Có 3 phương án mô hình sử dụng điện mặt trời chủ yếu (đối với các dự án điện mặt trời trên mặt đất). Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và hiệu quả đầu tư dẫn đến sự lựa chọn các phương án và mô hình lắp đặt.
Các mô hình điện mặt trời bao gồm:
– Hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới (On Grid)
– Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off Grid)
– Hệ thống điện mặt trời lai ghep (Hybrid)
I./ Hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới (On Grid)
- Hệ thống điện mặt trời nối lưới
Hệ thống Điện mặt trời mái nhà là hệ thống Điện mặt trời có các tấm quang điện được lắp đặt trên mái nhà, công trình dân dụng hoặc công nghiệp và có công suất không quá 01 MWp, đấu nối trực tiếp hoặc đấu nối gián tiếp vào lưới điện Quốc gia.
Như vậy điều quan trọng là “các tấm quang điện được lắp đặt trên mái nhà, công trình dân dụng và công nghiệp”. Công trình dân dụng và công nghiệp được giải thích và định nghĩa ở Luật xây dựng và các văn bản hướng dẫn khác, từ đó mỗi cơ quan quản lý điện lực có những hướng dẫn và cách hiểu khác nhau về “công trình dân dụng và công nghiệp”.
Các thiết bị của hệ thống bao gồm:
– Các tấm pin năng lượng mặt trời
– Inverter (On Grid)
– Giá đỡ tấm pin
– Đồng hồ đo đếm điện năng (2 chiều)
Nguyên lý hệ thống điện mặt trời nối lưới
Ưu điểm:
– Đơn giản về phương diện thi công;
– Chi phí thấp;
– Dễ vận hành và bảo trì;
Nhược điểm:
– Phí phạm công suất dư thừa trong trường hợp không bán lại điện cho người sử dụng khác hoặc EVN;
– Hệ thống chỉ dùng được ban ngày;
2. Hệ thống điện mặt trời nối lưới bám tải (sử dụng modul điều khiển Zero Export)
Hệ thống điện mặt trời bám tải là giải pháp đảm bảo hệ thống điện mặt trời chỉ sản xuất để vừa đủ với nhu cầu sử dụng mà không phát ngược lên lưới hay đi ra ngoài mạch điện.
Nghĩa là: Năng lượng sản sinh từ hệ thống ĐMT = Năng lượng mà người dùng sử dụng
2.1 Nguyên lý của Hệ thống điện mặt trời bám tải
Hệ thống điện mặt trời bám tải sử dụng Biến tần năng lượng và một thiết bị gọi là Smart Power Sensor (Bản chất là loại đồng hồ giám sát công suất thông minh) để đảm bảo hệ thống luôn sản xuất đủ lượng điện với nhu cầu, cụ thể:
- Khi cung > cầu: Smart Power Sensor sẽ truyền thông tin cho Biến tần thông báo rằng lượng điện tiêu thụ trong nhà đang thấp hơn sản lượng điện tạo ra từ hệ thống ĐMT, yêu cầu biến tần phải giảm công suất để cân bằng với lượng điện tiêu thụ trong nhà.
- Khi cung < cầu: Smart Power Sensor sẽ truyền thông tin cho Biến tần thông báo rằng lượng điện tiêu thụ trong nhà đang cao hơn sản lượng điện tạo ra từ hệ thống ĐMT, yêu cầu Biến tần sử dụng điện lưới để bù vào phần thiếu.
Nguyên lý hệ thống bám tải – Zero Export
2.2 Ưu điểm của Hệ thống điện mặt trời bám tải (Zero Export)
- Không phát điện lên lưới:Nhờ sử dụng Biến tần cùng Smart Power Sensor, hệ thống điện mặt trời bám tải luôn đảm bảo sản xuất năng lượng bằng với nhu cầu tiêu thụ, do đó sẽ không có phần điện dư đẩy lên lưới.
- Thủ tục với điện lực bớt phức tạp hơn: Cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời ở Việt Nam đã hết hiệu lực và đang trong thời gian soạn thảo và công bố cơ chế mới, nên việc làm thủ tục đấu nối và xin cấp công tơ 2 chiều với điện lực không thực hiện được, vì vậy Hệ thống điện mặt trời bám tải sẽ là giải pháp hiệu quả nhất để giải quyết được vấn đề này.
- Không cần sử dụng bộ lưu trữ:Hiện nay, chi phí đầu tư bộ lưu trữ chưa được tốt, chủ đầu tư có thể lựa chọn Hệ thống điện mặt trời bám tải không lưu trữ để tối ưu hiệu quả đầu tư.
II./ Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập:
Một hệ thống mặt trời không nối lưới (Off Grid) ngược lại với một hệ thống hòa lưới. Do không có lưới điện hỗ trợ để giải quyết vấn đề “On-Demand – theo nhu cầu” của con người, hệ thống Điện mặt trời độc lập phải tích năng lượng vào ắc-quy (pin lưu trữ) để bù trừ công suất.
Để đảm bảo có điện mọi thời điểm, loại này đòi hỏi phải có một bộ pin lưu trữ. Những bộ ắc-quy cần phải được thay thế trong khoảng 3 đến 8 năm một lần (hiện nay tuổi thọ của pin lưu trữ đã đạt tới 8 – 10 năm), tùy theo mức độ chi phí, pin càng đắt đỏ thì càng dùng được lâu. (trong khi tấm pin Năng lượng mặt trời tồn tại lên đến 30 năm), việc trang bị và bảo trì pin lưu trữ phức tạp, đắt tiền cũng như tổn thất năng lượng do chu trình xả nạp cao hơn như đã nói trên.
- Ưu điểm của hệ thống Năng lượng mặt trời độc lập (Off Grid)
a) Không cần truy cập vào lưới điện
Hệ thống điện mặt trời độc lập nên đầu tư khi chúng rẻ hơn rất nhiều so với việc đầu tư cơ sở hạ tầng để dẫn đường dây điện đến một số khu vực hẻo lánh, xa xôi với điện lưới quốc gia. Ví dụ như hải đảo, các khu biệt lập về lưới điện có phụ tải đột biến cao.
b) Độc lập, tự chủ về nguồn điện
Với một số ít cá nhân có điều kiện hoặc những nơi không có điện lưới, việc tự cung tự cấp mang lại sự chủ động và không bị ràng buộc bởi lưới điện hơn là về mặt tài chính. Những sự cố mất điện đột ngột từ lưới điện sẽ không hề ảnh hưởng đến quá trình sử dụng điện của người đầu tư.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện mặt trời độc lập
- Cấu trúc, thành phần của hệ thống Năng lượng mặt trời độc lập:
Các dự án năng lượng mặt trời không nối lưới điển hình, ngoài tấm pin và inverter (cần sử dụng loại độc lập), cần thêm các thành phần phụ sau:
– Bộ điều khiển sạc ắc quy.
– Công tắc ngắt DC
– Ngân hàng pin lưu trữ (battery bank).
– Bộ inverter độc lập, hoặc có thể sử dụng loại hybrid
– DC converter – bộ chuyển đổi điện từ DC ngược lại AC
Trong đó :
- Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trờicòn được gọi là bộ điều chỉnh sạc hoặc bộ điều chỉnh ắc quy. Bộ điều chỉnh sạc giới hạn tốc độ dòng được gửi đến ngân hàng pin lưu trữ và bảo vệ khỏi trước hợp sạc quá mức.
Bộ điều khiển sạc tốt sẽ giữ cho ắc quy luôn hoạt động ổn định, đảm bảo tuổi thọ được tối ưu hoá.
- Công tắc ngắt DC Công tắc ngắt kết nối DC và AC đảm bảo an toàn cho tất cả các hệ thống điện mặt trời. Trong hệ thống độc lập, công tắc ngắt dòng DC được bố trí giữa các ắc quy và inverter. Chức năng để chặn dòng điện chạy qua giữa các thành phần này để đảm bảo an toàn cho kỹ thuật viên trong quá trình xử lý sự cố hoặc bảo trì.
- Pin lưu trữ Nếu không có các ắc quy lưu trữ điện thì vào buổi tối bạn sẽ không có điện để sinh hoạt bởi hệ thống không thể tạo ra dòng điện khi không có ánh nắng Mặt trời.
- Inverter không nối lưới (Off Grid) Hầu hết các thiết bị sử dụng điện gia dụng đều sử dụng dòng điện xoay chiều (AC). Dòng điện chạy từ cáctấm pin mặt trời thông qua bộ điều khiển sạc và ắc quy trước khi đến inverter để chuyển đổi đưa vào sử dụng trong gia đình.
Ưu điểm:
- Không phụ thuộc vào điện lưới, phù hợp tại các địa điểm vùng sâu, vùng xa, hải đảo nhưng nơi không có lưới điện quốc gia. Hoặc những thiết bị hoạt động độc lập.
- Chủ động về chi phí điện
Nhược điểm:
- Chi phí lắp đặt lớn, công suất sử dụng càng lớn thì hệ thống càng đắt.
- Chi phí bảo dưỡng lớn
III./ Hệ thống năng lượng mặt trời lai ghép (hybrid)
Hệ thống năng lượng mặt trời lai ghép là sự kết hợp giữa Điện mặt trời độc lập và hệ thống hòa lưới. Hệ thống này vừa có những lợi ích như hòa lưới vừa có được bộ lưu trữ một lượng điện sử dụng độc lập dự phòng.
Nguyên lý của hệ thống điện mặt trời lai ghép
Ưu điểm của hệ thống năng lượng mặt trời lai ghép:
Hệ thống năng lượng mặt trời lai ghép sẽ ít tốn kém hơn hệ độc lập vì thực sự không cần đầu tư dung lượng ắc quy (pin lưu trữ) quá nhiều do hệ thống lưu trữ có sự hỗ trợ cơ chế bù trừ từ lưới điện. Có thể linh động trong việc điều chỉnh cách sử dụng để tận dụng tối ưu về mặt tài chính.
Ví dụ:
Giá điện từ công ty điện lực sẽ thay đổi tuỳ theo từng thời điểm trong ngày, vào giờ cao điểm giá điện sẽ tăng vọt. Khi bạn sử dụng hệ thống lai ghép bạn hoàn toàn linh động trong việc sử dụng nguồn điện từ đâu (lưới điện hay ắc quy). Vào khoảng thời gian giá điện rẻ thay vì sử dụng điện từ các tấm pin thì bạn hãy lưu trữ nó vào các ắc quy (hoặc nạp cho xe điện) và lấy điện từ lưới điện để sử dụng. Ngược lại, vào giờ cao điểm giá điện tăng vọt bạn sẽ xả điện từ ắc quy để sinh hoạt.
- Thiết bị cho hệ thống điện mặt trời lai ghép
Các hệ thống Điện mặt trời lai ghép điển hình thường dựa trên những thành phần bổ sung sau:
- Bộ điều khiển sạc.
- Ắc quy lưu trữ.
- Công tắc ngắt DC (tuỳ chọn).
- Inverter hybrid (lai ghép) tương thích với pin lưu trữ.
- Công tơ 2 chiều.
IV./ Giải pháp đo đếm điện năng
Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo đếm điện năng
- Nguyên lý hoạt động:
Tương tự như nguyên lý hoạt động của các loại đồng hồ đo đếm hiện nay, tuy nhiên đối với phương pháp đo đạc các nguồn điện từ điện lưới, năng lượng mặt trời và tải sẽ được thực hiện trên 01 đồng hồ đo điện thông minh (Smart meter), qua đó, giúp chúng ta dễ dàng quản lý và phân tích hệ thống một cách đơn giản.
Đồng hồ điện thông minh này gồm các tính năng thông minh như:
- Đo chỉ số điện năng từ lưới, điện năng từ hệ pin NLMT.
- Tổng số điện năng tiêu thụ.
- Nhiều chế độ lưu trữ các thời gian sử dụng điện, các biểu giá điện theo từng thời điểm.
- Ưu điểm:
- Hệ thống đơn giản, gọn nhẹ.
- Khả năng lưu trữ thông tin tốt.
- Khả năng giám sát, thu thập thông tin từ xa.
Quí khách quan tâm và muốn đầu tư xây dựng hệ thống Điện mặt trời áp mái xin liên hệ với Công ty Cổ phần Kỹ thuật và Công nghệ HT Việt Nam để được tư vấn rõ hơn.