Sụt áp là gì? Cách lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời để tối đa hóa hiệu quả

Liên quan đến hệ thống điện năng lượng mặt trời cho gia định, gần đây chúng tôi nhận được rất nhiều thắc mắc về hiện tượng giảm điện áp truyền tải điện trong hệ thống. Hiện tượng giảm điện áp hay còn gọi là sụt áp là một hiện tượng luôn xảy ra với bất cứ hệ thống nào trong quá trình tải điện. Vậy sụt áp là gì? Làm thế nào để chúng ta có thể giảm thiểu tối đá yếu tố này đối với hệ thống điện mặt trời của mình? – Hãy cũng tôi theo dõi bài viết ngay dưới đây nhé!

SỤT ÁP LÀ GÌ?

Khi dòng điện di chuyển qua một mạch điện, một lượng nhỏ điện áp sẽ bị mất do điện trở trong dây dẫn. Khái niệm này được gọi là sụt áp, dẫn đến những tổn thất sản xuất nhẹ từ các tấm pin năng lượng mặt trời của bạn.

Sụt áp sẽ càng nhiều hơn khi khoảng cách xa hơn. Chạy dây dài hơn sẽ có nhiều điện trở hơn cho mạch, dẫn đén sự sụt áp lớn hơn.

Khi bạn lắp đặt năng lượng mặt trời, một trong những mục tiêu chính là phải thiết kế một hệ thống PV với mức sụt điện áp tối thiểu để các tấm pin mặt trời của bạn có thể sản xuất hiệu quả gần với định mức cao nhất của nó.

Sự sụt áp 3% hoặc ít hơn sẽ được coi là một hệ thống điện mặt trời vận hành tối ưu. Những khuyến nghị này được nêu trong bộ luật điện quốc gia của Hoa Kỳ.

TẠI SAO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI BỊ SỤT ÁP? ẢNH HƯỞNG NHƯ THẾ NÀO?

Nó rất đơn giản. Giảm điện áp có tác động trực tiếp đến hiểu quả sản xuất của hệ thống. Nếu quá trình đi dây (kéo đường dây điện) của bạn quá dài, các tấm pin năng lượng mặt trời của bạn có thể không cung cấp đủ điện áp cho biến tần. Hiệu quả của toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng và sản lượng điện tạo ra sẽ không đúng với khả năng vốn có của nó.

Chính vì điều này, bạn hãy xem xét đến vấn đề hạn chế sự sụt áp trước khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời của mình.

Sụt áp là gì? Cách lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời để tối đa hóa hiệu quả 1

LÀM THẾ NÀO ĐỂ NGĂN CHẶN SỰ SỤT ÁP?

Có 4 cách hiệu quả để chống lại sự sụt điện áp:

  • Tối ưu hóa đường dây dẫn điện, càng ngắn càng tốt.
  • Xem xét, tính toán để lắp đặt biến tần năng lượng mặt trời ở một vị trí tối ưu nhất.
  • Sử dụng dây điện có kích thước lớn hơn. Dây điện lớn hơn đồng nghĩa với điện trở sẽ ít hơn.
  • Thiết kế một hệ thống PV với điện áp cao hơn để vượt qua mức điện trở.

Bài viết này được tôi soạn với múc đích cung cấp thông tin cho những người mới nhất, vì vậy tôi sẽ chỉ dừng lại ở một cái nhìn tổng quan nhanh về khái niệm sụt áp là gì. Nếu bạn làm việc với một công ty cung cấp năng lượng mặt trời chuyên nghiệp và uy tín, họ sẽ coi điều này như một phần của quy trình lắp đặt hệ thống PV và chắc chắn sẽ tính toán đến vấn đề này. Chẳng hạn như GivaSolar.com.vn chúng tôi sẽ kiểm tra mọi thứ về hệ thống và xem xét đến mối lo ngại về sự sụt áp, chúng tôi cung cấp sơ đồ hệ thống dây điện một cách rõ ràng, tối ưu.

CHI TIẾT CÁCH HẠN CHẾ SỰ SỤT GIẢM ĐIỆN ÁP CHO HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI

1. Giảm thiểu chiều dài của hệ thống dây dẫn điện

Vì dây dẫn càng dài sẽ làm giảm điện áp nhiều hơn, giải pháp đơn giản và hiệu quả nhất là tối ưu hóa đường dây điện, làm cho hệ thống dây càng ngắn càng tốt.

Khi bạn thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời cho gia đình mình, hãy lập kế hoạch để bố trí các thành phần trong hệ thống được đặt gần nhau nhất có thể.

Nếu hệ thống dây điện của bạn dưới 30 mét, thì hệ thống của bạn có thể có mức sụt áp phù hợp là 3% mà không cần thêm bất cứ thay đổi nào nữa.

2. Xem xét vị trí đặt biến tần năng lượng mặt trời cẩn thận

Dây dẫn điện xoay chiều AC (từ biến tần đến thiết bị tải điện) có thể dễ bị sụt điện áp hơn so với dây điện áp cao DC (từ các tấm pin đến biến tần), đôi khi với một số trường hợp điều này ngược lại. Từ đó, bạn sẽ ưu tiên việc nên đặt biến tần của mình gần với thiết bị tải điện hơn để tối ưu hóa (phần lớn các trường hợp, dây nối từ biến tần đến thiết bị tải sẽ sụt áp nhiều hơn dây dẫn từ tấm pin đến biến tần, như đã nói trên).

Sụt áp là gì? Cách lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời để tối đa hóa hiệu quả 2

Bên phía của mạch hoạt động với điện áp cao hơn sẽ đẩy một dòng điện mạnh hơn qua các dây dẫn, điều này làm giảm tác động của sự sụt áp. Do đó, nói chung biến tần phải nên được đặt gần đầu điện áp thấp hơn của mạch, để giảm thiểu ảnh hưởng của việc giảm điện áp trong quá trình dẫn điện.

Nếu điện áp DC từ mảng năng lượng mặt trời cao hơn bộ điều khiển cấp điện cho các thiết bị, chúng ta hãy đặt biến tần gần hơn với bộ điều khiển các thiết bị điện của bạn. Ngược lại, nếu điện áp DC từ tấm pin mặt trời thấp hơn, chúng ta sẽ đặt biến tần gần hơn với các tấm pin năng lượng mặt trời.

Hãy lưu ý rằng đây chỉ là một quy tắc chung và có thể thay đổi tùy thuộc vào sản phẩm mà bạn đang sử dụng. Ví dụ, các hệ thống điện mặt trời ngoài lưới có điện áp DC thấp hơn, nhưng hệ thống này lại kèm theo bộ điều khiển sạc điện áp cao để khắc phục điều đó.

Để đánh giá dự án của riêng bạn, nếu không chắc chắn hãy tham khảo ý kiến của các chuyên gia cũng như các chuyên viên kỹ thuật của nhà cung cấp để có những xem xét và tính toán phù hợp nhất.

3. Sử dụng dây điện có kích thước lớn hơn

Như đã đề cập ở trên hệ thống dây điện khoảng 30 mét đổ lại sẽ có mức sút áp khoảng 3% (mức sụt tối đa được khuyến nghị). Tuy nhiên, một số người cần nhiều hơn thế, chẳng hạn họ phải kéo đường dây điện khá dài ra chuồng chăn nuôi, vườn… có thể gần cả trăm mét.

Trong những trường hợp này, chúng ta buộc phải nâng cấp lên loại dây điện có kích thước lớn hơn nếu không muốn duy trì mức sụt áp phù hợp. Các loại dây điện có công suất biểu kiến lớn hơn, nghĩa là chúng sẽ có ít điện trở hơn và làm cho quá trình tải điện hiệu quả hơn.

Sụt áp là gì? Cách lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời để tối đa hóa hiệu quả 3

Dây kích thước lớn sẽ có giá cả cao hơn, nhưng chúng làm cho hệ thống của bạn hoạt động hiệu quả hơn. Sản lượng đầu ra tiết kiệm được từ việc giảm mức độ sụt áp trong suốt vòng đời của hệ thống sẽ bù cho chi phí đầu tư dây điện ban đầu. Ngoài ra, việc hạn chế hao hụt điện từ quá trình tải còn mang ý nghĩa nhân văn rất lớn.

4. Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời có điện áp cao hơn để khắc phục điện trở

Thay vì sử dụng loại dây điện kích thước lớn để giảm điện trở, bạn có thể khắc phụ điện trở đó bằng cách sử dụng các sản phẩm có điện áp cao hơn.

Trong một số trường hợp, bạn có thể thích lựa chọn các thương hiệu và sản phẩm có điện áp cao hơn là việc nâng cấp dây điện.

Ví dụ, các hệ thống điện mặt trời ngoài lưới đòi hỏi bạn bắt buộc phải cài đặt biến tần phía trong để bảo vệ nó tránh khỏi yếu tố gây hại. Điều đó có nghĩa rằng bạn hiếm khi có thể đặt biến tần ở gần các tấm pin điện mặt trời. Để có thể khắc phục hạn chế này, các hệ thống ngoài lưới phải sử dụng bộ điều khiển sạc điện áp cao (lên đến 600V) để giảm thiểu sự sụt áp trong các trường hợp kéo dây dài.

TĂNG ÁP LÀ GÌ? – HIỆN TƯỢNG ĐỐI NGHỊCH VỚI SỤT ÁP

Đối với các hệ thống điện mặt trời hòa lưới, vấn đề tăng áp là tốt. Tăng áp là một hiệu ứng tương tự như sụt áp những ngược lại, xảy ra tại điểm bắt đầu của mạch. Các tính toán là như nhau, nhưng 2 hiệu ứng này xảy ra ở hai đầu đối diện của mạch.

Sụt áp là mất điện áp (hao hụt điện) khi dòng điện được đẩy từ biến tần đến bảng điều khiển dịch vụ (điểm cuối cùng trước khi cấp phát điện cho các thiết bị trong nhà). Độ sụt điện áp được đo ở cuối mạch, trong khi đó tăng áp được đo ở đầu mạch. Nếu một biến tần hòa lưới đang gửi điện vào lưới điện, bạn sẽ thấy hiệu ứng tăng áp ở các đầu nối của biến tần và sụt áp ở cuối các đường dây tại bảng điều khiển dịch vụ.

Bởi vì điện áp thấp hơn ở cuối mạch, do đó điện áp sẽ cao hơn ở đầu mạch. Để dễ hiểu, điều này tương tự như một cái vòi xả nước. Ngay tại đầu ra của vòi, áp suất sẽ cao nhất vì tất cả lượng nước bên trong đường ống đang bị dồn ép qua một cái vòi nhỏ và vào thời điểm nó thoát ra khỏi vòi, áp suất sẽ thấp hơn.

Vì vậy, một vòi hoạt động ở áp suất 50 PSI (đơn vị đo áp suất) có thể có áp suất 55 PSI ở ngay đầu ra của vòi và 45 PSI sau khi nó ra khỏi vòi.

Điều tương tự cũng xảy ra đối với hệ thống điện năng lượng mặt trời. Do tăng áp, điện áp ở mức cao nhất ở điểm bắt đầu của mạch điện. Nếu điện áp này vượt quá giới hạn trên điện áp AC của biến tần, nó có thể sẽ gây ra lỗi điện áp cao và khiến hệ thống của bạn ngưng hoạt động.

Do đó, các hệ thống cần được thiết kế để tối ưu việc tăng áp cũng như để đảm bảo điện áp tăng thêm không quá mức với điện áp AC giới hạn của biến tần. Để hạn chế triệt để các sự cố về quá áp, một số chuyên gia khuyên rằng nên để mức tăng áp <1%.

KẾT LUẬN

Những điều này là rất cần thiết đối với bạn, vì vậy hãy ghi nhớ nó nếu bạn thực sự nghiêm túc với việc lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời cho gia đình mình.

Ở bài viết này, đề cập chính là về sụt áp vì nó làm ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng điện mà hệ thống của bạn tạo ra. Giảm điện áp nhiều hơn <=> sản lượng điện tạo ra ít hơn <=> thời gian hoàn vốn năng lượng mặt trời của bạn lâu hơn.

Khi thiết kế một hệ thống điện PV, nó giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn. Giúp bạn nhìn ra các dự định về việc mua sản phẩm nào, cách bố trí các thành phần của hệ thống ra sao để cân nhắc.