SƠ ĐỒ ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

1. Sơ đồ điện năng lượng mặt trời theo đối tượng sử dụng

Hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể dùng cho cả gia đình, hộ kinh doanh, văn phòng lẫn nhà xưởng, nhà máy. Tùy theo quy mô lớn, nhỏ mà cấu tạo của hệ thống sẽ khác nhau.

1.1 Sơ đồ điện năng lượng mặt trời cho gia đình, hộ kinh doanh, văn phòng

Sơ đồ cấu tạo hệ thống cho gia đình

Hệ thống này có quy mô nhỏ với công suất từ 10kW trở xuống. Các thiết bị gồm có:

• Tấm pin mặt trời: Tiếp nhận, hấp thụ và chuyển hóa ánh nắng mặt trời thành dòng điện một chiều DC.
• Inverter: Nhận dòng điện một chiều DC từ các tấm pin mặt trời và chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều AC. Bên cạnh đó, inverter cũng giúp theo dõi điểm công suất cực đại của các tấm pin và chống sự xâm nhập của dòng ngược DC.
• Tủ điện: Kết nối với inverter, truyền tải dòng điện xoay chiều từ inverter đến các tải tiêu thụ và lưới điện quốc gia. Đồng thời, đây cũng là bộ phận có vai trò đóng, ngắt mạch điện để tránh hiện tượng quá tải hoặc sụt áp hệ thống điện cung cấp cho các tải tiêu thụ. Nhờ đó, hệ thống hoạt động lâu dài và đảm bảo độ bền của các thiết bị trong hệ thống.
• Cáp điện và phụ kiện: Kết nối các thiết bị trong hệ thống điện mặt trời với nhau và với lưới điện quốc gia.
• Tải tiêu thụ là các thiết bị điện gia dụng (điều hòa, tủ lạnh, bóng điện…)

Nguyên lý hoạt động:

• Những tấm pin mặt trời tiếp thu quang năng từ mặt trời và biến đổi thành dòng điện một chiều DC.
• Dòng điện một chiều DC đi qua inverter và chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều AC.
• Dòng điện xoay chiều AC tiếp tục đi qua tủ điện và cung cấp điện cho các thiết bị gia đình, văn phòng như đèn điện, tivi, tủ lạnh, điều hòa, máy giặt, lò vi sóng, máy tính, máy in, máy photocopy…

1.2. Sơ đồ điện năng lượng mặt trời cho nhà xưởng, nhà máy

Sơ đồ và cấu tạo hệ thống

Hệ thống này thường có quy mô lớn, công suất từ 10kW trở lên. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động tương tự như hệ thống cho gia đình. Nhưng khác nhau về thiết bị sử dụng điện là máy móc, các thiết bị có công suất lớn, hệ thống làm mát, dây chuyền sản xuất… Đồng thời dòng điện AC sẽ phải đi qua các loại tủ điện công nghiệp trước khi đến máy móc.

2. Sơ đồ lắp đặt dựa theo kiểu hệ thống điện mặt trời

Dựa trên đặc điểm này, người ta chia hệ thống điện mặt trời làm 2 loại là hệ thống điện mặt trời hòa lưới và hệ thống điện mặt trời độc lập.

2.1. Sơ đồ hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới

Có ánh sáng mặt trời là có điện “miễn phí”

Cấu tạo hệ thống điện năng lượng mặt trời:

• Tấm pin mặt trời
• Inverter nối lưới
• Tủ điện chính của khu vực
• Cáp điện và phụ kiện

Nguyên lý hoạt động:

• Các tấm pin mặt trời hấp thụ và chuyển hóa bức xạ mặt trời thành dòng điện một chiều.
• Dòng điện một chiều đi quan inverter nối lưới và được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều cùng pha, cùng tần số và điện áp với điện lưới.
• Dòng điện xoay chiều được kết nối với tủ điện chính của khu vực và hòa vào lưới điện quốc gia. Lượng điện mặt trời được lưu trữ trên lưới điện quốc gia.

Hệ thống hoạt động song song với lưới điện quốc gia, theo thứ tự ưu tiên điện mặt trời trước. Khi mất điện, inverter nối lưới ngắt kết nối. Hệ thống tạm dừng hoạt động để pin mặt trời không phát điện vào lưới điện, không gây nguy hiểm cho nhân viên sửa chữa.

Tìm hiểu chi tiết trong bài viết: Nguyên lý điện mặt trời

2.2. Sơ đồ điện năng lượng mặt trời độc lập (hybrid)

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của điện mặt trời độc lập

Cấu tạo:

• Tấm pin mặt trời
• Bộ điều khiển sạc mặt trời: Giúp ổn áp dòng điện và điều khiển việc lấy điện từ các tấm pin mặt trời cho ắc quy để ắc quy không bị quá tải hay xả quá sâu, giúp ắc quy nạp không quá điện thế cho phép. Thông qua bộ điều khiển sạc, người dùng có thể biết được tình trạng ắc quy, kiểm soát hệ thống và phụ tải. Nhờ đó, hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả, lâu dài và ắc quy lưu trữ an toàn, bền lâu.
• Ắc quy: Lưu trữ điện mặt trời để cung cấp cho các tải tiêu thụ vào buổi tối hoặc những ngày mưa, không có nắng.
• Inverter độc lập
• Cáp điện và phụ kiện

Nguyên lý hoạt động:

• Tấm pin mặt trời hấp thụ ánh nắng để chuyển hóa thành dòng điện một chiều DC
• Dòng điện một chiều DC đi qua bộ điều khiển sạc để ổn áp dòng điện.
• Từ bộ điều khiển sạc, một phần dòng điện một chiều DC sẽ đi qua inverter độc lập và chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều AC cung cấp cho các tải tiêu thụ. Một phần được lưu trữ tại ắc quy để dùng vào ban đêm hoặc những khi trời không có nắng.

Như vậy, hệ thống không kết nối với lưới điện quốc gia và sử dụng ắc quy để lưu trữ điện.

Kết luận: Hệ thống ĐMT hòa lưới phù hợp với nơi đã có lưới điện ổn định, những người có nhu cầu sử dụng điện nhiều vào ban ngày. Còn hệ thống ĐMT độc lập phù hợp với vùng sâu, vùng xa, chưa có lưới điện ổn định. Hoặc những người muốn sử dụng điện lưới riêng, dùng khi di chuyển, muốn tích trữ điện để dùng vào ban đêm.

3. Sơ đồ đấu nối pin năng lượng mặt trời

Ngoài các sơ đồ trên, khi lắp đặt, người dùng cũng cần lưu ý sơ đồ đấu nối pin vì cách đấu nối pin ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Hiện nay, có 3 cách đấu nối pin mặt trời. Đó là:

3.1. Cách đấu pin năng lượng mặt trời theo chuỗi

Sơ đồ đấu nối pin mặt trời theo chuỗi

Các tấm pin được lắp nối tiếp nhau. Cực âm của tấm pin số 1 sẽ được kết nối với cực dương của tấm pin số 2, tương tự như vậy cho đến hết. Cuối cùng, hệ thống pin chỉ còn một cực dương và một cực âm. Các tấm pin mặt trời cùng loại và công suất định mức. Cách đấu nối theo chuỗi giúp tăng tổng điện áp, tổng công suất của cả hệ thống.

3.2. Cách đấu nối pin năng lượng mặt trời song song

Sơ đồ đấu nối pin năng lượng mặt trời song song

Các tấm pin mặt trời được kết nối song song với nhau. Cực dương nối với cực dương và cực âm nối với cực âm. Cách đấu nối này giúp tăng tổng công suất, tổng dòng điện của cả hệ thống.

3.3. Cách đấu nối pin năng lượng mặt trời hỗn hợp

Sơ đồ đấu nối pin năng lượng mặt trời hỗn hợp

Các tấm pin năng lượng mặt trời vừa được lắp nối tiếp vừa được lắp song song với nhau giúp tăng tổng điện áp, tổng dòng điện, tổng công suất của hệ thống. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ nên áp dụng với các tấm pin có cùng điện áp, dòng điện, hiệu suất và cùng nhà sản xuất.