Hệ thống điện mặt trời là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Điện năng lượng mặt trời đang dần trở thành xu hướng của tương lai bởi đây là nguồn năng lượng tái tạo sạch, đem lại rất nhiều lợi ích cũng như thân thiện với môi trường.

Hệ thống điện mặt trời là gì?

Hệ thống điện mặt trời là hệ thống có tác dụng biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng thông qua các tấm pin mặt trời. Năng lượng mặt trời cung cấp một nguồn năng lượng vô hạn, không sinh ra khí thải CO2 và đặc biệt là không mất chi phí khi sử dụng, bởi vậy đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và mang lại nhiều giá trị cho con người.

Cấu tạo của hệ thống điện mặt trời

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), sạc năng lượng mặt trời, hệ thống ắc quy lưu trữ. 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:

• Hệ thống pin năng lượng mặt trời: 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 năng lượng mặt trời thành điện năng, sau đó cung cấp nguồn điện cho cả hệ thống hoạt động.
• 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.
• Sạc năng lượng mặt trời: Có nhiệm vụ đảm bảo sạc năng lượng từ pin mặt trời sang hệ thống ắc quy, giúp cho ắc quy cũng như hệ thống hoạt động tốt hơn và nâng cao tuổi thọ.
• Hệ thông ắc quy lưu trữ: 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 thì các bình ắc quy lưu trữ này sẽ cung cấp cho các tải tiêu thụ từ hệ thống điện lưới.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời

Nhìn vào cấu tạo ta có thể thấy cơ chế hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý học. Hệ thống những tấm pin năng lượng mặt trời được lắp lên mái nhà hoặc những vị trí có nhiều ánh sáng mặt trời nhiều nhất. Những tấm pin sẽ có tác dụng hấp thu các photon trong ánh sáng mặt trời và sản sinh thành dòng điện một chiều.

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

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

Phân loại các hệ thống điện năng lượng mặt trời

Có 3 hình thức lắp điện năng lượng mặt trời gồm: Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On Grid), hệ thống điện mặt trời độc lập (Off Grid) và hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid).

– Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-grid): Đây là hệ thống sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Nguồn điện mặt trời tạo ra từ hệ thống On-grid được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện. Khi nhu cầu sử dụng điện lớn hơn lượng điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời tạo ra, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng.

Trong trường hợp hệ thống sản xuất điện dư thừa so với mức tiêu thụ thì lượng điện dư thừa sẽ đẩy lại mạng lưới điện quốc gia. Số điện dư khi này sẽ được ghi lại thông qua đồng hồ 2 chiều và EVN sẽ thanh toán cho số điện này.

>> Các bạn có thể tìm hiểu đầy đủ hơn tại: Tổng hợp về hệ thống điện mặt trời dân dụng mới nhất năm 2021

– Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid): Đặc điểm của hệ thống này là hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới. Với hệ thống điện mặt trời độc lập, hệ thống sẽ sản xuất ra điện sau đó dẫn điện đến các bình ắc quy để lưu trữ điện.

– Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid): Hệ thống này chính là sự kết hợp giữa 2 hệ On-grid và Off-grid, do đó nó vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết.

Lợi ích của hệ thống điện mặt trời

Nguồn năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng rộng rãi trong đời sống như tạo hệ thống sưởi ấm, làm mát, thông gió; hệ thống lọc nước; sử dụng năng lượng mặt trời để đun nấu, phơi sấy, khử trùng, làm nóng nước; tạo ra điện với hệ thống điện năng lượng mặt trời…

Một số lợi ích nổi bật của hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể kể tới như:

• Tiết kiệm tối đa chi phí sử dụng điện hàng tháng
• Thời gian sử dụng hệ thống điện mặt trời có thể kéo dài tới hơn 30 năm. Đồng thời các chi phí bảo trì, bảo dưỡng cũng rất ít trong quá trình sử dụng.
• Giúp nâng cao tính thẩm mỹ và tăng giá trị cho công trình của bạn
• Hỗ trợ giảm gánh nặng từ các nhà máy nhiệt điện, giảm khí CO2 giúp bảo vệ môi trường sống bên cạnh việc sinh lời từ việc bán lượng điện dư thừa từ hệ thống điện mặt trời trực tiếp cho EVN.