Prediktor treibt OPC-UA-Standardisierung in der Solarenergie voran

Prediktor und Scatec erzielen Erfolge mit OPC UA an über 40 erneuerbaren Energieanlagen

OPC Foundation

Der norwegische Systemintegrator Prediktor, ist ein führender Anbieter von Asset Management und Echtzeit-Datenmanagement Lösungen für erneuerbare Energieanlagen. Die Visualisierung von Arbeits- und Produktionsprozessen bis hin zu der Automatisierung des Managements und der Kontrolle steht seit der Firmengründung 1995 im Fokus.

Prediktor ist außerdem ein globaler Technologieführer für OPC und OPC UA und seit 1997 Mitglied der OPC Foundation. Seitdem hat Prediktor Lösungen für Kunden in einer Vielzahl von Industrien umgesetzt.

Norwegische Unternehmen Prediktor und Scatec erzielen Erfolge mit OPC UA an über 40 erneuerbaren Energieanlagen

Prediktor liefert seit 1997 OPC Lösungen an Kunden. Es ist das erste norwegische Mitglied der OPC Foundation. Mit dem Aufstieg von OPC UA und dessen semantischer Kapazitäten im Jahr 2006 setzt Prediktor einen Geschäftsschwerpunkt im Bereich Solaranlagen.

“In einer Solaranlage gibt es mehr als 100.000 Datenpunkte pro Sekunde. Ohne ein System das aufzeigt, welche Daten es zu untersuchen lohnt und bei der datengetriebenen Entscheidungsfindung unterstützt gibt es keinen Grund, überhaupt so viele Daten zu sammeln.”

Thomas Pettersen
Vice President Operations Management bei Prediktor

Das MAP Gateway System ist mit OPC UA standardisiert. Es aggregiert Anlagendaten, standardisiert und interpretiert diese semantisch mit KI Algorithmen.

IT Gateway für Interoperabilität

Der Hauptbestandteil des Prediktor-Service ist es, Kunden die Arbeit mit inkompatiblen Datenquellen verschiedener operativer Technologien (OT) in einem definierten Kontext zu ermöglichen. Zu diesem Zweck hat Prediktor ein IT Gateway System erzeugt.

Das MAP Gateway System ist mit OPC UA standardisiert. Es aggregiert Anlagendaten, standardisiert diese und interpretiert sie semantisch mit KI Algorithmen. Semantische Daten sind kontextualisierte Daten, deren Bedeutung in menschlicher Sprache anstelle von Maschinensprache erkennbar ist. Der Anlagenbesitzer, welcher den MAP Gateway einsetzt, kann einer große Zahl von Anlagen auf eine praktische, flexible und agile Art und Weise verwalten und gleichzeitig Betriebskosten reduzieren.

SCADA liefert Interfaces für den Anlagenbetrieb

Prediktor bietet Betreibern erneuerbaren Energieanlagen im Besonderen zwei Arten von Dienstleistungen an. Erstens liefert Prediktor ein Supervisory Control and Data Acquition System (SCADA). Diese Lösung wird lokal vor Ort installiert und stellt Betreibern die Interfaces für den Anlagenbetrieb zur Verfügung. Es schafft die Interoperabilität für diverse Geräte.

Je nach Anlagengröße dauert es zwischen drei und sechs Monaten um zu verstehen, welches die unterschiedlichen Signale einer bestehenden Anlage sind, diese mittels MAP Gateway zu visualisieren und das System zu installieren. Das zentralisierte Asset Management System Powerview™ ist dann in Betrieb.

PowerView™ für das Asset Management

Auf Anlagenebene erfasst PowerView™ die Sensordaten sämtlicher Assets, zum Beispiel von Solarpanels. Mittels OPC UA werden die Daten standardisiert und zu einer einheitlichen Anlagenstruktur kombiniert. Die Kombination aller Anlagen (Assets) ermöglicht eine ganzheitliche Übersicht weltweiter Operationen und Leistungen auf einen Blick. Der Betreiber sieht ein einzelnes Set von standardisierten, kontextualisierten Repräsentationen der Datenstrukturen über die gesamte Anlagenflotte.

“Ohne ein solches System entsteht die Problematik, dass die Sammlung von immer mehr Daten nicht unbedingt einen Mehrwert erzielt. Der Betreiber wird mit Daten überladen", erklärt Thomas Pettersen, VP Operations Management bei Prediktor. "Es können beispielsweise hunderte Alarme angezeigt werden, ohne eine angemessene Reaktion parat zu haben. Es braucht ein System, welches in die Datenströme eintauchen kann und herausfindet, was die Alarme verursacht und hochwertige Empfehlungen ausspricht, wie die Probleme zu beheben sind. ”

PowerView™ entstand aus einem Projekt, welches von dem norwegischen Solarenergieunternehmen Scatec in Auftrag gegeben wurde.

Norwegisches Unternehmen Scatec

Scatec ist ein führender Anbieter von erneuerbaren Energie Lösungen mit über 15 Jahren Erfahrung in der Entwicklung, im Aufbau und im Betrieb von großflächig angelegten Photovoltaiksystemen.

Das Unternehmen mit Hauptsitz in Olso beschäftigt 664 Mitarbeiter weltweit. Die Anlagen von Scatek erzeugen knapp 3,5 GW Strom in Kombination aus Solar-, Wasserkraftund Windenergie. Scatek zielt darauf ab, bis 2025 15 GW in Betrieb oder im Aufbau zu liefern.

Betrieb von Solarparks mit OPC UA

Lock-In Effekte mit OPC UA verhindert

OPC UA ist ein offener Interoperabilitätsstandard, der plattformunabhängig ist und keine proprietären Formate nutzt. Daher müssen sich Nutzer nicht um Lock-In Effekte sorgen. OPC UA Information Models ermöglichen das Konzept der Vereinheitlichung.

Dies erlaubt die Filterung einer einzelnen Information, beispielsweise eines Echtzeit-Datenwertes, und der Applikation von weiteren Informationselementen wie Alarmschwellenwerte und Historiendaten zu diesem Wert. Diese definieren den Kontext eines Objekts.

Auf diese Weise erhalten Anlagenbetreiber klar definierte Interfaces zu allen technischen Gegenständen, unabhängig davon ob diese von Hersteller A oder B stammen. Betreiber von Scatec-Anlagen können zu anderen Betriebssystemen wechseln oder individuelle Protokolle an bestimmten Datenpunkten ändern.

Die OPC UA-basierte plug-andplay Lösung von PowerView™ ist unabhängig von diesen Veränderungen funktionsfähig.

Asset management mit PowerView™ und OPC UA

Um die Kosten für den Aufbau eines Solarparks zu senken, kooperiert Scatec mit lokalen Zulieferern. Als Ergebnis werden viele unterschiedliche Geräte für eine Anlage eingesetzt, welche nie auf den Betrieb in einem System ausgelegt waren.

All diese Geräte generieren Daten: Die Solarpanels, die Halterungssystem welches die Ausrichtung der Panels zur Sonne steuert, und damit assoziierte Wechselrichter, Batterien, Laderegler und Kabel. Hinzu kommen gesammelte Daten der Zwischenstation, des Sicherheitssystems und der Wartungsprotokolle. Die digitale Oberfläche all dieser individuellen Geräte ist unstrukturiert. Das MAP Gateway wandelt die Unordnung in ein plug-and-play Szenario um, dessen Informationsfluss einfach interpretiert werden kann.

Dies ist absolut notwendig, sagt Thomas Pettersen, VP Operations Management bei Prediktor: "In einer Solaranlage gibt es mehr als 100.000 Datenpunkte pro Sekunde. Ohne ein System das aufzeigt, welche Daten es zu untersuchen lohnt und bei der datengetriebenen Entscheidungsfindung unterstützt gibt es keinen Grund, überhaupt so viele Daten zu sammeln."

Diverse Geräte werden in Scatecs Solarparks montiert. OPC UA stellt zwischen diesen Kompatibilität her.

Asset management mit PowerView™ und OPC UA

Vorteile mit OPC UA

Wartungsmitarbeiter der Agua Fria Solaranlage in Honduras. Agua Fria wurde 2015 an das Stromnetz angeschlossen und erzeugt 97 GWh pro Jahr.

Saubere Photovoltaikzellen nach dem Regen beim Solarpark Kalkbult. Prediktors PowerView™ beachtet Regenschauer und andere Wetterereignisse bei der Erstellung von Wartungsplänen.

Personalkosten niedrig halten mit OPC UA

PowerView™ aggregiert sämtliche Anlagendaten, standardisiert diese und interpretiert sie semantisch mit KI Algorithmen. Das Ergebnis ist eine Echtzeit-Übersicht der Anlagenprozesse. Das spart Zeit und Arbeitsaufwand.

Anstelle eines Mitarbeiters, der sich physisch zu einer der Anlagen begibt um eine Fehlermeldung zu untersuchen, setzt Powerview™ schnell und einfach zuverlässige Historiendaten ein. Daraus entsteht eine Handlungsempfehlung in Echtzeit, die mit weniger Mitarbeiteraufwand umsetzbar ist.

OPC UA und vorausschauende Wartung

Üblicherweise enthalten Wartungsplanungen für Solarparks eine Übereinkunft, wie oft die Panels gereinigt werden müssen. Dies erfolgt beispielsweise einmal im Monat, um Verlusten aufgrund von Soiling oder anderen Problemen vorzubeugen. Soiling bedeutet, dass Sand- oder Schmutzschichten auf den Photovoltaikzellen abgelagert wurden und die Energieerzeugung beeinträchtigen. Dieser Zustand muss schnell behoben werden. Die Reinigung von 500.000 oder einer Million Solarpanels ist kostenintensiv.

Ein datengetriebener Mechanismus wie PowerView™ kann Betreibern von einer sofortigen Reinigung abraten wenn starker Regen vorausgesagt wird, welcher das Problem automatisch behebt. Dies verringert Wartungskosten und setzt Ressourcen frei. Mitarbeiter können sich anderen Aufgaben widmen, was die Produktivität insgesamt steigert. Auf Basis der Aggregation von Geräte- und Anlagendaten sowie kontextualisierter Daten wie Wettervorhersagen ist PowerView™ in der Lage, effiziente Handlungsempfehlungen zu generieren.

Scatec verbessert die Zukunft mit erneuerbarer Energie

Das erste Solarprojekt auf dem afrikanischen Kontinent war der Solarpark Kalkbult in Südafrika.

Solarenergie in Schwellenländern

Scatec besitzt, betreibt oder baut 40 Anlagen weltweit, hauptsächlich in Schwellenländern. Die Mehrheit der Anlagen sind Solarparks.

"Das schöne an Solarenergie ist, dass die Ressource bereits vorhanden ist. Sie muss nur eingefangen werden", sagt Terje Melaa, Senior Vice President Engineering and Technology bei Scatec. Die Aggregation von Daten aller involvierten Geräte und dessen Analyse für die Anlagenkontrolle und Wartung ist jedoch weitaus komplizierter.

Scatec bietet Solarenergie in Afrika an

Scatec ist der größte Anbieter von Solarenergie in Südafrika. Das erste Solarprojekt auf dem afrikanischen Kontinent war der Solarpark Kalkbult in Südafrika. Im Rahmen des Renewable Energy Independent Power Producer Program, welches von der Regierung Südafrikas 2011 gestartet wurde, begann Scatec 2011 mit dem Bau.

2013 ging die Anlage ans Netz. Kalkbult verfügt über eine nominelle Kapazität von 75 MW. Zwei weitere Solaranlagen folgten im Jahr 2014, Linde mit 40 MW und Dreunberg mit 75 MW. Die Upington Solaranlage wurden 2020 an das Netz angeschlossen, produzieren 650 GWh pro Jahr und liefern Strom für 120.000 Haushalte.

Der Benban-Solarpark in Ägypten ist mit Abstand die größte Solaranlage in Scatecs Portfolio. Nahe des Aswan Damms gelegen ist die Anlage der fünfgrößte Solarpark der Welt (Stand 2022) und erzeugt 930 GWh Energie pro Jahr. Dies entspricht dem Energieverbrauch von 420.000 Haushalten.

Der Solarpark erstreckt sich über eine Fläche von 37 Quadratkilometern und ist aus dem Weltall sichtbar. In Benban werden bifaziale Solarmodule eingesetzt, welche Energie auf beiden Seiten des Panels erzeugen – sowohl durch direkte Sonneneinstrahlung als auch von Sonnenlicht, welches vom Boden reflektiert wird. Dies steigert die erzeugte Energiemenge.

Solarparks in Wüstenregionen

Die Inbetriebnahme von Solaranlagen in der Wüste birgt Herausforderungen. Die extrem hohen Temperaturen können beispielsweise die Wechselrichter beschädigen. Probleme wie Soiling, Schattenwurf und ein Überblick der Wartung stellen hohe Anforderungen hinsichtlich Überwachung, Datensammlung und Berichterstattung.

2011, als Scatec mit dem Bau der Anlage Kalkbult begann, existierten weder SCADA noch ein intelligentes Asset Management System. Das Unternehmen wandte sich hilfesuchend an Prediktor. Aus dieser Zusammenarbeit entstand PowerView™. Mit OPC UA bietet Powerview™ eine standardisierten, einheitlichen, zuverlässigen und sicheren Zugriff auf Betriebsdaten, welcher die Entscheidungsfindung im Anlagenbetrieb unterstützt.

Kalkbult, Südafrika: seit 2013 am Netz, 141 GWh pro Jahr.

Benban, Ägypten: seit 2019 am Netz, 930 GWh pro Jahr.

Quantum Solar Park, Malaysien: Drei Solarparks, am Netz seit 2019, 284 GWh pro Jahr.

Boguslav, Ukraine: seit 2020 am Netz, 61 GWh pro Jahr.

Ausblick

Scatec ist inzwischen ein Global Player für erneuerbare Energielösungen. Zahlreiche grüne Wasserstoff-, Windkraft-, Wasserkraft- und Solarenergieprojekte sind in der Pipeline.

Anlage für grünes Ammoniak in Ägypten.

Anlage für grünes Ammoniak in Ägypten

Im März 2022 kam Scatek mit der Regierung Ägyptens und ägyptischer Organisationen zu einer Übereinkunft, gemeinsam eine Anlage für grünes Ammonium mit einer Produktionskapazität von einer Million Tonnen pro Jahr zu entwickeln. Die Anlage soll über auf eine potentielle Kapazität von drei Millionen Tonnen erweiterbar sein.

Standort der Anlage für grünes Ammoniak und Wasserstoff ist das Industriegebiet Ain Sokhna nahe des Suezkanals. Die Anlage wird von erneuerbaren Energieanlagen versorgt werden, deren Bau in der Nähe geplant ist. In diesem Projekt werden erneuerbare Energien als Energiequelle für andere Produktionsverfahren genutzt, zum Beispiel für die Herstellung von Ammoniak. Dies wird als Basis für die Düngemittelproduktion verwendet.

Scatec ist der größte Solaranbieter in Afrika südlich der Sahara.

Solarpark in Lesotho

Im Dezember 2021 ging Scatec ein Vertragsverhältnis mit der Lesotho Electricity Company und der Regierung Lesothos für den Bau der ersten 20 MW Solaranlage in Lesotho ein. In dieser Kooperation ist Scatec ein unabhändiger Energieerzeuger.

Scatec wird die Anlage in Power Purchase Agreement mit einer Laufzeit von 25 Jahren errichten, betreiben und mehrheitlich Anteile daran halten.

Release bietet individuelle, flexible Lösungen für kleine Projekte und die Bergbauindustrie.

Release von Scatec in Kamerun und Tschad

Release von Scatec ist ein vormontiertes, modulares und wiederverwendbares Solarenergie- und Speichersystem, welches schnelle und einfache Stromerzeugung ermöglicht. Das Energieunternehmen ENEO in Kamerun wird zwei hybride Solarenergie- und Speicheranlagen mit insgesamt 26 MW Solar- und jeweils 20 und 19 MWh Speicherkapazität leasen. Die Anlagen werden ab Mitte 2022 eine kostengünstige, saubere und zuverlässige Energiequelle liefern.

In Tschad wird Release von Scatec landesweit eine Kapazität von 7,7 MW Solarstrom generieren. Diese schafft Zugang zu erneuerbaren Energien für 300.000 Menschen in fünf Provinzstädten. Die Anlagen werden noch 2022 in Betrieb genommen.

Stefan Hoppe, President of OPC Foundation