Phân biệt các loại biến tần ứng dụng trong năng lượng mặt trời

Các tấm pin mặt trời hấp thụ ánh sáng và tạo ra dòng điện một chiều (DC). Nhưng hầu hết các thiết bị điện gia dụng để sử dụng nguồn điện hai chiều (AC) từ lưới điện quốc gia, do đó dòng điện DC do các tấm pin năng lượng tạo ra là không tương thích. Để giải quyết vấn đề này, chúng ta cần một thiết bị có thể chuyển đổi dòng DC thành dòng điện AC và thiết bị đó chính là biến tần (inverter).

Bộ biến tần sẽ hoạt động như thế nào trong hệ thống điện năng lượng mặt trời:

• Các tấm pin năng lượng chuyển hấp thụ ánh nắng mặt trời và chuyển hoá thành dòng điện một chiều DC.
• Dòng điện DC này chuyện đưa đến biến tần để chuyển đổi thành dòng xoay chiều 240V 50Hz.
• Dòng điện AC 240V có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện gia dụng.
• Lượng điện dư thừa sẽ được đưa trở lại vào lưới điện quốc gia.
• Trước khi lên lưới điện, sẽ đi qua một đồng hồ điện để ghi lại lượng điện được gửi lên.

Các loại biến tần ứng dụng trong công nghiệp năng lượng mặt trời

Có 3 loại biến tần năng lượng mặt trời khác nhau được ứng dụng phổ biến là biến tần vi mô (micro inverter), biến tần chuỗi (string inverter) và biến tần trung tâm (central inverter).

Việc lựa chọn bộ biến tần là một trong số các bước quan trọng để lên kế hoạch cài đặt một hệ thống năng lượng mặt trời. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một số thông tin về khái niệm của các loại, điểm mạnh và yếu của mỗi loại, ứng dụng từng loại như thế nào là phù hợp với hệ thống điện mặt trời của bạn.

Biến tần vi mô

Mỗi biến tần vi mô bao gồm một cái hộp nhỏ đặt ở mặt sau hoặc gần cạnh mỗi tấm pin mặt trời. Vai trò của nó là chuyển đổi điện DC được sản xuất bởi một tấm pin duy nhất mà nó kết nối.

Ưu điểm:

• Tự hiệu chỉnh điểm công suất tối đa cho từng bảng pin mặt trời.
• Tăng tính khả dụng cho hệ thống – một bảng pin bị hỏng sẽ không ảnh hưởng đến các bảng pin khác.
• Giảm sát chi tiết được từng bảng pin năng lượng.
• Điện áp dòng DC thấp hơn, tăng độ an toàn.
• Cho phép linh hoạt hơn trong việc lắp đặt vị trí, định hướng từng tấm pin.
• Không cần tính toán độ dài chuỗi – đơn giản hơn trong việc tính toán thiết lập dự án.
• Dễ bảo trì, sửa chữa từng mô-đun năng lượng mặt trời.

Nhược điểm:

• Chi phí cao hơn so với các loại khác.
• Quá trình lắp đặt phức tạp hơn.
• Tuỳ từng vị trí cài đặt, chúng có thể gặp vấn đề ở nhiệt độ cực cao.
• Chi phí bảo trì cao do chia nhỏ (tỷ lệ 1:1 với tấm pin) nên số lượng nhiều.

Biến tần chuỗi

Đây là loại được sử dụng phổ biến nhất trong các hệ thống năng lượng mặt trời. Nó là một hộp lớn thường nằm ở xa với hệ thống các tấm pin. Tuỳ thuộc vào quy mô dự án điện mặt trời có thể có nhiều hơn một biến tần chuỗi.

Ưu điểm:

• Cho phép thiết kế với độ linh hoạt cao.
• Hiệu quả cao.
• Chi phí đầu tư thấp.
• Sở hữu 3 biến thế.
• Có thể giám sát hệ thống từ xa.

Nhược điểm:

• Không có chế độ hiệu chỉnh điểm công suất tối đa cho từng bảng pin.
• Không giám sát chi tiết từng tấm pin được.
• Cấp độ điện áp cao nên mức độ an toàn sẽ thấp hơn biến tần vi mô.

Biến tần trung tâm

Biến tần trung tâm là loại thường được dùng cho các bảng pin mặt trời lớn được lắp đặt trên các toà nhà cao tần, cơ sở công nghiệp…về cơ bản chúng như là một biến tần chuỗi cỡ lớn.

Ưu điểm:

• Chi phí đầu tư trên mỗi watt thấp.
• Hiệu quả cao.
• Cài đặt đơn giản hơn.

Nhược điểm:

• Kích thước quá lớn, chiếm nhiều không gian.
• Gây ra tiếng ồn khi vận hành.
• Một tấm pin bị giảm công suất hoặc bị lỗi có thể ảnh hưởng toàn hệ thống.

Loại biến tần nào thì tốt nhất?

Mỗi loại đều có những điểm mạnh, điểm yếu riêng của nó và tuỳ thuộc vào nhu cầu cũng như các trường hợp khác nhau mà chúng ta có thể ứng dụng sao cho phù hợp. Tuy nhiên, hiện nay thì loại biến tần chuỗi 3 pha vẫn đang là lựa chọn hàng đầu của các hệ thống điện mặt trời dân cư và thương mại.