những điều cần biết về hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là gì? Ưu nhược điểm của loại điện này? Các loại pin mặt trời đang có trên thị trường? Là câu hỏi thường gặp của các hộ gia đình và doanh nghiệp đang quan tâm đến lĩnh vực nguồn năng lượng tái tạo. Để trả lời chính xác nhất cho câu hỏi trên hãy cùng NextTech tham khảo bài viết dưới đây!

1. Điện năng lượng mặt trời là gì? 

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là gì?

Điện năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điệ dựa trên cơ chế hiệu ứng quang điện trong vật lý. Đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và mang lại nhiều giá trị cho con người. Việc khai thác thành công nguồn năng lượng mặt trời không những không ảnh hưởng đến môi trường mà còn mang lại vô vàn các tác dụng lợi ích khác.

Thành phần chính trong pin mặt trời là silic tinh khiết – có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Các tế bào quang điện này được bảo vệ bởi một tấm kính trong suốt ở mặt trước và một vật liệu nhựa ở phía sau. Toàn bộ nó được đóng gói chân không trong thông qua lớp nhựa polymer càng trong suốt càng tốt.

2. Lịch sử phát triển của ngành năng lượng mặt trời 

Điện mặt trời được phát hiện đầu tiên vào năm 1839 bởi Alexandre-Edmund Becquerel một nhà vật lý người Pháp khi ông mới 19 tuổi, sự kiện này đã đánh dấu bước ngoặt to lớn và mở ra một kỷ nguyên mới năng lượng tái tạo trong tương lai.

Trải qua hơn 140 năm cùng sự phát triển của nền khoa học – kỹ thuật công nghệ hiện đại, đến nay cuộc cách mạng năng lượng tái tạo đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Hiện nay nguồn điện khai thác từ những tấm pin năng lượng mặt trời và các loại năng lượng tái tạo khác đã đáp ứng được gần 30% nhu cầu tiêu thụ điện toàn cầu, đóng góp vào 2% tổng sản lượng sản xuất điện trên thế giới.

Lịch sử hình thành phát triển của ngành năng lượng mặt trời

– Phương pháp khai thác điện năng lượng mặt trời

Có hai phương pháp để khai thác nguồn điện năng lượng mặt trời: khai thác chủ động, khai thác bị động.

• Phương pháp thụ động: là sử dụng các nguyên tắc thu giữ nhiệt trong cấu trúc vật liệu các công trình xây dựng.
• Phương pháp chủ động: đây là phương pháp hiện đại có sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu nguồn năng lượng từ bức xạ mặt trời. Sau đó dùng hệ thống quạt hay máy bơm để phân phối nguồn điện năng lượng mặt trời.

3. Ưu điểm & Nhược điểm của điện năng lượng mặt trời 

3.1. Ưu điểm

– Nguồn năng lượng tái tạo

Bên cạnh lợi ích của những tấm pin năng lượng mặt trời điều quan trọng là năng lượng mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo, không giống như các nhiên liệu hóa thạch như than, khí đốt, dầu mỏ… là những nguồn nhiên liệu không thể phục hồi. Chúng ta có thể khai thác chúng ở tất cả các khu vực trên thế giới và có sẵn mỗi ngày. Theo tính toán của NASA, ánh sáng mặt trời sẽ cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa.

Nguồn năng lượng sạch 100%, không ảnh hưởng môi trường

– Điện mặt trời sạch về sinh thái

Trong công cuộc đấu tranh bảo vệ môi trường trên toàn quốc, năng lượng mặt trời là lĩnh vực triển vọng nhất trong việc bảo vệ môi trường từ sự tăng nhiệt toàn cầu. Năng lượng mặt trời có thể thay đổi một phần năng lượng từ các nguồn nhiên liệu không tái tạo được. Đặc biệt, trong quá trình sản xuất, lắp đặt và vận hành hệ thống điện năng lượng mặt trời về cơ bản hệ thống này không phát sinh các loại khí thải độc hại vào khí quyển.

– Giảm hóa đơn tiền điện

Với hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ đáp ứng một số nhu cầu năng lượng của bạn với điện mà hệ thống pin mặt trời của bạn đã tạo ra, từ đó hóa đơn năng lượng của bạn sẽ giảm. Hơn nữa, bên cạnh việc tiết kiệm hóa đơn tiền điện bạn còn có thể sinh lời từ chính nguồn năng lượng dư thừa khi bán lại trực tiếp cho EVN.

– Tăng giá trị và thẩm mỹ cho công trình

Ưu điểm của điện mặt trời làm tăng tính thẩm mỹ cho công trình

Với việc lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời, công trình của bạn không chỉ trở nên đẳng cấp hơn mà còn tăng cao giá trị về mặt kinh tế. Nhiều nghiên cứu cho thấy, các tài sản được trang bị hệ thống điện năng lượng mặt trời có giá trị hơn nhiều so với với chi phí đầu tư ban đầu.

– Hiệu quả cao chi phí bảo trì thấp

Với hệ thống điện năng lượng mặt trời các hộ gia đình và các doanh nghiệp sẽ có được khoản tiết kiệm lớn trong ngân sách chi tiêu. Hệ thống điện năng lượng mặt trời không sử dụng ắc quy do đó các doanh nghiệp không phải tốn chi phí đầu tư, bảo trì, bảo dưỡng.

Ngoài ra, việc đồng hồ hai chiều mua bán điện của EVN là giải pháp lý tưởng thay thế việc đầu tư hệ thống lưu trữ điện. Hệ thống luôn được các nhà sản xuất chính hãng bảo hành trong khoảng thời gian lên đến 30 năm giúp mang lại hiệu quả lâu dài về mặt kinh tế và môi trường.

– Phát triển công nghệ

Công nghệ ngành năng lượng mặt trời sẽ không ngừng cải tiến và phát triển trong tương lai. Những đổi mới trong vật lý lượng tử và công nghệ nano có khả năng sẽ làm tăng công suất của các tấm pin năng lượng mặt trời lên gấp nhiều lần so với hiện nay.

3.2. Nhược điểm của điện năng lượng mặt trời

– Phụ thuộc thời tiết

Các tấm pin năng lượng mặt trời sản sinh ra điện phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời để thu thập hiệu quả năng lượng mặt trời. Do vậy, trong những ngày nhiều mây và mưa hệ thống năng lượng mặt trời sẽ sản sinh ra điện cực thấp hoặc không thể sản sinh ra điện năng vào buổi tối. Tuy nhiên so với nguồn năng lượng gió thì năng lượng điện mặt trời vẫn là giải pháp có lợi hơn rất nhiều.

– Sử dụng nhiều diện tích không gian

Nếu mong muốn sản xuất nhiều điện thường cần sử dụng nhiều tấm pin mặt trời vì càng nhiều ánh sáng mặt trời được thu thập thì hệ thống sản sinh ra càng được nhiều điện.

Thực tế cho thấy các tấm pin mặt trời đòi hỏi nhiều không gian và một số mái nhà không đủ lớn để phù hợp với số lượng tấm pin mặt trời mà bạn muốn có, điều đó buộc bạn phải lắp thêm ở sân vườn hoặc những khu vực còn trống khác.

Ưu nhược điểm của điện năng lượng mặt trời

Tuy nhiên với sự phát triển không ngừng của ngành năng lượng tái tạo, trong tương lai gần công nghệ điện năng tái tạo cụ thể là ngành năng lượng mặt trời sẽ ngày càng phát triển – hiện đại hứa hẹn sẽ đáp ứng và giảm thiểu được những nhược điểm kể trên. Chính vì thế nỗi lo không có không gian lắp đặt cũng như nhược điểm về thời tiết sẽ dần được cải thiện.

4. Có nên lắp điện năng lượng mặt trời hay không? 

Vậy có nên lắp điện mặt trời hay không, đặc biệt là ở Việt Nam là câu hỏi được quan tâm nhiều nhất.

Do vị trí địa lý và khí hậu mà giá trị bức xạ của Việt Nam theo phương ngang dao động từ 897 kWh/m2/năm đến 2108kWh/m2/năm. Giá trị bức xạ cao thuộc top cao trên thế giới nên sản lượng điện tạo ra từ pin mặt trời sẽ nhiều hơn, tương ứng giá trị 2,46 kWh/m2/ngày đến 5,77 kWh/m2/ngày

Hiện nay chính phủ đã và đang có nhiều chính sách tích cực khuyến khích nhân dân lắp đặt sử dụng và phát triển các dự án điện năng lượng mặt trời trên mái nhà. Trong năm 2020, người dân sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời sẽ được bán điện trực tiếp cho EVN với mức giá 1,934đ/kwh đối với hình thức lắp trên mái nhà nên việc lắp đặt điện năng lượng mặt trời sẽ đem lại lợi ích lớn nhất về mặt kinh tế.

Một nguyên nhân khác tác động lớn đến quyết định lắp đặt hệ thống điện mặt trời áp mái của các hộ gia đình là chi phí đầu tư hiện nay đã giảm đáng kể, mức giảm từ 30%-50%. Trước đây đầu tư 3 KWp điện mặt trời áp mái phải tốn chi phí từ 90-100 triệu đồng, nay chỉ còn khoảng 40-50 triệu đồng.

Do vậy với những lợi ích như tiết kiệm tiền điện hằng tháng từ 30%-50%, khả năng hoàn vốn 4-5 năm và thời gian sử dụng, bảo hành pin mặt trời lên đến 20 năm, các hộ gia đình, doanh nghiệp thương mại, cơ sở sản xuất nên đầu tư lắp đặt điện năng lượng mặt trời.

5. Phân loại hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời 

5.1. Phân loại theo mô hình lắp đặt năng lượng mặt trời

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid): Đây là hệ thống sử dụng phổ biến nhất hiện nay, nguồn điện mặt trời tạo ra được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện. Khi nhu cầu sử dụng điện lớn hơn lượng điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời tạo ra, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng.

Trong trường hợp hệ thống sản xuất điện dư thừa so với mức tiêu thụ, thì số điện dư thừa sẽ đẩy lại mạng lưới điện quốc gia, số điện dư này sẽ được đồng hồ 2 chiều ghi lại và EVN sẽ chi trả cho lượng dư này.

Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid): Với hệ thống điện mặt trời độc lập, hệ thống sẽ sản xuất ra điện sau đó dẫn điện đến các bình ắc quy để lưu trữ điện. Hệ thống này hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới.

Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid): Đây chính là sự kết hợp giữa 2 hệ trên. Hệ thống điện mặt trời kết hợp vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết.

5.2. Phân loại theo thiết kế giàn khung, giá đỡ hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện mặt trời áp mái: Hệ thống điện mặt trời áp mái là thiết kế phổ biến chiếm đến 90% trong các dự án điện mặt trời hiện nay. Đặc biệt là các hộ gia đình, doanh nghiệp, nhà xưởng vì nó vừa tiết kiệm diện tích lại vừa tiết kiệm được chi phí. Với hệ thống thiết kế giàn khung của điện mặt trời áp mái mọi người sẽ tận dụng không gian của mái nhà ở, nhà kho hay nhà xưởng, công ty để lắp đặt một hệ thống điện mặt trời với nhiều tiện ích như: cung cấp điện sinh hoạt; quản lý chi phí tiền điện, thu lời từ việc bán lượng điện dư,….

Hệ thống điện mặt trời làm giàn khung dưới mặt đất: Loại thiết kế giàn khung, giá đỡ này sẽ tốn nhiều chi phí hơn để làm giàn khung. Tuy nhiên với hệ thống khung mặt đất linh hoạt có thể định hướng được các tấm pin sao cho chúng có thể mang lại sản lượng cao nhất. Chính vì vậy lựa chọn này được nhiều nhà đầu tư có sẵn diện tích đất lớn lựa chọn.

6. Sơ đồ cấu tạo cơ bản của pin mặt trời 

– Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời

Như đã mô tả ở trên, có 3 loại mô hình lắp đặt hệ thống điện mặt trời: on-grid, off-grid và hybrid nên cấu tạo hệ thống sẽ có chút khác biệt, chủ yếu nằm ở cục pin dữ trữ điện ở hệ thống off-grid. Về cơ bản, hệ thống điện mặt trời sẽ có những bộ phận cấu thành như sau:

• Tấm pin năng lượng mặt trời: Pin năng lượng mặt trời được chia làm 8 bộ phận gồm: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin (phía sau), hộp đấu dây (junction box), cáp điện, Jack kết nối MC4.
• Bộ chuyển đổi (Inverter): Là bộ chuyển điện có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC).
• Tủ điện: Là hộp chứa các thiết bị gồm CB, Role, kết nối các inverter để truyền tải hoặc đóng ngắt mạch điện nhằm bảo vệ quá tải, sụt áp hệ thống điện cung cấp cho các thiết bị.
• Hệ thống giám sát từ xa qua internet smartphone: Dùng để kiểm soát và giám sát hệ thống dàn pin năng lượng mặt trời thông qua phần mềm, điều khiển giao tiếp ở bất kỳ nơi đâu miễn là có mạng internet.
• Khung giá đỡ và các thiết bị phụ điện: Là hệ thống khung và các thiết bị phụ hỗ trợ cố định các tấm pin vào phần mái được lắp đặt nhằm đảm bảo các tấm pin tiếp cận được ánh sáng mặt trời tối đa công suất.
• Đồng hồ đo đếm điện 2 chiều: Dùng để đo lường điện năng lượng mặt trời sản sinh và sản lượng điện bán ra cho EVN.
• Pin dự trữ: sử dụng điện áp pin 12V, 24V, 36V, 48V hoặc 60V để lưu trữ điện khi pin mặt trời không sản xuất điện

NextTech hy vọng đã cung cấp những thông tin hữu ích giúp bạn trả lời câu hỏi năng lượng mặt trời là gì!