Tiểu luận Hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ gia đình

Báo cáo khoa học
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐÔ
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ
Đề tài:
HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
DÀNH CHO HỘ GIA ĐÌNH
Sinh viên thực hiện: Đồng Thiện Thứ
MSSV: 13D520201045
Lớp: Điện – Điện tử 8
GVGD: Nguyễn Chí Thắng

Cần Thơ, ngày 28 tháng 12 năm 2014
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 1
Báo cáo khoa học
LỜI CẢM ƠN
Trên tinh thần đó với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Chí Thắng và các
bạn trong lớp em đã tiến hành làm bài báo cáo "Hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ
gia đình" thông qua bài báo cáo này em đã hiểu rõ hơn về việc sử dụng cững như bảo
quản, bảo trì , hệ thống năng lượng mặt trời
Do thời gian và kiến thức có hạn nên em không tránh khỏi những thiếu sót rất
mong được sự chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn.
Cuối cùng em xin cảm ơn quý thầy cô bộ môn, thầy Nguyễn Chí Thắng đã hướng
dẫn giúp em hoàn thành bài báo cáo này
LỜI NÓI ĐẦU
Trong tiến trình phát triển của loài người, việc sử dụng năng lượng là đánh dấu
một cột mốc rất quan trọng. Từ đó đến nay, loài người sử dụng năng lượng ngày càng
nhiều ,nhất là trong vài thế kỷ gần đây. Trong cơ cấu năng lượng hiện nay,chiếm phần
chủ yếu là năng lượng tàn dư sinh học than đá,dầu mỏ,khí tự nhiên. Kế là năng lượng
nước thủy điện, năng lượng hạt nhân, năng lượng sinh khối (bio.gas, …) năng lượng mặt
trời, năng lượng gió chỉ chiếm một phần khiêm tốn. Xã hội loài người không phát triển
nếu không có năng lượng.

Ngày nay, năng lượng tàn dư sinh học, năng lượng không tái sinh, ngày càng kiệt,
giá dầu mỏ tăng từng ngày, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển kinh tế xã hội và môi trường
sống. Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế là nhiệm vụ cấp bách của các nhà khoa học
,kinh tế, các chính trị gia,… và mỗi người chúng ta. Nguồn năng lượng thay thế đó phải
sạch, than thiện với môi trường, chi phí thấp, không cạn kiệt (tái sinh), và dễ sử dụng. Từ
lâu, loài người đã mơ ước sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng hầu như vô
tận, đáp ứng hầu hết các tiêu chí nêu trên. Nhiều công trình nghiêng cứu đã được thực
hiện, năng lượng mặt trời không chỉ là năng lượng của tương lai mà còn là năng lượng
của hiện tại. Bạn không nên nghĩ rằng ứng dụng năng lượng mặt trời là công việc của
riêng của các nhà khoa học, đây cũng chính là nơi bạn có thể phát huy óc sáng tạo, sự
khéo tay, và tính kiên nhẫn của bạn. Còn gì thú vị hơn khi bạn tự thực hiện và ứng dụng
năng lượng mặt trời trong chính ngôi nhà của mình.
Các dự án đó tương đối đơn giản, chi phí trong tầm tay của bạn, nhưng hiệu quả
cao, không đồi hỏi lý thuyết cao siêu, chỉ cần bạn nhận ra lợi ích của việc sử dụng năng
lượng mặt trời và quyết tâm thực hiện. bạn có thể thực hiện từng bước theo hướng dẫn
trong từng dự án, khi dạt kết quả, bạn hoàn toàn có thể chỉnh sửa, cải tiến để năng cao
hiệu suất và giảm chi phí tùy theo sự năng động và tính sáng tạo của bạn. Các dự án này
còn có thể được thực hiện trong trường học, trường phổ thông và trường dạy nghề, giúp
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 2
Báo cáo khoa học
cho thầy cô giáo có thêm phương cách thí nghiệm, học đi đôi với hành , giúp cho học
sinh tính sáng tạo và hứng thú học tập.
Cần Thơ, Ngày 28 Tháng 12 Năm 2014
Sinh Viên Thực Hiện
Đồng Thiện Thứ
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 3
Báo cáo khoa học
MỤC LỤC
I. KHÁI NIỆM NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• Năng lượng mặt trời, bức xạ ánh sáng và nhiệt từ Mặt trời, đã được khai thác

bởi con người từ thời cổ đại bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ phát
triển hơn bao giờ hết. Bức xạ mặt trời, cùng với tài nguyên thứ cấp của năng
lượng mặt trời như sức gió và sức sóng, sức nước và sinh khối, làm thành hầu
hết năng lượng tái tạo có sẵn trên Trái Đất. Chỉ có một phần rất nhỏ của năng
lượng mặt trời có sẵn được sử dụng.
• Điện mặt trời nghĩa là phát điện dựa trên động cơ nhiệt và pin quang điện. Sử
dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Một
phần danh sách các ứng dụng năng lượng mặt trời sưởi ấm không gian và làm
mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, qua chưng cất nước uống và khử
trùng, chiếu sáng bằng ánh sáng ban ngày, nước nóng năng lượng mặt trời, nấu
ăn năng lượng mặt trời, và quá trình nhiệt độ cao nhiệt cho công nghiệp
purposes. Để thu năng lượng mặt trời, cách phổ biến nhất là sử dụng tấm năng
lượng mặt trời.
• Công nghệ năng lượng mặt trời được mô tả rộng rãi như là hoặc năng lượng
mặt trời thụ động hoặc năng lượng mặt trời hoạt động tùy thuộc vào cách
chúng nắm bắt, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt trời. Kỹ thuật năng
lượng mặt trời hoạt động bao gồm việc sử dụng các tấm quang điện và năng
lượng mặt trời nhiệt thu để khai thác năng lượng. Kỹ thuật năng lượng mặt trời
thụ động bao gồm các định hướng một tòa nhà về phía Mặt trời, lựa chọn vật
liệu có khối lượng nhiệt thuận lợi hoặc tài sản ánh sáng phân tán, và thiết kế
không gian lưu thông không khí tự nhiên.
II. CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
MẶT TRỜI:
A. Cấu tạo
STT Tên thiết bị Ghi chú
1 Solar Cell Panel
Monocrystalline (đơn tinh thể ) Polycrytalline
(đa tinh thể
2 Solar Regulator
Lựa chọn tùy mức điện thế và công suất của hệ

thống
3 DC-AV inverter
Dạng sóng ra : Step Wave hoặc Sine Wave
4 Bettery (Ắc quy)
Bình khô, kín khí, không cần bảo dưỡng
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 4
Báo cáo khoa học
5 Khung, gá
Chuyên dụng cho hệ thống
6 Dây cáp
Chuyên dụng cho hệ thống (ngoài trời và trong
nhà)
7 Phụ kiệm lắp đặt
Linh, phụ kiện đồng bộ khác
1. Panel mặt trời
Tấm pin Panel mặt trời (solar cells panel) biến đổi quang năng hấp thụ từ
mặt trời để biến thành điện năng. Một số thông tin cơ bản về tấm pin mặt trời
• Hiệu suất: từ 15% - 18%
• Công suất: từ 25Wp đến 175 Wp
• Số lượng cells trên mỗi tấm pin : 72 cells
• Kích thước cells: 5 – 6 inchs Loại cells: monocrystalline và polycrystalline
• Chất liệu của khung nhôm
• Tuổi thọ trung bình của tấm pin : 30 năm
Có khả năng kết nối thành các trạm điện mặt trời công suất lớn không
hạn chế, có thể hòa lưới (grid), hoặc hoạt động độc lập như 1 hệ thống back-up
điện.
Trong một ngày nắng, mặt trời cung cấp khoảng 1 kW/m² đến mặt đất
(khi mặt trời đứng bóng và quang mây, ở mực nước biển).
Công suất và điện áp của một hệ thống sẽ phụ thuộc và cách chúng ta
nối ghép các tấm pin Panel mặt trời lại với nhau.

Các tấm pin Panel mặt trời được lắp đặt ở ngoài trời để có thể hứng
được ánh nắng tốt nhất từ mặt trời nên được thiết kế với những tính năng và
chất liệu đặc biệt, có thể chịu đựng được sự khắc nghiệt của thời tiết, khí hậu,
nhiệt độ…
2. Bộ điều khiển sạc:
Là thiết bị thực hiện chức năng điều tiết sạc cho ắc-quy, bảo vệ cho ắc-
quy chống nạp quá tải và xả quá sâu nhằm nâng cao tuổi thọ của bình ắc-quy,
và giúp hệ thống pin mặt trời sử dụng hiệu quả và lâu dài.
• Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của Panel mặt trời vào ắc-quy
giúp cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải.
• Bộ điều khiển còn thực hiện việc bảo vệ nạp quá điện thế (>13,8V) hoặc điện
thế thấp (<10,5V). Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch
khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá
thấp.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 5
Báo cáo khoa học
3. AC-DC Inverter
• Là bộ biến điện nghịch lưu. Inverter chuyển đổi dòng điện 12V DC từ ăc-quy
thành dòng điện AC (110VAC, 220VAC). Được thiết kế với nhiều cấp công
suất từ 0.3kVA – 10kVA.
• Inverter có nhiều loại và cách phân biệt chúng bằng dạng sóng của điện áp đầu
ra : dạng sóng hình sin, giả sin, sóng vuông, sóng bậc thang…
4. Battery
Là thiết bị lưu trữ điện để sử dụng vào ban đêm hoặc lúc trời ít hoặc không
còn ánh nắng. Ắc-quy có nhiều loại, kích thước và dung lượng khác nhau, tùy
thuộc vào công suất và đặc điểm của hệ thống pin panel mặt trời. Hệ thống có
công suất càng lớn thì cần sử dụng ăc-quy có dung lượng lớn hoặc dùng nhiều
bình ắc-quy kết nối lại với nhau.
5. Khung gá và dây cáp:
Để đảm bảo cho hệ thống pin Panel mặt trời đặt đúng vị trí tốt nhất (nắng

nhiều nhất và lâu nhất) và hiệu suất sử dụng hệ thống luôn được ổn định lâu dài,
chúng ta cần dùng đến bộ khung gá và dây cáp chuyên dụng. Để tối đa hóa hiệu
suất của hệ thống, các tấm pin Panel mặt trời cần được lắp đặt theo 1 góc nghiêng
và 1 hướng nhất định (tùy thuộc từng vị trí lắp đặt cụ thể).Lưu ý khi lắp đặt tránh
các vùng có khả năng bị che, khuất nắng, nên lựa chọn những vị trí có thể hứng
được nắng tốt nhất cho cả ngày
6. Các phụ kiện đồng bộ kèm theo:
Ống, công tắc, bảng điện, Vaseline, domino, ổ cắm… để lắp hệ thống năng
lượng mặt trời hoàn chỉnh
B. Một số đặc điểm chính của hệ thống pin Mặt trời
• Hệ thống pin mặt trời nói riêng, hay hệ thống PV nói chung, không thể sản xuất
điện liên tục được, nó hoạt động chỉ khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào những tấm
pin.Độ tin cậy và độ bền của hệ thống pin mặt trời rất cao, một hệ thống điển hình
có thể hoạt động tới 35 năm mà hầu như không cần bảo dưỡng.
• Với một hệ thống pin mặt trời, bạn chỉ cần đầu tư một lần duy nhất. Giống như
việc thanh toán tiền điện trước trong nhiều năm (20-25 năm), tiền điện hằng tháng
của bạn sẽ giảm đi đáng kể.
• Chi phí đầu tư trung bình của một hệ thống điện mặt trời cho một ngôi nhà khoảng
20,000 USD. Với vòng đời hoạt động của hệ thống trung bình 30 năm, chủ nhà sẽ
tiết kiệm được khoảng 40,000 USD tiền điện.
• Công suất của hệ thống có lẽ là yếu tố quan trọng nhất để so sánh chi phí với lợi
ích mà hệ thống mang lại.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 6
Báo cáo khoa học
• Pin mặt trời có ưu điểm là hiệu quả kinh tế, gọn, nhẹ, có thể lắp bất kỳ ở đâu có
ánh sáng mặt trời, tuyệt đối an toàn khi sử dụng và hoàn toàn thân thiện với môi
trường.
• Các hệ thống pin mặt trời có khả năng hòa lưới điện hoặc hoạt động độc lập, và
có thể cung cấp điện cho nhiều ứng dụng: từ các hệ thống cấp điện cho các tòa
nhà, căn hộ, tới các hệ thống cấp điện cho các hệ thống chiếu sáng công cộng, hay

cho các đài tiếp âm viễn thông từ xa…
III. NGUYÊN
LÍ HOẠT
ĐỘNG
Từ giàn pin mặt trời,
ánh sáng được biến đổi
thành điện năng, tạo ra dòng điện một chiều (DC). Dòng điện này được dẫn tới bộ
điều khiển là một thiết bị điện tử có chức năng điều hoà tự động các quá trình nạp
điện vào ắc-quy và phóng điện từ ắc-quy ra các thiết bị điện một chiều (DC).
Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ đổi
điện để chuyển dòng một chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm
nhiều thiết bị điện gia dụng (đèn, quạt, radio, TV…).
Đây là sự tích hợp của hai hệ thống thành một hệ thống liên hoàn bao gồm:
• Hệ thống Sản xuất điện năng từ Mặt trời thành điện 220VAC/50Hz
bổ sung vào điện lưới (On grid).
• Hệ thống Lưu trữ biến đổi điện điện năng từ Mặt trời thành điện
220VAC/50Hz (Off grid).
• Tuy nhiên, quý khách vẫn có thể sử dụng từng hệ thống trên một
cách độc lập tùy theo nhu cầu cụ thể.
• Khi khởi động Battery bank luôn được ưu tiên nạp điện từ Mặt trời
cho đến khi đầy. Lúc này Grid-Tie Solar Inverter (GTSI) chưa làm việc
• Khi Battery bank đầy bộ Inverter-Solar Charger (ISC) sẽ ngưng sạc
và bộ GTSI sẽ hoạt động: Biến đổi điện DC từ Solar panel thành điện AC 220V có
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 7
Báo cáo khoa học
điện áp, tần số - pha trùng với điện lưới và được hòa trực tiếp vào lưới điện – Việc
bán điện sẽ được thông qua đồng hồ W1.
• Khi có điện lưới, điện năng cho tải thông thường và tải ưu tiên sẽ
được cấp qua đồng hồ điện W2 (điện mua) - do ISC lúc này đang ở chế độ On
grid.

• Khi mất điện lưới, ISC sẽ lấy điện DC từ Battery bank và Solar để
biến đổi thành điện AC 220V cung cấp cho tải ưu tiên. Đồng thời GTSI sẽ ngưng
làm việc
IV. ƯU ĐIỂM, KHÓ KHĂN CỦA HỆ THỐNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
1. Ưu điểm
 Giúp bạn tiết kiệm tiền
• Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ mặt trời là thiết thực
miễn phí.
• Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu
hộ gia đình của bạn sử dụng điện.
• Ưu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí của bạn.
• Nếu hệ thống pin mặt trời sản xuất năng lượng nhiều hơn bạn sử dụng,
chính phủ của bạn có thể mua điện từ bạn.
• Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng.
• Năng lượng mặt trời không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu.
• Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó
không phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu.
• Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới.
• Việc sử dụng năng lượng mặt trời gián tiếp làm giảm chi phí y tế.
 Thân thiện môi trường
• Năng lượng mặt trời sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than
đá) và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường của chúng tôi.
• Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit
nitơ, khí lưu huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như nhiều hình
thức truyền thống của các thế hệ điện không.
• Vì vậy năng lượng mặt trời không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu,
mưa axit hoặc sương mù.
• Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.
• Đó là tạo ra nơi cần thiết.

• Bằng cách không sử dụng bất kỳ nhiên liệu, năng lượng mặt trời không
đóng góp cho các chi phí và các vấn đề của việc thu hồi và vận chuyển
nhiên liệu hoặc lưu trữ chất thải phóng xạ.
 Độc lập, bán độc lập
• Năng lượng Mặt trời có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ,
cung cấp tiện ích. Nó không chỉ giúp giảm hóa đơn điện của bạn, nhưng
cũng sẽ tiếp tục cung cấp điện trong trường hợp bị cúp điện.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 8
Báo cáo khoa học
• Một hệ thống năng lượng mặt trời có thể hoạt động hoàn toàn độc lập,
không đòi hỏi một kết nối đến một mạng lưới điện hoặc khí ở tất cả. Hệ
thống do đó có thể được cài đặt trong vị trí từ xa (giống như đăng nhập
cabins kỳ nghỉ), làm cho nó thực tế hơn và hiệu quả hơn tiện ích cung
cấp điện cho một trang web mới.
• Việc sử dụng năng lượng mặt trời làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn
nước ngoài và / hoặc tập trung năng lượng, ảnh hưởng do thiên tai, các
sự kiện quốc tế và vì thế góp phần vào một tương lai bền vững.
• Năng lượng mặt trời hỗ trợ việc làm địa phương và tạo ra sự giàu có,
thúc đẩy nền kinh tế địa phương
• Các hệ thống năng lượng mặt trời hầu như bảo dưỡng miễn phí và sẽ
kéo dài trong nhiều thập kỷ.
• Sau khi cài đặt, không có chi phí định kỳ.
• Họ hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có mùi
khó chịu phát hành và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu.
• Thêm tấm pin mặt trời có thể dễ dàng được thêm vào trong tương lai khi
nhu cầu của gia đình bạn phát triển.
2. Khó khăn năng lượng mặt trời
• Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống năng
lượng mặt trời, phần lớn là vì chi phí cao của các vật liệu bán dẫn được
sử dụng trong việc xây dựng một.

• Chi phí năng lượng mặt trời cũng là cao so với tiện ích-cung cấp điện
không tái tạo. Như tình trạng thiếu năng lượng đang trở nên phổ biến
hơn, năng lượng mặt trời ngày càng trở nên giá cạnh tranh.
• Tấm năng lượng mặt trời đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để
đạt được một mức độ tốt hiệu quả.
• Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào vị trí của mặt trời, mặc dù
vấn đề này có thể được khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất
định.
• Việc sản xuất năng lượng mặt trời bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các
đám mây, gây ô nhiễm trong không khí.
• Tương tự như vậy, không có năng lượng mặt trời sẽ được sản xuất vào
ban đêm mặc dù một hệ thống pin dự phòng và / hoặc đo net sẽ giải
quyết vấn đề này.
V. CÁC GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT HỘ GIA ĐÌNH
Hiện trong năm 2014, SolarBK sẽ triển khai 3 giải pháp dành cho hộ gia
đình như sau:
Giải pháp điện mặt trời nối lưới (Grid – Tie):Lắp đặt đơn giản do kết nối
trực tiếp vào mạch điện trong nhà, tiết kiệm tối đa chi phí điện lưới. Ngoài ra, pin
mặt trời lắp trên mái nhà còn làm giảm lượng nhiệt hấp thu, giúp nhà mát hơn.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 9
Báo cáo khoa học
Tấm pin được thiết kế tinh xảo, vận hành yên tĩnh nâng cao đẳng cấp kiến trúc cho
ngôi nhà của bạn
Giải pháp điện mặt trời tương tác lưới (Grid – Interractive): Do có thêm ac
quy dự trữ nên giải pháp này giúp gia đình bạn an tâm với nguồn điện dự phòng,
đặc biệt trong vùng điện lưới chập chờn, không ổn định và đảm bảo có điện sử
dụng ngay cả khi điện lưới bị mất. Bên cạnh đó, hệ thống cũng đảm bảo an toàn
tuyệt đối, không phát điện ngược lại lưới khi điện lưới bị mất.
Giải pháp điện mặt trời độc lập (Off – Grid): Đây là giải pháp cấp điện sạch
tối ưu cho gia đình bạn, ngay cả khu vực chưa có điện lưới, vùng sâu vùng xa,

miền núi, hải đảo … Ngoài việc đảm bảo có điện sử dụng liên tục 24/24, giá thành
giải pháp này còn rẻ hơn so với các sản phẩm cùng loại. Một điểm cộng khác là hệ
thống dùng công nghệ điều khiển tự động nên rất dễ vận hành, nâng cấp.
VI. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
Để thiết kế một hệ solar, chúng ta lần lượt thưc hiện các bước sau
1. Tính tổng lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống
solar phải cung cấp.
Tính tổng số Watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị. Cộng tất
cả lại chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày.
2. Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải
mỗi ngày.
Do tổn hao trong hệ thống, số Watt-hour của tấm pin trời cung cấp
phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải.
Số Watt-hour các tấm pin mặt trời (PV modules) = 1.3 x tổng số
Watt-hour toàn tải sử dụng
3. Tính toán kích cở tấm pin mặt trời cần sử dụng
Để tính toán kích cở các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính
Watt-peak (Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo
ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng trên thế giới. Cùng 1 tấm pin
mặt trời nhưng đặt ở nơi này thì mức độ hấp thu năng lượng sẽ khác với khi
đặt nó nơi khác. Để thiết kế chính xác, người ta phải khảo sát từng vùng và
đưa ra một hệ số gọi là "panel generation factor", tạm dịch là hệ số phát
điện của pin mặt trời. Hệ số "panel generation factor" này là tích số của
hiệu suất hấp thu (collection efficiency) và độ bức xạ năng lượng mặt trời
(solar radiation) trong các tháng ít nắng của vùng, đơn vị tính của nó là
(kWh/m2/ngày).
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 10
Báo cáo khoa học
Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58

kWh/m2/ngày cho nên lấy tổng số Watt-hour các tấm pin mặt trời chia cho
4.58 ta sẽ có tổng số Wp của tấm pin mặt trời.
Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số Wp của nó, lấy tổng số Wp
cần có của tấm pin mặt trời chia cho thông số Wp của nó ta sẽ có được số
lượng tấm pin mặt trời cần dùng.
Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin mặt
trời cần dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi
thọ của battery sẽ cao hơn. Nếu có ít pin mặt trời, hệ thống sẽ thiếu điện
trong những ngày râm mát, rút cạn kiệt battery và như vậy sẽ làm battery
giảm tuổi thọ. Nếu thiết kế nhiều pin mặt trời thì làm giá thành hệ thống
cao, vượt quá ngân sách cho phép, đôi khi không cần thiết. Thiết kế bao
nhiêu pin mặt trời lại còn tùy thuộc vào độ dự phòng của hệ thống. Thí dụ
một hệ solar có độ dự phòng 4 ngày, ( gọi là autonomy day, là những ngày
không có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), thì bắt buộc lượng battery
phải tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời. Rồi vấn đề sử
dụng pin loại nào là tối ưu, là thích hợp vì mỗi vùng địa lý đều có thời tiết
khác nhau. Tất cả đòi hỏi thiết kế phải do các chuyên gia có kinh nghiệm
thiết kế nhiều năm cho các hệ solar trong vùng.
4. Tính toán bộ inverter
Đối với hệ solar stand-alone, bộ inverter phải đủ lớn để có thể đáp ứng
được khi tất cả tải đều bật lên, như vậy nó phải có công suất bằng 125% công
suất tải. Nếu tải là motor thì phải tính toán thêm công suất để đáp ứng thời gian
khởi động của motor.
Chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định
của battery. Đối với hệ solar kết nối vào lưới điện, ta không cần battery, điện
áp vào danh định của inverter phải phù hợp với điện áp danh của hệ pin mặt
trời.
5. Tính toán battery
Battery dùng cho hệ solar là loại deep-cycle. Loại này cho phép xả đến
mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh. Loại này có khả năng nạp xả rất

nhiều lần ( có nhiều cycle) mà không bị hỏng bên trong, do vậy khá bền, tuổi
thọ cao.
Số lượng battery cần dùng cho hệ solar là số lượng battery đủ cung cấp
điện cho những ngày dự phòng (autonomy day) khi các tấm pin mặt trời không
sản sinh ra điện được. Ta tính dung lượng battery như sau:
Hiệu suất của battery chỉ khoảng 85% cho nên chia số Wh của tải tiêu
thụ với 0.85 ta có Wh của battery
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 11
Báo cáo khoa học
Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6, ta chia số Wh của
battery cho 0.6 sẽ có dung lượng battery
Kết quả trên cho ta biết dung lượng battery tối thiểu cho hệ solar không
có dự phòng. Khi hệ solar có số ngày dự phòng (autonomy day) ta phải nhân
dung lượng battery cho số autonomy-day để có số lượng battery cần cho hệ
thống.
6. Thiết kế solar charge controller
Solar charge controller có điện thế vào phù hợp với điện thế của pin mặt
trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của battery. Vì solar charge
controller có nhiều loại cho nên bạn cần chọn loại solar charge controller nào
phù hợp với hệ solar của bạn. Đối với các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế
thành nhiều dãy song song và mỗi dãy sẽ do một solar charge controller phụ
trách. Công suất của solar charge controller phải đủ lớn để nhận điện năng từ
PV và đủ công suất để nạp battery.
Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng
ngắn mạch của PV
VII. MỘT SỐ HÌNH MẪU THAM KHẢO
Sau đây là các hệ thống mẫu: 200Wp, 400Wp, 600Wp và 1200Wp. Giá Tham
khảo
Hệ thống điện
mặt trời độc

lập
Giá tham khảo dự
kiến (triệu VND)
Ghi chú
200Wp 9 Giá trên chỉ mang tính tham khảo, chưa
tính ắc quy, khung gá solar panel, dây
dẫn,…Phí vận chuyển và công lắp đặt
400Wp 14
600Wp 21
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 12
Báo cáo khoa học
1200Wp 47
1. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ĐỘC LẬP 200Wp.
a. Sơ đồ hệ thống
Hệ
thống
cung
cấp trung
bình
600-
800Wh/ngày thích hợp cho những hộ ở vùng sâu vùng xa với các nhu cầu tối
thiểu như truyền hình, điện thoại, thắp sáng sinh hoạt, quạt,…
b. Thành phần của hệ 200Wp
STT THIẾT BỊ
SỐ
LƯỢN
G
BẢO
HÀNH
MIỄN

PHÍ
(NĂM)
TUỔI THỌ
(NĂM)
1
Tấm thu điện mặt trời (Solar
panel) 100Wp
02 5 30-35
2
Acquy Khô 12V/(100-200)
Ah
01 -
3
Inverter solar charger
12V850VA
01 1 10-15
4
Khung gá solar panel, dây
dẫn,…
01 -
c. Tải sử dụng:
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 13
Báo cáo khoa học
02 Đèn compact công suất 15 - 20W thì được từ 4-8 giờ.Nếu dùng
đèn LED có độ sáng tương đương thì thời gian dùng được nâng gấp đôi.
01 TV 21’’ và Bộ thu K+ công suất 60W: 3-5 giờ
01 Quạt máy công suất 60W,… : 3-4 giờ
d. Giá tham khảo
Giá tham khảo khoảng 9 triệu đồng/hệ thống, chưa bảo gồm ắc quy,
khung gá solar panel, dây dẫn,…Phí vận chuyển và công lắp đặt

2. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 400Wp.
a. Sơ đồ hệ thống
Hệ
thống sẽ cung cấp cho hộ sử dụng trung bình 1300-1700Wh /ngày. Hệ thống ĐMT
rất thích hợp cho các tỉnh từ Đà Nẵng đến Cà Mau và khu vực Tây Nguyên, biển
đảo là những nơi có nắng tốt trong năm. Bước đầu thỏa mãn phần nào nhu cầu cao
hơn trong cuộc sống so với hệ thông 200Wp
b. Thành phần của hệ 400Wp
ST
T
TÊN THIẾT BỊ SỐ
LƯỢNG
BẢO
HÀNH
MIỄN
PHÍ
TUỔI THỌ
(NĂM)
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 14
Báo cáo khoa học
(NĂM)
1
Tấm thu điện mặt trời (Solar
panel) 100Wp
04 5 30-35
2 Acquy khô 100-200 Ah/12V 02 -
3
Inverter solar charger
24V850VA
01 1 10-15

4
Khung gá solar panel, dây dẫn,
…
01 -
c. Tải sử dụng
05 Đèn tiết kiệm năng lượng công suất 20W: 4-8 giờ
01 TV 21’’ và Bộ thu K+ công suất 60W: 3-5 giờ
01 Quạt máy công suất 50W,… : 3-5 giờ
d. Giá tham khảo
Giá tham khảo khoảng 14 triệu đồng/hệ thống, chưa bảo gồm ắc quy, khung gá
solar panel, dây dẫn,…Phí vận chuyển và công lắp đặt.
3. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 600Wp.
a. Sơ đồ hệ thống
Hệ
thống
cung cấp
trung bình
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 15
Báo cáo khoa học
2000-2500Wh /ngày(phụ thuộc vào khu vực lắp đặt). Ngoài nhưng nhu cầu tối
thiểu như đèn, quạt, TV, hệ thống đáp ứng được nhu cầu cao hơn so với hai hệ
thống trên cho phép sử dụng được tủ lạnh và những thiết bị cần thiết khác.
b. Thành phần của hệ 600Wp
STT TÊN THIẾT BỊ
SỐ
LƯỢN
G
BẢO
HÀNH
MIỄN

PHÍ
(NĂM)
TUỔI THỌ
(NĂM)
1
Tấm thu điện mặt trời (Solar
panel) 150W
04 5 30-35
2 Acquy khô 100-200 Ah/12V 02 -
3
Inverter solar charger
24V1400VA
01 1 10-15
4
Khung gá solar panel, dây
dẫn,…
01 -
c. Tải sử dụng
05 Đèn tiết kiệm năng lượng công suất 20W: 4-8 giờ
01 TV 21’’ và Bộ thu K+ công suất 60W: 3-5 giờ
02 Quạt máy công suất 50W,… : 3-5 giờ
01 Tủ lạnh 120W,… : 24 giờ
Trong trường hợp dùng tủ lạnh nhiều thì nên lắp thêm pin và tăng dung
lượng ắc quy.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 16
Báo cáo khoa học
d. Giá tham khảo
Giá tham khảo khoảng 21 triệu đồng/hệ thống, chưa bảo gồm ắc quy,
khung gá solar panel, dây dẫn,…Phí vận chuyển và công lắp đặt.
4. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI 1200Wp.

a. Sơ đồ hệ thống
Hệ
thống cung cấp trung bình 4200-4800Wh /ngày (phụ thuộc vào khu vực lắp đặt).
Với hệ thống này lượng điện trung bình thu được tương đương nhu cầu cơ bản của
người dân thành thị cho phép đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng.
b. Thành phần của hệ 1200Wp
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 17
Báo cáo khoa học
STT TÊN THIẾT BỊ
SỐ
LƯỢN
G
BẢO
HÀNH
MIỄN
PHÍ
(NĂM)
TUỔI
THỌ
(NĂM)
1
Tấm thu điện mặt trời (Solar
panel) 150W
08 5 30-35
2 Acquy100-200 Ah/12V 02 -
3
Điều khiển sạc 24V(Solar
charge controller) 40A
01 1 10-15
4

Bô đổi điện DC-AC/24V(True
sine wave Inverter)
2000VAMax
01 1 10-15
5
Khung gá solar panel, dây dẫn,
…
01 -
c. Tải sử dụng
05 Đèn tiết kiệm năng lượng công suất 20W: 4-8 giờ
01 TV 21’’ và Bộ thu K+ công suất 60W: 3-5 giờ
02 Quạt máy công suất 50W,… : 3-5 giờ
01 Tủ lạnh 180l/120W,… : 24 giờ
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 18
Báo cáo khoa học
03 Máy vi tính 350W: 3 giờ
d. Giá tham khảo
Giá tham khảo khoảng 47 triệu đồng/hệ thống, chưa bảo gồm ắc quy,
khung gá solar panel, dây dẫn,…Phí vận chuyển và công lắp đặt.
VIII. CÁC SỰ CỐ VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
Tạo ra điện bất kì khi nào mặt trời chiếu sáng là những gì chúng tôi mong
đợi vào một hệ thống quang điện. Vì vậy, nếu mặt trời chiếu sáng nhưng hệ thống
pin lại không được sản xuất ra điện đúng khả năng theo thiết kế thì hệ thống đó có
vấn đề. Cũng giống như các hệ thống năng lượng khác, một hệ thống quang điện
yêu cầu xử lý sự cố ngay khi phát hiện. Phương pháp đưa ra để xác định nguyên
nhân gây ra lỗi chính là chìa khóa thành công cho bạn. Có 3 vấn đề chính để
chúng ta tìm ra nguồn gốc lỗi phát sinh: vấn đề lắp đặt, vấn đề về bộ biến đổi dòng
điện DC/AC, hay vấn đề truyền tải. Chúng ta đều muốn tận dụng lợi thế của
những ngày nắng vào mùa hè. Bằng cách tập trung vào các sự cố thường gặp và
giải pháp xử lý, bạn có thể chắc chắn rằng hệ thống quang điện của bạn sẽ hoạt

động tốt.
1. Khắc phục sự cố trong lắp đặt hệ thống pin
Trước khi lắp đặt các tấm pin lên mái nhà, hãy kiểm tra và ghi lại điện áp
đầu vào của biến tần và cường độ dòng điện của từng tấm. Nếu tấm pin không sản
sinh ra được dòng điện một chiều DC, phải kiểm tra tất cả các thiết bị chuyển
mạch, cầu chì, và bộ phận ngắt mạch. Nên thay thế cầu chì hỏng, và đặt lại các bộ
phận ngắt và chuyển mạch. Một sự cố có thể đã xảy ra, làm xê dịch hay làm hỏng
các thiết bị bảo vệ. Kiểm tra các đoạn dây bị vỡ và các mối nối lỏng lẻo hoặc bẩn
trong các biến tần. Thay thế tất cả các dây bị hư hỏng, làm sạch và thắt chặt lại tất
cả các mối nối. Kiểm tra trực quan hệ thống để xác định các tổn hại dễ thấy ở các
mô-đun và hệ thống dây điện. Sửa chữa khi cần thiết, và thay thế tất cả các hệ
thống dây điện khi bị hư hỏng.
Nhiều hộp kết hợp có cầu chì cho mỗi mô-đun hoặc chuỗi các mô-đun.
Điều đó có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian khi xử lý sự cố. Loại bỏ các cầu chì,
ghi lại các điện áp hở mạch và cường độ dòng điện cho mỗi chuỗi mạch. Nếu điện
áp đầu ra thấp, có thể chỉ ra một số module trong chuỗi bị lỗi hoặc bị ngắt kết nối
và cần phải được thay thế. Các khối có khiếm khuyết hay đi-ốt bị hỏng cần phải
được thay thế ngay. Điện áp thấp cũng có thể là do hệ thống dây điện đi sai kết nối
giữa các mô-đun trong chuỗi các hộp nối, hộp kết hợp, hoặc các biến tần. Hệ
thống dây điện, hoặc là do kích thước quá nhỏ, hoặc chạy dây quá dài cũng ảnh
hưởng tới cường độ dòng điện sản sinh ra của chuỗi pin lắp đặt. Vì vậy, việc tăng
kích thước dây dẫn cũng là vấn đề cần quan tâm.
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 19
Báo cáo khoa học
Cường độ dòng điện thấp có thể là do mây che phủ, một khối có khiếm
khuyết, hoặc một mô-đun bị hư hỏng. Một hoặc nhiều kết nối song song giữa các
module trong chuỗi có thể bị hỏng, lỏng lẻo, hoặc bẩn - hoặc một số các kết nối
song song trong các mô-đun có thể bị hỏng, lỏng lẻo, hoặc bẩn. Thay thế, thắt chặt
hoặc làm sạch lại là việc làm cần thiết để khắc phục lỗi. Bóng cây hay mây che
phủ cũng sẽ làm giảm hiệu suất của tấm pin, do vậy ở các vị trí lắp đặt hệ thống

pin cần được làm quang, thoáng để ánh sáng mặt trời tới được pin.
2. Khắc phục sự cố về bộ biến đổi dòng điện DC/AC (bộ
nghịch lưu)
Sử dụng vôn kế và ampe kế một chiều để kiểm tra và lưu lại điện áp và
dòng áp một chiều đầu vào của bộ biến đổi dòng điện DC/AC. Cũng kiểm tra điện
áp và dòng áp xoay chiều đầu ra của bộ biến đổi dòng điện DC/AC. Sự thiếu hụt
lượng điện sinh ra từ bộ biến đổi dòng điện DC/AC có thể là do một cầu chì đứt,
một công tắc bị ngắt, hoặc dây bị hỏng.
Nhiều bộ biến đổi dòng điện DC/AC quang điện có đèn LED hiển thị như
các chỉ số. Kiểm tra các đèn LED thích hợp được thắp sáng để thông báo hoạt
động của bộ biến đổi dòng điện DC/AC thích hợp.
Nếu vôn kế của bạn là loại true - rms, bạn có thể sử dụng điện áp và dòng
áp để đo và tính ra công suất (kilowatt) đầu ra. Nếu bộ biến đổi dòng điện DC/AC
có thể hiển thị tổng số KWh được sản xuất kể từ lần khởi động đầu tiên, hãy ghi
lại tổng. Sử dụng con số này để so sánh với khả năng sản xuất điện của hệ thống
pin quang điện của lần kiểm tra cuối.
Cũng thực hiện đo đạc ở phía tải AC của bộ biến đổi dòng điện DC/AC,
lượng tải về bộ biến đổi dòng điện DC/AC có thể quá cao so với nhu cầu hiện tại.
Trong trường hợp này, bạn có thể cần phải giảm tải hoặc thay thế bộ biến đổi dòng
điện DC/AC bằng một bộ khác có đầu ra lớn hơn.
Tắt nguồn để kiểm tra và sửa chữa tất cả các lỗi được phát hiện trước khi
khởi động lại bộ biến đổi dòng điện DC/AC. Điện áp và tần số của các thiết bị sử
dụng điện được điều chỉnh bởi bộ biến đổi dòng điện DC/AC, mà thường sản xuất
điện xoay chiều AC tại cùng một điện áp và tần số. Sản lượng dòng áp xoay chiều
sản sinh ra từ bộ biến đổi dòng điện DC/AC thay đổi theo cường độ năng lượng
mặt trời đầu vào từ hệ thống pin. Điện áp thấp hay cao của các thiết bị điện được
điều chỉnh bởi bộ ngắt bên trong dẫn đến bộ biến đổi dòng điện DC/AC ngắt kết
nối. Nếu vấn đề này vẫn tồn tại, hãy liên hệ với công ty sản xuât để khắc phục sự
cố. Vấn đề về bộ biến đổi dòng điện DC/AC cũng có thể do vấn đề hệ thống của
bộ biến đổi dòng điện DC/AC, làm thay đổi vị trí của các công tắc ngắt kết nối nội

bộ.
3. Khắc phục sự cố trong vấn đề truyền tải
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 20
Báo cáo khoa học
Đầu tiên, kiểm tra tất cả các thiết bị tải chuyển mạch xem liệu chúng có
bị ngắt hay đặt sai vị trí không. Kiểm tra để đảm bảo rằng các tải đã được cắm
vào. Tiếp theo, kiểm tra cầu chì và bộ phận ngắt mạch. Nếu có cầu chì bị đứt
hay cắt vấp, xác định nguyên nhân và sửa chữa hoặc thay thế các thành phần bị
lỗi. Nếu không có cầu chì bị đứt hay cắt vấp - và tải là một động cơ - một bộ
phận ngắt nhiệt bên trong có thể bị ngắt, hoặc có thể có một mạch trong động
cơ bị hở. Trong trường hợp này, cắm tải khác vào, và theo dõi hoạt động của
nó.
Nếu tải hoạt động không đúng cách, kiểm tra điện áp của hệ thống tại
thời điểm kết nối của tải. Điện áp thấp có thể có nghĩa là các dây ăn mạch là
quá nhỏ / quá dài và cần được nâng cấp để giảm điện áp. Tải cũng có thể là quá
lớn đối với kích thước dây trong mạch. Khi đó, cần giảm tải trên các mạch,
hoặc chạy dây có kích thước lớn hơn cho các mạch.
IX. KẾT LUẬN
Đối với các nước đang phát triển ở Châu Á như Trung Quốc,Thái
Lan,Lào,Việt Nam, việc thiết lập các đập thủy điện mới để giải quyết nhu cầu điện
năng cho quốc gia hiện tại là một việc làm thiếu tầm nhìn nghiêm chỉnh cho tương
lai. Họ không rút ra được kinh nghiệm của các quốc gia Tây phương đang trên đà
phá vỡ các đập đã xây dựng ngõ hầu tái tạo hệ sinh hái của vùng, đồng thời cũng
không học hỏi kinh nghiệm về các tác hại của moi trường vì không nghiên cứu tác
động môi trường trong quá trình thiết lập đập.
Đối với nguồn năng lượng nguyên tử, mức an toàn trong vận hành, việc
giải quyết phế thải hạt nhân vẫn là một dấu hỏi lớn và tác hại đến nhân sự và môi
trường trong trường hợp tai nạn xảy ra đã làm cho nhiều quốc gia do dự khi quyết
định xây dựng thêm nhà máy. Thêm nữa năng lượng này thải hồi nhiều khí (CO2)
ảnh hưởng đến tầng ozone của bầu khí quyển và nhất là phế thải nguyên tử vẫn

còn là một nan đề chưa giải quyết được của nhân loại.
Do đó, năng lượng mặt trời thiết nghĩ vẫn là một nguồn năng lượng tương
đối tối ưu cho điều kiện Việt Nam đứng về phương diện địa dư và nhu cầu phát
triển kinh tế trong tương lai. Theo tính toán thì tại thành phố HCM (Sài Gòn),
trung bình trong suốt 12 tháng và trên một diện tích 1m2, ánh sáng mặt trời có thể
mang lại 5 Kw giờ cho một ngày. Và nguồn năng lượng này sẽ là một khơi mào
hứng thú góp phần vào:
1- Việc hạn chế hiệu ứng nhà kính, và sự hâm nóng toàn cầu theo tinh thần
của Nghị định thư Kyoto 1997;
2- Giải quyết ô nhiễm môi trường do việc gia tăng dân số và phát triển xã
hội của các quốc gia trên thế giới;
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 21
Báo cáo khoa học
3- Và nhất là để bổ túc vào sự thiếu hụt năng lượng trên thế giới trong
tương lai khi các nguồn năng lượng trong thiên nhiên sắp bị cạn kiệt.
Ba vấn nạn chính hiện đang thách thức thế giới và tại Việt Nam là:
-Nhu cầu năng lượng để phát triển kinh tế và cân bằng mức gia tăng dân số;
- Nhu cầu gia tăng phúc lợi của người dân;
-Và nhu cần giải quyết ô nhiễm môi trường qua việc gia tăng phát triển. Đối
với các quốc gia có trình độ phát triển và kỹ thuật cao, ba nhu cầu trên đã được
giải quyết và họ đang đi dần đến những công nghệ "sạch" trong phát triển cộng
thêm viễn kiến lớn hướng về tương lai để thay thế một số nguồn năng lượng
không còn thích hợp trong việc bảo vệ môi trường.
Việt Nam hiện nay là thành viên của WTO sẽ giải quyết 3 vấn đề trên
trong thời gian không xa.
X. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
/> />cua-pin-mat-troi.html
/> />thong-pin-quang-dien-44.html
Hệ thống năng lượng mặt trời Page 22