太陽光発電所および蓄電池貯蔵施設向けLoRaWAN監視システム
Aロバステル
アプリケーション例 – 概要
産業
大規模太陽光発電所、分散型太陽光発電所、および太陽光＋蓄電ハイブリッドサイト
製品
ロバステル LoRaWAN & エッジコンピューティングゲートウェイ; RCMS (RobustLink, RobustVPN)
課題
広大な土地に広がる大規模太陽光発電所では、インバーター、コンバイナーボックス、トラッカー、気象観測所、蓄電システムからのリアルタイム性能データと故障データが必要です。これらの資産の多くは光ファイバーやイーサネットから遠く離れた場所に設置され、低電力で稼働しており、各ポイントに本格的な産業用ルーターを設置する正当性がありません。
期待される成果
長距離無線センシング（LoRaWAN）を用いてサイト全体のフィールドデータを収集し、LG5100ゲートウェイでローカルに集約した後、セルラー回線またはイーサネット経由でクリーンなテレメトリデータを上流へ送信します。これにより、現場にノートPCを持った人員を派遣することなく、運用部門は可視性、アラーム報告、生産実績の証明を得られます。
太陽光発電事業者は、設置容量だけでなく、発電量、保証遵守、稼働率によって評価される
太陽光発電所は単一の箱ではない。数百メートル以上にわたって配置されたパネル列、コンバイナーボックス、直流ストリング、トラッカー、蓄電池、気象観測装置、計測ポイントから構成される。あるストリングの出力低下やコンバイナーの過熱が発生した場合、次の手動点検時ではなく、即座に把握する必要がある。
問題は距離だ。全てのセンサーにケーブルを引き込むのは費用がかかる。各パッドにフル機能のセルラールーターを設置するのは現実的ではない。多くのセンサーは低電力で、従来のネットワーク用に設計されていない筐体に収められている。
ロバステル LoRaWAN & エッジコンピューティングゲートウェイを現場に設置することで、ローカル収集ポイントを作成します。 低消費電力のLoRaWANセンサーが、長距離無線で状態（電流、電圧、温度、傾斜、日射量、バッテリー充電状態、キャビネットドア開放など）を報告します。LG5100はそのデータを受信し、エッジ側で基本的なロジックとフィルタリングを適用した後、SCADA、エネルギー管理システム、またはクラウドに重要なデータのみを転送します。農場の隅々まで配線することなく、稼働状況と収量のリアルタイムな全体像を把握できます。
ビジネス上の課題
建築について語る前に、大規模な太陽光発電や蓄電設備を運用する者にとっての日常的な現実を述べておく価値がある。
- 物理的な設置面積が広く、手頃な配線方法がない：太陽光発電設備は長距離にわたり、また開けた土地に分散して設置される。各コンバイナーボックス、トラッカー、気象観測マストまでイーサネットケーブルや光ファイバーを引き込むのは高価で時間がかかる。そのため、現場の重要な部分は、手動点検の間は事実上見えない状態となる。
- 性能不足は即座に金銭的損失につながる：あるブロックの出力低下は、生産レポート、PPA契約、保証請求に直ちに影響する。単一のコンバイナーが過熱した、あるいはトラッカーが停止した事実を把握するのに数時間待たされることは、請求不能な発電量の損失を意味する。
- ほとんどのフィールドデバイスは低消費電力かつ密閉構造です：トラッカー、ストリングモニター、キャビネット温度プローブ、および局所気象観測機器は、最小限の電力で動作し、狭い筐体に収められています。これらは従来のルーターをホストできず、頻繁なポーリングを継続することもできません。
- 手動による巡回点検は数MWを超えると非効率になる：現場に技術者を派遣し、ハンドツールで「過熱箇所」や「故障したケーブル」を探す作業は人件費がかさみ、高温環境では危険を伴い、事後対応に終始する。故障箇所を発見した時点で、既にエネルギー損失が発生している。
- 制御室に必要なのは生ノイズではなく、実用的な信号である。運用チームが求めるのは、SCADAやEMS、分析プラットフォームに直接投入可能な明確な警報とトレンドデータだ。未処理のセンサーデータが大量に流れ込むことは望んでいない。監査で信頼できる構造化されたデータが必要なのである。
ソリューション概要
太陽光発電事業者は、現地収集・中継ロバステル ゲートウェイをサイト全体に展開した。各ゲートウェイは LoRaWAN ハブとエッジプロセッサの両方として機能し、構造化データを上流へ中継するためにセルラー回線またはイーサネットバックホールを利用する。RCMS は全ブロックにわたるこれらのゲートウェイを中央管理する。
- 長距離・低消費電力センシングのためのLoRaWAN：LG5100は現場のLoRaWANゲートウェイとして機能します。低消費電力のLoRaWANセンサーは、インバーター、コンバイナーボックス、トラッカー、計測ポイント、環境ステーションに設置されます。これらは、電流、電圧、パネル傾斜角、キャビネット温度、充電状態といったリアルタイム測定値を、各ポイントに新たな溝掘りや主電源を必要とせずに、長距離無線で送信します。
- ゲートウェイにおけるエッジインテリジェンス：LG5100は単なる無線ブリッジではありません。エッジコンピューティング環境を実行するため、基本的なロジックをローカルで実行できます。これにはしきい値チェック（過熱、異常ストリング出力）、簡易相関、構造化レコードへの事前フォーマットが含まれます。重要なデータのみを転送し、すべての生レジスタ読み取り値を転送する必要はありません。
- セルラーまたはイーサネット経由のバックホール：ゲートウェイは、利用可能な場合、4G/LTEまたはイーサネットを使用して、フィルタリングされたデータを通信事業者のSCADA、EMS、ヒストリアン、または監視プラットフォームに公開します。これにより、各センサークラスターに大型産業用ルーターを設置する必要がなくなります。1台のLG5100でブロック全体をカバーできます。
- RCMSによるフリート可視化と制御：すべてのLG5100ゲートウェイはRCMSに登録されます。運用担当者は各サイトまたはブロックのオンライン状態、最終接続時刻、セルラー信号強度、データ使用量、設定バージョンを確認でき、リモートで更新をプッシュできます。ゲートウェイが応答しなくなっても、生産レポートに欠落が現れる前に検知可能です。
- 複数のプラントで再現可能なパターン：設計が現場のLoRaWANセンサー、収集ポイントとしてのLG5100、監視用RCMSで一貫しているため、テレメトリー手法を毎回再設計することなく、プラントごと、フェーズごとに展開できます。
顧客が期待する成果
オペレーターとサービスプロバイダーにとっての成功の姿
太陽エネルギー事業者向け：
- 弱いまたは故障したストリング、過熱したコンバイナーボックス、停止したトラッカー、異常なインバータ動作の迅速な検出。
- 広い敷地内の死角が減少。現場の隅々まで情報が報告されている。
- 現場作業を減らす。技術者は40℃の暑さの中で故障箇所を探す代わりに、直接故障箇所に向かう。
- 保証請求、資産報告、投資家の期待値をサポートする、パフォーマンスとアラームの記録されたビュー。
サービスパートナー様へ：
- 単なるショーケースプロジェクトではなく、複数のファーム全体に展開可能な、再現性とサポート性を備えたテレメトリモデル。
- RCMSは試運転後も長期間にわたりそれらのゲートウェイを可視化するため、運用価値が持続します。
- ステークホルダー向けの信頼できるストーリー：これは実験ではなく、ユーティリティ規模の太陽光発電における生産モニタリングである。
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太陽光発電設備と蓄電設備は、もはや固定設備ではなく収益基盤として監視される。問題を早期に発見し、現場チームを保護し、あらゆるクレームをデータで裏付けることが求められる。
LoRaWANとエッジゲートウェイの設計により、各コンバイナーボックスに光ファイバーを引き込むことなく、サイト全体の可視性を実現する方法について議論しましょう。