Pin Năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào ?

Pin năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào nhỉ ? chúng ta bắt đầu nào ?

I – GIỚI THIỆU CHUNG:

Một tế bào quang điện (cell) Tấm Pin năng lượng mặt trời (solar cells panel) Pin mặt trời, hay pin quang điện, ký hiệu là PV, là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Pin mặt trời được cấu tạo bằng các tế bào quang điện (cells) đơn tinh thể (monocrystalline) và đa tinh thể (polycrystalline) có hiệu suất cao (15% - 18%), công suất từ 25Wp đến 240Wp và có tuổi thọ trung bình 30 năm.

II – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI:

Từ giàn pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC). Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi điện để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt, radio, TV…).

III - CẤU HÌNH TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI:

1- PANEL MẶT TRỜI :

Tấm pin Panel mặt trời (solar cells panel) biến đổi quang năng hấp thụ từ mặt trời để biến thành điện năng. Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời Hiệu suất: từ 15% - 18% Công suất: từ 25Wp đến 175 Wp Số lượng cells trên mỗi tấm pin : 72 cells Kích thước cells: 5 – 6 inchs Loại cells: monocrystalline và polycrystalline Chất liệu của khung nhôm Tuổi thọ trung bình của tấm pin : 30 năm Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất lớn không hạn chế, có thể hòa lưới (grid), hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống back-up điện. Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển). Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin Panel mặt trời lại với nhau.Các tấm pin Panel mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng được ánh nắng tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu, nhiệt độ…

2. BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC:

- Là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắc-quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy, và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài.

- Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của Panel mặt trời vào ắc-quy giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải.

- Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện thế thấp (<10,5V). Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp.

3- AC-DC INVERTER:

- Là bộ biến điện nghịch lưu. Inverter chuyển đổi dòng điện 12V DC từ ăc-quy thành dòng điện AC (110VAC, 220VAC). Được thiết kế với nhiều cấp công suất từ 0.3kVA – 10kVA.
- Inverter có nhiều loại và cách phân biệt chúng bằng dạng sóng của điện áp đầu ra : dạng sóng hình sin, giả sin, sóng vuông, sóng bậc thang…

4- BATTERY (Ắc-quy):

- Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không còn ánh nắng.
- Ắc-quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy thuộc vào công suất và đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời . Hệ thống có công suất càng lớn thì cần sử dụng ăc-quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều bình ắc-quy kết nối lại với nhau.

5- KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP:

- Để đảm bảo cho hệ thống pin Panel mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng nhiều nhất và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài, chúng ta cần dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng.
- Để tối đa hóa hiệu suất của hệ thống, các tấm pin Panel mặt trời cần được lắp đặt theo 1 góc nghiêng và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể).
- Lưu ý khi lắp đặt tránh các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọn những vị trí có thể hứng được nắng tốt nhất cho cả ngày.
- Các phụ kiện đồng bộ kèm theo : ống, công tắc, bảng điện, Vaseline, domino, ổ cắm… để lắp hoàn chỉnh hệ thống điện mặt trời

· 1 : Tấm pin mặt trời (Solar Panel)

· 2: Bộ điều khiển sạc mặt trời (Solar Charger Controller)

· 3 : Bộ kích điện DC-AC (Solar Inverter)

· 4 : Cầu dao chuyển mạch (Solar Inverter)

· 5 : Ắc quy (Battery)

Mô tả hoạt động của hệ thống:
Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm:
Hệ thống Sản xuất điện năng từ Mặt trời thành điện 220VAC/50Hz bổ sung vào điện lưới (On grid).
Hệ thống Lưu trữ biến đổi điện điện năng từ Mặt trời thành điện 220VAC/50Hz (Off grid).
Tuy nhiên, quý khách vẫn có thể sử dụng từng hệ thống trên một cách độc lập tùy theo nhu cầu cụ thể.
Khi khởi động Battery bank luôn được ưu tiên nạp điện từ Mặt trời cho đến khi đầy. Lúc này Grid-Tie Solar Inverter (GTSI) chưa làm việc.
Khi Battery bank đầy bộ Inverter-Solar Charger (ISC) sẽ ngưng sạc và bộ GTSI sẽ hoạt động: Biến đổi điện DC từ Solar panel thành điện AC 220V có điện áp, tần số - pha trùng với điện lưới và được hòa trực tiếp vào lưới điện – Việc bán điện sẽ được thông qua đồng hồ W1.
Khi có điện lưới, điện năng cho tải thông thường và tải ưu tiên sẽ được cấp qua đồng hồ điện W2 (điện mua) - do ISC lúc này đang ở chế độ On grid.
Khi mất điện lưới, ISC sẽ lấy điện DC từ Battery bank và Solar để biến đổi thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên. Đồng thời GTSI sẽ ngưng làm việc.