Điện năng lượng mặt trời là gì?
Điện năng lượng mặt trời là hệ thống sử dụng pin mặt trời để thu các dòng bức xạ điện tử xuất phát từ mặt trời sau đó biến đổi thành điện năng. Điện năng thu được từ pin mặt trời sẽ được đưa trực tiếp xuống bộ biến đổi inverter. Tại đây từ dòng điện một chiều sẽ được biến đổi thành dòng điện xoay chiều. Nó tích ứng phù hợp và sử dụng cho các thiết bị trên tải tiêu thụ điện.
Điện mặt trời được coi là nguồn nguyên liệu xanh, sạch, đẹp. Nó không hề thải ra bất kỳ khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Đây được coi là giải pháp năng lượng hàng đầu được các nước trên thế giới phát triển. Dự tính trong tương lai gần nguồn năng lượng này sẽ thay thế các giải pháp năng lượng truyền thống khác.
Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập
Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời gồm có các thành phần chính sau:
- Pin năng lượng mặt trời: Đây là thành phần quan trọng nhất. Nó có nhiệm vụ hấp thụ quang năng của mặt trời và biến đổi thành điện năng. Điện từ pin mặt trời là dòng điện một chiều (DC).
- Giá đỡ cho hệ thống: Sử dụng giá đỡ giúp cho quá trình thực hiện lắp đặt pin mặt trời được đơn giản hơn. Không những vậy nó giúp chúng ta cân bằng và dễ dàng lắp đặt hệ thống ở những nơi nhận được nhiều ánh nắng nhất.
- Bộ điều khiển sạc: Sử dụng để sạc ắc quy và bảo vệ hệ thống pin năng lượng mặt trời.
- Ắc quy lưu trữ: Dùng để lưu trữ năng lượng sử dụng cho những lúc mất điện hay cạn kiệt nguyên liệu.
- Bộ chuyển đổi inverter: Sử dụng inverter để chuyển đổi dòng điện một chiều thành xoay chiều. Để phù hợp và tích ứng được với các thiết bị sử dụng của tải tiêu thụ điện.
Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời
Cách thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời
Để thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời chúng ta phải lần lượt tính toán và thực hiện các bước sau đây.
1, Tính tổng điện của tải tiêu thu hàng tháng mà điện mặt trời cung cấp
Để tính được tổng số điện tải tiêu thụ hàng tháng chúng ta phải tính ra được tổng điện tiêu thụ của các thiết bị trong một ngày. Sau đó lấy tất cả thiết bị cộng lại và nhân cho 30 ngày. Chúng ta sẽ có được tổng số Watt-hour toàn tải đã sử dụng trong một tháng.
2, Tính tổng điện mà pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải mỗi ngày
Để thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời chúng ta cần phải tính được tổng điện mà các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải. Do các hao tổn của hệ thống cũng như tính những ngày không có ánh năng tốt. Vì vậy tổng số điện mà pin mặt trời cung cấp bắt buộc phải cáo hơn tổng số điện tiêu hao của toàn tải.
Chúng ta có công thức tính tổng điện mà pin mặt trời phải cung cấp chung như sau: (1.3 – 1.5) * tổng điện tiêu hao của toàn tải. Trong đó 1.3 đến 1.5 là hệ số an toàn của tình hình ánh nắng mặt trời.
3, Tính công suất pin mặt trời cần sử dụng
Để thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời chúng ta cần tính được công suất của các tấm pin. Công suất của các tấm pin mặt trời tùy thuộc vào tình hình thời tiết của các vùng khác nhau. Cùng một tấp pin mặt trời khi đặt ở vùng này sẽ cho công suất hấp thụ năng lượng mặt trời khác với vùng khác. Vì vậy trước khi thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời chúng ta phải tiến hành khảo sát từng vùng và đưa ra chỉ số điện mặt trời cụ thể.
Mức hấp thu trung bình của năng lượng mặt trời tại Việt Nam là 4.58kWh/M2/ngày. Lấy tổng số điện pin mặt trời cung cấp chia cho 4.58. Chúng ta có được công suất của tấm pin mặt trời đó.
Mỗi sản phẩm pin mặt trời chúng ta sử dụng đều có ghi đầy đủ công suất của nó. Vì vậy để tính được tổng số tấm pin mặt trời cần dùng. Chúng ta lấy tổng số công suất của hệ thống pin mặt trời cần dùng chia cho công suất của mỗi tấm.
Tính công suất của pin là bước quan trọng trong thiết kế điện mặt trời
Kết quả trên chính là số lượng tối thiểu của các tấm pin mặt trời cần dùng. Càng có nhiều tấm pin mặt trời hệ thống hoạt động sẽ càng tốt. Tuổi thọ hệ thống sẽ cao hơn và điện mặt trời luôn đủ cung cấp cho tải ngay cả khi trời không có nắng.
4, Tính toán bộ chuyển đổi inverter
Hiện nay các hệ thống điện năng lượng mặt trời sử dụng chủ yếu 2 loại inverter chuẩn. Đó chính là inverter sine tần số cao và inverter sine tần số thấp.
Nếu bạn chọn bộ chuyển đổi dòng điện inverter tần số cao cho thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời. Thì công suất của bộ inverter phải đủ lớn để đáp ứng được dòng điện khi tất cả tải bật lên. Vì vậy tốt nhất công suất của nó phải từ 150% đến 200% công suất của toàn tải. Vì trong quá trình sử dụng hệ thống điện mặt trời. Có những lúc chúng ta phải khởi động lại tất cả các thiết bị. Thông thường khi thiết bị được khởi động dòng điện cần thiết sẽ tăng từ 4 đến 6 lần so với khi vận hành ổn định. Ngoài ra chúng ta có thể lựa chọn phương pháp vận hành mềm để giảm công suất của bộ inverter.
Nếu bạn lựa chọn bộ inverter chẩn tần số thấp thì công suất của bộ inverter chỉ từ 125% đến 150%. Tuy nhiên nhược điểm của loại inverter này là tiêu hao điện rất lớn.
Khi chọn inverter cho hệ thống điện mặt trời. Chúng ta phải chọn hệ thống phù hợp với điện áp của dòng điện xạc cho ắc quy hoặc điện áp của hệ pin mặt trời.
5, Cách tính toán ắc quy lưu trữ
Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời nên dùng loại Battery nạp xả sâu (deep-cycle). Loại này cho phép chúng ta xả năng lượng ắc quy đến mức thấp nhất. Đồng thời nó cũng là loại cho phép nạp đầy bình nhanh chóng nhất. Loại battery này cho phép chúng ta xả rất nhiều lần mà không bị hư hỏng từ bên trong. Ưu điểm của nó là rất bền bỉ và có tuổi thọ rất cao.
Có 2 cách tính toán công suất battery
Cách thứ nhất chúng ta tính toán dựa vào tổng điện sản xuất mỗi ngày của pin mặt trời. Dung lượng của mỗi bình ắc quy phải chứa được từ 1.5 đến 2 lần dòng điện pin mặt trời sản xuất ra mỗi ngày. Hiệu suất xả nạp của ắc quy trung bình khoảng 70 đến 80%. Để tính được công suất của battery chúng ta lấy tổng lượng điện pin mặt trời sản xuất ra 1 ngày chia cho 0.7 hoặc 0.8 sau đó nhân với 1.5 hoặc 2 lần. Trường hợp nếu bạn thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời chỉ để sử dụng vào ban ngày. Thì công suất của bình ắc quy chỉ cần bằng lượng điện pin mặt trời sản xuất một ngày là đủ.
Cách thứ hai là chúng ta tính công suất của battely cần dùng cho những ngày dự phòng. Khi trời không có nắng và pin mặt trời không sản sinh ra được điện.
Ta có công thức chung như sau:
Dung lượng ắc quy tối thiểu khi không có ngày dự phòng. Bằng tổng điện tiêu thụ của toàn tải mỗi ngày chia cho tổng hiệu suất xả nạp của ắc quy (Trung bình là 80% =0.8) nhân với mức xả sâu nhất của battely nhân với điện thế của battely.
Để tính dung lượng battely cho cả hệ thống có số ngày dự phòng. Chúng ta lấy tổng dung lượng battely không dự phòng nhân cho số ngày dự phòng. Ta sẽ có ra được tổng công suất của battely cho cả hệ thống điện mặt trời.
Có 2 cách tính công suất của Battely cho hệ thống điện mặt trời
6, Thiết kế bộ điều khiển sạc pin mặt trời
Bộ điều khiển sạc phải có đầu vào phù hợp với điện thế của pin mặt trời. Đầu ra có điện thế tương đương với điện thế của ắc quy hoặc điện lưới. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại. Nên bạn phải chọn loại nào phù hợp với hệ thống điện mặt trời của mình. Đối với các hệ thống điện mặt trời lớn có nhiều dãy pin mặt trời khác nhau. Thì mỗi dãy sẽ phải có một bộ điều khiển sạc khác nhau phụ trách cho pin của dãy đó.
Bộ điều khiển sạc của hệ thống phải có công suất đủ lớn để nhận điện từ pin và đủ công suất để nạp ắc quy.
Bạn nên chọn bộ điều khiển sạc pin mặt trời có dòng Imax bằng 1.3 nhân với dòng ngắn mạch của điện mặt trời.
Trên đây là cách tính toán các chỉ số khi thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời. Hi vọng thông qua bài viết này bạn sẽ tự thiết kế cho gia đình một hệ thống điện mặt trời riêng. Nếu không hãy liên hệ ngay với chúng tôi theo số hotline: 0935.393.137. Để chúng tôi tư vấn và mang đến cho gia đình bạn hệ thống điện mặt trời phù hợp với giá cả cạnh tranh nhất.
