Cách Tính Sản Lượng điện Mặt Trời Và Thiết Kế Hệ Thống Phù Hợp

Để thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời phù hợp cho gia đình, bạn cần biết cách tính sản lượng điện mặt trời từ các tấm pin, tính toán bộ inverter, battery… Bài viết này sẽ giúp bạn những điều đó!

• Tin được không, chỉ với 7 cách đơn giản giảm tiền điện ngay và luôn
• Đơn vị kWp là gì và có ý nghĩa thế nào trong hệ thống điện mặt trời?
• Hành trình hướng tới mục tiêu Net Zero: Cần sự đột phá

Cũng chính vì vậy, các hộ gia đình chủ yếu dựa vào điều kiện tài chính kinh tế và điều kiện mái để lắp đặt hệ thống. Tuy nhiên, trong trường hợp bạn muốn lắp đặt hệ thống chủ yếu phục vụ nhu cầu tiêu thụ điện của gia đình hoặc muốn lắp đặt hệ thống điện mặt trời độc lập để tự chủ hoàn toàn về nguồn điện, bạn sẽ cần biết cách tính sản lượng điện mặt trời từ các tấm pin, tính toán bộ inverter, battery… để có thể tạo ra hệ thống phù hợp nhất.

• Phân tích kỹ thuật ắc quy để biết cách sử dụng ắc quy bền nhất
• Phương pháp thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời
• Bạn có biết: Các trang trại điện gió lớn nhất thế giới

Muốn như vậy, trước hết bạn cần xác định được lượng điện tiêu thụ của gia đình (với tất cả các thiết bị sẽ được cung cấp điện từ hệ thống điện mặt trời). Bạn tính tổng số watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị và cộng tất cả chúng lại, bạn sẽ có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày.

Cách tính sản lượng điện mặt trời và số tấm pin cần thiết

Cách tính sản lượng điện mặt trời từ nhu cầu – Số Watt-hour của hệ thống pin mặt trời

Do các yếu tố như tổn hao trong hệ thống, sự tác động của điều kiện tự nhiên (như những ngày nắng không tốt)… số Watt-hour của hệ thống pin mặt trời cung cấp phải cao hơn tổng số Watt-hour toàn tải, theo công thức sau:

Số Watt-hour hệ thống pin mặt trời = (1.3-1.5) x Tổng Watt-hour toàn tải sử dụng

Trong đó: 1.3 đến 1.5 là hệ số an toàn.

Tính toán công suất hệ thống pin mặt trời cần sử dụng

Tiếp theo, ta sẽ tính Watt-peak (Wp) cần có của tấm pin mặt trời.

Lượng Wp tạo ra bởi tấm pin mặt trời không phải khi nào cũng giống nhau do nó còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu. Chẳng hạn, cùng với 1 tấm pin mặt trời nhưng nếu đặt ở các địa điểm khác nhau với điều kiện bức xạ mặt trời khác nhau thì mức độ hấp thu năng lượng cũng sẽ khác. Do đó, để giúp việc thiết kế chính xác, người ta phải tiến hành khảo sát từng vùng và đưa ra một hệ số gọi là Panel Generation Factor (hệ số phát điện của tấm pin mặt trời). Hệ số này được tính bằng cách lấy hiệu suất hấp thu (collection efficiency) nhân với độ bức xạ năng lượng mặt trời (solar radiation) vào các tháng có số giờ nắng thấp của vùng. Đơn vị tính của hệ số này là kWh/m2/ngày.

• EVN hướng dẫn các Tổng công ty Điện lực thanh toán tiền điện mặt trời mái nhà sau 30/6/2019
• Cách tính điện năng tiêu thụ của gia đình căn cứ trên công suất các thiết bị điện
• Đơn vị tổng thầu EPC điện mặt trời chuyên nghiệp hàng đầu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, mức hấp thu năng lượng mặt trời ở vào khoảng 4.58 kWh/m2/ngày. Do vậy:

Tổng số Wp của hệ thống pin mặt trời = Số Watt-hour hệ thống pin mặt trời : 4,58

Tuy nhiên, mức hấp thu năng lượng mặt trời có sự chênh lệch giữa các vùng. Trong tính toán, cũng có thể lấy con số trung bình là 4 kWh/m2/ngày.

Xem thêm:

• Top pin năng lượng mặt trời chất lượng cao tại Việt Nam
• Giải đáp điện mặt trời áp mái với những câu hỏi thường gặp
• Lý giải “sức nóng” đầu tư dự án điện mặt trời mái nhà và mặt đất

Dựa trên các thiết bị điện sử dụng trong nhà, bạn có thể tính được sản lượng điện tiêu thụ mỗi ngày, sản lượng điện mặt trời cần sản xuất (Ảnh minh họa internet)

Lưu ý rằng: Kết quả theo cách tính sản lượng điện mặt trời này chỉ cho biết số lượng tối thiểu tấm pin mặt trời cần dùng. Trong hệ thống điện mặt trời độc lập, có nhiều tấm pin mặt trời thì hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của battery (pin/ắc quy dự trữ) sẽ cao hơn. Nếu có ít tấm pin mặt trời, vào những ngày mưa hoặc râm mát, hệ thống sẽ thiếu điện, rút cạn battery và khiến battery giảm tuổi thọ.

• Nên lắp hệ thống điện mặt trời độc lập khi nào, vì sao?
• Cấu tạo pin năng lượng mặt trời và sơ đồ nguyên lý

Nhưng ngược lại, nếu thiết kế nhiều pin mặt trời thì sẽ làm tăng chi phí hệ thống, vượt ngân sách cho phép, đôi khi không cần thiết. Ngoài ra, số lượng tấm pin mặt trời còn cần căn cứ vào độ dự phòng của hệ thống. Ví dụ, một hệ thống điện mặt trời có độ dự phòng 4 ngày (gọi là autonomy day – những ngày không có nắng cho tấm pin mặt trời sản sinh điện) sẽ đòi hỏi số lượng battery nhiều hơn, từ đó số lượng tấm pin mặt trời cũng tăng theo.

• Giảm chi phí năng lượng, tăng lợi thế cạnh tranh
• Tập thể Vũ Phong quyết tâm “Vững bước chuyển mình – Vươn tầm đại chúng”

Vũ Phong Energy Group có hệ thống bù lưới thông minh hoặc chuyển lưới thông minh. Nó sẽ giải quyết được vấn đề mất điện hoặc thiếu điện (vào những ngày râm mát) cho các khách hàng lắp đặt hệ thống điện mặt trời ở khu vực đã có điện lưới.

Tính toán bộ inverter (biến tần)

Hiện nay, phổ biến trên thị trường có 2 loại inverter sine chuẩn, có thể dùng để tính toán: inverter sine chuẩn tần số cao và inverter sine chuẩn tần số thấp (hay inverter dùng tăng phô).

Với inverter sine chuẩn tần số cao (high frequency)

Bộ inverter yêu cầu phải đủ lớn để đáp ứng được những thời điểm tất cả tải đều bật. Do đó, nó phải có công suất bằng 150-200% công suất tải (tốt nhất là chọn 200% vì có những lúc cần khởi động các thiết bị). Nếu tải là motor (hoặc tủ lạnh, máy lạnh… thông thường) thì bạn phải tính toán thêm công suất nhằm đáp ứng thời gian khởi động của motor. Thông thường, dòng khởi động của thiết bị có motor lớn, gấp khoảng 5-6 lần dòng khi chạy ổn định. Để tránh việc chọn inverter công suất quá lớn, có thể dùng phương pháp khởi động mềm.

Với inverter sine chuẩn tần số thấp (low frequency)

Có thể chọn bộ inverter công suất từ 125-150% công suất tải. Tuy nhiên, loại inverter này có một nhược điểm là tiêu hao lớn.

Lưu ý: Bạn cần chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định của battery. Với hệ thống điện mặt trời hòa lưới, không cần battery, điện áp vào danh định của inverter phải phù hợp với điện áp danh của hệ pin mặt trời.

Xem thêm: Các sản phẩm inverter chất lượng cao

• Dự án lắp hệ thống điện mặt trời 218 kWp, PPA – O&M An Bình, Hồ Chí Minh
• Dịch vụ vận hành và bảo dưỡng (O&M) điện mặt trời áp mái

Cách tính toán battery (đối với hệ thống điện mặt trời độc lập)

Để tính sản lượng điện mặt trời và thiết kế hệ thống lưu trữ hiệu quả, việc tính toán battery là rất quan trọng. Battery dùng cho hệ thống điện mặt trời là loại deep-cycle, có ưu điểm cho phép xả đến mức rất thấp và nạp đầy nhanh. Loại battery này có nhiều cycle, cho phép nạp xả nhiều lần mà không bị hỏng, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao. Có hai phương pháp tính toán battery chính:

• Bạn có biết: Các trang trại điện gió lớn nhất thế giới
• Bảo vệ môi trường và phát triển bền vững hành động nhỏ, tác động lớn

Tính toán battery dựa vào lượng điện sản xuất

Dựa trên cách tính sản lượng điện mặt trời sản xuất được, bạn có thể xác định dung lượng battery cần thiết. Yêu cầu của dung lượng ắc quy là phải gấp 1,5-2 lần lượng điện mặt trời sản xuất được mỗi ngày, do hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 70 – 85%. Công thức tính như sau:

Số Watt-hour của battery = (Số Watt-hour hệ thống pin mặt trời : 0,7-0,85) x 1,5-2

Đối với hộ gia đình sử dụng điện chủ yếu vào ban ngày, thiết kế lượng ắc quy chứa chỉ cần bằng lượng điện sản xuất ra từ giàn pin mặt trời. Để tối ưu hóa tuổi thọ ắc quy, nên tránh xả sâu và bảo vệ ắc quy ở ngưỡng áp trên 11V (với ắc quy 12V), đồng thời có thể chuyển sang sử dụng điện lưới hoặc bù lưới khi cần.

• Dự án lắp hệ thống đặt điện mặt trời 5kWp
• Chứng chỉ RECs & xu hướng chuyển dịch năng lượng tại Việt Nam
• “Điểm danh” các hệ thống điện mặt trời nổi quy mô lớn trên thế giới
• Robot 100% “Make in Vietnam” cho năng lượng xanh tại triển lãm kinh tế xanh

Tính toán battery dựa vào tải sử dụng

Phương pháp này tính toán số lượng battery cần thiết để cung cấp điện cho những ngày dự phòng (autonomy day) khi các tấm pin mặt trời không sản xuất điện được. Công thức tính như sau:

Số Watt-hour của battery = Số Watt-hour toàn tải sử dụng : 0,85

Với mức xả sâu (DOD – deep of discharge) là 0,6 (hoặc < 0,8):

Dung lượng battery = Số Watt-hour của battery : 0,6 : điện thế battery

Đây là dung lượng battery tối thiểu cho hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập không có dự phòng. Trong trường hợp hệ thống có số ngày dự phòng:

Số lượng battery hệ thống = Dung lượng battery x Số ngày dự phòng

Máy sạc (nạp) ắc quy điện tử – tự động so SolarV – Vũ Phong Energy Group sản xuất

Thiết kế solar charge controller (bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời)

Việc thiết kế solar charge controller đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống lưu trữ năng lượng. Điện thế vào của Solar charge controller phải phù hợp với điện thế của pin mặt trời, trong khi điện thế ra phải tương ứng với điện thế của battery. Điều này đảm bảo sử dụng năng lượng hiệu quả và góp phần vào mục tiêu ESG (Môi trường, Xã hội và Quản trị) của dự án.

• Dịch vụ vận hành và bảo dưỡng (O&M) nhà máy năng lượng mặt trời
• Lối sống xanh: Người tiêu dùng thay đổi, doanh nghiệp cũng phải “chuyển mình”

Đối với các hệ thống pin mặt trời lớn, thiết kế thường bao gồm nhiều dãy song song, mỗi dãy được quản lý bởi một Solar charge controller riêng biệt. Công suất của Solar charge controller cần đủ lớn để có thể tiếp nhận điện năng từ PV và đảm bảo khả năng nạp battery hiệu quả.

• 4 điều thú vị về điện gió và năng lượng gió
• Hợp đồng EPC là gì, có những ưu điểm nào?

Thông thường, việc chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch của PV được khuyến nghị để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Vũ Phong Energy Group, với cam kết phát triển công nghệ bền vững, đã thiết kế các bộ Solar charge controller sử dụng công nghệ sạc xung và nâng áp đỉnh MPP. Điều này không chỉ giúp tăng hiệu suất sạc mà còn cải thiện độ bền của ắc quy, đồng thời giảm chi phí lắp đặt điện năng lượng mặt trời. Công nghệ này có hiệu suất sạc tương đương với các bộ sạc MPPT nhưng với giá thành thấp hơn, góp phần vào việc giảm phát thải carbon và thúc đẩy chuyển dịch năng lượng sạch.

Một ví dụ cụ thể cho cách tính sản lượng điện mặt trời, công suất tiêu thụ điện, tính toán inverter, battery để thiết kế hệ thống điện mặt trời: Một hộ dân vùng sâu có yêu cầu sử dụng: 01 bóng đèn 18 Watt dùng từ 6-10 giờ tối, 01 quạt máy 60 Watt mỗi ngày sử dụng khoảng 2 giờ, 01 tủ lạnh 75 Watt chạy liên tục. Do tủ lạnh tự động ngắt khi đủ lạnh nên xem như chạy 12 giờ, nghỉ 12 giờ. Tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày = (18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 12 giờ) = 1.092 Wh Tính pin mặt trời (PV panel): PV panel = 1.092 x 1.3 = 1.419,6 Wh/day Tổng Wp của PV panel =1.419,6 : 4,58 = 310Wp Nếu chọn loại PV công suất 110Wp thì số PV cần dùng là 310 : 110 = 3 tấm Tính inverter Tổng công suất sử dụng lớn nhất tại một thời điểm = 18 + 60 + 75 = 153 W Công suất inverter =153 x 125% = 190W Tuy nhiên trong hệ thống có tủ lạnh với dòng khởi động khoảng gấp 5 – 6 lần:       6 x 75 = 450W Như vậy, cần chọn inverter công suất lớn hơn 450W. Lời khuyên là hãy chọn loại inverter 500W trở lên. Ngoài ra, cần chú ý chọn inverter sine chuẩn để đảm bảo an toàn cho tủ lạnh. Tính toán Battery Dung lượng battery = 1.092 : 0,85 : 0,6 :12 = 178 Với 2 ngày dự phòng, dung lượng bình = 178 x 2 = 356 Ah Do đó, chọn battery deep-cycle 12V/400Ah cho 2 ngày dự phòng. Trong trường hợp chỉ sử dụng trong ngày thì không cần tính dự phòng, chọn ắc quy 12V-200Ah là được. Tính solar charge controller Thông số của mỗi PV module: Pm = 110 Wp, Vm = 16,7 Vdc, Im = 6,6 A, Voc = 20,7 A, Isc = 7,5A Như vậy solar charge controller = (3 tấm PV x 7,5 A) x 1,3 = 29,25 A Chọn solar charge controller có dòng 30A/12 V hay lớn hơn.

Trên đây là cách tính sản lượng điện mặt trời cũng như các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống điện mặt trời, bạn có thể tham khảo cho hệ thống gia đình mình. Bạn có thể sử dụng các phần mềm tính toán sản lượng điện mặt trời hoặc đơn giản nhất là liên hệ Vũ Phong Energy Group để các kỹ sư tính toán chi tiết và tư vấn hỗ trợ bạn!

Vũ Phong Energy Group

Các thông tin trên là những thông tin cơ bản, để có bảng giá chi tiết và thông số thiết bị xin vui lòng liên hệ Tổng đài 1800 7171 hoặc +84 9 1800 7171 hoặc qua email hello@vuphong.com để kỹ sư tư vấn của Vũ Phong Energy Group hỗ trợ.

Vũ Phong Energy Group là đơn vị có kinh nghiệm trên 12 năm tổng thầu thi công điện mặt trời áp mái cho dân dụng, công nghiệp, nhà máy và trang trại năng lượng mặt trời, với đội ngũ hơn 350 nhân sự tính đến hết 2019, đã thi công hơn 500MWp và đang vận hành hơn 325MWp nhà máy điện mặt trời, đạt tiêu chuẩn ISO 9001:2015, ISO 14001:2015 và ISO 45001:2018 chứng nhận quốc tế bởi SGS Global, cam kết mang đến khách hàng các dự án điện mặt trời chất lượng cao, hiệu suất cao và tuổi thọ trên 30 năm.

5/5 - (3 bình chọn)