Lắp điện mặt trời gia đình cần phải đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ của ngôi nhà

Hệ thống điện mặt trời gia đình phải cung cấp đủ năng lượng điện để đáp ứng tất cả các yêu cầu về điện năng của một ngôi nhà. Hệ thống điện năng lượng mặt trời phải có khả năng cung cấp nguồn điện xoay chiều.

Lắp điện mặt trời gia đình
Lắp điện mặt trời gia đình

Vì theo truyền thống tất cả các ngôi nhà đều sử dụng nguồn điện AC xoay chiều để vận hành hệ thống chiếu sáng, thiết bị như máy tính, tủ lạnh, bình nóng lạnh, quạt, điều hòa không khí, Ti Vi và hệ thống camera an ninh.

Điện năng lượng mặt trời mặt trời là gì?

Điện mặt trời là một nguồn năng lượng tái tạo đang được quan tâm vì những lợi ích mà nó mang lại. Việt Nam nằm ở vùng nhiệt đới nên ánh sáng mặt trời có rất nhiều và hiện đang có sẵn công nghệ để khai thác năng lượng này để chuyển nó thành năng lượng điện. 

Các tấm pin năng lượng mặt trời phục vụ mục đích hấp thụ năng lượng mặt trời và chuyển nó thành năng lượng điện thông qua hiệu ứng quang điện (PV). Hầu hết các ngôi nhà có mái nhà hoặc sân thượng  đều có thể được sử dụng để lắp điện mặt trời gia đình.

Các thiết bị cần thiết của hệ thống điện mặt trời gia đình

Một nhà máy điện mặt trời cho hộ gia đình bao gồm một số yếu tố sau:

Hệ thống điện mặt trời cho hộ gia đình đòi hỏi phải có đủ số lượng tấm pin năng lượng mặt trời để hấp thụ nhiều năng lượng mặt trời nhất có thể. 

Khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, một tấm pin mặt trời gia đình thông thường tạo ra khoảng 450 watt trong một giờ, có nghĩa là trong một ngày bình thường vào mùa hè, bao gồm 5,5 giờ ánh sáng mặt trời, nó có thể tạo ra khoảng 2.475 watt hoặc 2.5 kWh  ( số điện ) mỗi ngày. 

Điều này có thể thay đổi tùy thuộc vào số giờ nắng nhận được trong ngày, do vị trí lắp đặt, góc phương vị các tấm pin.

Trong hệ thống điện mặt trời độc lập hoặc hệ thống điện mặt trời hybrid còn yêu cầu có thêm pin lưu trữ hoặc ắc quy tích trữ dùng để sạc điện năng lượng mặt trời được tạo ra từ các tấm pin qua biến tần, lượng điện năng lưu trữ để sử dụng trong đêm và trong trường hợp mất điện.

Đối với các hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới mục đích lắp là để giảm tiền điện, cắt các số điện bậc cao của giá điện bậc thang nên chi phí sẽ thấp hơn do không có thêm thiết bị lưu trữ.

Tiếp đến hệ thống cần một bộ biến tần hay còn được gọi là Inverter để chuyển đổi nguồn điện một chiều được tạo ra từ tấm pin thành nguồn điện xoay chiều, cùng điện áp và tần số với điện lưới để nó có thể được sử dụng bởi các thiết bị trong nhà.

Toàn bộ hệ thống điện mặt trời gia đình được kết nối với nhau bằng hệ thống cáp và dây dẫn có tiết diện vừa đủ và thích hợp để chuyển hóa năng lượng thành dạng có thể sử dụng được.

Hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời gia đình

Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm pin mặt trời, nó sẽ bị hấp thụ bởi các tế bào quang điện là các chất bán dẫn silicon trong tấm pin. Nguyên lý hoạt động này là chuyển đổi quang năng thành điện năng thông qua hiệu ứng Quang Điện. 

Năng lượng điện này ở dạng điện một chiều, Nguồn DC trong pin được gửi đến một bộ biến tần để biến nó thành nguồn xoay chiều AC. Nguồn AC này được hòa vào điện lưới trong nhà, từ đó có thể cấp nguồn cho tất cả các ứng dụng cần thiết.

Các thiết bị điện tại gia đình sẽ ưu tiên sử dụng điện năng lượng mặt trời do biến tần có chức năng so sánh điện áp, điện áp từ biến tần luôn cao hơn điện áp lưới.

Các yếu tố cần xem xét trước khi lắp điện mặt trời cho hộ gia đình

Các yếu tố cần xem xét trước khi lắp đặt một hệ thống điện mặt trời gia đình như sau:

Để lắp điện mặt trời cho ngôi nhà của bạn một cách chính xác cần xem hóa đơn tiền điện hàng tháng của gia đình. Tốt nhất lấy trung bình số kwh của hóa đơn 3 tháng có mức tiêu thụ cao nhất như mấy tháng mùa hè.

Hoặc lấy số hóa đơn tiền điện của tháng cao nhất trong năm để tính toán. Chia các đơn vị cho số ngày trong tháng sẽ cho ra mức tiêu thụ hàng ngày. Giả sử nếu mức tiêu thụ cao nhất là 450 số vào tháng 6 năm 2021, thì mức tiêu thụ hàng ngày là 15 (số điện ).

Một số điện tương đương với 1 kWh thực tế là sử dụng 1000 watt trong 1 giờ. Ví dụ, nếu một bóng đèn 100 watt phát sáng trong 10 giờ, nó sẽ tiêu thụ 1000 watt hoặc công suất tương đương 1 kWh.

Số lượng tấm pin mặt trời cần thiết để tạo ra nguồn điện xoay chiều cần thiết sẽ được tính toán. Trong ví dụ trên, ngôi nhà yêu cầu 15 số điện mỗi ngày tương đương với 15 kWh.

Điều này có nghĩa là trong 1 giờ tấm pin mặt trời phải tạo ra 15.000 watt điện. Do đó, nếu một tấm pin có thể sản xuất 2.5 kWh mỗi ngày trong 5.5 giờ thì cần 6 tấm pin mặt trời để sản xuất 15 kWh.

Dựa trên số lượng tấm pin mặt trời cần thiết, cần xác định được không gian sẵn có để lắp đặt các tấm pin mặt trời. Đây có thể là trên sân thượng hoặc trên mái nhà, nơi các tấm pin mặt trời có thể nhận được đầy đủ ánh sáng mặt trời. 

Trong ví dụ trên, vì nhà máy điện mặt trời gia đình cần 6 tấm pin mặt trời nên diện tích yêu cầu là 2.2 x 6 = 13.2 mét vuông (kích thước mỗi tấm pin mặt trời Canadian 450wp, dài 2108 mm x rộng 1048 mm = xấp xỉ 2.209 mm vuông). Hầu hết các ngôi nhà có thể đạp ứng được không gian này trên sân thượng hoặc sân sau.

Với hệ thống điện mặt trời hòa lưới cho hộ gia đình cần lưu ý là hệ thống điện mặt trời hòa lưới sẽ không có lưu trữ nên chỉ sử dụng được vào ban ngày. Những gia đình có mức tiêu thụ điện chủ yếu vào ban ngày thì nên lắp đặt sẽ tối ưu hơn.

Lúc này ta chỉ nên tính toán cấu hình hệ thống cho đủ công suất vào ban ngày cho hộ gia đình. Như ví dụ trên thì cả ngày và đêm tải trong nhà tiêu thụ là 15 số điện.

Lượng điện tiêu thụ ban ngày lớn ta có thể lấy bằng 1/2 hoặc 2/3 tổng lượng điện tiêu thủ cả ngày tức là bằng 7.5 số điện hoặc là 10 số điện. Như vậy sẽ tính được số tấm pin và inverter tương ứng với nhu cầu của nhà bạn.

Các tấm pin mặt trời lý tưởng nên được đặt quay về phía nam để tối đa hóa ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng.

Chi phí của hệ thống năng lượng mặt trời gia đình

Chi phí của hệ thống điện mặt trời gia đình phụ thuộc vào quy mô công suất và hệ thống của nó. Có 3 hệ thống điện mặt trời là hòa lướiđộc lập và hòa lưới có lưu trữ hay còn gọi là hệ thống điện mặt trời hybird.

Hệ thống không nối lưới là hệ thống điện mặt trời độc lập không kết nối với lưới điện quốc gia. Trong hệ thống này, năng lượng mặt trời tạo ra được lưu trữ trong pin lưu trữ (được gọi là pin chu kỳ sâu khác với pin được sử dụng trong ô tô). Nguồn điện một chiều được lưu trữ trong pin được biến đổi thành nguồn điện xoay chiều bằng bộ biến tần.

Hệ thống hòa lưới là hệ thống không sử dụng pin lưu trữ mà chỉ sử dụng biến tần. Thông thường, một hệ thống được kết nối hòa lưới được điều chỉnh bởi một chính sách mua bán điện của bộ công thương.

Trong hệ thống hòa lưới công tơ điện 2 chiều ghi lại lượng điện dư thừa được tạo ra, vượt quá mức sử dụng của ngôi nhà được đẩy lên lưới điện.

Trong hệ thống này, người sử dụng hộ gia đình không cần phải lo lắng quá nhiều về việc tính toán công suất của hệ thống điện vì bất kỳ nguồn điện dư thừa nào được tạo ra đều mang lại doanh thu và bất kỳ sự thiếu hụt nào được tạo nhận vào nguồn cung cấp lưới.

Chi phí tiêu chuẩn của một hệ thống không nối lưới 3 kW điển hình tạo ra 9-15 số điện có thể dao động trong khoảng 45-52 triệu. Tương tự, chi phí chuẩn của một kwp của hệ thống hòa lưới điện tương tự thường nằm trong khoảng 14 triệu đến 19 triệu. Sự khác biệt chủ yếu là do kết cấu khung giàn đỡ tấm pin. Thương hiệu của thiết bị xuất xứ của inverter, tấm pin quang điện.

Hệ thống năng lượng mặt trời gia đình độc lập không nối lưới là một tính năng tiết kiệm chi phí tuyệt vời khi được lập kế hoạch phù hợp và có khả năng hoàn vốn đầu tư ban đầu trong vòng 5-7 năm đầu hoạt khi không sử dụng điện lưới.Hệ thống năng lượng mặt trời gia đình hòa lưới vừa tiết kiệm chi phí vừa là một hệ thống tạo thu nhập khi được lập kế hoạch với mục tiêu bán điện tạo thu nhập. 

Tuy nhiên, trong khi các nhà máy điện mặt trời gia đình không nối lưới độc lập với lưới điện chính, các hệ thống hòa lưới phải tuân theo các quy định của nhà cung cấp điện lưới. Vì vậy, người dùng gia đình có thể chọn một hệ thống thích hợp tùy thuộc vào hoàn cảnh hiện tại ở địa phương của họ.