5 bước để xác định kích thước hệ thống điện mặt trời trên mái

Để tối đa hóa được công suất của hệ thống điện mặt trời trên mái, trước hết cần xác định kích thước của hệ thống. Điều đó dễ dàng thực hiện với 5 bước sau:

1. Xác định mục đích sử dụng của hệ thống

Đầu tiên cần xác định rõ nhu cầu, mục đích sử dụng điện mặt trời trên mái để làm gì thì mới đặt ra được yêu cầu cần có đối với hệ thống đó. Có thể đưa ra một vài gạch đầu dòng như:

• Điện mặt trời trên mái hoàn toàn hỗ trợ nhu cầu sử dụng điện ban ngày
• Đáp ứng nhu cầu thắp sáng
• Hoàn toàn hỗ trợ hệ thống dùng điện trong thời điểm bị mất điện lưới
• Cung cấp điện vào cả ban đêm

2. Tính toán nguồn năng lượng mặt trời có sẵn

Lượng quang năng có sẵn bị giới hạn bởi lượng ánh sáng chiếu lên các tấm pin quang năng mỗi ngày và được tính theo đơn vị kWh/m2/ngày. Đối với vùng có nhiều nắng, sẽ có khoảng 4-7 kWh/m2/ngày. Và do đó sẽ thu được khoảng 4 kWh điện năng một ngày trên một tấm pin công suất 1 kWh nếu như hệ thống đạt được hiệu quả tối đa.

Để tính toán chính xác nguồn quang năng tại một địa điểm cụ thể nào đó, cần thiết lập các thấu kính tại điểm đó để đo lường ánh sáng mặt trời trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên việc làm này đòi hỏi nhiều công sức và thời gian. Có thể ước lượng thông qua các thông tin có sẵn trên website của NASA.

3. Khảo sát địa điểm

Khảo sát địa điểm thực tế là một trong những phần quan trọng trước khi lắp đặt hệ thống. Trước tiên là để xem xét có đủ không gian trên mái cho hệ thống không. Thông thường 1 kWh pin quang năng cần có không gian rộng đến 12m2. Sau đó, cần khảo sát phần kết cấu mái xem có đủ chắc để lắp đặt các tấm pin quang năng không, có cần bổ sung hệ thống khung giàn, giá đỡ hay không.

Ngoài ra việc khảo sát này sẽ bao gồm cả xác định hướng mặt trời để điều chỉnh hướng các tấm pin sao cho lượng ánh sáng mặt trời chiếu lên pin là tối đa.

4. Tính toán nguồn điện mặt trời cần dùng

Nếu như ở bước 1 đã xác định được mục đích của hệ thống điện mặt trời trên mái dùng để làm gì thì bước 4 sẽ cụ thể hóa lượng điện cần thiết để đáp ứng nhu cầu đó. Từ đó đã có thể liệt kê danh sách thiết bị cần thiết cho hệ thống. Tổng lượng tải điện cần thiết có thể tính theo công thức sau:

Tổng lượng tải điện cần thiết/day (Wh) = Công suất thiết bị* Số lượng thiết bị* thời gian sử dụng (giờ)

Ví dụ: Bảng tính số lượng thiết bị và công suất trong hộ gia đình như sau:

Vậy hộ gia đình này cần một hệ thống điện mặt trời có công suất từ 10 kWh/ngày trở lên mới có thể đáp ứng được yêu cầu dùng điện.

5. Đưa ra quy mô cần thiết cho hệ thống

Giả sử một hộ gia đình có tổng nhu cầu sử dụng điện như sau:

Quy mô hệ thống:

Hộ gia đình này yêu cầu lượng tải điện cần thiết là 1.8 kWh/ngày

Thêm 30% biên an toàn nữa thì tổng lượng điện yêu cầu là 4 kWh/ngày. Ta có:

Kích thước hệ thống = (Lượng tải điện yêu cầu*1.3)/ mức quang năng cần thiết

=1.8*1.3/4 = 0.585 hay 585 Wp.

Số lượng pin quang năng:

Giả sử chúng ta dung tấm pin quang năng 130 kWp tại 12V

Số lượng tấm pin quang năng = Kích thước hệ thống/ loại pin

= 585/130 = 4.5

Như vậy số lượng tấm pin quang năng cần dùng là 5 tấm. Trong trường này, đội ngũ kĩ thuật sẽ phải xác định xem liệu mái nhà có đủ để lắp đặt 5 tấm pin quang năng 130 Wp hay không hoặc phải tính phương án tương đương khác.

Bộ biến tần:

Khi tính toán cho bộ hòa lưới, cần để 45% biên an toàn.

Bộ biến tần cần thiết = Tổng công suất các thiêt bị * (1+45%)

Ví dụ

Bộ biến tần = 550 * (1+45%) = 798 W

Bộ biến tần phải có công suât cao hơn hệ thống điện mặt trời (585 Wp) để giảm rủi ro.

Như vậy hệ thống điện mặt trời ở ví dụ trên cần có 5 tấm pin quang năng 130 Wp 12V và 1 bộ biến tần có công suất ít nhất là 800 W.

Sau khi tính toán xong các bước trên, quay lại so sánh giữa yêu cầu hệ thống và lượng quang năng thu được hàng ngày liệu có đáp ứng nhu cầu sử dụng điện không. Từ đó lựa chọn phương án sử dụng cho hệ thống điện mặt trời trên mái như: cung cấp được toàn bộ điện năng cần thiết, cung cấp một phần và lấy thêm từ điện hòa lưới hay mua thêm ắc quy dự trữ điện.