ĐIỆN MẶT TRỜI

Tìm hiểu chung

Điện mặt trời là công nghệ chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành điện năng với sự hỗ trợ của các tấm pin quang điện trong đó bao gồm các tế bào quang điện.

Tế bào quang điện là thành phần bán dẫn tạo ra điện năng khi tiếp xúc với bức xạ mặt trời. Để đảm bảo hiệu quả, các tế bào quang điện thường được nối với nhau và cán mỏng thành (hoặc đặt lên) một tấm kính để tạo ra một mô đun pin mặt trời được xếp lớp cơ học và được bảo vệ trước tác động của thời tiết. Các mô đun pin mặt trời (PV) thường có diện tích 1-2,5 m2 và có mật độ điện nằm trong dải 160-500 Watt-peak trên m2 (Wp/m2). Các tấm pin này có thời gian bảo hành chất lượng thông thường từ 10 đến 12 năm, và bảo hành vận hành tối thiểu là 25 năm và có tuổi thọ kỳ vọng là hơn 30-35 năm tùy theo loại tế bào quang điện và phương pháp tạo vỏ bọc. 

Đầu ra: tất cả các tấm pin mặt trời đều tạo ra dòng điện một chiều (DC), được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi điện; một số tấm pin có tích hợp bộ chuyển đổi điện nên được gọi là tấm pin AC, có những ưu điểm kỹ thuật nhất định như sử dụng cáp AC tiêu chuẩn, thiết bị đóng cắt và mô đun pin mặt trời cũng chắc chắn hơn.

Sản lượng điện phụ thuộc vào:

• Lượng bức xạ mặt trời nhận được trên mặt phẳng của mô đun (xem ở trên).
• Công suất phát lắp đặt của mô đun.
• Tổn thất liên quan đến vị trí lắp đặt (bụi đất và bóng che).
• Tổn thất liên quan đến chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời thành điện năng (xem ở dưới).
• Tổn thất liên quan đến chuyển đổi điện từ DC sang AC trong bộ chuyển đổi điện.
• Tổn thất nối lưới và tổn thất ở máy biến thế.
• Chiều dài và tiết diện của cáp, và chất lượng chung của các bộ phận.

Công suất của một mô đun pin mặt trời phụ thuộc vào cường độ bức xạ mà mô đun nhận được cũng như nhiệt độ của mô đun. Do đó công suất của mô đun được tham chiếu đến một bộ các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (STC) tương ứng với bức xạ 1000 W/m2 có phân bố quang phổ AM1.5 vuông góc với bề mặt của mô đun và nhiệt độ của pin là 25°C. Công suất STC này được gọi là công suất đỉnh Pp [kWp]. Các điều kiện vận hành bình thường sẽ khác với các điều kiện STC và do đó công suất trung bình của mô đun trong năm sẽ khác với công suất đỉnh

Ưu điểm:

• Pin mặt trời không sử dụng nhiên liệu hoặc những vật liệu tiêu thụ khác.
• Pin mặt trời không gây tiếng ồn (trừ tiếng ồn từ quạt của các bộ biến đổi điện và máy biến thế).
• Pin mặt trời không tạo ra phát thải trong vận hành.
• Điện được sản xuất ban ngày là thời gian nhu cầu điện thường cao nhất.
• Pin mặt trời cung cấp các chức năng ổn định lưới điện.
• Các mô đun pin mặt trời có tuổi thọ dài hơn 30 năm và có thể tái chế được.
• Các hệ thống pin mặt trời có tính chất mô đun và dễ lắp đặt.
• Vận hành và bảo trì các nhà máy điện mặt trời được thực hiện đơn giản vì không có các bộ phận chuyển động, không bị hao mòn và không bị rách, trừ hệ thống điều chỉnh hướng theo mặt trời. Các bộ biến đổi điện trung bình chỉ cần thay thế một hoặc hai lần trong cả tuổi thọ vận hành của hệ thống.
• Những nhà máy pin mặt trời quy mô lớn có thể được lắp đặt trên mặt đất ở các địa điểm không có mục đích sử dụng thương mại (như bãi chôn lấp rác, khu vực hạn chế tiếp cận hoặc khu vực bị ô nhiễm hóa học).
• Các hệ thống pin mặt trời được tích hợp trong các tòa nhà không đòi hỏi tăng diện tích đất và đấu nối điện đã sẵn sàng với chi phí bổ sung ít hoặc không mất thêm chi phí.

Nhược điểm:

• Các hệ thống pin mặt trời có chi phí ban đầu tương đối cao, do đó chi phí đầu tư mang tính quyết định cao hơn, và hệ số công suất thấp so với các công nghệ sản xuất điện khác.
• Các pin mặt trời đơn tinh thể hoặc đa tinh thể (được sử dụng phổ biến nhất) chỉ sản xuất điện khi có ánh sáng mặt trời trực tiếp. Điều này đòi hỏi phải lưu trữ năng lượng để hỗ trợ điều tiết sản lượng điện.
• Yêu cầu không gian cho các tấm pin mặt trời đối với mỗi MW cao hơn nhiều so với các nhà máy nhiệt điện.
• Sản lượng điện của hệ thống pin mặt trời chỉ có thể được điều chỉnh giảm (giảm sản lượng nối lưới) theo nhu cầu vì phụ thuộc chủ yếu vào sự biến đổi theo ngày và năm của bức xạ mặt trời (do công suất phát điện không được kìm lại trong quá trình phát).
• Nguồn cung vật liệu dồi dào (In, Ga, Te) là mối quan ngại đối với việc triển khai ở quy mô lớn một số công nghệ màng mỏng (CIGS, CdTe), chiếm tỷ trọng nhỏ trong cả thị trường.
• Một số công nghệ màng mỏng có chứa một lượng nhỏ chất cadmium và asen.
• Các chất hấp thụ perovskite tốt nhất chứa hợp chất chì hữu cơ có thể hòa tan là chất độc và nguy hại môi trường ở mức cần cẩn trọng cao