ĐIỆN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là thiết bị trung gian dùng để điều chỉnh điện áp sạc pin mặt trời cũng như giám sát quá trình sạc giúp tối ưu hóa quá trình chuyển đổi năng lượng từ hệ thống pin năng lượng mặt trời xuống ắc quy hoặc tải 1 cách tốt nhất.

Các loại sạc pin năng lượng mặt trời

Có 2 dòng điều khiển sạc năng lượng mặt trời chủ yếu là bộ sạc xung PWM sạc 3 giai đoạn và bộ sạc hiệu suất cao MPPT.

Điều khiển sạc công nghệ PWM

Điều khiển sạc năng lượng mặt trời công nghệ PWM có các tình năng sau:

-Chế độ sạc nhanh của sạc bình ắc quy :Khi acquy còn dưới 80% ,bộ vi sử lý sẽ điều khiển sạc với dòng lớn nhất mà acquy có thể nhận đồng thời cảm biến nhiệt sẽ hoạt động theo dõi nhiệt độ trong quá trình sạc nhằm tránh hiện tượng bộ sạc quá bị nóng khi sạc .

-Chế độ sạc hấp thụ :Khi acquy đạt từ 80-95% bộ sẽ chuyển sang ché độ sạc hấp thụ dòng sạc sẽ giảm dần đồng thời áp tăng dần nhằm giúp tăng tuổi thọ acquy , không gây ra tình trạng sạc dòng lớn làm acquy nóng , sôi có thế gây phồng bình , nổ

-Chế độ sạc thả nổi : Khi acquy gần đạt 100% bộ sạc sẽ chuyển sang chế độ sạc thả nổi ( hay còn gọi là sạc nhỏ giọt ) , ở chế độ này acquy sẽ được sạc với dòng nhỏ mục đích làm cho acquy được sạc no đạt hiệu suất cao nhất.

-Khi acquy đầy bộ sạc bình ắc quy sẽ tự động ngắt kết nối sạc để bảo vệ acquy.

Với công nghệ này thường bị hao hụt 20% năng lượng từ tấm pin đi xuống nhưng ưu điểm là giá thành của bộ sạc rẻ phù hợp với túi tiền của nhiều người

Điều khiển sạc pin mặt trời công nghệ MPPT

Với các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời công nghệ sạc MPPT sẽ giúp chúng ta thu được nhiều năng lượng từ hệ thống pin mặt trời hơn khi dùng sạc PWM tùy chủng loại chúng có hiệu quả hơn từ 10% đến 40% khi tấm pin có nhiệt độ thấp dưới 45oC hoặc rấy cao khi nhiệt độ trên 75% hoặc khi ánh sang mặt trời yếu.

Với bộ sạc này ưu điểm là hiệu quả cao nhưng giá thành tương đối cao.

Cách chọn sạc pin năng lượng mặt trời

Dưới đây chúng tôi giới thiệu tới các bạn cách chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

VD tháng trước dùng 90 ký điện tính được mỗi ngày dùng 90.000/30 = 3000Wh

Bước Hướng dẫn tính toán và thiết kế hệ thống điện mặt trời độc lập

Phần 1. Tính toán số lượng và công suất cho từng thiết bị.

Một hệ thống điện mặt trời độc lập bao gồm 4 thành phần chính:

+ Tấm PV

+ Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời

+ Bộ biến tần inventer Ắc quy

Trong ví dụ này mình dùng một tấm pin mặt trời 255W, 12V, hai bình ắc quy 12v 100Ah, bộ điều khiển sạc 30A 12V PWM.

Bước 1. Tính toán phụ tải.Liệt kê tất cả các thiết bị điện trong gia đình, ước lượng thời gian sử dụng, xem công suất ghi trên từng thiết bị.Từ các thông số trên tính ra Wh. Ví dụ như mỗi ngày dùng đèn 11W trong 5 giờ, quạt 50W trong 3 giờ, TV 80W trong 2 giờ. Suy ra 11x5 + 50x3 + 80x2 = 365Wh.Đối với gia đình trước dùng điện lưới có thể đọc thông tin trong hóa đơn tiền điện, sau đó chia cho 30 ngày. VD tháng trước dùng 90 ký điện tính được mỗi ngày dùng 90.000/30 = 3000Wh. từ dữ liệu này ta mới tiến hành các bước chọn bộ điều khiển sạc tối ưu.

Bước 2. Chọn ắc quy.Hệ thống điện mặt trời độc lập cần một bộ lưu trữ điện để dùng vào ban đêm, ngoài ra còn có chức năng ổn áp và cung cấp dòng ổn định cho thiết bị cả ngày lẫn đêm. Trong ví dụ này chúng ta dùng 2 bình đấu song song cho điện áp DC 12V. Pin mặt trời thường dùng ắc quy 100% GEL cho độ bền cao và chu kỳ phóng xả sâu. Loại ắc quy này cũng thường dùng cho ngành viễn thông nên còn gọi là ắc quy viễn thông, tuổi thọ từ 3-5 năm, một số hãng sản xuất được ắc quy có tuổi thọ 20 năm.Dung lượng của pin hay ắc quy thường tính theo đơn vị ampe giờ Ah. Theo tính toán ở bước 1 và đối với điện áp DC 12V suy ra dung lượng cần là 365/12 = 30.42 Ah. Trừ hao khoảng 20% hiệu suất của ắc quy, ta chọn bình có dung lượng khoảng 40Ah.

Bước 3. Chọn tấm PV. Lấy kết quả tính được ở bước 2, ta tính được số ký điện mà tấm PV cần tạo ra:40Ah x 12V = 480Wh Một ngày nắng bình thường, lượng điện tạo ra trong 12 tiếng có thể tính rút gọn thành 4 tiếng với công suất tối đa. Như vậy cần chọn tấm PV 12V có công suất: 480Ah / 4 = 120W.Bước 4. Chọn bộ điều khiển sạc.Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời nằm giữa ắc quy và tấm PV, chức năng chính là duy trì điện áp ổn định để sạc cho ắc quy. Có 3 loại sạc: ON/OFF PWM MPPT Không nên dùng loại ON/OFF vì hiệu suất rất thấp, loại MPPT có hiệu suất cao nhất nhưng khá đắt tiền nên tùy trường hợp để chọn MPPT hay PWM.Bộ sạc PWM Hệ thống 12V DC nên dùng bộ điều khiển sạc 12V, suy ra dòng điện 120W / 12V = 10A.Vậy ta chọn bộ sạc 12V, dòng lớn hơn 10A.