Điện năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời có thể được khai thác và chuyển đổi thành điện năng để sử dụng bằng cách dùng pin quang điện hay còn gọi là pin mặt trời hoặc dùng các bộ thu nhiệt mặt trời. Mặc dù điện năng lượng mặt trời chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng các nguồn năng lượng khác trên toàn cầu, nhưng với việc giảm giá thiết bị điện mặt trời cũng như chi phí lắp đặt hiện nay đồng nghĩa là ngày càng có nhiều người, ở nhiều nơi có thể dễ dàng tiếp cận và khai thác tối đa nguồn năng lượng sạch này.

Điện năng lượng mặt trời là gì

Điện năng lượng mặt trời là gì? đây là năng lượng điện được chuyển đổi từ nguồn ánh sáng của Mặt trời thành điện năng, bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào pin quang điện, một quá trình được gọi là hiệu ứng quang điện xảy ra đối với lớp vật liệu bán dẫn trên bề mặt tấm pin (điển hình là lớp bán dẫn silicon) và các electron tự do trong đó được kích hoạt chuyển động tạo ra dòng điện truyền dẫn bằng hệ thống dây điện.

Dòng điện được tạo ra là điện một chiều DC và được chuyển đổi thành điện xoay chiều AC thông qua biến tần inverter năng lượng mặt trời. Việc chuyển đổi này là cần thiết cho lưới điện vận hành thông thường sử dụng điện áp xoay chiều, cũng như cho hầu hết các thiết bị điện sử dụng.

Điện năng được chuyển đổi này có thể được sử dụng trực tiếp từ tấm pin, hoặc được lưu trữ bằng hệ thống ắc quy lưu điện, hoặc hòa vào lưới điện để bán lại khi không sử dụng hết công suất.

Tìm hiểu về các hệ thống điện năng lượng mặt trời

Có ba loại hệ thống điện mặt trời chính: điện mặt trời hòa lưới (On-grid); độc lập (Off-grid) và hòa lưới đan xen với ắc quy dự phòng (Hybrid-grid). Ba hệ thống này chỉ khác nhau về mức độ kết nối chặt chẽ giữa chúng với cơ sở hạ tầng lưới điện truyền thống. Mỗi loại đều có những ưu điểm riêng để phù hợp với nhu cầu người sử dụng.

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid)

Hệ thống điện mặt trời On-grid được kết nối trực tiếp để cung cấp điện cho phụ tải tiêu thụ và đồng thời cũng được kết nối với lưới điện truyền thống. Liên kết này cho phép phụ tải tiêu thụ được cung cấp điện từ hệ thống On-grid và có thể chuyển đổi lấy điện từ lưới điện truyền thống. Với hệ thống này, khi điện năng được sản xuất nhiều hơn so với mức tiêu thụ của phụ tải, thì lượng điện dư thừa được hòa lên lưới bán lại cho công ty điện lực. Mặt khác, khi không sản xuất đủ điện năng để cấp cho phụ tải thì có thể lấy điện từ lưới bù vào để cho tải hoạt động.

Hệ thống mặt trời độc lập (Off-grid)

Hệ thống điện mặt trời Off-grid không được kết nối với lưới điện truyền thống cho nên pin được trang bị để lưu trữ điện năng do hệ thống sản xuất ra. Để bảo vệ khỏi tình trạng thiếu điện trong khoảng thời gian hệ thống Off-grid ngưng sản xuất điện hoặc pin lưu trữ đã cạn, một máy phát điện thường được lắp đặt bổ sung. Máy phát được dùng để cấp nguồn khi mất điện hoặc khi công suất sử dụng tăng cao mà điện năng sản xuất không đáp ứng đủ.

Hệ thống năng lượng mặt trời lai (Hybrid-grid)

Hệ thống điện mặt trời Hybrid-grid được kết nối với lưới điện truyền thống và đồng thời được lắp đặt pin lưu trữ cho hệ thống. Việc bổ sung pin lưu trữ cho phép hệ thống Hybrid-grid cân bằng giữa điện năng sản xuất được và tải tiêu thụ, đồng thời bảo vệ khỏi tình trạng mất điện. Khả năng lưu trữ điện năng này cho phép hầu hết các hệ thống Hybrid hoạt động như một nguồn cung cấp điện dự phòng khi mất điện, tương tự như sử dụng UPS. Điện mặt trời hybrid cũng cho phép lấy điện từ lưới điện bổ sung vào trong thời gian thiếu hụt và bán điện lên lưới khi sản xuất dư thừa.

Trong các loại trên, hệ thống điện mặt trời hòa lưới On-grid có ứng dụng linh hoạt và hiệu quả hơn hết, không phải là không có nhược điểm. Hai loại còn lại, việc sạc và xả pin làm giảm hiệu suất chung và quá trình thiết kế lắp đặt cũng phức tạp hơn, do đó có chi phí đắt hơn.

Năng lượng điện mặt trời là năng lượng tái tạo như vô tận, là nguồn năng lượng sạch quan trọng trong tương lai. Có nhiều quy mô khác nhau để chuyển đổi và sử dụng điện năng lượng mặt trời vào trong sinh hoạt và sản xuất như: xây dựng các nhà máy điện năng lượng mặt trời hòa lưới quy mô lớn 40MW, 50MW đến 100MW hay các quy mô nhỏ hơn như lắp đặt điện mặt trời áp mái cho gia đình, nhà xưởng, tòa nhà hoặc các trạm bơm nước, sạc điện… Các loại hệ thống điện mặt trời được lắp đặt phổ biến:

• Nhà máy điện mặt trời mặt đất

• Nhà máy điện mặt trời lắp nổi mặt nước

• Điện mặt trời áp mái gia đình

• Điện mặt trời áp mái nhà xưởng

Các loại thiết bị điện năng lượng mặt trời sử dụng để lắp đặt

Thiết bị điện năng lượng mặt trời được sử dụng để lắp đặt thành hệ thống điện mặt trời nhằm mục đích sản xuất điện năng, tùy theo quy mô để sử dụng số lượng thiết bị nhiều hay ít. Về cơ bản, các quy mô lớn hay nhỏ đều có nguyên lý hoạt động như nhau: từ nguồn bức xạ mặt trời, các tấm pin năng lượng mặt trời chuyển đổi thành dòng điện một chiều DC. Dòng điện DC đó sẽ được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều AC bằng bộ inverter chuyển đổi nhằm tối ưu hóa năng lượng tạo ra.

Nguồn điện AC sau khi được chuyển đổi sẽ được kết nối với tủ điện chính để phân phối cho phụ tải tiêu thụ, đồng thời hòa đồng bộ vào lưới điện để cung cấp điện song song từ nguồn điện lưới, giúp giảm điện năng tiêu thụ từ lưới điện. Khi điện lưới bị mất, inverter sẽ nhanh chóng ngắt kết nối với lưới điện để đảm bảo chắc chắn hệ thống pin năng lượng mặt trời không phát vào lưới điện gây nguy hiểm cho nhân viên sửa chữa. Thiết bị điện mặt trời bao gồm:

• Pin năng lượng mặt trời

• Inverter hòa lưới

• Tủ điện năng lượng mặt trời

• Dây cáp điện mặt trời

• Đèn năng lượng mặt trời

• Bơm năng lượng mặt trời

• Phụ kiện pin mặt trời

Có nên lắp điện năng lượng mặt trời không?

Khách hàng thường đặt câu hỏi có nên sử dụng điện năng lượng mặt trời? có nên lắp điện năng lượng mặt trời không? bởi vì chưa nhận ra được tầm quan trọng và lợi ích của công nghệ năng lượng mặt trời mang lại. Điện mặt trời rõ ràng đã trở thành xu hướng năng lượng tái tạo trong những năm trở lại đây.

Các chủ đầu tư trên khắp Việt Nam đã lắp đặt trang trại điện mặt trời mặt đất, mặt nước, trên mái nhà... để khai thác tất cả các nguồn lợi từ năng lượng mặt trời mang lại. Ngoài những lợi ích tài chính rõ ràng, còn có những lý do thích hợp khác để khách hàng nên chuyển đổi sang lắp đặt sử dụng điện mặt trời thay vì nhiên liệu hóa thạch truyền thống bởi vì:

• Là nguồn năng lượng xanh, sạch để giảm lượng khí thải carbon ra môi trường.

• Giá thành rẻ, không phụ thuộc vào thay đổi của giá điện thị trường.

• Có thể lắp đặt sử dụng cho những khu vực chưa có lưới điện.

• Cung cấp điện ổn định, không bị mất điện

• Điện mặt trời là nguồn năng lượng miễn phí và vô tận.

Sản xuất hệ thống điện mặt trời phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời sẵn có. Khi cường độ ánh sáng mặt trời dồi dào, sản lượng điện năng có thể vượt quá nhu cầu sử dụng, lúc này lượng điện dư thừa có thể sạc vào pin lưu trữ hoặc phát lên lưới. Khi hệ thống sản xuất ít điện hơn nhu cầu, pin lưu trữ hay lưới điện là nguồn có thể bù vào lượng điện thiếu hụt. Như vậy, có thể nhận thấy các hạn chế này dễ dàng được chấp nhận so với tính linh hoạt và lợi ích mang lại.