Cơ chế hoạt động của điện mặt trời áp mái

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch, nguồn tài nguyên tái tạo có sẵn trong tự nhiên và miễn phí đối với mọi người sử dụng. Năng lượng mặt trời thu được từ bức xạ mặt trời và nó có thể được chuyển đổi thành điện năng. Nhờ những tiến bộ trong công nghệ, giờ đây chúng ta có thể khai thác nhiều hơn nữa năng lượng mặt trời thành nguồn điện liên tục có sẵn phục vụ cho chúng ta. Cùng Venergy tìm hiểu chi tiết nhé!

Hệ thống điện mặt trời áp mái là gì?

Hệ thống điện mặt trời mái nhà là hệ thống điện năng lượng mặt trời có tận dụng các không gian trên sân thượng, mái nhà…nơi có nhiều ánh nắng mặt trời để lắp đặt pin mặt trời. Đây là biện pháp để tạo ra điện năng phục vụ sinh hoạt và sản xuất.

Có 3 mô hình điện mặt trời mái nhà được lắp đặt phổ biến hiện nay, đó là các mô hình dưới đây:

• Điện mặt trời mái nhà độc lập: Trong hệ thống này, pin mặt trời sẽ hấp thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng, nguồn điện này sẽ được lưu trữ ở ắc quy và sử dụng khi cần thiết. Mô hình này thích hợp với những nơi có địa hình hiểm trở như vùng núi, hải đảo, khó có thể lắp điện lưới quốc gia.
• Điện mặt trời mái nhà hòa lưới: Đây là hệ thống phổ biến nhất tại Việt Nam hiện nay. Dòng điện 1 chiều tạo ra từ dàn pin mặt trời sẽ được chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều (có cùng tần số và công suất với điện lưới) nhờ biến tần inverter. Điện sẽ được cung cấp cho các tải tiêu thụ, nếu lượng điện tạo ra vượt quá nhu cầu sử dụng thì điện sẽ được đẩy ra điện lưới quốc gia và được ghi lại bằng đồng hồ đo đếm điện năng.
• Điện mặt trời mái nhà hỗn hợp (Hybrid): Mô hình này là sự kết hợp giữa hai mô hình điện mặt trời độc lập và điện mặt trời nối lưới. Điện năng từ pin mặt trời sẽ được ưu tiên nạp vào ắc quy. Sau khi ắc quy đầy thì điện sẽ được chuyển thành dòng điện xoay chiều và chuyển đến tải tiêu thụ, nếu các tải tiêu thụ không sử dụng hết thì điện tiếp tục được đẩy ra lưới điện quốc gia.

Cấu tạo của hệ thống điện mặt trời áp mái

Các thành phần cơ bản cấu tạo nên hệ thống điện năng lượng mặt trời bao gồm: Các tấm pin mặt trời, Biến tần chuyển đổi điện (inverter), Bộ lưu điện năng lượng mặt trời (thường là ắc quy hoặc pin lithium).

Mỗi bộ phận này đóng một vai trò quan trọng khác nhau giúp tạo nên một hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả nhất, cụ thể:

• Pin năng lượng mặt trời: Có chức năng thu nhận ánh sáng và chuyển đổi thành điện năng. 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 có nhiệm vụ thu nhận và chuyển hóa ánh sáng thành điện năng (tồn tại ở dạng điện 1 chiều).
• Bộ biến tần Inverter: Có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều DC của pin mặt trời sang điện xoay chiều AC để sử dụng cho các thiết bị điện.
• Bộ lưu điện năng lượng mặt trời: Vì điện mặt trời không được sản xuất liên tục do thời gian chiếu sáng cố định, bởi vậy các bình ắc quy khi này được sử dụng để lưu trữ nguồn điện. Khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản xuất ra điện (vào ban đêm) thì các bình ắc quy lưu trữ này sẽ cung cấp cho các tải tiêu thụ thay cho điện lưới.

Cơ chế hoạt động của điện mặt trời áp mái

Qua cấu tạo của hệ thống điện mặt trời áp mái có thể thấy được cơ chế hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý. Hệ thống các tấm pin năng lượng được lắp đặt trên mái nhà nơi có nhiều ánh sáng mặt trời nhiều nhất. Những tấm pin sẽ có tác dụng hấp thụ các photon ánh sáng mặt trời và sản sinh thành dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều sẽ thông qua bộ chuyển đổi Inverter sẽ chuyển dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Dòng điện xoay chiều này sẽ có cùng công suất và cùng tần số với điện hòa lưới.

Hệ thống này sẽ sử dụng sạc năng lượng mặt trời để sạc đầy ắc quy lưu trữ rồi hòa vào mạng lưới điện của nhà nước. Do đó hai nguồn điện sẽ cùng lúc cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Hệ thống sẽ tự động ưu tiên sử dụng nguồn điện năng lượng mặt trời, chỉ khi hệ thống điện mặt trời áp mái không sản sinh và cung cấp đủ nguồn điện sử dụng sẽ chuyển sang nguồn điện lưới.

Lợi ích của hệ thống điện mặt trời áp mái mang lại

Giảm chi phí trong việc thanh toán tiền Điện

Khi bạn lắp đặt một hệ thống điện năng lượng mặt trời, bạn sẽ sử dụng điện trực tiếp từ hệ thống điện mặt trời mà bạn đã lắp đặt. Điều này, giảm đáng kể tiền điện mà bạn phải thanh toán cho ngành điện. Ngoài ra, nguồn năng điện thừa mà bạn không dùng đến, bạn có thể bán lại cho ngành điện và có thêm khoản thu hồi vốn đầu tư công trình.

Không còn lỗi lo mỗi khi mất điện

Như nói ở trên, khi bạn lắp đặt một hệ thống điện năng lượng mặt trời cho riêng gia đình/doanh nghiệp của bạn, bạn sẽ sử dụng điện trực tiếp từ hệ thống điện mặt trời mà bạn đã lắp đặt cho mục đích sử dụng điện của bạn. Điều đó sẽ làm bạn tự tin trong những ngày nắng nóng mà không lo mất điện lưới.

Dễ lắp đặt thuận tiện trong thi công

Công trình điện hệ thống điện mặt trời mái nhà lắp đặt hết sức dễ dàng. Chỉ cần lắp đặt hệ thống khung giá đỡ (thường làm bằng sắt hoặc kẽm mạ) cố định trên mái nhà, đặt các tấm Pin mặt trời lên giá chắc chắn thế là bạn đã xong phần cứng của hệ thống. Việc đấu điện từ các tấm Pin xuống hệ thống chuyển đổi điện áp (converter) cũng tuân theo quy tắc và hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất Pin và các thiết bị điện kèm theo.

Có tác dụng như một hệ thống chống nóng cho ngôi nhà

Hình ảnh trên cho ta thấy, mái nhà đã có thêm một lớp chống nóng và đảm bảo ngôi nhà của bạn sẽ mát hơn nhiều so với khi không có hệ thống điện Pin năng lượng mặt trời.

Góp phần gia tăng trách nhiệm xã hội

Than đá, thủy điện, xăng dầu… là những tài nguyên không thể tái tạo. Với đặc thù năng lượng của Việt Nam có tới 50% điện sử dụng từ nguồn than đá thì trong tương lai nó sẽ tác động rất lớn đến môi trường. Năng lượng mặt trời là năng lượng tái tạo nên đóng vai trò quan trọng trong công cuộc bảo vệ môi trường, giúp mỗi cá nhân thể hiện trách nhiệm xã hội và ươm mầm xanh cho thế hệ tương lai.

Việc sản xuất, vận chuyển, lắp đặt và vận hành các hệ thống điện mặt trời về cơ bản không phát thải các loại khí độc hại vào khí quyển. Ngay cả khi có phát thải một lượng nhỏ thì nếu so sánh với các nguồn năng lượng truyền thống, lượng khí này là không đáng kể.

Như vậy, việc đầu tư và lắp đặt hệ thống điện mặt trời có rất nhiều lợi ích cho gia đình cũng như cho cộng đồng nhằm góp phần phát triển kinh tế xã hội tiết kiệm điện năng và giảm chi phí trong sinh hoạt gia đình.