Biến tần năng lượng mặt trời: Micro inverter là gì?

Micro-inverter là gì?

Micro inverter hay biến tần vi mô là loại thiết bị dùng để kết nối với một tấm pin mặt trời duy nhất, chúng chuyển đổi dòng điện DC (một chiều) từ tấm pin thành dòng điện AC (xoay chiều) tương thích với phần lớn các loại thiết bị điện – điện tử gia dụng hiện nay. Không giống như bộ biến tần chuỗi, một micro inverter chỉ điều khiển đầu ra cho duy nhất một tấm pin năng lượng mặt trời. Bài viết này nêu ra các ưu và nhược điểm của việc sử dụng công nghệ biến tần vi mô hiện đại nhất ứng dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời.

Trong các hệ thống điện năng lượng mặt trời, biến tần được ví như bộ não của hệ thống quang điện. Nó lấy dòng điện DC được sản xuất bởi các tấm pin quang điện và biến đổi nó thành dòng điện AC thích hợp với các thiết bị điện của bạn cũng như có thể hòa lưới điện Quốc gia.

Các bộ biến tần truyền thống, nhất là biến tần chuỗi, được thiết kế để quản lý các nhóm (hoặc chuỗi) các tấm pin được nối tiếp với nhau và được cắm vào một đầu vào trên biến tần. Ví dụ: bạn sở hữu 14 tấm pin mặt trời Mono 380W và một bộ biến tần chuỗi inverter Sofar Solar 5kW có 2 đầu vào, bạn sẽ chia số tấm pin thành 2 chuỗi và mỗi chuỗi 7 tấm pin nối tiếp với nhau, sau đó cắm vào biến tần.

Nhưng biến tần vi mô thì khác. Trong một hệ thống biến tần siêu nhỏ, mỗi biến tần sẽ được ghép đôi với một bảng pin mặt trời. Vì vậy, cùng một hệ thống 14 tấm pin ở ví dụ trên, bạn sẽ cần có 14 biến tần micro cài đặt trên mỗi bảng pin.

Xét về giá cả thì việc sử dụng micro inverter sẽ cao hơn một chút so với biến tần chuỗi cơ bản. Nhưng biến tần vi mô sở hữu các tính năng tối ưu hóa đầu ra của hệ thống hơn, giúp tăng hiệu quả và bù đắp nhanh cho chi phí đầu tư ban đầu cao.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích về biến tần siêu nhỏ là gì, sau đó phác thảo những ưu điểm và nhược điểm của bộ chúng để giúp bạn quyết định xem bạn có nên xem xét chúng cho dự án năng lượng mặt trời của hình hay không.

I. Biến tần vi mô là gì?

Nói một cách đơn giản, một inverter micro là một biến tần điều khiển đầu ra của duy nhất một tấm pin năng lượng mặt trời. Mỗi biến tần siêu nhỏ được ghép nối với bảng pin mặt trời về cơ bản tạo ra một hệ thống điện mặt trời khép kín.

Gắn nó vào mặt sau của pin mặt trời, cắm nó vào và bạn sẽ có một hệ thống năng lượng mặt trời mini, và sau đó kết nối những hệ thống mini này thành một hệ thống lớn.

II. Ưu điểm của bộ biến tần siêu nhỏ

Không phải mặc nhiên micro-inverter có giá cả cao hơn, mà là do cách chúng được cấu hình, bộ biến tần vi mô sẽ có một vài lợi thế hơn so với biến tần chuỗi.

1. Tối ưu hóa năng lượng

Để giải thích vấn đề này, trước tiên chúng ta cần hiểu được sơ qua về cách thức hoạt động của bộ biến tần chuỗi.

Với một bộ biến tần chuỗi truyền thống, các nhóm tấm pin được bắt nối tiếp. Nếu bạn có 8 tấm pin nối tiếp thành một chuỗi, chúng sẽ cùng một mạch, có nghĩa là chúng có cùng đặc tính về điện.

Nếu đầu ra của một tấm pin bị giảm xuống sẽ làm cho toàn bộ các tấm pin trong chuỗi bị giảm theo để phù hợp với đầu ra của các bảng kém nhất. Ví dụ bạn có một chuỗi các tấm pin 350W, nhưng nếu có 1 bảng bị giảm công suất xuống 300W (do trầy xước bề mặt, bóng râm che khuất…) thì tất cả những tấm pin còn lại trong chuỗi cũng sẽ bị giảm theo còn 300W.

Biến tần năng lượng mặt trời: Micro inverter là gì? 1

Với bộ inverter vi mô, mỗi bảng được cách ly riêng với các bảng khác. Khi một bảng pin bị bóng râm tác động làm giảm công suất xuống còn 300W, thì tất cả các tấm pin còn lại không bị ảnh hưởng gì và vẫn tiếp tục sản xuất với công suất định danh của nó là 350W.

Biến tần năng lượng mặt trời: Micro inverter là gì? 2

Sau cùng, biến tần siêu nhỏ cho phép bạn tạo ra nhiều năng lượng hơn từ chuỗi tấm pin trong trường hợp trên. Do đó, khi lắp năng lượng mặt trời ở các khu vực có nhiều cây cối, vật cản hoặc nhiều mây thì micro inverter rất đáng để đầu tư.

2. Cách ly lỗi thiết bị

Tương tự như trên, đối với inverter chuỗi, nếu một phần của chuỗi pin bị hỏng sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ pin mặt trời khác trong chuỗi.

Khi một tấm pin quang điện gặp trục trặc do bị lỗi và ngừng sản xuất điện. Với bộ biến tần vi mô, tấm pin lỗi đó sẽ bị cô lập, do đó phần còn lại của chuỗi pin sẽ vẫn tiếp tục tạo ra năng lượng. Các bảng khác sẽ tiếp tục hoạt động, do đó trong thời gian chờ nhân viên kỹ thuật đến sửa lỗi thì hệ thống của bạn vẫn có thể tiếp tục sản xuất.

3. Dễ dàng cài đặt

Những bộ inverter vi mô sử dụng hệ thống dây điện xoay chiều tiêu chuẩn, tương tự như những gì được sử dụng trong hệ thống dây điện của nhà bạn. Do đó, các bộ biến tần micro rất dễ cài đặt và kết nối vì chúng sử dụng dây AC tiêu chuẩn và thường chỉ mất vài giây để cắm vào các thiết bị.

4. Đơn giản trong việc mở rộng hệ thống

Điều gì xảy ra sau này nếu bạn muốn mở rộng hệ thống điện năng lượng mặt trời cho gia đình mình? – Có thể bạn không có đủ tài chính để đầu tư một lần cho hệ thống đáp ứng 100% nhu cầu điện của gia đình, nhưng trong tương lai có thể bạn sẽ mở rộng thêm. Chính vì vậy, khi lắp đặt điện mặt trời cũng cần phải tính toán đến kế hoạch trong tương lai.

Do tính chất kết nối 1-1 của biến tần vi mô với tấm pin, nên về cơ bạn bạn có thể tăng/giảm kích thước dễ dàng theo ý muốn mà không phải lo lắng khả năng tương thích giữa 2 thiết bị này. Mặt khác, với biến tần chuỗi khi mở rộng hệ thống PV có thể bạn sẽ phải thay thế biến tần mới có công suất lớn hơn để phù hợp với tổng công suất của pin năng lượng mặt trời.

5. Cho phép bố trí linh hoạt

Các bảng pin tạo ra được nhiều năng lượng nhất khi chúng được đặt đối diện với hướng mặt trời chiếu (tức xoay về phía nam, nếu ở Việt Nam), ngược lại khi xoay về hướng bắc, đông và tây sẽ bị giảm hiệu quả.

Với bộ kích điện chuỗi, thông thường chúng ta sẽ lắp đặt các tấm pin về cùng một hướng, vì sao? – Vì nếu để ở nhiều hướng, toàn bộ tấm pin sẽ tạo ra năng lượng với mức công suất của tấm pin kém nhất trong toàn bộ thời gian (dựa vào các phân tích ở trên).

Biến tần năng lượng mặt trời: Micro inverter là gì? 3

Bộ kích điện vi mô cho phép bạn linh hoạt hơn trong cách bố trí các tấm pin theo ý muốn để cải thiện hiệu quả. Tùy thuộc vào cấu hình mái nhà của bạn, bạn có thể cần thiết kế một hệ thống để phân phối các bảng trên nhiều phần của mái nhà mình. Với bộ kích điện siêu nhỏ, đầu ra của mỗi bảng sẽ được tách biệt và không ảnh hưởng đến nhau, do đó bạn có thể phân phối chung theo cách mà bạn muốn mà không phải hi sinh đầu ra.

6. Đáp ứng được các yêu cầu ngắt mô-đun khẩn cấp

Sau cùng, các bộ kích điện micro được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu tắt nhanh mà không cần thêm bất kỳ thiết bị hỗ trợ nào khác.

Nói tóm lại, các hệ thống điện mặt trời cần có khả năng ngắt điện nhanh chóng trong các trường hợp khẩn cấp. Nếu một ngôi nhà xảy ra hỏa hoạn, lính cứu hỏa có thể phải leo lên mái nhà để dập lửa và để đảm bảo an toàn cho họ các hệ thống pin mặt trời cần phải có chế độ ngắt nhanh.

Điều này là một biện pháp an toàn đối với các hệ thống trên mái, cần có một cách để nhanh chóng ngắt điện trực tiếp chạy qua dây dẫn để ngăn ngừa nguy cơ giật điện.

III. Nhược điểm của biến tần vi mô

1. Chi phí cao hơn

Với các tính năng thông minh và linh hoạt mà biến tần vi mô mang lại thì chi phí của nó cao hơn là điều dĩ nhiên. Nếu lắp đặt năng lượng mặt trời với việc ứng dụng biến tần siêu nhỏ sẽ có giá đắt hơn khoảng 15 – 20% so với việc sử dụng biến tần chuỗi.

Khoản đầu tư ban đầu cao hơn đó rất đáng giá nếu bạn sống ở vùng khí hậu khắc nghiệt, chúng sẽ hoạt động hiệu quả hơn các hệ thống thông thường rất nhiều. Micro inverter cũng rất có ý nghĩa nêu khu vực lắp điện mặt trời của bạn có nhiều cây cối, tòa nhà che khuất. Trong những trường hợp như thế này, lựa chọn inverter vi mô là một trong những giải pháp tốt nhất dành cho bạn.

Nhưng nếu hệ thống của bạn được cài đặt ở một vị trí có đầy đủ ánh sáng mặt trời, thì biến tần chuỗi sẽ là lựa chọn tối ưu hơn với mức giá rẻ hơn rất nhiều.

2. Tăng tỷ lệ xảy ra trục trặc

Trong phần “ưu điểm”, chúng tôi đã đề cập rằng việc thêm một biến tần micro vào mỗi tấm pin có thể giúp cách ly các lỗi thiết bị. Ngay cả khi một tấm pin bị trục trặc, đầu ra từ các tấm pin còn lại vẫn sẽ không bị ảnh hưởng.

Tuy nhiên việc chúng ta sử dụng nhiều thiết bị (14 micro inverter thay vì 1 biến tần chuỗi) sẽ tăng tỷ lệ bị hư hỏng. Ngoài ra, khi sử dụng biến tần siêu nhỏ cho hệ thống năng lượng mặt trời áp mái, nếu có trục trặc hư hỏng thì việc thay thế cũng khó khăn hơn vì chúng được gắn trực tiếp vào tấm pin và đặt trên mái nhà. Ngược lại đối với biến tần chuỗi thông thường sẽ đặt dưới mặt đất cho phép bạn dễ dàng bảo trì và sửa chữa.

IV. Khi nào thì nên lựa chọn micro inverter?

Bộ kích điện siêu nhỏ là lựa chọn tốt nhất nếu bạn cần xây dựng hệ thống của mình trong những điều kiện môi trường, khí hậu không lý tưởng. Nếu các tấm pin của bạn có một phần bị bóng râm che khuất hoặc một vài tấm không có được hướng tối ưu do cấu trúc mái nhà không cho phép, thì lúc này bộ biến tần vi mô sẽ giúp bạn đảm bảo tạo ra nhiều năng lượng nhất có thể.

Nếu bạn có nhiều không gian để lắp đặt pin mặt trời của mình có thể hấp thụ ánh nắng tối ưu thì một bộ biến tần chuỗi sẽ là lựa chọn tốt nhất, vì nó có thể giúp bạn giảm một khoản chi phí 15 – 20% so với biến tần siêu nhỏ.