TS Hoàng Thị Phương, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định, Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội vừa hoàn thiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điện năng lượng Mặt trời theo phương pháp tự động dò bám”.
TS Phương cho biết, một hệ bám Mặt trời [solar tracker] là thiết bị giữ cho tấm pin luôn vuông góc với tia sáng tới của Mặt trời trong suốt thời gian chiếu sáng trong ngày. Hệ thống tự động định hướng bám Mặt trời để bù lại sự di chuyển biểu kiến của Mặt trời, giữ cho các tia sáng tới luôn vuông góc với bề mặt tấm pin, có thể làm tăng hiệu suất thu năng lượng từ 10 – 100%.
Hệ bám Mặt trời được thiết kế dạng một bậc tự do và hai bậc tự do. Hệ thống một bậc tự do có cấu tạo đơn giản và giá thành thấp so với hệ hai bậc tự do nên được áp dụng rộng rãi.
Tuy nhiên, hệ thống hai bậc tự do cho hiệu suất thu năng lượng cao hơn trên cùng đơn vị diện tích. Bộ chuyển đổi điện [DC-DC, DC-AC], đóng vai trò kết nối giữa nguồn điện từ tấm pin và thiết bị sử dụng điện được thiết kế để hòa lưới hoặc không hòa lưới cũng được nhóm nghiên cứu thành công.
Những bộ chuyển đổi điện công suất nhỏ sử dụng cho gia đình thường là loại độc lập không hòa lưới. Bộ chuyển đổi điện phải thỏa mãn những tiêu chuẩn về hiệu suất biến đổi, chất lượng và dạng sóng đầu ra, giá thành, kích thước.
TS Phương và cộng sự đã tiến hành thiết kế và chế tạo hình hệ thống điện năng lượng Mặt trời công suất nhỏ, hoạt động độc lập, thu năng lượng Mặt trời theo phương pháp tự động dò bám.
Kết quả khảo sát cho thấy, hệ thống đã đạt được các yêu cầu đặt ra với sai số về góc ngẩng +/-30 và góc định hướng +/-50. Theo các tài liệu nghiên cứu, góc tới của tia sáng Mặt trời có thể lệch lên đến 100 vẫn cho công suất xấp xỉ khi góc tới vuông góc với tấm pin quang điện.
Kết quả so sánh đối chứng giữa hệ bám Mặt trời và hệ cố định cho thấy rõ ràng hiệu quả của hệ thống bám Mặt trời tại những thời điểm vào buổi sáng và buổi chiều khi góc tới của tia sáng Mặt trời có độ lệch lớn tới bề mặt tấm pin của hệ cố định. Tại thời điểm buổi trưa, khi góc tới ánh sáng Mặt trời tới các tấm pin trên cả hai hệ cố định và tự động gần vuông góc thì công suất ra của cả hai hệ như nhau.
Tính toán vị trí Mặt trời tối ưu
TS Hoàng Thị Phương cho biết, từ những ưu, nhược điểm của từng hệ thống, nhóm tác giả đã đề xuất được một mô hình hệ thống điều khiển bám Mặt trời dựa trên tính toán vị trí Mặt trời sử dụng các công nghệ tiên tiến nhất.
Nhóm đã xây dựng cơ cấu chấp hành 2 bậc tự do theo phương và góc ngẩng để hướng tấm pin Mặt trời luôn vuông góc với tia sáng Mặt trời. Thiết kế mạch điều khiển, mạch giao tiếp cảm biến, giao tiếp công suất điều khiển động cơ để dễ dàng sử dụng điện năng sản xuất được.
Các dữ liệu để hướng tấm pin theo hướng Mặt trời được thu thập dữ liệu từ mô-đun GPS, cảm biến gia tốc và cảm biến la bàn số. Đây là các cảm biến dựa trên công nghệ vi cơ điện tử có năng lượng tiêu thụ thấp, độ chính xác cao.
Trên cơ sở dữ liệu thu được, tính toán thu được các thông tin về vị trí Mặt trời, góc phương và góc hướng hiện tại của hệ thống, nhóm thiết kế lưu đồ thuật toán và viết chương trình giao tiếp, tính toán, điều khiển hệ thống bám theo Mặt trời. Từ đó xây dựng thành công mô hình hệ thống hoàn chỉnh, tiến hành đo đạc dữ liệu để đánh giá hệ thống.
Nhóm cũng đã xây dựng được mô hình bộ nạp ắc-quy và bộ nghịch lưu ra dạng sóng sine tích hợp trong một dưới sự điều khiển của mạch điều khiển trung tâm nên đã giảm được chi phí chế tạo khung hộp cũng như việc phải lựa chọn bộ nạp, bộ nghịch lưu để ghép lại gây khó khăn cho khách hàng nếu mô hình được thương mại hóa.
Kết quả của đề tài đã góp phần phát triển bước đầu mô hình bộ lưu trữ, chuyển đổi năng lượng Mặt trời và sẽ tiếp tục được khai thác phục vụ nghiên cứu và đào tạo.
Lắp đặt pin mặt trời đạt chuẩn không chỉ giúp hệ thống vận hành an toàn mà còn đảm bảo về công suất, sản lượng điện tạo ra cũng như tuổi thọ công trình. Dưới đây là các lưu ý quan trọng trong việc lắp đặt để hệ thống pin mặt trời mang lại hiệu quả cao nhất:
- Miền Bắc có nên lắp điện mặt trời ?
- Tư vấn lắp đặt điện mặt trời cho gia đình cần chú ý những gì?
- CHIA SẺ. Có nên đầu tư điện mặt trời!
Pin mặt trời là một thiết bị thu năng lượng ánh dương, do vậy cần được hướng trực tiếp về phía mặt trời để cho công suất tốt nhất. Nhưng mặt trời di động mỗi ngày [mọc ở hướng Đông, lặn ở hướng Tây], các vùng khác nhau lại có hướng khác nhau so với mặt trời nên việc lựa chọn hướng lắp đặt pin mặt trời được các nhà khoa học tính toán để sao cho có thể đón được lượng ánh sáng mặt trời tốt nhất trong ngày và trong các mùa của năm. Riêng ở Việt Nam, do đường xích đạo nằm ở phía Nam nên hướng Nam là hướng có tổng thời gian đón bức xạ mặt trời nhiều nhất trong năm. Do vậy, khi thi công hệ thống năng lượng mặt trời, nên lắp pin theo hướng Nam để tối ưu công suất. Trong trường hợp mái nhà hướng Đông – Tây, cần sự hỗ trợ của giàn khung để pin hướng về phía Nam.
Độ nghiêng hợp lý
Nên lắp đặt pin mặt trời với góc nghiêng cố định hợp lý để thiết bị đón nắng tốt nhất. Việt Nam nằm gần xích đạo, góc mặt trời cao thì nên lắp đặt góc nghiêng thấp để tối ưu việc đón nắng. Theo tính toán của các chuyên gia, ở nước ta, các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở góc nghiêng 10-15 độ là tối ưu, độ dốc thấp dần về phía Nam. Theo đó, ở khu vực Hà Nội, độ nghiêng khoảng 20-22 độ là phù hợp trong khi ở TP.HCM, độ nghiêng pin ở khoảng 16-18 độ. Hiện nay, có ứng dụng phần mềm chuyên dụng tính toán góc nghiêng tối ưu. Người lắp đặt cho thể tham khảo các phần mềm này để tìm độ nghiêng hợp lý nhất cho pin mặt trời ở khu vực của mình. Hoặc đơn giản hơn là tham khảo tư vấn của các đơn vị lắp đặt điện mặt trời chuyên nghiệp, họ có đủ thiết bị, chuyên môn cũng như kinh nghiệm để đưa ra góc nghiêng phù hợp nhất.
Khoảng cách giữa các tấm pin
Khi lắp đặt pin mặt trời, các tấm pin cần được đặt vuông góc với rail nhôm và khoảng cách tối thiểu giữa 2 tấm pin là 10mm [1cm]. Khoảng cách giữa các hàng pin cũng cần được tính toán hợp lý để tránh hiện tượng tấm pin hàng trước che mất ánh nắng của tấm pin hàng sau, dẫn đến giảm hiệu suất hoạt động của toàn hệ thống. Khoảng cách giữa các hàng pin phụ thuộc vào các yếu tố như góc nghiêng, chiều dài của pin… Do đó, người lắp đặt nên tham khảo phần mềm chuyên dụng hoặc nhờ đơn vị chuyên nghiệp thực hiện để đảm bảo kỹ thuật. Về khoảng cách, còn một lưu ý là hệ thống pin cần được lắp cách mái nhà tối thiểu 150mm [15cm] để đảm bảo thông gió làm mát.
Một số lưu ý khi lắp pin mặt trời
Ngoài 3 điều quan trọng trên, trong quá trình lắp đặt pin mặt trời, cần lưu ý thêm một số điều sau:
- Khi lắp đặt, không nên tác dụng lực mạnh như bước chân lên phần giữa tấm pin vì như vậy dễ phát sinh lỗi vết nứt trên cell mà mắt thường không quan sát được.
- Không lắp đặt khi các tấm pin bị ướt hoặc trong điều kiện mưa gió.
- Pin mặt trời phát ra dòng điện một chiều nên cần chú ý để đấu đúng cực.
- Nếu xung quanh vị trí lắp đặt có những chướng ngại vật tạo ra bóng râm [cây cối, tòa nhà cao tầng], cần phân tích chi tiết độ bóng đổ để bố trí pin phù hợp, tránh giảm hiệu suất cũng như tuổi thọ của hệ thống.
- Để đảm bảo an toàn điện, cần đảm bảo các mối nối đúng kỹ thuật, sử dụng các thiết bị bảo hộ đạt chuẩn. Nếu xảy ra sự cố chập cháy, hỏa hoạn, không được dùng nước để chữa cháy.
Việc lắp đặt pin mặt trời bên cạnh các mối quan tâm hàng đầu là độ an toàn, công suất và tuổi thọ hệ thống, cần thỏa mãn cả tính thẩm mỹ. Do đó, tốt nhất nên nhờ đơn vị thi công điện mặt trời uy tín, chuyên nghiệp để việc lắp đặt đảm bảo đúng kỹ thuật. Ngoài ra, các đơn vị thi công uy tín cũng thường có chế độ bảo hành, bảo dưỡng, giúp người đầu tư thực sự an tâm về chất lượng và tuổi thọ công trình. Đây là điều cần thiết vì hệ thống điện mặt trời là một tài sản có giá trị cao.
- Định giá carbon: Những con số đáng chú ý!
- Chi phí năng lượng tái tạo giảm, chuyển hướng sang lưu trữ
Nguồn Vũ Phong Energy Group
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 hello@vuphong.com, 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 có kinh nghiệm trên 12 năm tổng thầu thi công điện mặt trời áp mái cho dân dụng, công nghiệp, nhà máy và trang trại năng lượng mặt trời, với đội ngũ hơn 350 nhân sự tính đến hết 2019, đã thi công hơn 500MWp và đang vận hành hơn 325MWp nhà máy điện mặt trời, đạt tiêu chuẩn ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 và ISO 45001:2018 chứng nhận quốc tế bởi SGS Global, cam kết mang đến khách hàng các dự án điện mặt trời chất lượng cao, hiệu suất cao và tuổi thọ trên 30 năm.