Sơ đồ lắp đặt năng lượng mặt trời hoạt động thế nào?

Nếu như bạn thấy rằng một ngôi nhà nào có có các tấm màu xanh được lắp bên trên sẽ có nhiều câu hỏi trong đầu. Tuy nhiên, nếu tìm hiểu tất cả thì nó là cách các tấm pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện. Nhưng nó chỉ hoạt động được khi có một hệ thống và vị trí được lắp đặt đã được tìm hiểu trước.

Để hiểu được cách thức hoạt động của một hệ thống điện mặt trời của các quy trình khoa học thế. Cần phải có một số sơ đồ hoạt động bằng điều khiển năng lượng mặt trời để cho thấy được nguyên lý hoạt động của các tế bào năng lượng. Và mô tả tất cả các yêu tố cấu thành nên một hệ thống năng lượng mặt trời áp mái gia đình hoàn chỉnh.

Tế bào năng lượng mặt trời cơ bản

tế bào quang điện

Ở sơ đồ trên là các yếu tố chính trong pin mặt trời trời để hoạt động. Pin mặt trời sẽ thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và chuyển chúng thành điện năng có thể sủ dụng. Đó là phản ứng hóa học gọi là quá trình quang điện (PV).

Quá trình chuyển đổi

Khi ánh sáng mặt trời chiếu đến bẳng điều khiển năng lượng mặt trời chúng ở ở dưới dạng các photon, các hạt/ sóng năng lượng nhỏ. Với các hạt photon này mang năng lượng dưới dạng ánh sáng, nhiệt và bức xạ để tạo ra nguồn điện. Nhưng đó là năng lượng ánh sang mà pin mặt trời để sửng dụng hoạt động trong quá trình chuyển đổi.

Với mỗi tế bào quang điện thì việc có một lớp phủ chống phản chiếu ở mặt trước của tấm pin mặt trời giúp bảo vệ tế bào đồng thời cho phép ánh sáng xuyên qua thật nhiều. Vật liệu được lựa chọn là loại kính chịu lực chống phản xạ để có thể bảo vệ tốt cho các tế bào quan điện.

Vật liệu cell solar

Bên trong pin mặt trời chứa một vật liệu gọi là chất bán dẫn Silic là chất bán dẫn được sử dụng trong các tấm pin mặt rời. Nó đôi khi có thể dẫn điện cực tốt hoặc không tốt lắm. Và độ dẫn điện thay đổi này là cách mà chúng ta sử dụng để tạo ra điện.

Khi mà photon tiếp xúc với silicon bán dẫn được sử dụng trong các tấm pin chúng sẽ tạo ra dòng hạt mang điện được gọi là electron. Tế bào PV có phần tiếp xúc phía trước bằng cáp được gắn vào phần tiếp xúc phía sau cũng được kết nối bằng cáp. Sự tương phản về điện giữa 2 điểm tiếp xúc sẽ tạo ra một dòng điện cung cấp cho bóng đèn.

Cách hoạt động tế bào quang điện như thế nào?

cách tế bào tấm năng lượng mặt trời hoạt động

Theo sơ đồ ở trên chúng ta thấy việc xảy ra bên trong pin mặt trời hoạt động khi sản xuất điện.

Với pin mặt trời sẽ chứa 2 đĩa silicon riêng biệt được xếp gần với nhau. Những đĩa silicon này được pha tạp chât lượng hoặc được xử lý đặc biệt tạo ra điện tích. Silicon loại N ở trên sẽ được mang điện tích dương còn loại P bên dưới có điện tích âm. Khi không có ánh sáng chiếu vào tế bào PV các silcin âm và dương tích điện khác nhau sẽ tạo ra một rào cản giữa chúng nên sẽ không thể chạy giữa chúng.

Nhưng khi chúng nhận được các photon từ mặt trời va vào các đĩa silicon một điều đặt biệt sẽ diễn ra. Việc tiếp xúc với các photon sẽ giải phóng các điện tử từ silicon loại P tích điện âm chuyển chúng qua một mạch đến silicon N gây ra dòng điện. Với hiệu ứng quang điện nay sẽ tạo ra điện trong pin mặt trời.

Đó là cách mà quy trình hoạt động của các tấm pin năng lượng. Trong trường hợp hệ thống năng lượng chỉ tạo được tạo thành từ các tế bào năng lượng mặt trời chúng sẽ khoogn được sử dụng nhiều. Vì Nó sẽ không lưu trữ hoặc có thể sử dụng điện mà chúng tạo ra. Rõ ràng, để có thể hoạt động thì cần một vài yếu tốt để có thể tạo ra điện cho một hệ thống điện mặt trời gia đình hoàn chỉ.

Các bộ phận thành phần của hệ thống PV năng lượng mặt trời

Để có được một tấm năng lượng hoàn chỉnh thì việc kết hợp giữa các cell solar với nhau là điều cần thiết. Hình ảnh bên dưới là một mô tả về các thành phần riêng lẻ tạo nên một hệ thống mái có thể sản xuất điện cho gia đình.

mảng năng lượng mặt trời

Tâm pin năng lượng mặt trời – module solar

Về mô-đun năng lượng mặt trời là các đơn vị kín chúng có thể chứa sáu mươi hoặc bảy mươi hai tế bào PV. Và được gắn cố định cẩn thân để bảo về khỏi các tác nhân bên ngoài và cho chúng hoạt động lên đến 25 năm. Các cell solar được kết nối lại để tạo ra một tấm pin mặt trời tiếp đó chúng sẽ được kết nối để tạo thành một mảng lớn hoàn chỉnh để hoạt động.

Lưu ý:

Các mô-dun năng lượng mặt trời còn được gọi là tấm pin mặt trời. Còn với các bảng điều khiển năng lượng mặt trời là một tập hợp của một số mô đun lại với nhau. Bạn sẽ thấy rằng thuật ngữ bảng điều khiển năng lượng được sử dụng nếu chúng là một mô đun riêng lẻ.

Hệ thống theo dõi (có thể không cần dùng)

Để thuận lợi cho việc hoạt động và định vị tấm pin mặt trời nó có thể nhận được đủ lượng ánh sáng mặt trời trực tiếp để hoạt động. Thì hệ thống theo dõi năng lượng để cải thiện hiệu suất điện được sản xuất thay vì làm thủ cộng hoặc tự động khác để điều chỉnh hướng của tấm pin. Các hệ thống theo dõi này sẽ tự điều chỉnh để tăng thời gian các tấm pin năng lượng có thể nhận ánh sáng vuông góc tấm pin để đạt hiệu quả.

Tuy nhiên, với hệ thống theo dõi này sẽ có nhực điểm là rất là đắt tiền nếu muốn lắp đặt. Chí phí của chúng có thể lớn hơn lượng điện năng tăng thêm được tạo ra khi hoạt động. Vì vậy rất ít gia đình chọn lựa lắp đặt và sử dụng . Chỉ có nhà máy hoặc các nhà năng lượng mặt trời sản xuất và bán điện mới lựa chọn.

Khung, giá đỡ gắn tấm pin mặt trời

Việc lắp tấm pin chỉ là đơn giản là cần giàn khung năng lương mặt trời bằng nhôm ở nên lắp để có thể cố định được các tấm năng lượng vào. Các hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời trên mái việc lắp đặt này thường tạo ra các khoảng trống ở giữa tấm lợp và tấm pin. Giúp kiểm soát nhiệt độ nhằm giữa cho các tấm pin luôn mát mẻ và tránh tạo sức ép cho phần lợp mái.

Cáp nối – đầu nối tấm năng lượng

Để có thể chuyền tải đị đi từ các phần tử với nhau của hệ thống năng lượng mặt trời sẽ dựa vào đầu MC4 và cáp năng lượng mặt trời. Loại cáp được làm từ đồng hoặc nhôm được bọc lớp nhưa nhiệt dỏe chịu ẩm và nhiệt đặc biệt. Để chúng có thể hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết khác nhiệt và nhiệt độ bởi lõi tạo ra bên trong khi quá trình truyền tải hoạt động.

cách nối dây điện của các tấm pin mặt trời

Bộ cách ly DC

Thiết bị đóng ngắt dòng điện DC là một thành phần an toàn quan trong của hệ thống năng lượng mặt trời. Một thiết bị công tắc ngắt kết nối mảng năng lượng khỏi mạng lưới điện để bảo trì và bảo dưỡng khi trong thời gian tam dừng hoạt động.

Đồng hồ theo dõi lượng điện sản xuất

Hâu như trong mỗi gia đình điều có đồng hồ điện để xem số kW điện mình hoạt động là bao nhiêu mỗi tháng. Đối với hệ thống điện mặt trời cũng thế thì việc đồng hồ điện sẽ cho biết lượng điện đang hoạt động được sản suất của các tấm pin là bao nhiêu. Các giá trị này cung cấp cho chúng ta biết và có thể sử dụng để theo dõi hiệu suất hệ thống và tính toán chính xác lượng điện đang tạo ra như thế nào.

Bộ điều khiển sạc pin mặt trời (có thể không cần lắp)

Về điều khiển sạc thì trong mỗi hệ thống mặt trời độc lập sẽ có bộ lưu trữ pin. Nhiệm vụ là giám sát dòng điện đi vào pin từ các tấm pin mặt trời và đảm bảo chúng không bị sạc quá mức. Để tránh tình trạng quá tải và dẫn đến chập điện , chay nổ… thì việc lắp điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời sẽ được cân nhắc.

Pin – Bình dự trữ điện mặt trời (không cần thiết)

Pin hay ắc quy lưu trữ điện là những gì cần thiết đối với điện mặt trời độc lập. Chúng có khả năng lưu trữ điện trong quá trình tạo ra nó vào bang ngày và xả ra vào ban đêm cho các thiết bị điện trong nhà hoạt động.

sơ đồ hoạt động của on grid và off grid

Đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập không nối lưới nó rất cần thiết cho mỗi gia đình. Còn với hệ thống điện mặt trời nối lưới thì không cần thiết, vì nó được kết nối với nguồn điện chính của gia đình để hoạt động. Điện năng được chuyển ngược  và chuyển tiếp thông quá kết nối mạng này. Đều này sẽ giúp cho bất kỳ lượng điện dư thừa nào bạn tạo ra điều được chuyển vào lưới điện.

Biến tần

Khi các tấm pin tạo ra dòng điện một chiều, nhưng các thiết bị trong gia đình lại cần dòng điện xoay chuyển để có thể hoạt động. Thì các inverter điện mặt trời là nơi dòng điện DC được chuyển đổi thành dòng AC để có thể cung cấp cho các thiết bị điện tử.

Cầu chì – cb điện

Giống như nhưng thiết bị trong gia đình thì cầu dao, cầu chì, cb điện cũng được sử dụng trong hệ thống điện mặt trời. Với mỗi một hệ thống điện sản xuất từ mặt trời cũng cần có cb điện năng lượng mặt trời để đảm bảo độ an toàn trong quá trình hoạt động. Các trường hợp nguồn điện đột ngột tăng vọt hoặc các sự cố khác làm đứt cầu chì, cắt đện thì giúp cho hệ thống vẫn giữ được an toàn.

Bộ cách ly AC (không cần thiết)

Cũng là một thiết bị đóng cắt điện an toàn cho hệ thống nhưng nó dùng cho dòng điện xoay chiều. Đây là một công tắt để cách ly nguồn điện AC khỏi phần còn lại của hệ thống năng lượng cho mục đích bảo trì bào dưỡng an toàn đối với các kỹ thuật viên.

Đồng hồ điện nối lưới (Không cần thiết với hệ thống độc lập)

Đều cần thiết nếu gia đình nào đó muốn bán điện của mình sản xuất ra hoặc lấy điện từ lưới để hoạt động song song. Nó giúp bạn kết nối với mạng năng lượng mặt trời tại nhà với hệ thống năng lượng nối lưới và kết hợp. Đồng hồ theo dõi và ghi lại việc sử dụng điện; sự khác biệt là chúng sẽ giúp bạn thấy được thời điểm cung cấp điện cho hệ thống bạn đang sử dụng và động hồ sẽ chạy ngược lại.

Hệ thống năng lượng mặt trời nối lưới

sơ đồ hệ thống nối lưới

Sơ đồ trên là một trong những thành phần cụ thể của một hệ thống năng lượng gia đình nối lưới điện quốc gia

Nhìn vào hình chúng ta sẽ thấy các tấm pin năng lượng sẽ tạo ra dòng điện 1 chiều. Điện một chiều sẽ được nối cáp điện đến giai động thứ 2 nơi bộ biến tần được lắp đặt và thực hiện việc chuyển đổi điện năng sang điện xoay chiều.

Tiếp đến, dòng điện xoay chiều này sẽ được chuyển đến hộp cầu chì (cb điện) để đảm bảo an toàn cho dòng điện cung cấp cho các thiết bị gia đình tiếp nhận. Đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập thì hộp cb điện cũng sẽ kết nối với pin dự trữ. Pin lưu trữ điện năng được sử dụng cung cấp cho mạng lưới điện bất cứ lúc nào khi tấm pin không sản xuất được điện.

Nó sẽ khác với hệ thống điện mặt trời nối lưới, bởi trong đó cb điện sẽ kết nối qua đồng hồ điện của chúng tôi với mạng điện. Sẽ lấy năng lượng từ lưới điện khi sản lượng năng lượng điện sản xuất xuống thấp và cung cấp lại khi chúng sản xuất điện dư thừa.

Hy vọng rằng sơ đồ lắp đặt năng lượng mặt trời này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các hệ mặt trời và các yếu tố riêng lẻ tạo nên chúng. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi, nhận xét hoặc đề xuất nào, hãy chia sẻ với chúng tôi bên dưới.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *