Mar 05,2025
Hiểu rõ các thuật ngữ điện cơ bản như điện áp (V), dòng điện (I) và công suất (P) đóng vai trò rất quan trọng khi bạn muốn khai thác tối đa hiệu quả từ các tấm pin mặt trời. Về cơ bản, công suất là kết quả của phép nhân giữa điện áp, đóng vai trò như một áp lực điện, với dòng điện, là tốc độ dòng chảy của điện năng, do đó P bằng V nhân với I. Ba yếu tố này thực sự ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống điện mặt trời trong việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng sử dụng được. Ví dụ như vấn đề che khuất (shading). Khi một phần của tấm pin bị che khuất hoặc nhiệt độ thay đổi quá mức, điện áp giảm xuống dưới mức cần thiết và ngay lập tức bộ nghịch lưu (inverter) không còn hoạt động đúng nữa. Điều đó đồng nghĩa với việc lượng điện sản sinh ra vào cuối ngày sẽ giảm đi. Nghiên cứu từ NREL cho thấy rõ mức độ thiệt hại lớn như thế nào đối với các hệ thống khi điện áp và dòng điện không được quản lý đúng cách. Do đó, việc nắm vững những nguyên lý cơ bản này không chỉ đơn thuần là lý thuyết, mà nó trực tiếp ảnh hưởng đến việc các hộ gia đình và doanh nghiệp có thực sự hưởng lợi từ khoản đầu tư vào hệ thống điện mặt trời của họ hay không.
Việc lựa chọn giữa dây dẫn trần xoắn và dây dẫn đặc đóng vai trò rất quan trọng khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời. Dây dẫn trần xoắn bao gồm nhiều sợi nhỏ đan xoắn vào nhau, nhờ đó mang lại độ linh hoạt tốt hơn hẳn so với dây dẫn đặc được làm từ một vật dẫn liên tục. Điều này tạo ra sự khác biệt rõ rệt trong quá trình lắp đặt, đặc biệt là ở những vị trí mà dây dẫn thường xuyên bị rung lắc hoặc di chuyển. Các thợ lắp đặt điện mặt trời thường chọn dây dẫn trần xoắn cho các ứng dụng ngoài trời vì khả năng chịu đựng tốt hơn trước các tác động thời tiết và stress vật lý. Một công ty năng lượng mặt trời lớn thậm chí còn báo cáo rằng tỷ lệ sự cố liên quan đến kết nối điện giảm đáng kể trên các hệ thống sử dụng dây dẫn trần xoắn, ngay cả trong điều kiện bão tuyết mùa đông hay đợt nắng nóng mùa hè. Đối với hầu hết các hệ thống điện mặt trời, sự kết hợp giữa tính uốn dẻo và độ bền khiến dây dẫn trần xoắn trở thành lựa chọn thông minh hơn trên tổng thể.
Khi nói đến các hệ thống điện mặt trời, việc sử dụng cáp đồng so với cáp đồng bọc nhôm (CCA) mang lại những đặc điểm khác nhau, chủ yếu liên quan đến khả năng dẫn điện và chi phí. Đồng là lựa chọn tiêu chuẩn vàng về độ dẫn điện và độ bền cao hơn, nghĩa là tổn thất dòng điện thấp hơn và toàn bộ hệ thống hoạt động hiệu quả hơn. Tuy nhiên, phải thừa nhận rằng cáp đồng đắt hơn đáng kể so với cáp CCA. Ngược lại, CCA cũng có vị trí nhất định nhờ chi phí thấp hơn, nhưng đi kèm với một số hạn chế. Các dây dẫn này có điện trở cao hơn và dễ bị sụt áp lớn hơn, đặc biệt là khi chạy dây ở khoảng cách xa. Đối với những người làm việc trong điều kiện ngân sách hạn chế hoặc chỉ cần chạy dây ở khoảng cách ngắn, cáp CCA vẫn có thể là lựa chọn phù hợp. Một số thử nghiệm đã chứng minh rằng đồng vượt trội hơn hẳn CCA khi xét về khả năng tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ hệ thống, mặc dù giá thành cao hơn đáng kể.
Khi các tấm pin mặt trời được nối với nhau theo kiểu nối tiếp, chúng được kết nối đầu này đến đầu kia theo một đường thẳng, điều này làm tăng tổng điện áp tạo ra. Cách làm này hoạt động bởi vì ta nối phía cực dương của tấm pin này với phía cực âm của tấm pin tiếp theo. Kết quả là điện áp cao hơn trong khi mức dòng điện không thay đổi, do đó cách bố trí này hợp lý khi chúng ta cần điện áp cao hơn để chuyển đổi năng lượng hiệu quả. Tuy nhiên, có một điểm hạn chế đáng lưu ý về vấn đề bóng che trong hệ thống nối tiếp. Nếu chỉ một tấm pin bị che bóng, toàn bộ chuỗi sẽ bị giảm hiệu suất. Để khắc phục vấn đề này, các thợ lắp đặt thường thêm các điốt bypass (mắc nối tiếp) để cho phép dòng điện luân chuyển vòng qua các tấm pin bị che bóng thay vì bị chặn hoàn toàn. Nghiên cứu cho thấy việc nối tiếp giúp tăng hiệu quả điện áp của hệ thống, mang lại kết quả tốt hơn, đặc biệt trong các hệ thống lớn nơi mà các tấm pin chủ yếu được đặt ở vị trí tránh xa bóng đổ. Ví dụ, nhiều mái nhà thương mại đã được hưởng lợi từ cấu hình này vì cách bố trí của chúng thường tránh được các vấn đề nghiêm trọng về bóng che.
Khi thiết lập hệ thống điện song song cho các tấm pin mặt trời, về cơ bản, chúng ta sẽ kết nối tất cả các đầu dương lại với nhau trên một dây dẫn và tất cả các đầu âm trên dây dẫn khác. Điều này giúp cân bằng về mặt điện và làm toàn bộ hệ thống chịu đựng tốt hơn trước các vấn đề do bóng râm gây ra. So với cách mắc nối tiếp, nơi mà tất cả các giá trị được cộng dồn lại, cách mắc song song giữ nguyên mức điện áp nhưng lại cộng dòng điện lại với nhau. Lợi thế lớn xuất hiện khi một số tấm pin bị che khuất trong khi những tấm khác không bị. Với cách mắc song song, các tấm pin không bị ảnh hưởng vẫn hoạt động ở mức công suất tối đa mà không bị kéo xuống bởi các tấm pin bị che bóng gần đó. Chẳng hạn như trong các công trình ở khu đô thị, nơi cây cối hoặc các tòa nhà tạo ra bóng râm trong ngày. Chúng tôi đã ghi nhận tại một số công trình thực tế ở môi trường thành phố, việc chuyển sang mắc song song đã làm tăng đáng kể sản lượng năng lượng trong những giai đoạn bị che khuất phức tạp như thế này. Điều đó lý giải tại sao nhiều đơn vị lắp đặt lại ưa chuộng phương pháp này tại các vị trí có điều kiện phức tạp.
Khi các tấm pin mặt trời kết hợp cả cách mắc nối tiếp và song song, chúng thường hoạt động hiệu quả hơn vì tận dụng được ưu điểm từ cả hai phương pháp. Những cách bố trí lai này thực sự tăng cao mức điện áp trong khi vẫn kiểm soát được dòng điện, nghĩa là toàn bộ hệ thống thu thập năng lượng hiệu quả hơn. Chúng hoạt động rất tốt trong những trường hợp ánh nắng không chiếu đều khắp các khu vực khác nhau hoặc khi các tấm pin phải được lắp đặt theo hình dạng phức tạp xung quanh công trình. Cách mà các hệ thống này cân bằng giữa điện áp và dòng điện giúp chúng đạt được ngưỡng tối ưu của bộ chuyển đổi (inverter), từ đó sản sinh ra mức công suất cao nhất trong suốt cả ngày. Các thử nghiệm thực tế cho thấy các hệ thống lai này có thể thu được lượng điện đáng kể hơn so với các hệ thống thông thường, đặc biệt hữu ích đối với những công trình gặp phải điều kiện ánh sáng thay đổi hoặc có những điểm bị che khuất. Đối với các chủ sở hữu tài sản quan tâm đến hiệu quả kinh tế, cách bố trí này thường mang lại lợi nhuận nhanh hơn vì tận dụng tốt hơn lượng ánh sáng mặt trời có sẵn.
Cách mà nhiệt độ ảnh hưởng đến hệ thống dây điện và lượng điện mà hệ thống quang điện tạo ra đóng vai trò rất quan trọng khi cố gắng khai thác tối đa hiệu quả từ các hệ thống pin mặt trời. Khi nhiệt độ bên ngoài tăng lên, các tế bào năng lượng mặt trời nhỏ bé thực tế hoạt động kém hiệu quả hơn do điện trở trong các dây dẫn nối kết tăng lên. Vì vậy, ngay cả khi ánh nắng mặt trời rất mạnh, chúng ta vẫn có thể thấy sản lượng điện thấp hơn kỳ vọng. Đó là lý do vì sao nhiều nhà lắp đặt hiện nay xem xét các vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt hơn, ví dụ như loại dây nhôm bọc đồng dẫn điện tốt và giữ được độ mát khi vận hành dưới áp lực. Nghiên cứu từ Fraunhofer ISE cũng chỉ ra một điều thú vị: cứ mỗi độ tăng trên 25 độ C, các tấm pin mặt trời sẽ mất đi khoảng nửa phần trăm hiệu suất. Việc duy trì nhiệt độ hoạt động lý tưởng cho các tấm pin này không chỉ là lý thuyết tốt, mà còn tạo ra sự khác biệt rõ rệt về lợi nhuận mà người đầu tư thu được từ năng lượng tái tạo.
Lớp cách nhiệt có khả năng chống tia UV rất quan trọng để giúp các hệ thống quang điện hoạt động hiệu quả trong thời gian dài. Nếu không được bảo vệ đúng cách, dây điện sẽ bị hư hại do tiếp xúc với ánh nắng mặt trời theo thời gian, khiến toàn bộ hệ thống bắt đầu xuống cấp nhanh hơn mức bình thường. Hầu hết các tiêu chuẩn ngành nghề đều yêu cầu vật liệu phải chịu đựng được mọi điều kiện thời tiết ngoài trời do thiên nhiên tạo ra, bao gồm cả ngày nóng và đêm lạnh, cũng như tiếp xúc liên tục với ánh nắng mà không bị hư hỏng. Nhóm nghiên cứu tại NREL đã thực hiện một số thử nghiệm trên các loại vật liệu khác nhau và phát hiện ra rằng những vật liệu có khả năng chống tia UV thực sự có độ bền cao hơn nhiều so với các vật liệu thông thường. Các hệ thống được xây dựng từ những vật liệu tốt hơn này sẽ tiếp tục vận hành ổn định trong suốt toàn bộ vòng đời của chúng, thay vì suy giảm đột ngột sau vài năm sử dụng.
Việc tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo an toàn và khai thác hiệu suất tối đa từ hệ thống. Các kỹ thuật nối đất đúng cách, sử dụng loại cáp cách điện phù hợp và tuân thủ các tiêu chuẩn của NEC (National Electrical Code) là những yếu tố then chốt giúp hệ thống hoạt động ổn định và bền lâu. Khi thực hiện đúng, những bước này giúp ngăn ngừa các tình huống nguy hiểm và duy trì hiệu suất hoạt động của tấm pin mặt trời trong nhiều năm thay vì chỉ vài tháng. Hầu hết các chuyên gia trong ngành đều khẳng định rằng việc bỏ qua các yêu cầu theo quy định thường dẫn đến nhiều vấn đề phát sinh về sau, bao gồm nguy cơ cháy nổ và lãng phí năng lượng. Các nghiên cứu từ các tổ chức như SEIA cũng đã chứng minh điều này, cho thấy rằng các công trình lắp đặt tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật thường hoạt động hiệu quả hơn và gây ít rắc rối hơn cho cả chủ nhà và doanh nghiệp.
Lời khuyên phù hợp, giải pháp phù hợp hoàn hảo.
Sản xuất hiệu quả, cung cấp liền mạch.
Kiểm tra nghiêm ngặt, chứng nhận toàn cầu.
Trợ giúp nhanh chóng, hỗ trợ liên tục.
EN
