SOLAR POWER – Giới thiệu về năng lượng mặt trời, nguồn năng lượng cho tương lai xanh

Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời là năng lượng chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời thành điện trực tiếp sử dụng quang điện (PV), hoặc gián tiếp sử dụng năng lượng mặt trời tập trung, hoặc kết hợp chúng.

 

Hiện nay, các hệ thống năng lượng mặt trời chủ yếu sử dụng một trong hai công nghệ sau:

  • Các hệ thống quang điện (PV) sử dụng các tấm pin mặt trời, trên mái nhà hoặc trong những ngôi nhà có năng lượng mặt trời trên mặt đất, chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng.
  • Năng lượng mặt trời tập trung (CSP, còn được gọi là nhà máy "năng lượng mặt trời tập trung") sử dụng năng lượng mặt trời nhiệt để tạo ra hơi, sau đó được chuyển đổi thành điện bằng tuabin.

Photovoltaics ban đầu chỉ được sử dụng như là một nguồn năng lượng cho các ứng dụng nhỏ và vừa, từ máy tính được cung cấp bởi một pin mặt trời duy nhất đến các căn nhà từ xa được cung cấp bởi một hệ thống PV trên mặt đất không có lưới điện. Các nhà máy điện mặt trời tập trung thương mại lần đầu tiên được phát triển vào những năm 1980. Việc lắp đặt 402 MW tại Ivanpah, là nhà máy điện năng lượng mặt trời tập trung lớn nhất trên thế giới, nằm ở sa mạc Mojave của California.

Khi chi phí cho hệ thống điện mặt trời giảm, số lượng các hệ thống năng lượng mặt trời PV đã được đưa vào sử dụng đã tăng lên hàng triệu và các trạm điện năng lượng mặt trời với sức tải hàng trăm megawatt đang được xây dựng.

Solar PV đang nhanh chóng trở thành một công nghệ ít tốn kém và ít carbon để khai thác năng lượng tái tạo từ mặt trời. Nhà máy điện quang điện lớn nhất hiện nay trên thế giới là công viên năng lượng mặt trời Longyangxia Dam công suất 850 MW, ở Thanh Hải, Trung Quốc.

Cơ quan năng lượng quốc tế dự đoán ​​vào năm 2014 cho rằng theo kịch bản "năng lượng tái tạo cao" vào năm 2050, năng lượng mặt trời PV và năng lượng mặt trời tập trung sẽ chiếm khoảng 16% và 11% lượng tiêu thụ điện trên toàn thế giới và năng lượng mặt trời sẽ là nguồn lớn nhất thế giới điện. Hầu hết các thiết bị năng lượng mặt trời sẽ được cài đặt ở Trung Quốc và Ấn Độ. Hiện tại, tính đến năm 2016, năng lượng mặt trời cung cấp chỉ chiếm 1% tổng sản lượng điện trên toàn thế giới nhưng tăng 33% mỗi năm.

Pin mặt trời được ghép nối từ nhiều tế bào quang điện, tế bào quang điện là thiết bị bán dẫn chứa lượng lớn các diod p-n, dưới ánh sáng mặt trời nó có khả năng tạo ra dòng điện tức là có khả năng chuyển đổi quang năng thành điện năng. Sự chuyển đổi này gọi là hiệu ứng quang điện.

Người ta có thể ghép nối nhiều tấm pin mặt trời thành hệ thống pin mặt trời. Pin năng lượng mặt trời (NLMT) có dạng đơn tinh thể (monocrystalline - hiệu suất cao nhất) hoặc đa tinh thể (polycrystalline - hiệu suất trung bình) hoặc màng mỏng (thin film - hiệu suất thấp nhất). Tuỳ loại, các tấm pin có thể có hiệu suất từ 15% đến 18%, công suất từ 3Wp đến 200Wp và có tuổi thọ trung bình khoảng 25-30 năm.

 Từ hệ thống pin mặt trời, ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được truyền dẫn tới bộ điều khiển xạc NLMT (Solar Charger Controller) là một thiết bị điện tử có chức năng điều khiển tự động 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 hệ thống pin mặt trời và điện được tích trữ trong các ắc quy đủ lớn, trong hệ thống sẽ có thêm bộ kích điện (Inverter) để biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC) 220V, có thể sử dụng cho hầu hết các thiết bị điện gia đình (đèn, quạt, máy tính, TV…).

Hệ thống điện mặt trời có nhiều mô hình:

  • Loại có khả năng cung cấp điện không có hệ ắc quy lưu trữ, chỉ dùng khi có năng lượng mặt trời, chạy với công suất nhỏ
  • Loại có thể hòa lưới (on grid solar system) điện quốc gia, cung cấp điện lên lưới như 1 máy phát điện
  • Loại hoạt động độc lập (off grid solar system) như 1 hệ thống back-up điện.
  • Loại vừa có thể hòa lưới, hoạt động độc lập và có thể kết hợp với các loại năng lượng khác (hybrid solar system)

Thành phần cơ bản của một hệ thống điện mặt trời:

1)      Tấm pin mặt trời (Solar Panel)

Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời sử dụng trong hệ thống điện mặt trời:

  • Hiệu suất: từ 15% - 18%
  • Công suất: từ 25Wp đến 325 Wp
  • Số lượng cells trên mỗi tấm pin: 72 cells
  • Kích thước cells: 5" – 6"
  • Loại cells: monocrystalline và polycrystalline
  • Chất liệu của khung: nhôm
  • Tuổi thọ trung bình của tấm pin: 25-30 năm

Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất (khi mặt trời đứng bóng và quang mây). Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ thuộc và cách chúng ta nối ghép các tấm pin mặt trời  lại với nhau.

Các tấm pin 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 mặt trời (Solar Charger Controller)

Đây là thiết bị có chức năng điều khiển việc sạc điện từ tấm pin NLMTcho ắc-quy, ổn áp cho dòng điện nạp, 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 tấm pin mặt trờii 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 của tấm pin mặt trời quá thấp.

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

Bộ kích điện là một thiết bị biến đổi điện áp một chiều (DC) của bình ắcquy (12V – 24V - 48V hoặc lên đến 240V) thành điện áp xoay chiều (AC) có tần số phù hợp với lưới điện Việt Nam đang sử dụng là 220V, 50Hz. Bộ kích điện được thiết kế với nhiều loại công suất từ 300VA – 10kVA tuỳ yêu cầu sử dụng

Bộ kích điện có hai dạng: sóng điện hình sin mô phỏng và hình sin thực. Loại đầu có ưu điểm là giá rẻ, nhỏ gọn, thường dùng cho máy vi tính, đèn compact, tivi, đầu máy… Loại sau sử dụng tốt với các thiết bị điện dân dụng, nhưng có giá cao hơn.

4)       Ắc quy (Battery) 

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 như ắc quy nước axit, ắc quy miễn bảo dưỡng MF, ắc quy kín khí VRLA, ắc quy khô (gel, cadimi, niken) với kích thước và dung lượng (tính bằng AH) hoàn toàn khác nhau, tùy thuộc vào công suất và đặc điểm của hệ thống pin 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.

Tags:

Bài viết khác

TẠI SAO NÊN VÀ TẠI SAO KHÔNG NÊN SỬ DỤNG GIẢI PHÁP DCIM ?

Bạn đã đọc về lý do tại sao các giải pháp DCIM lại quan trọng. Nhưng trước khi sử dụng chúng, bạn nên biết những lợi ích và hạn chế của việc sử dụng các giải pháp DCIM là gì.

GIẢI PHÁP THÔNG MINH CỦA VERTIV

Nhiều người dùng Edge chọn Giải pháp thông minh của Vertiv thay vì xây dựng các phòng dữ liệu cạnh truyền thống.   

Đối tác của chúng tôi

AIEMS Việt Nam