THIẾT kế hệ THỐNG PIN mặt TRỜI CHO KTX đại học tôn đức THẮNG

TÊN ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
CHO KTX ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG


TRANG 2

PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NĂNG
LƯỢNG MẶT TRỜI:
1.1.1
GIỚI THIỆU VỀ THỰC TRẠNG TIÊU THỤ NĂNG
LƯỢNG:
Tổng tiêu thụ năng lượng của con người trên thế giới hiện tại (tính tổng cộng tất cả các
loại năng lượng như dầu hỏa, than đá, thủy điện, v.v.) khoảng 15 nghìn tỷ Watt. Trong
số 15 nghìn tỷ Watt công suất năng lượng mà con người đang dùng, thì có đến 37% là
từ dầu hỏa, 25% là than đá, và 23% là khí đốt (tổng cộng ba thứ này đã đến 85%), là
những nguồn năng lượng cạn kiệt nhanh chóng và không phục hồi lại được. Với tốc độ
khai thác hiện tại, thì các nguồn năng lượng hóa thạch sẽ gần như hết đi trong thế kỷ
21. Tương lai năng lượng của thế giới không thể nằm ở những nguồn này, mà phải
nằm ở những nguồn năng lượng tái tạo (renewable energy).
1.1.2
TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI:
Theo các nhà khoa học ước tính, công suất năng lượng mà mặt trời chiếu xuống trái
đất là vào khoảng 174 triệu tỷ Watt, nhưng trái đất chỉ hấp thụ được một nửa. Nguồn
dự trữ năng lượng mặt trời (có thể chuyển thành năng lượng hữu dụng) được ước tính
tương đương với công suất khoảng 86 triệu tỷ Watt. Tổng tiêu thụ năng lượng của con
người trên thế giới hiện tại (tính tổng cộng tất cả các loại năng lượng như dầu hỏa,

than đá, thủy điện, v.v.) khoảng 15 nghìn tỷ Watt, tức là chỉ bằng khoảng 1/5000 công
suất dự trữ của năng lượng mặt trời cho trái đất. Nhưng tổng cộng dự trữ của tất cả các
nguồn khác này (trong đó chủ yếu là gió) chỉ bằng khoảng 1 phần trăm nguồn dự trữ
năng lượng mặt trời. Bởi vậy có thể nói tương lai năng lượng của thế giới chính là
năng lượng mặt trời.
1.1.3
THỰC TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI:
Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều những hệ thống pin năng lượng mặt trời được
đưa vào hoạt động sản xuất điện. Đây đang là xu hướng của tương lai, được toàn thế
giới khuyến khích sử dụng.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 3

hình 1: biểu đồ dự báo tĩ lệ phát triển năng lượng trong giai đoạn 2010-2030
: đơn vị tĩ MWh
Ngoài ra nhà nước còn đưa ra chính sách ưu đãi về giá điên mặt trời:” Bên điện lực
nhà nước có trách nhiệm mua lại toàn bộ số điện từ dự án điện mặt trời sản xuất ra.
Giá mua tại thời điểm giao nhận điện là 2 086đ/kWh. Mức giá này chưa bao gồm thuế
giá trị gia tăng. Mức giá bán điện được điều chỉnh trên tỉ giá VND/USD. Mức giá bán
điện này chỉ áp dụng cho các hệ thống điện nối lưới có công suất pin mặt trời lớn hơn
16% hoặc module lớn hơn 15 %.”
1.1.4
TẠI SAO LỰA CHỌN MỘT HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI?
Ở đây có một sô lí do để xem xét để cài đặt một hệ thống điện mặt trời:
 Ở những nơi là không có sẵn nguồn điện khác, hoặc thường là nơi chi phí lắp
đặt công suất điện là quá cao.
 Ở những nơi những nguồn công suất điện khác là không đáng tin cậy. ví dụ như

cúp điện là một vấn đề và hệ thống mặt trời có thể hoạt động như một phương
án dự phòng hiệu quả về chi phí.
 Khi một hệ thống điện mặt trời là lựa chọn an toàn và tiện lợi nhất. ví dụ, việc
cài đặt hệ thống chiếu sáng mặt trời điện áp thấp trong vườn hoặc cung cấp.


Khi bạn có thể trở nên đảm bảo tự cung cấp cho công suất điện của chính bạn.

 Trong quá trình lắp đặt, công suất mặt trời cung cấp công suất miễn phí mà
không gây bất cứ nguy hiểm hay ô nhiễm tới môi trường xung quanh.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 4

CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
2.1 HỆ THỐNG ĐỘC LẬP/ NGOÀI LƯỚI ĐIỆN: (STANDALONE)
Trạm điện mặt trời độc lập là kiểu hệ thống mặt trời thông dụng nhất trên toàn cầu
nhằm cung cấp điện cho những nơi chưa có lưới điện kéo tới hay không có nguồn
năng lượng khác.Pin mặt trời phát công suất, năng lượng là được chứa ở trong ac quy
và sau đó được sử dụng theo yêu cầu
Hệ thống điện độc lập thường rất nhỏ, công suất đỉnh không quá 1KW.
Hệ thống điện đôc lập muốn có kế hoạch về hệ thống điện lớn hơn và quan trọng hơn
là người thiết kế cần có kiến thức vững cũng như có kinh nghiệm trong việc thiết kế
lắp đặt.
2.1.1

Sơ đồ nguyên lí:

Hình 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG ĐỘC LẬP
Nguyên lí:
Từ giàn pin mặt trời (solar cells), ánh sáng được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng
điện một chiều (DC power). Dòng điện này được truyền đến bộ điều khiển (charge
controller) là thiết bị có chức năng tự động điều hòa dòng điện từ pin mặt trời và dòng
điện nạp cho acquy (battery) ở chế độ tối ưu. Khi acquy ( battery) đầy thì bộ điều
khiển (charge controller) sẽ ngưng sạc cho acquy hoặc sạc ở chế độ duy trì.khi
acquy(battery) hết pin thì tự động chuyển sang chế độ sạc pin. Thông qua bộ đổi điện
AC/DC (inverter) tạo ra dòng điện chuẩn 220v/50Hz để đưa vào sử dụng cho các thiết
bị gia đình.
2.1.2
Ưu điểm:
Hệ thống đơn giản, dễ thiết kế và thường được sử dụng ở khu vực thường xuyên bị cắt
điện liên tục.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 5

2.1.3
Nhược điểm:
Hệ thống này do không có lưới điện của điện lực nên phụ thuộc rất nhiều vào cường
độ sáng của mặt trời.
Hệ thống này cần tạo ra công suất lớn hơn công suất phụ tải mà nó cung cấp để tích trữ
xài vào ban đêm khi mà vào buổi tối các panel không tạo ra đủ được dòng điện để
cung cấp phụ tải.mà yếu tố quyết định là các photon trong ánh sáng mặt trời,cường độ
ánh sáng tăng sẽ làm lượng photon tăng.
Để khắc phục việc phụ thuộc vào cường độ ánh sáng ta cần xác định vị trí lắp đặt có
cường độ sáng cao, hướng của các dãy panel, điều chỉnh góc đặt dãy panel, tránh bóng

râm. Và quan trọng là công suất của hệ thống phải lớn hơn công suất tải tiêu thụ để
tích trữ cho việc sử dụng điện năng vào ban đêm.
2.2. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN:
Hệ thống này thường sử dụng ở Châu Âu, phía nam nước Mỹ và Canada , cũng như đã
bắt đầu phát triển ở Việt Nam. Do lợi ích rõ rệt về giảm chi phí lắp đặt và có thêm thu
nhập khi bán lại điện năng cho điện lực. Hệ thống này thường sử dụng cho các hệ
thống lưới điện ổn định.đặc biệt có hiêụ quả cao nhất ở nơi có khí hậu nóng, nhiều ánh
nắng.

2.2.1

Sơ đồ nguyên lí:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 6

Hình 3: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG MẶT TRỜI NỐI LƯỚI ĐIỆN
Nguyên lí hoạt động:
a)chuyển mạch SW tới vị trí OB.
Khi trời có nắng: các solar panel sẽ hấp thụ bức xạ mặt trời để tạo ra dòng điện DC và
qua inverter để chuyển đổi dòng điện DC sang AC cùng tần số, pha và điện ápvới điện
lưới.điện năng từ mặt trời sẽ được hòa vào lưới qua chỉ số của đồng hồ điện mặt trời
W1.giúp chúng ta sẽ giảm chi phí tiêu thụ điện năng từ lưới điện.
W0=W2-W1
Khi không có mặt trời: (vào buổi tối) các solar panel sẽ không sản sinh ra điện năng để
cung cấp cho phụ tải hoặc rất ít không đáng kể nên phụ tải sẽ sử dụng điện năng gần
như toàn bộ từ lưới điện.
W2=W0

Khi điện lưới gặp sự cố mất điện, hệ thống GTSIA ngưng hoạt động đảm bảo sự an
toàn cho lưới điện.

2.2.2

Ưu điểm:

Hệ thống nối với lưới điện, có thể linh động sử dụng điện năng từ lưới điện và hệ
thống pin mặt trời. ban ngày có thể sử dụng kết hợp từ cả 2 hệ thống, còn chiều tối thì
sẽ chuyển sang sử dụng điện năng từ lưới điện sẽ giúp làm giảm chi phí phải trả cho
điện lực.
Không sử dụng bình acquy: giảm được lượng chi phí đáng để vì chi phí cho acquy
thường lớn và bảo dưỡng acquy.
Khai thác điện năng hiệu quả nhất: do điện năng được tạo ra từ hệ thống pin mặt trời
được đưa trực tiếp vào lưới điện hoặc tải tiêu thụ nên không bị tổn hao do acquy gây
nên.
Bền vững, lâu dài: do máy luôn vận hành song song với lưới điện nên hầu hết sự thay
đổi đột ngột của điện áp trên đường dây và nguồn đều khong thả tác động trực tiếp vào
máy.
Việc lắp đặt và sử dụng đơn giản, chi phí bảo trì bảo dưỡng thấp gần như bằng không.

2.2.3

Nhược điểm:

Nếu điện lưới bị cắt thì các panel mặt trời sẽ không thể hoạt động vì để đảm bảo an
toàn cho lưới điện.vì hệ thống này kết nối với nguồn điện sản xuất từ các dãy panel
mặt trời với lưới điện quốc gia, giống như hệ thống máy phát nối với lưới điện.khi đưa
điện lên lưới cần phải điều chỉnh cùng điện áp, tần số và pha với lưới điện.

2.3. HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI NỐI VỚI LƯỚI ĐIỆN VÀ DỰ
PHÒNG:
Hệ thống điện mặt trời nối với lưới điện và dự phòng còn được gọi là hệ thống tương
tác lưới- kết hợp với hệ thống mặt trời nối với lưới điện và dãy các acquy. Giống hệ
thống điện mặt trời nối với lưới điện thì sử dụng điện năng từ hệ thống khi hệ thống có
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 7

năng lượng và phần điện năng dư thừa sẽ được bán cho điện lực nhưng hệ thống này
có ưu điểm là khi hệ thống lưới điện bị mất điện thì acquy sẽ cung cấp điện cho
tải(cung cấp điện liên tục).
4.1.1

Sơ đồ nguyên lí:

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống mặt trời nối lưới và điện dự phòng
Nguyên lí:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 8

Đây là hệ thống tích hợp giữa hai hệ thống nên:
Hệ thống nối lưới: sản xuất điện năng từ các tấm panel pin mặt trời rồi qua bộ chuyển
đổi inverter thành điện áp 220V AC/50Hz để hào lưới điện.
Hệ thống độc lập: lưu trữ điện năng từ hệ thống pin mặt trời vào acquy để phòng
trường hợp lưới điện gặp sự cố mất điện.khi ay đầy thì điện năng sẽ được chuyển lên
lưới điện để bán cho điện lực.

Khi lưới điện mất điện thì hệ thống sẽ tự động lấy điện DC từ acquy chuyển qua
inverter thành điện áp 220V AC/50Hz để cung cấp cho tải quan trọng.
4.1.2

Ưu điểm:

Hệ thống này cung cấp điện liên tục. khi lưới điện gặp sự cố thì vẫn đảm bảo cung cấp
điện cho các tải quan trọng(không được phép mất điện).
4.1.3

Nhược điểm:

Cấu tạo phức tạp, chi phí thiết kế, bảo dưỡng hệ thống cao do có sử dụng acquy (chi
phí acquy cao).
Cần người thao tác lắp đặt có kinh nghiệm và trình độ chuyên môn cao trong việc thiết
kế.
2.1. HỆ THỐNG BỔ SUNG LƯỚI ĐIỆN:
Hệ thống bổ sung lưới điện gọi là hệ thống điện mặt trời gia dụng cỡ nhỏ.các panel
điện tạo ra điện năng và nạp điện cho acquy.năng lượng trong các acquy sẽ được đi
qua bộ chuyển đổi inverter để tạo ra điện áp AC cung cấp cho tải và khi acquy sắp hết,
hệ thống chuyển sang dùng điện lưới.khi panel nạp vào acquy thì hệ thống tự chuyển
sang điện lưới.khi panel điện mặt trời nạp vào các acquy thì hệ thống tự chuyển sang
điện mặt trời.
Nhược điểm:
Không thể bán điện cho điện lực.
Cấu tạo phức tạp.
Ưu điểm: tương tự hệ thống nối lưới

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI

TRANG 9

CHƯƠNG 3: CẤU TẠO HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI
3.1. PANEL MẶT TRỜI:
Là phần cốt lõi của hệ thống pin mặt trời.chức năng biến đổi quang năng hấp thụ từ
mặt trời thành điện năng.
Pin mặt trời từ tinh thể silic có 3 loại:
-

Pin mặt trời (PMT) đơn tinh thể Pin năng lượng mặt trời mono đơn tinh thể
hay còn gọi là Monocrystalline. Chúng được cắt từ các thỏi silic hình ống, các
tấm đơn tinh thể này có các mặt trống ở góc nối các module. Một tinh thể hay
tinh thể đơn (module) sản xuất dựa trên quá trình Czochralski. Đó là quy trình
điều chế silic đơn tinh thể. Silic là một nguyên liệu quan trọng trong việc chế
tạo các vi mạch bán dẫn.

Hình 5 : Tấm pin mặt trời đơn tinh thể
-

PMT poly đa tinh thể hay còn gọi là polycrystalline. Loại Poly được làm từ các
thỏi đúc – đúc từ silic nung chảy cẩn thận được làm nguội và làm rắn.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 10

Hình 6: Tấm pin mặt trời đa tinh thể
-

Pin năng lượng mặt trời dạng phim mỏng. Là dải silic tạo từ các miếng phim
mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đa tinh thể. Loại này thường có hiệu suất

thấp nhất.
 PMT Mono có những ưu điểm gì mà chọn Mono mà không chọn các loại
-

Pin khác:( trong đồ án này chọn Pin mặt trời Mono)
Về hiệu suất chuyển đổi quang năng thành điện năng của các tế bào quang điện
trong các dòng pin năng lượng mặt trời như Poly crystalline, Monocrystalline,
Thin film, Amorphous….thì pin năng lượng mặt trời mono có hiệu suất cao
nhất.

Về tuổi thọ của pin: Pin năng lượng mặt trời mono có tuổi thọ khoảng 35 năm, cao
hơn rất nhiều lần so với tấm pin năng lượng mặt trời Poly crystalline, Thin film,
Amorphous. Các tế bào mono làm từ silicon cực kỳ tinh khiết và có tuổi thọ sử dụng
lớn nhất.
-

Về hiệu quả sử dụng: tấm poly suy giảm đến 80% sau 5 năm sử dụng. Tấm pin
mono có hệ số suy giảm hiệu suất rất nhỏ cam kết bảo hành bảo hành 12 năm,
đảm bảo công suất đầu ra đạt 90%. Bảo hành 25 năm, đảm bảo công suất đầu ra
đạt 80%.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 11

-

Tất cả sản phẩm đều được kiểm tra và phải vượt qua được quy trình kiểm tra
PID (Potential Induced Degradation). PID là vấn đề gây lo lắng hàng đầu trong
hệ thống pin năng lượng mặt trời, nó gây ảnh hưởng và làm sụt giảm công suất
ngõ ra của hệ thống pin năng lượng mặt trời.
 Thông số kĩ thuật của tấm Pin:

Công suất max
Dòng ngắn mạch (Isc)
Điện áp hở mạch (Voc)
Dòng danh định max (Impp)
Điện áp danh định max (Vmpp)
Bù số công suất
Kich thước
Nặng

Mono 35W
2.67
21.6 v
1.89 A
18.5 V
+-3
675*395*35mm
2 kg

Hình 7: tấm pin mặt trời đa thực tế
 Cấu tạo của tấm Pin:
Vật liệu xuất phát để làm pin Mặt trời silic phải là bán dẫn silic tinh khiết, trong
cấu trúc mạng tinh thể nguyên tử Si liên kết với 4 nguyên tử Silic lân cận để lớp vỏ

ngoài cùng có chung 8 điện tử (bền vững). Để làm pin Mặt trời từ bán dẫn tinh
khiết phải làm ra bán dẫn loại n và bán dẫn loại p rồi ghép lại với nhau cho nó có
được tiếp xúc p - n.
Ở chỗ tiếp xúc p - n này một ít electron ở bán dẫn loại n chạy sang bán dẫn
loại p lấp vào lỗ trống thiếu electron, ở đó. Kết quả là ở lớp tiếp xúc p-n có
một vùng thiếu electron cũng thiếu cả lỗ trống, người ta gọi đó là vùng
nghèo. Sự dịch chuyển điện tử để lấp vào lỗ trống tạo ra vùng nghèo này
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 12

cũng tạo nên hiệu thế gọi là hiệu thế ở tiếp xúc p - n, đối với Si vào cỡ 0,6V
đến 0,7V. Đây là hiệu thế sinh ra ở chỗ tiếp xúc không tạo ra dòng điện
được.
 Các trường hợp làm giảm công suất của tấm Pin:

Hình 8: hình một tế bào mặt trời cơ bản
-

Chất liệu bán dẫn làm Pin
Vị trí đặt các tấm PMT
Thời tiết, khí hậu, mùa trong năm
Thời gian trong ngày: sáng, trưa, tối
Do bám bụi và các vật làm che tấm Pin
 Để tránh dòng chạy ngược từ ắcquy lên Pin thì:
Cần gắn thêm bộ điều khiển sạc vì: nguyên lí của dòng điện là chảy từ nơi có
điện thế cao đến nơi có điện thế thấp. ban ngày trời nắng thì điện thế tấm Pin
cao hơn điện thế ắcquy, nên dòng từ Pin chạy qua acquy. Nhưng ban đêm không
có nắng nên điện thế chạy ngược lại.

 Hiện tượng điểm nóng:
Xảy ra khi việc ghép nối các tấm Pin không giống nhau, tức là khi cá thông số
I, V, P của các module Pin khác nhau. Đây là hiện tượng tấm Pin yếu hơn( tức
là pin kém chất lượng hơn so với các pin khác trong dàn hoặc khi nó bị che
nắng trong khi cac pin khác trong dàn vẫn được chiếu sáng) sẽ hấp thụ hoàn

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 13

toàn công suất điện do các tấm pin khỏe hơn phát ra và làm cho công suất điện
mạch ngoài bằng 0. Phần năng lượng điện tấm pin yếu nhận được từ tấm pin
khỏe hơn sẽ biến thành nhiệt, làm nóng tấm pin lên dẫn tới hư hỏng.
Biện pháp:
Để tránh điểm nóng này khi thiết kế phải ghép các tấm Pin mặt trời cùng loại,
có cùng các thông số đặc trưng trong 1 dàn Pin mặt trời. Vị trí đặt dàn Pin phải
tránh các bóng che do cây cối, nhà cửa hay các vật cản khác trong những ngày
có nắng cũng như bảo vệ tránh bụi bẩn phủ bám lên 1 vùng nào đấy của tấm pin
và có thể sử dụng các diode bảo vệ.
3.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN SẠC (CHARGE CONTROLLER) :
là thiết bị có chức năng điều tiết sạc cho acquy, bảo vệ acquy chống quá tải và xả quá
nhiều để giúp nâng cao tuổi thọ của acquy.
Trong trường hợp nạp năng lượng quá mức cho acquy sẽ làm cho acquy bị hỏng và
việc giải phóng hết điện từ acquy sẽ làm các acquy bị hư hại một cách nhanh chóng.
Bộ điều khiển giúp ta biết được tình trạng nạp và xả năng lượng của pin mặt trời vào
acquy giúp người sử dụng kiểm soát được quá trình cung cấp năng lượng cho tải.
Bộ điều khiển sạc có mạch bảo vệ giúp thực hiện việc ngắt mạch khi sạc đầy pin hoặc
điện áp sạc vào acquy thấp hơn ngưỡng cho phép.
điện áp sạc vào acquy thấp hơn ngưỡng cho phép.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 14

Hình 9 : thiết bị PWM Solar charge Controller

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 15

Hình 10 : sơ đồ kết nối charge controller với hệ thống
3.3. AC-DC INVERTER :
Là bộ biến đổi nghịch lưu, chuyển đổi dòng điện DC thành AC
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.
3.1. AC QUY:
ắc quy hay nguồn điện thứ cấp là loại pin có thể được tái sử dụng nhiều lần , chỉ
cần nạp điện cho chúng bằng cách cắm điện vào bộ sạc . Ắc quy được bán trên thị
trường hiện nay sử dụng 3 loại hóa chất là Nicd, NiMH và Lithium.
Phân loại:
-

ắc quy nước:

ắc quy nước thường thông dụng là loại 12v , 6 ngăn .mỗi ngăn được coi là một
bình ắc quy riêng , các ngăn này nối lại với nhau thông qua cầu nối điện tạo nên nguồn
điện tổng thể cho ắc quy . Thông thường khi sử dụng ắc quy nước bạn sẽ thấy dung
dịch trong bình cạn dần . đây là dung dịch axit loãng nên cứ khi nào nước cạn thì bạn
cần phải thêm axit vào trong bình . cần chú ý với loại bình ắc quy này vì khi sạc bình
sẽ bị nóng lên nên một phần axit sẽ bị bay hơi .
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 16

-

ắc quy miễn bảo dưỡng (MF - Maintenance Free):

Đây là dòng sản phẩm có cùng công dụng như dòng ắc quy nước, nhưng giúp cho
người dùng rảnh tay hơn một chút. Miễn bảo dưỡng tức là chúng ta không cần phải
châm nước bảo dưỡng định kỳ như dòng sản phẩm trên. Chỉ việc xài và khi hỏng thì ...
đem vứt. đây là dòng ắc quy a-xít chì, canxi được thiết kế cho mục đích khởi động. Ở
trong ắc quy này phải có nước (dung dịch a-xít) và bản cực. Do nó không cần phải
châm nước nên dàn nút châm nước được quy ẩn xuống dưới mặt phẳng của ắc quy.
Điện cực của ắc quy này cũng rất to phù hợp với nhu cầu khởi động. đây là dòng ắc
quy khởi động - tuyệt nhiên không nên dùng cho những ứng dụng phóng sâu như thắp
sáng,chích cá.Điều kiện nạp bình và sử dụng cũng quy định nghiệm ngặt hơn so với
bình ắc quy nước truyền thống.
-

ắc quy kín khí (AGM - Absorbent Glass Mat) với van điều áp (VRLA Valve Regulated Lead Acid):

đây cũng là ắc quy chì - axit, nhưng được đóng kín với hệ thống van điều áp tích hợp đủ an toàn cho người sử dụng. Dòng này được ứng dụng rất rộng từ dân dụng cho đến
công nghiệp. Nhà sản xuất thường chia ra nhiều mục đích và cấp độ khác nhau để ứng
dụng cho dòng sản phẩm này. Từ lưu điện cho hệ thống đèn khẩn cấp, thiết bị an ninh,
UPS, cho đến xe đạp điện, quang năng, phong năng, ứng dụng viễn thông, điện
lực...Tuy nhiên, muốn dùng với mục đích nào thì phải chọn đúng chủng loại .
Ắc quy loại này giá thành hơi cao, điều kiện sử dụng và hệ thống nạp đòi hỏi nghiêm
ngặt hơn. Nếu thiếu nạp hay quá nạp đều làm tuổi thọ ắc quy giảm đáng kể.
-

ắc quy AGM Gel (Semi gel):

Dòng sản phẩm này được phát triển dựa trên dòng AGM VRLA. Chỉ khác mỗi một
điểm là trên bề mặt của AGM VRLA được phủ thêm một lớp gel. Lớp gel này có khả
năng làm chậm quá trình bay hơi (thoát khí) của dung dịch bên trong ắc quy. Điều này
đồng nghĩa với tuổi thọ của ắc quy cũng được nâng lên.
-

ắc quy 100% Gel:

Sử dụng cho mục đích công nghiệp (không sử dụng cho mục đích khởi động) do tuổi
thọ bền nhưng điện trở cao. Tuy nhiên, giá thành đang là một trở ngại lớn cho người sử
dụng.
Điều kiện nạp đều rất gắt gao. Nếu đặt sai điện thể ngắt khi ắc quy đã nạp đầy đủ thì
có khả năng phá hủy hoàn toàn hệ gel.
-

ắc quy khô:
Nếu bạn tháo remote TV, máy điều hòa, hay thỏi pin máy điện thoại, thì đó
chính là ắc quy khô.

-

ắc quy deep cicle:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 17

Battery dùng cho hệ thống điện năng lượng mặt trời là loại deep-cycle. Loại
này cho phép xả đến mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh. Nó có khả
năng nạp xả rất nhiều lần (rất nhiều cycle) mà không bị hỏng bên trong, do vậy
khá bền, tuổi thọ cao
Phân loại ac quy trên thị trường:
acquy cho ô tô, tàu thuyền:

Hình 11 : Hình ảnh acquy hang dong nai N70Z

Chủng loại: N70Z (R/L)
Điện thế (V): 12
Dung lượng (Ah): 75
Kích thước (mm)
 Dài: 303
 Rộng: 171
 Cao: 200
 Tổng cao: 224
 Icc (CCA) (A): 380
 Rr,e (RC) (phút): 116
 Dung tích axit (L): 5.6
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI

TRANG 18

 Số tấm cực/hộc: 15
Giá thành : khoảng 1.550.000 đ
Ac quy cho xe máy:

Hình 12 : Hình ảnh acquy hãng dongnai 12N5

Chủng loại: 12N5
Điện thế (V): 12
Dung lượng (Ah): 5
Kích thước (mm)
Dài: 130
Rộng: 60
Cao: 131
Tổng cao: 131
Icc (CCA) (A): 40
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 19

Dung tích axit (L):
Số tấm cực/hộc:
Loại xe đi kèm: Honda - Dream, Honda - Wave, Honda - Future, Suzuki - Viva, Suzuki
- Exciter, Yamaha - Jupiter, Yamaha – Sirus
Giá thành: khoảng 210.000 đồng.
Ac quy dân dụng:

Hình 13 : Hình ảnh acquy hãng dongnai dân dụng

Chủng loại: N25
Điện thế (V): 12
Dung lượng (Ah): 25
Kích thước (mm)
 Dài: 246
 Rộng: 96
 Cao: 160
 Tổng cao: 180
 Icc (CCA) (A): 75
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 20

 Dung tích axit (L): 2.00
 Số tấm cực/hộc: 9
 Dung tích axit (L): 2.00
 Số tấm cực/hộc: 9
Giá thành : khoảng 650.000 đồng/ bình.
-ắc quy công nghiệp:

Hình 14 : Hình ảnh acquy hãng PINACO

Chủng loại: PS 12-200 G
Điện thế (V): 12
Dung lượng (Ah): 200
Kích thước (mm)

 Dài: 552
 Rộng: 238
 Cao: 218
 Tổng cao: 223
Giá thành : khoảng 2.000.000 đồng/ bình .
-ắc quy deep cycle:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 21

ắc quy deep-cycle là loại ắc quy 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.đây là loại ắc
quy chuyên dụng cho hệ thống pin mặt trời:

Hình 15 : Hình ảnh acquy hãng MEGASUN

Chủng loại: GK100-12D
Điện thế (V): 12
Dung lượng (Ah): 100
Kích thước (mm): 329x172x217
Giá thành : khoảng 4.200.000 đồng/ bình .
Tính toán acquy.
Ta tính dung lượng của hệ bình ac-quy cho toàn hệ thống. Dung lượng battery cần
dùng cho hệ solar là dung lượng battery đủ cung cấp điện cho những ngày dự phòng
(autonomy day) khi các tấm pin năng lượng 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

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 22

– Với mức xả sâu (Deep of Discharge DOD) là 0.6, ta chia số Wh của battery cho 0.6
sẽ có dung lượng battery

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI


TRANG 23

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT TẢI
4.1. TÍNH CÔNG SUẤT BỨC XẠ MẶT TRỜI:
4.1.1 TÍNH THÔNG SỐ CÁC GÓC CỦA MẶT TRỜI CHIẾU XUỐNG
ĐỊA ĐIỂM ĐẶT DÀN PIN:
a)góc nhìn của trái đất đối với mặt trời:
góc nhìn của trái đất đối với mặt trời khoảng 32
b)góc lệch giữa trục trái đất và mặt phẳng hoàng đạo:
Xác định qua công thức coopr:

Trong đó:
n : số thứ tự ngày trong năm tính từ ngày 1/1;
c)góc giờ mặt trời :

Hình 16 Các góc mặt trời trên mặt phẳng nghiêng
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI

TRANG 24

e)góc thiên đỉnh :
f)góc tới :
g) góc phương vị mặt trời :
h)góc nghiêng bề mặt nhận bức xạ :
là góc giữa mặt phẳng nằm ngang với bề mặt trái đất với bề mặt nhận bức xạ.
4.1.2
tổng cường độ bức xạ của mặt trời lên trái đất:
Gồm bức xạ trực xạ và tán xạ.

Trong đó:
- tổng công suất dàn Pin đặt nằm nghiêng một góc β so với mặt phẳng nằm ngang tính
trong 1 ngày
(1+cosβ)/2 là hệ số góc nhìn tán xạ từ mặt thu về phía bầu trời
(1-cosβ)/2 là hệ số góc nhìn tán xạ từ bề mặt thu về phía mặt đất

- tổng xạ trung bình đo được trên bề mặt nằm ngang (kWh/m2/ngày)
- thành phần trực xạ trong tổng xạ đo được (lấy ở Nam Bộ
- thành phần tán xạ trong tổng xạ đo được (Nam Bộ
- hệ số phản xạ tia bức xạ của môi trường xung quanh
- hệ số chuyển đổi bức xạ từ mặt ngang sang mặt nghiêng

- cương độ bức xạ mặt trời tới theo phương bất kỳ
- bức xạ mặt trời theo phương vuông góc với mặt phẳng nằm nghiêng
- bức xạ mặt trời theo phương vuông góc với mặt phẳng nằm ngang

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI

TRANG 25

Hình 17 : Bức xạ trực xạ trên bề mặt nằm ngang a) và nghiêng b)
 Bài toán tính tổng xạ ngày lên 1 bề mặt nghiêng tạo góc β so với phương
nằm ngang, nghiêng về hướng Nam gồm các số liệu:
Vị trí lắp đặt: Ký túc xá ĐH Tôn Đức Thắng, quận 7,tp.Hồ Chí Minh
ϕ= 10,733N;106.40E
Số ngày nắng trung bình trong 1 ngày T=6.6 giờ
Tổng bức xạ ngày trung bình trên mặt ngang E=4.8 (kWh/m2/ngày)
Góc nghiêng β=ϕ+10ᵒ=21ᵒ
Cường độ bức xạ mặt trời từng giờ đến mặt nghiêng khảo sát:

ρ suất phản chiếu môi trường xung quanh là 0.2
Vào thời điểm ví dụ ngày 21/6 suy ra n=172
Suy ra

Tổng bức xạ trung bình trên mặt ngang

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN MẶT TRỜI VÀ MÔ HÌNH PIN MẶT TRỜI