7 thành phần chính của hệ thống điện năng lượng mặt trời gia đình

Năng lượng mặt trời từ lâu đã là một trong những nguồn cung cấp điện và năng lượng hàng đầu cho các hộ gia đình. Mặc dù nó phải đối mặt với sự suy giảm vai trò nguồn năng lượng chính cùng với sự phát triển của các nguồn khác như nhà máy thủy điện, hệ thống năng lượng quang điện vẫn luôn ở đó và hiện đang quay trở lại. Là một dạng năng lượng tái tạo, hệ thống năng lượng mặt trời là một dạng năng lượng và năng lượng sạch, không gây hại cho môi trường dưới bất kỳ hình thức nào vì nó có nguồn gốc từ một nguồn vô tận—mặt trời. Không thể phủ nhận nguồn năng lượng thuần khiết này rất mạnh mẽ; nó có thể cung cấp năng lượng cho hàng triệu ngôi nhà và cơ sở trên toàn thế giới.

Ngày nay, với mức độ nhận thức về điều kiện biến đổi khí hậu và các mối đe dọa của hiện tượng nóng lên toàn cầu, nhiều chủ nhà và doanh nghiệp đang đăng ký sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và chiếu sáng không gian của họ. Tuy nhiên, có những thành phần cần thiết để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời phù hợp và hoạt động tốt trong nhà bạn. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về chúng là gì và tất cả bắt đầu như thế nào.

Sơ lược về lịch sử hệ thống năng lượng mặt trời

Chúng ta có thể theo dõi việc sử dụng năng lượng mặt trời lần đầu tiên vào thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên khi con người sử dụng ánh sáng mặt trời để đốt lửa. Từ đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời phát triển với những khám phá và đổi mới nổi bật từ người Hy Lạp, La Mã và Trung Quốc. Trong suốt những thời kỳ này, năng lượng mặt trời được sử dụng và khai thác thông qua các phương tiện thô sơ như kính lúp hoặc bề mặt phản chiếu (như kính) và những căn phòng có thể giữ nhiệt từ mặt trời.

Trước sự ra đời của Năng lượng mặt trời thông minh và các sản phẩm tương tự khác có sẵn trên thị trường hiện nay, việc phát hiện ra hệ thống hoặc tế bào quang điện đầu tiên là vào năm 1839 bởi nhà khoa học người Pháp Edmond Becquerel. Ông đã khám phá ra hiệu ứng quang điện, thí nghiệm khoa học cụ thể đầu tiên chứng minh rằng năng lượng mặt trời có thể được khai thác và chuyển đổi thành điện năng. Từ năm 1839 trở đi, nhiều nhà khoa học như Willoughby Smith, William Grylls Adams, Richard Evans Day và những người khác đã nghiên cứu nhiều bộ phận và khía cạnh khác nhau của việc khai thác năng lượng mặt trời. Đến năm 1883, Charles Fritts đã chế tạo ra pin mặt trời đầu tiên từ selen.

Chúng ta có được hình dạng và thành phần năng lượng mặt trời hiện đại mà chúng ta sử dụng ngày nay là nhờ Daryl Chapin, Calvin Fuller và Gerald Pearson, những người làm việc tại Bell Labs và đã phát hiện ra rằng thành phần tốt nhất của pin mặt trời là silicon. Với nó, họ đã chế tạo được tấm pin mặt trời thực tế đầu tiên vào năm 1954, mở ra cánh cửa cho công nghệ quang điện hiện đại mà chúng ta biết ngày nay.

Chính từ đó mà cấu trúc của hệ thống điện mặt trời bước đầu được hình thành. Các tế bào quang điện (làm bằng silicon) đặt trên các tấm pin mặt trời sẽ hấp thụ năng lượng mặt trời suốt cả ngày và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều (DC). Sau đó, năng lượng này được truyền qua thành phần biến tần năng lượng mặt trời của toàn bộ hệ thống để chuyển đổi điện một chiều thành điện mặt trời xoay chiều. Đây là dạng điện phù hợp để sử dụng trong gia đình nhằm cung cấp năng lượng cho các thiết bị và tiện ích khác nhau.

Các thành phần của hệ thống điện năng lượng mặt trời gia đình

Từ lịch sử lâu đời của nó, giờ đây chúng ta có thể xác định các thành phần cần thiết cho bất kỳ hệ thống năng lượng mặt trời nào. Những thành phần này bao gồm tế bào quang điện, tấm pin mặt trời và bộ biến tần năng lượng mặt trời. Mặc dù đây là những thành phần quan trọng nhưng chúng không phải là những thành phần duy nhất cần có trong hệ thống năng lượng mặt trời hiện đại. Một hệ thống quang điện mặt trời tiêu chuẩn bao gồm bảy thành phần như sau:

1. Tấm năng lượng mặt trời

Thành phần chính của bất kỳ hệ thống quang điện nào là tấm pin mặt trời. Các tấm pin mặt trời bao gồm vô số pin mặt trời hấp thụ năng lượng của mặt trời (tức là các photon ánh sáng từ mặt trời) và chuyển chúng thành điện năng để sử dụng thông qua một quá trình được gọi là hiệu ứng quang điện. Bạn có thể lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái che một phần hoặc toàn bộ mái nhà hoặc đặt các tấm pin mặt trời trên mặt đất. Số lượng tấm pin mặt trời mà bất kỳ hộ gia đình hoặc tòa nhà nào yêu cầu phụ thuộc vào lượng điện năng cần thiết để cung cấp năng lượng cho các thiết bị hoặc toàn bộ tòa nhà.

3. Ngân hàng pin

Đúng như tên gọi, bộ pin năng lượng mặt trời là bộ phận lưu trữ năng lượng mặt trời không sử dụng đến, từ đó ngăn ngừa lãng phí năng lượng. Ngân hàng pin lưu trữ bất kỳ năng lượng dư thừa nào được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời không được sử dụng. Điều này sẽ được chuyển hướng và cung cấp lại cho các gia đình sau này khi hệ thống năng lượng mặt trời không thể thu được năng lượng nữa, như vào ban đêm hoặc khi có ít ánh sáng mặt trời.

Giống như bộ điều khiển sạc, không phải tất cả các hệ thống năng lượng mặt trời đều sử dụng bộ pin. Hệ thống năng lượng mặt trời nhỏ có thể được sử dụng mà không cần pin dự phòng. Tuy nhiên, những hệ thống lớn hơn cung cấp lượng năng lượng khổng lồ cho các ngôi nhà sẽ cần có một bộ pin để đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng không bị gián đoạn.

4. Biến tần năng lượng mặt trời

Một hệ thống điện mặt trời sẽ không hoàn thiện nếu không có bộ biến tần vì nó là thành phần chính chuyển đổi điện mặt trời DC nhận được từ các tấm pin thành dòng điện xoay chiều có thể sử dụng và an toàn. Nói một cách đơn giản, bộ biến tần năng lượng mặt trời là động cơ chính biến đổi các tia sáng thành năng lượng điện để sử dụng. Bộ biến tần năng lượng mặt trời có hai loại chính:

Biến tần năng lượng mặt trời chuỗi – Đây là loại biến tần duy nhất kết nối với tất cả các tấm pin mặt trời thông qua một thiết bị trung tâm. Bộ biến tần chuỗi ít tốn kém nhất do có bộ chuyển đổi trung tâm. Tuy nhiên, chúng chỉ hiệu quả nhất khi hệ thống bảng điều khiển được xây dựng với khả năng tiếp cận đầy đủ ánh sáng mặt trời. Do đó, đầu ra chuyển đổi giảm khi một tấm pin bị che hoặc nhận được lượng ánh sáng mặt trời hạn chế.

Biến tần năng lượng mặt trời siêu nhỏ – Không giống như biến tần chuỗi sử dụng bộ phận trung tâm, biến tần vi mô được gắn vào các bảng riêng lẻ và tạo ra đầu ra thông qua các bảng riêng lẻ. Điều này có nghĩa là mỗi biến tần vi mô hoạt động như một hệ thống năng lượng mặt trời và không phụ thuộc vào chức năng của các tấm pin khác để chuyển đổi năng lượng.
Bộ biến tần vi mô là sự lựa chọn tuyệt vời ở những nơi có sự phân bổ năng lượng mặt trời không đồng đều, nhưng chúng rất đắt tiền để mua.

5. Giá đỡ

Đây là phương tiện để các tấm pin mặt trời được cố định vào mặt đất hoặc mái nhà. Giá đỡ của hệ thống năng lượng mặt trời được thiết kế để giữ các tấm pin mặt trời ở các góc hoàn hảo. Những điều này giúp các tấm có khả năng tiếp cận tốt để thu được tia nắng vào ban ngày.

Giá đỡ cũng có hai loại: giá đỡ cố định và giá đỡ đường ray. Giá đỡ cố định được thiết kế để gắn các tấm pin mặt trời một cách cố định, trong khi giá đỡ theo dõi được thiết kế để cho phép các tấm pin đi theo vị trí của mặt trời. Nghĩa là, chúng cho phép các tấm pin mặt trời di chuyển đến bất cứ nơi nào tia nắng mặt trời chiếu tới hoặc mạnh nhất vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày.
​

6. Hệ thống dây điện

Hệ thống dây điện kết nối bảng điều khiển năng lượng mặt trời với bộ biến tần năng lượng mặt trời, sau đó đến hệ thống nối đất trong nhà. Điều này cho phép năng lượng điện được sản xuất truyền từ biến tần đến các thiết bị trong nhà. Hệ thống dây điện cũng được kết nối với đồng hồ tiện ích nơi đầu ra được đo liên tục.

7. Hệ thống giám sát hiệu suất năng lượng mặt trời

Hệ thống giám sát hiệu suất năng lượng mặt trời cung cấp thông tin về lượng điện tiêu thụ của mỗi hộ gia đình bằng cách đo lượng điện được sản xuất và sử dụng trong nhà. Một đồng hồ hoặc hệ thống giám sát hiệu suất được kết nối với hệ thống năng lượng mặt trời và đo lượng điện năng tiêu thụ từ đó.

Hệ thống giám sát cũng cảnh báo chủ nhà về những thay đổi trong quá trình phát điện hoặc sản lượng điện có thể làm hỏng hệ thống tổng thể. Do đó, chủ nhà có thể đánh giá hiệu suất và sản lượng của hệ thống năng lượng mặt trời của mình và nhanh chóng giải quyết các vấn đề có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện.

Ghi chú kết thúc

Ngày nay, hệ thống năng lượng mặt trời đồng nghĩa với nguồn năng lượng sạch hơn và an toàn hơn, hiệu quả ở dạng tinh khiết nhất. Sự phổ biến của chúng ở hầu hết các gia đình và cơ sở thương mại đã được ca ngợi trên toàn cầu và thành công, khiến nhiều người khác cũng làm như vậy để giúp bảo vệ môi trường và giảm hóa đơn tiền điện. Mặc dù việc mua và lắp đặt các hệ thống năng lượng mặt trời có thể tốn kém tùy thuộc vào loại cũng như nhu cầu và yêu cầu của bạn, nhưng chúng là những khoản đầu tư lâu dài để có được năng lượng sạch và miễn phí. Thật vậy, về lâu dài chúng sẽ mang lại hiệu quả miễn là tất cả các thành phần được thảo luận trong bài viết này đều hoạt động như bình thường.