GIẢI PHÁP ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HÒA LƯỚI CÓ DỰ TRỮ (HYBRID SOLAR SYSTEM)

Giải pháp hệ thống điện NLMT hòa lưới có dự trữ tương tự hệ thống điện NLMT hòa lưới không dự trữ có thêm hệ thống ắc quy lưu trữ. Giải pháp sử dụng thêm hệ thống ắc quy để duy trì nguồn điện liên tục 24/7 cho các thiết bị quan trọng được ưu tiên sử dụng hoặc dành cho toàn bộ tải của hệ thống (chỉ dành cho những yêu cầu đặc biệt). Hệ thống giải quyết được vấn đề khi mất điện lưới, ứng dụng phù hợp tại các trung tâm dữ liệu, trạm phát sóng viễn thông, quốc phòng, y tế, hệ thống server, doanh nghiệp, phòng thí nghiệm, nhà ở…

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện NLMT hòa lưới có dự trữ

Điện thu được từ các tấm pin mặt trời của hệ thống điện NLMT hòa lưới có dự trữ sẽ được nạp đầy cho hệ thống Ăc Quy. Hệ thống sẽ tự động nạp thêm vào bình ắc quy khi sử dụng hết để đảm bảo rằng hệ thống ắc quy luôn đầy. Sau khi hệ thống Ắc quy được nạp đầy, bộ chuyển đổi điện dự trữ sẽ hoạt động để biến đổi dòng DC từ hệ thống NLMT thành điện xoay chiều AC cùng điện áp, cùng pha và cùng tần số với điện lưới để sử dụng cho các tải ưu tiên và các tải thông thường, sau đó nếu NLMT còn dư sẽ hòa vào lưới điện.

Khi có điện lưới thì hệ thống này sử dụng điện cho tất cả các tải ưu tiên và tải thông thường.(Nếu nguồn năng lượng mặt trời dư để sạc đầy acquy và sử dụng cho tất cả các tải thì sẽ được hòa vào lưới điện. Nếu nguồn năng lượng mặt trời thiếu cho các tải sử dụng hoặc thiếu để sạc đầy acquy thì hệ thống sẽ bổ sung nguồn điện lưới để cung cấp đủ sử dụng cho tất các thiết bị điện hoặc để sạc đầy hệ thống ắc quy).

Khi mất điện lưới, hệ thống sẽ chuyển qua dùng tải ưu tiên (internet, máy tính, quạt…) từ nguồn điện được dự trữ trong hệ thống ắc quy và từ Pin năng lượng mặt trời (toàn bộ hệ pin mặt trời được chuyển qua sạc cho hệ thống ắc quy). Khi có điện trở lại thì hệ thống sẽ chuyển qua hòa lưới bình thường.

Cấu tạo chính của hệ thống điện NLMT hòa lưới có dự trữ

• Các tấm pin năng lượng mặt trời ( Solar panel ) để hấp thụ NLMT.
• Bộ chuyển đổi điện DC-AC Hybrid Inverter dùng chuyển dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC.
• Hệ thống ắc quy lưu trữ điện năng thu được để dùng cho các tải ưu tiên khi mất điện.
• Đồng hồ điện 2 chiều đo lượng điện thừa khi hệ thống NLMT phát ra.
• Hệ thống giám sát từ xa.
• Hệ khung giàn đỡ.

Các tấm Pin NLMT

Được tạo thành từ nhiều tế bào quang điện mắc nối tiếp với nhau. Tấm pin năng lượng mặt trời là thiết bị có chức năng chuyển hóa quang năng thành điện năng (hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời chuyển đổi thành dòng điện DC). Có 2 loại Pin NLMT chính được dùng:

+Tấm Pin Mono ( đơn tinh thể).

Được cấu thành từ tế bào quang điện đơn tinh thể Silic. Đặc điểm là cho hiệu suất cao hơn vì các tế bào chứa đơn tinh thể nên các electron tạo ra dòng điện có nhiều chỗ để di chuyển hơn. Tiết kiệm không gian lắp đặt vì các chúng mang lại sản lượng điện cao nhất. Do đó, các tấm pin năng lượng mặt trời đơn tinh thể có hiệu quả hơn loại đa tinh thể. Nhưng đổi lại thì giá thành tương đối cao. Pin Mono được sử dụng tại các khu vực với bức xạ mặt trời thấp, ít nắng và không liên tục.Tất cả các loại pin mặt trời sản xuất lượng điện giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, vấn đề này ít nghiêm trọng hơn ở tấm Mono so với Poly. Tuy nhiên, trong thực tế sự khác biệt là rất nhỏ.

+ Tấm Pin Poly (đa tinh thể).

Được tạo nên từ silicon đa tinh thể đơn. Vì có nhiều tinh thể trong tế bào nên các khoảng trống ít hơn làm cho các phân tử điện electron di chuyển cũng khó khăn hơn. Do đó các tấm pin năng lượng mặt trời Poly có hiện suất thấp hơn Pin Mono. Quá trình sản xuất Pin Poly đơn giản và ít tốn kém hơn nên giá thành cũng thấp hơn so với Pin Mono. Giá thành thấp nên được sử dụng rộng rãi trên thị trường, tuy hiệu xuất có giảm hơn so với Pin Mono. Được sử dụng tại các khu vực có bức xạ ánh sáng mặt trời trung bình và lớn.

Bộ chuyển đổi điện hòa lưới dự trữ (Inverter Hybrid)

Bộ chuyển đổi điện (Inverter Hybrid) làm nhiệm vụ chuyển đổi điện một chiều DC từ hệ thống Pin NLMT thành điện xoay chiều AC cùng pha, tần số, điện áp để hòa vào lưới điện quốc gia và cung cấp điện sạc cho hệ thống Ắc quy.

Khi mất điện lưới, Inverter Hybrid sẽ lấy nguồn điện lưu trữ trong hệ thống Ắc quy chuyển thành điện AC cho các thiết bị ưu tiên sử dụng.

Với các Inverter Hybrid hiện đại thời gian chuyển mạch là dưới 10ms. Nên việc mất điện hầu như không cảm nhận được.

Là thành phần quyết định đến hiệu suất của toàn hệ thống, là trái tim của hệ thống nên việc chọn Inverter chất lượng và phù hợp với hệ thống được xem là quan trọng nhất.

Hệ thống Ắc-quy lưu trữ

Hệ thống Ắc quy lưu trữ nguồn điện năng thu được, tích trữ một nguồn điện nhất định để sử dụng khi tấm pin NLMT không thu được hoặc khi mất điện lưới vào ban đêm.

Tùy vào công suất của các tải ưu tiên sử dụng và thời gian lưu trữ mong muốn mà chúng ta sẽ tính ra số lượng Ắc quy cần thiết cho hệ thống.

Hiện nay loại Ắc-quy Lion thường được sử dụng cho hệ Hybrid  do khả năng lưu trữ lâu, cho phép nạp và xả sâu.

Đồng hồ đo đếm điện 2 chiều

Các dự án điện mặt trời trên mái nhà được thực hiện cơ chế bù trừ điện năng (net-metering) nên sử dụng công tơ hai chiều. Trong một chu kỳ thanh toán, nếu lượng điện phát ra từ các dự án điện mặt trời trên mái nhà lớn hơn lượng điện tiêu thụ sẽ được chuyển sang chu kỳ thanh toán kế tiếp. Khi kết thúc năm hoặc tháng hoặc khi kết thúc hợp đồng mua bán điện, lượng điện phát dư từ hệ thống NLMTsẽ được bán cho bên mua điện với giá bán theo hợp đồng.

Hệ thống khung giàn đỡ, hệ thống cắt sét lan truyền và tiếp địa, cáp điện và phụ kiện trong hệ thống.

Tùy vào từng địa hình của mái mà cần thiết kế hệ thống khung giàn đỡ khác nhau cho phù hợp với từng công trình, đảm bảo độ an toàn tuyệt đối.

Hệ thống giám sát từ xa (thiết bị giám sát qua Internet, sử dụng App điện thoại theo dõi hoạt động sản xuất điện).

Hệ thống giám sát từ xa cho phép ta xem các thông số của hệ thống như số điện tạo ra, trạng thái hoạt động, các thông số được giám sát liên tục. Khi gặp sự cố sẽ thông báo trực tiếp đến người sử dụng.

Hệ thống  cho phép giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống tại chổ hoặc từ xa thông qua điện thoại thông minh, máy tính… kết nối với internet  giúp người vận hành dễ dàng giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống điện mặt trời.

Ưu nhược điểm của giải pháp hệ thống điện NLMT hòa lưới có dự trữ

Hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới có dự trữ giúp ngôi nhà, nhà xưởng, cơ quan, doanh nghiệp… luôn đảm bảo nguồn điện được duy trì sử dụng ngay cả khi điện lưới quốc gia bị mất , vào ngày mưa và cả ban đêm. Hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động, không ồn, không mất nhiều chi phí khi bảo dưỡng như máy phát điện chạy xăng, dầu…tốn kém thông thường.

Sử dụng hiệu quả điện năng tạo ra từ hệ thống điện mặt trời, tiết kiệm tối đa hóa đơn tiền điện, mang lại lợi ích kinh tế cho nhà đầu tư. Góp phần tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và cuộc sống cộng đồng.

Vừa sử dụng vừa lưu trữ, vừa có thể bán điện cho lưới điện quốc gia và sử dụng an toàn.

Tuy nhiên, hệ thống này cũng có nhược điểm là sau khi vận hành một thời gian cần thay mới hệ thống Ắc quy do tuổi thọ ắc quy ngắn hơn rất nhiều so với các thiết bị khác trong hệ thống.Vì vậy chi phí vận hành và bảo trì cho hệ thống sẽ tốn kém hơn. Mặt khác, do có thêm hệ thống Ắc quy nên giá thành sẽ cao hơn hệ NLMT hòa lưới không có dự trữ, dẫn đến thời gian hoàn vốn cũng dài hơn.