Hệ thống năng lượng mặt trời lai là lựa chọn ngày càng phổ biến để sử dụng năng lượng tái tạo, bằng cách kết hợp hệ thống năng lượng mặt trời với việc sử dụng lưới điện công cộng hiệu quả về mặt chi phí. Bài viết này giải thích các thành phần chính của các hệ thống này và cung cấp một số hướng dẫn để lựa chọn hệ thống phù hợp hệ mặt trời lai cho yêu cầu của bạn.
Mục lục
Sự tăng trưởng của thị trường hệ thống năng lượng mặt trời lai
Giới thiệu về hệ thống năng lượng mặt trời lai
Các thành phần của hệ thống năng lượng mặt trời lai
Làm thế nào để chọn đúng kích thước của hệ thống năng lượng mặt trời lai
Lời cuối
Sự tăng trưởng của thị trường hệ thống năng lượng mặt trời lai
Thị trường toàn cầu cho các hệ thống năng lượng mặt trời đang phát triển với tốc độ rất lành mạnh, chủ yếu là do sự kết hợp giữa chi phí lưới điện công cộng ngày càng tăng và sự hỗ trợ của chính phủ cho các hệ thống năng lượng tái tạo trong nhà. Thị trường dân dụng thấy được sự linh hoạt và hiệu quả về chi phí hơn khi có một hệ thống gia đình tận dụng tối đa năng lượng mặt trời cũng như tìm ra cách giảm thiểu nhu cầu phụ thuộc vào lưới điện công cộng.
Vì hệ thống năng lượng mặt trời lai có nhiều thành phần, thị trường toàn cầu được đo lường tốt nhất thông qua sự phát triển của bộ biến tần lai năng lượng mặt trời, là 'trí thông minh' thiết yếu trong hệ thống năng lượng mặt trời lai. Nhìn vào giai đoạn từ năm 2023 đến năm 2032, thị trường toàn cầu về bộ biến tần lai năng lượng mặt trời được dự báo sẽ đạt tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 9.2%, từ 7.39 tỷ đô la Mỹ vào năm 2023 lên khoảng 16.32 tỷ đô la Mỹ vào năm 2032.
Thị trường toàn cầu dự kiến sẽ chứng kiến mức tăng trưởng thậm chí còn lớn hơn nữa nếu chi phí lắp đặt các thành phần chính không cao, đặc biệt là chi phí biến tần và thời gian dài cần thiết để thu hồi vốn đầu tư.
Giới thiệu về hệ thống năng lượng mặt trời lai
Hệ thống năng lượng mặt trời lai kết hợp điện được tạo ra từ các tấm pin quang điện mặt trời (PV) với điện được tạo ra từ lưới điện công cộng, lưu trữ điện thu được đó trong hệ thống lưu trữ pin.
Ngược lại, hệ thống 'điện' lai kết hợp điện được tạo ra từ nhiều nguồn, có thể bao gồm năng lượng mặt trời cùng với tua-bin gió, máy phát điện thủy điện, lưới điện công cộng và máy phát điện nhiên liệu độc lập.
Cho dù hệ thống hybrid chỉ sử dụng năng lượng mặt trời hay tích hợp các nguồn hỗn hợp, thì nguyên tắc vẫn giống nhau. Năng lượng được thu thập, điều chỉnh và lưu trữ dưới dạng dòng điện một chiều (DC) trong một dãy pin, sau đó được cung cấp cho ngôi nhà bằng cách đầu tiên chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) và sau đó được sử dụng bởi các thiết bị gia dụng khi cần.
Hệ thống điện chỉ sử dụng lưới điện công cộng được gọi là hệ thống 'lưới điện liên kết' hoặc 'lưới điện liên kết'. Hệ thống năng lượng mặt trời độc lập, chỉ sử dụng năng lượng từ các tấm pin mặt trời (và/hoặc các nguồn năng lượng khác) và được tách biệt khỏi lưới điện công cộng được gọi là 'ngoài lưới điện'.
Hệ thống năng lượng mặt trời lai có thể chuyển đổi giữa các chế độ lưới điện khác nhau tùy thuộc vào nguồn điện có sẵn và chính khả năng thích ứng này khiến hệ thống năng lượng mặt trời lai ngày càng trở thành lựa chọn phổ biến.
Trong hệ thống lưới điện ổn định, nơi nguồn điện công cộng đáng tin cậy và ổn định, việc sử dụng hệ thống kết hợp sẽ mang lại cho hộ gia đình sự linh hoạt và tiết kiệm chi phí.
- Khi năng lượng mặt trời dồi dào, ngôi nhà sẽ tận dụng nguồn năng lượng này cho mọi mục đích sử dụng, giúp tiết kiệm chi phí tiện ích.
- Nếu thời tiết u ám và năng lượng mặt trời không đủ, ngôi nhà có thể "nạp thêm" pin lưu trữ bằng cách sử dụng nguồn điện công cộng giá rẻ ngoài giờ cao điểm.
- Nếu nguồn cung cấp năng lượng mặt trời dồi dào và pin đầy, lượng điện dư thừa do hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà tạo ra có thể được đưa trở lại lưới điện công cộng, sau đó công ty tiện ích có thể mua hoặc ghi có.
Trong hệ thống lưới điện không ổn định, nơi mà việc cắt điện thường xuyên hoặc cắt điện luân phiên có thể khiến mất điện trong nhiều giờ trong ngày, thì hệ thống năng lượng mặt trời lai sẽ cung cấp điện cho ngôi nhà từ các pin lưu trữ. Khi có điện lưới, nó được sử dụng để nạp điện cho pin, bổ sung cho năng lượng mặt trời.
Các thành phần của hệ thống năng lượng mặt trời lai
Sơ đồ trên của Công ty năng lượng mới Xiamen Nacyc hiển thị từng thành phần quan trọng của hệ thống điện mặt trời lai, gồm tấm pin quang điện, bộ pin lithium ion và bộ biến tần lai, đồng thời cho thấy cách chúng kết nối với lưới điện công cộng và với gia đình.
Tấm pin quang điện mặt trời (PV)
T hệ thống hoàn chỉnh từ United Energy hiển thị một bộ bốn tấm pin quang điện mặt trời (PV) cũng như tất cả các thành phần khác. Số lượng tấm pin thực tế cần thiết sẽ phụ thuộc vào công suất cần thiết và chúng có giá từ 0.30 đến 0.50 đô la Mỹ cho mỗi watt.
Tấm pin mặt trời, tấm pin mặt trời hoặc tấm pin quang điện mặt trời là những thành phần dễ thấy nhất của hệ thống năng lượng mặt trời lai. Các tấm pin này sử dụng một loạt các tế bào quang điện (PV) kích thích các electron, sau đó được truyền qua một mạch điện để tạo ra dòng điện một chiều, có thể được sử dụng trực tiếp để cấp điện cho các thiết bị hoặc thường được lưu trữ trong pin để sử dụng sau.
Các tấm pin mặt trời thường được lắp trên mái nhà, hoặc theo góc trên ngói lợp, hoặc đứng trên mái phẳng. Đối với mái phẳng, người dùng có thể nghiêng các tấm pin về phía có ánh sáng mặt trời mạnh nhất, trong khi nếu lắp trên ngói lợp, thông thường sẽ chọn phía có nhiều ánh nắng nhất.
Số lượng tấm pin cần lắp đặt sẽ phụ thuộc vào nhu cầu tiêu thụ điện trong nước của người dùng, độ ổn định của lưới điện địa phương và lượng ánh sáng mặt trời có sẵn.
Ngân hàng pin lithium ion
Khi năng lượng được thu được, từ tấm pin mặt trời hoặc từ lưới điện, nó sẽ được lưu trữ trong một mảng pin lithium ion. Trong các hệ thống nhỏ hơn, pin có thể độc lập thay vì nằm trong tủ pin, nhưng vẫn được kết nối với nhau thành một mảng.
Lượng pin lưu trữ cần thiết sẽ phụ thuộc vào nhu cầu tiêu thụ điện trong nước của người dùng và mức độ người dùng muốn duy trì sự độc lập với lưới điện địa phương. Càng lưu trữ nhiều điện, càng có nhiều điện để sử dụng "ngoài lưới điện".
Biến tần lai
Biến tần năng lượng mặt trời lai xử lý mọi việc truyền tải, điều chỉnh và chuyển đổi điện năng giữa pin, mạng lưới điện gia đình và lưới điện công cộng.
Hệ thống quản lý điện năng thông minh hiện đại cho phép bộ biến tần:
- quản lý việc sạc và lưu trữ tấm pin mặt trời,
- theo dõi mức sạc pin,
- chuyển đổi giữa lưới điện công cộng và sử dụng pin,
- chuyển đổi dòng điện DC được lưu trữ thành dòng điện AC,
- cung cấp điện cho ngôi nhà,
- cung cấp điện dư thừa trở lại lưới điện công cộng,
- cung cấp dữ liệu thời gian thực cho đám mây và máy tính cục bộ.
Điều quan trọng là phải lập kế hoạch cho một bộ biến tần có khả năng cung cấp đủ chuyển đổi AC đồng thời mà ngôi nhà sẽ cần. Ví dụ đơn giản, lò vi sóng, ấm đun nước, lò nướng và máy sưởi (hoặc máy lạnh) đều có thể yêu cầu khoảng 2-5 Kw riêng lẻ. Tất cả được sử dụng cùng nhau, điều này sẽ đặt một tải đồng thời rất cao lên bộ biến tần, có thể ngắt nếu điện năng được rút ra nhiều hơn mức bộ biến tần có thể chuyển đổi. Các hệ thống thông minh sẽ giúp bạn quản lý nhu cầu quá mức mà không khiến hệ thống bị ngắt.
Các thành phần khác
Các thành phần chính bao gồm trong một hệ thống hoàn chỉnh là tấm pin mặt trời, bộ biến tần lai, pin lưu trữ và phần mềm giám sát. Chúng cũng có thể bao gồm phụ kiện, cáp và trong một số trường hợp là bộ dụng cụ hoàn chỉnh.
Làm thế nào để chọn đúng kích thước của hệ thống năng lượng mặt trời lai
Khi lựa chọn đúng kích thước hệ thống cho mục đích sử dụng mong muốn, nhà cung cấp sẽ có thể hỗ trợ tính toán. Một bảng tính có thể giúp ích và nhà cung cấp có thể cung cấp cho bạn một bảng tính.
Các yếu tố chính để lập kế hoạch sẽ dựa trên mức sử dụng hàng ngày và đồng thời dự kiến, tính bằng KiloWatt. Điều này có thể được xác định từ hóa đơn tiện ích hàng tháng, để ước tính mức sử dụng KiloWatt hàng tháng, sau đó cần chia nhỏ thành số lượng hàng ngày. Điều này không có khả năng đưa ra mức giảm giờ chi tiết, nhưng sẽ hữu ích khi nghĩ về thời gian sử dụng cao điểm thay vì thời gian sử dụng trung bình. Ví dụ, nấu ăn vào bữa ăn có thể bao gồm sử dụng thiết bị công suất cao, lò nướng, lò vi sóng, các thiết bị nhà bếp khác, đồng thời cũng sử dụng năng lượng để sưởi ấm gia đình, đun nước, tivi và internet gia đình.
Nếu mục đích là xây dựng nguồn cung dư thừa để phản hồi lại lưới điện công cộng, thì ước tính phải cho phép có sự dư thừa đó. Tất nhiên, tất cả các ước tính này cuối cùng phải dẫn đến một hệ thống phù hợp với ngân sách, cũng như lượng ánh sáng mặt trời ổn định có thể có. Có thể cần phải thỏa hiệp để tìm ra kích thước hệ thống phù hợp.
Điều quan trọng cần lưu ý là hệ thống năng lượng mặt trời lai đòi hỏi chi phí ban đầu lớn, trong việc mua tất cả các thiết bị, lắp đặt và kết nối. Lợi nhuận đầu tư có thể kéo dài trong nhiều năm, thay vì nhiều tháng, do đó, phải quản lý kỳ vọng khi xây dựng hệ thống trên cơ sở tiết kiệm chi phí thuần túy.
Lời cuối
Hệ thống năng lượng mặt trời lai tận dụng tốt nhất sự kết hợp giữa năng lượng mặt trời tái tạo và việc sử dụng có chọn lọc lưới điện công cộng. Thành phần chính của hệ thống giúp kết hợp thông minh trở nên khả thi là bộ biến tần lai thông minh, với hệ thống quản lý điện năng cung cấp quyền kiểm soát cho người dùng gia đình.
Có nhiều lựa chọn hệ thống lai, tất cả đều bao gồm các thành phần chính là tấm pin mặt trời, mảng pin lưu trữ và bộ biến tần lai hiện đại, với phần mềm thông minh. Thách thức đối với người dùng là quyết định công suất mong muốn, mục đích sử dụng lưới điện công cộng nào được ưu tiên (hoặc cần thiết trong môi trường lưới điện không ổn định) và sau đó là kích thước hệ thống cần thiết để xử lý mục đích đó. Công suất được xác định bởi số lượng tấm pin cần thiết để thu đủ ánh nắng mặt trời, số lượng pin lưu trữ cần thiết để giữ đủ điện cho mọi mục đích sử dụng và công suất chuyển đổi DC/AC mà bộ biến tần có thể xử lý cho bất kỳ nhu cầu đồng thời nào.
Chi phí là một yếu tố quan trọng vì hầu hết chi phí là khoản đầu tư ban đầu, trong việc mua và lắp đặt các thành phần, và ROI có thể sẽ là trong một thời gian dài. Tuy nhiên, ở những nơi có lưới điện không ổn định, chi phí đầu tư cao có thể được chấp nhận hơn đối với nhu cầu về nguồn điện thường xuyên. Các nhà cung cấp có thể định giá theo bộ hoàn chỉnh, nhưng nhiều nhà cung cấp định giá theo đô la Mỹ cho mỗi watt, vì vậy, một lần nữa, điều quan trọng là phải biết công suất cần thiết.
Người mua tiềm năng sẽ muốn so sánh các lựa chọn có sẵn. Thông tin thêm về nhiều lựa chọn hệ thống năng lượng mặt trời lai có sẵn và các thành phần riêng lẻ của chúng có thể được tìm thấy tại phòng trưng bày trực tuyến tại AliExpress.
