Mục lục
Dòng điện có thể được phân phối theo hai cách, dòng điện xoay chiều (AC) hoặc dòng điện một chiều (DC).
Dòng điện một chiều là dòng điện tích một chiều được tạo ra bởi các nguồn như pin, tế bào nhiên liệu và hệ thống quang điện mặt trời (PV). Ngược lại, dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều biến thiên tuần hoàn và thay đổi độ lớn.
Hầu hết tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, bao gồm cả hệ thống điện mặt trời đều tạo ra nguồn điện một chiều. Tuy nhiên, vấn đề với điện một chiều là nó không thể được sử dụng trực tiếp bởi hầu hết các thiết bị và gia dụng.
Lý do chính cho điều này là nguồn điện xoay chiều có thể dễ dàng chuyển đổi sang điện áp cao hơn bằng cách sử dụng máy biến áp, giúp giảm tổn thất truyền tải.
Điều này cũng có nghĩa là các hệ thống điện mặt trời cần được trang bị các bộ phận có thể chuyển đổi DC sang AC, được gọi là bộ biến tần.
Bộ biến tần là thiết bị chuyển đổi điện năng giúp thay đổi đầu ra dòng điện một chiều của mảng PV năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều.
Vấn đề với quá trình chuyển đổi này là nó không hiệu quả 100%.
Một số năng lượng điện bị mất trong quá trình chuyển đổi DC sang AC. Năng lượng này được gọi là “tổn thất DC-to-AC” và có thể chiếm tới 2% hoặc nhiều hơn tổng tổn thất năng lượng trong hệ thống điện mặt trời.
Mặc dù con số này có vẻ không đáng kể, nhưng nó có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể trong hiệu suất tổng thể của hệ thống điện mặt trời. Đặc biệt là khi chúng ta đang nói về các hệ thống PV năng lượng mặt trời được tạo thành từ hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn tấm pin mặt trời.
Do đó, điều quan trọng là phải hiểu và giảm thiểu tổn thất DC-to-AC để tối đa hóa hiệu quả của hệ thống điện mặt trời. Dưới đây là một số cách để làm điều này:
Sử dụng biến tần chất lượng cao, hiệu quả
Hiệu suất của biến tần là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần xem xét khi cố gắng giảm thiểu tổn thất DC-AC. Hiệu suất biến tần là thước đo lượng điện một chiều được chuyển đổi thành điện xoay chiều và thường được biểu thị bằng phần trăm.
Hiệu suất biến tần càng cao thì năng lượng điện bị thất thoát trong quá trình chuyển đổi càng ít.
Hầu hết các biến tần trên thị trường hiện nay có hiệu suất khoảng 75-80%. Tuy nhiên, có một số bộ biến tần hiệu suất cao có hiệu suất từ 98% trở lên.
Mặc dù những bộ biến tần này có thể có giá trả trước cao hơn, nhưng chúng có thể giúp bạn tiết kiệm tiền về lâu dài bằng cách giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống điện mặt trời của bạn.
Một cách để bắt đầu với bộ biến tần hiệu suất cao là sử dụng “bộ biến tần chuỗi”.
Biến tần chuỗi được kết nối nối tiếp với nhiều tấm pin mặt trời và chuyển đổi nguồn DC từ tất cả các tấm thành nguồn AC. Điều này khác với “bộ biến tần trung tâm”, chỉ được kết nối với một tấm pin mặt trời hoặc một nhóm tấm pin nhỏ.
Biến tần chuỗi thường hiệu quả hơn biến tần trung tâm và có thể giúp giảm tổn thất DC-AC.
Bộ biến tần cũng là một công nghệ mới hơn ngày càng trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Bộ biến tần được lắp đặt trên từng tấm pin mặt trời riêng lẻ, thay vì được kết nối với toàn bộ chuỗi tấm.
Điều này cho phép sự linh hoạt hơn khi thiết kế hệ thống và cũng dẫn đến hiệu quả chuyển đổi cao hơn. Tuy nhiên, bộ biến tần siêu nhỏ đắt hơn bộ biến tần chuỗi và có thể khó cài đặt hơn.
Bộ tối ưu hóa công suất là một loại biến tần tương tự như bộ biến tần vi mô ở chỗ chúng được lắp đặt trên từng bảng điều khiển năng lượng mặt trời riêng lẻ. Tuy nhiên, bộ tối ưu hóa nguồn không thực sự chuyển đổi nguồn DC sang AC.
Thay vào đó, họ tối ưu hóa sản lượng điện DC của mỗi bảng điều khiển năng lượng mặt trời và sau đó gửi nguồn điện được tối ưu hóa này đến một biến tần trung tâm.
Bộ tối ưu hóa công suất ít tốn kém hơn so với bộ biến tần và mang lại nhiều lợi ích tương tự, chẳng hạn như hiệu suất chuyển đổi cao hơn và tính linh hoạt cao hơn khi nói đến thiết kế hệ thống.
Sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT
Bộ điều khiển sạc MPPT là một loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời được thiết kế để tối đa hóa sản lượng điện của hệ thống PV năng lượng mặt trời.
Bộ điều khiển phí MPPT hoạt động bằng cách theo dõi điểm công suất tối đa của mảng PV năng lượng mặt trời và sau đó điều chỉnh dòng điện đến biến tần.
Điều này dẫn đến hiệu suất chuyển đổi cao hơn và ít mất năng lượng hơn trong quá trình chuyển đổi DC sang AC. Bộ điều khiển sạc MPPT đắt hơn các loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời khác, nhưng chúng mang lại hiệu suất tăng đáng kể.
Tránh sử dụng dây nối dài
Dây nối dài thường được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời để kết nối biến tần với pin. Tuy nhiên, việc sử dụng dây nối dài có thể gây ra tổn thất điện năng đáng kể.
Điều này là do dây nối càng dài thì càng có nhiều lực cản đối với dòng điện. Vì vậy, tốt nhất là sử dụng dây nối ngắn nhất có thể để giảm thiểu tổn thất điện năng.
Sử dụng dâycí tiết diện lớn hơn
Kích thước của dây được sử dụng trong hệ thống điện mặt trời cũng rất quan trọng khi giảm thiểu tổn thất điện năng. Dây khổ lớn hơn có điện trở ít hơn dây khổ nhỏ hơn và do đó có thể xử lý nhiều dòng điện hơn.
Do đó, việc sử dụng dây có khổ lớn hơn sẽ giảm thiểu tổn thất điện năng trong quá trình chuyển đổi DC-AC.
Giữ biến tần càng gần các tấm pin mặt trời càng tốt
Giữ biến tần gần các tấm pin mặt trời cũng sẽ giúp giảm thiểu tổn thất điện năng. Điều này là do khoảng cách mà dòng điện phải di chuyển càng dài thì càng có nhiều lực cản đối với dòng điện.
Vì vậy, tốt nhất là để biến tần càng gần các tấm pin mặt trời càng tốt để giảm thiểu tổn thất điện năng.
Mua bộ biến tần & tấm pin mặt trời chất lượng
Chất lượng của các tấm pin mặt trời và bộ biến tần đóng một vai trò lớn trong việc xác định hiệu suất tổng thể của hệ thống điện mặt trời của bạn.
Các tấm pin mặt trời và bộ biến tần có chất lượng thấp hơn có xu hướng có hiệu suất chuyển đổi thấp hơn và có nhiều khả năng gặp sự cố dẫn đến thất thoát năng lượng.
Khi chọn tấm pin mặt trời và bộ biến tần cho hệ thống của bạn, hãy đảm bảo mua từ nhà sản xuất có uy tín và tìm kiếm các sản phẩm có xếp hạng hiệu quả cao.
Bạn có thể phải trả trước nhiều hơn cho các tấm pin mặt trời và bộ biến tần chất lượng cao hơn, nhưng chúng sẽ tự trả về lâu dài bằng cách giúp giữ cho hệ thống điện mặt trời của bạn hoạt động ở hiệu suất cao nhất,
Vận hành hệ thống PV năng lượng mặt trời của bạn ở điện áp tối ưu
Điện áp là một yếu tố quan trọng khác cần xem xét khi cố gắng giảm thiểu tổn thất DC-AC. Điện áp của hệ thống PV năng lượng mặt trời của bạn sẽ ảnh hưởng đến lượng dòng điện chạy qua hệ thống của bạn.
Để giảm thiểu thất thoát năng lượng, điều quan trọng là phải vận hành hệ thống PV năng lượng mặt trời của bạn ở điện áp tối ưu. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh điện áp hoặc bằng cách lắp đặt bộ chuyển đổi DC sang DC.
Bộ điều chỉnh điện áp là một thiết bị được lắp đặt giữa các tấm pin mặt trời và biến tần của bạn.
Bộ điều chỉnh điện áp đảm bảo rằng điện áp của hệ thống PV năng lượng mặt trời của bạn luôn nằm trong phạm vi an toàn, ngay cả khi sản lượng điện của các tấm pin mặt trời của bạn dao động.
Duy trì nhiệt độ mát
Nhiệt độ là một yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống điện mặt trời. Khi các tấm pin mặt trời hoặc bộ biến tần tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn, hiệu suất của chúng có xu hướng giảm.
Điều này là do các thành phần điện trong tấm pin mặt trời và bộ biến tần được thiết kế để hoạt động trong một phạm vi nhiệt độ nhất định. Khi chúng vượt quá phạm vi này, hiệu quả của chúng bắt đầu giảm.
Tin tốt là có một số cách để giảm thiểu tác động của nhiệt độ lên hệ thống điện mặt trời. Một cách là lắp đặt quạt hoặc thiết bị làm mát để giữ cho bộ biến tần ở nhiệt độ an toàn.
Làm chậm quá trình lão hóa
Khi các tấm pin mặt trời và biến tần già đi, hiệu quả của chúng có xu hướng giảm. Điều này là do các thành phần điện trong các tấm pin mặt trời và bộ biến tần bị suy giảm theo thời gian.
Tin tốt là sự xuống cấp này thường chậm và từ từ, và rất nhiều lần nó có thể được giảm thiểu bằng cách bảo trì thích hợp.
Nếu bạn muốn giữ cho hệ thống PV năng lượng mặt trời của mình hoạt động ở hiệu suất cao nhất, điều quan trọng là phải thường xuyên kiểm tra tình trạng của các tấm pin mặt trời và bộ biến tần.
Tay nghề lắp đặt giúp giảm suy hao DC-AC
Chất lượng của tay nghề điện có thể là một yếu tố góp phần đáng kể vào tổn thất chuyển đổi AC sang DC. Điều này là do tay nghề điện kém có thể dẫn đến kết nối lỏng lẻo và hệ thống dây điện không tốt.
Cả hai vấn đề này đều có thể làm thất thoát một lượng năng lượng điện đáng kể trong quá trình chuyển đổi. Tin tốt là những sự cố này thường dễ sửa chữa và có thể được ngăn chặn bằng cách thuê một thợ điện có chuyên môn.
Sử dụng cấu hình PV năng lượng mặt trời phù hợp
Cách các tấm pin mặt trời được kết nối với biến tần cũng đóng một vai trò trong hiệu quả tổng thể của hệ thống. Có hai loại cấu hình bảng điều khiển năng lượng mặt trời chính: chuỗi và song song.
Cấu hình chuỗi là loại cấu hình phổ biến nhất được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời dân dụng. Trong kiểu cấu hình này, các tấm pin mặt trời được kết nối theo chuỗi.
Ưu điểm của kiểu cấu hình này là nó có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn so với cấu hình song song. Tuy nhiên, nhược điểm là nếu một bảng điều khiển năng lượng mặt trời bị che khuất, toàn bộ chuỗi sẽ bị ảnh hưởng.
Các cấu hình song song thường được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời thương mại và công nghiệp. Trong kiểu cấu hình này, các tấm pin mặt trời được kết nối song song.
Ưu điểm của loại cấu hình này là nếu một tấm pin mặt trời bị che hoặc có công suất thấp hơn những tấm khác, thì nó không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Nhược điểm là cấu hình song song không thể tạo ra nhiều năng lượng như cấu hình nối tiếp.
Theo dõi hệ thống của bạn thường xuyên
Điều quan trọng là phải theo dõi hệ thống PV năng lượng mặt trời của bạn một cách thường xuyên để đảm bảo rằng nó đang hoạt động hiệu quả nhất có thể.
Có một số cách khác nhau để thực hiện việc này, bao gồm cả việc sử dụng hệ thống giám sát PV năng lượng mặt trời. Hệ thống giám sát PV năng lượng mặt trời có thể giúp bạn theo dõi hiệu suất của hệ thống và xác định bất kỳ khu vực nào có thể cần cải thiện.
Theo dõi thường xuyên hệ thống điện mặt trời của bạn có thể giúp bạn khắc phục sự cố và đảm bảo rằng hệ thống của bạn đang hoạt động ở hiệu suất cao nhất.
Kết luận
Tổn thất DC là một trong những yếu tố chính có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống điện mặt trời.
Có một số cách khác nhau để giảm thiểu tác động của tổn thất DC, bao gồm lắp đặt các thiết bị làm mát, bảo trì thích hợp và sử dụng cấu hình điện mặt trời phù hợp.
Giám sát thường xuyên hệ thống của bạn cũng có thể giúp bạn xác định bất kỳ khu vực nào có thể cần cải thiện. Bằng cách thực hiện các bước này, bạn có thể giúp đảm bảo rằng hệ thống điện mặt trời của bạn đang hoạt động ở hiệu suất cao nhất.
