thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho dãy nhà xưởng trường đại học sư phạm kỹ thuật

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hội Mã SV: 1911505120217 Sinh viên thực hiệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hội Mã SV: 1911505120217 Sinh viên thực hiện: Võ Tiến Quốc Mã SV: 1911505120234

Điện năng lượng mặt trời đang dần trở thành xu hướng của tương lai bởi đây là nguồn năng lượng tái tạo sạch, đem lại rất nhiều lợi ích cũng như thân thiện với môi trường Lợi ích nó mang lại là rất lớn và cũng được coi là lĩnh vực mới phát triển.Vì vậy áp dụng kiến thức đã học, nhóm em chọn thực hiện thiết kế đề tài hệ thống điện mặt trời áp mái cho dãy nhà xưởng Sau bước tính toán nhóm sẽ thực hiện mô phỏng trên một số phần mềm chuyên ngành như Auto Cad, PV syst, SketchUp

- CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ

Sau khi thực hiện hoàn thành đồ án giúp nhóm em hiểu nhiều hơn về hệ thống điện năng lượng mặt trời Nó mang lại rất nhiều lợi ích đặc biệt là về kinh tế và giúp bảo vệ môi trường Điện mặt trời hòa lưới sẽ cho phép bạn tiết kiệm nhiều tiền hơn với các tấm pin mặt trời thông qua tỷ lệ hiệu quả tốt hơn, chế độ bù trừ điện năng, chi phí lắp đặt, chi phí thiết bị thấp hơn Hệ thống điện mặt trời nối lưới còn giúp EVN giảm bớt gánh nặng tài chính trong việc phát triển nguồn điện thay thế

Sinh viên thực hiện

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ngô Đức Kiên

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Hội, Võ Tiến Quốc Mã SV: 1911505120217, 1911505120234

1 Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Vị trí, kích thước, bố trí mặt bằng mái của dãy nhà xưởng

3 Nội dung chính của đồ án:

- Lựa chọn hệ thống, số lượng pin, string phù hợp kích thước mái dãy nhà xưởng, số lượng và công suất inverter

- Tính toán dây cáp, thiết bị bảo vệ, chống sét và một số hạng mục khác - Đánh giá hiệu quả kinh tế của phương án đã thực hiện

4 Các sản phẩm dự kiến

Bản tính toán, lựa chọn, lắp đặt các tấm pin mặt trời, hệ thống inverter, dây dẫn, các thiết bị bảo vệ, chống sét v.v

5 Ngày giao đồ án: 05/9/2023 6 Ngày nộp đồ án: 24/12/2023

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp là nhiệm vụ và là yêu cầu để sinh viên kết thúc khoá học trước khi tốt nghiệp ra trường, đồng thời nó cũng giúp cho sinh viên tổng kết được những kiến thức đã học trong suốt quá trình học tập cũng như phần nào xác định công việc mà mình sẽ làm trong tương lai

Từ thực tế đó, nhóm em đã được giao đề tài “Thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời áp mái cho dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật”

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể các thầy, cô giáo trong khoa Điện – Điện Tử chuyên ngành Hệ Thống Cung Cấp Điện Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho nhóm được học tập và nghiên cứu trong môi trường học tập khoa học, giúp cho nhóm có nền tảng kiến thức Sau hơn ba tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp, nhóm em đã hoàn thành đồ án của mình Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện Tử, bạn bè đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm thực hiện tốt đồ án của mình Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của TS Ngô Đức Kiên là người đã trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình, kiên nhẫn, chỉ bảo cho nhóm trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Do thời gian có hạn, trình độ chuyên môn chưa chuyên sâu, chưa trải nghiệm thực tế nên đồ án tốt nghiệp của nhóm em không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thiết kế kính mong sự góp ý và chỉ dẫn thêm của các Thầy, Cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, cho nhóm em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc các Thầy Cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp TS.Ngô Đức Kiên đã tận tình giúp nhóm hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm em và được sự hướng dẫn khoa học của T.S Ngô Đức Kiên Các nội dung nghiên cứu trong đề tài “Thiết kế hệ thống điện mặt trới áp mái” của em là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được cá nhân thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ nguồn gốc Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung bài tiểu luận của mình

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT ĐỀ TÀI

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN ii

1.2 Nội dung đề tài 3

1.3 Phương pháp nghiên cứu 3

1.4 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng 3

1.4.1 Tiềm năng phát triển 3

1.4.2 Lộ trình, tầm nhìn phát triển 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Giới thiệu về năng lượng mặt trời 6

2.2 Ứng dụng năng lượng mặt trời hiện nay 7

2.3 Phân loại hệ thống điện năng lượng mặt trời 7

2.3.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid) 7

2.3.2 Hệ thống điện mặt trời hoà lưới (On-grid) 8

2.3.3 Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid) 9

2.4 Tính toán bức xạ năng lượng mặt trời 10

2.5 Pin mặt trời 11

2.5.1 Hiệu ứng quang điện 12

2.5.2 Cấu tạo pin mặt trời 13

2.5.3 Nguyên lý làm việc pin mặt trời 14

2.5.4 Các công nghệ pin năng lượng mặt trời, ưu và nhược điểm 15

2.6 Inverter 18

2.6.1 Các loại inverter và ưu nhược điểm 18

2.6.2 Lựa chọn inverter 20

2.6.3 Điện áp đầu vào và công suất của inverter 21

2.7 Cấu trúc hệ thống hòa lưới 21

2.7.1 Thiết kế hệ thống PV nối lưới 21

2.7.2 Điều kiện để hòa lưới điện năng lượng mặt trời 22

2.7.3 Quy trình đấu nối điện 22

2.8 Giới thiệu các phần mềm sử dụng 23

2.8.1 Phần mềm SketchUp 23

2.8.2 Phần mềm Pvsyst 24

2.8.3 Phần mềm AutoCad 24

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI 25

3.1 Vị trí dự án và đánh giá sơ bộ về phần xây dựng 25

3.5 Tính toán số lượng pin trong một string và số string 37

3.6 Mặt bằng tổng thể đấu nối tấm pin và inverter 40

3.7 Lựa chọn góc nghiêng cho tấm pin MT 41

3.8 Lựa chọn phương án đấu nối 41

4.2.1 Chỉ số ảnh hưởng thời tiết của khu vực thiết kế 44

4.2.2 Thông số và cấu hình của hệ thống 45

4.2.3 Các tổn hao của hệ thống 46

4.2.4 Tính toán đổ bóng của hệ thống 47

4.2.5 Tính toán sản lượng điện sinh ra ứng với P50-P90-P95 49

4.2.6 Kết quả mô phỏng toàn hệ thống 50

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN DÂY CÁP, THIẾT BỊ BẢO VỆ, CHỐNG SÉT VÀ CÁC HẠNG MỤC KHÁC 54

CHƯƠNG 6 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 69

6.1 Khảo sát và thỏa thuận đấu nối 69

6.2 Tính toán chi phí lắp đặt hệ thống và đánh giá hiệu quả kinh tế 69

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của tấm pin 440Wp hãng LONGi solar 32

Bảng 3.2 Hệ số nhiệt độ của tấm pin 32

Bảng 3.3 Thông số cơ học của tấm pin 32

Bảng 3.4 Điều kiện hoạt động của tấm pin 32

Bảng 3.5 Giới thiệu thông số Inverter 35

Bảng 3.6 Thông số đặc trưng của tấm pin 37

Bảng 3.7 Thông số đặc trưng cơ bản của inverter 38

Bảng 3.8 Thông số lắp đặt hệ thống pin mặt trời 40

Bảng 3.9 Số lượng string và inverter 42

Bảng 4.1 Sản lượng năm đầu tiên 49

Bảng 5.1 Bảng thông số MCCB 57

Bảng 5.2 Máy cắt không khí ACB Schneider 800A 65kA 58

Bảng 5.3 Bảng tra hệ số điều chỉnh 61

Bảng 5.4 Bảng tra hệ số hiệu chỉnh công suất dòng điện 61

Bảng 5.5 Thông số thiết bị chống sét lan truyền 65

Bảng 5.6 Thông số thiết bị chống sét lan truyền 66

Bảng 5.7 Thông số thiết bị chống sét lan truyền 67

Bảng 6.1 Thông số hệ thống 70

Bảng 6.2 Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời 70

Bảng 6.3 Chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời 71

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Đà Nẵng có nhiều tiềm năng để phát triển điện mặt trời 4

Hình 2.1 Năng lượng mặt trời 6

Hình 2.2 Hệ thống điện năng lượng mặt trời cơ bản 7

Hình 2.3 Hệ thống điện mặt trời độc lập 8

Hình 2.4 Hệ thống điện mặt trời hoà lưới 9

Hình 2.5 Hệ thống điện mặt trời kết hợp 10

Hình 2.6 Hiệu ứng quang điện 13

Hình 2.7 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời 13

Hình 2.12 Inverter trung tâm 19

Hình 3.1 Các vị trí che bóng dù 1 chút cũng làm giảm sản lượng điện 25

Hình 3.2 Vị trí dãy nhà xưởng 25

Hình 3.3 Cách lắp đặt trên mặt đất 27

Hình 3.4 Cách lắp tấm pin áp sát mái tole 28

Hình 3.5 Cách lắp tấm pin bằng giàn khung 28

Hình 3.6 Cách lắp áp sát tấm pin trên mái ngói 29

Hình 3.7 Cách lắp tấm pin bằng giàn khung trên mái ngói 29

Hình 3.8 Hình ảnh về tấm pin LONGi Solar 440 Wp 33

Hình 4.4 Chỉ số ảnh hưởng thời tiết khu vực thiết kế 44

Hình 4.5 Vị trí toạ độ địa lí của hệ thống 45

Hình 4.6 Độ nghiêng mái, hướng xoay 45

Hình 4.7 Cấu hình tấm pin và inverter của hệ thống 46

Hình 4.8 Hệ số tổn thất nhiệt U 46

Hình 4.9 Tổn hao điện trở dây dẫn 47

Hình 4.10 Tổn hao bụi bẩn bám trên bề mặt tấm pin 47

Hình 4.11 Mô phỏng đổ bóng xa của hệ thống 48

Hình 4.12 Mô phỏng đổ bóng gần của hệ thống 49

Hình 4.13 Sản lượng điện sinh ra tương ứng với hiệu suất 49

Hình 4.14 Biểu đồ sản xuất định mức 51

Hình 4.15 Biểu đồ tỉ số hiệu suất 51

Hình 4.16 Giản đồ tổn thất điện năng trong hệ thống 52

Hình 4.17 Sản lượng điện năng sau 20 năm 53

Hình 5.1 MCB 2P 20A 800VDC 55

Hình 5.2 MCCB 2P 300A 1000VDC 56

Hình 5.3 MCCB 3P 160A 25KA 57

Hình 5.4 Máy cắt không khí ACB Schneider 800A 65kA 59

Hình 5.5 Bảng tiết diện dây cáp AC 60

Hình 5.6 Chi tiết thiết kế máng cáp 63

Hình 5.7 Phụ kiện lắp đặt pin, rail nhôm 64

Hình 5.8 Thiết bị chống sét lan truyền DS60VGPV-1500G/51 65

Hình 5.9 Thiết bị chống sét cho đường tín hiệu điều khiển 66

Hình 5.10 Thiết bị chống sét lan truyền DS44VG-280/G 67

Hình 5.11 Hệ thống vệ sinh 68

Hình 6.1 Hình ảnh đấu nối hệ thống điện mặt trời vào trạm 69

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

BIPV : Xây dựng tấm pin tích hợp CPV : Tế bào quang điện

ĐMT : Điện mặt trời ĐMTMN : Điện mặt trời mái nhà DSSC : Pin mặt trời nhạy cảm với thuốc nhuộm EPIA : Hiệp hội Công nghiệp Quảng Điện châu Âu EVA (Ethylene Vinyl Acetate Copolymer): một loại màng được

sản xuất từ hạt nhựa EVA EVN (VIETNAM ELECTRICITY): Tập đoàn điện lực Việt Nam MC4 : Đầu nối điện một tiếp điểm thường sử dụng để kết nối các tấm

pin mặt trời MCB (Miniature Circuit Breaker): cầu dao tự động dạng tép MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): hay còn gọi với tên át khối, aptomat khối…

MPPT (Maximum power point tracking): bộ chuyển đổi điện áp từ cao

xuống thấp trong tấm pin NLMT : Năng lượng mặt trời PCCC : Phòng cháy chữa cháy PERC (Passivated Emitter and Rear Cell): Bộ phát thụ động và Tiếp

điểm phía sau hay công nghệ hấp thu năng lượng tự động PP, PVC, PET : Các loại nhựa

PV (Photovoltaic) : Công nghệ quang điện hay gọi là tấm pin mặt trời WB : Ngân hàng thế giới

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thương mại, dịch vụ, … gia tăng nhanh chóng dẫn đến sản lượng điện sản xuất và tiêu dùng của nước ta tăng lên đáng kể Bên cạnh đó, tình trạng ô nhiễm môi trường hay hiện tượng hiệu ứng nhà kính đang xảy ra khá nghiêm trọng nên việc khai thác các loại năng lượng sạch là cần thiết Điện mặt trời là một trong số đó và cần được ưu tiên phát triển rộng rãi

Mục tiêu: Thiết kế được một hệ thống điện mặt trời áp mái cho dãy nhà xưởng một tầng bao gồm 6 xưởng thực hành tại cơ sở 1 của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng Hệ thống được thiết kế dạng nối lưới với hệ inverter

Phạm vi và đối tượng: Dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật có địa chỉ toạ lạc tại phường Thanh Bình, quận Hải Châu, thành phố Đà Nẵng

Phương pháp nghiên cứu: Tìm hiểu xây dựng mô hình, tổng hợp phân tích số liệu, thiết kế dàn pin, sơ đồ điện; tìm hiểu các đề tài liên quan, tính toán chọn phương án phù hợp với thực tế để xây dựng hệ thống điện mặt trời tối ưu; dựa trên tính toán xây dựng mô hình mô phỏng sau đó đánh giá và kiểm tra; khảo sát địa hình lắp đặt đưa ra phương pháp lắp đặt pin khác nhau, để đạt hiệu suất tốt nhất và phân tích được các số liệu thực tế khi lắp đặt, để tính toán chi phí đầu tư

Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp:

- CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI, TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN - CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI - CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

- CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN DÂY CÁP, THIẾT BỊ BẢO VỆ, CHỐNG

SÉT VÀ CÁC HẠNG MỤC KHÁC

- CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI, TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN

1.1 Lý do chọn đề tài

Năng lượng là bài toán quan trọng và phức tạp mà mọi quốc gia đều phải đối mặt, điều này càng khó khăn hơn đối với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam Từ số liệu phát triển nguồn điện có thể thấy rằng, cơ cấu nguồn điện đã bị mất cân đối Hiện nay, nguồn thủy điện chiếm tỉ trọng thấp (khoảng 29%, theo số liệu năm 2022) nên trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay đã liên tục gây ra tình trạng thiếu điện vào mùa khô, đặc biệt những năm ít nước dẫn đến các nhà máy nhiệt điện than phải vận hành quá tải dẫn đến giảm tuổi thọ của thiết bị Vấn đề này chưa thể khắc phục trong khoảng 3 đến 5 năm tới

Với vị trí địa lý của Việt Nam nằm trong giới hạn giữa xích đạo và chí tuyến Bắc, thuộc vùng nội chí tuyến có ánh nắng mặt trời chiếu sáng quanh năm, nhất là khu vực Nam Bộ Với tổng số giờ nắng trong năm dao động trong khoảng 1.400 - 3.000 giờ tăng dần từ Bắc vào Nam Tuy nhiên hiện nay việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng này còn hạn chế Vì khi đầu tư dự án điện mặt trời cần quỹ đất lớn và chi phí đầu tư còn cao Vậy nên điện mặt trời áp mái sẽ là giải pháp tốt cho vấn đề năng lượng ở Việt Nam Sự phát triển của nền kinh tế đã kéo theo tốc độ đô thị hóa nhanh chóng, hàng loạt các tòa nhà cao tầng được đầu tư xây dựng cũng là một trong những nguyên nhân cơ bản khiến Việt Nam đang đứng trước nguy cơ mất cân đối nghiêm trọng giữa cung và cầu nguồn năng lượng Trong khi đó tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các cơ quan, trường học hiện nay vẫn chưa được quan tâm nhiều

Vị trí trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng thuộc miền Trung của Việt Nam Vùng này quanh năm dồi dào nắng Từ tháng 4 đến tháng 8 thường có nắng từ 7 giờ đến 17 giờ Cường độ bức xạ trung bình thường lớn hơn 2.124 kWh/m2/ngày, trung bình xấp xỉ 4,89 kWh/m2/ngày Được đánh giá là khu vực có tiềm năng về năng lượng mặt trời

Với các lý do trên đề tài “Thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới cho dãy nhà xưởng Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng’’ vừa là một giải pháp tiết kiệm, sử dụng hiệu quả năng lượng đồng thời cũng góp phần thực hiện công tác bảo vệ môi trường, giảm lượng khí thải gây hiệu ứng ảnh hưởng đến tình hình biến đổi khí hậu toàn cầu hiện nay

1.2 Nội dung đề tài

Đề tài sử dụng phần mềm SketchUp, Pvsyst, AutoCad để xây dựng mô hình và mô phỏng hệ thống PV nối lưới sử dụng pin mặt trời Như chúng ta đã biết nguồn năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch trữ lượng vô hạn, đang là mục tiêu nghiên cứu nhiều nước trên thế giới nhằm thay thế nguồn năng lượng hóa thạch có nguy cơ cạn kiệt, gây ô nhiễm môi trường Trong quá trình làm việc, pin mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng như cường độ ánh sáng, nhiệt độ môi trường, hiện tượng bóng râm,… Mặt khác, công suất sinh ra do tấm pin mặt trời phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ Nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thực hiện nối lưới, đòi hỏi các giải thuật điều khiển, đảm bảo pin mặt trời làm việc luôn làm việc ở điểm cực đại khi tải thay đổi

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Tìm hiểu xây dựng mô hình, tổng hợp phân tích số liệu, thiết kế dàn pin, sơ đồ điện

Tìm hiểu các đề tài liên quan, tính toán chọn phương án phù hợp với thực tế để xây dựng hệ thống điện mặt trời tối ưu

Dựa trên tính toán xây dựng mô hình mô phỏng sau đó đánh giá và kiểm tra Khảo sát địa hình lắp đặt đưa ra phương pháp lắp đặt pin khác nhau, để đạt hiệu suất tốt nhất Phân tích được các số liệu thực tế khi lắp đặt, để tính toán chi phí đầu tư

1.4 Tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời tại Đà Nẵng

1.4.1 Tiềm năng phát triển

Với số giờ nắng trung bình 2.100 giờ/năm, cường độ bức xạ trung bình 4,89 kWh/m2/ngày, Đà Nẵng có tiềm năng lớn để phát triển điện năng lượng mặt trời Việc phát triển điện mặt trời sẽ tạo nguồn năng lượng sạch góp phần phát triển bền vững tại nơi này

Ngày 27/10/2020, hội thảo tổng kết dự án phát triển năng lượng mặt trời (NLMT) tại TP Đà Nẵng do Sở Khoa học và Công nghệ Đà Nẵng phối hợp với Phái đoàn Liên minh châu Âu tại Việt Nam tổ chức Tại hội thảo, các đơn vị tham gia dự án đều nhận định TP Đà Nẵng có tiềm năng phát triển, khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời để phát triển trong tương lai Hiện nay, có ba loại hình điện mặt trời (ĐMT) là: ĐMT trên mặt đất, ĐMT trên mặt nước, ĐMT trên mái nhà

Đối với ĐMT trên mặt đất, TP Đà Nẵng có diện tích không lớn nên khả năng đất trống để lắp đặt loại hình này khó khả thi Theo đó, đối với ĐMT trên mặt đất, Đà Nẵng sẽ phát triển theo hướng kết hợp với đất sản xuất và trên các khu đất trống không có giá trị phát triển kinh tế, như: kết hợp trang trại nông nghiệp công nghệ cao với năng lượng mặt trời áp mái nhằm tăng giá trị khai thác trên cùng một diện tích đất; lắp đặt ĐMT gắn

với phát triển nông nghiệp tại các khu vực mỏ khoáng sản trên địa bàn huyện Hoà Vang sau khi đóng cửa mỏ, phục hồi môi trường

Hình 1.1 Đà Nẵng có nhiều tiềm năng để phát triển điện mặt trời Đối với ĐMT trên mặt nước, TP Đà Nẵng có hơn 546 (ha) mặt nước có khả năng nuôi trồng thuỷ sản, ngoài ra còn có 25 đập dâng thuỷ lợi, 19 hồ chứa nước thuỷ lợi, nhiều hồ nhân tạo, hồ xử lý nước thải và diện tích mặt nước vùng biển gần bờ, mặt sông lớn nên có khả năng phát triển được loại hình này

Đối với ĐMT trên mái nhà, theo số liệu đo đạc tính toán của Ngân hàng thế giới (WB), tiềm năng lý thuyết về tổng diện tích khả dụng lắp đặt điện mặt trời áp mái là 1.285km2, với tổng 1.140MW, điện năng tạo ra hằng năm là 3.088.135 MWh

Tuy nhiên, thực tế lắp đặt ĐMT trên mái nhà của TP Đà Nẵng trong thời gian qua còn rất khiêm tốn, chưa tương xứng Đến tháng 9/2020, tổng công suất lắp đặt ĐMT mái nhà khoảng 20MW Nguyên nhân hạn chế là do cơ chế chính sách khuyến khích, thúc đẩy phát triển ĐMT trên mái nhà của cấp có thẩm quyền còn nhiều hạn chế Chi phí đầu tư hệ thống ĐMT còn cao, thời gian thu hồi vốn tương đối dài Bên cạnh đó, các tổ chức, doanh nghiệp, người dân thiếu thông tin về lợi ích của ĐMT Chính quyền địa phương, cơ quan, đơn vị liên quan còn gặp nhiều lúng túng, vướng mắc trong việc hỗ trợ phát triển ĐMT mái nhà…

1.4.2 Lộ trình, tầm nhìn phát triển

Lộ trình phát triển điện năng lượng mặt trời giai đoạn 2025-2035 tại Đà Nẵng gồm 4 lĩnh vực: công nghiệp, dịch vụ thương mại, khu vực dân cư và khu vực công Theo đó, đối với khu vực công nghiệp, thương mại – dịch vụ, Đà Nẵng sẽ tập trung phát triển điện NLMT tại các cơ sở sản xuất trong khu công nghệ cao, các khu công nghiệp, cụm công nghiệp trên địa bàn TP, đặc biệt tại các cơ sở sử dụng năng lượng trọng điểm Đà Nẵng sẽ khuyến khích, ưu tiên phát triển tại các trung tâm thương mại, siêu thị, nhà hàng, nhất là các khu khách sạn du lịch nghỉ dưỡng tại khu vực quận Ngũ Hành Sơn và

Sơn Trà Đối với khu vực công, thành phố thực hiện đề án cho thuê mái nhà tại trụ sở công để lắp đặt ĐMT theo hình thức đấu giá quyền khai thác tài sản công hoặc đầu tư công

Đối với khu vực dân cư, Đà Nẵng sẽ nghiên cứu xây dựng cơ chế khuyến khích, thúc đẩy hộ gia đình đầu tư lắp đặt ĐMT, hướng tới hình ảnh thành phố môi trường và phát triển bền vững Khuyến khích phát triển ĐMT áp mái tại các khu đô thị sinh thái và tại các dự án bất động sản trên địa bàn

TP Đà Nẵng cần có cơ chế khuyến khích cụ thể về vốn đầu tư, cơ chế mua bán, đấu nối điện để người dân, doanh nghiệp mạnh dạn lắp đặt hệ thống điện NLMT Vì tiềm năng từ NLMT để sản xuất điện là 0,733kWh/m2/ngày nên Đà Nẵng có tiềm năng lớn và phù hợp để phát triển NLMT ở cả thời điểm hiện tại và tương lai

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn sạch, to lớn, vô tận, có ở khắp nơi mà chúng ta có thể khai thác Nó mang lại nhiều giá trị cho con người Những năm gần đây các nước trên thế giới đang cùng nhau khai thác và đưa nguồn năng lượng sạch này vào sử dụng Quá trình khai thác không gây ảnh hưởng tiêu cực nào đến môi trường Mà ngược lại năng lượng mặt trời mang lại rất nhiều lợi ích khác

Mặt trời luôn phát ra một nguồn năng lượng khổng lồ và một phần nguồn năng lượng đó truyền bằng bức xạ đến trái đất chúng ta Trái đất và Mặt trời có mối quan hệ chặt chẽ, chính bức xạ mặt trời là yếu tố quyết định cho sự tồn tại của sự sống trên hành tinh của chúng ta

Điện mặt trời là nguồn năng lượng lớn nhất mà con người tận dụng và đưa vào sử dụng được Đặc biệt đây là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và chúng ta có thể khai thác thoải mái mà không bao giờ sợ cạn kiệt Việc khai thác thành công nguồn năng lượng mặt trời không những không ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường mà còn mang lại vô vàn các tác dụng tích cực khác

Phương pháp chủ động sử dụng các thiết bị đặc biệt để thu giữ bức xạ nhiệt mặt trời và sử dụng cho hệ thống quạt và máy bơm để phân phối nhiệt Trong hai cách thì khai thác năng lượng mặt trời bằng phương pháp thụ động có lịch sử dài hơn hẳn trong khi phương pháp chủ động mới phát triển từ thế kỷ 20

Hình 2.1 Năng lượng mặt trời

2.2 Ứng dụng năng lượng mặt trời hiện nay

Năng lượng mặt trời hiện nay được khai thác thành công và ứng dụng theo hai phương pháp chính Đó là nhiệt mặt trời và điện mặt trời Mỗi loại ứng dụng có một cách khai thác cũng như phục vụ cho nhu cầu sử dụng riêng

Nhiệt mặt trời: Nhiệt mặt trời là quá trình chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiệt năng Nó được sử dụng chủ yếu trong các lò sưởi, đun nóng, tạo hơi nước hay các hệ thống nước nóng hiện nay

Điện mặt trời: Có thể hiệu điện mặt trời là quá trình chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng Hệ thống tạo ra điện mặt trời có thể thay thế nguồn điện lưới để phục vụ cho quá trình sinh hoạt và sản xuất kinh doanh của con người

2.3 Phân loại hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện năng lượng mặt trời là hệ thống tạo điện từ nguồn ánh sáng tự nhiên Hệ thống sử dụng các tấm pin mặt trời để hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa thành điện năng, cung cấp cho các thiết bị điện tiêu thụ

Hình 2.2 Hệ thống điện năng lượng mặt trời cơ bản Hiện nay, có nhiều loại hệ thống năng lượng mặt trời để lựa chọn, dưới đây là 3 loại hệ thống thường gặp nhất

2.3.1 Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-grid)

Với hệ thống điện mặt trời độc lập, hệ thống sẽ sản xuất ra điện sau đó dẫn điện đến các bình ắc quy để lưu trữ điện Hệ thống này hoạt động độc lập, hoàn toàn không phụ thuộc vào nguồn điện lưới Quốc gia

Hệ thống có ưu điểm là vẫn hoạt động trong trường hợp điện lưới mất và không

phụ thuộc vào hệ thống điện lưới nên thường sử dụng cho các thiết bị điện lưu động Bên cạnh đó vẫn có một số nhược điểm như chi phí đầu tư hệ thống cao vì phải có thêm các thiết bị lưu trữ năng lượng như ắc quy, bộ điều khiển sạc, biến tần độc lập (do bộ ắc quy hoạt động liên tục nên sẽ bị giảm tuổi thọ sử dụng, nên phải thay thường xuyên); hiệu suất thấp do hao hụt điện năng lớn vì qua nhiều thiết bị chuyển đổi và hệ thống phức tạp dẫn đến có thể phát sinh về hư hỏng trong quá trình vận hành

Ứng dụng: Hệ thống điện mặt trời độc lập phù hợp với địa điểm không có điện lưới Quốc gia hoặc nơi có nguồn điện lưới không ổn định như miền núi, các thiết bị lưu động sử dụng điện hoặc các đèn giao thông công cộng

Hình 2.3 Hệ thống điện mặt trời độc lập

2.3.2 Hệ thống điện mặt trời hoà lưới (On-grid)

Hệ thống điện mặt trời hoà lưới là hệ thống sử dụng phổ biến nhất hiện nay, nguồn điện mặt trời tạo ra được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện Khi nhu cầu sử dụng điện lớn hơn lượng điện từ hệ thống điện năng lượng mặt trời tạo ra, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng Khác biệt so với hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập, hệ thống điện năng lượng mặt trời hòa lưới không có bộ ắc quy lưu trữ và được đấu nối hòa chung với mạng điện lưới của EVN

Hệ thống có ưu điểm như hệ thống lắp đặt đơn giản; có thể bán điện dư thừa cho điện lưới Quốc gia; vận hành tự động, ít phải bảo trì và giảm tải cho điện lưới quốc gia Bên cạnh đó vẫn còn nhược điểm là khi điện lưới mất thì hệ thống điện mặt trời cũng tự ngắt để đảm bảo an toàn và khó lắp đặt đối với những nơi đang không mua điện trực tiếp từ điện lực nhà nước (EVN)

Hệ thống điện mặt trời hòa lưới được ứng dụng rộng rãi ở nơi có điện lưới ổn định; giảm chi phí tiền điện bằng cách vừa giảm lượng điện lưới sử dụng, đồng thời vừa bán lại điện dư thừa cho điện lực

Hình 2.4 Hệ thống điện mặt trời hoà lưới

2.3.3 Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid)

Đây chính là sự kết hợp giữa 2 hệ thống điện mặt trời độc lập và hòa lưới Hệ thống điện mặt trời Hybrid vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy để lưu trữ điện phục vụ cho các nhu cầu cần thiết

Hệ thống điện mặt trời Hybrid có khả năng phục vụ nhu cầu sử dụng điện của khách hàng một cách tốt nhất Hệ thống này vừa có khả năng lưu trữ điện năng để dự phòng cho trường hợp bị ngắt điện lưới và vừa có khả năng bán lại điện dư thừa cho EVN nhờ được hòa vào điện lưới

Hệ thống có ưu điểm là luôn đảm bảo nguồn điện để tiêu thụ và có thể sử dụng ở mọi địa điểm lắp đặt

Bên cạnh đó vẫn còn một số nhược điểm như chi phí đầu tư khá cao do có nhiều thiết bị tổ hợp cùng nhau; nguyên lý hoạt động khá phức tạp khiến công tác lắp đặt, cài đặt khó khăn; phải thay ắc-quy liên tục vì tuổi thọ của ắc-quy ngắn, chỉ khoảng 2-3 năm; hiệu suất thấp do hao hụt điện năng lớn do qua nhiều thiết bị chuyển đổi và hệ thống phức tạp, dẫn đến có thể phát sinh hư hỏng trong quá trình vận hành

Hệ thống điện mặt trời kết hợp được ứng dụng rộng rãi ở nơi hoặc khu vực đặc biệt, cần duy trì nguồn điện liên tục và có thể được lắp đặt ở cả các địa điểm có điện

lưới hoặc không có điện lưới

Hình 2.5 Hệ thống điện mặt trời kết hợp

Điện mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô cùng sạch, đáng tin cậy và mang lại nhiều giá trị cho con người Nếu bạn ở nơi có nguồn điện lưới ổn định, để tối ưu về mặt chi phí đầu tư, công năng sử dụng, cũng như chi phí vận hành bảo trì, các chuyên gia về điện năng lượng mặt trời khuyến nghị nên sử dụng dạng điện mặt trời hòa lưới

2.4 Tính toán bức xạ năng lượng mặt trời

Khi truyền qua lớp khí quyển bao bọc quanh trái đất các chùm tia bức xạ bị hấp thụ và tán xạ bởi tầng ôzôn, hơi nước và bụi trong khí quyển, chỉ một phần năng lượng được truyền trực tiếp tới trái đất

Yếu tố cơ bản xác định cường độ bức xạ mặt trời trên mặt đất chủ yếu phụ thuộc các yếu tố: góc nghiêng của các tia sáng đối với mặt phẳng bề mặt tại điểm đã cho và độ dài đường đi của các tia sáng trong khí quyển, sự mất mát năng lượng trên quãng đường đó gắn liền với sự tán xạ, hấp thụ bức xạ và phụ thuộc vào thời gian trong ngày, mùa, vị trí địa lý

Để tính tổng năng lượng bức xạ ta tính theo các bước sau: Bước 1: Tính bức xạ trung bình (H0) theo phương nằm ngang ngoài khí quyển Từ lưu đồ trong công thức tính bức xạ trung bình theo phương nằm ngang ngoài khí quyển (H0, kW/m2 /ngày) được trình bày như sau:

H0 = Isc [1 + 0,033 cos(360n 365⁄ )] cos θZ (W m⁄ 2) Bước 2: Tính tổng bức xạ trung bình (H) trong khí quyển theo phương nằm ngang Ta có công thức tính hệ số giữa tổng năng lượng bức xạ mặt trời trong khí quyển

và ngoài khí quyển là:

HH0 =

HIsc [1 + 0,033 cos(360n 365⁄ )] cos θzTrong đó:

H là tổng bức xạ nhiệt trung bình của một tháng trong khí quyển trên bề mặt nằm ngang

H0 là bức xạ nhiệt trung bình của một tháng ngoài khí quyển trên bề mặt nằm ngang

n là số giờ nắng trung bình của một tháng đo thực tế được Bước 3: Tính tỉ số bức xạ Rb giữa bề mặt nghiêng góc so với bề mặt nằm ngang Ta biết rằng các số liệu cho trong các sổ tay bức xạ đều là trên mặt phẳng nằm ngang, nhưng trong thực tế bộ thu lại được đặt trên mặt phẳng nghiêng, góc nghiêng phụ thuộc vào vĩ độ, vĩ độ càng lớn góc nghiêng càng lớn (ở Bắc bán cầu đặt nghiêng về phía nam và ngược lại) để bộ thu nhận được giá trị bức xạ là lớn nhất Chính vì vậy khi tính toán cần phải có hệ số chuyển đổi bức xạ theo phương nằm ngang sang mặt phẳng nghiêng bằng hệ thức sau:

Rb = Ib′⁄Ib = IN cos θi⁄IN cos θz = cos θi⁄cos θzRb được gọi là hệ số chuyển đổi trực xạ

Cuối cùng, tính tổng năng lượng bức xạ Mặt Trời: HT = R × H (kWh/m2/ngày)

2.5 Pin mặt trời

Pin mặt trời, tấm năng lượng mặt trời hay tấm quang điện Solar Panel bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) là phần tử bán dẫn có chứa trên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiện biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện Cường độ dòng điện, hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánh sáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trở thành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấm pin mặt trời) Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng (ví dụ cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sáng nhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng

Sự chuyển đổi này thực hiện theo hiệu ứng quang điện Hoạt động của pin mặt trời được chia làm ba giai đoạn:

Đầu tiên năng lượng từ các photon ánh sáng được hấp thụ và hình thành các cặp electron-hole trong chất bán dẫn Các cặp electron-hole sau đó bị phân chia bởi ngăn cách tạo bởi các loại chất bán dẫn khác nhau (p-n junction) Hiệu ứng này tạo nên hiệu

điện thế của pin mặt trời Pin mặt trời sau đó được nối trực tiếp vào mạch ngoài và tạo nên dòng điện

Các pin năng lượng Mặt trời có nhiều ứng dụng trong thực tế Do giá thành còn đắt, chúng đặc biệt thích hợp cho các vùng mà điện lưới khó vươn tới như núi cao, ngoài đảo xa, hoặc phục vụ các hoạt động trên không gian; cụ thể như các vệ tinh quay xung quanh quỹ đạo Trái Đất, máy tính cầm tay, các máy điện thoại cầm tay từ xa, thiết bị bơm nước Các Pin năng lượng Mặt trời được thiết kế như những modul thành phần, được ghép lại với nhau tạo thành các tấm năng lượng Mặt trời có diện tích lớn, thường được đặt trên nóc các tòa nhà nơi chúng có thể có ánh sáng nhiều nhất, và kết nối với bộ chuyển đổi của mạng lưới điện Các tấm pin Mặt Trời lớn ngày nay được lắp thêm bộ phận tự động điều khiển để có thể xoay theo hướng ánh sáng, giống như loài hoa hướng dương hướng về ánh sáng Mặt Trời

Pin mặt trời làm việc theo nguyên lý là biến đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng nhờ hiệu ứng quang điện

2.5.1 Hiệu ứng quang điện

Hiệu ứng quang điện là một hiện tượng điện - lượng tử, trong đó các điện tử được thoát ra khỏi nguyên tử (quang điện trong) hay vật chất (quang điện thường) sau khi hấp thụ năng lượng từ các photon trong ánh sáng làm nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích làm bật electron ra ngoài Hiệu ứng quang điện đôi khi được người ta dùng với cái tên hiệu ứng Hertz, do nhà khoa học Heinrich Hertz tìm ra

Albert Einstein đã sử dụng Thuyết lượng tử để lý giải hiện tượng quang điện Theo liên hệ Planck–Einstein, mỗi photon có tần số f sẽ tương ứng với 1 lượng tử có năng lượng: E = h f

Năng lượng mà lượng tử hấp thụ dùng cho hai việc: Thoát ra khỏi liên kết với bề mặt kim loại, cung cấp cho điện tử một động năng ban đầu E

Hình 2.6 Hiệu ứng quang điện

Trong nhiều vật, liệu hiệu ứng quang điện ngoài không xảy ra mà chỉ xảy ra hiện tượng quang điện trong (thường xảy ra với các chất bán dẫn) Khi chiếu các bức xạ điện từ vào các chất bán dẫn, nếu năng lượng của photon đủ lớn (lớn hơn độ rộng vùng cấm của chất, năng lượng này sẽ giúp cho điện tử dịch chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn, do đó làm thay đổi tính chất điện của chất bán dẫn (độ dẫn điện của chất bán dẫn tăng lên do chiếu sáng) Hoặc sự chiếu sáng cũng tạo ra các cặp điện tử - lỗ trống cũng làm thay đổi cơ bản tính chất điện của bán dẫn Hiệu ứng này được sử dụng trong các photodiode, phototransistor, pin mặt trời…

2.5.2 Cấu tạo pin mặt trời

Pin mặt trời được chia thành 8 phần bao gồm: khung nhôm, kính cường lực, lớp màng EVA, solar cell, tấm nền pin, hộp đấu dây, cáp điện, jack kết nối MC4

Hình 2.7 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời

Khung nhôm: có chức năng tạo ra một kết cấu đủ cứng cáp để tích hợp solar cell và các bộ phận khác lên Với thiết kế cứng cáp nhưng vẫn đảm bảo trọng lượng đủ nhẹ, khung nhôm có thể bảo vệ và cố định các thành phần bên trong trước tải trọng gió lớn và ngoại lực tác động bên ngoài Một số hãng ví dụ như Canadian Solar, thậm chí khung nhôm còn được anode hóa và gia cố thanh ngang để tăng độ cứng cáp cho tấm pin Màu sắc phổ biến của khung nhôm là bạc

Kính cường lực: giúp bảo vệ solar cell khỏi các tác động của thời tiết như nhiệt độ, mưa, tuyết, bụi, mưa đá (đường kính 2,5cm trở xuống) và các tác động va đập khác từ bên ngoài Kính cường lực được thiết kế có độ dày từ 2-4mm (đa số là khoảng 3.23.3mm) để đảm bảo vừa đủ khả năng bảo vệ và duy trì được độ trong suốt cho tấm

pin mặt trời (ánh sáng ít bị phản xạ, khả năng hấp thụ tốt) Lớp màng EVA (ethylene vinyl acetate) còn được được gọi là chất kết dính, là 2 lớp màng polymer trong suốt được đặt trên và dưới lớp solar cell có tác dụng kết dính solar cell với lớp kính cường lực phía trên và tấm nền phía dưới Lớp này còn có tác dụng hấp thụ và bảo vệ solar cell khỏi sự rung động, tránh bám bụi và hơi ẩm Vật liệu EVA có khả năng chịu đựng nhiệt độ khắc nghiệt và có độ bền cực kỳ cao

Lớp Solar cell (tế bào quang điện) Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều đơn vị nhỏ hơn là solar cell Những loại pin năng lượng mặt trời thông dụng như mono và poly được làm từ silic, một loại chất bán dẫn phổ biến Trong một cell, tinh thể silic bị kẹp giữa hai lớp dẫn điện (ribbon và các thanh busbar) Một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N và loại P

Tấm nền pin (phía sau), có chức năng cách điện, bảo vệ cơ học và chống ẩm Vật liệu được sử dụng có thể là polymer, nhựa PP, PVC, PET Tấm nền có độ dày khác nhau tùy vào hãng sản xuất Phần lớn tấm nền sẽ có màu trắng

Hộp đấu dây (junction box) nằm ở phía sau cùng, là nơi tập hợp và chuyển năng lượng điện được sinh ra từ tấm pin năng lượng mặt trời ra ngoài Vì đây là điểm trung tâm nên được thiết kế bảo vệ khá chắc chắn

Cáp điện DC, loại cáp điện chuyên dụng cho điện năng lượng mặt trời, có khả năng cách điện một chiều DC cực tốt, kèm với đó là khả năng chống chịu tốt trước sự khắc nghiệt của thời tiết (tia cực tím, bụi, nước, ẩm.) và tác động cơ học khác

Jack kết nối MC4, là đầu nối điện thường được dùng để kết nối các tấm pin mặt trời “MC” trong MC4 là viết tắt của nhà sản xuất Multi-Contact Loại jack kết nối này giúp bạn dễ dàng kết nối các tấm pin và dãy pin bằng cách gắn jack từ các tấm pin liền kề với nhau bằng tay

2.5.3 Nguyên lý làm việc pin mặt trời

Để giải thích nguyên lý làm việc của pin năng lượng mặt trời thì phải lại giải thích nguyên lý của một đơn vị nhỏ hơn là solar cell (Pin mặt trời được cấu tạo từ nhiều solar cell) Như đã đề cập ở phần cấu tạo tấm pin năng lượng mặt trời, một tế bào quang điện sử dụng hai lớp silic khác nhau, loại N có các electron dư thừa và loại P có các khoảng trống cho các electron dư thừa, gọi là lỗ trống

Hình 2.8 Electron và lỗ trống Tại nơi tiếp xúc giữa 2 loại silic (P/N Junction), electron có thể di chuyển qua tiết diện P/N để lại điện tích dương ở một mặt và tạo ra điện tích âm ở mặt còn lại Ánh sáng là một dòng các hạt nhỏ li ti gọi là các hạt photon (bắn ra từ mặt trời) Khi một trong các hạt này va đập vào solar cell với đủ năng lượng, nó có thể đánh bật một electron khỏi liên kết để lại một lỗ trống

Electron mang điện tích âm và lỗ trống mang điện tích dương nay có thể di chuyển tự do, nhưng bởi vì trường điện từ tại tiếp diện P/N nên chúng chỉ có thể đi theo một hướng Electron bị hút về mặt N và lỗ trống bị hút về mặt P Các electron di động được thu thập ở các lá kim loại tại đỉnh solar cell (ribbon và các thanh busbar) Từ đây chúng đi vào mạch tiêu thụ thực hiện chức năng điện trước khi quay trở về lá nhôm ở mặt sau Điện được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời là điện một chiều (DC) Để có thể sử dụng cho các tải, thiết bị bình thường thì cần phải chuyển điện DC thành AC (điện xoay chiều) Và đó là chức năng của inverter

Hiện tại, nhiều loại pin năng lượng mặt trời mới đang được nghiên cứu, phát triển Trong số đó có những loại mà cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó rất khác so với những gì đã nêu phía trên

2.5.4 Các công nghệ pin năng lượng mặt trời, ưu và nhược điểm

Công nghệ mô-đun PV thuộc ba loại: silicon tinh thể thế hệ thứ nhất, màng mỏng thế hệ thứ hai và các công nghệ mới thế hệ thứ ba

Việc lựa chọn công nghệ nào là công nghệ tốt nhất cho một dự án phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm hiệu quả, giá cả, tính sẵn có trên thị trường, độ dài và các điều khoản đảm bảo hiệu suất, cũng như phản ứng với các điều kiện khí hậu

Ví dụ, một mô-đun có hiệu suất cao hơn có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn trên

mỗi khu vực mô-đun và do đó hữu ích cho các mái nhà nơi không gian bị hạn chế Trong trường hợp như vậy, việc so sánh hiệu quả của các công nghệ khác nhau (ví dụ, silicon tinh thể so với màng mỏng) sẽ hữu ích Hình 2.4 cho thấy sự so sánh về hiệu quả của các công nghệ khác nhau, do Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ biên soạn Những dữ liệu này được cập nhật đến năm 2013

Hình 2.9 Hiệu suất cao nhất thu được của pin mặt trời dựa trên cấu trúc,

vật liệu khác nhau

Tế bào silicon tinh thể (tức là tế bào thế hệ thứ nhất) chúng có xu hướng đắt hơn nhưng cũng hiệu quả hơn so với công nghệ màng mỏng Hiệu suất mô-đun của công nghệ silicon tinh thể thường dao động từ 14% đến 22% (Greenpeace và EPIA 2011) Công nghệ đắt tiền nhất nhưng hiệu quả nhất là silicon đơn tinh thể

Công nghệ màng mỏng (tức là tế bào thế hệ thứ hai), công nghệ màng mỏng hiện đang là lĩnh vực phát triển nhanh nhất của ngành công nghiệp PV Chúng được sản xuất bằng cách lắng vật liệu nền lên thủy tinh, thép không gỉ hoặc nhựa Chúng có giá thành thấp hơn so với silicon tinh thể, điều này khiến chúng trở nên hấp dẫn đối với các ứng dụng quy mô tiện ích, nơi hiệu quả thấp hơn có thể được bù đắp bằng việc sử dụng các mảng lớn và nơi không phải là vấn đề quan trọng đối với không gian mái nhà Bên cạnh chi phí thấp hơn của nó, có một số lợi thế khác Một thuộc tính là tính linh hoạt của chúng Các mô-đun không cứng bằng công nghệ đơn tinh thể và đa tinh thể, và do đó có thể được “đúc” để phù hợp với các bề mặt không phẳng Ngoài ra, vì màng mỏng có thể được lắng đọng trên các chất nền nhẹ hơn như nhựa, chúng có thể là lựa chọn tốt hơn cho các mái nhà không có khả năng chịu trọng lượng của các mô-đun tinh thể nặng hơn Công nghệ màng mỏng có hệ số nhiệt độ tương đối thấp (khoảng 0,2% mỗi độ C) có nghĩa là công nghệ này sẽ hoạt động tốt hơn ở những vùng khí hậu nóng hơn Ngoài ra, một số mô-đun màng mỏng có thể được đặt trực tiếp lên mái nhà hoặc tích hợp trong

cấu trúc tòa nhà Đây được gọi là xây dựng PV tích hợp (BIPV - Building-Integrated PhotoVoltaics)

Một nhược điểm quan trọng đối với công nghệ màng mỏng là sự phụ thuộc của chúng vào các vật liệu đất hiếm (như indium và tellurium), chỉ có sẵn ở một số địa điểm Xuất khẩu đối với những nguyên liệu này được kiểm soát chặt chẽ bởi các quốc gia có thể tìm thấy nguyên liệu Các chuyên gia đã dự đoán rằng nguồn cung cấp vật liệu đất hiếm hạn chế có thể dẫn đến thiếu hụt nguồn cung, có thể khiến giá tăng đột biến (Quantum Solar Power 2012)

Có rất nhiều công nghệ PV mới (tức là các tế bào thế hệ thứ ba), đang nổi lên trên thị trường Chúng bao gồm tế bào quang điện (CPV) và pin mặt trời hữu cơ Các công nghệ mới đang được phát triển bao gồm màng mỏng vô cơ tiên tiến và tế bào nhiệt điện Công nghệ cho tế bào thế hệ thứ ba có xu hướng kém phát triển hơn và đắt hơn so với tế bào thế hệ thứ nhất và thứ hai Tuy nhiên, hoạt động tốt hơn trong điều kiện ánh sáng mờ hoặc thay đổi

Ống kính CPV thu ánh sáng từ một khu vực rộng lớn và tập trung ánh sáng mặt trời trực tiếp vào các tế bào năng lượng mặt trời nhỏ Một tế bào nhỏ hơn có nghĩa là các tế bào tốn kém hơn và hiệu quả cao hơn có thể được sử dụng, dẫn đến hiệu suất của mô-đun khoảng 25% (Greenpeace và EPIA 2011) Tuy nhiên, bởi vì nó chỉ có thể chụp được bức xạ trực tiếp, một hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời là cần thiết và phù hợp hơn ở những khu vực có tỷ lệ ánh sáng khuếch tán thấp hơn là ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm

Các pin mặt trời hữu cơ có thể là hoàn toàn hữu cơ hoặc cũng có thể chứa các vật liệu vô cơ Nguyên liệu hữu cơ mua sắm rẻ hơn và quy trình sản xuất có khả năng chi phí thấp Tuy nhiên, hiệu quả chỉ khoảng 2% –4% đối với DSSC (Hòa bình xanh và EPIA 2011) Chúng cũng không ổn định theo thời gian

2.6 Inverter

2.6.1 Các loại inverter và ưu nhược điểm

Ba loại inverter năng lượng mặt trời đang được sử dụng phổ biến: inverter chuỗi, trung tâm và vi mô Chúng có thể được phân biệt bằng cấu hình dây của chúng:

Inverter chuỗi là một biến tần trung tâm đóng vai trò là đầu vào của nguồn năng lượng điện được tạo ra bởi chuỗi những tấm pin năng lượng, từ đó chạy đến từng đơn vị riêng lẻ Những tấm pin mặt trời được liên kết với nhau thành chuỗi và điểm cuối là kết nối vào biến tần Một biến tần chuỗi có thể có nhiều đầu vào

Ưu điểm: Bộ biến tần chuỗi là lựa chọn hiệu quả nhất về chi phí đầu tư, nếu bạn đáp ứng một số điều kiện nhất định thì nó có thể hoạt động tối ưu

Nhược điểm: Người xưa có câu “một con ngựa đau, cả tàu bỏ cỏ” Câu nói này hoàn toàn đúng đối với công nghệ này vì trong một chuỗi những tấm pin nếu có một tấm pin bị giảm hiệu suất tạo điện thì sẽ kéo theo những tấm pin khác trong chuỗi cũng giảm hiệu suất

Hình 2.10 Inverter chuỗi

Inverter vi mô là loại biến tần kết hợp với một tấm pin năng lượng mặt trời duy nhất để quản lý và đảm nhiệm công việc chuyển đổi dòng điện DC thành dòng điện AC cho tấm pin riêng lẻ đó Trong các hệ thống biến tần vi mô, không có biến tần chuỗi Thay vào đó, mỗi tấm pin sẽ được nối với biến tần micro của chính nó

Ưu điểm: công nghệ này là sự liên kết của từng cặp tấm pin và inverter khác nhau, nên việc 1 tấm pin nào đó bị giảm hiệu suất sẽ không làm ảnh hưởng đến những tấm pin khác

Nhược điểm: giá thành của bộ biến tần vi mô là đắt nhất

Hình 2.11 Inverter vi mô Inverter trung tâm là loại phổ biến nhất, đặc biệt đối với các nhà máy quy mô vừa và lớn Việc lắp đặt biến tần trung tâm đơn giản hơn so với biến tần chuỗi và vi, nhưng biến tần trung tâm cần thời gian sửa chữa lâu hơn vì cần có chuyên gia Ngược lại, bộ đảo chuỗi có thể nhanh chóng được thay thế hoặc bảo trì

Ưu điểm: giá rẻ, sử dụng lâu trên thị trường, có khả năng tạo ra công suất cao Nhược điểm: yếu tố rủi ro cao hơn do điện áp một chiều được tạo ra có đánh giá cao, có thể đe dọa tính mạng của cả người vận hành và chủ sở hữu, chi phí thay thế cao hơn

Hình 2.12 Inverter trung tâm

Trong việc lựa chọn inverter chuỗi, vi mô và trung tâm Bộ inverter chuỗi có thể là lựa chọn tốt hơn cho các mái nhà được che một phần trong ngày hoặc cho các mảng có chứa các mô-đun với các thông số kỹ thuật hoặc hướng khác nhau, có thể theo dõi và tối đa hóa công suất đầu ra cho từng mô-đun hoặc chuỗi, thay vì cho toàn bộ mảng (IFC 2012)

Ngoài ra, hệ thống điện mặt trời sẽ yêu cầu bộ inverter nối lưới nếu hệ thống được kết nối lưới Bộ biến tần hòa lưới đồng bộ hóa pha AC từ nhà máy điện mặt trời với pha tiện ích và tự động tắt khi lưới điện không cấp điện “Bảo vệ chống đảo” này bảo vệ các công nhân điện sửa chữa đường dây điện Nó cũng bảo vệ thiết bị và đồ dùng khỏi nguồn điện dao động

Biến tần hòa lưới phải tuân thủ những điều sau: Tiêu chuẩn UL 1741 về An toàn của Biến tần, Bộ chuyển đổi, Bộ điều khiển và Thiết bị Hệ thống Kết nối để Sử dụng với Nguồn Năng lượng Phân tán được xuất bản bởi Underwriters Laboratories Inc vào ngày 28 tháng 1 năm 2010; và tiêu chuẩn IEEE 1547 để kết nối tài nguyên phân tán với hệ thống điện

Độ tin cậy Nhiều inverter đáng tin cậy hơn một hệ thống inverter duy nhất Nếu inverter đơn bị lỗi, toàn bộ hệ thống sẽ bị hỏng Nếu một trong số nhiều inverter bị lỗi, thì chỉ có điện dẫn qua inverter đó bị mất

Hiệu quả Inverter có công suất lớn hiệu quả hơn inverter nhỏ hơn Kích thước của inverter phải phù hợp với mảng mà nó sẽ xử lý

Phân đoạn mảng PV năng lượng mặt trời và đặc điểm che nắng Việc tô bóng một phần của chuỗi mô-đun PV trong một mảng làm giảm đầu ra của cả chuỗi Việc phân đoạn mảng PV sẽ cô lập các mô-đun được tô bóng khỏi phần còn lại của mảng PV, làm giảm hiệu ứng đổ bóng Số bộ nghịch lưu có thể được so khớp với số lượng nhóm mảng dựa trên đặc điểm tô bóng của mảng Công suất của inverter phải phù hợp với kích thước của mảng con mà nó được chỉ định xử lý

Không gian hạn chế Ít inverter lớn hơn sẽ chiếm ít không gian hơn so với một số inverter nhỏ Tuy nhiên, với không gian hạn chế trên các mái nhà, không gian đủ lớn có thể không có sẵn cho các căn hộ lớn hơn Các inverter lớn cũng sẽ yêu cầu thiết bị đặc biệt để lắp đặt, chẳng hạn như xe nâng, cần trục hoặc khối xích mà không gian hoặc cấu trúc không đủ khả năng chứa

Điều kiện môi trường Inverter được đặt lý tưởng trong các phòng điều khiển công suất với phần còn lại của các bánh răng công tắc của thiết bị Các dàn nóng có thể phù hợp nếu không gian trong nhà bị hạn chế Cần có lớp phủ bảo vệ bổ sung cho inverter trong môi trường ăn mòn

2.6.3 Điện áp đầu vào và công suất của inverter

Inverter nào phù hợp với hệ thống phụ thuộc vào cấu hình và đầu ra mảng PV Bao gồm điện áp hoạt động, dòng điện và công suất đầu ra của mảng, phải luôn nằm trong phạm vi hoạt động của bộ inverter

Thông thường, các nhà sản xuất inverter cung cấp các hướng dẫn định cỡ chuỗi hoặc các chương trình hướng dẫn trực tuyến thực hiện các phép tính:

Tính toán điện áp tối đa coi rằng điện áp đầu ra từ mô-đun năng lượng mặt trời tăng khi nhiệt độ giảm với tốc độ được xác định bởi hệ số nhiệt độ Biến tần kết nối lưới thường được thiết kế để xử lý mạch hở lên đến 600 (Voc)

Điều kiện kiểm tra điện áp tối đa như sau: Voc−pv < VDCmax−inv

Điều kiện này đảm bảo các linh kiện sẽ không bị hỏng hóc do quá áp ngõ vào từ dàn pin năng lượng mặt trời

Để cung cấp đầy đủ điện năng, điều quan trọng là inverter phải có khả năng xử lý nguồn điện đầu vào Nếu nguồn điện đầu vào cho inverter vượt quá khả năng công suất đầu ra của inverter, thì năng lượng dư thừa sẽ bị tiêu tán hoặc mất đi khi đi qua inverter Sản lượng điện từ inverter phải phù hợp với yêu cầu kết nối của lưới điện và của hệ thống điện nội bộ Nhà sản xuất inverter thường sẽ thiết lập inverter để phù hợp với các yêu cầu này trước khi vận chuyển và lắp đặt, đồng thời cũng sẽ tham gia vào quá trình vận hành để đảm bảo cấu hình và sử dụng phù hợp

Chúng ta lựa chọn inverter theo điều kiện sau: Pinv = Ppv / 1.2 Hướng dẫn tính toán công suất của inverter:

Hệ thống 16 tấm pin 345W sẽ có tổng công suất là 5.52kWp từ đó ta tính công suất inverter như sau: Pinv= 5.52 / 1.2 = 4.6 (kW), lựa chọn cấp inverter gần nhất là 5kW

Ppv : Tổng công suất của dàn pin (công suất tấm pin x số lượng tấm pin) Pinv : Công suất của Inverter

2.7 Cấu trúc hệ thống hòa lưới

2.7.1 Thiết kế hệ thống PV nối lưới

Hệ thống pin Mặt Trời nối lưới phù hợp cho nơi không có lưới điện, có lưới điện nhưng muốn có hệ thống điện riêng Ngoài ra mang đến sự yên tĩnh và trong lành thay cho máy phát / động cơ dùng nhiên liệu đốt (xăng, dầu, khí, …) ồn ào, ô nhiễm và độc hại Tự chủ nguồn điện, không phụ thuộc vào điện lưới, dù lưới điện gặp sự cố, mọi sinh hoạt vẫn không bị ảnh hưởng, không nối với lưới điện nên rất linh hoạt, có thể lắp đặt ở mọi nơi và quan trọng sử dụng năng lượng sạch là bảo vệ môi trường

Pin Mặt Trời: Tùy vào điện áp và dòng điện cũng như yêu cầu từ phụ tải mà chúng ta muốn lấy để nạp vào ắc quy hoặc sử dụng mà các tấm pin phải được kết nối với nhau một cách hợp lý

Bộ điều khiển sạc: là một thiết bị trung gian giữa hệ các tấm pin mặt trời và hệ các bình ắc quy lưu trữ Nhiệm vụ chính của nó là “điều khiển” việc sạc bình ắc quy từ nguồn điện sinh ra từ pin mặt trời

Bộ đổi nguồn DC/ AC: Nhiệm vụ chính cả bộ đổi nguồn là chuyển đổi điện một chiều từ các tấm pin năng lượng mặt trời hoặc từ pin lưu trữ thành điện xoay chiều cung cấp trực tiếp cho tải

Các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời và chuyển hóa thành dòng điện 1 chiều (DC) Nguồn điện này sẽ được chuyển hóa thành dòng điện xoay chiều thông qua bộ inverter - được trang bị thuật toán MPPT (Maximum power point tracking) nhằm tối ưu hóa hiệu suất chuyển đổi

Nguồn điện AC từ hệ thống pin mặt trời sau đó sẽ được hòa vào hệ thống điện của tòa nhà và nguồn điện lưới Nhờ có inverter mà hệ thống sẽ ưu tiên sử dụng điện từ năng lượng mặt trời trước:

Vào ban ngày, khi lượng bức xạ mặt trời tốt, tòa nhà sẽ sử dụng 100% điện năng từ điện mặt trời

Vào buổi chiều, tối: Nếu điện năng từ điện mặt trời tạo ra nhỏ hơn nhu cầu điện của tòa nhà, điện năng sẽ được lấy bổ sung từ điện lưới để bù vào lượng thiếu

2.7.2 Điều kiện để hòa lưới điện năng lượng mặt trời

Điều kiện gồm các thủ tục và hồ sơ kỹ thuật, tài liệu kỹ thuật về tấm pin quang điện, bộ inverter, giấy chứng nhận, các biên bản kiểm định, thí nghiệm thông số kỹ thuật đáp ứng được quy định hiện hành, kết quả kiểm nghiệm theo thông tư 39/2015/TT-BCT Quy định về hệ thống điện phân phối của Bộ Công thương

2.7.3 Quy trình đấu nối điện

Xác định các thông số dự án; Công suất của hệ thống điện mặt trời; Thông số kỹ thuật của các tấm pin quang điện; Bộ biến đổi điện từ một chiều sang xoay chiều (bộ inverter); Các thiết bị đóng cắt và bảo vệ Đảm bảo các tiêu chuẩn điện áp, tần số, sóng hài tại điểm lắp đặt đo đếm Yêu cầu kỹ thuật chi tiết được quy định tại: Thông tư 39/2015/TTBCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công thương; Các quy định cụ thể về tiêu chuẩn kỹ thuật đấu nối hệ thống điện mặt trời của Việt Nam (TCVN); Tiêu chuẩn kỹ thuật đấu nối hệ thống điện mặt trời của IEC; Các quy định vận hành của hệ thống điện khi đấu nối vào lưới điện Tổng công ty

Các tiêu chuẩn của Việt Nam về điện năng lượng mặt trời Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7447-7-712:2015 (IEC 60364-7-712:2002) về Hệ thống nguồn quang điện sử dụng năng lượng mặt trời (PV)

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10896:2015 (IEC 61646:2008) về Mô-đun quang điện màng mỏng mặt đất (PV) – Chất lượng thiết kế và phê duyệt kiểu

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11855-1:2017 (IEC 62446-1:2016) về Hệ thống quang điện

2.8 Giới thiệu các phần mềm sử dụng

2.8.1 Phần mềm SketchUp

SketchUp là một phần mềm thiết kế mô hình 3D trên máy tính cho một phạm vi rộng các ngành nghề vẽ 3D (như kiến trúc, thiết kế nội thất, kiến trúc cảnh quan, kỹ thuật dân dụng và cơ khí, ) Nhanh, đơn giản, dễ sử dụng là ba từ mà người học đồ họa dùng cho phần mềm này Với phần mềm này ta có thể nhanh chóng phác họa ý tưởng với hình ảnh 3D bằng các thao tác đơn giản

Phần mềm có một số ưu điểm như phác họa ý tưởng nhanh chóng với sketchUp rất phù hợp cho giai đoạn đầu lên ý tưởng sơ bộ cho việc thiết kế kiến trúc, xây dựng bằng các tính năng và công cụ trực quan Với sketchup bạn có thể tạo nên một mô hình đồ họa 3D nhanh chóng và dễ dàng, rất phù hợp cho sinh viên hay nhân viên bình thường muốn thiết kế; Layout trong SketchUp tương tự như các phần mềm 3D khác, SketchUp vẫn có thể kết xuất hồ sơ thiết kế với các mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt khi dùng Layout trong SketchUp; thiết kế chính xác với SketchUp do đó bạn vẫn có thể thiết kế các kích thước của các mặt chính xác 100% tương tự như các phần mềm thiết kế khác; kho thư viện thiết kế 3D Warehouse là một cộng đồng chuyển chia sẻ các mẫu thiết kế từ khắp nơi trên thế giới mà Google đã tạo ra Bạn có thể chia sẻ các mẫu thiết kế của mình cũng như tìm kiếm các mẫu khác trên 3D Warehouse Đó cũng chính là một trong những lý do giúp cho sketchup là một phần mềm thiết kế 3D và 2D nhanh chóng Khi bạn đang thiết kế nhưng lại bí ý tưởng thì có thể lên 3D Warehouse để tham khảo 1 số mẫu thiết kế thích hợp; sự trực quan của SketchUp khi trình bày mẫu thiết kế, bạn có thể dùng walkthrough để đi vào các chi tiết không gian bên trong mà bạn tạo ra Mức độ chi tiết xem được phụ thuộc vào mức độ chi tiết bản thiết kế Bên cạnh đó, một ứng dụng hữu hiệu của phần mềm này là thiết kế mẫu nhà Sau khi thiết kế xong mô hình, người dùng có thể kết hợp sử dụng Google Earth để dán mẫu nhà vừa thiết kế lên hình ảnh khu vực có lô đất đó, để xem nó phù hợp với toàn cảnh hay không

Bên cạnh đó vẫn còn nhược điểm là khả năng thao tác Render trực tiếp là không có, người sử dụng phải dùng plugin Vray thì mới render được Chính vì vậy, khiến cho tốc độ ren khá chậm và chỉ bằng 3DS Max

2.8.2 Phần mềm PVsyst

PVsyst là phần mềm chuyên dùng để nghiên cứu, định cỡ và phân tích dữ liệu của các hệ thống năng lượng mặt trời hoàn chỉnh Phần mềm áp dụng với các hệ thống nối lưới, độc lập, bơm và DC-lưới PV

PVsyst là một trong những phần mềm khá đặt biệt Nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi virus và mã độc Ngoài ra còn có các ưu và nhược điểm như:

Ưu điểm: Bạn có thể dễ dàng thực hiện một đánh giá nhanh về hệ thống sản xuất Tạo ra những nghiên cứu được đưa ra đầy đủ Hay phân tích các hệ thống nối lưới, độc lập, bơm

Nhược điểm: Phiên bản trải nghiệm yêu cầu đăng ký, một số phiên bản giới hạn công suất thiết kế của hệ thống lớn, chưa có sơ đồ đơn tuyến và phương pháp đi dây, không cho người dùng import hình ảnh từ google map

2.8.3 Phần mềm AutoCad

AutoCAD là phần mềm ứng dụng CAD để vẽ (tạo) bản vẽ kỹ thuật cho thiết kế 2D hay 3D, được phát triển bởi tập đoàn Autodesk Autocad là một trong những ứng dụng thiết kế trên máy tính mạnh mẽ nhất, với công cụ này bạn có thể vẽ đồ họa 2D, 3D Việc sử dụng Autocad trong thiết kế kết cấu khung giàn cho hệ thống năng lượng mặt trời, giúp chúng ta đưa ra các đánh giá chính xác về khối lượng công việc và dự toán vật tư

Phần mềm có ưu điểm là linh hoạt góc nhìn, trực quan hơn với các mô hình 3D, dễ dàng di chuyển, phóng to thu nhỏ chi tiết; dễ dàng bóc tách và hợp nhất các chi tiết, phát hiện lỗi nhanh chóng và thực hiện sửa lỗi ngay trên bản vẽ; có thể lưu trữ và tái sử dụng các bản vẽ bằng đĩa cứng hoặc CD với độ chính xác được tối ưu hơn rất nhiều so với khi vẽ bằng tay mà không cần phải triển khai nhiều bản vẽ đối với các mô hình 3D; việc gửi file bản vẽ, phân tích, mô phỏng và kiểm tra trên những mô hình 3D rất nhanh chóng và tiện lợi hơn so với các bản vẽ bằng giấy

Bên cạnh đó vẫn còn nhược điểm như việc đào tạo người dùng cần thời gian dài và chi phí lớn, chi phí duy trì và nâng cấp CAD lớn, mất nhiều thời gian để chuyển bản vẽ từ tay sang CAD

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI

3.1 Vị trí dự án và đánh giá sơ bộ về phần xây dựng

3.1.1 Các yêu cầu

Trước khi tiến hành lắp đặt, bạn phải cân nhắc vị trí của tấm pin Ta nên lắp mặt tấm pin hướng vuông góc với hướng chiếu của mặt trời Hướng tấm pin nên hướng về hướng Nam, đặt ở khu vực bán cầu Bắc, độ dốc phụ thuộc vào vĩ độ khu vực lắp đặt Hãy tránh những hướng có vật cản tạo bóng che lên tấm pin, loại bỏ vật cản nếu cần thiết

Lưu ý: Mưa hoặc gió làm bụi bẩn bám trên tấm pin, hiện trạng mái nhà, … việc lắp cho tấm pin nghiêng khoảng 10 – 15 độ sẽ tạo độ dốc phù hợp khiến nước mưa cuốn trôi bụi bẩn và đảm bảo các yêu cầu an toàn kết cấu

Hình 3.1 Các vị trí che bóng dù 1 chút cũng làm giảm sản lượng điện

3.1.2 Chọn vị trí và đánh giá

Hình 3.2 Vị trí dãy nhà xưởng