Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 21/06/2021 | 10:34

Thứ hai, 21/06/2021 | 10:34

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 22:18 ngày 15/07/2020

Điện mặt trời mái nhà - Giải pháp tiết kiệm điện hiệu quả

Bức xạ mặt trời là một nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng tại Việt Nam. Trung bình, tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở Việt Nam vào khoảng 5kWh/m2/ngày ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, vào khoảng 4kWh/m2/ngày ở các tỉnh miền Bắc. Từ dưới vĩ tuyến 17, bức xạ mặt trời không chỉ nhiều mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm. Số giờ nắng trong năm ở miền Bắc vào khoảng 1500-1700 giờ trong khi ở miền Trung và miền Nam Việt Nam, con số này vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm.
Trước nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng của toàn dân và các doanh nghiệp, làm sao vẫn sử dụng điện đáp ứng nhu cầu cuộc sống mà vẫn kiểm soát được chi phí thì lắp đặt điện mặt trời (ĐMT) mái nhà là giải pháp tiết kiệm điện vô cùng hiệu quả và được nhiều người dân quan tâm, tìm hiểu.
Sau khi Quyết định 13/2020/QĐ-TTg  ngày 06/4/2020 về Cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời tại Việt Nam được ban hành thay thế Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017  thì thị trường ĐMT mái nhà lại trở nên sôi động hơn.
Cũng đã có nhiều chuyên gia viết về ĐMT mái nhà ở nhiều góc độ khác nhau, tuy nhiên nhiều người dân vẫn còn đang băn khoăn, tìm hiểu về cấu tạo và hoạt động của hệ thống ĐMT mái nhà, ích lợi của ĐMT mái nhà đem lại… bài viết dưới đây sẽ giúp bạn đọc có thêm thông tin về hệ thống ĐMT mái nhà.
Tổng quan về hệ thống điện mặt trời mái nhà
Hệ thống điện mặt trời mái nhà bao gồm các phần chính như sau: Các tấm Pin mặt trời, Inverter hòa lưới, Tủ điều khiển và hệ thống khung giá đỡ Pin trên mái nhà…
Các Hệ thống điện mặt trời mái nhà thường sử dụng:
- Hệ thống điện mặt trời nối lưới: Đấu nối vào lưới điện quốc gia và không có bộ lưu trữ điện (ắc quy); Đây là hệ thống ĐMT thường được sử dụng nhiều nhất vì chi phí đầu tư thấp hơn, thời gian hoàn vốn nhanh, thao tác vận hành đơn giản, dễ dàng trong nâng cấp hệ thống, bảo dưỡng và sửa chữa, ít gây hại cho môi trường do không sử dụng ắc quy.
- Hệ thống điện mặt trời độc lập: Không nối vào lưới điện quốc gia và có bộ lưu trữ điện (ắc quy); Giá thành đắt, bảo dưỡng sửa chữa phức tạp hơn, nên chỉ phù hợp cho lắp đặt ở vùng sâu vùng xa, chưa có lưới điện quốc gia hoặc lưới điện quốc gia không ổn định.
- Hệ thống điện mặt trời độc lập kết hợp hòa lưới: Được nối vào lưới điện quốc gia và có bộ lưu trữ điện (ắc quy); Là sự kết hợp giữa 2 loại hệ thống điện mặt trời nêu trên.
Hình 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới (đồng bộ của Big K)
Pin mặt trời có 3 loại chính: Mono, Poly và Thin-film. Mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, trong đó loại pin năng lượng mặt trời phù hợp nhất cho việc lắp đặt sẽ phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể như tài chính của Nhà đầu tư và thực địa vị trí lắp đặt; pin mặt trời Mono tốt hơn pin Poly ở hiệu suất chuyển đổi ở những nơi có bức xạ mặt trời yếu (khoảng 3,8 – 4,8kWh/m2/ngày). Khu vực miền Nam nước ta có cường độ bức xạ mặt trời cao nhất cả nước (từ 4,8 – 5,6kWh/m2/ngày) và miền Bắc là  (từ 3,8 – 4,7kWh/m2/ngày). 
Các tấm pin năng lượng mặt trời được gắn trên phần mái của tòa nhà thông qua hệ thống giàn khung, sẽ hấp thụ bức xạ mặt trời chiếu vào và chuyển hóa quang năng thành điện năng 1 chiều (DC) qua Inverter sẽ biến đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) chuẩn.
Inverter hòa lưới: Bộ Inverter sẽ biến đổi điện một chiều (DC) mà tấm Pin mặt trời tạo ra thành dòng điện xoay chiều (AC) dạng sóng hình Sin chuẩn với tín hiệu mẫu từ lưới điện (220V - 1 pha hoặc 380V - 3 pha), cung cấp điện cho lưới điện và các tải tiêu thụ. Inverter sẽ ưu tiên sử dụng điện mặt trời được tạo ra cung cấp trực tiếp cho phụ tải. Ngoài ra Inverter còn có các chức năng: Tự giảm công suất khi tần số lưới điện quá cao, khi lưới mất điện Inverter sẽ tự động tắt để bảo vệ an toàn, phát hiện dòng rò xuống đất, giám sát các thông số của lưới điện từ đó giúp đảm bảo điện áp và tần số trong khoảng cho phép và chức năng bảo vệ chống chạm đất.
Tủ điện điều khiển: Tủ gồm các Attomat đóng cắt mạch điện AC/DC, bộ chống sét lan truyền cho nguồn AC, nguồn DC...bộ điều khiển của hệ thống giám sát năng lượng mặt trời thông minh cho phép người vận hành giám sát từ xa thông qua điện thoại thông minh, máy tính… kết nối với internet.
Hệ thống giám sát SSOC (Solar System Operation Center):
Cho phép người vận hành giám sát từ xa thông qua điện thoại thông minh, máy tính… kết nối với internet.
Tùy theo từng phần mềm giám sát do nhà cung cấp xây dựng, tất cả các thông số hoạt động của hệ thống như: Công suất tức thời của Hệ thống, sản lượng điện năng sản xuất trong ngày, tổng điện năng hệ thống ĐMT đã sản xuất, nhiệt độ tấm pin… và nhiều các thông tin khác. Hệ thống SSOC sẽ giám sát, phân tích hoạt động và đưa ra các khuyến nghị cần thiết cho hệ thống hoạt động tốt nhất. Chủ sở hữu và người vận hành có thể giám sát hoạt động của hệ thống ĐMT ở mọi lúc, mọi nơi.
Hình 2: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống SSOC  (đồng bộ của Big K)
Hình 3: Giao diện hệ thống SSOC  (đồng bộ của Big K)
Hoạt động của hệ thống điện mặt trời mái nhà nối lưới
- Vào ban ngày, khi có bức xạ mặt trời tốt, nếu điện năng tạo ra từ Pin mặt trời bằng hoặc lớn hơn công suất tải tiêu thụ của tòa nhà: Điện năng từ Pin mặt trời sẽ được ưu tiên sử dụng cho toàn bộ tải tiêu thụ của tòa nhà, không sử dụng điện từ lưới của EVN. Phần điện năng dư thừa sẽ được đưa lên lưới điện bán lại cho EVN thông qua điện kế (công tơ) 2 chiều do EVN lắp đặt ghi nhận.
- Vào chiều tối hoặc khi bức xạ mặt trời thấp, nếu điện năng tạo ra từ Pin mặt trời nhỏ hơn công suất tải tiêu thụ của tòa nhà: Điện năng sẽ được lấy bổ sung từ lưới điện để bù vào lượng thiếu. Phần điện năng lấy bù vào cũng sẽ được điện kế (công tơ) 2 chiều ghi nhận để thanh toán tiền trả cho EVN.
- Khi mất điện lưới của EVN, hệ thống sẽ tự động được cách ly (mặc dù vẫn đang có bức xạ mặt trời). Đây là chức năng bảo vệ của Inverter nhằm đảm bảo an toàn cho lưới điện và nhân viên sửa chữa.
- Vào ban đêm hoặc khi không có bức xạ mặt trời Inverter không hoạt động, lúc đó toàn bộ tải tiêu thụ được lấy điện năng từ lưới của EVN, lượng điện năng này được công tơ 2 chiều ghi lại để thanh toán trả EVN.
Hình 4: Hoạt động của hệ thống điện năng lượng mặt trời nối lưới trong từng trường hợp
Những lợi ích thiết thực do điện mặt trời mái nhà đem lại: Bao gồm lợi ích cho người dân (Chủ đầu tư) và cho cả hệ thống điện quốc gia vốn đang trong tình trạng khan hiếm nguồn cung cấp do nhiều nguồn điện dự kiến xây mới không được ủng hộ của công chúng nên chưa khởi công và nhiều nguồn đang xây dựng nhưng chậm tiến độ theo quy hoạch.
- Lợi ích cho người dân:
+ Giảm chi phí tiền điện hàng tháng do điện được sản xuất và sử dụng trực tiếp vào giờ cao điểm hoặc giảm giá mua điện bậc cao (giá của bậc 5, 6).
+ Tăng thu nhập nhờ bán lại phần sản lượng điện dư, không sử dụng cho EVN với giá 1.940 đồng/ kWh (8,38 UScent), áp dụng đối với các dự án điện mặt trời mái nhà có thời gian nghiệm thu đưa vào vận hành và phát điện từ 01/7/2019 đến 31/12/2020, Hợp đồng mua bán điện mặt trời mái nhà được ký với đơn vị Điện lực được EVN ủy quyền trong 20 năm kể từ ngày vận hành phát điện, tỷ giá Đô la quy đổi được lấy theo số liệu công bố của Ngân hàng Nhà nước Việt Nam công bố ngày cuối cùng của năm trước để tính cho năm tiếp theo.
+  Không tốn diện tích đất khi lắp đặt (điện mặt trời mái nhà chiếm 5-6 m2 mái/1kWp;  trong khi điện mặt trời trên mặt đất chiếm khoảng 11-13 m2 mặt đất /1kWp)
+ Chống nóng hiệu quả cho công trình.
- Lợi ích cho đất nước và Hệ thống điện quốc gia
+ Giảm bớt được phụ tải đỉnh của hệ thống điện tại các giờ cao điểm, do đó giảm áp lực huy động nguồn cung cấp cho hệ thống điện vào giờ cao điểm, phát huy hết hiệu suất của nguồn phát vào giờ thấp điểm, giảm áp lực cho cơ quan điều độ hệ thống điện, tăng khả năng thu hồi vốn đầu tư, đảm bảo an sinh xã hội.
+ Giảm quá tải cho đường dây truyền tải trong giờ cao điểm, giảm bớt áp lực đầu tư nâng cấp đường dây truyền tải.
+ Góp phần bảo vệ môi trường.
+ Giảm áp lực trong Quy hoạch sử dụng đất tại các địa phương.
Xuất phát từ lợi ích chung của xã hội và lợi ích của người dân và doanh nghiệp, EVN đã và đang triển khai nhiều hoạt động hỗ trợ, khuyến khích đặc biệt với điện mặt trời mái nhà; đơn giản hóa thủ tục đăng ký, cung cấp các dịch vụ đăng ký mua bán điện mặt trời mái nhà trực tuyến.
Hiện nay, trình tự thủ tục đấu nối và mua điện mặt trời rất đơn giản, sau khi lắp đặt, chủ đầu tư có nhu cầu bán điện chỉ cần liên hệ Tổng đài Chăm sóc khách hàng của EVN để được hỗ trợ kiểm tra miễn phí điều kiện hòa lưới, lắp đặt điện kế 2 chiều và ký hợp đồng mua bán điện mặt trời.
Để thuận lợi cho mọi người dân, doanh nghiệp có thể tìm hiểu và tiếp cận với mọi thông tin liên quan về điện mặt trời mái nhà Chủ đầu tư và người dân thể tìm hiểu qua các website:   https://solar.evn.com.vn; http://rooftopsolar.com.vn
Với tiềm năng phát triển điện mặt trời mái nhà ở Việt Nam rất lớn, việc hỗ trợ phát triển điện mặt trời mái nhà là một trong những chủ trương quan trọng bởi đây là nguồn cung cấp điện hiệu quả, giải pháp thiết thực cho việc đáp ứng nhu cầu điện năng ngày một tăng cao./.
Lã Hồng Kỳ - Đỗ Thị Minh Ngọc - Văn phòng Ban Chỉ đạo quốc gia về phát triển điện lực
lên đầu trang