Hệ thống điện năng lượng mặt trời - Công ty TNHH VietPECO

67 trang Gia Huy 20/05/2022 1340

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hệ thống điện năng lượng mặt trời - Công ty TNHH VietPECO", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

he_thong_dien_nang_luong_mat_troi_cong_ty_tnhh_vietpeco.pdf

Nội dung text: Hệ thống điện năng lượng mặt trời - Công ty TNHH VietPECO

Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i LỜẦ I NÓI Đ U vn.com/Vie/he_thong.aspx?gid=1&idht=5 Trong tiế n trình phát tri ể n c ủ a loài ng ườ i, vi ệ c s ử d ụ ng năng l ượ ng là đánh dấộộốấ u m t c t m c r t quan tr ọừế ng. T đó đ n nay, loài ng ườửụ i s d ng năng l ượ ng ngày càng nhiề u ,nh ấ t là trong vài th ế k ỷ g ầ n đây. Trong c ơ c ấ u năng l ượ ng hi ệ n nay,chiếầủế m ph n ch y u là năng l ượ ng tàn d ưọ sinh h c than đá,d ầỏự u m ,khí t nhiên. Kế là năng l ượ ng n ướ c th ủ y đi ệ n, năng l ượ ng h ạ t nhân, năng l ượ ng sinh khố i (bio.gas, ) năng l ượặờ ng m t tr i, năng l ượ ng gió ch ỉếộầ chi m m t ph n khiêm tố n. Xã h ộ i loài ng ườ i không phát tri ể n n ế u không có năng l ượ ng. Ngày nay, năng lượ ng tàn d ư sinh h ọ c, năng l ượ ng không tái sinh, ngày càng kiệ t, giá d ầỏ u m tăng t ừ ng ngày, ảưởấếự nh h ng x u đ n s phát tri ể n kinh t ếộ xã h i và môi trườố ng s ng. Tìm ki ế m ngu ồ n năng l ượ ng thay th ế là nhi ệụấ m v c p bách củ a các nhà khoa h ọ c ,kinh t ế , các chính tr ị gia, và m ỗ i ng ườ i chúng ta. Ngu ồ n năng lượ ng thay th ế đó ph ả i s ạ ch, thân thi ệ n v ớ i môi tr ườ ng, chi phí th ấ p, không cạ n ki ệ t (tái sinh), và d ễ s ử d ụ ng. Từ lâu, loài ng ườ i đã m ơướửụ c s d ng năng l ượ ng m ặờ t tr i. Ngu ồ n năng lượ ng h ầ u nh ư vô t ậ n, đáp ứ ng h ầ u h ế t các tiêu chí nêu trên. Nhi ề u công trình nghiêng cứ u đã đ ượựệc th c hi n, năng l ượặờ ng m t tr i không ch ỉ là năng l ượủ ng c a tươ ng lai mà còn là năng l ượ ng c ủ a hi ệ n t ạ i Bạ n không nên nghĩ r ằ ng ứ ng d ụ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i là công vi ệ c c ủ a riêng củ a các nhà khoa h ọ c, đây cũng chính là n ơ i b ạ n có th ể phát huy óc sáng t ạ o, sự khéo tay, và tính kiên nh ẫ n c ủ a b ạ n. Còn gì thú v ị h ơ n khi b ạ n t ự th ự c hi ệ n và ứng d ụ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i trong chính ngôi nhà c ủ a mình. Cuố n sách này gi ớ i thi ệ u chi ti ế t các ứ ng d ụ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i trong ngôi nhà hoặ c trên m ảườủạ nh v n c a b n. Các d ự án đó t ươốơả ng đ i đ n gi n, chi phí trong tầ m tay c ủ a b ạ n, nh ư ng hi ệ u qu ả cao, không đ ồi h ỏ i lý thuy ế t cao siêu, ch ỉ cầạậợ n b n nh n ra l i ích c ủệửụ a vi c s d ng năng l ượặờ ng m t tr i và quy ế t tâm th ự c hiệạ n. b n có th ểựệừướ th c hi n t ng b c theo h ướẫ ng d n trong t ừự ng d án, khi d ạ t kếảạ t qu , b n hoàn toàn có th ểỉửảếể ch nh s a, c i ti n đ năng cao hi ệấả u su t và gi m chi phí tùy theo sự năng đ ộng và tính sáng t ạ o c ủ a b ạ n. Các d ự án này còn có th ể đượựệc th c hi n trong tr ườọườ ng h c, tr ng ph ổ thông và tr ườạ ng d y ngh ề , giúp cho thầ y cô giáo có thêm ph ươ ng cách thí nghi ệ m, h ọ c đi đôi v ớ i hành , giúp cho h ọ c sinh tính sáng tạ o và h ứ ng thú h ọ c t ậ p. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i MỤỤ C L C Trang A GIỚỆỀỆỐ I THI U CHUNG V H TH NG ĐIÊN NĂNG LƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I 3 I GIỚỆ I THI U CHUNG 3 II NGUYÊN LÝ HOẠỘ T Đ NG 3 III CẤỂ U HÌNH TIÊU BI U 6 B ĐI SÂU VÀO HỆ TH Ố NG ĐI Ệ N NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I 10 CHƯƠ NG I: PIN NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I 10 I ƯU TH Ế C Ủ A ĐIÊN NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I 10 II TÌM HIỂ U CHUNG V Ề PIN NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I 11 III ƯU, NH ƯỢ C ĐIM Ể 19 IV ỨỤẶỜỞỆNG D NG PIN M T TR I VI T NAM 21 CHƯƠ NG II: B Ộ KÍCH INVERTER 26 I LOẠỆỐ I INVERTER CHO H TH NG 26 II HÌNH ẢẤẠ NH, C U T O 29 III HOẠỘỦ T Đ NG C A INVERTER 31 CHƯƠ NG III: B Ộ ĐI Ề U KHI Ể N S Ạ C 41 CHƯƠ NG IV: BATTERY( Ắ C QUY) 43 I GIỚỆ I THI U 43 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i II CẤẠ U T O 43 III PHÂN LOẠẠ I, NGUYÊN LÝ HO T ĐÔNG 45 CHƯƠ NG V: PP THI ẾẾỆỐ T K H TH NG ĐI Ệ N NĂNG L ƯỢẶỜ NG M T TR I 56 CHƯƠ NG VI: HÒA H Ệ TH Ố NG VÀO L ƯỚ I ĐI Ệ N QU Ố C GIA 57 A GIỚỆỀỆỐỆ I THI U CHUNG V H TH NG ĐI N NĂNG LƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I I – GIỚỆ I THI U CHUNG: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Mộ t t ế bào quang đi ệ n (cell) T ấ m Pin năng l ượ ng m ặ t tr ờ i (solar cells panel) Pin mặ t tr ờ i, hay pin quang đi ệ n, ký hi ệ u là PV, là h ệ th ố ng các t ấ m v ậ t li ệ u đ ặc biệ t có kh ả năng chuy ể n đ ổi quang năng c ủ a ánh sáng m ặ t tr ờ i thành đi ệ n năng. Pin mặ t tr ờ i được c ấ u t ạ o b ằ ng các t ế bào quang đi ệ n (cells) đ ơn tinh th ể (monocrystalline) và đa tinh thể (polycrystalline) có hi ệ u su ấ t cao (15% 18%), công suấ t t ừ 25Wp đ ến 240Wp và có tu ổ i th ọ trung bình 30 năm. II – NGUYÊN LÝ HOẠ T Đ ỘNG C Ủ A H Ệ TH Ố NG NĂNG L ƯỢ NG MẶỜ T TR I: Từ giàn pin m ặ t tr ờ i, ánh sáng đ ược bi ế n đ ổi thành đi ệ n năng, t ạ o ra dòng điệộề n m t chi u (DC). Dòng đi ệ n này đ ượẫớộềểc d n t i b đi u khi n là m ộếị t thi t b điệ n t ử có ch ứ c năng đi ề u hoà t ự đ ộng các quá trình n ạ p đi ệ n vào ắ cquy và phóng điệừắ n t cquy ra các thi ếịệộề t b đi n m t chi u (DC). Tr ườợ ng h p công su ấ t giàn pin đủớ l n, trong m ạệẽượắ ch đi n s đ c l p thêm b ộổệể đ i đi n đ chuy ể n dòng m ộề t chi u thành dòng xoay chiề u (AC), ch ạ y đ ược thêm nhi ề u thi ế t b ị đi ệ n gia d ụ ng (đèn, quạ t, radio, TV ). III CẤ U HÌNH TIÊU BI Ể U C Ủ A H Ệ TH Ố NG ĐI Ệ N NĂNG L ƯỢ NG MẶỜ T TR I: S Tên thiế t b ị Ghi chú tt Solar Cells Monocrystalline (đơn tinh th ể ) Polycrytalline (đa 1 Panel tinh thể ) Solar Lự a ch ọ n tùy m ứ c đi ệ n th ế và công su ấ t c ủ a h ệ 2 Regulator thố ng DCAC Dạ ng sóng ra : Step Wave ho ặ c Sine Wave 3 Inverter Battery (ắ c Bình khô, kín khí, không cầ n b ả o d ưỡ ng. 4 quy) Khung, gá Chuyên dụ ng cho h ệ th ố ng 5 Dây cáp Chuyên dụ ng cho h ệ th ố ng (ngoài tr ờ i và trong nhà) 6 Phụ ki ệ n Linh, phụ ki ệ n đ ồng b ộ khác 7 lắ p đ ặt Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 1 PANEL MẶỜ T TR I : Tấ m pin Panel m ặ t tr ờ i (solar cells panel) biế n đ ổi quang năng h ấ p th ụ t ừ mặờểế t tr i đ bi n thành đi ệ n năng. M ộố t s thông tin c ơảềấ b n v t m pin m ặờ t tr i Hiệ u su ấ t: t ừ 15% 18% Công su ấ t: t ừ 25Wp đ ến 175 Wp S ố l ượ ng cells trên m ỗ i tấ m pin : 72 cells Kích th ướ c cells: 5 – 6 inchs Lo ạ i cells: monocrystalline và polycrystalline Chấ t li ệ u c ủ a khung nhôm Tu ổ i th ọ trung bình c ủ a t ấ m pin : 30 năm Có khả năng k ếố t n i thành các tr ạệặờ m đi n m t tr i công su ấớ t l n không h ạế n ch , có thểướ hòa l i (grid), ho ặạộộậưệố c ho t đ ng đ c l p nh 1 h th ng backup đi ệ n. Trong mộ t ngày n ắặờ ng, m t tr i cung c ấả p kho ng 1 kW/m² đ ếặấn m t đ t (khi m ặờ t tr i đứng bóng và quang mây, ởựướể m c n c bi n). Công su ấệủộệ t và đi n áp c a m t h thố ng s ẽ ph ụ thu ộ c và cách chúng ta n ố i ghép các t ấ m pin Panel m ặ t tr ờ i lạ i v ớ i nhau.Các tấ m pin Panel m ặ t tr ờ i đượắặởc l p đ t ngoài tr ờể i đ có th ểứ h ng đ ược ánh nắốấừặờ ng t t nh t t m t tr i nên đ ượếếớữc thi t k v i nh ng tính năng và ch ấệ t li u đặệc bi t, có th ểịựượựắ ch u đ ng đ c s kh c nghi ệủờế t c a th i ti t, khí h ậ u, nhi ệộ t đ 2 BỘỀỂẠ ĐI U KHI N S C: Là thiếịựệứ t b th c hi n ch c năng đi ềếạ u ti t s c cho ắ cquy, b ảệắ o v cho c quy chố ng n ạ p quá t ả i và x ả quá sâu nh ằ m nâng cao tu ổ i th ọ c ủ a bình ắ cquy, và giúp hệ th ố ng pin m ặ t tr ờ i s ử d ụ ng hi ệ u qu ả và lâu dài. Bộềể đi u khi n còn cho bi ế t tình tr ạạệủ ng n p đi n c a Panel m ặờắ t tr i vào c quy giúp cho ngườ i s ử d ụ ng ki ể m soát đ ược các ph ụ t ả i. Bộềể đi u khi n còn th ựệệảệạ c hi n vi c b o v n p quá đi ệế n th (>13,8V) ho ặ c điệếấ n th th p (<10,5V). M ạảệủộề ch b o v c a b đi u khi ểẽựệệắ n s th c hi n vi c ng t mạ ch khi b ộềể đi u khi n xác nh ậ n bình ắ cquy đã đ ượạầặệc n p đ y ho c đi n áp bình quá thấ p. 3 ACDC INVERTER: Là bộ bi ế n đi ệ n ngh ị ch l ư u. Inverter chuy ể n đ ổi dòng đi ệ n 12V DC t ừ ăc quy thành dòng điệ n AC (110VAC, 220VAC). Đ ược thi ế t k ế v ớ i nhi ề u c ấ p công suấ t t ừ 0.3kVA – 10kVA. Inverter có nhiề u lo ạ i và cách phân bi ệ t chúng b ằ ng d ạ ng sóng c ủ a đi ệ n áp đầu ra : d ạ ng sóng hình sin, gi ả sin, sóng vuông, sóng b ậ c thang 4 BATTERY (Ắ cquy): Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Là thiếịưữệểửụ t b l u tr đi n đ s d ng vào ban đêm ho ặ c lúc tr ờặ i ít ho c không còn ánh nắ ng. Ắ cquy có nhi ề u lo ạ i, kích th ướ c và dung l ượ ng khác nhau, tùy thu ộ c vào công suấặểủệố t và đ c đi m c a h th ng pin panel m ặờệố t tr i . H th ng có công su ấ t càng lớ n thì c ầ n s ử d ụ ng ăcquy có dung l ượ ng l ớ n ho ặ c dùng nhi ề u bình ắ cquy kế t n ố i l ạ i v ớ i nhau. 5 KHUNG GÁ VÀ DÂY CÁP: Để đ ảm b ả o cho h ệ th ố ng pin Panel m ặ t tr ờ i đặt đúng v ị trí t ố t nh ấ t (n ắ ng nhiềấ u nh t và lâu nh ấ t) và hi ệấửụệố u su t s d ng h th ng luôn đ ượổịc n đ nh lâu dài, chúng ta cầ n dùng đ ến b ộ khung gá và dây cáp chuyên d ụ ng. Đểố t i đa hóa hi ệấủệố u su t c a h th ng, các t ấ m pin Panel m ặờầượ t tr i c n đ c lắặ p đ t theo 1 góc nghiêng và 1 h ướấị ng nh t đ nh (tùy thu ộừịắặụ c t ng v trí l p đ t c thể ). Lư u ý khi l ắ p đ ặt tránh các vùng có kh ả năng b ị che, khu ấ t n ắ ng, nên l ự a chọữị n nh ng v trí có th ểứượắốấ h ng đ c n ng t t nh t cho c ả ngày. Các phụ ki ệ n đ ồng b ộ kèm theo : ố ng, công t ắ c, b ả ng đi ệ n, Vaseline, domino, ổ c ắ m đ ể l ắ p hoàn ch ỉ nh h ệ th ố ng đi ệ n m ặ t tr ờ i 1 : Tấ m pin m ặ t tr ờ i (Solar Panel) 2: Bộ đi ề u khi ể n s ạ c m ặ t tr ờ i (Solar Charger Controller) 3 : Bộ kích đi ệ n DCAC (Solar Inverter) Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 4 : Cầ u dao chuy ể n m ạ ch (Solar Inverter) 5 : Ắ c quy (Battery) Mô tả ho ạ t đ ộng c ủ a h ệ th ố ng: Đây là sự tích h ợ p c ủ a hai h ệ th ố ng thành m ộ t h ệ th ố ng liên hoàn bao g ồ m: Hệ th ố ng S ả n xu ấ t đi ệ n năng t ừ M ặ t tr ờ i thành đi ệ n 220VAC/50Hz b ổ sung vào điệ n l ướ i (On grid). Hệốưữếổệệ th ng L u tr bi n đ i đi n đi n năng t ừặờ M t tr i thành đi ệ n 220VAC/50Hz (Off grid). Tuy nhiên, quý khách vẫ n có th ể s ử d ụ ng t ừ ng h ệ th ố ng trên m ộ t cách đ ộc lậ p tùy theo nhu c ầ u c ụ th ể . Khi khởộ i đ ng Battery bank luôn đ ượưc u tiên n ạệừặờ p đi n t M t tr i cho đ ến khi đầy. Lúc này GridTie Solar Inverter (GTSI) ch ư a làm vi ệ c. Khi Battery bank đầy b ộ InverterSolar Charger (ISC) s ẽ ng ư ng s ạ c và b ộ GTSI sẽ ho ạ t đ ộng: Bi ế n đ ổi đi ệ n DC t ừ Solar panel thành đi ệ n AC 220V có đi ệ n áp, tầố n s pha trùng v ớệướ i đi n l i và đ ược hòa tr ựế c ti p vào l ướệ i đi n – Vi ệ c bán điệ n s ẽ đ ược thông qua đ ồng h ồ W1. Khi có điệướệ n l i, đi n năng cho t ả i thông th ườ ng và t ảư i u tiên s ẽượấ đ c c p qua đồng h ồ đi ệ n W2 (đi ệ n mua) do ISC lúc này đang ở ch ế đ ộ On grid. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Khi mấệướ t đi n l i, ISC s ẽấệ l y đi n DC t ừ Battery bank và Solar đ ểếổ bi n đ i thành điệ n AC 220V cung c ấ p cho t ả i ư u tiên. Đ ồng th ờ i GTSI s ẽ ng ư ng làm vi ệ c. B ĐI SÂU VÀO HỆ TH Ố NG ĐI Ệ N NĂNG L ƯỢ NG MẶỜ T TR I CHƯƠ NG I: PIN NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I I Ư u th ế c ủ a năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 1. Năng lượ ng hi ệ n t ạ i Trong cuộ c s ố ng hang ngày , chúng ta s ử d ụ ng kh ố i l ượ ng năng l ượ ng khổ ng l ồ . Cu ộ c s ố ng c ủ a chúng ta xoay quanh s ự tiêu th ụ các ngu ồ n tài nguyên thiên nhiên và tiêu thụ năng l ượ ng . Phầớ n l n trong t ỷệ l tiêu th ụ năng l ượượ ng d c dùng cho s ưởấ i m58% m ộ t phầ n trong s ố này có th ể cung c ấ p t ừ năng l ượ ng m ặ t tr ờ i . Kếếấướế ti p là n u n c, chi m 24% t ổ ng năng l ượ ng tiêu th ụ , hoàn toàn có th ể nấ u n ướ c b ằ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i . Điề u dó có nghĩa là có th ể đáp ứ ng 83% nhu c ầ u năng l ượ ng b ằ ng công ngh ệ năng lượ ng m ặ t tr ờ i . Phầ n năng l ượ ng, 13% đ ược dùng đ ể t ạ o ra đi ệ n năng đ ể cung c ấ p cho chiế u sáng và các thi ế t b ị gia d ụ ng. Năng lượ ng đ ược dùng cho n ấ u ăn,5% cũng có th ể t ạ o ra t ừ năng l ượ ng. 2. Lý do chọ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Năng lượ ng m ặ t tr ờ i là d ạ ng năng l ượ ng s ạ ch, xanh, mi ễ n phí, và có giá tr ị sửụốấặờấệ d ng t t nh t. m t tr i đã xu t hi n cách đây 5 t ỷ năm và ti ếụ p t c them 5 t ỷ năm nủ a, quá đ ủ cho loài ng ườ i. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Chúng ta đang tìm các công nghệ s ử d ụ ng d ạ ng năng l ượ ng này m ộ t cách hiệảấ u qu nh t, do đây là năng l ượạấ ng s ch, r t than thi ệơ n v i môi tr ườ ng. Đây th ự c sựồ là ngu n tài nguyên kh ổồ ng l . tuy năng l ượặờậ ng m t tr i t p chung ch ủếở y u 3. Năng lượ ng hi ệ n nay Cơ quan năng l ượ ng qu ố c t ế d ự báo khai thác năng l ượ ng c ủ a 33 trong s ố 48 nhà sả n xu ấ t d ẩ u mõ hàng đ ầu th ế gi ớ i đang gi ả m. Đi ề u đó đang thành hi ệ n th ự c. Không chỉ có đ ỉnh s ả n l ượ ng d ầ u mõ, hi ệ n nay còn có đ ỉnh than đá, đ ỉnh khí tự nhiên, và đ ỉnh uranium. T ấ t c ả các ngu ồ n tài nguyên này đ ều có gi ớ i h ạ n, không thể khai thác mãi mãi. Điề u đó có nghĩa là nh ữ ng ng ườ i tin t ưở ng vào năng l ượ ng h ạ t nhân có th ể bịố s c, năng l ượạ ng h t nhân t ừượ ng đ c coi là ngu ồ n thay th ếửệ h u hi u cho nhiên liệ u tàn d ư sinh h ọư c, nh ng m ọườảốặớ i ng i ph i đ i m t v i cùng m ộấềế t v n đ . N u tấảềể t c đ u chuy n sang năng l ượạ ng h t nhân, t ốộ c đ tiêu th ụ uranium s ẽ tăng nhanh, chư a k ể các nguy c ơ v ề an toàn h ạ t nhân. II Tìm hiể u chung v ề pin năng l ượ ng năng l ượ ng m ặ t trờ i: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 1. Hướ ng đ ặt: Điề u khi ể n t ấ m pin theo mùa (xuân, h ạ , thu, đông) cũng là 1 v ấ n đ ề chúng ta đã biế t, v ớ i m ỗ i mùa khác nhau, t ạ i 1 đ ịa đi ể m nh ấ t đinh, m ặ t tr ờ i s ẽ có 1 góc chiế u khác nhau. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 2. Nguyên lý hoạ t đ ộng và c ấ u t ạ o Nhiên liệ u hóa th ạ ch theo tính toán c ủ a các nhà khoa h ọ c và môi tr ườ ng h ọ c sẽạệ c n ki t trong vòng 50 năm n ữếứửụớốộệ a n u c s d ng v i t c đ hi n nay. Vi ệ c tìm năng lượ ng thay th ế là bài toán c ấ p bách c ủ a toàn nhân lo ạ i . Có ý ki ế n cho r ằ ng Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i điệạ n h t nhân là m ộả t gi i pháp, nh ướứộ ng v i m c đ an toàn và b ảấủ n ch t c a quá trình không thuậ n ngh ị ch c ủ a ph ả n ứ ng h ạ t nhân không cho ta k ế t qu ả nh ư mong đợi .Năng l ượặờề ng m t tr i xét v lâu dài m ớả i là gi i pháp cho t ươ ng lai. M ộ t trong các nguyên nhân khác củ a vi ệ c s ử d ụ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i đó là do tính s ạ ch c ủ a nó về m ặ t môi tr ườ ng. Trong quá trình s ử d ụ ng nó không sinh ra khí nhà kính hay gây ra các hiệứ u ng tiêu c ựớ c t i khí h ậ u toàn c ầệạọắớộ u. Vi c d y h c g n v i n i dung này nhằ m giáo d ụ c ý th ứ c môi tr ườ ng và s ự chu ẩ n b ị hành trang cho ch ủ nhân tươ ng lai là c ầế n thi t và phù h ợ p . Có 2 cách chính s ửụ d ng năng l ượặờ ng m t tr i: Sử d ụ ng d ướ i d ạ ng nhi ệ t năng : lò h ấ p th ụ m ặ t tr ờ i, nhà kính Sử d ụ ng thông qua s ự chuy ể n hoá thành đi ệ n năng: H ệ th ố ng pin m ặ t tr ờ i Câu hỏ i đ ặt ra là pin m ặ t tr ờ i ho ạ t đ ộng th ế nào Pin mặờ t tr i là thi ếịứụệứ t b ng d ng hi u ng quang đi ệ n trong bán d ẫườ n ( th ng gọệứ i là hi u ng quang đi ệ n trong quang d ẫểạ n) đ t o ra dòng đi ệộềừ n m t chi u t ánh sáng mặ t tr ờ i. Loạ i pin m ặ t tr ờ i thông d ụ ng nh ấ t hi ệ n nay là lo ạ i s ử d ụ ng Silic tinh thể . Đ ể hi ể u v ề nguyên lý làm vi ệ c c ủ a pin m ặ t tr ờ i lo ạ i này chúng ta c ầ n biế t m ộ t vài đ ặc đi ể m c ủ a ch ấ t bán d ẫ n Silic. Trong bả ng tu ầ n hoàn Silic (Si) có số th ứ t ự 14 1s22s22p63s23p2 . Các điệ n t ử củ a nó đ ượắếc s p x p vào 3 l ớỏớỏ p v . 2 l p v bên trong đ ượếầởc x p đ y b i 10 đi ệ n tử . Tuy nhiên l ớ p ngoài cùng c ủ a nó ch ỉượấầửớệử đ c l p đ y 1 n a v i 4 đi n t 3s23p2. Điề u này làm nguyên t ử Si có xu h ướ ng dùng chung các đi ệ n t ử c ủ a nó v ớ i các nguyên tử Si khác. Trong c ấ u trúc m ạ ng tinh th ể nguyên t ử Si liên k ế t v ớ i 4 nguyên tử Si lân c ậ n đ ể l ớ p v ỏ ngoài cùng có chung 8 đi ệ n t ử (b ề n v ữ ng). Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Tinh thể Si tinh khi ế t là ch ấ t bán d ẫ n d ẫ n đi ệ n r ấ t kém vì các đi ệ n t ử b ị giam giữ b ở i liên k ế t m ạ ng, không có đi ệ n t ử t ự do. Ch ỉ trong đi ề u ki ệ n kích thích quang, hay nhiệ t làm các đi ệ n t ử b ị b ứ t ra kh ỏ i hiên k ế t, hay nói theo ngôn ng ữ vùng năng lượ ng là các đi ệ n t ử (tích đi ệ n âm) nh ả y t ừ vùng hóa tr ị lên vùng d ẫ n b ỏ lạ i vùng hóa tr ịỗố 1 l tr ng (tích đi ệươ n d ng), thì khi đó ch ấẫớẫệ t bán d n m i d n đi n. Để tăng kh ả năng d ẫệủ n đi n c a bán d ẫ n silicon ng ườườ i ta th ng pha t ạấ p ch t vào trong đó. Trướ c tiên ta xem xét tr ườ ng h ợ p t ạ p ch ấ t là nguyên t ử phospho (P) vớỷệả i t l kho ng m ộầệ t ph n tri u. P có 5 đi ệửởớỏ n t l p v ngoài cùng nên khi liên kế t trong tinh th ểẽư Si s d ra 1 đi ệửệử n t . Đi n t này trong đi ềệị u ki n b kích thích Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i nhiệểứỏếớạ t có th b t kh i liên k t v i h t nhân P đ ểế khu ch tán trong m ạ ng tinh th ể . Chấ t bán d ẫ n Si pha t ạ p P đ ược g ọ i là bán d ẫ n lo ạ i N : (Negative) vì có tính chấẫệằ t d n đi n b ng các đi ệửự n t t do. Ng ượạế c l i, n u chúng ta pha tạ p tinh th ể Si b ằ ng các nguyên t ử Boron (B) ch ỉ có 3 đi ệ n t ử ở l ớ p vỏ , chúng ta s ẽ có ch ấ t bán d ẫ n lo ạ i P (Positive) có tính ch ấ t d ẫ n đi ệ n ch ủ y ế u bằ ng các l ỗ tr ố ng. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Điề u gì s ẽ x ả y ra khi ta cho 2 lo ạ i bán d ẫ n trên ti ế p xúc v ớ i nhau. Khi đó, các điệ n t ử t ự do ở g ầ n m ặ t ti ế p xúc trong bán d ẫ n lo ạ i N s ẽ sẽ khuy ế ch tán t ừ bán dẫ n lo ạ i N > bán d ẫ n lo ạ i P và lấ p các l ỗ tr ố ng trong ph ầ n bán d ẫ n lo ạ i P này. Liệ u các đi ệ n t ử t ự do c ủ a bán d ẫ n N có b ị ch ạ y h ế t sang bán d ẫ n P hay không? Câu trả l ờ i là không. Vì khi các đi ệ n t ử di chuy ể n nh ư v ậ y nó làm cho bán dẫ n N m ấệử t đi n t và tích đi ệươ n d ng, ng ượạ c l i bán d ẫ n P tích đi ệ n âm. Ởề b mặế t ti p xúc c ủấẫ a 2 ch t bán d n bây gi ờ tích đi ệ n trái ng ượ c và xu ấệệ t hi n 1 đi n trườướừẫ ng h ng t bán d n N sang P ngăn c ả n dòng đi ệửạừẫ n t ch y t bán d n N sang P. Và trong khoảạởệườ ng t o b i đi n tr ng này h ầư u nh không có e hay l ỗốự tr ng t do Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i . Thiế t b ị mà chúng ta v ừ a mô t ả ở trên chính là 1 đi ố t bán d ẫ n. Đi ệ n tr ườ ng tạởềặế o ra b m t ti p xúc làm nó ch ỉ cho phép dòng đi ệửạ n t ch y theo 1 chi ềở u, đây là từ bán d ẫ n lo ạ i P sang bán d ẫ n lo ạ i N, dòng đi ệ n t ử s ẽ không đ ược phép chạ y theo h ướượạểả ng ng c l i. Đ lí gi i vì sao b ạ n có th ể liên h ệộ m t cách đ ơản gi n đến ph ầ n tĩnh đi ệ n. Pin quang điệ n không ph ả i cái gì khác chính là m ộ t đi ố t bán d ẫ n có di ệ n tích bề m ặ t rộ ng và có lớ p N c ự c m ỏ ng đ ể ánh sáng có th ể truy ề n qua. Khi chi ế u ánh sáng vào pin quang điệ n m ộ t ph ầ n s ẽ b ị ph ả n x ạ ( và do đó trên bề m ặ t pin quang điệ n có m ộớố t l p ch ng ph ảạ n x ) và m ộầịấụ t ph n b h p th khi truyề n qua l ớ p N. Mộ t ph ầ n may m ắ n h ơ n đến được l ớ p chuy ể n ti ế p, n ơ i có các c ặ p e và l ỗ tr ố ng nằ m trong điệ n tr ườ ng c ủ a bề m ặ t gi ớ i h ạ n pn. Vớ i các b ướ c sóng thích h ợ p s ẽ truyề n cho e m ộ t năng l ượủớểậỏ ng đ l n đ b t kh i liên k ếẽ t. S không th ể có chuy ệ n gì nế u không có đi ệườỏạởớ n tr ng nh t o b i l p chuy ểế n ti p. Đó là lí do gi ả i thích vì sao nế u ta chi ế u ánh sáng vào m ộ t v ậ t bán d ẫ n thì không th ể sinh ra dòng đi ệ n . Nhưặ ng c p e và l ỗố tr ng này n ằ m trong tác d ụủệườ ng c a đi n tr ng do đó e s ẽ bịề kéo v phía bán d ẫạ n lo i n còn l ỗốịề tr ng b kéo v phía bán d ẫạếả n lo i p.k t qu là nế u ta n ố i hai c ự c vào hai ph ầ n bán d ẫ n lo ạ i n và p sẽ đo đ ược m ộ t hi ệ u đi ệ n th ế . Giá trịệệế hi u đi n th này ph ụộ thu c vào b ảấủấ n ch t c a ch t làm bán d ẫạ n và t p chấ p đ ược h ấ p ph ụ . V ớ i Si ( B;P) thì giá tr ị này ở kho ả ng 0,6V. Ánh sáng mặ t tr ờ i cung c ấ p cho chúng ta kho ả ng 1 kilowatt/m2 ( Chính xác là 1,34 kW/m2: Đây chính là hằ ng s ố m ặ t tr ờ i) , tuy nhiên các hi ệ u su ấ t chuy ể n thành điệ n năng c ủ a các pin m ặ t tr ờ i ch ỉ vào kho ả ng 8% đ ến 12%. T ạ i sao l ạ i ít v ậ y. Câu trảờ l i là ánh sáng m ặờ t tr i có ph ổầốộ t n s khá r ng. Không ph ảầố i t n s nào cũng có đủượể năng l ng đ kích thích đi ệửừ n t t vùng hóa tr ị lên vùng d ẫỉữ n. Ch có nh ng photon năng lượ ng cao h ơ n khe vùng bán d ẫ n m ớ i làm đ ược đi ề u này. Đ ối v ớ i bán dẫ n Si khe vùng vào kho ả ng 1.1eV. Các photon năng l ượ ng th ấ p h ơ n s ẽ không s ử Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i dụượế ng đ c. N u photon có năng l ượ ng cao h ơ n khe vùng thì ph ầ n năng l ượư ng d đó cũng không có đóng góp gì thêm. Vậ y t ạ i sao chúng ta không ch ọ n các v ậ t li ệ u có khe vùng hẹ p đ ể t ậ n d ụ ng ngu ồ n photon t ầ n s ố th ấ p. V ấ n đ ề là khe vùng cũng xác định hi ệệế u đi n th (hay đi ệườởềặế n tr ng) b m t ti p xúc. Khe vùng càng bé thì hiệệế u đi n th này càng bé. Nên nh ớ công su ấủ t c a dòng đi ệằệệế n b ng hi u đi n th nhân vớ i dòng. Ng ườ i ta đã tính toán đ ược khe vùng t ố i ư u là vào kho ả ng 1.4eV, khi đó công suấ t dòng đi ệ n thu đ ược t ố i đa. Mộ t nguyên nhân n ữ a cũng c ả n tr ở vi ệ c nâng cao hi ệ u su ấ t c ủ a pin m ặ t tr ờ i, đó là cách chúng ta bố trí các ti ế p xúc kim lo ạểấ i đ l y dòng đi ệỞặướủ n. m t d i c a tấ m pin hi ể n nhiên ta có th ể cho ti ế p xúc v ớ i 1 t ấ m kim lo ạ i nh ư ng ở m ặ t trên nó cầ n trong su ố t đ ể ánh sáng có th ể đi qua. N ế u ch ỉ b ố trí các ti ế p xúc ở mép t ấ m pin thì các điệ n t ử ph ả i di chuy ể n quá xa trong tinh th ể Si m ớ i vào đ ược m ạ ch đi ệ n (chú ý là bán dẫ n Si d ẫệ n đi n kém, t ứệởủ c đi n tr c a nó l ớ n). Vì v ậườ y ng i ta thườ ng dùng 1 l ướ i kim lo ạủ i ph lên b ềặủ m t c a pin m ặờ t tr i. Tuy nhiên kích thướướ c l i không th ểảạ gi m vô h n nên cũng ph ầ n nào làm gi ảệấể m hi u su t chuy n năng lượ ng ánh sáng thành năng l ượ ng đi ệ n. Có ngườ i nói: năng l ượ ng làm ra m ộệố t h th ng pin m ặờớơ t tr i l n h n năng lượ ng nó thu đ ược trong quá trình dùng ( hay nói m ộ t cách đ ời s ố ng h ơ n ti ề n mua nó đắt h ơ n ti ề n mua đi ệ n: Đi ề u này tr ướ c đây là đúng, tuy nhiên v ớ i công ngh ệ hiệỉệ n nay t l này là 1:4 nghiêng v ềề ti n thu đ ượứỏệc. T c là b 1 tri u mua h ệố th ng thì sẽ thu đ ược 4 tri ệ u ti ề n năng l ượ ng thu đ ược ) Mộựếệửụ t th c t là vi c s d ng năng l ượ ng M ặờởướ t tr i n c ta còn quá xa v ờ i là do ta ỷ vào ngu ồ n năng l ượủệ ng th y đi n ( cũng là m ộạ t lo i năng l ượạ ng s ch) nhưựế ng th c t nhu c ầ u tiêu th ụệựổở đi n và s kh s vì tình tr ạ ng các h ồứố ch a xu ng dướứế i m c ch t đã gióng m ộồ t h i chuông nh ẹớ t i suy nghĩ này c ủ a toàn b ộọ m i ngườ i! 3. Sơồơảủệố đ c b n c a h th ng đi ệ n năng l ượ ng m ặờ t tr i Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i III Ư u, Nh ượ c đi ể m c ủ a năng l ượ ng m ặ t tr ờ i: 1. Ưu đi ể m: Giúp bạ n ti ế t ki ệ m ti ề n: Sau khi đầưu t ban đ ầu đã đ ược thu h ồ i, năng l ượừặờ ng t m t tr i là thi ếự t th c miễ n phí. Thờ i k ỳ hoàn v ố n cho đ ầu t ư này có th ể r ấ t ng ắ n tùy thu ộ c vào bao nhiêu h ộ gia đình củ a b ạ n s ử d ụ ng đi ệ n. Ưu đãi tài chính có hình th ứ c chính ph ủ s ẽ gi ả m chi phí c ủ a b ạ n. Nếệố u h th ng pin m ặờảấ t tr i s n xu t năng l ượ ng nhi ềơạửụ u h n b n s d ng, chính phủ c ủ a b ạ n có th ể mua đi ệ n t ừ b ạ n. Nó sẽ giúp b ạ n ti ế t ki ệ m ti ề n trên hóa đ ơn đi ệ n c ủ a b ạ n hàng tháng. Năng lượ ng m ặ t tr ờ i không đòi h ỏ i b ấ t c ứ nhiên li ệ u. Nó không bị ả nh h ưở ng b ở i vi ệ c cung c ấ p và nhu c ầ u nhiên li ệ u và do đó không phả i ch ị u m ứ c giá ngày càng tăng c ủ a xăng d ầ u. Tiế t ki ệ m đ ược ngay l ậ p t ứ c và trong nhi ề u năm t ớ i. Việ c s ử d ụ ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i gián ti ế p làm gi ả m chi phí y t ế . Thân thiệ n v ớ i môi tr ườ ng: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Năng lượ ng m ặ t tr ờ i s ạ ch, tái tạ o (không giố ng nh ư d ầ u, khí đ ốt và than đá) và bề n v ữ ng, góp ph ầ n b ả o v ệ môi tr ườ ng c ủ a chúng tôi. Nó không gây ô nhiễ m không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nit ơ , khí lư u hu ỳ nh ho ặ c th ủ y ngân vào khí quy ể n gi ố ng nh ư nhi ề u hình th ứ c truy ề n thố ng c ủ a các th ế h ệ đi ệ n không. Vì vậ y năng l ượ ng m ặ t tr ờ i không đóng góp cho s ự nóng lên toàn c ầ u, m ư a axit hoặ c s ươ ng mù. Nó tích cự c góp ph ầ n vào vi ệ c gi ả m phát th ả i khí nhà kính có h ạ i. Đó là tạ o ra n ơ i c ầ n thi ế t. Bằ ng cách không s ử d ụ ng b ấ t k ỳ nhiên li ệ u, năng l ượ ng m ặ t tr ờ i không đóng góp cho các chi phí và các vấ n đ ề c ủ a vi ệ c thu h ồ i và v ậ n chuy ể n nhiên li ệ u hoặ c l ư u tr ữ ch ấ t th ả i phóng x ạ . Độc l ậ p, bán đ ộc l ậ p Năng lượ ng M ặờ t tr i có th ểượửụể đ c s d ng đ bù đ ắp năng l ượ ng tiêu th ụ , cung cấ p ti ệ n ích. Nó không chỉ giúp gi ả m hóa đ ơn đi ệ n c ủ a b ạ n, nh ư ng cũng s ẽ tiế p t ụ c cung c ấ p đi ệ n trong tr ườ ng h ợ p b ị cúp đi ệ n. Mộệố t h th ng năng l ượặờ ng m t tr i có th ểạộ ho t đ ng hoàn toàn đ ộậc l p, không đòi hỏộếốế i m t k t n i đ n m ộạ t m ng l ướệ i đi n ho ặ c khí ởấả t t c . Hệ th ố ng do đó có thểượặ đ c cài đ t trong v ịừốư trí t xa (gi ng nh đăng nh ậ p cabins k ỳỉ ngh ), làm cho nó thự c t ế h ơ n và hi ệ u qu ả h ơ n ti ệ n ích cung c ấ p đi ệ n cho m ộ t trang web mớ i. Việửụ c s d ng năng l ượặờ ng m t tr i làm gi ảựụộ m s ph thu c vào các ngu ồ n nướ c ngoài và / ho ặậ c t p trung năng l ượảưở ng, nh h ng do thiên tai, các s ựệ ki n quố c t ế và vì th ế góp ph ầ n vào m ộ t t ươ ng lai b ề n v ữ ng. Năng lượ ng m ặờỗợệ t tr i h tr vi c làm đ ịươa ph ng và t ạ o ra s ự giàu có, thúc đẩy n ề n kinh t ế đ ịa ph ươ ng. Các hệố th ng năng l ượ ng m ặờầưảưỡ t tr i h u nh b o d ng mi ễ n phí và s ẽ kéo dài trong nhiề u th ậ p k ỷ . Sau khi cài đặt, không có chi phí đ ịnh k ỳ . Họ ho ạ t đ ộng âm th ầ m, không có b ộ ph ậ n chuy ể n đ ộng, không có mùi khó chị u phát hành và không yêu c ầ u b ạ n ph ả i thêm b ấ t k ỳ nhiên li ệ u. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Thêm tấ m pin m ặ t tr ờ i có th ể d ễ dàng đ ược thêm vào trong t ươ ng lai khi nhu cầ u c ủ a gia đình b ạ n phát tri ể n. 2. Khó khăn năng lượ ng m ặ t tr ờ i (nh ượ c đi ể m) Các chi phí ban đầu là b ấ t l ợ i chính c ủ a vi ệ c cài đ ặt m ộ t h ệ th ố ng năng lượặờầớ ng m t tr i, ph n l n là vì chi phí cao c ủ a các v ậệ t li u bán d ẫượửụ n đ c s d ng trong việ c xây d ự ng m ộ t. Chi phí năng lượ ng m ặ t tr ờ i cũng là cao so v ớ i ti ệ n íchcung c ấ p đi ệ n không tái tạ o. Như tình tr ạế ng thi u năng l ượ ng đang tr ở nên ph ổếơ bi n h n, năng l ượ ng mặ t tr ờ i ngày càng tr ở nên giá c ạ nh tranh. Tấ m năng l ượặờ ng m t tr i đòi h ỏ i khá m ộ t vùng r ộớểặểạ ng l n đ cài đ t đ đ t được m ộ t m ứ c đ ộ t ố t hi ệ u qu ả . Hiệảủệố u qu c a h th ng cũng ph ụộ thu c vào v ịủặờặ trí c a m t tr i, m c dù v ấ n đề này có th ểượắụớệ đ c kh c ph c v i vi c cài đ ặt các thành ph ầấị n nh t đ nh. Việả c s n xu ấ t năng l ượ ng m ặờịả t tr i b nh h ưở ng b ởựệệủ i s hi n di n c a các đám mây, gây ô nhiễ m trong không khí. Tươựưậ ng t nh v y, không có năng l ượ ng m ặờẽượảấ t tr i s đ c s n xu t vào ban đêm mặộệố c dù m t h th ng pin d ự phòng và / ho ặ c đo net s ẽảếấề gi i quy t v n đ này. IV Ứng d ụ ng pin m ặ t tr ờ i ở Vi ệ t Nam Pin mặờ t tr i là ph ươ ng pháp s ảấệựếừ n xu t đi n tr c ti p t năng l ượ ng m ặờ t tr i (NLMT) qua thiế t b ị bi ế n đ ổi quang đi ệ n. Pin m ặ t tr ờ i (PMT) có ư u đi ể m là g ọ n nhẹểắấỳở , có th l p b t k đâu có ánh sáng m ặờặệ t tr i, đ c bi t là trong lĩnh v ự c tàu vũ trụỨụ . ng d ng NLMT d ướạ i d ng này đ ược phát tri ểớốộấ n v i t c đ r t nhanh, nh ấ t là ởướ các n c phát tri ể n. Ngày nay ứụ ng d ng NLMT đ ểạ ch y xe thay th ếầồ d n ngu n năng lượ ng truy ề n th ố ng. Tuy nhiên giá thành thiế t b ị pin m ặ t tr ờ i còn khá cao, trung bình hi ệ n nay khoả ng 5 10 USD/Wp, nên ở nh ữ ng n ướ c đang phát tri ể n, pin m ặ t tr ờ i hi ệ n m ớ i chỉ có kh ả năng duy nh ấ t là cung c ấ p năng l ượ ng đi ệ n s ử d ụ ng cho các vùng sâu, vùng xa, nơi đường điện quốc gia chưa có. Ởệ Vi t Nam, v ớựỗợủ i s h tr c a nhà n ướ c (các b ộ , ngành) và m ộốổứ t s t ch c quố c t ế đã th ự c hi ệ n thành công vi ệ c xây d ự ng các tr ạ m pin m ặ t tr ờ i có công su ấ t khác nhau phụ c v ụ nhu c ầ u sinh ho ạ t và văn hóa c ủ a các đ ịa ph ươ ng vùng sâu, vùng xa, các công trình nằ m trong khu v ự c không có l ướ i đi ệ n. Tuy nhiên hi ệ n nay pin mặ t tr ờ i v ẫ n đang còn là món hàng xa x ỉ đ ối với các nước nghèo như chúng ta. Đi đầu trong vi ệ c phát tri ể n ứ ng d ụ ng này là ngành b ư u chính vi ễ n thông. Các Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i trạ m pin m ặờ t tr i phát đi ệửụ n s d ng làm ngu ồấệ n c p đi n cho các thi ếị t b thu phát sóng củ a các b ư u đi ệ n l ớ n, tr ạ m thu phát truy ề n hình thông qua v ệ tinh. Ở ngành bảả o đ m hàng h ả i, các tr ạ m pin m ặờ t tr i phát đi ệửụ n s d ng làm ngu ồấệ n c p đi n cho các thiế t b ị chi ế u sáng, c ộ t h ả i đăng, đèn báo sông. Trong ngành công nghi ệ p, các trạ m pin m ặ t tr ờ i phát đi ệ n s ử d ụ ng làm ngu ồ n c ấ p đi ệ n d ự phòng cho các thiếịềểạế t b đi u khi n tr m bi n áp 500 kV, thi ếị t b máy tính và s ửụ d ng làm ngu ồ n cấệốớệướố p đi n n i v i đi n l i qu c gia. Trong sinh ho ạủ t c a các h ộ gia đình vùng sâu, vùng xa, các trạ m pin m ặ t tr ờ i phát đi ệ n s ử d ụ ng đ ể th ắ p sáng, nghe đài, xem vô tuyế n. Trong ngành giao thông đ ường b ộ , các tr ạ m pin m ặ t tr ờ i phát đi ệ n d ầ n đượửục s d ng làm ngu ồấệ n c p đi n cho các c ộ t đèn đ ường chi ế u sáng. Đ ểể hi u đượếc h t tác d ụ ng, hi ệảầ u qu và t m quan tr ọủệố ng c a h th ng pin m ặờ t tr i phát điệ n, chúng ta có th ể tìm hi ểơồ u s đ nguyên lý h ệốệ th ng đi n pin m ặờốướ t tr i n i l i điể n hình d ướ i đây: Công trình ứ ng d ụ ng Khu vự c phía Nam ứ ng d ụ ng các dàn PMT ph ụ c v ụ th ắ p sáng và sinh ho ạ t văn hoá tạộố i m t s vùng nông thôn xa l ướệ i đi n. Các tr ạệặờ m đi n m t tr i có công su ấ t từ 500 1.000 Wp đ ược l ắ p đ ặt ở trung tâm xã, n ạ p đi ệ n vào ắ c qui cho các h ộ gia đình sử d ụ ng. Các dàn PMT có công su ấ t t ừ 250 500 Wp ph ụ c v ụ th ắ p sáng cho các bệ nh vi ệ n, tr ạ m xá và các c ụ m văn hoá xã. Đ ến nay có kho ả ng 800 1.000 dàn PMT đã được l ắ p đ ặt và s ử d ụ ng cho các h ộ gia đình, công su ấ t m ỗ i dàn t ừ 22,5 70 Wp. Khu vự c mi ề n Trung có b ứ c x ạ m ặ t tr ờ i khá t ố t và s ố gi ờ n ắ ng cao, rấ t thích h ợ p cho vi ệứụ c ng d ng PMT. Hi ệạởựề n t i khu v c mi n Trung có hai d ự án lai ghép vớ i PMT có công su ấ t l ớ n nh ấ t Vi ệ t Nam, đó là: Dự án phát đi ệ n ghép gi ữ a PMT và thu ỷ đi ệ n nh ỏ , công su ấ t 125 kW đ ược l ắ p đặt t ạ i xã Trang, huy ệ n Mang Yang, t ỉ nh Gia Lai, trong đó công su ấ t c ủ a h ệ th ố ng PMT là 100 kWp (kilowatt peak) và củ a thu ỷ đi ệ n là 25 kW. D ự án đ ược đ ưa vào vậ n hành t ừ cu ố i năm 1999, cung c ấ p đi ệ n cho 5 làng. H ệ th ố ng đi ệ n do Đi ệ n l ự c Mang Yang quả n lý và v ậ n hành. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Sơ đ ồ h ệ th ố ng đi ệ n gia đình Dự án phát đi ệ n lai ghép gi ữ a PMT và đ ộng c ơ gió phát đi ệ n v ớ i công su ấ t là 9 kW, trong đó PMT là 7 kW. Dự án trên đ ược l ắ p đ ặt t ạ i làng Kongu 2, huy ệ n Đak Hà, tỉ nh Kon Tum, do Vi ệ n Năng l ượ ng th ự c hi ệ n. Công trình đã đ ược đ ưa vào s ử dụừ ng t tháng 11/2000, cung c ấệ p đi n cho m ộảườộểốớ t b n ng i dân t c thi u s v i 42 hộ gia đình. H ệ th ố ng đi ệ n do s ở Công th ươ ng t ỉ nh qu ả n lý và v ậ n hành. Các dàn pin đã lắ p đ ặt ứ ng d ụ ng t ạ i các t ỉ nh Gia Lai, Qu ả ng Nam, Bình Đ ịnh, Quả ng Ngãi và Khánh Hoà, h ộ gia đình công su ấ t t ừ 40 50 Wp. Các dàn đã l ắ p đặt ứ ng d ụ ng cho các trung tâm c ụ m xã và các tr ạ m y t ế xã có công su ấ t t ừ 200 800 Wp. Hệố th ng đi ệửụ n s d ng ch ủếểắ y u đ th p và truy ề n thông; đ ốượi t ng ph ụ c vụ là ng ườ i dân, do dân qu ả n lý và v ậ n hành. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Ở khu v ự c phía B ắ c, vi ệ c ứ ng d ụ ng các dàn PMT phát tri ể n v ớ i t ố c đ ộ khá nhanh, phụ c v ụ các h ộ gia đình ở các vùng núi cao, h ả i đ ảo và cho các tr ạ m biên phòng. Công suấ t c ủ a dàn pin dùng cho h ộ gia đình t ừ 40 75 Wp. Các dàn dùng cho các trạ m biên phòng, n ơ i h ả i đ ảo có công su ấ t t ừ 165 300 Wp. Các dàn dùng cho trạ m xá và các c ụ m văn hoá thôn, xã là 165 525 Wp. Tạ i Qu ả ng Ninh có hai d ự án PMT do v ố n trong n ướ c (t ừ ngân sách) tài tr ợ : Dự án PMT cho đ ơịộộạản v b đ i t i các đ o vùng Đông B ắổ c. T ng công su ấắ t l p đặt kho ả ng 20 kWp. D ự án trên do Vi ệ n Năng l ượ ng và Trung tâm Năng l ượ ng mớườạọ i Tr ng đ i h c Bách khoa Hà N ộựệệốệửụ i th c hi n. H th ng đi n s d ng ch ủ yếểắ u đ th p sáng và truy ề n thông, đ ốượụụộội t ng ph c v là b đ i, do đơn vị quả n lý và vậ n hành. Dự án PMT cho các c ơ quan hành chính và m ộ t s ố h ộ dân c ủ a huy ệ n đ ảo Cô Tô. Tổ ng công su ấ t l ắ p đ ặt là 15 kWp. D ự án trên do Vi ệ n Năng l ượ ng th ự c hi ệ n. Công trình đã vậ n hành t ừ tháng 12/2001. Công ty BP Solar củ a Úc đã tài tr ợ m ộ t d ự án PMT có công su ấ t là 6.120 Wp phụụạ c v cho tr m xá, tr ụởườọ s xã, tr ng h c và kho ả ng 10 h ộ gia đình. D ự án trên được l ắ p đ ặt t ạ i xã Sĩ Hai, huy ệ n Hà Qu ả ng, tỉnh Cao Bằ ng. Dự án “ Ứ ng d ụ ng thí đi ể m đi ệ n m ặ t tr ờ i cho vùng sâu, vùng xa” t ạ i xã Ái Quố c, t ỉ nh L ạ ng S ơ n đã hoàn thành vào tháng 11/2002. T ổ ng công su ấ t d ự án là 3.000 Wp, cung cấ p đi ệ n cho trung tâm xã và tr ạ m truy ề n hình, ch ủ y ế u đ ể th ắ p sáng và truyề n thông; đ ối t ượ ng ph ụ c v ụ là ng ườ i dân, do dân qu ả n lý và vận hành. Trung tâm Hộ i ngh ị Qu ố c gia s ử d ụ ng ĐMT: T ổ ng công su ấ t pin m ặ t tr ờ i 154 kWp là công trình ĐMT lớ n nh ấ t ở Vi ệ t Nam. H ệ th ố ng pin m ặ t tr ờ i hòa vào m ạ ng điệ n chung c ủ a Trung tâm H ộ i nghị quố c gia. Trạ m pin m ặ t tr ờ i n ố i l ướ i Vi ệ n Năng l ượ ng công su ấ t 1.080 Wp bao gồm 8 môđun. Trạ m pin m ặờốướắặ t tr i n i l i l p đ t trên mái nhà làm vi ệộ c B Công th ươ ng, 54 Hai Bà Trư ng, Qu ậ n Hoàn Ki ế m, Hà N ộ i. Công su ấ t l ắ p đ ặt 2.700 Wp. Lắ p đèn năng l ượặờ ng m t tr i trên đ ườống ph Đà N ẵửụ ng s d ng ngu ồ n năng lượặờệố ng m t tr i. H th ng thu góp đi ệ n năng đ ược “dán” th ẳ ng trên thân tr ụ đèn. Bên trong trụ có tám bình ắ c qui dùng đ ể tích năng l ượ ng. Hai cộ t đèn năng l ượặờếợ ng m t tr i k t h p năng l ượ ng gió đ ầu tiên đ ượắặc l p đ t thành công tạ i Ban qu ả n lý d ự án Công ngh ệ cao Hòa L ạ c. Hai c ộ t đèn tr ị giá 8.000 USD, do Công ty cổầậ ph n t p đoàn qu ốế c t Kim Đ ỉắặệạnh l p đ t. Hi n t i, hai c ộ t đèn này có thể s ử d ụ ng trong 10 h m ỗ i ngày, có th ể th ắ p sáng b ố n ngày li ề n n ế u không có nắ ng và gió. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Tóm lạ i: Tổ ng công su ấ t l ắ p đ ặt: Kho ả ng 1,45 MWp. Sốịươắặỉ đ a ph ng l p đ t: 40 t nh và thành ph ốộư ; B B u chính Vi ễ n thông, B ộố Qu c phòng, Bộ Giao thông, v.v. Mụ c đích s ử d ụ ng: Sinh ho ạ t (chi ế u sáng, TV, đài, b ơ m n ướ c, v.v.), thông tin liên lạ c, tín hi ệ u giao thông, v.v. Kinh phí việ n tr ợ không hoàn l ạ i, thông qua các d ự án h ợ p tác qu ố c t ế : 30 35%. Kinh phí các doanh nghiệ p: 40 45%. Chính phủ (trung ươ ng, đ ịa ph ươ ng): 20 30%. Nhữ ng khó khăn chính trong quá trình tri ể n khai ứ ng d ụ ng: * Về k ỹ thu ậ t Ngườ i s ử d ụ ng không tuân theo qui trình v ậ n hành. Đ ấu t ắ t không qua b ộ đi ề u khiể n khi ắ c qui y ế u, làm ắ c qui c ạ n ki ệ t, d ẫ n đ ến mau h ỏ ng. Trong 100 dàn đầu tiên cho các h ộ gia đình l ắ p t ạ i t ỉ nh Ti ề n Giang và Trà Vinh, vì công suấ t m ỗ i dàn quá nh ỏ (22,5 Wp), nhu c ầ u dùng l ạ i l ớ n nên ắ c qui luôn luôn ở trạ ng thái c ạ n ki ệ t và d ẫ n đ ến h ỏ ng hàng lo ạ t ắ c qui. * Về kinh t ế Trướ c m ắ t, PMT ch ỉ ứ ng d ụ ng ở các vùng sâu, vùng cao và h ả i đ ảo, n ơ i không thểưướệố đ a l i đi n qu c gia đ ếượn đ c. Song ph ầớ n l n thu nh ậủườ p c a ng i dân vùng này thấ p, trong khi giá thành đ ầu t ư ban đ ầu c ủ a PMT hi ệ n t ạ i còn r ấ t cao. * Giá thành củ a PMT Giá thành lắ p đ ặt dàn PMT bình quân chung trong c ả n ướ c vào kho ả ng 12 14 USD/Wp (áp dụ ng cho h ộ gia đình và dàn t ậ p th ể ). Giá thành trên không bao g ồ m chi phí vậ n chuy ể n. Chi phí v ậ n chuy ể n vào kho ả ng 5 7% giá tr ị thi ế t b ị . Kinh nghiệ m tri ể n khai ứ ng d ụ ng Đểệể vi c tri n khai ứụạượệảốầế ng d ng đ t đ c hi u qu t t, c n ti n hành nh ữướ ng b c sau: Các sở khoa h ọ c công ngh ệ ho ặ c các s ở công nghi ệ p c ủ a các t ỉ nh nên m ở các l ớ p tậ p hu ấ n và tuyên truy ề n, qu ả ng cáo. Phốợớ i h p v i các c ơ quan đ ịươởớậấa ph ng m l p t p hu n cho các cán b ộỹậ k thu t địươềắặậa ph ng v l p đ t, v n hành, b ảưỡ o d ng và s ửữỏ a ch a nh . Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Sau khi lắặầướẫặẽ p đ t, c n h ng d n c n k cho các h ộửụề s d ng v qui đ ịậnh v n hành, bả o qu ả n và b ả o d ưỡ ng thi ế t b ị . Trên cơởếảứụ s k t qu ng d ng thí đi ể m, nghiên c ứếếỹậắặ u thi t k k thu t l p đ t phù hợ p v ớ i trình đ ộ dân trí và h ợ p lý v ề qui mô công su ấ t đ ể đáp ứ ng nhu c ầ u và kh ả năng kinh tế c ủ a dân đ ịa ph ươ ng. CHƯƠ NG II: B Ộ KÍCH INVERTER I Loạ i Inverter cho hệ th ố ng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i: Model: LIS15S + Power: 1500VA(1000W) + Input DC: 12VDC (1016VDC) + Input AC: 220VAC(175275VAC) Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i + Output AC: 220VAC/50Hz (Pure Sine Wave) + Battery charger max: 50A (5 Steps selectable) + Solar charger max: 50A Model: LIS25S + Power: 2500VA(1800W) + Input DC: 24VDC (2130.5VDC) + Input AC: 220VAC(175275VAC) + Output AC: 220VAC/50Hz (Pure Sine Wave) + Battery charger max: 50A (5 Steps selectable) + Solar charger max: 50A Model: LIS35S + Power: 3500VA(2500W) + Input DC: 24VDC (2130.5VDC) + Input AC: 220VAC(175275VAC) + Output AC: 220VAC/50Hz (Pure Sine Wave) + Battery charger max: 50A (5 Steps selectable) + Solar charger max: 50A Model: LIS50S + Power: 5000VA(4000W) + Input DC: 48VDC (4162VDC) + Input AC: 220VAC(175275VAC) + Output AC: 220VAC/50Hz (Pure Sine Wave) + Battery charger max: 50A (5 Steps selectable) + Solar charger max: 50A Thông số kì thu ậ t: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i II Hình dạ ng, c ấ u t ạ o: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Trong đó: Solar panel(+): điề u khi ể n NLMT c ự c d ươ ng. Solar panel(): điề u khi ể n NLMT c ự c âm. Battery(): cự c âm pin AC InputLine(L): AC đầu vào dây pha. AC InputNeutral(N): AC đầu vào dây trung tính. AC InputGround(E): AC đầu vào dây n ố i đ ất. AC OutputLine(L): AC đầu ra dây pha. AC OutputNeutral(N): AC đầu ra dây trung tính. AC OutputGround(E): AC đầu ra dây n ố i đ ất. Dry ContactNO(normal Open) To star Generator: Dry ContactC(Commom) To star Generator: Dry ContactNC(Normal Close) To star Generator: Ground Fault Indicator: chỉ s ố l ổ i n ố i đ ất Sơ đ ồ k ế t n ố i: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i III Hoạ t đông c ủ a Inverter: 1. Nguyên tắ c ho ạ t động Inverter chuyể n đ ổi quy ề n l ự c trong hai giai đo ạ n: Giai đo ạ n đ ầu tiên là chuyể n đ ổi đi ệ n m ộ t chi ề u DCDC, chuy ể n đ ổi đi ề u này làm tăng đi ệ n áp DC thấ p ở đ ầu khi vào bi ế n t ầ n đi ệ n áp DC này lên(kho ả ng125300V DC). Giai đo ạ n thứ hai là giai đo ạ n bi ế n t ầ n th ự c t ế . Nó chuy ể n đ ổi DC đi ệ n áp cao sang đi ệ n áp xoay chiề u (110225V AC, t ầ n s ố 60 ho ặ c 50Hz AC). Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Inverter Nguyên tắ c ho ạ t động 2. nguyên lý hoạ t đ ộng bộ kích đi ệ n Inverter: dướ i đây là vài m ạ ch c ơ b ả n c ủ a kích đi ệ n Inverter: Mạ ch Inverter dùng 2N3055 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Mạ ch DC/AC s ử d ụ ng dao đ ộng đa hài dùng c ổ ng NAND IC SN7400 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Mạ ch Inverter s ử d ụ ng dao đ ộng đ ơn ổ n dùng IC LC3524 Nguyên lý làm việ c c ủ a b ộ kích: Nhữ ng đ ặc tính c ơ b ả n c ủ a kích đi ệ n: Khác vớ i lo ạ i “kích đi ệ n” mà ng ườ i ta đã dùng đ ể đánh b ắ t cá hàng lo ạ t trướ c đây (mà cũng chính t ừ các lo ạ i đó mà có l ẽ m ớ i có tên là kích đi ệ n), lo ạ i kích điệ n dùng trong dân d ụ ng có các đ ặc tính k ỹ thu ậ t c ơ b ả n sau: Sử d ụ ng ắ c quy (12, 24 hay 48V DC ) Điệ n áp đ ầu ra có đ ặc tính gi ốưệ ng nh đi n áp c ủướệố a l i đi n qu c gia: 220V, xoay chiề u, t ầ n s ố 50 Hz. Các đặc tính này xu ấ t phát t ừ yêu c ầ u thông th ườ ng v ề ngu ồ n đi ệ n c ủ a các thiếịửụệ t b s d ng đi n trong dân d ụ ng hàng ngày. Tuy không ph ảấảếị i t t c các thi t b dùng điệề n đ u có yêu c ầ u trên, nh ưểươ ng đ t ng thích v ớầớ i ph n l n các thi ếị t b điệ n nên chúng b ắ t bu ộ c ph ả i có các thông s ố nh ư v ậ y. Nguyên lý làm việ c c ủ a kích đi ệ n Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Dướ i đây li ệ t kê m ộ t s ố nguyên lý c ơ b ả n c ủ a kích đi ệ n dân d ụ ng: Biế n đ ổi m ộ t b ướ c: từ đi ệ n m ộ t chi ề u sang đi ệ n xoay chi ề u 220V thông qua các transitor công suấ t và m ộế t bi n áp s ắừởầố t t t n s 50 Hz (b ướếổ c bi n đ i DC AC). Biế n đ ổi hai b ướ c: từ đi ệ n m ộ t chi ề u ắ c quy ở m ứ c th ấ p (12, 24V DC) sang điệ n m ộ t chi ề u ở m ứ c đi ệ n áp cao (kho ả ng 300V DC) thông qua m ạ ch dao đ ộng tầố n s cao và bi ế n áp xung (b ướếổ c bi n đ i DCDC), r ồừệộề i t đi n m t chi u (lúc này có điệ n th ế cao) dao đ ộng thành đi ệ n xoay chi ề u 220V AC (t ứ c b ướ c bi ế n đ ổi DC AC). Tuỳ lo ạ i nguyên lý mà kích đi ệ n đ ược t ạ m phân ra thành hai lo ạ i: Lo ạ i bi ế n đổộưới m t b c và lo ạếổ i bi n đ i hai b ướ c – th ườọ ng g i là kích “đi ệử n t ”. Loạ i bi ế n đ ổi m ộ t b ướ c: hình bên giả i thích ph ầ n nguyên lý c ủ a kích đi ệ n . N ế u mu ố n tăng đi ệ n th ế thì cầả n ph i có cu ộế n bi n áp, mà bi ếạỉạộượớ n áp l i ch ho t đ ng đ c v i dòng đi ệ n xoay chiề u. V ậ y đ ể bi ế n đ ổi thành dòng đi ệ n xoay chi ề u thì có th ể dùng m ộ t công tắ c nh ư hình bên ph ả i (phía trên) và m ộ t bi ế n áp: Khi chuy ể n đ ổi nhanh và liên t ụ c công tắ c sang các v ị trí lên và xu ố ng, ta s ẽ có dòng đi ệ n l ầ n l ượ t ch ạ y vào n ử a cuộ n dây s ơấếạộứấ c p bi n áp, t i cu n th c p (ghi ch ữ output) s ẽệ có đi n áp xoay chiề u có t ầốươứớầấ n s t ng ng v i t n su t chuy ểạấ n m ch. T t nhiên ch ẳ ng ai l ạ i dùng tay đểậ v n hành kích đi ệộ n m t cách liên t ụưậ c nh v y nên ng ườ i ta đã s ửụ d ng các linh kiệệửể n đi n t đ thay cho vi ệểạ c chuy n m ch này. B ạ n xem hình phía d ướẽ i s thấạạ y d ng m ch cho các kích đi ệ n thông d ụ ng đang đ ược bán trên th ịườệ tr ng hi n nay. Loạ i kích đi ệ n m ộ t b ướ c th ườ ng đ ược bi ế t đ ến khá lâu tr ướ c đây. Kích điệ n t ử (lo ạ i bi ế n đ ổi hai b ướ c): Đối v ớ i lo ạ i kích “đi ệ n t ử ”, m ạ ch đi ệ n c ấ p th ứ nh ấ t: (DCDC) cũng có nguyên lý giố ng nh ư kích đi ệ n t ừ , nh ư ng thay vì ho ạ t đ ộng ở t ầ n s ố 50 Hz thì kích loạ i này s ửụầố d ng t n s cao h ơ n nhi ềầể u l n đ có th ểửụ s d ng lo ạế i bi n áp xung có hiệ u su ấ t cao và kích th ướ c nh ỏ g ọ n. Sau bi ế n áp xung, dòng đi ệ n xoay chi ề u t ầ n số cao đ ượắc n n thành đi ệộềểụụụ n m t chi u đ ph c v m c đích bi ếổ n đ i thành đi ệ n xoay chiềớầố u v i t n s 50Hz phù h ợớ p v i nhu c ầửụ u s d ng. Tu ỳ theo công su ấủ t c a kích điệ n mà kích đi ệ n t ử có th ể dùng m ộ t hay nhi ề u các bi ế n áp xung. Cấ p th ứ 2: (DCAC) củ a kích đi ệửếổệộề n t là bi n đ i đi n m t chi u thành đi ệ n xoay chi ềớ u v i Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i tầố n s phù h ợớướệố p v i l i đi n qu c gia (50Hz). Ph ầạếổ n m ch bi n đ i thành xoay chiềởấế u c p ti p theo này không c ầửụếữở n s d ng bi n áp n a b i chúng không c ầ n tăng thêm điệ n th ế , mà ch ỉ c ầ n dùng các linh ki ệ n đ ện t ử thay đ ổi chi ề u đi qua t ả i củ a dòng đi ệầ n đ u ra. V ậ y làm th ếểếổệộề nào đ bi n đ i đi n m t chi u thành xoay chiềượấộụơả u đ c? L y m t ví d đ n gi n và thô thi ểưế n nh th này: B ạ n có m ộắ t c quy, muố n c ấ p dòng xoay chi ề u qua m ộ t cái bóng đèn thì có th ể n ố i hai c ự c ắ c quy đó vào bóng đèn, rồắ i ng t dây ra đ ổượạựắi ng c l i c c c quy, r ồạổ i l i đ i xuôi, đ ổi ngượứế c c th trong th ờ i gian c ự c nhanh, b ạẽạộ n s t o ra m t dòng đi ệ n xoay chi ề u đi qua bóng đèn. Trên thự c t ế thì nguyên lý m ạ ch đi ệ n t ử bi ế n đ ổi đi ệ n m ộ t chi ề u thành xoay chiề u lúc này qua c ầ u H nh ư sau (xem hình d ướ i): Ban đ ầu dòng đi ệ n đi t ừ (+) đ ến transistor phía trên bên trái, đi qua tả i theo chi ề u t ừ trái sang ph ả i r ồ i đi qua transistor phía dướ i bên ph ả i đ ể đi vào c ự c âm. Sau đó dòng đi ệ n đi t ừ c ự c d ươ ng đến transistor phía trên bên ph ả i, đi qua t ả i (Load) theo chi ề u t ừ ph ả i qua trái r ồ i đi qua transistor phía dướ i bên trái đ ể đi vào c ự c âm. Dòng đi ệ n đi nh ư v ậ y theo các chiề u khác nhau s ẽ cho ra dòng xoay chi ề u trên t ả i. Vi ệ c d ẫ n các dòng theo các chiề u nh ưậượựệ v y đ c th c hi n nh ờựề s đi u khi ể n các transistor. Dạ ng sóng đ ầu ra: Phầớ n l n các kích “đi ệử n t ” luôn có kích th ướọượỏơ c và tr ng l ng nh h n so vớ i lo ạ i kích còn l ạ i n ế u cùng công su ấ t do không s ử d ụ ng bi ế n áp s ắ t t ừ có kích thướớộầ c l n, m t ph n còn l ạ i các kích đi ệử n t có th ể có tr ọượớở ng l ng l n b i chúng sử d ụ ng bi ế n áp s ắ t t ừ thông th ườ ng dành cho vi ệ c n ạ p ắ c quy. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Trên hình, có ba dạ ng sóng hình c ơ b ả n th ườ ng th ấ y trong kích đi ệ n: Đ ường màu xanh là sóng hình sin (hay thườ ng g ọ i là “sin chu ẩ n”); Đ ường màu màu vàng là dạ ng sóng xung vuông; Đ ường màu đ ỏ là mô ph ỏ ng theo sóng sin. V ề biên đ ộ sóng, mứ c đi ệ n áp c ủ a sóng sin ở l ướ i đi ệ n 220V dân d ụ ng t ạ i đ ỉnh trên là 310V còn dạ ng mô ph ỏ ng sin (modified sine wave) và lo ạ i xung vuông (square wave) thì có mứ c đi ệ n áp th ấ p h ơ n. Chính vì các mứ c đi ệ n áp đ ỉnh này nên vi ệ c đo đi ệ n áp đ ầu ra c ủ a các kích điệằồồểịốạ n b ng đ ng h hi n th s lo i bình th ườẽ ng s không chính xác b ở i chúng thườ ng đo theo m ứ c đi ệ n áp đ ỉnh r ồ i chia căn 2, mu ố n đo chu ẩ n thì nên dùng m ộ t sốạồồ lo i đ ng h kim ho ặồồốứ c đ ng h s có ch c năng đo RMS. L ư u ý thêm v ềề đi u này là nế u b ạ n dùng kích d ạ ng mô ph ỏ ng ho ặ c d ạ ng xung vuông v ớ i m ộ t ổ n áp kiểư u nh LiOA thì s ẽ cho ra m ứệ c đi n áp cao v ớứ i m c năng l ượớắ ng l n và ch c chắ n s ẽ gây cháy các thi ế t b ị s ử d ụ ng đi ệ n trong nhà b ạ n. Theo cách thứ c ho ạ t đ ộng c ủ a các lo ạ i kích đi ệ n mà chúng có d ạ ng sóng đ ầu ra khác nhau. Ta thử xem v ớ i các lo ạ i nguyên lý nào s ẽ cho ra d ạ ng sóng gì trong các loạ i d ướ i đây: Đối v ớ i các lo ạ i kích đi ệ n t ừ (kích c ơ ): có các dạ ng nguyên lý ho ạ t đ ộng: Loạ i th ứ nh ấ t: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i có nguyên lý giố ng nh ư hình đã minh h ọ a cho nguyên lý kích đi ệ n trình bày phía đầu bài này nh ư ng có m ộ t m ạ ch t ạ o ra m ẫ u sóng sin r ồ i sau đó khuy ế ch đ ại chúng lên bằ ng các transistor công su ấ t và bi ế n áp. V ề nguyên lý thì cách này có thểựệượư th c hi n đ c, nh ng trong th ựế c t thì ng ườ i ta không ho ặế c hi m khi áp d ụ ng bở i chúng làm t ổ n hao nhi ề u công su ấ t cho cái hình sin đ ẹp đ ẽ ấ y – d ẫ n đ ến hi ệ u suấủộ t c a b kích đi ệấấ n là r t th p. Lý do hi ệấấở u su t th p b i nguyên lý này ho ạ t động gi ố ng nh ư m ộ t b ộ amply công su ấ t l ớ n mà đ ặc tính c ủ a các transistor thông thườ ng có t ổ n hao th ấ p n ế u nh ư ch ỉ ở hai tr ạ ng thái: “đóng” (không cho dòng đi qua) và “mở ” (cho dòng đi qua hoàn toàn theo kh ả năng c ủ a transistor đó), còn ở trạ ng thái m ởộầế m t ph n (bi n thiên đ ểượạ cho đ c ra d ng hình sin ho ặạ c d ng khuyế ch đ ại âm thanh) thì transistor s ẽ to ả ra nhi ề u nhi ệ t và hi ệ u su ấ t s ử d ụ ng điệ n là th ấạ p. B n có ch ấậửụộ p nh n s d ng m t kích đi ệớệấấấỡ n v i hi u su t r t th p (c dướ i 50%) ch ỉ đ ể ra đ ược d ạ ng sóng sin c ự c chu ẩ n hay không? Tuy nhiên, nguyên lý hoạ t đ ộng này l ạ i th ườ ng áp d ụ ng cho các lo ạ i kích t ạ o ra dạ ng sóng vuông ho ặ c mô ph ỏ ng sóng sin (hai lo ạ i còn l ạ i trong hình trên). Do sự ho ạ t đ ộng c ủ a transistor đ ể t ạ o ra sóng vuông ho ặ c mô ph ỏ ng sin là đóng ho ặ c mở hoàn toàn nên v ớ i nguyên lý này cho các lo ạ i kích 'không sin' là phù h ợ p. Đặc đi ể m nh ậ n bi ế t d ạ ng kích ho ạ t đ ộng theo nguyên lý này là ở cu ộ n s ơ cấộ p (cu n có dây kích th ướấớểể c r t l n đ có th cho dòng đ ến vài ch ụ c Ampe ch ạ y qua) có 3 đầu dây ra: M ộầ t đ u là đi ểữượốớựươ m gi a đ c n i v i c c d ng ho ặ c âm c ủ a ắc quy, đ ầu còn l ạ i n ố i v ớ i các transistor gi ố ng nh ư hình trình bày nguyên lý ở phía đầu bài này. Loạ i th ứ hai: tạ o ra d ạ ng sóng sin b ằ ng cách s ử d ụ ng c ầ u H đ ể cho ra d ạ ng sóng xoay chiềởứệ u m c đi n áp th ấứệ p (m c đi n áp ắ c quy) r ồửụ i s d ng bi ế n áp s ắừể t t đ biế n đ ổi chúng thành m ứ c đi ệ n áp 220V AC s ử d ụ ng thông th ườ ng. Nguyên lý này thườấởềạ ng th y nhi u lo i kích thông d ụ ng trên th ịườ tr ng nh ư các th ươệ ng hi u: MAXQ, Apollo, Netcca, Hồ Đi ệ n Đặc đi ể m nh ậ n bi ế t d ạ ng kích ho ạ t đ ộng theo nguyên lý này là các đ ầu vào sơấủếắừỉ c p c a bi n áp s t t ch có hai đ ầu dây (thay vì 3 nh ưạ lo i sóng vuông ho ặ c mô phỏ ng). Đối v ớ i lo ạ i kích đi ệ n t ử: việạạ c t o ra d ng sóng hình sin đ ượựệờc th c hi n nh vào vi ệềếạ c đi u ti t t i 4 transistor đầu ra (c ầ u H nh ư đã trình bày ở ph ầ n trên). So v ớ i lo ạ i kích đi ệ n t ừ đã nói ở trên thì do đi ềếạ u ti t d ng sóng ởầệầ ph n đi n đ u ra nên dòng đi ệầề n c n đi u Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i chỉ nh nh ỏ h ơ n (ví d ụ 1000VA thì dòng ch ỉ kho ả ng 5A), do v ậ y nhi ệ t hao phí th ấ p hơ n so v ớ i đi ề u ch ỉ nh ở ph ầ n đi ệ n áp th ấ p (12,24 V) v ớ i dòng vài ch ụ c Ampe chính vì vậ y mà k ếợớệửụ t h p v i vi c s d ng các bi ế n áp xung có hi ệấở u su t cao tầ ng tr ướ c nên các kích đi ệ n lo ạ i này có hi ệ u su ấ t cao, có th ể đ ạt trên 80% đ ến trên 85% hoặ c cao h ơữỳộ n n a tu thu c vào công su ấ t và lo ạảộốươ i t i. M t s th ng hiệ u cho lo ạ i kích này là: Thành Công, HiLite và m ộ t s ố lo ạ i UPS online c ủ a các hãng sả n xu ấ t khác. Trong cả hai lo ạ i trên ch ấ t l ượ ng sóng sin hoàn toàn ph ụ thu ộ c vào vi ệ c đi ề u khiể n các transistor, n ế u nh ư các b ướ c đi ề u khi ể n đ ược băm càng nh ỏ (xem hình bên) thì sóng càng có chấ t l ượ ng t ố t. Không nh ữ ng th ế , vi ệ c đi ề u ch ỉ nh đi ệ n áp và dạ ng sóng tu ỳ theo m ứ c t ả i (công su ấ t), lo ạ i t ả i (thu ầ n/kháng/dung/k ế t h ợ p) cũng rấ t ph ứ c t ạ p, chính do v ậ y mà ch ỉ v ớ i các nguyên lý c ơ b ả n trên nh ư ng các hãng sả n xu ấ t khác nhau l ạ i có cách làm khác nhau (ho ặ c ngay m ộ t hãng cũng có cách thiếế t k khác nhau đ ể phù h ợớ p v i nhu c ầửụủừốượ u s d ng c a t ng đ i t ng) và cũng có chấ t l ượ ng đi ệ n đ ầu ra khác nhau. Ảnh h ưở ng c ủ a d ạ ng sóng không sin t ớ i thi ế t b ị tiêu th ụ đi ệ n: Bở i d ạ ng sóng đi ệ n đ ầu ra c ủ a các kích đi ệ n không hoàn toàn v ớ i d ạ ng sóng củướệ a l i đi n dân d ụứ ng (t c hình sin) nên chúng có th ểảưởếộố gây nh h ng đ n m t s thiếịửụệộốếị t b s d ng đi n, m t s thi t b khác l ạ i hoàn toàn không ảưởở nh h ng b i dạ ng này. Dạ ng sóng xung vuông th ườ ng gây khó khăn cho s ự ho ạ t đ ộng các thi ế t b ị điệ n có tính ch ấả t c m kháng – ch ủế y u là các đ ộơệởng c đi n ( trong qu ạệ t đi n, điề u hoà, t ủạ l nh, máy b ơướ m n c ). N ếướ u nh v i sóng sin chu ẩ n, các đ ộơng c điệ n ho ạ t đ ộng m ộ t cách “m ượ t mà” thì v ớ i d ạ ng sóng xung (nh ư hình) các đ ộng cơ th ườ ng làm hi ệ u su ấ t kém h ơ n, phát ti ế ng kêu và có th ể gây nóng h ơ n bình thườ ng. Nguyên nhân có l ẽ do s ự chuy ể n đ ổi m ứ c đi ệ n áp c ủ a sóng vuông khi ế n từườữ tr ng gi a các cu ộ n dây thay cũng thay đ ổộộẫếi đ t ng t, d n đ n các roto (ph ầ n quay củ a đ ộng c ơ ) làm vi ệ c cũng có mô men thay đ ổi đ ột ng ộ t: tăng đ ột ng ộ t (khi trạ ng thái t ừếứựạặ 0V đ n m c c c đ i) ho c hãm đ ộộềứt ng t (v m c 0V). và d ẫế n đ n hiệ u su ấ t làm vi ệ c kém và các cu ộ n dây th ườ ng b ị nóng. Tuỳộ thu c vào ch ấượ t l ng và các đ ặểc đi m riêng các đ ộơệng c đi n mà có th ể có ả nh h ưở ng sau: Nếộơấượ u đ ng c có ch t l ng không cao (đ ịịộnh v cu n dây không ch ắắ c ch n, lõi sắ t không ch ặ t ), do s ự bi ế n thiên đ ột ng ộ t gi ữ a các m ứ c đi ệ n áp nên cu ộ n dây và lõi thép không chặ t s ẽ b ị rung, gây ồ n. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nế u roto có quán tính không l ớ n (đa s ố các qu ạ t bàn, qu ạ t cây đ ều n ằ m trong trườ ng h ợ p này) thì chính b ả n thân các roto quay không đ ều (th ờ i đi ể m đi ệ n áp xung cao thì roto có mô men lớ n – nh ư ng nó ch ư a k ị p quay theo phù h ợ p thì mô men đó bịắởếờểệ ng t b i đ n th i đi m đi n áp xu ốấ ng th p, do quán tính th ấ p nên t ốộ c đ quay lạả i gi m đi, r ồạếứệ i l i đ n m c đi n áp cao c ứưậ nh v y liên t ụ c nên roto quay mộ t cách gi ậ t c ụ c không đ ều nh ư đ ối v ớ i dòng đi ệ n có d ạ ng sin chu ẩ n (tuy nhiên điề u này không nhìn đ ượằắườởực b ng m t th ng b i s quay gi ậụ t c c đó x ảấ y ra r t nhiề u l ầ n trong m ộ t giây). Đốớạộơi v i lo i đ ng c có tr ọượ ng l ng roto l ớ n thì hi ệượ n t ng quay gi ậụ t c c xuấệ t hi n rõ nét trong th ờểởộ i đi m kh i đ ng và s ẽảầếứốể gi m d n đ n m c t i thi u khi đã đạốột t c đ quay. Th ựếửụ c t khi s d ng hai chi ếạầ c qu t tr n khác nhau (m ộ t cái 5 cánh củ a Panasonic, m ộ t cái 3 cánh c ủ a Phong Lan) ở nhà tôi đã cho th ấ y đi ề u này. Tôi cả m nh ậ n r ằ ng do qán tính l ớ n nên t ố c đ ộ quay c ủ a roto lúc này đã không tăng lên/giả m đi đ ộộươứớựt ng t t ng ng v i s thay đ ổủệi c a đi n áp. Nh ưậ v y trong đa s ố trườợ ng h p khi s ửụ d ng qu ạớ t v i kích đi ệạ n, b n nên h ạếựảệấ n ch s gi m hi u su t làm việ c b ằ ng cách s ử d ụ ng v ớ i t ố c đ ộ cao nh ấ t c ủ a qu ạ t. Ảnh h ưở ng c ủ a d ạ ng sóng không sin t ớ i thi ế t b ị tiêu th ụ đi ệ n Bở i d ạ ng sóng đi ệ n đ ầu ra c ủ a các kích đi ệ n không hoàn toàn gi ố ng v ớ i d ạ ng sóng củướệ a l i đi n dân d ụứ ng (t c hình sin) nên chúng có th ểảưởế gây nh h ng đ n mộốếịửụệộốếị t s thi t b s d ng đi n, m t s thi t b khác l ạ i hoàn toàn không ảưở nh h ng bở i d ạ ng này. Dạ ng sóng xung vuông th ườ ng gây khó khăn cho s ự ho ạ t đ ộng các thi ế t b ị điệ n có tính ch ấả t c m kháng – ch ủế y u là các đ ộơệởng c đi n ( trong qu ạệ t đi n, điề u hoà, t ủạ l nh, máy b ơướ m n c ). N ếướ u nh v i sóng sin chu ẩ n, các đ ộơng c điệ n ho ạ t đ ộng m ộ t cách “m ượ t mà” thì v ớ i d ạ ng sóng xung (mô ph ỏ ng hình sin) thì các động c ơ th ườ ng làm hi ệ u su ấ t kém h ơ n, phát ti ế ng kêu và có th ể gây nóng hơ n bình th ườ ng. Nguyên nhân có l ẽ do s ự chuy ể n đ ổi m ứ c đi ệ n áp c ủ a sóng vuông khiếừườữ n t tr ng gi a các cu ộ n dây c ủộơ a đ ng c cũng thay cũng thay đ ổội đ t ngộ t, d ẫ n đ ến roto (ph ầ n quay c ủ a đ ộng c ơ ) làm vi ệ c cũng có momen thay đ ổi đ ột ngộẫếệấ t và d n đ n hi u su t làm vi ệ c kém. Tu ỳộ thu c vào ch ấượ t l ng và các đ ặc điể m riêng các đ ộng c ơ đi ệ n mà có th ể có ả nh h ưở ng sau: Nếộơấượ u đ ng c có ch t l ng không cao (đ ịịộnh v cu n dây không ch ắắ c ch n, lõi sắ t không ch ặ t ), do s ự bi ế n thiên đ ột ng ộ t gi ữ a các m ứ c đi ệ n áp nên cu ộ n dây và lõi thép không chặ t s ẽ b ị rung, gây ồ n, phát nóng h ơ n. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nế u roto có quán tính không l ớ n (đa s ố các qu ạ t bàn, qu ạ t cây đ ều n ằ m trong trườ ng h ợ p này) thì chính b ả n thân các roto quay không đ ều (th ờ i đi ể m đi ệ n áp xung cao thì roto có mô men lớ n – nh ư ng nó ch ư a k ị p quay theo phù h ợ p thì mô men đó bịắởếờểệ ng t b i đ n th i đi m đi n áp xu ốấ ng th p, do quán tính th ấ p nên t ốộ c đ quay lạả i gi m đi, r ồạếứệ i l i đ n m c đi n áp cao c ứưậ nh v y liên t ụ c nên roto quay mộ t cách gi ậ t c ụ c không đ ều nh ư đ ối v ớ i dòng đi ệ n có d ạ ng sin chu ẩ n (tuy nhiên điề u này không nhìn đ ượằắườởực b ng m t th ng b i s quay gi ậụ t c c đó x ảấ y ra r t nhiề u l ầ n trong m ộ t giây). Đốớạộơi v i lo i đ ng c có tr ọượ ng l ng roto l ớ n thì hi ệượ n t ng quay gi ậụ t c c xuấệ t hi n rõ nét trong th ờểởộ i đi m kh i đ ng và s ẽảầếứốể gi m d n đ n m c t i thi u khi đã đạốột t c đ quay. Nh ưậ v y trong đa s ốườợ tr ng h p khi s ửụ d ng qu ạớ t v i kích điệạ n, b n nên h ạếựảệấ n ch s gi m hi u su t làm vi ệằ c b ng cách s ửụớốộ d ng v i t c đ cao nhấ t c ủ a qu ạ t. Còn điề u mà nhi ề u ng ườ i có th ắ c m ắ c: Kích đi ệ n có gây h ỏ ng cho các thi ế t bị có tính c ả m kháng hay không? Theo tôi thì đ ối v ớ i các thi ế t b ị đi ệ n có đ ộng c ơ vớ i ch ấ t l ượ ng quá t ệ s ẽ gây hi ệ n t ượ ng rung, nóng bên trong các cu ộ n dây và có thể gây om dây (làm m ấ t tính ch ấ t cách đi ệủớỏồẫếạậ n c a l p v ) r i d n đ n ch m ch p sau thờ i gian dài. Còn l ạớ i v i các thi ếịấượừ t b có ch t l ng t trung bình tr ởế lên (đ n tốếượ t) n u đ c làm vi ệởếộốộớ c ch đ t c đ l n thì s ẽ không ả nh h ưở ng nhi ề u – có chăng là sự khó ch ịốớộốườởế u đ i v i m t s ng i b i ti ng kêu khác l ạớ so v i khi s ử dụệướ ng đi n l i thông th ườếạửụ ng. N u b n s d ng kích đi ệ n xung vuông đ ốới v i các thiếịộơạ t b có đ ng c , b n có th ểể ki m tra nhi ệộ t đ làm vi ệủếịằ c c a thi t b (b ng cách sờ vào v ỏ qu ạ t ch ẳ ng h ạ n) n ế u không quá nóng thì b ạ n có th ể yên tâm s ử d ụ ng vào các thờ i gian sau này mà không c ầ n ki ể m tra l ạ i. Ngoài các thiếịệ t b đi n có s ửụ d ng đ ộng c ơệựếượ đi n tr c ti p đ c nêu trên, các thiếịệ t b đi n còn l ạầưạộốớ i h u nh ho t đ ng t t v i các d ạ ng sóng xung. Th ậậ t v y, các thiế t b ị nh ư ti vi, máy tính, màn hình máy tính, bóng đèn compact, đèn tuýp có ch ấ n lưệửềếổệ u đi n t đ u bi n đ i đi n xoay chi ề u 220V thành đi ệộềởầ n m t chi u đ u vào mạủ ch c a nó. B ạ n có th ể tham kh ảộốạệủ o m t s m ch đi n c a ti vi hay c ủồ a ngu n máy tính để th ấ y đi ề u này. Cũng lư u ý thêm v ề đèn tuýp b ở i có hai lo ạ i thông d ụ ng hi ệ n nay: Lo ạ i đèn có chấ n l ư u dây qu ấ n (mà đi kèm v ớ i nó là t ắ c te – hay “chu ộ t”) và lo ạ i dùng ch ấ n lưệửốớạ u đi n t . Đ i v i lo i đèn tuýp s ửụ d ng ch ấưệử n l u đi n t thì c ơếửụ ch s d ng điệ n c ủ a chúng cũng nh ư ti vi và máy tính – t ứ c là chúng dùng c ầ u đi ố t đ ể chuy ể n thành điệ n m ộ t chi ề u tr ướ c khi dao đ ộng thành t ầ n s ố cao đ ể cung c ấ p cho bóng đèn (tươựạ ng t , các lo i đèn compact ti ếệệ t ki m đi n cũng có các ch ấưệử n l u đi n t nằ m ở đui đèn), v ậ y lo ạ i đèn này cũng s ử d ụ ng t ố t v ớ i kích đi ệ n. Lo ạ i đèn tuýp Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i còn lạửụấưằ i s d ng ch n l u b ng các vòng dây cu ố n thông th ườ ng cùng v ớắ i t c te (chuộ t): b ậ t đèn khá khó khăn khi s ử d ụ ng v ớ i các kích đi ệ n đ ầu ra là xung vuông. Nếưạửụ u nh b n s d ng các b ộ kích đi ệảấậ n và c m th y b t đèn khó khăn thì b ạ n nên chuyể n sang s ửụ d ng m ộộấưệửệ t b ch n l u đi n t (vi c này ch ỉầ c n thay th ếấư ch n l u và đấạạệu l i m ch đi n theo s ơồ đ trên v ỏủ c a chúng, tuy ch ấưệử n l u đi n t không bề n b ằ ng lo ạ i dây qu ấ n, nh ư ng chúng đ ảm b ả o s ử d ụ ng đèn tuýp không b ị sáng nhấ p nháy và gây c ậ n th ị nh ư lo ạ i ch ấ n l ư u dây qu ấ n). CHƯƠ NG III: BỘỀỂẠ ĐI U KHI N S C Bộ đi ề u khi ể n s ạ c Bộ đi ề u khi ể n s ạ c năng Bộ đi ề u khi ể n s ạ c năng Solar 12V/20AH lượ ng m ặ t tr ờ i 24V/20AH lượ ng m ặ t tr ờ i 48V/30AH Dự a trên c ơở s so sánh đi ệủ n áp c a IC khu ếạậ ch đ i thu t toán đ ốếới chi u v i lưượệ u l ng đi n trong bình mà m ạướ ch d i đây có kh ả năng n ạựộềỉ p t đ ng đi u ch nh lượ ng đi ệ n áp n ạ p cho bình: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nguyên lý hoạ t đ ộng r ấ t đ ơn gi ả n nh ư sau : Điotzen tạ o đi ệ n áp tham chi ế u ở đây s ử d ụ ng điotzen 6V . Nh ờ điot này mà điệ n áp tham chi ế u vào chân 2 luôn đ ược gi ữ c ố đ ịnh dù bình đã v ơ i đi ệ n . Biế n tr ở và các đi ệ n tr ở phân áp vào chân số 3 l ấ y đi ệ n áp th ự c t ế c ủ a bình so sánh vớ i đi ệ n áp tham chi ế u ở chân s ố 2 . Khi đi ệ n áp c ủ a bình ch ứ a đ ầy đi ệ n áp ở chân s ốỏơệ 3 nh h n đi n áp chân 2 đ ầu ra khu ếạậởứơ ch đ i thu t toán m c 0 , r le chưệ a có đi n áp kích m ở , dòng đi ệượạở n đ c n p bình nh ờầ c u điot. Khi bình đ ầy chân số 3 đi ệ n áp l ớ n h ơ n đi ệ n áp so sánh , lúc này chân 6 c ấ p dòng kích m ở transitor đóng điệ n cho r ơ le, khi đó s ẽ cách ly bình v ớ i dòng n ạ p , đèn led báo sáng , khi đó ta có thể ng ắ t bình ra đ ược. Chú ý: bình ắ c quy đ ầởệy đi n áp t ầ m 13,7V s ửụếởềỉ d ng bi n tr đi u ch nh đúng điệ n áp sao cho r ơ le t ự ng ắ t ở đi ệ n áp này, n ế u không có điotzen 6v thì dùng điotzen 3v vẫ n đ ược nh ư ng c ầ n phân áp l ạ i, IC ở đây là Lm741 có th ể thay th ế bằ ng các lo ạ i khác nh ư Lm358, 324 C ầ n xác đ ịnh đúng chân tr ướ c khi dùng. Dòng nạỏơ p nh h n 1/10 dung l ượắ ng c quy s ẽ kéo dài tu ổọủ i th c a bình , v ớạ i lo i bình 25A thì biế n áp ch ọ n lo ạ i 3A là h ợ p lý. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Rơẽ le s không đóng ngay l ậứừừ p t c mà t t do đó s ẽềỉượ đi u ch nh đ c dòng nạ p h ợ p lý ta không c ầ n băn khoăn v ề đi ề u này. CHƯƠ NG IV: BATTERY ( Ắ cquy): I Giới thiệ u chung v ề ắ c quy: ắcquy là lo ạ i bình đi ệ n hóa h ọ c dùng đ ể tích tr ữ năng l ượ ng đi ệ n và làm nguồ n đi ệ n cung c ấ p cho các thi ế t b ị s ữ d ụ ng đi ệ n các tính năng cơ b ả n c ủ a ắ cquy: -Sứ c đi ệ n đ ộng l ớ n, ít thay đ ổi khi phóng đi ệ n n ạ p. -Sự t ự phóng đi ệ n bé nh ấ t. -Năng lượ ng n ạ p vào bao gi ờ cũng bé h ơ n năng l ượ ng đi ệ n mà ắ cquy phóng ra. -Điệởủắ n tr c a cquy nh ỏ . Nó bao g ồệởủ m đi n tr c a các b ảựệở n c c, đi n tr dung dị ch đi ệ n phân có xét đ ến s ự ngăn cách c ủ a các t ấ m ngăn gi ữ a các b ả n c ự c. thườ ng tr ịốệở s đi n tr trong c ủắ a cquy khi n ạệầ p đi n đ y là 0,001 ôm 0.0015 ôm và ắ cquy phóng đi ệ n hoàn toàn là 0.020.025. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i II Cấ u t ạ o c ủ a ắ cquy: Các bộ ph ậ n ch ủ y ế u c ủ a ắ cquy axit g ồ m: -Các lá cự c d ươ ng làm b ằ ng Pb2 được ghép song song v ớ i nhau thành m ộ t b ộ chùm cự c d ươ ng. -Các lá cự c âm làm b ằ ng Pb đ ược ghép song song v ớ i nhau thành m ộ t b ộ chùm cự c âm. Bộ chùm c ự c âm và chùm c ự c d ươ ng đ ặt xen k ẽ v ớ i nhau theo ki ể u cái răng lượ c, sao cho c ứ m ộ t lá c ự c() r ồ i đ ến m ộ t lá c ự c(+). -Lá cách đặữt gi a các lá c ự c âm và lá c ựươể c d ng đ tránh hi ệượậ n t ng ch p mạ ch gi ữ a các đi ệ n c ự c khác d ấ u. -Vỏ bình th ườượ ng đ c làm b ằ ng cao su c ứ ng đúc thành hình h ộịượ p, ch u đ c khí nóng lạ nh, va ch ạ m m ạ nh và ch ị u đ ược axit. D ướ i đáy bình có các đ ế cao đ ể dắ t các lá c ự c lên, khi mùn c ủấạộụố a ch t ho t đ ng r ng xu ng thì đ ọướng d i rãnh đ ế nhưậ v y tránh đ ượệượậạữc hi n t ng ch p m ch gi a các đi ệự n c c do mùn gây ra, n ắ p đậắy cquy cũng làm b ằỏ ng v cao su c ứắ ng, n p có các l ỗểổịệ đ đ dung d ch đi n phân và đầu c ự c lu ồ n qua. Nút đ ậy đ ể dung d ị ch kh ỏ i đ ổ ra. -Cấốằ u n i b ng chì đ ểốế n i ti p các đ ầựu c c âm c ủ a ngăn ắ cquy này v ớự i c c dươ ng c ủ a ngăn ắ cquy k ế ti ế p. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i III Phân loạ i và nguyên lý ho ạ t đ ộng c ủ a ắ c quy: Nế u đi ể m qua các lo ạ i ắc quy thì có lẽ có th ể có nhi ề u cách g ọ i nh ư : ắ c quy nướ c, ắ c quy axít, ắ c quy axít ki ể u h ở , ắ c quy kín khí, ắ c quy không c ầ n b ả o dưỡ ng, ắ c quy khô, ắ c quy GEL, ắ c quy ki ề m Th ự c ra thì cách nói nh ư trên là các cách gọ i khác nhau c ủ a vài lo ạ i ắ c quy c ơ b ả n mà thôi, các lo ạ i nh ư v ậ y chính là cách gọ i có th ể bao hàm vào nhau mà n ế u nghe qua b ạ n đ ừng hoang mang r ằ ng t ạ i sao có nhiềạắ u lo i c quy nh ưậ v y. Trên th ựếườ c t th ng phân bi ệ t thành hai lo ạắ i c quy thông dụ ng hi ệ n nay là ắ c quy s ử d ụ ng đi ệ n môi b ằ ng a xít (g ọ i t ắ t là ắ c quy a xít hoặắ c c quy ChìAxít) và ắ c quy s ửụệ d ng đi n môi b ằềọắắ ng ki m (g i t t là c quy kiề m). Tuy có hai lo ạ i chính nh ư v ậ y nh ư ng ắ c quy ki ề m có v ẻ ít g ặ p nên đa số các ắ c quy mà b ạ n g ặ p trên th ị tr ườ ng hi ệ n nay là ắ c quy a xít. Trong cùng loạ i ắ c quy axít cũng đ ược phân chia thành hai lo ạ i chính: ắ c quy axít kiể u h ở thông th ườ ng và ắ c quy axít ki ể u kín khí. Hai lo ạ i này đang b ị g ọ i nhầ m m ộ t cách thông d ụ ng là: ắ c quy n ướ c và ắ c quy khô (đúng ra thì ắ c quy đi ệ n môi dạ ng keo m ớ i g ọ i là ắ c quy khô). Khi đã hi ể u v ề nguyên lý ho ạ t đ ộng c ủ a ắ c quy axít thì bạ n d ễ dàng phân bi ệ t đ ược chúng và các đ ặc tính riêng c ủ a t ừ ng lo ạ i ắc quy này. Đểếượ bi t đ c nguyên lý ho ạộủắ t đ ng c a c quy, b ạ n có th ể xem hình d ướ i đây: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Hình: Mô phỏ ng b ả n c ự c ắ c quy axít Trong hình này vẽ đ ại di ệ n hai b ả n c ự c c ủ a m ộ t ắ c quy, trong đó c ự c c ả hai cự c đ ược làm b ằ ng Chì (Pb) và oxít Chì (PbO2). Điề n đ ầy gi ữ a các b ả n c ự c là dung dị ch axít sulfuric (H2SO4) loãng, và tấ t nhiên là dung d ị ch loãng nh ư v ậ y thì ch ứ a Nướ c (H2O) là chiế m ph ầ n l ớ n th ể tích. Ởạ tr ng thái đ ượạầc n p đ y, các b ảựắ n c c c quy ởạ tr ng thái hóa h ọ c nêu trên (như hình, t ứ c là c ự c d ươ ng là PbO2, cự c âm là Pb), trong các quá trình phóng đi ệ n và nạệắ p đi n cho c quy, tr ạ ng thái hóa h ọủựịổểề c c a các c c b thay đ i. Có th xem v trạ ng thái hóa h ọ c trong các quá trình phóng n ạ p nh ư hình d ướ i đây Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Quá trình phóng điệ n di ễ n ra n ế u nh ư gi ữ a hai c ự c ắ c quy có m ộ t thi ế t b ị tiêu thụ đi ệ n, khi này x ả y ra ph ả n ứ ng hóa h ọ c sau: Tạ i c ự c d ươ ng: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2 Tạ i c ự c âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2 Phả n ứ ng chung g ộ p l ạ i trong toàn bình là: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Pb+PbO2+2 H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O Quá trình phóng điệ n k ế t thúc khi mà PbO2 ở c ự c d ươ ng và Pb ở c ự c âm hoàn toàn chuyể n thành PbSO4. Quá trình nạ p đi ệ n cho ắ c quy, do tác d ụ ng c ủ a dòng đi ệ n n ạ p mà bên trong ắ c quy sẽ có ph ảứ n ng ng ượạớềảứ c l i so v i chi u ph n ng trên, ph ảứ n ng chung g ộạ p l i trong toàn bình sẽ là: 2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2 H2SO4. Kế t thúc quá trình n ạắ p thì c quy tr ởạạ l i tr ng thái ban đ ầựươồu: C c d ng g m: PbO2, cự c âm là Pb. Trong thựế c t , các b ảựắ n c c c quy không gi ốưở ng nh trên, các c ựủắ c c a c quy có sốượ l ng nhi ềơểạ u h n (đ t o ra dung l ượ ng bình ắ c quy l ớ n) và m ỗ i bình ắ c quy lạ i bao g ồề m nhi u ngăn nh ưậ v y. Nhi ềấựểạổệ u t m c c đ t o ra t ng di n tích b ả n cựượềơ c đ c nhi u h n, giúp cho quá trình ph ảứảồờạềị n ng x y ra đ ng th i t i nhi u v trí và do đó dòng điệựạấừắ n c c đ i xu t ra t c quy đ ạịốt tr s cao h ơ n và t ấ t nhiên là dung lượ ng ắ c quy cũng tăng lên. Do kếấếớ t c u x p l p nhau gi ữ a các t ấựủắ m c c c a c quy nên thông th ườố ng s cựươ c d ng và c ự c âm không b ằ ng nhau b ởẽậụự i s t n d ng s làm vi ệủ c c a hai m ặ t mộảựếốảựằ t b n c c (n u s b n c c b ng nhau thì các t ấở m bên rìa s ẽ có hai m ặ t trái chiề u ở cách nhau quá xa, do đó ph ả n ứ ng hóa h ọ c s ẽ không thu ậ n l ợ i). Ở gi ữ a các bảựủắ n c c c a c quy đ ềấắu có t m ch n, các t ấắ m ch n này không d ẫệư n đi n nh ng có độ th ẩ m th ấ u l ớ n đ ể thu ậ n ti ệ n cho quá trình ph ả n ứ ng x ả y ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đ ến các đi ệ n c ự c. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Hình: Các bả n c ự c c ủ a ắ c quy đ ược g ắ n song song nhau Mỗ i m ộ t ngăn c ự c c ủ a ắ c quy axít ch ỉ cho m ứ c đi ệ n áp kho ả ng 2 đ ến 2,2 V do đó để đ ạt đ ược các m ứ c 6, 12 V thì ắ c quy ph ả i ghép nhi ề u ngăn nh ỏ v ớ i nhau, ví dụ ghép 3 ngăn đ ể thành ắ c quy 6V, ghép 6 ngăn đ ể thành ắ c quy 12V. B ạ n có thể xem hình c ấạủắ u t o c a c quy d ướ i đây đ ểấượ th y đ c các ngăn ắ c quy đ ượốc b trí như th ế nào Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Điệ n áp c ủ a ắ c quy (theo dung l ượ ng) Mặ c dù đi ệủắ n áp c a các c quy là m ộốẵủ t s ch n c a 2, ví d ụưắ nh c quy 2V, 6V, 12V, 24V như ng trên th ự c t ế thì đi ệ n áp thông th ườ ng c ủ a các ắ c quy không nhưậứệ v y. M c đi n áp mà các ắ c quy cung c ấườớơớịứ p th ng l n h n so v i đ nh m c củ a chúng, ví d ụưắ nh c quy 12V s ẽấứệớ cung c p m c đi n áp t i 13V ho ặơ c h n. Có điề u có v ẻ vô lý này cũng xu ấ t phát t ừ m ứ c đ ộ đi ệ n áp trên m ỗ i ngăn bình c ủ a chúng: Mứ c đi ệ n áp m ỗ i ngăn bình ắ c quy axít là 2,1 đ ến 2,2 V (±0,05V). Do tính chấ t c ố h ữ u c ủ a ắ c quy axit mà các ngăn c ủ a chúng không th ể có m ứ c đi ệ n áp cao hơ n. Cũng để đánh giá dung l ượ ng c ủ a ắ c quy axít, ng ườ i ta có các thí nghi ệ m đo đạc và cho th ấ y dung l ượ ng ắ c quy ph ụ thu ộ c vào m ứ c đ ộ đi ệ n áp (lúc không phát dòng) như hình sau: Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Nếểễởạả u bi u di n d ng b ng thì thông s ốưảướ nh b ng d i đây. N ếưắ u nh c quy thuộ c lo ạ i 24V thì nhân thông s ố ở m ụ c đi ệ n áp m ộ t ngăn v ớ i 12. Điệ n áp ắ c quy Điệ n áp m ộ t Dung lượ ng 12V ngăn 100% 12.7 2.12 90% 12.5 2.08 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 80% 12.42 2.07 70% 12.32 2.05 60% 12.20 2.03 50% 12.06 2.01 40% 11.9 1.98 30% 11.75 1.96 20% 11.58 1.93 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 10% 11.31 1.89 0 10.5 1.75 Lư u ý r ằ ng b ả ng trên đúng trong tr ườ ng h ợ p ắ c quy không mang t ả i, đi ề u đó có nghĩa là nế u nh ư kích đi ệ n đang ho ạ t đ ộng và b ạ n đo đ ược đi ệ n áp các ắ c quy là mộốượ t s l ng nào đó thì không th ểấ l y giá tr ịể đó đ đánh giá l ưượ u l ng bình ắ c quy còn lạ i (là bao nhiêu %). Đi ề u này b ở i vì khi phát dòng thì các ắ c quy có đi ệ n áp tụố t xu ng, trong tr ườợ ng h p không phát dòng n ữứệ a thì m c đi n áp đo đ ượớc m i phả n ánh đúng tr ạ ng thái dung l ượ ng còn l ạ i c ủ a ắ c quy. Khi đang phát dòng thì điệ n áp ắ c quy gi ả m xu ố ng Cũng theo bả ng trên thì dung l ượ ng ắ c quy s ẽ c ạ n ki ệ t ở m ứ c đi ệ n áp 10,5V, mộố t s kích đi ệạệửứ n lo i "đi n t " (t c là theo dõi đ ượứộệc m c đ đi n áp đ ầu vào) s ẽ lấố y m c 10,7V đ ểừạộằ ng ng ho t đ ng nh m tránh cho s ựửụắ s d ng c quy c ạệ n k t (gây hạắ i cho c quy). Đi ề u đó là h ợ p lý b ởếưửụệừắ i n u nh s d ng đi n t c quy ở trạ ng thái c ạệ n ki t thì các b ảựủắ n c c c a c quy s ẽ nhanh b ịưỏẫếư h h ng, d n đ n h hỏ ng chung cho toàn b ộ ắ c quy (trong m ộ t ắ c quy 12V, ch ỉ m ộ t trong 6 ngăn h ư hỏ ng thì toàn b ộ ắ c quy đó s ẽ h ư h ỏ ng). Các ắ c quy thông d ụườ ng th ng ch ếạởứệ t o m c đi n áp 12V, s ốượ l ng ít h ơ n là các ắ c quy 6V dùng cho m ộ t s ố qu ạ t ho ặ c đèn tích đi ệ n. Các ắ c quy 24V tr ở lên không phả i là không có nh ư ng r ấ t hi ế m và th ườ ng vi ệ c tìm ki ế m thay th ế cho các ắc quy này r ấ t khó khăn ( ởơệủ n i làm vi c cũ c a mình có m ộạệửụ t xe ch y đi n s d ng ắc quy 24V, khi nó h ỏ ng thì r ấ t khó mua ắ c quy này). V ậ y n ế u nh ư kích đi ệ n c ủ a bạửụứệ n s d ng m c đi n áp 24V thì b ạ n nên dùng n ốếắ i ti p các c quy 12V (t ốấ t nh t là có cùng hãng sả n xu ấ t, cùng dung l ượ ng và cùng lô s ả n xu ấ t) l ạ i v ớ i nhau ch ứ không nên nhấ t thi ế t ph ả i tìm ki ế m đúng lo ạ i ắ c quy 24V cho chúng. Dung lượ ng ắ c quy và ả nh h ưở ng b ở i ch ế đ ộ phóng Dung lượ ng là thông s ốơả c b n, tham s ố này cho bi ếượả t đ c kh năng l ưữ u tr điệ n năng c ủ a ắ c quy. Đ ơn v ị tính c ủ a thông s ố này đ ược tính thông d ụ ng theo Ah Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i (Ampe giờ ), m ộ t s ố ắ c quy nh ỏ h ơ n (và th ườ ng là các pin) thì tính theo m ứ c mAh (miliampe giờ ). Mộ t cách đ ơảểễn gi n đ d hình dung v ề tham s ố dung l ượắ ng c quy nh ư sau: Ah là tham số b ằ ng s ố dòng đi ệ n phát ra (tính b ằ ng Ampe) trong kho ả ng th ờ i gian nào đó (tính bằ ng gi ờ ). Ví d ụ nh ư ắ c quy 10 Ah thì có th ể phát m ộ t dòng đi ệ n 10A trong vòng mộ t gi ờ , ho ặ c 5A trong 2 gi ờ , hay 1A trong 10. Như ng trên th ựế c t thì dung l ượắ ng c quy l ạị i b thay đ ổỳi tu theo c ườộ ng đ dòng điệ n phóng ra. N ế u dòng đi ệ n phóng càng l ớ n thì dung l ượ ng ắ c quy còn l ạ i càng nhỏ và ng ượạ c l i, dòng đi ệ n phóng nh ỏ thì dung l ượượả ng đ c b o toàn ởứ m c cao. Ví dụề v dung l ượủắ ng c a c quy ph ụộ thu c vào c ườộ ng đ dòng phóng đ ược thể hi ệ n nh ư b ả ng d ướ i đây (s ố li ệ u s ư u t ầ m) Accu 100Ah Accu 26Ah Thờ i gian (phút) Dòng phát (A) Dung lượ ng (Ah) Dòng phát (A) Dung lượ ng (Ah) 90 57 85 13 19 60 74 74 19 19 50 86 71 21 18 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 45 93 70 23 17 40 102 68 25 17 30 129 64 31 15 20 174 58 40 13 15 213 53 49 12 10 275 45 63 10 Theo bả ng trên thì n ế u nh ư phóng đi ệ n v ớ i dòng 57A, ắ c quy 100Ah ch ỉ còn dung lượ ng là 85Ah và t ươ ng ứ ng ch ỉ phóng đi ệ n đ ược 90 phút. Vì đa s ố các kích điệ n đang đ ược s ử d ụ ng thu ộ c lo ạ i công su ấ t t ừ 800VA đ ến 1000VA nên dòng tiêu thụựạẽấỉớứ c c đ i s x p x v i m c 57A nêu trên nên ng ườ i dùng nên chú ý đ ến thông số này. Vậ y thì phóng dòng đi ệ n càng l ớ n thì dung l ượ ng c ủ a ắ c quy càng gi ả m đi. Muố n dung l ượắ ng c quy đúng nh ưốệ s li u công b ốủ c a các hãng s ảấ n xu t thì có Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i lẽả ph i phóng v ớộ i m t dòng đ ủỏ nh mà ch ỉ có th ểựệượề th c hi n đ c đi u này thông qua việửụ c s d ng đi ệếệửụớ n ti t ki m (s d ng v i nhu c ầốể u t i thi u) ho ặả c ph i trang bị m ộ t h ệ th ố ng nhi ề u ắ c quy. Có điề u gì vô lý ở đây chăng? Năng l ượ ng tích tr ữ trong ắ c quy b ị m ấ t đi và điề u đó vi ph ạ m đ ịnh lu ậ t b ả o toàn năng l ượ ng? Ch ắ c ch ắ n là không ph ả i, năng lượ ng không tiêu hao đi m ấ t, nó s ẽ v ẫ n n ằ m trong ắ c quy nh ư ng không th ể phóng được ra mà thôi. Nhìn lạ i hình phía trên ta th ấ y r ằ ng khi ắ c quy trong tr ạ ng thái còn có th ể phóng điệ n thì c ự c d ươ ng là PbO2 còn cự c âm là Pb quá trình phóng đi ệ n s ẽ làm cho cả hai đ ều bi ế n thành PbSO4. Nế u quá trình phóng đi ệ n di ễ n ra m ộ t cách t ừ t ừ thì các cự c đ ược l ầ n l ượ t chuy ể n thành PbSO4 mà chúng không bị đè lên nhau (t ứ c là lớ p PbSO4 đè lên lớ p PbO2 ở c ự c d ươ ng ho ặ c Pb ở c ự c âm), do đó dung l ượ ng ắc quy không b ịấế m t đi. N u phóng đi ệớ n v i dòng đi ệớ n l n thì ph ảứả n ng x y ra mạ nh, PbSO4 sinh ra nhiề u và bám vào các c ự c đè lên các l ớ p PbO2 hoặ c Pb khi ế n cho sau mộ t th ờ i gian ng ắ n thì chúng không còn ph ả n ứ ng đ ược n ữ a (do đã b ị n ằ m phía trong củảự a b n c c), đi ề u đó d ẫế n đ n dung l ượ ng bình th ựếịả c t b gi m đi. Các tham số khác c ủ a ắ c quy Dòng khở i đ ộng ngu ộ i CCA (Cold Cranking Amps) Là mộ t tham s ố th ườ ng được quan tâm khi dùng ắ c quy cho các ô tô mà ch ủ y ế u là dùng cho kh ở i đ ộng. Dòng khở i đ ộng ngu ộ i là dòng đi ệ n có th ể phát ra đ ược trong tr ạ ng thái nhi ệ t đ ộ 0 độ F (t ứ c b ẳ ng 17,7 đ ộ C) trong vòng 30 giây. Tham s ố này th ườ ng ch ỉ đ ược quan tâm tạ i các n ướ c có nhi ệộấướộ t đ th p (d i 0 đ C), khi đó vi ệởộủộ c kh i đ ng c a đ ng cơặ g p khó khăn vì đ ộớầ nh t d u không đ ảảệm b o và vi c các ph ảứ n ng hóa h ọả c x y ra trong điềệệộấườ u ki n nhi t đ th p th ng khó khăn h ơ n so v ớởệộ i khi nhi t đ cao. Dòng khở i đ ộng nóng HCA (Hot Cranking Amps) Tươ ng t ự nh ư dòng kh ở i động ngu ộư i, nh ng nó đ ược tính t ạệộộứả i nhi t đ 80 đ F (t c kho ng 26,7 đ ộ C). Tham số này th ườ ng ít quan tr ọ ng h ơ n so v ớ i thông s ố kh ở i đ ộng ngu ộ i (và thông số này cũng ít khi đ ược ghi vào nhãn c ủ a các ắ c quy). Dung lượ ng RC (Reserve Capacity) Là tham số th ể hi ệ n th ờ i gian phóng đi ệ n vớ i dòng 25A ởệộộ nhi t đ 25 đ C cho đ ến khi đi ệắ n áp c quy h ạốướứ xu ng d i m c sửụượ d ng đ c. Thông s ố này khá tr ự c quan, th ểệựạộ hi n s ho t đ ng liên t ụủắ c c a c quy ởếộ ch đ bình th ườớ ng v i nhu c ầửụ u s d ng thông th ườ ng (đa ph ầườ n ng i dùng kích điệ n th ườ ng phát dòng ở m ứ c này). Trên đây là các thông số c ủ a m ộ t ắ c quy. T ấ t c ả các ắ c quy đ ều ghi thông s ố về đi ệ n áp và dung l ượ ng, còn l ạ i hai thông s ố khá quan tr ọ ng sau nó là CCA và RC thì ít được ghi trên nhãn c ủ a chúng h ơ n. Cá nhân tôi thì th ườ ng thi ệ n c ả m đ ối Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i vớ i các lo ạắ i c quy đ ược ghi rõ ràng các thông s ốưậởầưộự nh v y b i nó g n nh m t s đảm b ả o v ề ch ấ t l ượ ng đã công b ố . So sánh hai loạ i ắ c quy thông d ụ ng Thịườệ tr ng hi n có hai lo ạắ i c quy thông d ụắ ng là: c quy axít ki ểởắ u h và c quy axít thiếế t k theo ki ể u kín khí – mi ễảưỡạ n b o d ng (lo i này hay b ịọắ g i là ‘ c quy khô’ như ng th ự c ra thì dùng t ừ này là không đúng l ắ m b ở i ắ c quy khô m ộ t cách chính xác là loạ i ắ c quy không dùng đi ệ n d ị ch). S ự khác nhau gi ữ a hai lo ạ i ắ c quy này thể hi ệ n trong b ả ng sau: Tiêu chí Ắc quy axít thông Ắc quy axít lo ạ i kín khí. thườ ng (lo ạ i h ở ) Giá thành Rẻ h ơ n so v ớ i lo ạ i ắ c Đắt h ơ n so v ớ i ắ c quy thông th ườ ng, quy kín khí bở i ch ế t ạ o nhiề u hãng ph ả i nh ậ p n ướ c ngoài (Ví đơn gi ả n h ơ n. dụ lo ạ i ATLAS nh ậ p t ừ Hàn Qu ố c, Thunder do GS nhậ p kh ẩ u). Cách Có các nút ở các ngăn Không có nút ở các ngăn bình, th ườ ng phân biệ t bình (dùng để b ổ sung ghi rõ ắ c quy không c ầ n b ả o d ưỡ ng ở hai loạ i nướ c c ấ t sau quá trình vỏ bình ho ặ c tài li ệ u kèm theo. sử d ụ ng), n ế u ắ c quy 12V thì sẽ có 6 nút này. Trạ ng Tươ ng đ ương nhau Tươ ng đ ương nhau, nh ư ng sau khi thái phóng phát dòng điệ n l ớ n thì ắ c quy kín khí điệ n thườ ng ph ụ c h ồ i đi ệ n áp nhanh h ơ n, tuy nhiên điề u này không ả nh h ưở ng đến ho ạ t đ ộng c ủ a kích đi ệ n. Trạ ng Khi nạ p có th ể phát ra Khi nạ p ắ c quy không phát sinh khí ra thái khi khí cháy hoặ c khí có mùi môi trườ ng bên ngoài nên không có nạ p đi ệ n khói chị u. mùi. và dòng Dòng điệ n n ạ p l ớ n Dòng điệ n n ạ p có th ể lên t ớ i 0,25 l ầ n nạ p cho nhấ t ch ỉ nên b ằ ng 0,1 trị s ố dung l ượ ng ắ c quy (ví d ụ lo ạ i ầ ị ố ượ ắ ể ạ ớ ớ ấ phép l n tr s dung l ng c 100 Ah có th n p v i dòng l n nh t là quy (Ví dụ lo ạ i 100Ah 25A) chỉ nên n ạ p v ớ i dòng cao Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i nhấ t là 10A) Chế đ ộ Nế u m ứ c đi ệ n d ị ch Không phả i b ổ sung đi ệ n d ị ch trong bả o từ ng ngăn ở ắ c quy th ấ p quá trình sử d ụ ng. dưỡ ng hơ n quy đ ịnh thì ph ả i b ổ Phả i n ạ p đi ệ n đ ịnh k ỳ trong th ờ i gian sung. không sử d ụ ng, nh ư ng chu k ỳ n ạ p đ ịnh Định k ỳ ph ả i n ạ p đi ệ n kỳ dài h ơ n so v ớ i lo ạ i ắ c quy axít bổ sung cho ắ c quy. Chu thông thườ ng. kỳ n ạ p đ ịnh k ỳ kho ả ng 3 tháng/lầ n n ế u không n ố i vớ i thi ế t b ị tiêu th ụ đi ệ n. Tuổ i th ọ Tuổ i th ọ th ấ p h ơ n so Thườ ng có tu ổ i th ọ cao h ơ n so v ớ i ắ c vớ i lo ạ i ắ c quy kín khí. quy loạ i h ở thông th ườ ng. So bả ng trên thì b ạấằắ n th y r ng c quy kín khí s ẽềưệơớ có nhi u u vi t h n so v i ắc quy axít thông th ườ ng, n ế u tình hình tài ch ỉ nh cho phép thì b ạ n nên ch ọ n lo ạ i ắ c quy kín khí. Nếửụạắ u s d ng lo i c quy axít thông th ườ ng thì c ầưếề n l u ý đ n đi u chỉ nh dòng n ạ p và đ ặc bi ệ t l ư u ý không gây phát sinh tia l ử a (do ch ạ m ch ậ p dây hoặ c hút thu ố c) g ầ n ắ c quy khi n ạ p b ở i chúng d ễ gây cháy n ổ h ơ n lo ạ i kín khí (quá trình nạ p có th ểảựệ x y ra s đi n phân n ướểạ c đ t o ra hai ch ấ t khí d ễ cháy n ổ là Hiđrô và ôxy). Ngoài hai loạ i thông d ụ ng trên thì th ị tr ườ ng cũng có m ộ t s ố lo ạ i ắ c quy khô mộ t cách th ự c s ự , chúng v ẫ n dùng cá b ả n c ự c b ằ ng PbO2 và Pb vớ i đi ệ n môi H2SO4 như ng đ ượữởạc tr d ng keo s ệ t (gel). Ưểủạắ u đi m c a lo i c quy này là chúng không gây mùi khó chị u khi n ạ p đi ệ n, không gây ch ả y axit khi b ị v ỡ , có th ể ho ạ t độởịặng các v trí đ t khác nhau. Nh ượể c đi m là ch ếộạắ đ n p kh t khe và không ch ị u được quá n ạ p (khi n ạạ p lo i này ch ỉượạớ đ c n p v i dòng nh ỏơ h n 1/20 dung l ượ ng), nếườ u th ng xuyên quá n ạạắ p lo i c quy này thì tu ổọủ i th c a chúng s ẽảấ gi m r t nhanh. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i CHƯƠ NG V: PH ƯƠ NG PHÁP THI Ế T K Ế H Ệ THỐ NG ĐI Ệ N NĂNG L ƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I Đểếếộệ thi t k m t h solar, chúng ta l ầượưệ n l t th c hi n các b ướ c sau: 1 Tính tổượ ng l ng tiêu th ụệủấả đi n c a t t c các thi ếị t b mà h ệố th ng solar phả i cung c ấ p. Tính tổố ng s Watthour s ửụỗ d ng m i ngày c ủừ a t ng thi ếịộấảạ t b . C ng t t c l i chúng ta có tổ ng s ố Watthour toàn t ả i s ử d ụ ng m ỗ i ngày. 2 Tính số Watthour các t ấ m pin m ặ t tr ờ i ph ả i cung c ấ p cho toàn t ả i mỗ i ngày. Do tổ n hao trong h ệ th ố ng, s ố Watthour c ủ a t ấ m pin tr ờ i cung c ấ p ph ả i cao h ơ n tổ ng s ố Watthour c ủ a toàn t ả i. Số Watthour các t ấ m pin m ặ t tr ờ i (PV modules) = 1.3 x t ổ ng s ố Watthour toàn tả i s ử d ụ ng 3 Tính toán kích cở t ấ m pin m ặ t tr ờ i c ầ n s ử d ụ ng Để tính toán kích c ở các t ấ m pin m ặ t tr ờ i c ầ n s ử d ụ ng, ta ph ả i tính Wattpeak (Wp) cầủấ n có c a t m pin m ặờượ t tr i. L ng Wp mà pin m ặờạạ t tr i t o ra l i tùy thu ộ c vào khí hậủừ u c a t ng vùng trên th ếớ gi i. Cùng 1 t ấ m pin m ặờưặởơ t tr i nh ng đ t n i này thì mứộấ c đ h p thu năng l ượẽ ng s khác v ớ i khi đ ặơt nó n i khác. Đ ểếế thi t k chính xác, ngườ i ta ph ả i kh ả o sát t ừ ng vùng và đ ưa ra m ộ t h ệ s ố g ọ i là "panel generation factor", tạ m d ị ch là h ệ s ố phát đi ệ n c ủ a pin m ặ t tr ờ i. H ệ s ố "panel generation factor" này là tích số c ủ a hi ệ u su ấ t h ấ p thu (collection efficiency) và đ ộ bứ c x ạ năng l ượ ng m ặ t tr ờ i (solar radiation) trong các tháng ít n ắ ng c ủ a vùng, đ ơn vị tính c ủ a nó là (kWh/m2/ngày). Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Mứ c h ấ p thu năng l ượ ng m ặ t tr ờ i t ạ i Vi ệ t Nam là kho ả ng 4.58 kWh/m2/ngày cho nên lấ y t ổ ng s ố Watthour các t ấ m pin m ặ t tr ờ i chia cho 4.58 ta s ẽ có t ổ ng s ố Wp củ a t ấ m pin m ặ t tr ờ i. Mỗ i PV mà ta s ử d ụ ng đ ều có thông s ố Wp c ủ a nó, l ấ y t ổ ng s ố Wp c ầ n có củấ a t m pin m ặờ t tr i chia cho thông s ố Wp c ủ a nó ta s ẽượốượấ có đ c s l ng t m pin mặ t tr ờ i c ầ n dùng. Kếả t qu trên ch ỉ cho ta bi ếốượốểốượấ t s l ng t i thi u s l ng t m pin m ặờầ t tr i c n dùng. Càng có nhiề u pin m ặờệốẽ t tr i, h th ng s làm vi ệốơổọủ c t t h n, tu i th c a battery sẽơế cao h n. N u có ít pin m ặờệốẽếệ t tr i, h th ng s thi u đi n trong nh ữ ng ngày râm mát, rút cạ n ki ệ t battery và nh ư v ậ y s ẽ làm battery gi ả m tu ổ i th ọ . N ế u thiế t k ế nhi ề u pin m ặ t tr ờ i thì làm giá thành h ệ th ố ng cao, v ượ t quá ngân sách cho phép, đôi khi không cầ n thi ế t. Thi ế t k ế bao nhiêu pin m ặ t tr ờ i l ạ i còn tùy thu ộ c vào độự d phòng c ủệố a h th ng. Thí d ụộệ m t h solar có đ ộự d phòng 4 ngày, ( g ọ i là autonomy day, là nhữ ng ngày không có n ắ ng cho pin m ặ t tr ờ i s ả n sinh đi ệ n), thì bắộượ t bu c l ng battery ph ả i tăng h ơ n và kéo theo ph ả i tăng s ốượ l ng pin m ặờ t tr i. Rồấềửụ i v n đ s d ng pin lo ạ i nào là t ốư i u, là thích h ợỗ p vì m i vùng đ ịềa lý đ u có thờ i ti ế t khác nhau. T ấ t c ả đòi h ỏ i thi ế t k ế ph ả i do các chuyên gia có kinh nghi ệ m thiế t k ế nhi ề u năm cho các h ệ solar trong vùng. 4 Tính toán bộ inverter Đốớệi v i h solar standalone, b ộ inverter ph ảủớểểứượ i đ l n đ có th đáp ng đ c khi tấảảềậ t c t i đ u b t lên, nh ưậ v y nó ph ả i có công su ấằ t b ng 125% công su ấả t t i. Nế u t ả i là motor thì ph ả i tính toán thêm công su ấ t đ ể đáp ứ ng th ờ i gian kh ở i đ ộng củ a motor. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Chọ n inverter có đi ệ n áp vào danh đ ịnh phù h ợ p v ớ i đi ệ n áp danh đ ịnh c ủ a battery. Đối v ớ i h ệ solar k ế t n ố i vào l ướ i đi ệ n, ta không c ầ n battery, đi ệ n áp vào danh định c ủ a inverter ph ả i phù h ợ p v ớ i đi ệ n áp danh c ủ a h ệ pin m ặ t tr ờ i. 5 Tính toán battery Battery dùng cho hệ solar là lo ạ i deepcycle. Lo ạ i này cho phép x ả đ ến m ứ c bình rấấ t th p và cho phép n ạầ p đ y nhanh. Lo ạ i này có kh ảạảấềầ năng n p x r t nhi u l n ( có nhiề u cycle) mà không b ị h ỏ ng bên trong, do v ậ y khá b ề n, tu ổ i th ọ cao. Sốượ l ng battery c ầ n dùng cho h ệ solar là s ốượ l ng battery đ ủấệ cung c p đi n cho nhữ ng ngày d ự phòng (autonomy day) khi các t ấ m pin m ặ t tr ờ i không s ả n sinh ra điệ n đ ược. Ta tính dung l ượ ng battery nh ư sau: Hiệ u su ấ t c ủ a battery ch ỉ kho ả ng 85% cho nên chia s ố Wh c ủ a t ả i tiêu th ụ vớ i 0.85 ta có Wh c ủ a battery Vớ i m ứ c deep of discharge DOD (m ứ c x ả sâu) là 0.6, ta chia s ố Wh c ủ a battery cho 0.6 sẽ có dung l ượ ng battery Kế t qu ả trên cho ta bi ế t dung l ượ ng battery t ố i thi ể u cho h ệ solar không có dự phòng. Khi h ệ solar có s ố ngày d ự phòng (autonomy day) ta ph ả i nhân dung lượ ng battery cho s ố autonomyday đ ể có s ố l ượ ng battery c ầ n cho h ệ th ố ng. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i 6 Thiế t k ế solar charge controller Solar charge controller có điệ n th ế vào phù h ợ p v ớ i đi ệ n th ế c ủ a pin m ặ t tr ờ i và điệ n th ế ra t ươ ng ứ ng v ớ i đi ệ n th ế c ủ a battery. Vì solar charge controller có nhi ề u loạ i cho nên b ạ n c ầ n ch ọ n lo ạ i solar charge controller nào phù h ợ p v ớ i h ệ solar c ủ a bạốớ n. Đ i v i các h ệ pin m ặờớ t tr i l n, nó đ ượếếc thi t k thành nhi ề u dãy song song và mỗ i dãy s ẽ do m ộ t solar charge controller ph ụ trách. Công su ấ t c ủ a solar charge controller phảủớểậệ i đ l n đ nh n đi n năng t ừ PV và đ ủ công su ấểạ t đ n p battery. Thông thườ ng ta ch ọ n Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ng ắ n mạ ch c ủ a PV Ví dụ c ụ th ể : Tính hệ solar cho 1 h ộ dân vùng sâu có yêu c ầ u s ử d ụ ng nh ư sau: 1 bóng đèn 18 Watt sử d ụ ng t ừ 610 gi ờ t ố i. 1 quạ t máy 60 Watt m ỗ i ngày s ử d ụ ng kho ả ng 2 gi ờ . 1 tủ l ạ nh 75 Watt ch ạ y liên t ụ c 1 Xác định t ổ ng l ượ ng đi ệ n tiêu th ụ m ỗ i ngày = (18 W x 4 giờ ) + (60 W x 2 giờ ) + (75 W x 12 gi ờ ) = 1,092 Wh/day (tủạựộắ l nh t đ ng ng t khi đ ủạ l nh nên xem nh ưạ ch y 12 gi ờỉờ ngh 12 gi ) 2 Tính pin mặ t tr ờ i (PV panel) PV panel = 1,092 x 1.3 = 1,419.6 Wh/day. Tổ ng Wp c ủ a PV panel = 1,419.6 / 4.58 = 310Wp Chọ n lo ạ i PV có 110Wp thì s ố PV c ầ n dùng là 310 / 110 # 3 t ấ m 3 Tính inverter Tổ ng công su ấ t s ử d ụ ng = 18 + 60 + 75 = 153 W Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Công suấ t inverter = 153 x 125% # 190W Chọ n inverter 200W tr ở lên 4 Tính toán Battery Vớ i 3 ngày d ự phòng, dung l ượ ng bình = 178 x 3 = 534 Ah Như v ậ y ch ọ n battery deepcycle 12V/600Ah cho 3 ngày d ự phòng. 5 Tính solar charge controller Thông số c ủ a m ỗ i PV module: Pm = 110 Wp, Vm = 16.7 Vdc, Im = 6.6 A, Voc = 20.7 A, Isc = 7.5 A Như v ậ y solar charge controller = (3 t ấ m PV x 7.5 A) x 1.3 = 29.25 A Chọ n solar charge controller có dòng 30A/12 V hay l ớ n h ơ n. CHƯƠ NG VI: HÒA H Ệ TH Ố NG ĐI Ệ N NĂNG LƯỢ NG M Ặ T TR Ờ I VÀO L ƯỚ I ĐI Ệ N QU Ố C GIA Để hòa điên t ừệốệ h th ng đi n năng l ượặờ ng m t tr i vào l ướố i qu c gia thì chúng ta sử d ụ ng Thiếịồộ t B Đ ng B AC, Hòa L ướệ i Đi n, Chuy ểổồộ n đ i đ ng b AC 220V: Đây là thiế t b ị hoàn h ả o cho vi ệ c đ ưa năng lượ ng m ặ t tr ờ i, Năng Lượ ng Gió, Năng Lượ ng Sinh Thái dầ n thay th ế năng l ươ ng hóa th ạ ch( d ầ u, nguyên t ử ). Vì xem xét vào thựếủấướ c t c a đ t n c ta hi ệ n nay khi mà ngu ồệượạ n đi n đ c t o ra chủếờủệặểủủệ y u nh th y đi n. Đ c đi m c a th y đi n là ch ỉồ d i dào vào mùa m ư a còn mùa nắ ng thì hoàn toàn khô c ạ n. Nh ư ng m ặ t tr ờ i thì ng ượ c l ạ i mùa m ư a r ấ t ít ánh sáng còn mùa năng thì rấ t d ồ i dào, vi ệ c ứ ng d ụ ng hai đ ặc đi ể m này s ẽ t ạ o ra nguồ n năng l ượ ng liên t ụ c quanh năm là đi ề u r ấ t kh ả thi và hoàn toàn không gây ô nhiễ m, gi ả m đi s ự nóng lên c ủ a trái đ ất. Khi vào mùa n ắ ng ngoài tr ờ i nóng cháy ngườ i nh ư ng trong nhà c ủ a ta thì mát l ạ nh. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Thiế t B ị hòa m ạ ng mang l ạ i l ợ i ích nh ư th ế nào: nâng cao hi ệ u su ấ t thu năng lượ ng tránh hi ệượưừ n t ng d th a năng l ượ ng vô ích: n ếạ u ta n p vào ắ c quy thì ắc quy cũng s ẽ đ ầy, các thi ế t b ị đi ệ n có lúc dùng lúc không Nh ữ ng lúc nh ư v ậ y việ c x ả y ra d ư th ừ a năng l ươ ng vô ích. Khi hòa vào l ướ i đi ệ n thì khi th ừ a năng lượẽẻơ ng s chia s cho n i khác hay đ ưa vào s ảấ n xu t, khi ta c ầạệử n l i có đi n s dụ ng. Bộ hòa l ướệ i đi n: là thi ếịấ t b l y năng l ượặờ ng m t tr i hòa chung vào l ướ i điệểẻ n đ chia s cho m ọườ i ng i hay nh ữơảấ ng n i s n xu t. Khi mà th ờ i gian t ạ o ra năng lượ ng khi có m ặ t tr ờ i chúng ta l ạ i không dùng đ ến còn nh ữ ng lúc ta c ầ n dùng thì không có ánh sáng. Nế u ta l ấ y năng l ượ ng m ặ t tr ờ i mà d ự tr ữ vào ắ c quy thì s ẽ rấ t t ố n kém, hi ệ u qu ả không cao. Ta hãy xem xét vài đ ặc đi ể m sau đ ể hi ể u thêm trong việ c này: Khi ta sử d ụ ng thì vi ệ c các thi ế t b ị dùng m ộ t công su ấ t nh ấ t đ ịnh là chuy ệ n không thểụếầư . Ví d khi đ n g n tr a ta ph ảấơ i n u c m, lúc nào c ầặầ n gi t qu n áo m ớ i dùng máy giặếướầơướ t, h t n c c n b m n c V ấề n đ là chúng ta không th ể dùng c ố định m ộ t danh đ ịnh công su ấ t mà lúc thì sài công su ấ t quá l ớ n, lúc thì ch ẳ ng s ử dụ ng gì c ảưậạ . Nh v y ta t o ra năng l ượệ ng vi c hòa vào l ướệẽấợ i đi n s r t có l i vì khi ta không dùng ta chia sẻ cho các nhà máy s ả n xu ấ t dùng hay các nhà lân c ậ n s ử dụ ng. Còn khi ta c ầ n dùng công su ấớơềầượườ t l n h n nhi u thì c n đ c ng i khác chia sẻ hay ngu ồ n đi ệ n qu ố c gia cung c ấ p thêm vào. Nên vi ệ c hòa m ạ ng s ẽ đem l ạ i l ơ i ích rấớ t l n và làm cho ta không b ịạếở h n ch b i quá trình s ửụếịệ d ng thi t b đi n trong sinh hoạ t c ủ a chúng ta. Tăng tu ổ i th ọ cho các bình ắ c quy vì không dùng th ườ ng xuyên. Nế u không hòa m ạ ng mà ch ỉ t ạ o ta ngu ồ n đi ệ n v ớ i m ộ t công su ấ t danh đ ịnh, giảử s trong tr ườợậ ng h p ta v n hành máy l ạ nh, hay đ ộơơướng c m b m n c Ta có mộ t máy phát đi ệặờớ n m t tr i v i công su ấảểậ t đ đ v n hành nh ư 2KW nh ư ng các độơng c này khi kh ởộầ i đ ng c n công su ấớơểởộ t l n h n đ kh i đ ng vì lúc kh ởộ i đ ng momen quay củộơằ a đ ng c b ng 0. Do đó khi kh ởộẽảố i đ ng s ph i t n công su ấấ t g p 3 đếần 4 l n công su ấậ t v n hành, nên s ẽ làm máy phát t ắứờậắụ t t c th i và b t t t liên t c vì bả o v ệ an toàn cho máy phát. Gây không th ể làm vi ệ c. Nh ư ng khi hòa m ạ ng thì khác khi công suấ t máy phát đi ệ n m ặ t tr ờ i thi ế u thì ngu ồ n qu ố c gia s ẽ h ỗ tr ợ và làm cho độơạưng c ch y, nh ng khi đã ch ạổịồ y n đ nh r i thì không c ầồố n ngu n qu c gia nữ a mà năng l ươưừạ ng d th a l i chia s ẻ sang cho ng ườ i khác s ửụ d ng. Nên khi mùa nắ ng không c ầ n nhi ề u năng l ượ ng t ừ ngu ồ n qu ố c gia mà ngu ồ n qu ố c gia giốưộồỗợệậ ng nh m t ngu n h tr cho vi c v n hành, đi ề u hòa công su ấ t cho m ọơ i n i. Giảổấ m đi t n th t trên đ ường truy ềả n t i do công su ấạơ t t i n i tiêu th ụờ gi đây gi ả m đi. Vì tạơ i n i tiêu th ụệ đi n cũng là n ơạệếạ i t o ra đi n. N u t i sài gòn có m ộệộ t tri u h vớ i 1 tri ệ u panel 200W thì sài gòn s ẽ t ạ o ra m ộ t nhà máy phát đi ệ n công su ấ t 200 Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i triệ u Wait trên gi ờ và m ộ t ngày kho ả ng 8h n ắ ng nh ư v ậ y m ộ t ngày sài gòn s ẽ t ạ o ra cả tri ệ u KW/ngày và m ộ t năm có 365 ngày. Nế u chúng ta không hòa m ạ ng: thì khi không dùng năng l ượ ng m ặ t tr ờ i s ẽ phảạắ i n p vào c quy nh ưậ v y làm chi phí tăng kh ổồ ng l cho ngu ồựữắ n d tr c quy. Mặ t khác không có khai thác h ế t công su ấ t và hi ệ u su ấ t t ừ ngu ồ n năng l ượ ng m ặ t trờạ i, vì b n không th ểắớếứ mua c quy l n đ n m c tích tr ữế h t công su ấ t tiêu th ụạ , l i làm cho Accu mau hư do n ạ p x ả liên t ụ c, gây h ư h ạ i ắ c quy tăng chi phí đ ầu t ư và chi phí vậ n hành gi ả m đi vi ệ c thu l ạốợậừệạ i v n và l i nhu n t vi c t o ra năng l ượ ng bằ ng m ặ t tr ờ i. Đặểữc đi m n a liên quan đ ếệạn vi c t o ra năng l ượệừặờ ng đi n t m t tr i đó là công suấ t không đ ều theo th ờ i gian trong ngày. Nghĩa là vào bu ổ i sáng và bu ổ i chiề u công su ấấơềầ t th p h n nhi u l n công su ấạổư t t i bu i tr a cho dù các Panel m ặ t trờ i có dùng h ệố th ng tracking đ ịướnh h ng theo m ặờ t tr i, do đó vi ệềằ c đi u hòa b ng cách hòa mạ ng là m ộ t gi ả i pháp trong t ươ ng lai và ít t ố n kém trong vi ệ c b ả o trì, vậ n hành và ho ạ t đ ộng. Khi hòa mạ ng đi ệ n l ợ i ích ti ế p theo đó là gi ả m th ấ p thoát năng l ượ ng trong việ c truy ề n t ả i đi ệ n năng đi xa. Các nhà máy đi ệ n th ườ ng ở r ấ t xa thành ph ố , mà thành phố là n ơ i tiêu th ụ l ượ ng điên kh ổ ng l ồ , nên tiêu hao và th ấ p thoát năng lượấớ ng r t l n trên đ ường dây. Nay hòa m ạẽ ng s có ngu ồ n năng l ượạỗẽ ng t i ch , s giả m đi năng l ượ ng truy ềảừ n t i t xa nên gi ờớườ v i đ ng dây truy ềả n t i năng l ượ ng lớ n bây gi ờỉềả ch truy n t i ít năng l ượơ ng h n, thì hi ệấềảớơ u su t truy n t i l n h n do đó giả m th ấ p thoát năng l ượ ng trên đ ường dây. Giai đoạ n hòa nh ị p gi ữ a thi ế t b ị v ớ i ngu ồ n đi ệ n: Thờể i Đi m hòa l ướệ i đi n cho ta th ấầốạộộổị y t n s d o đ ng n i n đ nh và ch ạ y sang phả i, còn t ầ n s ố ngu ồ n đi ệ n l ướ i qu ố c gia ch ậ m h ơ n chút xíu nên sau khi hòa vào lướ i đi ệ n qu ố c gia ta không còn th ấ y tín hi ệ u ch ạ y sang ph ả i n ữ a mà trôi theo tầốồệướ n s ngu n đi n l i. Quá trình này k ểừ t khi kh ởộ i đ ng thi ếị t b cho đ ến khi hòa nhị p vào m ạ ng ch ỉ có 2s. Đểượề làm đ c đi u này là nh ờỹậử k thu t x lý bám theo và k ỹậể thu t chuy n mạạ ch t o ra sóng sin đ ồộớồệống b v i ngu n đi n qu c gia đ ưa năng l ượ ng hòa vào mạ ng đi ệ n qu ố c gia đ ể s ử d ụ ng. Nguyễ n Đình Trai
Công ty TNHH VIETPECO Hệ th ố ng đi ệ n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i Các tình huố ng mà m ộộ t b hòa m ạảảảềỹậ ng ph i đ m b o v k thu t cũng nh ư về công ngh ệ đ ể đ ưa vào th ự c t ế ứ ng d ụ ng: Khi quá tảầọ i tr m tr ng thi ếịẽắ t b s ng t ngay l ậứ p t c và vào ch ếộảệ đ t n nhi t. Tình huố ng này x ảếườ y ra n u Đ ng Backup đ ượếếc thi t k là ngu ồ n cung c ấ p vào, khi mấệ t đi n thì ta đang s ửụ d ng các thi ếị t b tiêu th ụ công su ấớưếệ t l n nh : b p đi n máy lạ nh. Khi đó thi ếịẽắ t b s t t ngay l ậứẽ p t c và s đóng tr ởạ l i sau 5 phút, n ếẫ u v n còn tình trạ ng này thi ếịạếụắứỗầởồ t b l i ti p t c ng t c m i l n m ngu n không thành công thì thờ i gian ngh ỉ s ẽ tăng thêm 5 phút. Vì h ệ th ố ng đi ệ n hi ệ n t ạ i không có đường dây Backup riêng nên ph ả i dùng chung v ớ i h ệ th ố ng dây đi ệ n chính, do v ậ y sẽ có vài tr ở ng ạ i nh ư không th ể cung c ấ p ngu ồ n cho các máy tính, t ắ t các thi ế t b ị công suấ t l ơ n Đường Backup light: Ho ạộ t đ ng 2 ch ếộếộặị đ , ch đ m c đ nh là ch ếộ đ backup để b ạ n có th ể d ẫ n đ ường riêng vào trong các máy tính, khi m ấ t đi ệ n đ ường Backup quá tả i nh ư ng Backup light v ẫ n có đi ệ n đ ể máy tính ho ạ t đ ộng bình thườ ng. mu ố n hoạ t đ ộng ở ch ế đ ộ Backup light đ ể th ắ p sáng đèn khi m ấ t đi ệ n thì phả i cài đ ặt t ừ máy tính. Thiếịấồệừ t B : Do l y ngu n đi n t panel m ặờồ t tr i r i hòa vào m ạệ ng đi n, nên phảểầ i đ g n Panel m ặờả t tr i thì gi m đi chi phí dây d ẫệấ n, hi u su t cao nên ph ảắ i l p đặt trên cao. Do đó c ầ n có m ộ t ngõ đ ể giám sát qua máy tính hay đ ưa vào Board mạử ch x lý trung tâm bên ngoài đ ểởộứ m r ng ch c năng ho ạộủếị t đ ng c a thi t b đáp ứng nhi ề u ứ ng d ụ ng. Đèn Hiệ u, Báo Hi ệ u: đ ể báo các tr ạ ng thái ho ạ t đ ộng c ủ a thi ế t b ị . Đèn bên phả i: Có 3 màu. màu đ ỏ báo hi ệ u đang chuy ể n năng l ượ ng m ặ t tr ờ i và Backup, khi này là mấ t đi ệ n chính nên thi ế t b ị l ấ y năng l ượ ng m ặ t tr ờ i chuy ể n vào mạ ng backup và Backlight. Màu xanh báo hi ệ u đang hòa m ạ ng vào l ướ i đi ệ n quố c gia. Đèn t ắ t báo hi ệ u ng ư ng ho ạ t đ ộng( ban đêm không có năng l ượ ng m ặ t trờ i). Đèn Vàng ánh sáng m ặ t tr ờ i y ế u. Đèn xanh ch ớ p báo hi ệ u ch ế đ ộ Standby ngưậ ng v n hành do ng ườ i dùng. Đèn Đ ỏớỗảửụ ch p l i quá t i s d ng. Đèn Vàng ch ớ p báo hiệ u đang ở giai đo ạảệ n t n nhi t do quá t ảửụ i s d ng, thi ếịẽởồở t b s m ngu n tr lạ i khi ngu ộ i hay có đi ệ n ngu ồ n chính t ừ m ạ ng qu ố c gia. Đèn Bên trái: chỉ có màu xanh. Báo hi ệ u ch ế đ ộ s ạ c ắ c quy, ch ế đ ộ Backup và chếộắầắầ đ c quy đ y. Khi c quy đ y đèn màu xanh sáng nh ấắởếộ t. c quy ch đ sạ c đèn s ẽ sáng d ầ n lên. Ch ế đ ộ Backup đèn sáng m ờ d ầ n đi. Đèn ch ớ p báo hi ệ u chếộ đ standby ng ưạộ ng ho t đ ng do ng ườửụ i s d ng. Đèn T ắ t báo hi ệếắ u h t c quy. Thiếị t b kêu bíp nh ưẫạộ ng v n ho t đ ng bình th ườ ng là do quá t ảếịẽ i. Thi t b s tắ t sau th ờ i gian khi nhi ệ t đ ộ quá nóng Nguyễ n Đình Trai