Tất cả chúng ta đều biết rằng pin mặt trời lấy năng lượng từ ánh nắng mặt trời và chuyển nó thành điện năng mà chúng ta có thể sử dụng trong nhà của mình. Nhưng bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào các tấm pin lưu trữ tất cả năng lượng này để chúng ta sử dụng sau này? Mặt trời không chiếu sáng suốt 24 giờ một ngày, vậy làm cách nào mà các hệ thống điện mặt trời có thể giữ điện cho đến khi chúng ta cần?
Khi bạn tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống, mọi thứ sẽ trở nên rõ ràng, vì vậy hãy để tôi đưa bạn qua các cách mà các hệ thống năng lượng mặt trời lưu trữ năng lượng để chúng ta sử dụng trong nhà và ở những nơi khác.
Danh mục
Tóm Tắt Nhanh Về Cách Hoạt Động Của Tấm Pin Mặt Trời
Pin mặt trời là tập hợp các tế bào quang điện (PV) phản ứng khi chúng tiếp xúc với năng lượng do mặt trời phát ra. Năng lượng của mặt trời đến với chúng ta dưới dạng các photon. Chúng ta không cần đi vào chi tiết ở đây, nhưng mỗi cell chứa các đĩa silicon tích điện tạo ra các electron khi chúng tiếp xúc với các photon.
Electron là những hạt hạ nguyên tử cực nhỏ mang điện tích và chúng ta khai thác chúng để tạo ra dòng điện một chiều (DC).
Và đó là tất cả những gì mà các tấm pin mặt trời hoạt động. Chúng không thể giữ điện và chúng ta không thể cắm thiết bị điện tử vào chúng. Các tấm chỉ đơn giản là một tập hợp các tế bào PV tạo ra phản ứng hóa học lấy năng lượng mặt trời và chuyển nó thành năng lượng điện.
Xem chi tiết về nguyên lý hoạt động của tấm pin mặt trời
Bây giời thì chúng ta có thể trả lời câu hỏi ban đầu của mình là làm thế nào để các tấm pin này lưu trữ năng lượng? Chúng không lưu trữ năng lượng, nhưng các hệ thống năng lượng mặt trời thì có.
Chúng ta hãy xem cách hoạt động của nó.
Điều Gì Xảy Ra Với Tất Cả Điện Năng Tạo Ra?
Các tấm pin mới chỉ là bước khởi đầu, nhưng vì chúng ta cần một nơi nào đó để lưu trữ điện năng của mình, nên rõ ràng các thành phần khác sẽ tạo nên một hệ thống liên kết hoàn chỉnh.
Giai đoạn tiếp theo của quá trình phát điện là chuyển đổi điện năng từ dòng điện một chiều (DC) sang dòng điện xoay chiều (AC). Chúng tôi làm điều này bởi vì dòng điện xoay chiều là loại điện mà chúng tôi sử dụng trong nhà của chúng tôi.
Tất cả điện năng được tạo ra bởi pin mặt trời được nối với một bộ biến tần, nơi quá trình chuyển đổi từ DC sang AC diễn ra. Nhưng một biến tần vẫn không lưu trữ bất kỳ điện năng nào, điều này xảy ra trong giai đoạn tiếp theo và cách thức hoạt động của nó phụ thuộc vào loại hệ thống năng lượng mặt trời mà chúng ta đang sử dụng.
Hai Loại Chính Của Hệ Thống điện mặt trời
Có hai loại hệ thống pin mặt trời gia đình chính và mỗi loại lưu trữ điện năng khác nhau.
Hệ Thống Không Nối Lưới (Off-grid)
Đây là một hệ thống độc lập. Nếu bạn lắp đặt loại này, bạn hoàn toàn không kết nối với lưới điện. Tất cả năng lượng cho ngôi nhà của bạn sử dụng sẽ từ hệ thống
Ưu điểm của hệ thống Off-grid là bạn không phải trả bất kỳ hóa đơn tiền điện nào, và bạn có thể tạo ra nguồn điện ngay cả ở những nơi cách xa mạng lưới điện, vấn đề cúp điện cũng không ảnh hưởng đến bạn.
Nhưng nhược điểm của hệ không nối lưới là bạn phải tạo ra đủ năng lượng để cung cấp cho bạn tất cả năng lượng mà ngôi nhà bạn cần. Chúng không có tùy chọn dự phòng, vì vậy nếu nguồn dự trữ năng lượng cạn kiệt, thì ngôi nhà của bạn sẽ không có điện.
Hệ Thống Nối Lưới (On-grid)
Hệ on-grid là loại mà bạn thấy phổ biến nhất trong các ngôi nhà ở Việt Nam ngày nay.
Hệ kết nối với lưới điện địa phương theo cách giống như một ngôi nhà không sử dụng điện mặt trời. Sự khác biệt là với hệ nối lưới, dòng điện có thể đi ngược vào lưới điện cũng như ra khỏi hệ thống đó. Ngôi nhà của bạn trở thành một nhà sản xuất điện cũng như một người sử dụng.
Lưu Trữ Điện Trong Các hệ thống không nối lưới
Vì vậy, nếu một hệ thống độc lập không kết nối với bất kỳ thứ gì khác, thì nó sẽ lưu trữ điện năng mà các tấm pin tạo ra ở đâu? Câu trả lời, như bạn có thể đoán, là ở bình ắc quy lưu trữ
Ví dụ: bạn có thể tạo một hệ không nối lưới đơn giản bằng cách kết nối một số tấm pin với pin ô tô, nhưng điều đó sẽ không tích trữ đủ năng lượng để cung cấp điện cho một ngôi nhà. Nếu bạn muốn hệ thống này trở thành nguồn điện duy nhất của mình, bạn sẽ cần nhiều pin lưu trữ
May mắn thay, có những bộ pin đủ lớn và mạnh để lưu trữ điện cho hệ thống không nối lưới.
Lưu Trữ Và Trao Đổi Điện trong hệ thống hòa lưới
Với hệ hòa lưới, bạn không cần lưu trữ bất kỳ điện năng nào trong nhà. Sau giai đoạn hoạt động của biến tần, nơi điện năng được chuyển đổi từ DC sang AC, hệ thống chỉ cần kết nối với lưới điện địa phương. Sau đó, bạn chỉ cần sử dụng điện lưới như bình thường.
Đôi khi, bạn sẽ sử dụng nhiều năng lượng hơn ở nhà so với mức các tấm pin có thể tạo ra, và do đó, điện sẽ chảy vào nhà bạn từ lưới điện. Đây là cách hệ thống nối lưới cung cấp điện cho bạn vào ban đêm khi các tấm pin không hoạt động.
Nhưng cũng sẽ có lúc các tấm pin tạo ra nhiều điện hơn mức bạn có thể sử dụng trong nhà và lượng điện dư thừa này, thay vì bị lãng phí, lại được chuyển vào lưới điện để bán điện, bạn sẽ được chi trả mức dư này.
Hệ thống nối lưới là một cách tuyệt vời để giảm hóa đơn tiền điện bằng cách giảm mức sử dụng điện của bạn so với nguồn điện mà hệ thống tạo ra.
Loại thứ ba là hệ thống Hybrid
Có một loại hệ thống điện mặt trời thứ ba có lẽ là loại tốt nhất vì nó có thể lưu trữ điện mặt trời ở cả trong và ngoài nhà của bạn. Đây là hệ thống lai – một sự kết hợp của hệ on-grid và off-grid
Hệ thống hybrid bổ sung thêm bộ lưu trữ pin vào hệ thống hòa lưới nên còn gọi là hệ thống hòa lưới có lưu trữ.
Có lẽ ưu điểm chính của hệ thống lai so với hệ thống nối lưới là nếu mất điện, hệ thống vẫn tiếp tục cấp điện cho ngôi nhà của bạn. Khi nguồn điện lưới gặp sự cố, hệ thống chỉ cần lấy nguồn điện từ cửa hàng được lưu trong bộ pin lưu trữ
Hệ thống hybrid cũng có những ưu điểm hơn so với hệ thống không nối lưới. Trong những giờ nắng nhẹ ban ngày, khi hệ thống tạo ra nhiều năng lượng hơn mức bạn có thể sử dụng, hệ thống không nối lưới sẽ lấp đầy bộ lưu trữ pin. Nhưng khi những tấm pin này đầy, bất kỳ lượng điện bổ sung nào mà các tấm pin tạo ra sẽ bị lãng phí. Những với một hệ thống hybrid, bất kỳ lượng điện dư thừa nào bạn tạo ra đều có thể được bán lại cho lưới điện. Điều này giúp bạn tiết kiệm hơn nữa chi phí điện bằng cách bù đắp lượng điện phụ trội mà bạn cung cấp cho hệ thống so với lượng điện bạn sử dụng.
Hệ thống điện mặt trời sử dụng loại pin lưu trữ nào?
Pin lithium-ion là loại lưu trữ điện phổ biến nhất trong các hệ thống cho gia đình.
Dưới đây là tóm tắt tốt về một số loại pin lithium-ion hiện có và cách bạn có thể sử dụng chúng trong hệ thống năng lượng mặt trời gia đình. Công nghệ pin đang phát triển nhanh chóng, kích thước giảm và dung lượng lưu trữ tăng lên.
Lithium là một kim loại nhẹ mà dòng điện có thể dễ dàng đi qua. Các ion lithium làm cho pin có thể sạc lại được vì các phản ứng hóa học của chúng có thể đảo ngược, cho phép chúng hấp thụ năng lượng và phóng điện sau đó. Pin Lithium-ion có thể lưu trữ nhiều năng lượng và thời gian sạc lâu hơn các loại pin khác. Chi phí của pin lithium-ion hiện cũng đang được giảm dần
Lý do mà chúng tôi sử dụng lithium trong pin vì nó là một chất bán dẫn. Điều đó có nghĩa là đôi khi dòng điện có thể dễ dàng đi qua lithium, và đôi khi khó hơn. Chúng ta có thể kiểm soát độ dẫn điện khác nhau này của lithium để cho phép pin lưu trữ và sau đó giải phóng năng lượng điện thông qua các phản ứng hóa học.
Chúng ta đã đề cập rằng electron là các hạt mang điện tích. Khi bạn kết nối một thiết bị điện với pin lithium-ion, điều xảy ra (rất đơn giản) là pin giải phóng một dòng electron từ bộ thu tích điện dương qua thiết bị điện tử của bạn tới bộ thu tích điện âm trở lại pin. Điều này tạo ra một dòng điện và làm cạn kiệt năng lượng dự trữ trong pin.
Khi pin đang sạc, điều ngược lại sẽ xảy ra và các ion lithium đã tích điện được chuyển thành nguồn dự trữ tích điện dương bên trong pin, lưu trữ năng lượng điện để sử dụng trong tương lai.
Tóm Tắt Nhanh:
Các tấm pin mặt trời không lưu trữ năng lượng, nhưng các hệ thống thì có.
- Chúng tôi đã xem xét cách các hệ thống không nối lưới sử dụng pin lithium-ion lớn để lưu trữ điện do các tấm pin tạo ra.
- Hệ thống nối lưới không lưu trữ bất kỳ điện năng nào trong nhà của bạn, vì vậy chúng không cần pin. Đơn giản là chúng kết nối trực tiếp vào lưới điện và đôi khi nhà bạn sẽ lấy điện và đôi khi sẽ bán lại vào lưới điện, tiết kiệm tiền cho bạn.
- Hệ thống hybrid chỉ đơn giản là một hệ thống nối lưới với một pin lưu trữ bổ sung giúp bạn linh hoạt hơn và dự trữ năng lượng tốt.
Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc nhận xét nào về cách tấm pin mặt trời lưu trữ năng lượng, hãy chia sẻ chúng với chúng tôi.
