Cách thiết kế quy mô Dự án điện mặt trời

Tương tự mọi dự án khác, trước khi bắt đầu, bạn cần xác định và phác thảo rõ điều bạn muốn đạt được. Đây là điều QUAN TRỌNG NHẤT trong việc triển khai dự án điện mặt trời. Nếu không hiểu hoặc có sai lầm xảy ra thì bạn sẽ kết thúc với hệ thống điện mặt trời KHÔNG ĐÁP ỨNG các yêu cầu cần có của một dự án tổng thầu điện mặt trời hay bất cứ dự án lắp đặt điện mặt trời nào!

Hiểu đơn giản, xác định phạm vi dự án là bước đầu tiên trong việc khởi tạo dự án điện mặt trời. Sau đó bạn sẽ dần bổ sung thêm các chi tiết trong quá trình thiết kế.

• Cấp điện cho nhu cầu tiêu dùng của hộ gia đình.
• Cung cấp toàn bộ nhu cầu sử dụng điện cho hoạt động sản xuất của nhà xưởng.
• Hay dự án tổng thầu điện mặt trời với quy mô lớn.

Vậy chúng ta sẽ bắt đầu từ đâu, hãy theo dõi chi tiết bài viết này!

Tìm hiểu nhu cầu về thiết kế quy mô dự án điện mặt trời

Từ quy mô dự án, bạn có thể bắt đầu bổ sung thêm nội dung bằng cách ước tính các yêu cầu về điện năng ban đầu.

Như đã đề cập, chúng ta sẽ cần rất nhiều yếu tố về mặt chuyên môn và các công cụ phân tích hệ thống điện mặt trời. Các thông tin chúng ta sẽ cần phân tích sẽ là:

• Phạm vi của dự án
• Công suất thực hiện
• Vận hành & bảo dưỡng
• Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời

Ví dụ về dự án tổng thầu điện mặt trời Emivest Feedmill, đây là dự án tương đối lớn. Dự án yêu cầu thiết kế chi tiết, bao quát mọi khía cạnh thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời.

Cách thiết kế quy mô dự án điện mặt trời

Đối với dự án Emivest Feedmill này, nối với điện lưới không phải là tùy chọn khi sử dụng năng lượng mặt trời thay cho nối kết vào lưới điện phân phối.

Tuy nhiên, hiện nay, hệ thống nối với điện lưới trở thành tùy chọn thông dụng, đặc biệt ở các bang miền nam Hoa Kỳ và các nước Châu Âu (Tây Ban Nha, Đức, Anh), nơi có các chính sách khuyến khích và tài trợ cho điện mặt trời.

Đối với quy mô dự án, có sự khác biệt nhỏ khi lập kế hoạch giữa hệ thống nối với điện lưới hoặc hệ thống bổ sung điện lưới là bạn không dựa hoàn toàn vào hệ thống điện mặt trời để cung cấp toàn bộ nhu cầu tiêu thụ điện năng; bạn sẽ không bị “chìm vào bóng tối” nếu sử dụng điện năng lượng nhiều hơn công suất của hệ thống điện mặt trời.

Điều này có nghĩa là bạn có thể bắt đầu với hệ thống nối với lưới công suất nhỏ và mở rộng dần khi điều kiện tài chính cho phép.

Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế bạn vẫn nên tiến hành phân tích công suất tiêu thụ. Ngay cả khi bạn không có ý định tự sản xuất toàn bộ điện năng lượng mặt trời, phân tích công suất tiêu thụ cho phép bạn xác định chuẩn cơ sở của hệ thống, giúp bạn xác định phạm vi hệ thống nối với lưới điện nếu bạn nhắm đến mục tiêu giảm lượng khí thải carbon bằng cách cung cấp điện năng trở lại cho công ty điện lực ở mức cao nhất có thể.

Hầu hết các hệ thống nối với điện lưới đều được xác định quy mô để cung cấp công suất cao hơn nhu cầu tiêu thụ của bạn vào mùa hè và thấp hơn nhu cầu mùa đông. Trong chu kỳ thời gian một năm, mục đích là tạo ra công suất tối đa bạn có thể sử dụng, dù có thể biến thiên theo chu kỳ hàng tháng.

Ở một số quốc gia, nhiều công ty điện mặt trời mong muốn điều này và cung cấp cho bạn hệ thống “carbon trung hòa”: bạn bán phần điện dư cho công ty điện lực và mua lại cùng lượng điện khi có nhu cầu.

Nếu đây là điều bạn đang lập kế hoạch để thực hiện với hệ thống nối vào lưới điện, quy mô công suất của bạn sẽ đơn giản hơn. Bạn cần xem lại các hóa đơn tiền điện của bạn trong một năm qua, ghi lại tổng lượng điện năng đã tiêu thụ. Sau đó chia số này cho số ngày trong năm để biết giá trị điện năng tiêu thụ trung bình hàng ngày và đảm bảo hệ thống của bạn tạo ra công suất tương đương giá trị sử dụng trung bình trong khoảng thời gian một năm.

Do hệ thống nối với lưới điện “carbon trung hòa” có thể không tạo ra đủ điện năng trong các tháng mùa đông, bạn sẽ chỉ cần số panel mặt trời ít hơn so với số lượng panel trong hệ thống điện mặt trời độc lập.

So sánh cung với cầu

Nếu thiết kế hệ thống nối với lưới điện, có thể sẽ rất thú vị nếu so sánh công suất cung cấp của hệ thống điện mặt trời với sơ đồ sử dụng điện năng của bạn. Bằng cách so sánh giữa nguồn cung cấp và nhu cầu tiêu thụ, bạn có thể thấy mức độ tương hợp giữa sản lượng điện mặt trời và lượng điện tiêu thụ, điều này có thể được dùng làm thông số để xác định lợi ích của hệ thống này đối với môi trường.

Để thực hiện điều đó, bạn cần xác định lượng điện tiêu thụ đối với từng tháng trong năm dựa trên hóa đơn tiền điện của bạn. Bạn có thể liên hệ trực tiếp hoặc điền mẫu phân tích dự án điện mặt trời, gồm cả số điện tiêu thụ hàng tháng. Trong báo cáo nhận được, bạn sẽ thấy lưu đồ cho phép định mức độ tương hợp giữa tiêu thụ điện năng và công suất của hệ thống điện mặt trời.

Báo cáo này còn cung cấp cho bạn giá trị ước tính gần đúng về lượng carbon tương đương với từng kWh được tạo ra từ hệ thống điện mặt trời, dựa trên năng suất và hệ thống thiết bị của bạn và sản lượng điện năng tạo ra theo thời gian thực.

Dựa trên điều này, có thể thấy rõ các lợi ích về môi trường của hệ thống năng lượng mặt trời.

Bổ sung chi tiết cho phạm vi dự án

Sau khi biết khái quát về quy mô, phạm vi dự án, bạn cần xác định một cách chính xác những điều cần đạt được và các ước tính về tiêu thụ năng lượng.

Giả sử nhà nghỉ của bạn là ngôi nhà nhỏ hai phòng ngủ với bếp nhiên liệu rắn (than, củi) và nồi nước nóng.

Ngôi nhà này chủ yếu được sử dụng vào mùa xuân, hè, thu, và vài ngày nghỉ cuối tuần vào mùa đông.

Cần có điện năng để chiếu sáng từng phòng, đền cổng, tủ lạnh trong bếp và máy thu hình (tivi) ở phòng khách. NGoài ra còn cần thêm điện năng để nạp điện cho điện thoại di động và máy nghe nhạc MP3, và thỉnh thoảng sử dụng laptop.

Sau khi xác định những thiết bị cần cung cấp điện, bạn cần biết mức tiêu thụ điện của từng thiết bị, và ước tính mức độ sử dụng hàng ngày của mỗi thiết bị.

Để đảm bảo duy trì hiệu suất cao và chi phí thấp, mỗi khi có thể, bạn nên sử dụng trang thiết bị điện áp thấp. Các lợi ích sử dụng thiết bị điện áp thấp so với điện áp lưới bao gồm:

• Bạn không bị tổn thất điện năng để chuyển đổi điện DC điện áp thấp sang điện AC điện áp cao thông qua bộ biến tần.
• Nhiều thiết bị điện tử cắm vào ổ có điện áp lưới sẽ yêu cầu máy biến áp để chuyển lại điện DC, do đó sẽ tăng thêm tổn thất.

Nhiều thiết bị gia dụng, chẳng hạn như máy thu hình cỡ nhỏ, hệ thống nhạc, chơi game trên máy tính và laptop, thường kèm thêm máy biến áp. Có thể mua máy biến áp vận hành với điện 12V hoặc 24V thay vì điện áp AC từ điện lưới, và đây là phương cách cung cấp nguồn điện áp thấp cho phép sử dụng hiệu quả các thiết bị này.

Tuy nhiên, cấu hình điện áp thấp cũng có một số nhược điểm, và chưa hẳn là cách tiếp cận thích hợp cho một số dự án.

Nếu bạn đã có sẵn mạng điện với điện áp lưới, sẽ thích hợp hơn khi vận hành hệ thống theo điện áp lưới sử dụng bộ biến tần, thay vì đấu lại dây theo điện áp thấp. Nếu chưa có mạng điện, vận hành hệ thống 12 hoặc 24V sẽ hiệu quả hơn.

Phân tích công suất

Bước kế tiếp theo nghiên cứu nhu cầu công suất là phân tích công suất tiêu thụ theo tính watt-giờ. 

Bạn có thể có thể thấy giá trị công suất (watt) của các thiết bị điện gia dụng theo một trong bốn phương pháp:

• Xem phia sau tiết bị hoặc trên bộ nguồn điện của thiết bị.
• Đọc bản hướng dẫn sử dụng sản phẩm.
• Đo trực tiếp công suất bằng Watt kế.
• Tìm trên thiết bị tương tự.

Nói chung, bộ nguồn thường ghi giá trị cường độ dòng điện ra theo Ampere (A) thay vì số watt tiêu thụ. Nếu bộ nguồn ghi cả điện áp ra, bạn có thể tính số watt bằng cách nhân điện áp với dòng điện (tính theo A):

Ví dụ, nếu bạn có bộ nạp điện cho điện thoại cho điện thoại di động sử dụng dòng điện 1.2 A với điện áp 5V, bạn hãy nhân 1.2 A với 5 V, bằng cách 6W. nếu nạp điện trong một giờ, năng lượng tiêu thụ sẽ là 6 Wh.

Watt kế là khí cụ hữu dụng để đo các yêu cầu năng lượng của thiết bị bất kỳ vận hành từ lưới điện AC điện áp cao. Cắm watt kế vào ổ cắm điện trên tường và cằm thiết bị cần đo công suất vào watt kế. Màn hình LCD trên watt kế sẽ hiển thị giá trị công suất do thiết bị đó tiêu thụ. Đây là phương cách đo công suất tiêu thụ chính xác nhất. Phụ lục B ở cuối sách liệt kê định mức công suất tiêu thụ của một số thiết bị điện gia dụng.

Sau khi có danh mục yêu cầu công suất tiêu thụ của từng thiết bị điện, bạn lập bảng ghi rõ công suất tiêu thụ, thiết bị sử dụng điện áp nào, 12 V hay điện áp lưới.

Sau đó ước tính số giờ hàng ngày bạn sử dụng thiết bị, nhân sốp watt với số giờ ước tính để có tổng yêu cầu năng lượng Wh của từng thiết bị.

Bạn còn cần xác định “tải ma” trên hệ thống. “Tải ma” là thuật ngữ vui gán cho thiết bị tiêu thụ điện ngay cả khi đã tắt chẳng hạn, máy thu hình (tivi) trong chế độ chờ (standby). Nói chung, thiết bị bất kỳ có nguồn điện lắp trong phích cắm đều có thể “tải ma”. Đối với các thiết bị này, cần tháo phích cắm hoặc tắt ở công tắc khi không sử dụng. Tuy nhiên, bạn vẫn nên tính thêm phần tổn thất công suất cho các thiết bị trong chế độ chờ, đề phòng trường hợp quên tắt công tắc chính khi không sử dụng các thiết bị đó.

Nếu có hệ thống sưởi trung tâm sử dụng gas, bạn cần nhớ hầu hết các hệ thống này đều có bơm điện và bộ điều khiển nhiệt trung tâm yêu cầu cấp điện thường xuyên. Bơm nhiệt trung tâm thông dụng tiêu thụ công suất khoảng 60W/ngày, còn bộ điều khiển nhiệt trung tâm chỉ khoảng 2 đến 24 W/ngày.

Khi hoàn tất, bảng phân tích suất nhu cầu công suất của  bạn sẽ có dạng như sau:

Cảnh báo

Nếu hăng hái quá mức hoặc thiếu cân nhắc khi thực thi hệ thống điện mặt trời, trong giai đoạn này bạn có thể ước tính theo nhu cầu điện năng thấp hơn mức cần thiết.

Để đảm bảo không bỏ sót hoặc hối tiếc sau này, bạn nên suy nghĩ cẩn thận và tạm dừng tại điểm này; sau đó quay lại và xem xét kỹ bản phân tích nhu cầu công suất tiêu thụ đã thiết lập.

Bạn nên đưa bản thân phân tích này cho người khác xem và hỏi ý kiến của họ. Nhiều cặp mắt thường tốt hơn một cặp mắt.

Khảo sát hiệu suất hệ thống điện mặt trời

Với bản thân phân tích nhu cầu công suất tiêu thụ, bạn biết tổng mức năng lượng cần thiết trong một ngày. Đối với ngôi nhà nghỉ nêu trên, nhu cầu điện năng tiêu thụ là 662 Wh/ngày.

Điều còn lại cần khảo sát là hiệu suất của bộ hệ thống điện mặt trời.

Accquy, bộ biến tần, và điện trở trong các mạch đều làm giảm hiệu suất của hệ thống điện mặt trời, do các bộ phận này cũng tiêu thụ điện năng, và được gọi là năng lượng tổn thất. Bạn cần xét phần tổn thất này và bổ sung vào bản phân tích nhu cầu công suất.

Tính năng lượng tổn thất

Acquy không thể cung cấp 100% năng lượng được nạp cho acquy. Hiệu suất chu kỳ nạp acquy đo số phần trăm năng lượng khả dụng từ acquy. Hiệu suất chu kỳ nạp acquy đô số phần trăm năng lượng khả dụng từ acquy so với năng lượng lượng được dùng để nạp vào acquy.

Hiệu suất chu kỳ nạp không phải là hằng số, do hiệu suất này có thể thay đổi theo tốc độ nạp và phóng điện của acquy. Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng điện mặt đều không làm cho acquy bị quá tải, do đó các giá trị hiệu suất chu kỳ nạp tiêu chuẩn được coi là đủ chính xác.

Nhà chế tạo acquy thường cung cấp giá trị hiệu suất chu kỳ nạp gần đúng. Tuy nhiên, với acquy công nghiệp, bạn có thể giá thiết hiệu suất 95%, còn loại acquy “khô” và gia dụng thường chỉ khoảng 90%. Nếu sử dụng bộ biến tần trong hệ thống, bạn cần tính đến tổn thất qua bộ này giá trị hiệu suất bộ biến tần do nhà chế tạo cung cấp, thường không dưới 90%.

Bổ sung phần tổn thất vào bản thân tích nhu cầu công suất

Trong ví dụ về nhà nghỉ nêu trên, hệ thống điện không sử dụng bộ biến tần. 

Nếu có bộ biến tần, bạn nên cộng thêm khoảng 10% công suất tiêu thụ cho từng thiết bị được cấp điện từ hệ thống.

Khi sử dụng acquy, cần cộng thêm 5% vào tổng nhu cầu năng lượng để bù cho hiệu suất cho kỳ nạp acquy. Năm phần trăm của 662 watt là 33 W; cộng số này vào bản phân tích, kết quả nhu cầu năng lượng hằng ngày sẽ là 695 watt-giờ.

Thời điểm sử dụng hệ thống điện mặt trời

Điều quan trọng là xác định những thời điểm trong năm sử dụng hệ thống điện mặt trời hiệu quả và kinh tế nhất. Ví dụ, nếu bạn lập kế hoạch sử dụng hệ thống toàn thời gian trong mùa đông lạnh giá, hệ thống điện mặt trời của bạn cần có khả năng cung cấp đủ công suất kể cả những ngày mùa đông với bầu trời u ám.

Nhà nghỉ thường được sử dụng đều đặn vào mùa xuân, hè, và thu, những có thể được để trống trong các tháng mùa đông.

Điều này có nghĩa là vào mùa đông, hệ thống điện mặt trời không cần cung cấp toàn bộ nhu cầu năng lượng. Bạn chỉ cần đủ điện lượng trong các acquy để cung cấp điện cho ngày nghỉ cuối tuần. Dãy panel mặt trời có thể nạp lại điện cho acquy trong những ngày nhà nghỉ không có người ở.

Nếu cần thêm điện năng vào mùa đông, bạn cũng có thể sử dụng thêm máy phát điện dự phòng để bổ sung cho dàn acquy.

Duy trì tính đơn giản

Bạn đã xét các nhu cầu điện năng cần tính toán khi phân tích năng lượng tiêu thụ và các tổn thất. Nếu bạn có ý định sử dụng công cụ trực tuyến, đây sẽ là thời điểm thích hợp.

Cải thiện quy mô và phạm vi

Dựa trên kết quả đã đặt được, bạn có thể dễ dàng bổ sung các chi tiết vào quy mô hoặc phạm vi của hệ thống. Ban đầu, bản quy mô, phạm vi của bạn có thể dạng như sau:

• Cung cấp toàn bộ nhu cầu điện năng cho nhà nghỉ không có điện lưới.
• Cung cấp toàn bộ nhu cầu điện năng cho nhà nghỉ không có điện lưới, cung cấp điện chiếu sáng, tủ lạnh, tivi, laptop và các thiết bị điện khác, với công suất tiêu thụ 695 Wh/ngày.
• Hệ thống phải cung cấp đầy đủ công suất liên tục từ Tháng Ba đến Tháng Mười và các ngày nghỉ cuối tuần trong các tháng mùa đông.

Đơn vị triển khai dự án tổng thầu EPC điện mặt trời chuyên nghiệp

Chúng ta phải đồng ý với nhau rằng, việc xác định đúng quy mô, phạm vi triển khai là rất quan trọng đối với toàn bộ dự án điện mặt trời.

Chúng tôi luôn thiết kế các giải pháp tổng thầu EPC “riêng” cho các doanh nghiệp đang tìm kiếm Một đơn vị Tổng thầu điện mặt trời chuyên nghiệp từ khâu khởi tạo dự án cho đến khâu bàn giao, bảo dưỡng dự án, chúng tôi bắt đầu từ việc:

1. Sẵn sàng dành thời gian nghiên cứu sản phẩm, vấn đề mà khách hàng mục tiêu của bạn đang gặp phải.
2. Tư vấn xây dựng giải pháp điện mặt trời áp mái phù hợp cho từng đặc trưng của doanh nghiệp.
3. Có đầy đủ tiềm lực từ sản phẩm chất lượng, nhân sự tối ưu cho việc hỗ trợ giải pháp và duy tu, bảo trì hệ thống điện mặt trời cho khách hàng.
4. Liên tục cập nhật kiến thức và công nghệ mới nhất trong chuyên ngành.

Với niềm tự hào mang giải pháp siêu việt đi cùng sản phẩm vượt trội, giá thành phù hợp và công tác bảo trì, duy tu ân cần. Đấy chính là những điều chúng tôi tâm đắc khi đồng hành cùng quý khách hàng.

Chúng tôi luôn đồng hành cùng với khách hàng bằng các giải pháp cụ thể và kế hoạch chi tiết để đáp ứng kỳ vọng của doanh nghiệp trong công tác thực hiện dự án.