Khái niệm liên quan đến điện mặt trời: MPPT là gì?

1. MPPT là gì?

MPPT (viết tắt của cụm từ Maximum Power Point Tracker) hay bộ theo dõi điểm công suất tối đa là bộ chuyển đổi điện tử để tối ưu hóa sự phù hợp giữa các tấm pin năng lượng mặt trời và ắc quy năng lượng mặt trời hoặc lưới điện. Nói một cách đơn giản, chúng chuyển đổi dòng điện DC có điện áp cao hơn từ các tấm pin mặt trời xuống mức điện áp thấp hơn cần thiết để sạc ắc quy điện mặt trời.

Vậy ý nghĩa của việc “tối ưu hóa” là gì?

Pin năng lượng mặt trời là thiết bị cố định, nó không có các chức năng điều chỉnh thông minh. Hầu hết các tấm pin năng lượng mặt trời được tạo ra với một mức điện áp định danh là 12V, nhưng trên thực tế nó sẽ đưa ra điện áp dao động từ 16 đến 18V. Khi sạc, phần lớn các loại ắc quy đòi hỏi điện áp khoảng 13.2 đến 14.4V để sạc đầy – do đó có sự khác biệt điện áp với hầu hết các loại pin mặt trời hiện nay. Vậy ý nghĩa của việc “tối ưu hóa” là đưa điện áp của dòng điện sản xuất từ tấm pin về mức điện áp phù hợp với pin sạc dự phòng năng lượng mặt trời.

Bộ điều khiển sạc theo dõi điểm công suất tối đa MPPT là gì?

Bộ điều khiển sạc nhìn vào đầu ra của các tấm pin và so sánh nó với điện áp của bình ắc quy năng lượng mặt trời. Sau đó, nó tìm ra công suất tốt nhất mà tấm pin năng lượng mặt trời có thể đưa ra để sạc pin. Nó lấy cái này và chuyển đổi thành diện áp tốt nhất để sạc vào bình acquy. Hầu hết các loại điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT hiện đại có hiệu suất khoảng 93 – 97% trong quá trình chuyển đổi. Nó giúp hệ thống điện năng lượng mặt trời của bạn tăng sản lượng từ 20 – 45% vào mùa đông và 10 – 15% vào mùa hè. Lợi ích thực tế của nó sẽ càng lớn nếu sự thay đổi thời tiết, nhiệt độ, trạng thái sạc…càng lớn.

Các hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới đang trở nên ngày càng phổ biến hơn khi mà giá các tấm pin liên tục giảm mạnh qua các năm và đồng thời là giá điện lưới tăng cao. Do đó, việc tối ưu sản lượng đầu ra của hệ thống của được rất nhiều chủ nhà đặc biệt quan tâm, bởi thời đại 4.0 hiện nay là “tấc điện tấc vàng”.

2. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT hoạt động như thế nào?

Đây là thiết bị theo dõi điểm công suất tối đa, hay nói đơn giản là thiết bị tối ưu hóa sản lượng điện mặt trời. Giả sử pin lưu trữ của bạn là loại yếu, chỉ có điện áp ở mức 12V. Một bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời MPPT sẽ tiếp nhận dòng điện 17.6V/7.4A từ các tấm pin và chuyển đổi xuống mức 12V/10.8A để phù hợp với pin lưu trữ. Điều này giúp việc sản xuất của các tấm pin mặt trời và việc lưu trữ điện năng của ắc quy luôn ở trạng thái tốt nhất.

Thực tế, đầu ra của điều khiển sạc MPPT còn có thể thay đổi liên tục nhằm điều chỉnh để có được mức ampe tối đa lưu trữ vào ắc quy điện mặt trời.

Bạn có thể dễ dàng thấy được hiệu quả rõ rệt nhất của MPPT trong các điều kiện sau:

  • Thời tiết lạnh – các tấm pin mặt trời hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ lạnh, nhưng nếu không có MPPT, bạn sẽ mất phần lớn số năng lượng đó. Mùa đông thường có thời tiết rất lạnh – thời điểm đó cũng là lúc lượng ánh nắng mặt trời giảm, do đó bạn cần MPPT để hệ thống vận hành hiệu quả hơn cho phép pin sạc được đầy.
  • Sạc pin yếu – trạng thái sạc trong pin của bạn càng thấp, càng cần thiết phải nhờ đến MPPT.
  • Đi dây điện dài – Nếu bạn đang sạc pin 12V và các tấm pin năng lượng mặt trời của bạn cách xa đến 100 feet, việc giảm điện áp và tổn thất năng lượng là rất đáng kể, trừ khi bạn sử dụng loại dây có bán kính rất lớn (đắt tiền). Nhưng nếu bạn có 4 tấm pin 12V được bắt nối tiếp thành 48V, thì tổn thất điện năng sẽ ít hơn nhiều và thêm vào đó là sự hỗ trợ của bộ điều khiển sạc sẽ giúp chuyển đổi điện áp cao đó thành 12V phù hợp để sạc pin. Sự kết hợp này sẽ cực kỳ hiệu quả nếu bạn phải đi dây điện dài.