[Giải mã] Nguyên lý hoạt động của điện mặt trời

5/5 - (4 bình chọn)

Hệ thống điện mặt trời (ĐMT) hòa lưới và ĐMT độc lập có chung nguyên lý điện mặt trời giống nhau nhưng vẫn có sự khác biệt khá lớn trong cách hoạt động, cấu tạo và lắp đặt. Để lựa chọn hệ thống phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng bạn đừng bỏ qua những thông tin chi tiết sau đây.

Tìm hiểu thêm:

1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời

Điện mặt trời hoạt động theo nguyên lý biến đổi từ quang năng thành điện năng thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời. Các hệ thống ĐMT hiện nay đều hoạt động theo nguyên lý này tuy nhiên mỗi hệ thống lại có 1 số điểm khác biệt nhỏ trong cách hoạt động, cấu tạo và lắp đặt.

1.1. Sơ đồ và nguyên lý điện mặt trời hòa lưới

Điện mặt trời hòa lưới là hệ thống hoạt động kết hợp giữa điện năng lượng mặt trời và điện lưới quốc gia. Trong đó điện lưới quốc gia đóng vai trò là nơi lưu trữ “ảo”.

Sơ đồ hệ thống điện mặt trời hòa lưới như sau:

sơ đồ nguyên lý điện mặt trời — Sơ đồ thiết bị và nguyên lý hoạt động của điện mặt trời hòa lưới

Dựa vào sơ đồ, chúng ta nhận thấy các thiết bị cần có của hệ thống bao gồm:

Tấm pin năng lượng mặt trời.
Inverter hòa lưới.
Hệ thống giám sát từ xa qua internet, smartphone.
Hệ thống khung đỡ, hệ thống cắt sét lan truyền và tiếp địa, cáp điện và các vật tư, phụ kiện trong hệ thống.
Đồng hồ đo số điện 2 chiều.

Điện mặt trời hòa lưới hoạt động theo nguyên lý:

Khi có ánh sáng mặt trời, tấm pin năng lượng sẽ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều. Dòng điện này sẽ được chuyển thành điện xoay chiều khi đi qua bộ Inverter hòa lưới đã được trang bị thuật toán MPPT (Maximum Power Point Tracking). Nguồn điện xoay chiều sẽ được kết nối trực tiếp với tủ điện chính, hòa cùng mạng lưới điện quốc gia để cung cấp nguồn điện song song.

Hệ thống không có acquy/pin lưu trữ nên, trong trường hợp mất điện thì inverter sẽ nhanh chóng ngắt kết nối với lưới điện. Hệ thống pin năng lượng mặt trời không tạo ra điện năng để đảm bảo an toàn cho nhân viên sửa chữa và người sử dụng.

Pin điện mặt trời hòa lưới trong nhà máy sản xuất

Ưu điểm:

Tiết kiệm chi phí: Do không cần acquy/pin lưu trữ nên khách hàng sẽ tiết kiệm được rất nhiều chi phí đầu tư, không cần thay thế hay sửa chữa, bảo trì acquy.
Điện mặt trời luôn được ưu tiên sử dụng trước: ĐMT tạo ra sẽ được sử dụng tại các thiết bị điện trước tiên, nếu không dùng hết thì được đẩy lên lưới điện.

Nhược điểm:

Chỉ sử dụng vào ban ngày khi có ánh sáng mặt trời, vào buổi tối hệ thống không sử dụng được.
Không thể hoạt động tách rời điện lưới quốc gia nên khi mất điện thì không cung cấp điện năng được.

Kết luận: Điện mặt trời hòa lưới được tạo ra sẽ được sử dụng ngay tại thời điểm đó, lượng điện dư sẽ được đẩy lên điện lưới quốc gia. Thích hợp sử dụng tại các khu vực có hạ tầng điện lưới ổn định như thành phố, khu vực đồng bằng.

1.2. Sơ đồ và nguyên lý hệ thống điện mặt trời độc lập (hybrid)

Hệ thống điện mặt trời độc lập (Hybrid) là hệ thống không có sự kết nối với hệ nguồn điện quốc gia. Acquy/pin đóng vai trò là nơi lưu trữ điện.

Sơ đồ điện mặt trời độc lập như sau:

nguyên lý hoạt động điện mặt trời độc lập — Sơ đồ nguyên lý hoạt động của điện mặt trời độc lập

Các thiết bị cần có cho hệ thống điện mặt trời độc lập là:

Các tấm Pin năng lượng mặt trời.
Inverter Hybrid.
Acquy lưu trữ.
Công tơ điện 2 chiều.
Hệ thống giám sát từ xa qua internet, smartphone.
Hệ thống khung đỡ, hệ thống cắt sét lan truyền và tiếp địa, cáp điện và các vật tư, phụ kiện trong hệ thống.

Điện mặt trời độc lập hoạt động theo nguyên lý sau:

Tấm Pin năng lượng mặt trời có nhiệm vụ hấp thụ bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành dòng điện một chiều. Dòng điện này này được nạp vào hệ thống lưu trữ (ắc quy) thông qua bộ điều khiển sạc. Cuối cùng thông qua bộ chuyển đổi điện áp inverter dòng điện một chiều được chuyển thành dòng điện xoay chiều cung cấp cho các thiết bị sử dụng điện.

Ưu điểm:

Đảm bảo cung cấp điện liên tục 24/7: Khách hàng có thể sử dụng điện trong acquy khi mất điện hoặc dùng vào buổi tối.

Nhược điểm:

Chi phí đầu tư và bảo hành cao: Đó là do chi phí cho acquy/pin lưu trữ khá lớn, khách hàng cũng cần thêm không gian để đặt acquy.
Hệ thống vận hành lâu dài dễ gặp vấn đề về lỗi acquy cần bảo trì hoặc thay mới

Kết luận: Hệ thống ĐMT độc lập vẫn hoạt động khi mất điện. Các thiết bị lưu trữ điện như Acquy hoặc Pin Lithium có thể dự phòng nguồn điện 24/24. Thích hợp cho các khu vực chưa có mạng lưới điện ổn định như khu vực vùng núi, hải đảo.

2. Dùng điện mặt trời có an toàn không?

Dựa vào nguyên lý hoạt động của 2 hệ thống điện mặt trời này có thể thấy:

Điện mặt trời không ảnh hưởng đến hệ thống điện hiện có của gia đình, xí nghiệp. Hai hệ thống này không ảnh hưởng đến nhau mà có thể hoạt động song song. Việc đấu nối, lắp đặt được thực hiện bởi đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp, không tạo ra nguy hiểm cho người sử dụng.
Điện mặt trời tạo ra được ưu tiên sử dụng trước. Khách hàng sẽ tiết kiệm khá nhiều chi phí dùng điện hàng tháng.
Điện mặt trời tự động hoạt động nên người dùng không cần can thiệp hay sửa chữa vào quá trình này. Đồng thời có thể theo dõi chỉ số qua ứng dụng của đơn vị cung cấp như app FreeSolar.
Khi xảy ra sự cố điện mặt trời sẽ tự ngắt để đảm bảo an toàn nên khách hàng hoàn toàn an tâm khi sử dụng.

Trên đây là giải đáp chi tiết về nguyên lý điện mặt trời và các ưu, nhược điểm của từng hệ thống. Nếu bạn có thắc mắc hoặc cần tư vấn thêm thì hãy liên hệ ngay với FreeSolar – Sản phẩm ĐMT thuộc Tập đoàn Sơn Hà. FreeSolar luôn sẵn sàng giải đáp 24/7.