Điện năng lượng mặt trời là gì?
Điện năng lượng mặt trời thay thế giải pháp năng lượng truyền thống, hệ thống còn giúp bảo vệ môi trường, tạo thu nhập thụ động và làm giảm áp lực lên lưới điện quốc gia. Vậy hệ thống điện năng lượng mặt trời là gì? Và nó được hoạt động như thế nào, ở bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu nó nhé.
1. Đôi nét về điện năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ mặt trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác được các tấm Cell hấp thụ và tạo ra điện. Năng lượng mặt trời cung cấp một nguồn năng lượng vô hạn, không sản sinh ra khí thải Carbon dioxide (CO2) và đặc biệt là không mất chi phí khi sử dụng.
Với vị trí cận xích đạo, Việt Nam có số giờ nắng chiếu trong ngày cao, và lượng bức xạ lớn. Khu vực Miền Trung từ Đà Nẵng trở vào và các tỉnh miền Nam có số giờ nắng trong năm thuộc vào nhóm cao nhất thế giới, trên 2000 – 2800 giờ. Khu vực miền Bắc Trung Bộ và miền Bắc có lượng bức xạ thấp hơn (1500 – 1700 giờ). Tuy nhiên mặt bằng chung vẫn cao hơn rất nhiều so với các nước Châu Âu. Với cách tính theo số giờ nắng trên, cứ 100m2 diện tích chúng ta đã bỏ phí 74.000.000đ/ năm.
2. Các hệ thống điện năng lượng mặt trời
Có 3 hình thức lắp đặt điện năng lượng mặt trời là On Grid, Off Grid và Hybrid.
2.1 Điện năng lượng mặt trời hòa lưới (On Grid)
Khi ánh sáng mặt trời (hạt photon) chiếu vào các tấm Pin quang điện sẽ giải phóng ra các hạt Electron, tạo ra dòng điện một chiều DC. Sau đó, thiết bị Inverter sẽ chuyển đổi dòng điện một chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC dùng trong sinh hoạt và sản xuất. Nguồn điện AC từ điện năng lượng mặt trời sẽ được kết nối với tủ điện chính của khu vực, cung cấp điện song song với lưới điện quốc gia..
Nếu điện năng lượng mặt trời thấp hơn điện sinh hoạt: Tải sẽ ưu tiên sử dụng điện năng lượng mặt trời sau đó mới sử dụng điện từ lưới điện quốc gia.
Nếu điện năng lượng mặt trời bằng điện sinh hoạt: Bạn sẽ không phải trả bất cứ chi phí tiền điện nào.
Nếu điện năng lượng mặt trời lớn hơn điện sinh hoạt: Bạn sẽ bán điện ngược lại cho EVN, tạo thu nhập thụ động lên đến 30%
Nếu điện năng lượng mặt trời không hoạt động hoặc trường hợp mất điện: Do buổi tối điện năng lượng mặt trời không hoạt động, điện sản xuất hầu như bằng 0, tải sẽ lấy điện từ lưới điện. Khi lưới điện bị mất điện, Inverter sẽ nhanh chóng ngắt kết nối với lưới điện. Điều này đảm bảo hệ thống điện và bảo vệ an toàn cho nhân viên sửa chữa.
Điện năng lượng mặt trời On Grid giúp tiết kiệm tối đa chi phí tiền điện, chi phí lắp đặt thấp nhất trong 3 hệ thống vì không sử dụng hệ thống lưu trữ.Thời gian hoàn vốn ngắn nhất. Khi điện sản xuất không đủ, Inverter có thể lấy điện từ lưới điện quốc gia. Bảo trì nhanh, gọn và dễ dàng. Tuy nhiên vì không có hệ thống lưu trữ, nên khi lưới điện quốc gia bị mất điện, hệ thống On Grid cũng sẽ ngưng hoạt động.
2.2 Điện năng lượng mặt trời độc lập lưới (Off Grid)
Nguyên lí hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập lưới (Off Grid)
Off Grid là gì ? Đây là hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập lưới (OFF Grid) là hệ thống tạo ra nguồn điện và lưu trữ để cung cấp điện cho các tải mà không cần nối với lưới điện quốc gia.
Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ chuyển đổi bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều (DC). Sau đó dòng điện DC sẽ được nạp vào hệ thống lưu trữ (ắc quy) thông qua bộ điều khiển sạc.Cuối cùng Iverter sẽ chuyển đổi dòng điện DC thành dòng điện xoay chiều AC phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt, sản xuất.
Cấu tạo của hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập lưới bao gồm: tấm pin năng lượng mặt trời, hệ thống lưu trữ (Ắc Quy), Bộ điều khiển sạc, Bộ chuyển đổi điện áp DC – AC (Inverter). Điện năng lượng mặt trời Off Gird phù hợp với những nơi không có điện lưới, điện chập chờn, thường xuyên mất điện.
Điện năng lượng mặt trời độc lập lưới (Off Grid) giúp bạn tự chủ nguồn điện, không phụ thuộc vào lưới điện. Vì vậy khi nguồn điện từ lưới bị mất hay không ổn định thì nguồn điện của bạn cũng sẽ không bị ảnh hưởng. Hệ thống dễ dàng di chuyển và lắp đặt, không bị vướng mắc vì không kết nối với điện lưới. Không cần phải trả tiền điện và góp phần bảo vệ môi trường.
Bởi vì cấu tạo của hệ thống có thêm hệ thống lưu trữ, vì thế giá thành của hệ thống Off Grid sẽ cao hơn so với hệ thống On Gird và bị giới hạn về tải tiêu thụ. Không những vậy, đối với nhiều ngày trời nhiều mây, nguồn lưu trữ năng lượng sẽ bị hạn chế và có thể bị hết điện. Đồng nghĩa với việc bạn sẽ có nguy cơ không đủ năng lượng cung cấp cho ngôi nhà của mình.
2.3 Hệ thống điện năng lượng mặt trời tương tác lưới (Hybrid)
Nguyên lí hệ thống điện năng lượng mặt trời tương tác lưới (Hybrid)
Điện năng lượng mặt trời tương tác lưới (Hybrid) là giải pháp sử dụng hệ thống lưu trữ (Ắc quy) vừa hòa lưới điện quốc gia để duy trì nguồn điện liên tục 24/7 cho các thiết bị quan trọng phải có điện liên tục. Hệ thống sẽ ưu tiên sử dụng năng lượng mặt trời chuyển hóa thành điện xoay chiều (AC) dùng trong sinh hoạt, đồng thời sạc cho ắc quy. Nếu điện năng lượng mặt trời dư sẽ đẩy lên lưới điện, và ngược lại tải sẽ lấy điện từ lưới điện quốc gia. Trường hợp cúp điện, hệ thống sẽ sử dụng nguồn điện trong ắc quy để cung cấp cho các thiết bị điện.
Hybrid bao gồm: Tấm pin năng lượng mặt trời, bộ biến tần lai (hybrid Inverter), bộ chuyển mạch, hệ thống lưu trữ (Ắc quy). Điện năng lượng mặt trời Hybrid được xem là giá cao nhất vì kết hợp cả On grid và Off Grid.
Điện năng lượng mặt trời Hybrid cho phép lưu trữ phần điện năng dư thừa vào ban ngày (Ưu tiên lữu trữ, sau đó mới đến hòa lưới). Có thể sử dụng vào buổi tối và thời gian lưới điện quốc gia mất điện. Đảm bảo cung cấp điện liên tục 24/7. Hệ thống cũng giúp kéo dài tuổi thọ của ắc quy,giảm chi phí bảo trì, thay thế.
Tuy nhiên, vì có Ắc quy nên giá thành cao nhất trong 3 hệ thống. Thời gian hoàn vốn dài hơn, cài đặt phức tạp và chi phí cài đặt ban đầu cao. Tuổi thọ pin chỉ từ 7 – 15 năm, nguồn điện dự phòng có thể giới hạn số lượng thiết bị bạn có thể chạy cùng 1 lúc.
3.So sánh về 3 hệ thống điện năng lượng mặt trời
Để mọi người có cái nhìn tổng quan và biết được mình nên sử dụng hệ thống nào phù hợp nhất, mình sẽ so sánh một số vấn đề chính của cả 3 hệ thống.
Về các thành phần cơ bản: cả 3 hệ thống đều sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời (Solar Panel) tuy nhiên Bộ kích điện (Inverter sẽ khác theo từng hệ thống). On Grid xài đồng hồ điện, Off Grid xài bộ điều khiển. Hybrid sẽ xài luôn cả đồng hồ điện và bộ điều khiển.
Về hiệu quả tiết kiệm năng lượng: On Gird đạt hiệu qua cao nhất, còn hai hệ thống còn lại vì xài bình ắc quy lưu trữ nên bị giảm công suất.
Vể đầu tư giá cả: On Gird rẻ nhất, tiếp theo đến Off Grid vì có bình ắc quy dự trữ nên giá cao gấp đôi. Mắc nhất là Hybrid vì kết hợp cả hai hệ thống trên.
Về tải tiêu thụ: On Grid và Hybrid không bị giới hạn trong khi đó Off Grid bị giới hạn.
Hiệu quả về kinh tế: cao nhất là On Grid, kế tiếp là hybrid và thấp nhất là Off Grid.
Ngoài ra hệ thống On Grid có chi phí tiết kiệm cao nhất, thời gian hoàn vốn ngắn nhất , chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp nhất, tính ổn định của hệ thống cao nhất. Hai hệ thống còn lại có khả năng dự phòng sự cố mất điện cao hơn.
Hệ thống On Grid được ứng dụng vào khu vực có điện tương đối ổn định, hệ thống Off Grid thích hợp cho vùng sâu vùng xa chưa có điện lưới và hệ thống Hybrid thích hợp cho vùng thường xuyên bị mất điện.