Hệ thống điện năng lượng mặt trời là gì? Điện mặt trời hay điện năng lượng mặt trời, sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng dựa trên cơ chế hiệu ứng quang điện.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời hòa lưới kết hợp lưu trữ
Hệ thống điện mặt trời là một hệ thống sử dụng các tấm pin mặt trời được kết nối với nhau theo một cách khoa học để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Dòng điện được tao ra là điện một chiều (DC) nhưng hầu hết các thiết bị điện chạy bằng dòng điện xoay chiều (AC) vì vậy chúng ta cần kết nối tất cả các tấm pin mặt trời với một Biến tần để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều.
Xem Thêm: - Chi phí lắp đặt điện năng lượng mặt trời
Các thành phần chính của hệ thống năng lượng mặt trời gồm nhiều tấm pin quang điện (PV), bộ biến tần để chuyển đổi điện DC sang AC (Inverter) và một hệ thống giá đỡ giữ các tấm pin mặt trời. Mỗi bộ phận này đóng một vai trò quan trọng khác nhau giúp tạo nên một hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả nhất, cụ thể:
1. Tấm pin năng lượng mặt trời
- Pin mặt trời hay pin quang điện là tập hợp gồm nhiều tế bào quang điện (còn gọi là Solar cell hoặc PV cell) được kết nối bằng dây dẫn và được đặt vào một khung, có tác dụng tạo ra điện năng trực tiếp từ ánh sáng mặt trời.
- Tế bào quang điện được làm bằng chất bán dẫn như silicon, được sử dụng phổ biến nhất. Khi ánh sáng chiếu vào tế bào, một phần của nó bị hấp thụ trong vật liệu bán dẫn, năng lượng của ánh sáng bị hấp thụ được truyền cho chất bán dẫn. Năng lượng được truyền sau đó đánh bật các electron lỏng lẻo, cho phép chúng chuyển động tự do.
- Tế bào quang điện có điện trường buộc các electron giải phóng do hấp thụ ánh sáng chạy theo một hướng nhất định. Dòng electron này là một dòng điện, khi các tiếp điểm kim loại được đặt trên đầu và cuối của tế bào quang điện, nó cho phép chúng ta rút dòng điện ra bên ngoài để sử dụng.
- Hai loại pin mặt trời được sử dụng chủ yếu trên thế giới là: Tấm pin mặt trời đơn tinh thể (Mono-Si) và tấm pin mặt trời đa tinh thể (Poly-Si)
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
2. Bộ biến tần hay còn gọi là Inverter
- Có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều DC của pin mặt trời sang điện xoay chiều AC để sử dụng cho các thiết bị điện.
- Điện một chiều được tạo ra từ các tế bào quang điện không có dạng sóng, mà là một dòng trực tiếp. Để trở thành điện xoay chiều (AC), nó phải trở thành một sóng sin (trên đồ thị, sóng sin tăng từ 0 đến một điểm dương, sau đó đi xuống từ 0 đến một điểm âm và lùi lên 0. Điều này được gọi là một chu kỳ hoặc một hertz – một sóng sin thông thường có 50 hertz mỗi giây và tiếp tục lặp lại chính nó 50 chu kỳ mỗi giây)
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
3. Hệ thông pin lưu trữ
- Vì điện mặt trời không được sản xuất liên tục do thời gian chiếu sáng không cố định, bởi vậy pin lưu trữ được sử dụng để lưu trữ nguồn điện. Khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản xuất ra điện thì pin lưu trữ này sẽ cung cấp điện cho các tải tiêu thụ.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
4. Hệ thống khung, giá đỡ pin mặt trời
- Khung, giá đỡ và các thiết bị phụ: Là hệ thống khung và các thiết bị phụ hỗ trợ cố định các tấm pin vào phần mái được lắp đặt nhằm đảm bảo các tấm pin tiếp cận được ánh sáng mặt trời tối đa công suất.
- Hầu hết tất cả các mái nhà đều có thể lắp đặt tấm pin mặt trời nếu thiết kế được một hệ khung phù hợp và chắc chắn.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
5. Dây, cáp điện
- Để kết nối tấm pin mặt trời với inverter và lưới điện.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
6. Tủ và thiết bị điện
- Là hộp chứa các thiết bị gồm aptomat, cầu chì, cắt sét, ATS…, kết nối hoặc đóng ngắt mạch điện nhằm bảo vệ quá tải, sụt áp hệ thống điện.
Hệ thống điện năng lượng mặt trời
Phân loại các hệ thống điện mặt trời Phân loại theo mô hình lắp đặt điện mặt trời Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid)
Sơ đồ hệ thống điện mặt trời hòa lưới
- Là hệ thống điện mặt trời được kết nối với điện lưới quốc gia. Điện mặt trời tạo ra được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện, khi nhu cầu sử dụng điện lớn hơn sản lượng điện từ hệ thống điện mặt, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng.
- Trong trường hợp hệ thống điện mặt trời sản xuất lớn hơn so với mức tiêu thụ, hệ thống sẽ cung cấp điện dư thừa vào lưới điện quốc gia. Số điện dư này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi lại và công ty điện lực sẽ chi trả cho lượng dư này.
Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid)
Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập
- Đây là hệ thống dựa trên pin lưu trữ vì năng lượng điện tạo ra từ pin mặt trời được dẫn đến hệ thống pin lưu trữ. Hệ thống này hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới.
Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid)
Sơ đồ điện mặt trời hòa lưới kết hợp lưu trữ
- Hệ thống này chính là sự kết hợp giữa hệ On-grid và Off-grid, do đó nó vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có pin lưu trữ để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết.
- Nếu mức tiêu thụ điện thấp hơn điện năng được tạo ra từ hệ thống điện mặt trời, điện dư thừa sẽ được lưu trữ trong pin kết nối với hệ thống này.
- Nếu lượng điện tiêu thụ của ngôi nhà lớn hơn việc phát điện của hệ thống, lượng điện vượt quá yêu cầu sẽ được cung cấp thông qua pin.
- Nếu mức tiêu thụ điện của ngôi nhà thấp hơn năng lượng tạo ra từ các tấm pin mặt trời và pin lưu trữ đã được sạc đầy thì lượng điện dư thừa sẽ đi vào lưới điện quốc gia. Số điện dư này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi lại và công ty điện lực sẽ chi trả cho lượng dư này.
Phân loại theo thiết kế giàn khung, giá đỡ hệ thống điện mặt trời - Hệ thống điện mặt trời mái nhà:
Hệ thống điện mặt trời mái nhà là thiết kế phổ biến trong các dự án điện mặt trời hiện nay. Đặc biệt là các hộ gia đình, doanh nghiệp, nhà xưởng vì nó vừa tiết kiệm diện tích lại vừa tiết kiệm được chi phí. Với hệ thống thiết kế giàn khung của điện mặt trời, mọi người sẽ tận dụng không gian của mái nhà ở, nhà kho hay nhà xưởng,…để lắp đặt một hệ thống điện mặt trời với nhiều tiện ích như: cung cấp điện sinh hoạt; quản lý chi phí tiền điện, thu lời từ việc bán lượng điện dư
- Hệ thống điện mặt trời mặt đất:
Loại thiết kế giàn khung, giá đỡ này sẽ tốn nhiều chi phí hơn để làm giàn khung. Tuy nhiên với hệ thống khung mặt đất linh hoạt có thể định hướng được các tấm pin sao cho chúng có thể mang lại sản lượng cao nhất. Chính vì vậy lựa chọn này được nhiều nhà đầu tư có sẵn diện tích đất lớn lựa chọn.
Lợi ích của hệ thống điện mặt trời là gì?
- Tiết kiệm chi phí điện năng: Việc láp đặt hệ thống điện mặt trời có thể giảm đáng kể chi phí tiền điện hàng tháng và giảm sự phụ thuộc vào lưới điện.
- Hiệu quả đầu tư cao: Thời gian sử dụng hệ thống điện mặt trời có thể kéo dài tới hơn 30 năm. Đồng thời các chi phí bảo trì, bảo dưỡng cũng rất ít trong quá trình sử dụng
- Tăng giá trị ngôi nhà: Việc lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời có thể làm cho các ngôi nhà trở nên hiện đại và sang trọng hơn, hấp dẫn hơn.
- Giảm lượng khí thải carbon: Không giống như năng lượng hóa thạch truyền thống, việc sử dụng năng lượng mặt trời không thải ra khí độc hại cho môi trường. Là một giải pháp năng lượng bền vững không có carbon, năng lượng mặt trời rất cần thiết để làm chậm sự nóng lên của khí hậu và tránh gây tổn hại thêm cho môi trường
Có nên lắp đặt hệ thống điện mặt trời không?
- Trung bình, tổng bức xạ mặt trời ở các tỉnh miền Trung và miền Nam là khoảng 5kWh/m2/ngày, còn ở các tỉnh miền Bắc là khoảng 4kWh/m2/ngày. Từ dưới vĩ tuyến 17, cường độ bức xạ mặt trời vừa cao vừa ổn định trong suốt cả năm, vào mùa khô cao hơn mùa mưa khoảng 20%. Nếu tính theo tổng số giờ nắng trong năm, ở miền Bắc có khoảng 1.500-1.700 giờ nắng còn ở miền Trung và miền Nam thì khoảng 2.000-2.600 giờ. Đây là điều kiện lý tưởng cho lắp đặt điện năng lượng mặt trời.
- Hiện nay chính phủ đã và đang có nhiều chính sách tích cực khuyến khích nhân dân lắp đặt sử dụng và phát triển các dự án điện năng lượng mặt trời trên mái nhà. Trong năm 2020, người dân sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ được bán điện trực tiếp cho EVN với mức giá 1,934đ/kwh đối với hình thức lắp trên mái nhà nên việc lắp đặt điện năng lượng mặt trời sẽ đem lại lợi ích lớn nhất về mặt kinh tế.
- Một nguyên nhân khác tác động lớn đến quyết định lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái của các hộ gia đình là chi phí đầu tư hiện nay đã giảm đáng kể, Trước đây đầu tư hệ thống điện mặt trời mái nhà 3kWp phải tốn chi phí từ 90-100 triệu đồng, nay chỉ còn 40-50 triệu đồng.
- Do vậy với những lợi ích như tiết kiệm tiền điện hằng tháng, khả năng hoàn vốn 4-5 năm và thời gian sử dụng, bảo hành pin mặt trời lên đến 25 năm, các hộ gia đình, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nên đầu tư lắp đặt điện năng lượng mặt trời.
- Công ty TNHH KT TM Tiến Hoàng Phát chuyên lắp điện năng lượng mặt trời, Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn tốt nhất, cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Xem thêm