08 bước thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời đòi hỏi quá trình kỹ thuật và lập kế hoạch cẩn thận để đảm bảo hiệu suất và an toàn. Dưới đây là các bước cơ bản để thiết kế một hệ thống điện năng lượng mặt trời:

08 bước thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời

1. Thu thập thông tin:

Trước khi bắt đầu thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời, việc thu thập thông tin là điều quan trọng để hiểu rõ nhu cầu của hệ thống. Dưới đây là các hoạt động cụ thể:

• Phân tích hóa đơn điện để xác định mức tiêu thụ điện hàng tháng và hàng năm. Dựa trên công thức: Lượng điện tiêu thụ hàng tháng = Tổng lượng điện tiêu thụ trung bình của các thiết bị trong 1 ngày x 30 ngày.
• Sử dụng các công cụ trực tuyến hoặc thiết bị đo để xác định hướng và góc lắp đặt tối ưu cho các tấm pin.
• Xác định điều kiện thời tiết trong năm tại khu vực lắp đặt.
• Đánh giá tình trạng hệ thống điện cũ (nếu có).
• Lập kế hoạch ngân sách. Xác định số tiền bạn có thể dành cho việc lắp đặt hệ thống.

2. Tính toán công suất:

a. Tính toán công suất hệ thống

Công suất hệ thống = Lượng điện tiêu thụ hằng ngày/ tỉ lệ hiệu suất hệ thống.

Trong đó. Lượng điện tiêu thụ hằng ngày là nhu cầu năng lượng của gia đình hoặc doanh nghiệp.

Tỉ lệ hiệu suất hệ thống: Là phần trăm hiệu suất của hệ thống có thể đạt được (thường khoảng 70-90%).

b. Tính toán công suất pin:

Do tổn hao trong hệ thống, cũng như xét đến tính an toàn khi những ngày nắng không tốt, số Watt-hour của tấm pin năng lượng mặt trời cung cấp phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải cần sử dụng, theo công thức sau:

Số Watt-hour của tấm pin mặt trời = (1.3 – 1.5) x tổng số Watt-hour toàn tải

• Số Watt-hour của tấm pin mặt trời: Lượng năng lượng mà tấm pin mặt trời cần cung cấp (Watt-hour).
• Tổng số Watt-hour toàn tải: Tổng lượng năng lượng mà hệ thống cần sử dụng trong một ngày (Watt-hour).
• (1.3 – 1.5) là hệ số an toàn. Thường được sử dụng để tính đến các tổn thất và điều kiện không thuận lợi như ngày mây mù hay mưa.

c. Tính toán số lượng tấm pin

Số lượng tấm pin = Tổng công suất của hệ thống pin mặt trời/ Công suất của mỗi tấm pin

Ví dụ: Gia đình quyết định lắp đặt một hệ thống pin mặt trời có tổng công suất là 6kWp. Nếu tấm pin có công suất là 530W, thì số lượng tấm pin cần sử dụng sẽ là:

Số lượng tấm pin = 6,000/535 = 11.21 tấm.

Do đó, để đảm bảo hệ thống đạt hiệu suất tối ưu, có thể lựa chọn sử dụng 12 tấm pin.

Lưu ý rằng để hệ thống hoạt động hiệu quả, còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như loại inverter (số MPPT, số string/MPPT,…), mặt bằng lắp đặt tấm pin (diện tích, hướng mái, độ dốc từng mái,…) và điều kiện vị trí (hiệu suất của tấm pin dựa trên điều kiện ánh sáng và nhiệt độ).

d. Chọn loại pin mặt trời phù hợp

Các loại pin mono, poly, hay thin-film có ưu điểm và hạn chế khác nhau.

3. Lựa chọn biến tần:

Chọn biến tần phù hợp với hệ thống. Đó có thể là biến tần on-grid, off-grid, hoặc hybrid.

Ví dụ: Trong trường hợp lý thuyết, nếu bạn quyết định sử dụng biến tần có công suất 3kW cho hệ thống điện mặt trời 5kWp. Số lượng biến tần cần sử dụng sẽ là: 5/3 = 1.67. Vì vậy, để đảm bảo hiệu suất tối ưu, bạn sẽ cần sử dụng ít nhất 2 biến tần cho hệ thống này.

Thường thì công suất cực đại phía DC của tấm pin chỉ đạt tối đa khoảng 80-85%. Vì vậy, nhà sản xuất thường khuyến nghị chọn công suất biến tần tối thiểu là 80% của công suất tấm pin. Bạn có thể kiểm tra công suất tối đa được nhà sản xuất khuyến cáo cho tấm pin trong datasheet hoặc tem nhãn của biến tần.

Ngoài ra, với sự đa dạng về công suất, bạn có thể lựa chọn loại biến tần phù hợp để giảm chi phí khi mua nhiều biến tần cho hệ thống của mình.

4. Xác định hệ thống hybrid (nếu có):

Nếu bạn muốn cài đặt một hệ thống lưu trữ điện mặt trời hòa lưới (hybrid) để sử dụng năng lượng mặt trời vào ban đêm và trong trường hợp mất điện. Bạn cần thực hiện tính toán và thiết kế cho hệ thống lưu trữ.

Đầu tiên, bạn phải xác định được dung lượng pin lưu trữ điện mặt trời:

Dung lượng pin lưu trữ = Công suất của thiết bị x Số giờ sử dụng x Số lượng thiết bị (kWh)

Một gợi ý hữu ích là bạn có thể xác định lượng điện tiêu thụ ban đêm bằng cách kiểm tra chỉ số điện trên công tơ điện vào buổi chiều tối và sáng hôm sau.

Sau khi bạn đã xác định được dung lượng pin lưu trữ cần thiết, bạn có thể tính toán số lượng pack pin lithium cần sử dụng. Thị trường thường có các loại pin lithium với dung lượng 5kWh (51.2V-100Ah) và 10kWh (51.2V-200Ah):

Số lượng pack pin lithium = Dung lượng pin lưu trữ / Dung lượng pack pin lithium

5. Lập bản vẽ kỹ thuật:

Sau khi đã xác định được số thiết bị trong hệ thống, bạn cần thiết kế sơ đồ lắp đặt hệ thống. Sơ đồ phải xác định vị trí cụ thể của các tấm pin mặt trời trên mái nhà hoặc bất kỳ vị trí nào khác. Vẽ biểu đồ kết nối giữa tấm pin, inverter, hệ thống lưu trữ (nếu có), và lưới điện.

Đây chính là cơ sở để bạn lắp đặt hệ thống đúng kỹ thuật và hoạt động hiệu quả. Đây cũng là một trong các bước thiết kế hệ thống điện mặt trời quan trọng, là yếu tố giúp cho việc bảo trì, bảo dưỡng sau này được đơn giản hơn.

6. Xác định cấu trúc khung:

Đây cũng là bước thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái không thể bỏ qua. Khung đỡ tấm pin thường được cấu tạo từ xà gồ thép/nhôm, bu lông, ốc vít…Bộ phận này có tác dụng nâng đỡ các tấm pin mặt trời nên cần có sự chắc chắn, vững chãi. Do đó, bạn cần chọn các loại vật liệu khung chắc chắn, có độ bền cao, chống gỉ sét.

7. Xây dựng và lắp đặt

a. Chuẩn bị công trình:

Bắt đầu chuẩn bị công trình bằng việc cài đặt các thiết bị bảo vệ, hệ thống treo tấm pin. Và các công việc chuẩn bị cần thiết khác.

b. Lắp đặt hệ thống:

Thực hiện lắp đặt tấm pin và dây dẫn theo thiết kế đã được xác nhận. Cài đặt inverter và các thiết bị điều khiển hệ thống theo vị trí đã xác định trong bản vẽ thiết kế.

Liên kết các thành phần của hệ thống, bao gồm: tấm pin, inverter, hệ thống điều khiển và các thành phần khác, thông qua các dây dẫn.

c. Kiểm tra và điều chỉnh:

Thực hiện các kiểm tra và thử nghiệm để đảm bảo rằng hệ thống hoạt động đúng như thiết kế.

8. Lập kế hoạch bảo trì và giám sát:

a. Thiết lập hệ thống giám sát:

Cài đặt hệ thống giám sát để theo dõi hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Hệ thống này bao gồm cả giám sát tình trạng của tấm pin, inverter, và các yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất.

b. Theo dõi hiệu suất:

Liên tục theo dõi và ghi chép hiệu suất của hệ thống. Kiểm tra các thông số như sản lượng điện, hiệu suất inverter, và lượng điện tiêu thụ.

c. Xử lý sự cố:

Nếu có sự cố xảy ra, hãy xác định và giải quyết ngay lập tức để đảm bảo rằng hệ thống hoạt động một cách hiệu quả.

d. Bảo dưỡng định kỳ:

Thực hiện các công việc bảo dưỡng pin năng lượng mặt trời định kỳ, bao gồm: làm sạch tấm pin, kiểm tra và bảo dưỡng inverter, và kiểm tra kết nối dây dẫn.

Thời gian thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời mất bao lâu?

Thời gian thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm quy mô của dự án, phức tạp của hệ thống, điều kiện địa phương và quy trình phê duyệt. Dưới đây là một ước lượng tổng quát:

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời nhỏ (Dành cho gia đình):

Thời gian: 1-4 Tuần

Bao gồm việc xác định vị trí lắp đặt, tính toán điều kiện ánh sáng mặt trời, lựa chọn công suất, loại pin, và thiết kế cơ bản.

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời trung bình (Doanh nghiệp nhỏ, công ty):

Thời gian: 4-8 Tuần

Bao gồm các bước của dự án nhỏ và thêm chi tiết hóa hệ thống, xác định yêu cầu kỹ thuật, và thực hiện các bước cần thiết để tuân thủ pháp luật và quy định.

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời lớn (Khu công nghiệp, nhà máy):

Thời gian: 8 tuần trở lên

Bao gồm tất cả các bước của dự án trung bình và đòi hỏi thêm thời gian cho các phê duyệt, kiểm tra an toàn, và các yếu tố đặc biệt như quản lý năng lượng và tích hợp hệ thống lưu trữ.

Lưu ý rằng các yếu tố bên ngoài như thời tiết, quy trình phê duyệt địa phương, và sự chờ đợi từ các đối tác có thể ảnh hưởng đến thời gian thiết kế.

Hơn nữa, việc sử dụng các công nghệ và phần mềm thiết kế tiên tiến có thể giúp rút ngắn thời gian này.

Vì sao nên thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời trước khi thi công

Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời trước khi thi công giúp:

• Lựa chọn vị trí lắp đặt, công suất của pin năng lượng mặt trời, và loại inverter phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
• Thông qua quá trình thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời, giúp bạn có 1 cái nhìn tổng quan về chi phí, hiệu quả kinh tế của hệ thống để đưa ra quyết định chính xác.
• Thiết kế trước hệ thống điện năng lượng mặt trời giúp bạn đảm bảo hệ thống tuân thủ các quy định, yêu cầu của pháp luật. Đặc biệt là về an toàn và đấu nối lưới điện quốc gia.
• Nếu có những thách thức về địa hình như: cây cối, bóng cây, hoặc tòa nhà lân cận, thì qua quá trình thiết kế sẽ giúp bạn tìm ra giải pháp trước khi bắt đầu thi công.
• Thiết kế trước giúp hạn chế việc lắp đặt thiếu sót hoặc dư thừa, giảm thiểu rủi ro thi công.
• Đảm bảo hệ thống được cài đặt và vận hành an toàn, bền vững.
• Thiết kế trước hệ thống điện mặt trời giúp cung cấp dự báo về sản lượng điện. Từ đó, bạn có thể đánh giá khả năng hồi vốn và lợi ích kinh tế.
• Giúp quá trình bảo trì và sửa chữa sau này trở nên thuận tiện và hiệu quả.
• Đảm bảo tiến độ thi công suôn sẻ.
• Giúp bạn kiểm soát ngân sách và tránh các chi phí ngoài dự kiến trong quá trình thi công.

Lời kết

Solar SGX hy vọng rằng thông qua bài viết sẽ mang đến cho bạn một cái nhìn tổng quan và chi tiết về việc thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời như là: các bước thiết kế hệ thống, thời gian thi công và lý do vì sao bạn nên thiết kế hệ thống điện mặt trời.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn biết thêm về các sản phẩm, dịch vụ của chúng tôi tại Solar SGX, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn trong việc hiểu rõ hơn về năng lượng mặt trời và tìm kiếm giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu của bạn.

Cảm ơn bạn đã đồng hành cùng chúng tôi trong hành trình khám phá và ứng dụng năng lượng mặt trời. Hãy cùng nhau đóng góp vào việc xây dựng một tương lai sạch sẽ và bền vững!

Điện năng lượng mặt trời Sài Gòn Xanh – Nâng tầm cuộc sống!

• TƯ VẤN – KHẢO SÁT – THI CÔNG
• 0976 123450 (phím 1), 096 5594559
• Website: solarsgx.vn
• Fanpage:Điện năng lượng mặt trời Sài Gòn Xanh
• Địa chỉ: 21 Sến Quỳ, Ninh Sơn, Thành phố Tây Ninh, Tây Ninh