciones locales
2

3. Sistemas de respaldo
> Para largos
periodos de
caídas en la
red/fallos
> UPS
> Alimentación
adicional a la
red
3

4. Titelmasterformat durch Klicken
bearbeiten
Acoplamiento en alterna para
fuentes y cargas

5. Acoplamiento en corriente continua
Ejemplo 1: Bombeo de agua sin bateria
Bus DC
Campo Load
fotovoltaico
Ejemplo 2: Solar home system (en continua, puntos de luz y nevera DC)
Baterias
Cargador DC
Bus DC Bus DC
Campo Load
fotovoltaico
5

6. Acoplamiento en corriente alterna
> Conexión de fuentes y cargas a través de un bus de alterna.
Ejemplo 3: Las fuentes y cargas están conectado en el mismo bus de alterna. Ejemplo de inversor
de conexión a red.
Campo PV
Inversor
Fotovoltaico
Bus AC Load
cargas
6

7. Acoplamiento en corriente alterna
Ejemplo 4: Sistemas aislados de la red de SMA
Baterias Campo FV
Sunny Inversor
Island Fotovoltaico
Bus AC
7

8. Ventajas de los sistemas híbridos basados
en líneas-bus de CA
> Alta flexibilidad ya que todos los usuarios y
fuentes de energía están conectados al bus
de CA
> La CA es estándar, avarca grandes rangos
de potencia
> Diferentes fuentes de energía convencionales
y locales pueden formar parte de la red
híbrida
> Fácil expansión del número de fases:
>de una a tres fases
>de una fase a doble fase (split-phase)
> Extensión de sistemas basados sólo en diesel
> Se puede utilizar como sistema de apoyo en
redes públicas inseguras
8

9. Resumen de acoplaminento CA/CC
Acoplamiento CA Acoplamiento en CC
Instalación ++ -
fácil específica
Distancias + --
hasta 1 km (230 V) hasta 50 m (24 V)
Ampliable ++ 0
Libremente ampliable Muy limitado
Costes ++ --
Componentes standard, modular Cargas/conductos caros
Cargas ++ -
todos Puntos de luz
Potencia ++ --
Hasta el MW Debajo del kW
9

10. Titelmasterformat durch Klicken
bearbeiten
Sunny Island

11. Sunny Island – Funciones básicas
> Forma la red
> Suministro y control de la frecuencia
[f]
> Suministro y control de la tensión
[U]
> Suministro de la potencia
[P]
> Suministro de potencia activa
> Suministro de potencia reactiva [Q]
> Transmisión y conversión de la energía
> Conversión de C.A. a C.C. para cargar las
baterías
~
> Conversión de C.C. a C.A. para suministrar =
energía
11

12. Administrador de los sistemas aislados de la red
> Administración de la batería
> Eficiencia de la batería para la carga y descarga
> Administración de la batería para prolongar su vida útil
> Administración de la carga
> Conexión y desconexión de las cargas en alto consumo
> Capacidad de sobrecarga
> Muy rápida conexión a fuentes adicionales
> Administración del sistema
> Solicitud y regulación de fuentes de energía
> Control de otros Sunny Islands
> Control del relé
12

13. Resumen de sistemas de seguridad
CC Seguridad en los polos de CC,
Interruptor automático de CC integrado
CA CA-limitador de corriente para proteger al grupo electrógeno
Control de las sobre y bajas tensiones en CA/CC y de las
frecuencias
Temperatura Seguridad contra sobretemperaturas
Carga de baterias con compensador de temperaturas
Batería Controlador de la ventilación de la habitación de baterías
Seguridad contra descargas intensivas
Seguridad contra sobrecargas
Grupo electrógeno Compensación de la potencia reactiva del grupo electrógeno
Control de los relés del grupo electrógeno
Control de la corriente de retorno al grupo electrógeno
13

14. Gama de productos
6 12 36
SI 2012 SI 2224 SI 3324 SI 4248 SI 5048 MC-Box-6 MC-Box-12 MC-Box-36
3,6 3,8 5,0 7,0 8,4 50 100 300 kW
1min. Max. AC-Output at 25 ºC
2,7 2,9 4,2 5,4 6,5 39 78 234 kW
30min. AC-Output at 25 ºC
2,0 2,2 3,3 4,2 5,0 30 60 180 kW
Nominal AC-Output at 25 ºC
14

15. Familia Sunny Island
Sunny Islands Sunny Islands
Sunny Islands
2012 / 2224 3324, 4248 / 4248U 5048 / 5048U
Pequeños sistemas Aplicaciones pequeñas y Sistemas modulares, alta
modulares, variedad de aplicaciones de dispositivos potencia, variedad de
funciones especiales funciones
15

16. Sunny Island – Off-grid Inverters
> Administrador de sistemas aislados (administra
Sunny Island
inteligentemente el sistema, las baterías y el
2012
grupo electrógeno)
2224
5048 – 5048 U > Modular, extendible de 1 a 3 fases y con
1–100 kWAC multicluster, hasta 100 kW
> Fácil de usar (en todo el mundo)
Sunny Island > Calidad de red y alimentación segura
3324 > Costes efectivos
4248 – 4248U
> Fácil instalación y operación
3 – 4 kWAC
> Excelentes características en sobrecarga
16

17. Todos ellos fáciles de configurar
> Guía de configuración rápida
> Sólo 6 pasos para iniciar el sistema
> Tipo de dispositivo (Máster, Esclavo 1, ...) (Para SI 2012/2224 y SI 5048)
> Voltaje y frecuencia (230V – 50Hz / 220V – 60Hz)
> Configuración del sistema (Fases, cantidad de unidades) (SI 5048/2012/2224)
> Fecha y hora
> Batería (Tipo, capacidad y voltaje nominal)
> Corriente máxima del generador e interfase del generador
17

18. Sunny Island 2224/2012
> Ahora SMA ofrece soluciones para sistemas aislados
de entre 1 – 9 kW
> Compacto y potente para pequeños sistemas aislados
> Extremadamente robusto ya que:
> IP 54
> Diseñado sin ventilador
> Ligero 18 kg (topología-HF)
> Extendible de 1~ a 3~
SI 2012 SI 2224
Voltaje de salida 230V (202 – 253 V) 230V (202 – 253 V)
Frecuencia de red 45 – 65 Hz 45 – 65 Hz
Potencia en CA / 30min / 5min (25°C) 2000/2700/3600 W 2200/2900/3800 W
Corriente máxima 25 A eff (3 s) 25 A eff (3 s)
Potencia de entrada 230 V (172,5 - 250 V) 230 V (172,5 - 250 V)
Frecuencia de entrada 50 Hz (40 – 70 Hz) 50 Hz (40 – 70 Hz)
Potencia máxima de entrada 5,75 kW 5,75 kW
18

19. 1-fase en paralelo y sistemas trifásicos
19

20. Sunny Island 2224 con control remoto
> Sunny Island 2224 / 2012
> Flexible
> Fácil
> Eficiente
> Robusto
> Sunny Remote Control SRC-1
(fácil operación y pantalla)
> Operación intuitiva
> Puede trabajar en un radio de hasta 20 m
> Tecla de control iluminada
> Tarjeta SD
¡El Sunny Remote Control es necesario para la puesta en marcha del sistema!
20

21. Área de conexiones
21

22. Tarjeta de servicio SD
> La tarjeta SD es una parte del SCR-1
> Fácil actualización del firmware
> Guarda y carga todos los parámetros y
valores
> Almacenamiento de parámetros
Datos - Información importantes minuto a minuto
> Almacenamiento de avisos y fallos en los
útimos 100 días
Análisis - soluciones
23

23. Sunny Island 5048
26

24. SI 5048 – Datos Técnicos
Potencia nominal de CA (continua) 5000 W 6,5 kW30min / 8,4 kW1min
Voltage nominal en CA 230 V
Frecuencia nominal 50/60 Hz
Corriente máxima en CA 120 A
Voltage nominal en CC 48 V
Eficiencia máxima >95%
Relé del generador integrado 56 A máx. Potencia del generador
12,8 kW (por cada SI)
Reducción del rendimiento/Standby 25W/4W
Sistemas 1~/3~ Hasta 100 kW(1 min)/ 78 kW(30min)
Características especiales Tarjeta SD/MMC, Punto de operación individual
27

25. Sunny Island 5048 – Conexión y operación
> Contrucción
estructurada
> Fácil instalación
> Simple
mantenimiento
Interfase del
usuario
Interruptor/seccionador
de CC
Tarjeta MMC
Comunicación
Conexiones de CC
Conexiones de CA
28

26. Sunny Island 5048 – Área de conexión
> Área de conexión flexible gracias a leads (opcionales)
> Conexiones simples de comunicación gracias a conectores RJ45
29

27. Fácil de usar
> Fácil de usar
> La unidad máster es la que comunica los datos al usuario
(Ajustes, observación de valores...)
> La unidad máster observa y controla las unidades esclavo
(las actualizaciones de software sólo se realizan en la unidad máster, el máster
actualiza a los esclavos)
> Tarjeta SD/MMC integrada
> Guarda todos los datos relevantes
durante 100 días
> Actualización del software vía tarjeta
SD/MMC
> Almacenación de parámetros en la tarjeta
SD/MMC
31

28. Opticool en la carcasa
> Para condiciones extremas de temperatura
> Opticool
> Amplios rangos de temperatura (-25 to +50°C)
> Gran eficacia a grandes temperaturas (4 kW at 45°C)
Salida de
aire caliente
Entrada de
aire frío
32

29. Conexiones Sunny Island 5048
Windy Boy Sunny Boy Sunny Boy
PV 1 PV x
Sunny
WebBox
Verbraucher / Loads
AC1 Loads/Sunny Boys
Öffentliches
Netz / Utility
DigIn Com In
AC2 Gen-
erator/Grid
Generator Relay 1/2
Relay 1/2 *)
BatTmp BatCur DC BatVtgOut
DC-Verbraucher /
DC Loads
Batteriestromsensor / = =
DC/DC Steller / Laderegler /
Battery current sensor
=
DC/DC converter = Charge Controller
Batterie-
Temperatursensor /
Battery temperature sensor Batterie / Brennstoff-
Battery PV
zelle / Fuel cell
33

30. Sistemas trifásicos
Sunny
WebBox
L1
L2
L3
Master Slave 1 Slave 2 Verbraucher /Loads
AC1 AC1 AC1
AC2 AC2 AC2
B1
Relay1 Relay2 B1 Relay1 Relay2 Relay1 Relay2
Com Com Com Com Com Com
SMA Out SMA In SMA Out SMA In SMA Out SMA In
Com Com Com Com Com Com *)
Synch Out Synch In Synch Out Synch In Synch Out Synch In
Dig in Dig in Dig in
Bat BatCu Bat Bat BatCu Bat Bat BatCu Bat
DC B2 DC DC
Tmp r VtgOut Tmp r VtgOut Tmp r VtgOut
B2
SI-BATFUSE.03
Batterie Temperatursensor /
Battery temperature sensor
Batterie /
Battery
Un sólo cluster no necesita multicluster box
35

31. Sunny Island 5048 Multicluster-Boxes
> Todo incluído
> Flexible gracias a 3 diferentes tamaños
(desde los 30 hasta los 180 kW)
> Fiable gracias a la operación simple de
emergencia del grupo electrógeno
Datos técnicos
Nº de SI 6 / 12 / 36
SI Potencia 30 / 60 / 180 kWnom
Potencia FV 55 / 110 / 300 kWnom
Pot. grupo e. 55 / 110 / 300 kWnom
36

32. Sistemas trifásicos con clusters en paralelo
Sunny Boy
Communication
External
contactor Generator contactor Loadshedding
Mulitcluster Box
(AC - Distribution)
e.g.: WebBox
close contactor if SOC < 50%
Communication
Battery Battery
48V 48V
37

33. Todo incluído
> Distribución completa de CA
> Desconexión del circuito integrada
para todos los Sunny Islands
> Contactor para el generador
integrado
> Interruptor para el deslastre de
cargas integrado
> Conexión principal de la planta
fotovoltaica y/o eólica integrada
> Cables de comunicación incluídos
> 5 años de garantía
¡Todos los cables de comunicación incluídos!
38

34. Distintos modelos de Multicluster Box
> MC-BOX-6
> Hasta 6 x SI5048
> hasta 55 kW de grupo electrógeno,
cargas y potencia fotovoltaica
> MC-BOX-12
> Hasta 12 x SI5048
> hasta 110 kW de grupo electrógeno,
cargas y potencia fotovoltaica
> MC-BOX- 36
> Hasta 36 x SI5048
> hasta 300 kW de grupo electrógeno,
cargas y potencia fotovoltaica
39

35. Comunicación en sistemas multicluster
com
Vtg/cur
Sync
SysCan
slave
MC BOX
master slave slave master slave slave
Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3
Main cluster Extension cluster Extension cluster
40

36. Productos Sunny Island - Resumen
Características SI2224/SI2012 SI3324/SI4248(U) SI5048/SI5048U
Acoplamiento en paralelo  
Acoplamiento en trifásica  
Conexión a red o a grupo
electrógeno
  
Acoplamiento en CC   
Mayor administración del
grupo electrógeno y de las  
baterías
Guía de configuración
rápida
 
Almacenamiento de datos
con tarjeta SD/MMC
 
Multicluster 
41

37. Gestión del sistema
Gestión de la carga
 Coordinación de las fuentes de energía y de las cargas
 Capacidad de sobrecarga
 Rápida conexión a fuentes adicionales
Gestión del sistema
 Solicitud y regulación de fuentes de energía
 Control de otros Sunny Islands
 Control del relé
 Seguridad
 Reducción del consumo propio de los inversores
Gestión de la batería
 Eficiencia de la batería para la carga y descarga
 Administración de la batería para prolongar su vida útil

38. Esquema Sunny Island 5048

39. Frequency Shift Power Control
PAC [%]
FAC-Delta- (4,5Hz) FAC-Start Delta (1Hz)
100
FAC-Limit Delta (2Hz)
50
FAC-Delta+ (4,5Hz)
FAC [Hz]
-4 -3 -2 -1 f0 +1 +2 +3 +4
 Sin cableado addcional de comunicación
 A mayor frecuencia menor potencia CA

40. Control de los relés
 Dos relés integrados
 Parametrizable con 15 funciones disponibles
o en función del estado de carga de batería (en %)
o en función de tiempo (todos los día a las 10:00, todos los viernes, el 24 de enero)
o en función de la carga
o etc.
 Relés de inversores esclavos utilizable
o p.ej., tres Sunny Island disponen de seis relés
52

41. Comunicación entre Sunny Island
 Solicitud del grupo
electrógeno
 Medida de valores
CAN CAN
 Sincronización BUS BUS
CAN BUS
L1
L2
L3
53

42. Definición Máster/esclavo
Máster
 Tiene derecho a operar sin ser solicitado
 Realiza los cálculos necesarios
 Lleva a cabo encendidos y apagados
 Es el centro de comunicación
Esclavo
 “Escucha“ constantemente las órdenes de la unidad
máster
 Cumple las órdenes de la unidad máster
 Prioriza las órdenes del máster
 Envía los datos relevantes al máster
54

43. Esquema de un sistema trifásico

44. Modo Off-Grid
 Los inversores Sunny Boy, Sunny Mini Central y
Windy Boy tienen que estar en modo Off-Grid
Parámetro Unidad Comentario
Tstart sec 10, 30, 50, …
I-NiTest mA ENS = off
Uac.Min V 180
Uac.Max V 260
Fac-delta- Hz 4,5
Fac-delta+ Hz 4,5
dFac-Max Hz/sec 4
dFac-Start Hz 1
dFac-Limit Hz 2

45. Conexión de fuentes externas

46. Diferentes tipos de grupos electrógenos
 Estacionario, móvil
 Combustibles: gasolina, diesel, aceite
vegetal, gas, etc.
 Desde 0.3 kW hasta varios MW
 Con 1500 o 3000 revoluciones por minuto
 Síncronos, asíncronos o generadores
síncronos con imán permantente
 Directamente acoplados o a través de un
inversor
 Arranque manual o automático con 1 o 2
contactores

47. Arranque automático del generador
> En este caso, el sunny island tiene la opción de arrancar el generador. Envia una petición para
arrancar el generador utilizando la señal GnReq.
> Si el voltaje y frecuencia del generador estan dentro del los límites, el equipo se sincroniza y se
enciende en el tiempo de calentamiento establecido (#233/12)
Sunny Island
GnReq señal
Red Aislada El generador se puede arrancar automaticamente
60

48. Administración de grupos electrógenos
 Arranque del grupo electrógeno:
> Manual
> Por estado de carga de la batería (SOC)
> Cargas del sistema
> Horario*
 Control del grupo electrógeno vía:
> Corriente
> Frecuencia *
> Optimización de la potencia reactiva
 Protección del grupo electrógeno con:
> Tiempo ajustable de calentamiento *
> Tiempo de operación mínimo ajustable *
> Conexión suave del grupo electrógeno
> Tiempo de enfriado o de encendido *
* Sólo con SI5048, SI 2012 y SI 2224

49. Arranque de los grupos electrógenos
 Arranque manual
> Si no está disponible el arranque eléctrico
 Arranque remoto con un contactor
> El Sunny Island cierra un relé,
> El generador tiene las fases de precalentamiento,
arranque, funcionamiento y parada
 Arranque remoto con dos contactores (sólo con GenMan)
> El GenMan controla dos contactores de arranque
> Primer relé para precalentamiento, marcha o paro
> Segundo relé para el encendido

50. Conexión a la red pública

51. Gestión de baterías

52. Objetivos de la gestión de batería (BMS)
 Alta disponibilidad y seguridad debido a:
> Desconexión en caso de sobretemperatura
> Desconexión en caso de descarga profunda
> Desconexión en caso de sobrecarga
 Prolonga la vida de servicio de la batería gracias a:
> Carga automática y ecualizador de carga
> Previene descargas profundas gracias a la monitorización SOC
 Determinación exacta del SOC para el usuario y el control operacional
> Los Sunny Island son los únicos inversores de batería que tienen integrados
los cálculos SOC
65

53. Estados de carga
 Carga rápida (boost charge)
> Alta tensión durante periodo corto
> SOC de 85 hasta 90%
 Carga completa (full charge)
> Media tensión durante un periodo medio
> SOC de 90 hasta 95%
 Carga de compensación (equalizatión charge)
> Media tensión durante un periodo largo
 SOC de 95 .. 100%
 Carga flotante (float charge)
> Mantenimiento del voltaje de la batería y del estado de carga
> Mantenimiento SOC de 95 .. 100%
 Fase de reposo (silent mode)
> Prevención de corrientes de batería
> SOC puede bajar dependiendo del tipo de batería

54. Parámetros de la batería
 Tipo de batería
> OPzS / FLA (Flooded Lead Acid) – baterías cerradas de plomo con electrólito
líquido
> OPzV / AGM / VRLA (Valve Regulated Lead Acid) – baterías de plomo
con electrólito fijado en gel o fieltro (AGM, Absorbent Glas Mate)
> NiCd – baterías cerradas de níquel cadmio
 Tensión nominal
> FLA/VRLA 48 V (ajustable entre 48 y 42 V)
> NiCd 45,6 V (ajustable entre 48 y 43,2 V)
 Capacitad
> 100 Ah (100Ah .. 10.000 Ah)

55. Resistencia de medición
 Hay resistencia para distintas intensidades
o 200, 400, 600, 800 y 1200 A
o Rangos de medida de 50 mV (USA) or 60 mV (Europa)
 Los shunts de medida no son siempre necesarios
o Son necesarios si hay mínimo un dispositivo conectado en CC
que no sea de SMA
68

56. Protección en CC
Las cajas de conexión (Batfuse) de batería están disponibles
en diferentes versiones
 NH00 con fusible de 125A para SI2224
 NH00 con fusible de 125A para tres SI2224
 NH01 con fusible con seccionador de:
125A para SI2224
200A para SI4248
250A para SI2012/SI3324/SI5048
 NH01 con seccionador y fusible de:
125A para tres SI2224
200A para tres SI4248
250A para tres
SI2012/SI3324/SI5048
70

57. Sistemas de respaldo
71

58. Posibles applicaciones
 Sistema SAI
o Seguridad ante una caída de red
 Sistema SAI con generación FV/eólica
o Seguridad ante una caída de red
o Autoconsumo
 Sistema SAI con inyección a la red
o Seguridad ante una caída de red
o Autoconsumo
o Inyección con vigilante de red (VDE
0126)

59. Sistema SAI con Sunny Island
 La red pública suministra energía para el consumo y carga las baterías
En un caso de caida de la red el Sunny Island la sustiuye en un plazo de 30 ms

60. Sistema SAI con generación FV/eólica
 La red y la instalación FV/eólica suministran la energía
En un caso de caida de la red el Sunny Island la sustiuye en un plazo de 30 ms y
suministra las cargas junto con la generación FV/eólica

61. Sistema SAI con inyección a la red
 La carga se alimenta a través del contador de compra
 La instalación FV inyecta a través del contador de venta
 En un caso de caida de la red el Sunny Island desconecta el sistema de la red y
sustiuye la red en un plazo de 20 ms
 Se conecta la instalación FV directamente a la carga

62. Funcionamiento Sunny Backup
Contador de venta
Cuadro de conmutación
AS-Box
Red pública Contador de compra

63. Sunny Backup 5000
 Primer sistema Backup fotovoltaico del mercado
 Funciones
o 5 kW de potencia nominal
8,4 kW durante 1 min
o Para redes monofásicas y trifásicas
o Fácil de instalar y manejar
o Funcionamiento automático
o Sistema anti-isla activo
o Modular y ampliable
o Disponible para redes TN y TT

64. La caja de conmutaciones
 Sincronización optimal con el Sunny Backup 5000
 Funciones
o Todos los interruptores integrados
o Redundante contactor de separación de la instalación
fotovoltaíca
o Supervisión de todos los contactores
o Medición de corriente y tensión de la red integrado
o Disponible en distintos tamaños M, L, XL
o Entrada opcional para el grupo electrógeno

65. Comparación Sunny Island y Sunny
Backup
Sunny Island Sunny Backup
 Para “aislada” y un sistema de  Para instalaciones de venta a red (con
respaldo sin inyección a red incentivos para FV)
 La red solamente para suministrar  Integrable en instalaciones FV existentes y y
energía y cargar baterías y nuevas
 Applicación mundial  Vigilante de red con dos interruptores
 Facilmente ampliable independientes según DIN VDE 0126-1-1
 Kits prefabricados en tamaños S, M, L y XL

66. Nuevos productos
80

67. Meter connection box en un sistema de inyección
a red.
81

68. Sunny Backup y Meter connection box para
aumentar el autoconsumo
Generador FV Carga
Sunny Backup
Contador de compra
Inversor FV Contador FV Contador de venta Red pública
Batería
 Aumento del autoconsumo por 15–30 % frente a un sistema sin batería
 Mantiene el funcionamiento Backup en el caso de una caída de red

69. Curvas de consumo y producción
83

70. Sunny Home Manager
 Interfaz para el Sunny Portal
 Monitorización de la instalación
 Gestor de energía
 Domótica integrada
 Comunicación directa con electrodomésticos
inteligentes (p.ej. lavadora de Miele)
8 Solución ideal para aumentar el autoconsumo (Smart Grid ready)
6

71. Funciones del Sunny Home Manager
¿Qué información procesa el Sunny Home Manager?
• Predicción del tiempo específica para la localidad
• Generación fotovoltaica, inyección a la red o demanda de la red
• Precio actual de la electricidad
• Consumo típico total del hogar y de los diferentes consumos
• Estado de carga de la batería
¿Qué acciones ejecuta el Sunny Home Manager?
• Comandos para activar consumos
• Alertas visuales para acciones recomendadas
• Comandos para cargar o descargar las baterías.
86

72. Sunny Home Manager
Carga
Generador FV
SUNNY HOME MANAGER
SUNNY BACKUP Contador de compra
Inversor FV Contador FV Contador de venta Red pública
Batería
87

73. ¡Seamos realistas e
intentemos lo imposible!
88