Hệ Thống Năng Lượng Mặt Trời Là Gì? Thành Phần Và Nhược Điểm

Hệ thống năng lượng mặt trời có các thành phần chính như tế bào quang điện, biến tần và bảng điều khiển. Đây là nguồn năng lượng tái tạo sạch, dồi dào và sẵn có nhất hiện nay. Tuy nhiên, công nghệ nào cũng không hoàn hảo và tồn đọng nhiều nhược điểm…

1. Hệ thống năng lượng mặt trời là gì?

Hệ thống năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng tái tạo sạch và sẵn có nhất hiện nay. Công nghệ hiện đại ngày nay có thể khai thác hệ thống năng lượng này cho nhiều mục đích sử dụng. Ví dụ như sản xuất điện, cung cấp ánh sáng, nước nóng cho gia đình, thương mại hoặc công nghiệp.

Năng lượng mặt trời cũng có thể được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu về điện thông qua các tế bào quang điện mặt trời (SPV). Điện này có thể được sử dụng ngay hoặc được lưu trữ trong pin. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét tất cả về năng lượng mặt trời.

2. Thành phần của hệ thống

2.1. Tế bào quang điện mặt trời (SPV)

Tế bào quang điện mặt trời (SPV) là một thiết bị trong hệ thống năng lượng mặt trời, giúp biến đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện thông qua hiệu ứng quang điện. SPV được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như tín hiệu đường sắt, chiếu sáng đường phố, chiếu sáng trong nước và cấp nguồn cho các hệ thống viễn thông từ xa.

Nó có một lớp silicon loại p được đặt tiếp xúc với một lớp silicon loại n; và sự khuếch tán của các electron xảy ra từ vật liệu loại n sang vật liệu loại p. Trong vật liệu loại p có các lỗ trống để nhận các electron. Còn vật liệu loại n rất giàu electron, nhờ ảnh hưởng của mặt trời mà các electron di chuyển từ vật liệu loại n sang p. Từ đó phát sinh điện tích ở hai bên của đường giao nhau p-n và tạo ra điện trường. Kết quả là, một hệ thống giống như điốt được tạo ra để thúc đẩy dòng điện tích.

Vì vậy khi ở trong bóng tối, tế bào quang điện mặt trời hoạt động giống như một diode phân cực ngược. Khi ánh sáng chiếu vào nó – giống như điốt – nó sẽ phân cực thuận và dòng điện chạy theo một hướng từ cực dương sang cực âm.

2.2. Biến tần

Tế bào quang điện mặt trời SPV được làm bằng chất bán dẫn, hiện được sử dụng phổ biến nhất là silicon. Về cơ bản, khi ánh sáng chiếu vào nó, một phần ánh sáng sẽ được hấp thụ trong vật liệu bán dẫn và tạo ra dòng điện.

Quá trình biến đổi ánh sáng thành điện năng được gọi là hiệu ứng quang điện mặt trời (SPV). Một tấm pin mặt trời là một tập hợp các tế bào quang điện mặt trời. Các tấm pin mặt trời lúc này chuyển đổi quang năng thành điện một chiều. Sau đó, điện một chiều cần đi vào một biến tần để biến điện một chiều thành điện xoay chiều 220V có thể sử dụng cho các thiết bị gia dụng.

2.3. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời cho biết thông tin về hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời. Khi bảng điều khiển năng lượng mặt trời được kết nối với pin, nó hoạt động giống như một pin khác. Và cả hai hệ thống đều mắc nối tiếp nhau – giống như hai pin được kết nối nối tiếp.

Hiệu suất đo được từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố bên ngoài như: khí hậu, điều kiện của bầu trời, hướng của bảng điều khiển, cường độ và thời gian của ánh sáng mặt trời và các kết nối dây của nó. Nếu ánh sáng mặt trời bình thường, bảng điều khiển 12 volt – 15 watt có thể có dòng điện khoảng 1 ampe.

Nếu được bảo dưỡng đúng cách, một tấm pin mặt trời sẽ có tuổi thọ khoảng 25 năm. Cần thiết kế bố trí tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà. Thông thường nó được bố trí quay mặt về hướng đông một góc 45 độ. Để theo dõi năng lượng mặt trời, chúng ta cũng có thể xoay bảng điều khiển theo mặt trời khi nó di chuyển từ đông sang tây.

Kết nối dây điện cũng rất quan trọng. Nếu dây quá dài, dòng điện có thể giảm. Vì vậy, theo quy luật, bảng điều khiển năng lượng mặt trời được bố trí ở độ cao 3 – 6,1m so với mặt đất.

Nên làm sạch bảng điều khiển năng lượng mặt trời đúng cách mỗi tháng một lần. Bao gồm làm sạch bề mặt để loại bỏ bụi, hơi ẩm và kết nối lại các thiết bị đầu cuối.

3. Nhược điểm của hệ thống năng lượng mặt trời

3.1. Khả năng gián đoạn

Các tấm pin mặt trời chỉ hoạt động khi trời nắng, nghĩa là các hệ thống năng lượng mặt trời không hoạt động vào ban đêm. Và chúng tạo ra ít năng lượng hơn khi trời nhiều mây.

Nếu hệ thống điện mặt trời của bạn tạo ra nhiều năng lượng hơn mức bạn dùng vào mùa hè, bạn nên tích lũy và sử dụng chúng vào điểm trời không có nắng (như ban đêm hay mùa đông).

3.2. Tính thẩm mỹ

Điều này mang tính chủ quan, nhiều người cảm thấy các tấm pin mặt trời xấu xí hoặc làm mất đi vẻ ngoài mái nhà của họ.

Tuy nhiên trong vài năm qua, các tấm pin được cải thiện đáng kể về mặt thẩm mỹ. Hệ thống cáp có thể được giấu giúp đi nhìn sạch sẽ hơn nhiều. Công nghệ giá đỡ cũng cung cấp nhiều tùy chọn màu sắc và độ cao cho mái nhà của bạn.

3.3. Chi phí hệ thống năng lượng mặt trời

Chi phí của các tấm pin mặt trời là một vấn đề lớn và chắc chắn là một bất lợi cho nhiều người.

Các hệ thống năng lượng mặt trời thường được lắp đặt với giá khoảng $ 10.000 đến $ 16.000, chi phí này vẫn còn khá cao đối với nhiều gia đình. Nhưng khi bạn xem xét tính kinh tế dài hạn của điện mặt trời, chúng chắc chắn là một lựa chọn tốt hơn. Hãy xem các tấm pin mặt trời không phải là một khoản chi phí mà là một khoản đầu tư.

4. Kết

Hệ thống năng lượng mặt trời dường như đang trở thành xu hướng cho xã hội ngày nay. Bởi lẽ đây là nguồn nguyên liệu sạch và vô cùng dồi dào, có thể ứng dụng được rất nhiều trong thực tế. Hy vọng qua bài viết các bạn đã hiểu hơn về hệ thống năng lượng này.