Những lưu ý quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất cao khi lắp đặt điện mặt trời trên mái nhà

Sử dụng điện năng lượng mặt trời là sử dụng nguồn năng lượng “xanh”, sạch và có giá trị bền vững đã và đang là xu hướng trên toàn thế giới. Cơ bản một hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới trên mái nhà cho hộ gia đình, nhà xưởng, kho bãi,.. sẽ bao gồm các thiết bị:

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel – Solar module )

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel – Solar module ) hay còn gọi là pin quang điện. Dựa vào vật liệu chính để chế tạo nên các loại pin mặt trời là từ Silic dạng tinh thể nên được chia thành 3 loại khác nhau: Monocrystalline, Polycrystalline và pin mặt trời dạng phim mỏng. Hiệu suất pin mặt trời của đơn tinh thể ( Mono Crystallie) cao hơn so với loại đơn tinh thể (Polycrystalline và màng mỏng).

Ngoài ra có một công nghệ mới tạo ra quang điện từ ánh sáng mặt trời đó là quang điện tập trung. Không giống như các hệ thống quang điện thông thường, nó sử dụng thấu kính hoặc gương cong để tập trung ánh sáng mặt trời vào các pin mặt trời nhỏ, hiệu quả cao, đa chức năng.

Ưu nhược điểm của các công nghệ quang điện.

Trên thị trường hiện nay có nhiều thương hiệu pin năng lượng mặt trời, chiếm số lượng nhiều đặc biệt là cung cấp cho các dự án cánh đồng năng lượng mặt trời (solar farm) là các thương hiệu pin mặt trời từ xuất xứ từ Trung Quốc như pin mặt trời Jinko, Trina, JA…, các thương hiệu pin mặt trời có nhà máy sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam như pin mặt trời Vsun, pin mặt trời Canadian, pin mặt trời Irex… và các thương hiệu lớn xuất xứ từ Hàn, Mỹ, Nhật như pin mặt trời LG, pin mặt trời Sunpower, pin mặt trời Hanwha, pin mặt trời thin – film First Solar, pin mặt trời Mitsubishi…

Về giá thành thì các thương hiệu đến từ Trung Quốc có giá thành rẻ nhất, phần lớn là các sản phẩm pin mặt trời đa tinh thể, thời gian bảo hành 10-12 năm. Các thương hiệu đắt tiền nhất là pin mặt trời LG, Sunpower với thời gian bảo hành 25 năm. Đặc biệt pin mặt trời LG có dòng sản phẩm 12 busbar, hiệu suất cao, độ suy giảm hiệu suất theo thời gian thấp, có chế độ bảo hành tốt nhất thị trường hiện nay với bảo hành vật lý 25 năm, bảo hành hiệu suất sau 25 năm đạt trên 86-88% tùy dòng sản phẩm.

Lắp đặt hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà.

Bộ hòa lưới (Inverter hòa lưới)

Inverter hòa lưới có chức năng chuyển đổi toàn bộ nguồn năng lượng thu được từ pin mặt trời là dòng điện 1 chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC. Sau khi dòng điện đã cùng pha, cùng tần số thì sẽ tự động hòa vào nguồn điện lưới quốc gia, đồng thời cung cấp cho các phụ tải tiêu thụ trong nhà.

Trong quá trình sử dụng điện mặt trời hòa lưới có 3 trường hợp xảy ra:

Khi nguồn điện mặt trời tạo ra bằng với điện tiêu thụ của các tải. Lúc này tải sẽ tiêu thụ 100% từ điện năng lượng mặt trời.

Khi nguồn điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn tải tiêu thụ. Lúc này hệ thống sẽ tự động lấy thêm điện từ điện lưới để cung cấp đủ cho các tải tiêu thụ.

Khi nguồn điện mặt trời tạo ra lớn hơn các tải tiêu thụ. Lúc này nguồn điện dư ra từ điện mặt trời sẽ được trả ra điện lưới. (Nhà nước sẽ mua lại số điện dư thừa và hòa vào điện lưới quốc gia).

Nguyên lý hoạt động của Inverter hòa lưới.

Hiện tại, Inverter năng lượng mặt trời được phân làm 3 loại là Inverter chuỗi (String inverter), Inverter vi mô (Micro inverter) và Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá (Power Optimizer).

Inverter chuỗi (String inverter)

String inverter là một biến tần trung tâm đóng vai trò là đầu vào của nguồn năng lượng điện được tạo ra bởi chuỗi những tấm pin năng lượng, từ đó chạy đến từng đơn vị riêng lẻ. Những tấm pin mặt trời được liên kết với nhau thành chuỗi và điểm cuối là kết nối vào biến tần. Một biến tần chuỗi có thể có nhiều đầu vào.

Ví dụ: Hệ thống của bạn có thể có 4 chuỗi, mỗi chuỗi gồm 8 tấm pin và bạn có thể cắm 4 chuỗi này vào cùng một biến tần 11000W. Đồng nghĩa với việc bạn có thể xây dựng một hệ thống với 32 tấm pin mặt trời chỉ với một biến tần.

Inverter vi mô (Micro Inverter)

Đây là loại biến tần kết hợp với một tấm pin năng lượng mặt trời duy nhất để quản lý và đảm nhiệm công việc chuyển đổi dòng điện DC thành dòng điện AC cho tấm pin riêng lẻ đó. Trong các hệ thống biến tần vi mô, không có biến tần chuỗi. Thay vào đó, mỗi tấm pin sẽ được nối với biến tần micro của chính nó.

Inverter chuỗi kết hợp tối ưu hoá (Power Optimizer)

Bộ tối ưu hóa được gắn vào trực tiếp các tấm pin mặt trời cho phép bạn có thể kiểm soát từng đầu ra của tấm pin đó một cách độc lập với những tấm pin khác của chuỗi. Vì lẽ đó, biến tần loại này sẽ giải quyết được những hạn chế của bộ biến tần chuỗi. Không may một tấm pin bị giảm khả năng sản xuất điện do bóng râm hoặc trục trặc kỹ thuật thì bộ tối ưu hóa đảm bảo các pin khác trong chuỗi không bị ảnh hưởng theo.

Trên thị trường hiện nay có nhiều thương hiệu Inverter đến từ những công ty hàng đầu trên thế giới chuyên sản xuất các loại Inverter dành cho ngành năng lượng mặt trời với công suất từ vài kW đến vài mW như: Fronius của Áo bảo hành thiết bị 10 năm, Solar Edge của Ba Lan bảo hành thiết bị 12 năm, SMA của Đức với các lựa chọn bảo hành từ 5 năm đến 20 năm hoặc công ty hàng đầu của Mỹ trong lĩnh vực sản xuất Micro Inverter là Enphase có thời gian bảo hành tới 25 năm.

Đến từ châu Á cũng có các sản phẩm như của hãng Dasstech là thương hiệu số 1 tại Hàn Quốc bảo hành thiết bị 5 năm, Huawei và Growattlà 2 thương hiệu hàng đầu đến từ Trung Quốc với gói bảo hành tiêu chuẩn cho thiết bị 5 năm. Các thiết bị của các hãng nổi tiếng này đều có hiệu suất cao hơn 97 - 98%, được tích hợp đo đếm điện năng và giám sát từ xa (Monitoring system) qua mạng wifi, 2G/3G/4G trên nền tảng Android, IOS hoặc Web.

Các thiết bị phụ khác

Một thiết bị khác nhưng cực kỳ quan trọng trong hệ thống điện mặt trời tại nhà là hệ thống chống sét, tủ phân phối và bảo vệ DC/AC (DC/AC Distribution Box). Chống sét AC cho điện năng lượng mặt trời 1 Pha được đấu nối song song với mạch điện từ các tấm pin đi về Inverter. Có thể lắp bảo vệ trước các tấm pin năng lượng mặt trời, trong các tủ điện bên ngoài hoặc trước các bộ sạc, Inverter, bộ chuyển đổi DC/AC để triệt tiêu các xung điện quá áp xuống hệ thống tiếp địa một cách an toàn.

Inverter Huawei và các CB bảo vệ.

Ngoài ra còn có các thiết bị phụ khác như dây dẫn điện chuyên dụng cho điện mặt trời, các loại khung kẽm nhúng nóng, Inox hoặc nhôm Anodize chuyên dụng, thang máng cáp có độ bền trên 30 năm ở ngoài trời và đồng hồ 2 chiều đo đếm điện năng (hiện đã được EVN lắp miễn phí cho các hộ gia đình đăng ký mua bán điện mặt trời với EVN).

Tổng chi phí đầu tư sẽ giao động 15 - 25 triệu đồng trên 1 kWP

Về giá một hệ thống điện mặt trời hòa lưới lắp đặt hoàn chỉnh, cho dù là cho gia đình hay doanh nghiệp, nhà xưởng thì sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

Vật tư chính: Loại vật tư, giá rẻ, phổ thông hay cao cấp, đặc biệt là tấm pin mặt trời, bộ hòa lưới. Giá vật tư chính chiếm phần lớn giá trị hợp đồng, từ 60-70%. Có nhiều loại pin mặt trời, kể cả 1 hãng sản xuất cũng có nhiều cấp độ sản phẩm, phổ thông và rẻ nhất là Poly/ Poly Perc, cao hơn là Mono/ Mono Perc hay cao cấp là Mono N-Type… Giá các sản phẩm này tùy thuộc vào uy tín nhà sản xuất, thông số kỹ thuật của sản phẩm, chế độ bảo hành, các chứng chỉ chứng nhận của sản phẩm…

Vật tư phụ: Chiếm từ 20-30% giá trị hợp đồng, tuy nhiên phần này cũng rất quan trọng, các thiết bị sử dụng trong tủ điện, các loại thiết bị CB, cầu chì, cắt lọc sét, dây dẫn chuyên dụng cho điện mặt trời… Các loại khung kẽm và nhôm chuyên dụng, thang máng cáp có độ bền trên 30 năm ở ngoài trời…

Điều kiện mái thi công: Mái tôn sẽ ít tốn chi phí nhất, sau đó là mái bằng, mái ngói,.. Đặc thù một số công trình phức tạp hoặc ở độ cao thì có thể chi phí thi công cao hơn một chút. Nhưng giá thi công chỉ chiếm khoảng 5-15% tổng giá trị hợp đồng.

Tiêu chuẩn và chất lượng thi công, bảo hành bảo dưỡng,.. mỗi đơn vị thi công điện mặt trời có năng lực, kinh nghiệm và tiêu chuẩn chất lượng riêng, các công ty lớn còn có đội ngũ theo dõi giám sát hệ thống và đề xuất bảo trì bảo dưỡng định kỳ cho các hệ thống lớn để tăng tính hiệu quả của công trình. Vì thế chi phí lắp đặt có thể có khác nhau, tuy vậy tỉ lệ chi phí này không lớn chỉ từ 5-15% đơn giá hệ thống, vì vậy nên chọn các đơn vị có năng lực tốt, kinh nghiệm nhiều năm và đội ngũ lớn để có thể yên tâm về chất lượng và tuổi thọ của công trình.

Những lưu ý trong thi công và lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời

Lựa chọn hướng và góc phù hợp để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời:

Tấm pin được đặt xuôi về hướng Nam góc 10 – 15 độ.

Hướng mặt trời mọc và lặn là từ Đông sang Tây. Để mặt trời chiếu vào tấm pin từ sáng tới chiều thì tấm pin đặt xuôi về hướng Nam góc 10 – 15 độ để hệ thống thu được điện năng đạt hiệu quả cao nhất.

Lựa chọn giá đỡ cho hệ thống năng lượng mặt trời ta nên sử dụng loại Inox hoặc nhôm Anodize để làm vì loại chất liệu này bền và sử dụng lâu dài, tạo sự chắc chắn cho bộ khung.

Thi công hệ thống pin mặt trời lắp đặt áp mái:

Tấm pin đặt xoay về hướng Nam, góc nghiêng từ 10 độ đến 15 độ.

Khoảng cách tối thiểu từ tấm pin đến mái 115mm.

Khoảng cách các tấm Module cách nhau ít nhất là 10mm.

Nên dùng vật liệu inox cho tất cả cấu kiện để đảm bảo độ bền.

Siết chặt các module bằng bulong M8.

Dùng ít nhất 4 kẹp có độ dày từ 7 – 10 mm để cố định tấm pin với khung.

Khoảng cách tối thiểu từ tấm pin đến mái là 115mm.

Cách đấu dây và bảo dưỡng:

Khi đấu dây cần đảm bảo đầu tiếp xúc sạch sẽ và khô ráo.

Kiểm tra điện áp của từng module trước khi đấu song song, nếu thấy hiện tượng đảo cực hoặc chênh lệch lớn hơn 10V thì cần kiểm tra lại. Từng module có sẵn 2 dây ra trống nắng, cần được nối với dây có tiết diện ít nhất 4 mm2.

Vệ sinh thường xuyên sạch sẽ bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời.

Vệ sinh thường xuyên sạch sẽ bề mặt tấm pin năng lượng mặt trời theo định kỳ 6 tháng 1 lần hoặc 1 tháng 1 lần với môi trường nhiều bụi bẩn, gần khu công nghiệp.