Phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

Nếu bạn chưa biết thiết kế hệ thống điện mặt trời như thế nào, bài viết này sẽ giúp bạn với những bước hướng dẫn chi tiết. Dựa vào phương pháp này, bạn có thể tự thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời cho gia đình mình để chuẩn bị tài chính phù hợp.

Các bước thiết kế một hệ thống solar

1. Tính tổng lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống solar phải cung cấp.

Tính tổng số Watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị. Cộng toàn bộ lại tất cả chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày .

2. Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải mỗi ngày.

Do tổn hao trong hệ thống, cũng như xét đến tính bảo đảm an toàn khi những ngày nắng không tốt, số Watt-hour của tấm pin nguồn năng lượng mặt trời cung ứng phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải, theo công thức sau :

Số Watt-hour các tấm pin mặt trời (PV modules) phải cung cấp = (1.3 – 1.5) x tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng

Trong đó 1.3 đến 1.5 là thông số bảo đảm an toàn

3. Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng

Để giám sát kích cỡ những tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính Watt-peak ( Wp ) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng trên quốc tế. Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở nơi này thì mức độ hấp thu nguồn năng lượng sẽ khác với khi đặt nó nơi khác .
Để phong cách thiết kế đúng chuẩn, người ta phải khảo sát từng vùng và đưa ra một thông số gọi là “ panel generation factor ”, tạm dịch là thông số phát điện của pin mặt trời. Hệ số “ panel generation factor ” này là tích số của hiệu suất hấp thu ( collection efficiency ) và độ bức xạ nguồn năng lượng mặt trời ( solar radiation ) trong những tháng ít nắng của vùng, đơn vị chức năng tính của nó là ( kWh / mét vuông / ngày ) .
Mức hấp thu nguồn năng lượng mặt trời tại Nước Ta là khoảng chừng 4.58 kWh / mét vuông / ngày vì vậy lấy tổng số Watt-hour những tấm pin mặt trời cần phân phối chia cho 4.58 ta sẽ có tổng số Wp của tấm pin mặt trời. Có những vùng mức hấp thu nguồn năng lượng mặt trời lớn hơn và cũng có những vùng nhỏ hơn. Trong đo lường và thống kê hoàn toàn có thể tính trung bình là 4 kWh / mét vuông / ngày .
Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số kỹ thuật Wp của nó, lấy tổng số Wp cần có của tấm pin mặt trời chia cho thông số kỹ thuật Wp của nó ta sẽ có được số lượng tấm pin mặt trời cần dùng .
Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin mặt trời cần dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của battery sẽ cao hơn .
Nếu có ít pin mặt trời, hệ thống sẽ thiếu điện trong những ngày râm mát, rút cạn battery hơn và như vậy sẽ làm battery giảm tuổi thọ. Nếu phong cách thiết kế nhiều pin mặt trời thì làm giá tiền hệ thống cao, vượt quá ngân sách được cho phép, đôi khi không thiết yếu .
Thiết kế bao nhiêu pin mặt trời lại còn tùy thuộc vào độ dự trữ của hệ thống. Thí dụ một hệ solar có độ dự trữ 4 ngày, ( gọi là autonomy day, là những ngày không có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện ), thì bắt buộc lượng battery phải tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời .
Ngoài ra SolarV có hệ thống bù lưới mưu trí hoặc chuyển lưới mưu trí sẽ xử lý được yếu tố mất điện hoặc thiếu điện cho những ngày râm mát cho những khu vực lắp ráp hệ thống điện mặt trời đã có điện lưới .

4. Tính toán bộ inverter

Hiện nay thông dụng có 2 loại inverter sine chuẩn ta hoàn toàn có thể dùng để giám sát : inverter sine chuẩn tần số cao ( high frequency ) và inverter sine chuẩn tần số thấp ( low frequency – hay người ta còn gọi là inverter dùng tăng phô )
Nếu phong cách thiết kế chọn inverter sine chuẩn tần số cao, bộ inverter phải đủ lớn để hoàn toàn có thể cung ứng được khi toàn bộ tải đều bật lên, như vậy nó phải có hiệu suất tối thiểu bằng 150 % hiệu suất tải, tốt nhất là chọn 200 % hiệu suất tải vì khi sử dụng có những lúc cần khởi động những thiết bị .
Nếu tải là motor ( hoặc tủ lạnh, máy lạnh … thường thì ) thì phải thống kê giám sát thêm hiệu suất để cung ứng thời hạn khởi động của motor. Thường dòng khởi động của thiết bị có motor lớn, gấp khoảng chừng 5-6 lần dòng khi chạy không thay đổi, tuy nhiên hoàn toàn có thể dùng chiêu thức khởi động mềm để tránh việc chọn inverter hiệu suất quá lớn .
Nếu chọn inverter sine chuẩn dùng tăng phô thì hoàn toàn có thể chọn hiệu suất từ 125 – 150 % là hoàn toàn có thể sử dụng được, tuy nhiên điểm yếu kém của loại inverter này là tiêu tốn lớn .
Chọn inverter có điện áp vào danh định tương thích với điện áp danh định của battery. Đối với hệ solar liên kết vào lưới điện, ta không cần battery, điện áp vào danh định của inverter phải tương thích với điện áp danh của hệ pin mặt trời .

 5. Tính toán battery

Battery dùng cho hệ solar là loại deep-cycle. Loại này được cho phép xả đến mức bình rất thấp và được cho phép nạp đầy nhanh. Loại này có năng lực nạp xả rất nhiều lần ( có nhiều cycle ) mà không bị hỏng bên trong, do vậy khá bền, tuổi thọ cao .

Có hai phương pháp tính toán battery

Cách thứ nhất

Là dựa vào lượng điện sản xuất được từ những tấm pin mặt trời. Dung lượng ắc quy phải chứa được = 1.5 đến 2 lần lượng điện sản xuất được mỗi ngày. Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng chừng 70 – 80 % do đó chia số Wh do pin mặt trời sản xuất ra với 0.7 – 0.8 rồi nhân với 1.5 đến 2 lần ta có Wh của battery. Trường hợp nhu yếu sử dụng đa phần là ban ngày thì chỉ cần phong cách thiết kế lượng ắc quy chứa bằng lượng điện sản xuất ra từ pin mặt trời là được .
Trong hệ solar độc lập sử dụng hằng ngày, để tuổi thọ ắc quy tăng lên ( gấp2, 3 lần thường thì ) thì không nên cho ắc quy xả sâu, nên bảo vệ ắc quy ở ngưỡng áp trên 11V ( so với ắc quy 12V ) và chuyển sang sử dụng điện lưới hoặc bù lưới .

Cách thứ hai là dựa vào tải sử dụng, cụ thể như sau:

Số lượng battery cần dùng cho hệ solar là số lượng battery đủ cung ứng điện cho những ngày dự trữ ( autonomy day ) khi những tấm pin mặt trời không sản sinh ra điện được. Ta tính dung tích battery như sau :

• Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 80% cho nên chia số Wh của tải tiêu thụ với 0.8 ta có Wh của battery
• Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6 (hoặc thấp hơn là 0.8), ta chia số Wh của battery cho 0.6 sẽ có dung lượng battery

Công thức tính dung lượng battery

Công thức tính dung lượng battery

Kết quả trên cho ta biết dung tích battery tối thiểu cho hệ solar không có dự trữ. Khi hệ solar có số ngày dự trữ ( autonomy day ) ta phải nhân dung tích battery cho số autonomy-day để có số lượng battery cần cho hệ thống .

Công thức tính dung lượng battery

Thiết kế solar charge controller

Solar charge controller có điện thế vào tương thích với điện thế của pin mặt trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của battery. Vì solar charge controller có nhiều loại do đó bạn cần chọn loại solar charge controller nào tương thích với hệ solar của bạn .

Đối với các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế thành nhiều dãy song song và mỗi dãy sẽ do một solar charge controller phụ trách. Công suất của solar charge controller  phải đủ lớn để nhận điện năng từ PV và đủ công suất để nạp battery.

Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch của PV

SolarV có phong cách thiết kế những bộ Solar charge controller dùng công nghệ tiên tiến sạc xung và nâng áp đỉnh MPP nên hiệu suất sạc cao hơn và ắc quy bền hơn, hiệu suất sạc tương tự những bộ sạc MPPT mà giá tiền rẻ hơn. Công nghệ sạc xung làm ắc quy bền hơn kể cả sạc MPPT. Các bạn hoàn toàn có thể xem thêm ở đây :
Ví dụ đơn cử :
Tính hệ solar cho 1 hộ dân vùng sâu có nhu yếu sử dụng như sau :
– 1 bóng đèn 18 Watt sử dụng từ 6-10 giờ tối .
– 1 quạt máy 60 Watt mỗi ngày sử dụng khoảng chừng 2 giờ .
– 1 tủ lạnh 75 Watt chạy liên tục

1. Xác định tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày

Tổng lượng điện = ( 18 W x 4 giờ ) + ( 60 W x 2 giờ ) + ( 75 W x 12 giờ ) = 1,092 Wh / day
( tủ lạnh tự động hóa ngắt khi đủ lạnh nên xem như chạy 12 giờ nghỉ 12 giờ )

2. Tính pin mặt trời (PV panel)

PV panel = 1,092 x 1.3 = 1,419. 6 Wh / day .
Tổng Wp của PV panel = 1,419. 6 / 4.58 = 310W p
Chọn loại PV có 110W p thì số PV cần dùng là 310 / 110 # 3 tấm

3. Tính inverter

Tổng hiệu suất sử dụng lớn nhất tại một thời gian = 18 + 60 + 75 = 153 W
Công suất inverter = 153 x 125 % = 190W
Tuy nhiên trong hệ thống có tủ lạnh với dòng khởi động khoảng chừng gấp 5 – 6 lần ( 6 x 75 = 450 w )
Vậy chọn inverter hiệu suất phải lớn hơn 450W .
Ta hoàn toàn có thể chọn loại inverter 500W trở lên. Lưu ý phải chọn inverter sine chuẩn để bảo đảm an toàn cho tủ lạnh .

4. Tính toán Battery

Công thức tính dung lượng battery

Với 2 ngày dự trữ, dung tích bình = 178 x 2 = 356 Ah
Như vậy chọn battery deep-cycle 12V / 400A h cho 2 ngày dự trữ .
Nếu chỉ sử dụng trong ngày thì không cần tính dự trữ, chọn ắc quy 12V-200 Ah là đủ .

5.Tính solar charge controller

Thông số của mỗi PV module : Pm = 110 Wp, Vm = 16.7 Vdc, Im = 6.6 A, Voc = 20.7 A, Isc = 7.5 A
Như vậy solar charge controller = ( 3 tấm PV x 7.5 A ) x 1.3 = 29.25 A

Chọn solar charge controller có dòng 30A/12 V hay lớn hơn.

Các thông tin trên là những thông tin cơ bản, để có bảng giá chi tiết và thông số thiết bị xin vui lòng email [email protected], hoặc nhấp vào nhận báo giá điện mặt trời hoặc gọi số miễn cước 18007171 để kỹ sư tư vấn của Vũ Phong Energy Group hỗ trợ.

Vũ Phong Energy Group là đơn vị chức năng có kinh nghiệm tay nghề trên 12 năm tổng thầu thi công điện mặt trời áp mái cho gia dụng, công nghiệp, nhà máy sản xuất và trang trại nguồn năng lượng mặt trời, với đội ngũ hơn 350 nhân sự tính đến hết 2019, đã xây đắp hơn 500MW p và đang quản lý và vận hành hơn 325MW p nhà máy sản xuất điện mặt trời, đạt tiêu chuẩn ISO 9001 : năm ngoái, ISO 14001 : năm ngoái và ISO 45001 : 2018 ghi nhận quốc tế bởi SGS Global, cam kết mang đến người mua những dự án Bất Động Sản điện mặt trời chất lượng cao, hiệu suất cao và tuổi thọ trên 30 năm .

Ảnh: Các chứng nhận ISO của Vũ Phong Energy Group.

Source: https://vh2.com.vn
Category : Công Nghệ