Chi tiết về bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT

Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời Là Gì?

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, còn được gọi là bộ điều chỉnh năng lượng mặt trời, về cơ bản là bộ sạc pin năng lượng mặt trời được kết nối giữa các tấm pin mặt trời và pin. Công việc của nó là điều chỉnh quá trình sạc pin và đảm bảo pin được sạc đúng cách, hay quan trọng hơn là không bị sạc quá mức. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời kết hợp DC đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới quy mô nhỏ.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời hiện đại có các tính năng tiên tiến để đảm bảo hệ thống pin được sạc chính xác và hiệu quả, cùng với các tính năng như đầu ra tải DC được sử dụng để chiếu sáng. Nói chung, hầu hết các bộ điều khiển sạc 12V-24V nhỏ hơn lên đến 30A đều có các đầu cuối tải DC và được sử dụng cho các đoàn lữ hành, xe RV và các tòa nhà nhỏ. Mặt khác, hầu hết các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 60A+ MPPT lớn hơn, tiên tiến hơn không có đầu ra tải và được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống điện ngoài lưới lớn với các mảng năng lượng mặt trời và bộ sạc biến tần ngoài lưới mạnh mẽ .

Bạn đang xem: Chi tiết về bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời được đánh giá theo điện áp đầu vào tối đa (V) và dòng sạc tối đa (A). Như được giải thích chi tiết hơn bên dưới, hai xếp hạng này xác định số lượng tấm pin mặt trời có thể được kết nối với bộ điều khiển sạc. Các tấm pin mặt trời thường được kết nối với nhau theo chuỗi, được gọi là một chuỗi các tấm pin. Càng nhiều bảng kết nối nối tiếp, điện áp chuỗi càng cao.

• Xếp hạng Ampe dòng điện (A) = Dòng sạc tối đa.
• Định mức điện áp (V) = Điện áp tối đa (Voc) của tấm pin mặt trời hoặc chuỗi tấm pin.

Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời MPPT và PWM

Có hai loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời chính, PWM và MPPT, trong đó loại thứ hai là trọng tâm chính của bài viết này do hiệu quả sạc tăng lên, hiệu suất được cải thiện và các ưu điểm khác được giải thích bên dưới.

Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời PWM

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời PWM đơn giản, hoặc ‘điều chế độ rộng xung’ , có kết nối trực tiếp từ mảng năng lượng mặt trời đến pin và sử dụng ‘công tắc nhanh’ cơ bản để điều chỉnh hoặc điều khiển quá trình sạc pin. Công tắc (bán dẫn) mở cho đến khi pin đạt đến điện áp sạc hấp thụ. Sau đó, công tắc bắt đầu mở và đóng nhanh chóng (hàng trăm lần mỗi giây) để điều chỉnh dòng điện và duy trì điện áp pin không đổi. Cách thức này hoạt động tốt, nhưng vấn đề là điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời bị kéo xuống để phù hợp với điện áp của pin. Đổi lại, điều này sẽ kéo điện áp của bảng điều khiển ra khỏi điện áp hoạt động tối ưu (Vmp) của nó và làm giảm sản lượng điện của bảng điều khiển cũng như hiệu quả hoạt động.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời PWM là một lựa chọn tuyệt vời với chi phí thấp cho các hệ thống 12V nhỏ khi sử dụng một hoặc hai tấm pin mặt trời, chẳng hạn như các ứng dụng đơn giản như chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời, cắm trại và những thứ cơ bản như bộ sạc USB/điện thoại. Tuy nhiên, nếu cần nhiều hơn một bảng, chúng sẽ cần được kết nối song song, không nối tiếp (trừ khi các bảng có điện áp rất thấp và pin có điện áp cao hơn).

Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời MPPT

MPPT là viết tắt của Trình theo dõi điểm công suất tối đa; những thứ này tiên tiến hơn nhiều so với bộ điều khiển sạc PWM và cho phép tấm pin mặt trời hoạt động ở điểm công suất tối đa, hay chính xác hơn là điện áp và dòng điện tối ưu để có công suất đầu ra tối đa. Sử dụng công nghệ thông minh này, bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT có thể hiệu quả hơn tới 30%, tùy thuộc vào pin và điện áp hoạt động (Vmp) của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Lý do tăng hiệu quả và cách điều chỉnh kích thước chính xác của bộ điều khiển sạc MPPT được giải thích chi tiết bên dưới.

Theo hướng dẫn chung, nên sử dụng bộ điều khiển sạc MPPT trên tất cả các hệ thống năng lượng cao hơn sử dụng hai hoặc nhiều tấm pin mặt trời nối tiếp hoặc bất cứ khi nào điện áp hoạt động của tấm pin (Vmp) cao hơn hoặc bằng 8V so với điện áp pin – xem phần giải thích đầy đủ bên dưới.

Máy Theo Dõi Điểm Công Suất Tối Đa Hoặc MPPT Là Gì?

Bộ theo dõi điểm công suất cực đại, hay MPPT, về cơ bản là một bộ chuyển đổi DC-to-DC hiệu quả được sử dụng để tối đa hóa sản lượng điện của hệ mặt trời. MPPT đầu tiên được phát minh bởi một công ty nhỏ của Úc có tên là AERL way vào năm 1985 và công nghệ này hiện được sử dụng trong hầu như tất cả các bộ biến tần năng lượng mặt trời nối lưới và tất cả các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT.

Nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT tương đối đơn giản – do lượng ánh sáng mặt trời (bức xạ) khác nhau chiếu vào tấm pin mặt trời suốt cả ngày, điện áp và dòng điện của tấm pin liên tục thay đổi. Để tạo ra nhiều năng lượng nhất, một MPPT quét qua điện áp của bảng điều khiển để tìm điểm thích hợp hoặc sự kết hợp tốt nhất giữa điện áp và dòng điện để tạo ra công suất tối đa. MPPT liên tục theo dõi và điều chỉnh điện áp PV để tạo ra nhiều năng lượng nhất, bất kể thời gian trong ngày hay điều kiện thời tiết. Sử dụng công nghệ thông minh này, hiệu suất vận hành tăng lên đáng kể và năng lượng tạo ra có thể nhiều hơn tới 30% so với bộ điều khiển sạc PWM.

Ví dụ PWM với MPPT

Trong ví dụ dưới đây, một tấm pin mặt trời 60 cell (24V) thông thường có điện áp hoạt động là 32V (Vmp) được kết nối với một cục pin 12V bằng cách sử dụng cả bộ điều khiển sạc PWM và MPPT. Sử dụng bộ điều khiển PWM, điện áp của bảng điều khiển phải giảm xuống để phù hợp với điện áp của pin và do đó, công suất đầu ra giảm đáng kể. Với bộ điều khiển sạc MPPT, bảng điều khiển có thể hoạt động ở điểm công suất tối đa và do đó có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Tùy Chọn Điện Áp Pin

Không giống như bộ biến tần pin, hầu hết các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT có thể được sử dụng với nhiều loại điện áp pin khác nhau. Ví dụ: hầu hết các bộ điều khiển sạc 10A đến 30A nhỏ hơn có thể được sử dụng để sạc pin 12V hoặc 24V, trong khi hầu hết các bộ điều khiển sạc công suất lớn hơn hoặc điện áp đầu vào cao hơn được thiết kế để sử dụng trên hệ thống pin 24V hoặc 48V. Một số ít được chọn, chẳng hạn như phạm vi Victron 150V, thậm chí có thể được sử dụng trên tất cả các điện áp pin từ 12V đến 48V. Ngoài ra còn có một số bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời điện áp cao, chẳng hạn như những bộ điều khiển từ AERL và IMARK có thể được sử dụng trên các bộ ắc quy 120V.

Bên cạnh xếp hạng dòng điện (A), kích thước mảng năng lượng mặt trời tối đa có thể được kết nối với bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời cũng bị giới hạn bởi điện áp pin. Như được đánh dấu trong sơ đồ sau, sử dụng pin 24V cho phép kết nối nhiều năng lượng mặt trời hơn với bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 20A so với pin 12V.

Dựa trên định luật Ohm và phương trình công suất, điện áp pin cao hơn cho phép kết nối nhiều tấm pin mặt trời hơn. Điều này là do công thức đơn giản – Công suất = Điện áp x Dòng điện (P=V*I). Ví dụ 20A x 12.5V = 250W, trong khi 20A x 25V = 500W. Do đó, sử dụng bộ điều khiển 20A với pin 24V volt cao hơn, trái ngược với pin 12V, sẽ cho phép tăng gấp đôi lượng năng lượng mặt trời được kết nối.

• 20A MPPT với pin 12V = tối đa 260W Nên sử dụng năng lượng mặt trời
• 20A MPPT với pin 24V = 520W tối đa Nên sử dụng năng lượng mặt trời
• 20A MPPT với pin 48V = 1040W tối đa Nên sử dụng năng lượng mặt trời

Lưu ý, một số nhà sản xuất cho phép sử dụng quá khổ mảng năng lượng mặt trời để đảm bảo bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT hoạt động ở dòng điện sạc đầu ra tối đa, miễn là không vượt quá điện áp và dòng điện đầu vào tối đa! Xem thêm trong phần năng lượng mặt trời quá khổ bên dưới.

Bảng Điều Khiển Năng Lượng Mặt Trời Giải Thích Về Điện Áp

Tất cả các tấm pin mặt trời đều có hai định mức điện áp được xác định trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) dựa trên nhiệt độ cell là 25°C. Đầu tiên là điện áp nguồn tối đa (Vmp) là điện áp hoạt động của bảng điều khiển. Vmp sẽ giảm đáng kể ở nhiệt độ cao và sẽ thay đổi một chút tùy thuộc vào lượng ánh sáng mặt trời. Để MPPT hoạt động chính xác, điện áp hoạt động của bảng điều khiển (Vmp) phải luôn cao hơn vài vôn so với điện áp sạc pin trong mọi điều kiện, kể cả nhiệt độ cao – xem thêm thông tin về sụt áp và nhiệt độ bên dưới.

Thứ hai là điện áp hở mạch (Voc) luôn cao hơn Vmp. Voc đạt được khi bảng điều khiển ở trạng thái mạch hở, chẳng hạn như khi tắt hệ thống hoặc khi pin được sạc đầy và không cần thêm nguồn điện. Voc cũng giảm ở nhiệt độ cao hơn, nhưng quan trọng hơn là tăng ở nhiệt độ thấp hơn.

Điện Áp Pin So Với Điện Áp Bảng Điều Khiển

Để bộ điều khiển sạc MPPT hoạt động chính xác trong mọi điều kiện, điện áp hoạt động của tấm pin mặt trời (Vmp) hoặc điện áp chuỗi (nếu các tấm được kết nối nối tiếp) phải cao hơn ít nhất 5V đến 8V so với điện áp sạc (hấp thụ) của pin. Ví dụ: hầu hết các loại pin 12V có điện áp hấp thụ từ 14 đến 15V, vì vậy Vmp phải ở mức tối thiểu từ 20V đến 23V, có tính đến sự sụt giảm điện áp ở nhiệt độ cao hơn. Lưu ý, trung bình, điện áp hoạt động của bảng điều khiển trong thế giới thực thấp hơn khoảng 3V so với điện áp bảng điều khiển tối ưu (Vmp).

Pin 12V

Trong trường hợp pin 12V, điện áp bảng điều khiển giảm do nhiệt độ cao thường không phải là vấn đề vì các tấm pin mặt trời nhỏ hơn (12V) có Vmp trong khoảng 20V đến 22V, cao hơn nhiều so với mức sạc pin 12V thông thường (hấp thụ ) hiệu điện thế 14V. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời 60 cell (24V) phổ biến không phải là vấn đề vì chúng hoạt động trong dải điện áp 30V đến 40V, cao hơn nhiều.

Pin 24V

Trong trường hợp pin 24V, không có vấn đề gì khi một chuỗi gồm 2 tấm trở lên được kết nối nối tiếp, nhưng sẽ có vấn đề khi chỉ kết nối một tấm pin mặt trời. Các tấm pin mặt trời 60 cell (24V) phổ biến nhất có Vmp từ 32V đến 36V – Mặc dù giá trị này cao hơn điện áp sạc pin khoảng 28V, nhưng sự cố xảy ra vào một ngày rất nóng khi nhiệt độ của tấm pin tăng lên và Vmp của tấm pin có thể giảm xuống lên đến 6V. Sự sụt giảm điện áp lớn này có thể dẫn đến điện áp mặt trời giảm xuống dưới điện áp sạc pin, do đó ngăn không cho pin sạc đầy. Một cách để giải quyết vấn đề này khi chỉ sử dụng một bảng điều khiển là sử dụng bảng điều khiển 72 cell hoặc 96 cell lớn hơn, điện áp cao hơn.

Pin 48V

Khi sạc pin 48V, hệ thống sẽ cần một chuỗi ít nhất 2 bảng nối tiếp nhưng sẽ hoạt động tốt hơn nhiều với 3 bảng trở lên nối tiếp, tùy thuộc vào điện áp tối đa của bộ điều khiển sạc. Vì hầu hết các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 48V đều có điện áp tối đa (Voc) là 150V nên điều này thường cho phép một chuỗi gồm 3 tấm được kết nối nối tiếp. Bộ điều khiển sạc 250V điện áp cao hơn có thể có chuỗi từ 5 tấm trở lên, hiệu quả hơn nhiều trên các mảng năng lượng mặt trời lớn hơn vì nó giảm số lượng chuỗi song song và do đó, giảm dòng điện.

Xem thêm : TP. Hồ Chí Minh: Chủ trương lắp đặt điện mặt trời mái nhà tại các trụ sở công

Lưu ý: Nhiều bảng kết nối nối tiếp có thể tạo ra các mức điện áp nguy hiểm và phải được lắp đặt bởi một chuyên gia điện có trình độ và đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn và quy định của địa phương.

Điện Áp Bảng Điều Khiển Năng Lượng Mặt Trời Vs Nhiệt Độ

Sản lượng điện của một tấm pin mặt trời có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào nhiệt độ và điều kiện thời tiết. Định mức công suất của tấm pin mặt trời (W) được đo trong Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) ở nhiệt độ cell là 25°C và mức bức xạ là 1000W/m2. Tuy nhiên, khi trời nắng, các tấm pin mặt trời nóng lên từ từ và nhiệt độ bên trong cell nói chung sẽ tăng ít nhất 25°C so với nhiệt độ không khí xung quanh; điều này dẫn đến tăng điện trở trong và giảm điện áp (Vmp). Lượng sụt áp được tính toán bằng cách sử dụng hệ số nhiệt độ điện áp được liệt kê trên bảng dữ liệu của bảng điều khiển năng lượng mặt trời.

Cả Vmp và Voc của tấm pin mặt trời sẽ giảm trong thời tiết nắng nóng khi nhiệt độ cell tăng lên. Trong những ngày rất nóng, ít gió để phân tán nhiệt, nhiệt độ của tấm pin có thể tăng cao tới 80°C khi được lắp trên mái nhà tối màu. Mặt khác, trong thời tiết lạnh, điện áp hoạt động của tấm pin mặt trời có thể tăng lên đáng kể, lên tới 5V hoặc thậm chí cao hơn ở nhiệt độ đóng băng. Tăng điện áp phải được tính đến vì nó có thể dẫn đến Voc của mảng năng lượng mặt trời vượt quá giới hạn điện áp tối đa của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời và làm hỏng thiết bị.

Ghi chú biểu đồ điện áp bảng so với nhiệt độ cell:

• STC = Điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn – 25 ° C (77 ° F)
• NOCT = Nhiệt độ cell vận hành danh nghĩa – 45°C (113°F)
• (^) Nhiệt độ cell cao = Nhiệt độ cell điển hình trong thời tiết mùa hè nóng bức – 65°C (149°F)
• (#) Nhiệt độ hoạt động tối đa = Nhiệt độ hoạt động của bảng điều khiển tối đa trong điều kiện nhiệt độ cực cao được gắn trên mái nhà tối – 85°C (185°F)

Tăng điện áp trong thời tiết lạnh

Ví dụ: Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Victron 100V/50A có điện áp mạch hở năng lượng mặt trời (Voc) tối đa là 100V và dòng điện sạc tối đa là 50 Ampe. Nếu bạn sử dụng 2 tấm pin mặt trời 300W với 46 Voc nối tiếp, thì bạn có tối đa 92V. Nghe có vẻ ổn, vì nó ở dưới mức tối đa 100V. Tuy nhiên, trong điều kiện cực lạnh, điện áp bảng điều khiển sẽ cao hơn nhiều so với Voc. Điều này được tính toán bằng cách sử dụng hệ số nhiệt độ điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời, thường là 0,3% cho mỗi độ dưới STC – nhiệt độ cell 25°C. Tuy nhiên, đối với nhiệt độ xuống tới -10°C, thông thường bạn có thể thêm 5V vào bảng điều khiển Voc. Trong trường hợp này, bạn sẽ có Voc là 102V. Giá trị này hiện lớn hơn giới hạn điện áp đầu vào tối đa 100V và có thể làm hỏng MPPT hoặc làm mất hiệu lực bảo hành của bạn.

Giải pháp: Có hai cách để giải quyết vấn đề này:

1. Chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT khác có định mức điện áp đầu vào cao hơn, chẳng hạn như Victron 150V/45A.
2. Kết nối các bảng song song thay vì nối tiếp. Điện áp tối đa lúc này sẽ là 46V + 5V = 51 Voc. Lưu ý, điều này sẽ chỉ hoạt động nếu bạn đang sử dụng hệ thống pin 12V hoặc 24V, nhưng nó không phù hợp với hệ thống 48V vì điện áp quá thấp. Cũng lưu ý, song song dòng điện đầu vào năng lượng mặt trời sẽ tăng gấp đôi, vì vậy cáp năng lượng mặt trời phải được xếp hạng tương ứng.

Lưu ý: Giả sử bạn đang sử dụng pin 12V và 2 tấm pin 300W, dòng điện đầu ra của bộ điều khiển bộ sạc MPPT sẽ vào khoảng: tối đa 600W / 12V = 50A. Vì vậy, bạn nên sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 50A MPPT.

** Ghi chú– kiểm tra nhiệt độ thấp nhất được ghi lại tại địa điểm của bạn.

Định Lượng Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời

Hướng Dẫn Cơ Bản

Định mức Amp (A) của bộ điều khiển sạc phải bằng 10 đến 20% định mức Amp/giờ (Ah) của pin. Ví dụ: ắc quy axit chì 12V 100Ah sẽ cần bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 10A đến 20A. Một tấm pin mặt trời có công suất 150W đến 200W sẽ có thể tạo ra dòng điện sạc 10A* cần thiết cho pin 100Ah để đạt được điện áp sạc hấp phụ với điều kiện là nó được định hướng chính xác và không bị che khuất. * Lưu ý: Luôn tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất pin.

Hướng Dẫn Nâng Cao Về Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời Không Hòa Lưới

Trước khi chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT và mua các tấm pin, pin hoặc bộ biến tần, bạn nên hiểu những kiến ​​thức cơ bản về định cỡ hệ thống năng lượng mặt trời không hòa lưới. Các bước chung như sau:

1. Ước tính mức tải – lượng năng lượng bạn sử dụng mỗi ngày tính bằng Ah hoặc Wh
2. Dung lượng pin – xác định kích thước pin cần thiết tính bằng Ah hoặc Wh
3. Kích thước năng lượng mặt trời – xác định bạn cần bao nhiêu tấm pin mặt trời để sạc pin (W)
4. Chọn/các Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT phù hợp với hệ thống (A)
5. Chọn một biến tần có kích thước phù hợp để phù hợp với tải.

1. Ước tính tải trọng

Bước đầu tiên là xác định tải hoặc thiết bị nào bạn sẽ chạy và trong bao lâu? Điều này được tính bằng – định mức công suất của thiết bị (W) nhân với thời gian chạy trung bình (giờ). Ngoài ra, sử dụng mức rút dòng điện trung bình (A) nhân với thời gian chạy trung bình (hr).

• Năng lượng cần thiết tính bằng Watt giờ (Wh) = Công suất (W) x Thời gian (giờ)
• Năng lượng cần thiết trong giờ Ampe (Ah) = Ampe (A) x Thời gian (giờ)

Sau khi được tính toán cho từng thiết bị hoặc dụng cụ, thì tổng nhu cầu năng lượng mỗi ngày có thể được xác định như trong bảng tải đính kèm .

2. Định cỡ Pin

Tổng tải tính bằng Ah hoặc tải Wh được sử dụng để định cỡ pin. Pin chì-axit có kích thước bằng Ah trong khi pin lithium có kích thước bằng Wh hoặc Ah. Độ sâu xả hàng ngày cho phép (DOD) rất khác nhau đối với axit chì và lithium, xem thêm chi tiết về pin lithium-axit Vs . Nói chung, không nên xả pin chì-axit dưới 70% SoC (Trạng thái sạc) hàng ngày , trong khi pin Lithium (LFP) có thể xả xuống 20% ​​SoC hàng ngày. Lưu ý: Pin chì-axit (AGM hoặc GEL) có thể được xả sâu, nhưng điều này sẽ làm giảm nghiêm trọng tuổi thọ của pin nếu được thực hiện thường xuyên.

Ví dụ: Nếu bạn có tải 30Ah hàng ngày, bạn sẽ cần tối thiểu 100Ah ắc quy chì-axit hoặc ắc quy lithium 40Ah. Tuy nhiên, do thời tiết xấu, nhìn chung bạn sẽ cần ít nhất hai ngày không sạc – vì vậy điều này tương đương với pin axit-chì 200Ah hoặc pin lithium 80Ah. Tùy thuộc vào ứng dụng, địa điểm và thời gian trong năm của bạn, bạn thậm chí có thể yêu cầu 3 hoặc 4 ngày không sạc.

3. Định cỡ Mặt trời

Kích thước năng lượng mặt trời (W) phải đủ lớn để sạc đầy pin vào một ngày nắng điển hình ở địa điểm của bạn. Có nhiều yếu tố cần xem xét bao gồm định hướng bảng điều khiển, thời gian trong năm và các vấn đề về bóng râm. Điều này thực sự khá phức tạp, nhưng một cách để đơn giản hóa mọi thứ là tính toán đại khái cần bao nhiêu watt để tạo ra 20% dung lượng pin tính bằng Ampe . Một số nhà sản xuất cũng cho phép tăng kích thước của mảng năng lượng mặt trời để giúp khắc phục một số tổn thất. Lưu ý rằng bạn có thể sử dụng máy tính thiết kế năng lượng mặt trời miễn phí của chúng tôi để giúp ước tính lượng năng lượng mặt trời tạo ra cho các góc và hướng nghiêng của bảng điều khiển năng lượng mặt trời khác nhau.

Định cỡ năng lượng mặt trời Ví dụ: Dựa trên quy tắc 20%, một ắc quy 12V, 200Ah sẽ cần dòng điện sạc lên tới 40A. Nếu chúng ta đang sử dụng một tấm pin mặt trời 250W thông thường, thì chúng ta có thể thực hiện chuyển đổi điện áp và dòng điện cơ bản:

Dùng phương trình (P/V = I) thì 2 ắc quy 50W/12V = 20.8A

Trong trường hợp này, để đạt được mức sạc 40A, chúng tôi cần ít nhất 2 tấm pin x 250W. Hãy nhớ rằng có một số yếu tố tổn thất cần tính đến, do đó, năng lượng mặt trời quá khổ một chút là một thực tế phổ biến – Xem thêm về năng lượng mặt trời quá khổ bên dưới.

4. Kích thước bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời (A)

Kích thước bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT phải tương ứng với kích thước năng lượng mặt trời. Một cách đơn giản để giải quyết vấn đề này là sử dụng công thức lũy thừa:

Công suất (W) = Điện áp x Dòng điện hoặc (P = V*I)

Nếu chúng ta biết tổng năng lượng mặt trời tính bằng watt (W) và điện áp pin (V), thì để tính ra dòng điện tối đa (I) tính bằng Ampe, chúng ta sắp xếp lại cái này để tính ra dòng điện – vì vậy chúng ta sử dụng công thức sắp xếp lại:

Xem thêm : PIN SẠC DỰ PHÒNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI SIÊU RẺ, NÊN MUA Ở, PIN SẠC DỰ PHÒNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI HVS55

Dòng điện (A) = Công suất (W) / Điện áp hoặc (I = P/V)

Ví dụ: nếu chúng ta có 2 tấm pin mặt trời x 200W và ắc quy 12V, thì dòng điện tối đa = 400W/12V = 33A. Trong ví dụ này, chúng ta có thể sử dụng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 30A hoặc 35A MPPT.

5. Lựa chọn biến tần ắc quy

Biến tần pin có sẵn trong một loạt các kích cỡ được xác định bởi định mức công suất liên tục của biến tần được đo bằng kW (hoặc kVA). Quan trọng hơn, bộ biến tần được thiết kế để hoạt động chỉ với một điện áp ắc quy thường là 12V, 24V hoặc 48V. Lưu ý rằng bạn không thể sử dụng biến tần 24V với hệ thống pin 12V thấp hơn hoặc cao hơn 48V. Mẹo, sử dụng điện áp pin cao hơn sẽ hiệu quả hơn.

Bên cạnh điện áp ắc quy, tiêu chí quan trọng tiếp theo để chọn biến tần ắc quy là tải AC liên tục trung bình (nhu cầu) và tải cao điểm trong thời gian ngắn. Do giảm định mức nhiệt độ trong môi trường nóng, biến tần phải có kích thước cao hơn một chút so với tải hoặc nhu cầu điện năng của các thiết bị mà nó sẽ cấp nguồn. Việc tải là điện cảm hay điện trở cũng rất quan trọng và phải được tính đến. Tải điện trở như ấm đun nước điện hoặc máy nướng bánh mì rất đơn giản để cấp nguồn, trong khi tải cảm ứng như máy bơm nước và máy nén gây áp lực lớn hơn cho biến tần. Liên quan đến mức tải tối đa, hầu hết các bộ biến tần ắc quy có thể xử lý mức tăng đột biến lên đến 2 lần mức định mức liên tục.

Ví dụ về kích thước biến tần:

• Tải liên tục trung bình = 120W (tủ lạnh) + 40W (đèn) + TV (150W) = 310W
• Tải cao hoặc đột biến = 2200W (ấm điện) + máy nướng bánh mì (800W) = 3000W Xem xét các mức tải trên, một biến tần 2400W (với đầu ra cực đại 4800) sẽ đủ cho các tải liên tục nhỏ hơn và dễ dàng cung cấp năng lượng cho các tải cực đại trong thời gian ngắn.

Quá Khổ Năng Lượng Mặt Trời MPPT

Do các tổn thất khác nhau trong hệ thống năng lượng mặt trời, thông thường người ta thường tăng kích thước của mảng năng lượng mặt trời để cho phép hệ thống tạo ra nhiều năng lượng hơn trong thời tiết xấu và trong các điều kiện khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ cao, nơi có thể xảy ra hiện tượng suy giảm năng lượng.

Các yếu tố tổn thất chính bao gồm – thời tiết xấu (bức xạ thấp), bụi bẩn, bóng râm, định hướng kém và giảm định mức nhiệt độ cell (tham khảo hệ số nhiệt độ công suất trên bảng thông số kỹ thuật của tấm pin mặt trời để biết thêm chi tiết). Tìm hiểu thêm về hiệu quả của bảng điều khiển năng lượng mặt trời và giảm nhiệt độ cell.

Những yếu tố tổn thất này có thể dễ dàng làm giảm sản lượng từ 30% trở lên. Ví dụ: một tấm pin mặt trời 300W thường sẽ tạo ra 240W đến 270W vào một ngày hè nóng nực do nhiệt độ giảm định mức năng lượng. Tùy thuộc vào vị trí của bạn, điều này cũng có thể xảy ra vào mùa mưa do mức độ bức xạ thấp hơn. Vì những lý do này, việc mở rộng mảng năng lượng mặt trời vượt quá giá trị danh nghĩa hoặc khuyến nghị’ của nhà sản xuất sẽ giúp tạo ra nhiều năng lượng hơn trong các điều kiện bất lợi.

Có thể tăng kích thước từ 150% trở lên trên nhiều bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT chuyên nghiệp. Tuy nhiên, không phải tất cả các bộ điều khiển sạc MPPT giá rẻ đều được thiết kế để xử lý nguồn điện bổ sung khi hoạt động hết công suất trong một khoảng thời gian dài và điều này có thể làm hỏng một số bộ điều khiển. Do đó, điều cần thiết là phải kiểm tra xem nhà sản xuất có cho phép quá khổ hay không.

Morningstar và Victron Energy cho phép vượt quá kích thước vượt quá các giá trị danh nghĩa được liệt kê trên bảng dữ liệu, miễn là bạn không vượt quá điện áp đầu vào và giới hạn dòng điện. Bộ điều khiển Victron MPPT đã được sử dụng thành công với 200% năng lượng mặt trời quá khổ mà không gặp bất kỳ sự cố nào. Tuy nhiên, số lượng quá khổ càng lớn, bộ điều khiển sẽ hoạt động hết công suất càng lâu và nó sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn.

Nếu không có hệ thống thông gió đầy đủ, nhiệt dư thừa có thể dẫn đến việc bộ điều khiển quá nóng và giảm công suất đầu ra hoặc trong trường hợp xấu nhất là tắt hoàn toàn hệ thống. Do đó, hãy luôn đảm bảo rằng bạn có đủ khoảng trống xung quanh bộ điều khiển theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất và thêm hệ thống thông gió cưỡng bức bằng quạt nếu cần.

Cảnh báo – bạn KHÔNG BAO GIỜ được vượt quá điện áp ĐẦU VÀO tối đa (Voc) hoặc định mức dòng điện đầu vào tối đa của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời!

QUAN TRỌNG – Năng lượng mặt trời quá khổ chỉ được phép sử dụng trên một số bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT chẳng hạn như của Victron, Morningstar và EPever. Kích thước quá lớn đối với các kiểu máy khác có thể làm mất hiệu lực bảo hành của bạn và dẫn đến hư hỏng hoặc thương tích nghiêm trọng cho người hoặc tài sản – luôn đảm bảo nhà sản xuất cho phép kích thước quá lớn và không bao giờ vượt quá giới hạn dòng điện hoặc điện áp đầu vào tối đa.

Tìm Hiểu Thêm Về Kích Thước Năng Lượng Mặt Trời

Như đã đề cập trước đây, tất cả các bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời đều bị giới hạn bởi điện áp đầu vào tối đa (V – Vôn) và dòng sạc tối đa (A – Ampe). Điện áp tối đa xác định số lượng bảng có thể được gắn (theo chuỗi) và định mức dòng điện sẽ xác định dòng điện sạc tối đa và lần lượt kích thước pin có thể được sạc.

Như được mô tả trong hướng dẫn ở trên, mảng năng lượng mặt trời sẽ có thể tạo ra dòng sạc gần bằng dòng điện của bộ điều khiển, dòng điện này phải có kích thước chính xác để phù hợp với pin. Một ví dụ khác: pin 200Ah 12V sẽ yêu cầu bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 20A và bảng điều khiển năng lượng mặt trời 250W để tạo ra dòng điện gần 20A. (Dùng công thức P/V = I thì ta có 250W/12V = 20A).

Như minh họa ở trên, bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời Victron 100/20 MPPT 20A cùng với pin 12V có thể được sạc bằng tấm pin mặt trời ‘danh nghĩa’ 290W . Do những tổn thất được mô tả trước đây, nó cũng có thể được sử dụng với bảng điều khiển ‘quá khổ’ từ 300W đến 330W. Bộ điều khiển sạc Victron 20A tương tự được sử dụng với pin 48V có thể được lắp đặt với một mảng năng lượng mặt trời lớn hơn nhiều với kích thước danh nghĩa là 1160W.

So với bộ điều khiển sạc Victron MPPT ở trên, dòng Rover của Renogy không cho phép quá khổ năng lượng mặt trời . Bảng thông số kỹ thuật của Rover nêu rõ ‘Max. Công suất đầu vào năng lượng mặt trời’ như trên (không phải công suất đầu vào danh nghĩa). Quá khổ dòng Rover sẽ làm mất hiệu lực bảo hành. Dưới đây là hướng dẫn đơn giản để chọn một mảng năng lượng mặt trời phù hợp với các loại pin có kích thước khác nhau bằng cách sử dụng bộ điều khiển sạc MPPT sê-ri Rover.

Bộ Điều Khiển Sạc Năng Lượng Mặt Trời 20A – Bình ắc quy 50Ah đến 150Ah

• 20A/100V MPPT – Pin 12V = 250W Solar (1 tấm x 260W)*
• 20A/100V MPPT – Pin 24V = 520W Solar (2 tấm 260W)*Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 40A – Ắc quy 150Ah đến 300Ah

• 40A/100V MPPT – Pin 12V = 520W Solar (2 tấm 260W)*
• 40A/100V MPPT – Pin 24V = 1040W Solar (4 tấm x 260W)*

* Chỉ nhớ rằng ‘một số nhà sản xuất’ cho phép mảng năng lượng mặt trời có kích thước quá khổ, miễn là bạn không vượt quá điện áp tối đa hoặc định mức dòng điện của bộ điều khiển sạc – luôn tham khảo thông số kỹ thuật và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Từ chối trách nhiệm

Bài viết này chỉ được sử dụng như một hướng dẫn. Trước khi thực hiện bất kỳ giao dịch mua nào hoặc thực hiện bất kỳ cài đặt hoặc sửa đổi nào liên quan đến năng lượng mặt trời/pin, bạn phải tham khảo tất cả các thông số kỹ thuật và hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất. Tất cả các công việc phải được thực hiện bởi một người có chuyên môn.

Nguồn: https://www.cleanenergyreviews.info/blog/mppt-solar-charge-controllers

Nguồn: https://hvsolar.vn
Danh mục: Tin Tức