Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời?

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng bức xạ và nhiệt tạo ra từ mặt trời. Đây là nguồn năng lượng vô hạn và quan trọng đối với sự sống trên trái đất. Hiện tại hệ thống điện năng lượng mặt trời được áp dụng rộng rãi trong việc tạo ra điện năng ở các doanh nghiệp và hộ gia đình tại Việt Nam. 

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là quy trình chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng và cung cấp cho các mục đích dân dụng, công nghiệp và nông nghiệp. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời. 

1. Cấu tạo của hệ thống năng lượng mặt trời

Các thành phần chính:

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel): 

Nguyên lý hoạt động: Được cấu tạo từ các Solar Cell (tế bào quang điện) kết nối lại với nhau. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các Solar Cell, các hạt ánh sáng (photon) sẽ “đá” electron (hạt mang điện) ra khỏi vị trí của chúng. Các electron này di chuyển có hướng tạo thành dòng điện một chiều.

Có 2 loại tấm pin phổ biến nhất trên thị trường gồm:

1. Đơn tinh thể (Monocrystalline): Được làm từ một tinh thể silicon duy nhất nên những tấm pin này có độ tinh khiết cao. Ưu điểm của loại này là tuổi thọ dài (khoảng 25-40 năm), hiệu suất cao và bền bỉ. Tuy nhiên, giá thành thường nhỉnh hơn các loại khác.
2. Đa tinh thể (Polycrystalline): Gồm nhiều tinh thể silicon nhỏ được nung chảy sau đó đổ vào khuôn và cắt ra thành từng miếng Wafer. Các tấm pin này có điểm cộng là giá thành hợp lý, dễ sản xuất. Nhưng tuổi thọ ngắn chỉ khoảng 20-35 năm.

Khám phá các sản phẩm tấm pin năng lượng mặt trời đang có tại VAS

Biến tần (Inverter):

Chức năng: Biến tần chịu trách nhiệm chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC) để cung cấp cho các thiết bị điện. Ngoài ra biến tần còn có thể bảo vệ hệ thống khi gặp sự cố quá tải bằng cách ngắt kết nối hoặc điều chỉnh điện áp. 

Các loại biến tần phổ biến gồm:

1. Biến tần On-Grid: Kết nối trực tiếp với lưới điện quốc gia, bạn có thể bán điện sản xuất dư từ Năng Lượng Mặt Trời cho nhà cung cấp điện.
2. Biến tần Off-Grid: Hoạt động độc lập, không cần kết nối trực tiếp với lưới điện, thường được sử dụng tại những nơi xa lưới điện như vùng núi, hải đảo,… 
3. Biến tần Hybrid: Kết hợp cả hai chức năng của biến tần On-Grid & Off-Grid, linh hoạt trong việc sử dụng điện.

Khám phá các sản phẩm Inverter đang có tại VAS

Hệ thống lưu trữ năng lượng (Energy Storage System):

Chức năng: Bộ lưu trữ năng lượng tích trữ phần năng lượng dư thừa mà hệ thống điện năng lượng mặt trời sản xuất vào ban ngày và được sử dụng vào ban đêm hoặc trong trường hợp mất điện. Hệ thống lưu trữ năng lượng này giúp giảm phụ thuộc vào lưới điện quốc gia và rất phù hợp với các khu vực vùng sâu vùng xa.

Khám phá các sản phẩm Energy Storage System đang có tại VAS

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời tổng quan:

2. Nguyên lý hoạt động

Đầu tiên các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái nhà hoặc những nơi tiếp xúc với nhiều ánh sáng mặt trời nhất. Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành nguồn điện một chiều (DC) và chuyển vào bộ lưu trữ (nếu sử dụng hệ thống ESS).

Sau đó, dòng điện một chiều (DC) này sẽ đi qua biến tần (Inverter) và được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC).

Dòng điện xoay chiều này sẽ được dùng để cung cấp cho tải tiêu thụ (thiết bị điện) hoặc hòa vào lưới điện quốc gia.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống:

• Ánh sáng mặt trời: Việt nam nằm trong khu vực Nhiệt Đới Gió Mùa, cận xích đạo. Vì thế nên nước ta có lợi thế lớn về nguồn năng lượng bức xạ ánh sáng dồi dào. Tuy nhiên Miền Nam sẽ đón nhận ánh sáng mặt trời nhiều hơn so với Miền Trung và Miền Bắc chịu ảnh hưởng bởi những trận bão lớn.

• Góc nghiêng của tấm pin: Yếu tố này nói về hướng đặt của tấm pin Năng Lượng Mặt Trời. Thông thường lắp đặt theo hình thức áp mái (Rooftop) giúp tối ưu sản lượng điện năng hơn so với lắp đặt hướng chính nam (6H). Hệ thống điện mặt trời áp mái cũng được phía Thủ Tướng Chính Phủ khuyến khích đưa vào áp dụng cho hộ gia đình & doanh nghiệp.

• Bóng che từ vật cản xung quanh: Các vật cản xung quanh vị trí lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ tạo thành bóng che, dù lớn hay nhỏ cũng gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất điện năng tạo ra. Vì thế xung quanh khu vực lắp đặt cần KHÔNG CÓ hoặc HẠN CHẾ bóng che ở mức tối thiểu.

4. Ưu điểm của hệ thống năng lượng mặt trời:

• Tiết kiệm chi phí điện năng: Đối với hộ gia đình, hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ giúp tiết kiệm tối đa chi phí hóa đơn điện hàng tháng. Đối với doanh nghiệp và nhà máy, chi phí điện để vận hành máy móc sản xuất sẽ giảm đáng kể.

• Bảo vệ môi trường: Việc sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất điện sạch không phát thải ra các khí độc hại CO2, SO2,.. như năng lượng hóa thạch. Ngoài ra, hệ thống điện năng lượng mặt trời không gây ra tiếng ồn trong quá trình sử dụng.

• Đảm bảo nguồn điện ổn định: Nếu bạn sử dụng hệ thống hòa lưới có dự phòng (Hybrid), hệ thống hỗ trợ cấp điện kể cả khi cúp điện (điện năng từ hệ thống dự trữ dự phòng) hoặc vào ban đêm / thời tiết xấu (bổ sung nguồn điện từ mạng lưới quốc gia).

• Tuổi thọ cao: Thông thường hệ thống điện năng lượng mặt trời có tuổi thọ khoảng 25-30 năm tùy vào chất lượng của tấm pin.

5. Nhược điểm và hạn chế:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Để lắp đặt một hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh gồm các tấm pin, bộ biến tần và các thiết bị khác sẽ tốn một khoản chi phí cao. Tuy nhiên, thời gian thu hồi vốn của hệ thống này nhanh khoảng 5-6 năm tùy theo lượng nắng của khu vực và giúp bạn tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng sử dụng.

• Phụ thuộc vào thời tiết: Hiệu suất của hệ thống điện năng lượng mặt trời vào những ngày trời mây hoặc mưa nhiều. Ngoài ra hệ thống này cũng không thể hoạt động vào ban đêm khi trời không có nắng. Vì thế nên bạn có thể sử dụng thêm hệ thống ESS để lưu trữ nguồn điện năng dư thừa tạo ra từ năng lượng mặt trời và sử dụng khi thời tiết xấu. 

6. Kết luận

Tóm lại, năng lượng mặt trời không chỉ là một giải pháp tiết kiệm chi phí mà còn là một hành động thiết thực để bảo vệ môi trường. Với những ưu điểm vượt trội, việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời cho gia đình và doanh nghiệp đang trở thành xu hướng tất yếu. Đừng ngần ngại liên hệ với VAS để được tư vấn và sở hữu một hệ thống điện mặt trời hiện đại, hiệu quả. Hotline: 0766666480.