Cách định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường năng lượng mặt trời

Trong quá trình thiết kế đèn LED đường năng lượng mặt trời, cũng giống như nhiều khác, bạn có thể sẽ gặp phải vài vấn đề về việc định cỡ pin lưu trữ chính xác. Điều này là do khi pin không đủ dung lượng, đèn đường của bạn sẽ không thể duy trì chiếu sáng tối đa trong 3 ngày mưa hoặc mây nhiều liên tiếp. Ngoài ra, nếu định cỡ pin quá lớn, không những bạn sẽ hoang phí tiền của mà còn phải đối mặt với vấn đề “sunfat hóa”, đặc biệt là loại ắc quy ngập nước.

Bài viết hôm nay, chúng tôi sẽ giúp bạn giải quyết hoàn toàn những thách thức về việc định cỡ chính xác pin lưu trữ của bạn. Chúng tôi đã biên soạn một bảng phân tích chi tiết và hướng dẫn từng bước để giúp bạn từng bước kích thước pin cho đèn đường năng lượng mặt trời của mình.

Pin lưu trữ tốt nhất cho hệ thống/thiết bị năng lượng mặt trời ngoài lưới là gì?

Đèn LED đường năng lượng mặt trời cũng được xem như là một hệ thống năng lượng mặt trời độc lập (ngoài lưới) cỡ nhỏ, do đó, loại pin lưu trữ thích hợp nhất để tích hợp cho nó là pin có chu kỳ xả sâu.

Cách định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường năng lượng mặt trời 1

Vì là một hệ thống hoạt động không nối lưới nên đèn đường chạy điện mặt trời sử dụng duy nhất một nguồn để lưu trữ và cung cấp điện đó chính là pin lưu trữ. Chính vì vậy, chúng yêu cầu pin phải có khả năng xả lặp đi lặp lại được nhiều lần và phải xả sâu, và dĩ nhiên pin chu kỳ xả sâu là loại đạt được các yêu cầu này.

Bên cạnh đó, một điều rất quan trọng là bạn phải hiểu rõ một số thuật ngữ liên quan đến pin lưu trữ điện mặt trời. Điều này sẽ giúp bạn dễ dàng hiểu rõ được quá trình định cỡ pin.

Các thuật ngữ nhất định phải biết về pin lưu trữ năng lượng mặt trời

1. Dung lượng pin và công suất định danh

Công suất định danh cho biết lượng năng lượng mà pin có thể cung cấp cung một lúc, nó được đo bằng Watt (W). Giả sử rằng một pin lưu trữ 12V cung cấp dòng điện 2A (ampe) cho đèn đường năng lượng mặt trời, chúng ta có thể nói rằng pin có thể cung cấp 24W.

Công suất danh nghĩa (W) = Điện áp (V) x Cường độ dòng điện (A) = 12V x 2A = 24W

Dung lượng pin là tổng lượng điện mặt trời có thể được lưu trữ bởi pin, đơn vị của nó là kWh, nếu pin có thể cung cấp 24W trong 100 giờ, chúng ta sẽ nói rằng nó có dung lượng lưu trữ 2,4 kWh.

Dung lượng pin (Wh) = Điện áp (V) x Cường độ dòng điện (A) x Thời gian (giờ) = 12V x 2A x 100 giờ = 2.400 Wh = 2,4 kWh.

2. Ampe-giờ (Ah)

Ampe-giờ là một thuật ngữ khác chỉ dung lượng pin. Nếu điện áp định danh của pin là 12V và nó có thể xả liên tục dòng điện 2A trong 10 giờ, thì chúng ta có thể nói như cách trên là dung lượng 0,24 kWh hoặc 20Ah.

3. Độ xả sâu

Cách định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường năng lượng mặt trời 2

Độ xả sâu (DoD – Depth of Discharge) là thuật ngữ đề cập đến lượng năng lượng tối đa của pin có thể được sử dụng, tức là lượng điện mà pin xả từ trạng thái đầy đến khi ngưng không thể xả nữa.

Ví dụ, nếu pin có dung lượng là 100 kWh nhưng nó chỉ có thể xả tối đa 60 kWh để cung cấp cho đèn đường, thì DoD của nó là 60%.

Do đó, độ xả sâu là một yếu tố rất quan trọng trong việc tính toán định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường chạy bằng năng lượng mặt trời của bạn.

Như chúng ta đã biết loại pin Lithium là loại có độ xả sâu tốt nhất lên đến 80%, trong khi pin GEL chỉ là 50%.

Cách định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường năng lượng mặt trời 3

4. Nhiệt độ hoạt động của pin

Thuật ngữ này đề cập đến nhiệt độ môi trường lý tưởng đối với pin. Nhiệt độ lý tưởng là 27°C (80°F), vì phản ứng bên trong pin sẽ tối ưu nhất ở nhiệt độ này.

Nếu nhiệt độ càng thấp hơn mức lý tưởng này, hiệu quả của pin sẽ càng giảm. Nhiệt độ cao hơn chỉ cải thiện hiệu quả nếu nhiệt độ 27°C trên một chút và trong thời gian ngắn hơn.

Từng bước tính toán định cỡ pin lưu trữ

Hãy cùng chúng tối đi qua một ví dụ để giải thích rõ ràng cho một quy trình kích thước pin.

Bước 1: Chuẩn bị các dữ liệu yêu cầu

  • Công suất LED định mức.
  • Điện áp định mức hoạt động của đèn LED.
  • Mức độ sáng đèn LED đã thiết lập.
  • Số ngày tự chủ (để đảm bảo những ngày mưa, nhiều mây liên tục vẫn cung cấp đủ điện cho đèn chiếu sáng).
  • Loại pin và độ xả sâu của nó.

ví dụ này là:

  • Công suất định mức của bóng đèn LED trong đèn đường năng lượng mặt trời là 30W.
  • Điện áp định mức là 12V.
  • Độ sáng của đèn LED vào ban đêm sẽ được đặt là: 1 giờ 60% + 5 giờ 100% + 6 giờ 40%.
  • Với 3 ngày tự chủ.
  • Loại pin Lithium cao cấp, với độ xả sâu là 80%.

Cách định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường năng lượng mặt trời 4

Bước 2: Tính toán mức tiêu thụ điện hàng ngày của đèn LED

Cường độ dòng điện tiêu thụ của đèn LED = 30 : 12 = 2,5A,

Tổng thời gian tiêu thụ năng lượng trong một ngày là 8 giờ với độ sáng 100%,

Do đó, mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày = 2,5 x 8 = 20Ah.

Bước 3: Xem xét 3 ngày tự chủ năng lượng

Nếu chúng ta thiết kế đèn LED năng lượng mặt trời có thể duy trì trong 3 ngày mưa/nhiều mây, thì chúng ta nên nhân mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày với số ngày tự chủ, khi đó sẽ là 20Ah x 3 = 60Ah.

Bước 4: Xem xét độ xả sâu

Trong vi dụ này, loại pin của chúng ta là Lithium (LiFePO4) với độ xả sâu (DoD) là 80%, vì vậy kích thước pin cuối cùng chúng ta cần là 60Ah / 80% = 75Ah.