Các thành phần chính của hệ thống điện mặt trời không nối lưới

Những ngày nắng đẹp không chỉ tốt cho làn da rám nắng của bạn: bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời, bạn có thể cắt giảm hóa đơn tiền điện và tạo cho mình sự linh hoạt để duy trì kết nối khi không có lưới điện.

Mặc dù năng lượng mặt trời có vẻ đáng sợ như thế nào, với một số kiến ​​thức cơ bản về chức năng của các thành phần khác nhau và cách thiết lập hệ thống một cách an toàn, việc ngắt kết nối lưới điện có thể chỉ trong tích tắc!

An toàn là trên hết

Khi xây dựng một mảng năng lượng mặt trời, bạn sẽ phải làm việc với một số điện áp rất cao, và điều cần thiết là phải tuân theo các hướng dẫn an toàn thích hợp. Dưới đây là bốn quy tắc an toàn cơ bản cần tuân thủ:

1. Luôn sử dụng dây dày hơn mức bạn tính toán.

2. Luôn đi dây cầu chì vào mạch điện của bạn, đặc biệt là giữa các bảng và pin dự phòng.

3. Luôn sử dụng bộ điều khiển sạc có thể xử lý công suất lớn do các tấm pin mặt trời của bạn phát ra.

4. Luôn luôn thuê một chuyên gia nếu bạn cảm thấy không thoải mái khi làm việc với điện áp cao.

Các yếu tố cần thiết

Các thành phần của hệ thống điện không nối lưới có thể được chia thành bốn loại: nguồn, lưu trữ, kết nối và tải.

Nguồn: Đây là nguồn điện — trong trường hợp của chúng ta, chính là các tấm pin mặt trời.

Kho: Các thành phần này lưu trữ điện năng, để sử dụng sau này. Hệ thống năng lượng mặt trời sử dụng một nhóm pin chu kỳ sâu được nối tiếp với nhau, được gọi là một ngân hàng pin.

Kết nối: Chúng bao gồm các phần liên kết hệ thống với nhau, chẳng hạn như dây dẫn, bộ điều khiển sạc và cầu chì. Từ góc độ an toàn, các kết nối là khu vực có nhiều khả năng gây ra sự cố nhất trên đường, trừ khi có các biện pháp phòng ngừa thích hợp.

Tải trọng: Đây là những mục tiêu cuối cùng; bất kỳ phần nào của thiết bị sử dụng điện đều là tải. Điều này bao gồm bộ biến tần cho các thiết bị 120V của chúng tôi, cũng như bất kỳ thiết bị 12V nào mà chúng tôi có thể đang sử dụng.

Tạo ra năng lượng bằng các tấm pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng từ mặt trời thành điện một chiều (dòng điện một chiều) có thể sử dụng được. DC này sau đó được lưu trữ trong pin và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị của chúng ta.

Khi tia sáng Mặt trời gặp các phần tử quang điện của tấm pin mặt trời, năng lượng sẽ được truyền cho các electron bên trong. Sau đó, các electron bị kích thích này sẽ xoay quanh mạch của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, từ đầu cực âm sang cực dương, sạc pin của chúng ta và giữ cho đèn sáng.

Các tấm pin mặt trời thường có hai loại, dựa trên thành phần phân tử của các nguyên tố quang điện của chúng: Đơn tinh thể màu đen và Đa tinh thể màu xanh lam.

Trong các nét vẽ rộng, các tấm Mono hiệu quả hơn và tốn kém hơn. Tấm poly có thể là một lựa chọn ngân sách tốt; tuy nhiên, người ta có thể thấy mình cần nhiều tấm Poly hơn để có được cùng một sản lượng điện do ít tấm Mono hơn tạo ra. Nếu bạn đang làm việc với không gian hạn chế, chẳng hạn như trên đầu RV, thì tấm nền Mono là lựa chọn phù hợp.

Liên quan: Các tiện ích tuyệt vời chạy bằng năng lượng mặt trời mà mọi nhà nên sử dụng

Lưu trữ năng lượng bằng pin dự phòng

Có rất nhiều, rất nhiều loại pin khác nhau ngoài kia; quá nhiều nên việc lựa chọn những cái hoàn hảo cho ngân hàng pin của bạn có thể hơi khó khăn. Để đơn giản hóa mọi thứ một chút, hãy ghi nhớ hai quy tắc sau khi chọn pin:

1. Luôn sử dụng pin chu kỳ sâu — những pin này được thiết kế để xả đều đặn và duy trì sản lượng điện. Sử dụng pin chu kỳ cạn, như pin xe hơi, sẽ làm giảm tuổi thọ của ngân hàng pin.

2. Pin chu kỳ sâu thường chỉ có thể được xả đến một nửa dung lượng đầy đủ trước khi cần được sạc lại. Khi xem xét nhu cầu pin của bạn, hãy xem mức tiêu thụ điện năng hàng ngày của bạn và nhân nó với hai.

Ngoài hai quy tắc vàng đó, việc lựa chọn sử dụng loại pin nào phù hợp với ngân sách hơn bất cứ thứ gì. Cụ thể, nếu bạn muốn trả trước nhiều hơn cho một ngân hàng pin lithium hiệu quả hơn, lâu dài hơn hoặc bắt đầu và sử dụng với ít tiền hơn với một ngân hàng pin axit chì.

Tạo kết nối

Trước khi ghép bất kỳ phần nào lại với nhau, chúng ta cần biết độ dày thích hợp của dây, cường độ dòng điện của cầu chì và công suất tối đa của bộ điều khiển sạc. Bạn sẽ không diễu hành một cuộc diễu hành qua một cây cầu mới mà không tính xem nó có thể chứa được bao nhiêu trọng lượng; cùng một khái niệm ở đây.

Độ dày dây an toàn phụ thuộc vào lượng dòng điện sẽ chạy qua nó tại một thời điểm nhất định, cũng như chiều dài thực tế của dây cần thiết. Quá mỏng và dây có thể bị chảy, gây ra cháy điện.

Để tính toán độ dày hoặc thước đo thích hợp của dây được sử dụng, hãy sử dụng mặc định là sử dụng máy tính đo dây, sau đó tăng thước đo lên một hoặc hai. Lưu ý rằng đồng hồ đo dây có số lùi: đồng hồ đo lớn hơn sử dụng số nhỏ hơn và ngược lại. Vì vậy, nếu bạn tính toán một khổ an toàn là 10, hãy sử dụng một dây 8-gauge.

Việc tính toán cường độ dòng điện cầu chì an toàn đơn giản hơn nhiều so với việc tính toán thiết bị đo dây an toàn. Đơn giản chỉ cần chia công suất cực đại (P) tính bằng watt của mạch cho điện áp (V) chạy qua nó để có dòng điện (I) tính bằng ampe. Đây là một phương trình cơ bản trong vật lý, được gọi là Định luật Ôm:

Bộ điều khiển sạc điều chỉnh tốc độ sạc đi vào ngân hàng pin của bạn từ các tấm pin mặt trời để đảm bảo hoạt động an toàn. Các thiết bị này sẽ có công suất đầu vào tối đa được liệt kê trên chúng. Nếu sử dụng mảng năng lượng mặt trời 400W, bạn sẽ cần ít nhất định mức công suất tối thiểu 400W cho bộ điều khiển sạc của mình.

Liên quan: Các thiết bị chống sét lan truyền có cần thiết không?

Cấp nguồn cho thiết bị của bạn

Các tấm pin mặt trời tạo ra điện ở dạng 12V DC. Mặc dù 12V là tốt để cấp nguồn cho đèn, sạc điện thoại hoặc chạy quạt của chúng tôi, nhưng điều này gây ra một vấn đề: hầu hết mọi thứ chúng ta sử dụng trong nhà đều được cung cấp bởi 120V AC (Dòng điện xoay chiều). Lưu ý: điện áp nguồn này khác nhau ở một số quốc gia, vì vậy hãy kiểm tra kỹ.

Để giải quyết điều này, chúng tôi sử dụng một biến tần. Biến tần hoạt động bằng cách chuyển đổi 12V DC thành 120V AC và có hai loại, Pure Sine Wave hoặc Modified Sine Wave. Trong hầu hết các trường hợp, sin thuần túy là cách phù hợp, đặc biệt nếu sử dụng thiết bị điện tinh vi như máy tính hoặc bảng điều khiển trò chơi.

Liên quan: Sự khác biệt giữa AC và DC là gì và làm thế nào bạn có thể chuyển đổi chúng

Xây dựng hệ thống điện mặt trời

Nguồn, lưu trữ, kết nối và tải: đây là những phần tạo thành hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới. Bằng cách thận trọng thích hợp và thực hiện một vài phép tính đơn giản, bạn có thể xây dựng một nguồn điện đáng tin cậy một cách an toàn để cắt giảm hóa đơn tiền điện và giữ cho bạn luôn kết nối, bất kể bạn ở đâu.

Đọc tiếp

Giới thiệu về tác giả