Đồ án tốt nghiệp: Mô hình hệ thống đèn năng lượng mặt trời công suất nhỏ tự động điều chỉnh độ sáng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÈN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI CÔNG SUẤT NHỎ TỰ ĐỘNG ĐI

TỔNG QUAN

Tình hình chung của điện năng lượng mặt trời

Ngày nay, các quốc gia trên thế giới đang tập trung vào việc phát triển năng lượng tái tạo (NLTT) đã dẫn đến một kỷ lục mới về điện mặt trời Theo nghiên cứu của BloombergNEF (BNEF), tổng công suất lắp đặt điện mặt trời năm 2023 đã tăng 64% so với năm 2022, cụ thể đã có 413 GW điện mặt trời được xây dựng trong năm 2023, phần lớn là của Trung Quốc (240 GW) Tổng cộng, hiện có 33 quốc gia trên toàn thế giới lắp đặt hơn 1 GW mỗi năm

Chiến sự Ukraine và Nga năm 2022 đã ảnh hưởng đến thị trường năng lượng trên toàn cầu và buộc nhiều quốc gia xem xét lại việc chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang NLTT, bao gồm cả điện mặt trời

Theo SolarPower Europe – Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời Châu Âu, trong năm 2023 đã lắp đặt 55,9 GW điện mặt trời trên toàn bộ 27 quốc gia thành viên của

EU, tăng 40% so với năm 2022 Năm 2023 cũng là năm thứ 3 liên tiếp có tỷ lệ tăng trưởng hàng năm đạt trên 40% Trung bình, EU hiện có 585W điện mặt trời được lắp đặt trên mỗi đầu người, so với 466 W/c vào năm 2022 Ngành điện mặt trời áp mái cho hộ gia đình và công nghiệp của EU cũng tăng 54% so với cùng kỳ năm trước Lần đầu tiên, 14 trong tổng số 27 nước EU đạt quy mô GW Đến năm 2025, SolarPower Europe dự kiến mở rộng lên thành 18 quốc gia và duy trì mức này đến năm 2027 Trong tương lai, EU kỳ vọng sẽ có 73,8 GW điện mặt trời lắp đặt trong năm 2025, tiếp đó là 84,2 GW vào năm 2026 và 93,1

Hình 1.1: Công suất điện mặt trời hàng năm được lắp đặt tại EU từ năm 2000-2023

(Nguồn: SolarPower Eupore 2023 [1]) Còn ở khu vực châu Á, theo Rystad Energy, NLTT sẽ tăng từ 517 GW vào năm 2020 lên 815 GW vào năm 2025 Năng lượng mặt trời (NLMT) sẽ dẫn đầu sự tăng trưởng này, với khả năng tăng gấp đôi từ khoảng 215 GW lên 382GW trong cùng một giai đoạn [2]

Hình 1.2: Công suất năng lượng tái tạo ở khu vực châu Á từ năm 2010-2025

(Nguồn: Rystad Energy [2]) Theo báo cáo được phát triển chung bởi Ember, CREA và IEEFA, Trung Quốc bắt đầu thập kỷ với chỉ 1 GW điện mặt trời vào năm 2010 và công suất đã tăng lên 307 GW vào cuối năm 2021, với công suất lắp đặt kỉ lục năm 2021 là 53 GW Năm 2022, Trung

Quốc dự kiến sẽ phá kỷ lục năm trước và có thể thêm vào lưới điện 75 đến 90 GW điện mặt trời Ấn Độ cũng đã có sự tăng trưởng đáng kinh ngạc, tỷ lệ phần trăm NLMT tăng từ 0,07 GW vào năm 2010 lên 50 GW vào năm 2021 Nhật Bản từ lâu luôn đi đầu trong lĩnh vực NLMT và luôn nằm trong top 5 về công suất lắp đặt điện mặt trời toàn cầu trong 11 năm qua Năm 2010, công suất điện mặt trời ở Nhật Bản là 4 GW (chỉ chiếm 0,3% tổng điện được sản xuất) nhưng đã tăng lên 74 GW (chiếm 9% tổng điện được sản xuất) vào năm 2021 NLMT ở châu Á dự kiến sẽ tăng trưởng trung bình 22% mỗi năm cho đến năm

2030 Điều này cũng đòi hỏi sự đổi mới chính sách quốc gia, đầu tư vào lưu trữ năng lượng và tính linh hoạt, sự hợp tác kinh tế và công nghệ toàn diện trên quy mô lớn [3]

Trong những năm gần đây, ngành điện Việt Nam đã đạt tốc độ tăng trưởng đáng kể Nhu cầu điện thương mại và công suất hệ thống điện trong giai đoạn 2011-2020 đều tăng với tốc độ tăng trưởng trung bình là 10,5% Sản lượng điện năm 2020 là 215 tỷ kWh, đã tăng gấp đôi so với năm 2011 chỉ khoảng 93 tỷ kWh Năm 2021, tốc độ tăng trưởng đạt 3,4% và được kì vọng sẽ tăng trung bình 10% hằng năm trong giai đoạn 2011-2030

Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng điện ngày càng nhiều cho cả sinh hoạt và sản xuất dẫn đến tình trạng thiếu điện Mặc dù nhờ vào nguồn NLTT mà năng lực sản xuất đã tăng 25% công suất, nhưng có sự phân bố không đều, chủ yếu tập trung ở miền trung và niềm nam Cùng với đó, 2 nguồn sản xuất điện chính của Việt Nam đang gặp những vấn đề khác nhau dẫn đến tình trạng thiếu điện ngày càng trở nên trầm trọng hơn Đối với thủy điện, tình trạng biến đổi khí hậu, mùa khô kéo dài, mức nước giảm khiến các nhà máy không thể sản xuất đủ lượng điện so với mức bình thường Còn đối với nhiệt điện than, việc phát triển phải được đặt trong cam kết của Việt Nam tại Hội nghị biến đổi khí hậu COP26

Trước những khó khăn đó, quy hoạch điện VIII đã được Chính phủ phê duyệt nhằm đưa ra những giải pháp để khuyến khích và thúc đẩy cả về sản xuất cũng như năng lực truyền tải điện trên toàn quốc, nhất là ở khu vực miền Bắc Trong quy hoạch điện VIII sẽ tập trung hơn vào phát triển NLTT, giúp giải quyết bài toán thiếu điện hiện tại và được kì vọng sẽ là nguồn năng lượng cung cấp điện lâu dài Mục tiêu quy mô công suất điện năm

2030 đạt 50 GW, chiếm khoảng 31,39% tổng cơ cấu năng lượng Song song với việc tập trung vào nguồn NLTT, nước ta cũng đề ra mục tiêu để phát triển điện mặt trời áp mái

Giới thiệu đề tài

Trong cuộc sống hàng ngày của con người, ánh sáng là một yếu tố rất quan trọng Tuy nhiên, việc sử dụng ánh sáng không hợp lý gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, môi trường và lãng phí năng lượng Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp sử dụng ánh sáng một cách hợp lý là điều cần thiết

1.2.2 Lý do chọn đề tài

Ngày nay, đèn NLMT được sử dụng rộng rãi ở nhiều khu vực và ứng dụng khác nhau nhờ vào lợi ích vượt trội và linh hoạt của chúng Việc sử dụng đèn NLMT không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí, mà còn góp phần bảo vệ môi trường và tạo ra các giải pháp chiếu sáng bền vững Tuy nhiên, việc chiếu sáng liên tục vào ban đêm, nhất là trong những thời điểm không có người hoạt động, làm cho acquy xả sâu quá mức quy định, về lâu dài sẽ làm cho các thành phần hóa học bên trong acquy bị hư hại, làm ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ và tuổi thọ của bình acquy Từ đó, cường độ sáng của đèn có thể không ổn định hoặc không đủ mạnh để hoạt động trong suốt đêm Nhận thấy thực trạng đó, nhóm chúng em đã chọn đề tài: “Mô hình hệ thống đèn năng lượng mặt trời công suất nhỏ tự động điều chỉnh độ sáng”, với mục đích tiết kiệm năng lượng và tăng thời gian sử dụng của đèn, từ đó giúp kéo dài tuổi thọ và hiệu suất của toàn hệ thống

1.2.3 Phương pháp thực hiện đề tài

- Mô phỏng hệ thống trên PVsyst

- Xây dựng mô hình thực tế

1.2.4 Mục tiêu của đề tài

- Tính toán, xây dựng mô hình thực tế

- Thiết kế mạch tự động điều chỉnh độ sáng

- Đánh giá hiệu quả về mặt năng lượng và kinh tế của hệ thống

- Tìm hiểu về tình hình phát triển của điện mặt trời trên thế giới và ở Việt Nam

- Giới thiệu về các hệ thống điện mặt trời

- Giới thiệu tổng quan về đèn NLMT, nguyên lý hoạt động của đèn

- Mô phỏng hệ thống đèn mặt trời độc lập trên PVsyst

- Thiết kế mạch tự động điều khiển độ sáng của đèn

- Đo đạc bức xạ mặt trời và tính toán PR (Performance Ratio – hiệu quả hoạt động)

- Sử dụng các dữ liệu thu thập được để đánh giá hệ thống đèn năng lượng mặt trời theo các trường hợp (case study) thực tế

1.2.6 Giới hạn của đề tài

- Ngân sách có hạn trong việc mua các vật liệu và thiết bị tốt

- Hạn chế một số chức năng thực tế:

 Đèn sáng dần từng mức

 Cảm biến nhận diện động vật và con người

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khái niệm hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hệ thống điện NLMT là hệ thống hoạt động dựa trên hiệu ứng quang điện của tấm pin năng lượng mặt trời (Photovoltaic - PV), chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng Dòng điện một chiều DC được tạo ra từ tấm PV sẽ chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều

AC thông qua bộ biến tần (Inverter) cấp cho các tải sử dụng Hiện nay, hệ thống điện NLMT thường được phân thành 3 loại dựa trên cách lắp đặt nối với lưới điện quốc gia và phương pháp lưu trữ:

 Hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-Grid)

 Hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-Grid)

 Hệ thống điện mặt trời kết hợp (Hybrid)

Một hệ thống điện NLMT sẽ gồm những thành phần sau:

- Tấm PV và dây MC4

- Tủ bảo vệ và phân phối DC/AC

- Bộ thiết bị đo đếm điện năng, giám sát và điều khiển

- Bộ acquy lưu trữ ( lắp đặt trong hệ thống Off-grid hoặc Hybrid)

 Lợi ích khi sử dụng điện NLMT

- Là nguồn NLTT sử dụng vô hạn không gây ô nhiễm môi trường và hiệu ứng khí thải nhà kính

- Dễ dàng lắp đặt và ít bảo trì

- Tuổi thọ của hệ thống cao khoảng từ 25 đến 30 năm

- Tiết kiệm chi phí điện năng hàng tháng

- Sử dụng độc lập giảm sự phụ thuộc vào điện lưới quốc gia

 Khó khăn khi sử dụng điện NLMT

- Chi phí đầu tư hệ thống ban đầu cao

- Công suất của hệ thống phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

Các loại hệ thống điện NLMT

 Hệ thống điện NLMT hòa lưới (On-Grid)

Hệ thống điện NLMT hòa lưới được lắp đặt nhiều nhất hiện nay, chúng là sự kết hợp giữa điện mặt trời và điện lưới quốc gia Nếu nguồn điện được tạo ra sẽ cung cấp cho

7 các tải sử dụng, nếu nguồn điện tạo ra không đủ cho các tải dùng hệ thống sẽ bổ sung điện lưới vào Chính vì vậy, chúng được xem là hệ thống mang tính hiệu quả cao phù hợp với các mô hình nhà xưởng, công ty và gia đình sử dụng nhiều tải vào ban ngày…

Nguyên lý hoạt động: bức xạ mặt trời sẽ chuyển đổi thành dòng điện một chiều DC nhờ các tấm PV, dòng điện DC qua bộ biến tần chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều AC để cung cấp cho các tải sử dụng Ngoài ra, nếu nguồn điện cung cấp cho các tải không đủ dùng hệ thống sẽ bù điện lưới vào thông qua công tơ 2 chiều, ngược lại hệ thống sẽ đẩy lên lưới điện vì không có bộ acquy lưu trữ như hệ thống điện mặt trời độc lập

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống điện mặt trời hòa lưới (On-Grid)

 Hệ thống điện NLMT độc lập (Off-Grid)

Hệ thống điện NLMT độc lập thường lắp ở những khu vực không có hoặc xa điện lưới quốc gia, phổ biến thường thấy nhất ở mô hình chăn nuôi, trồng trọt, các phương tiện giao thông hoặc ở những vùng núi

Nguyên lý hoạt động: sử dụng những tấm PV để tạo ra nguồn điện một chiều DC và dùng bộ biến tần để chuyển đổi thành dòng xoay chiều AC Nhưng khác với hệ thống điện NLMT hòa lưới vì hệ thống điện NLMT độc lập có thêm bộ acquy lưu trữ và không dùng đến điện lưới, khi nguồn điện hệ thống tạo ra dư thừa không dùng hết sẽ sạc vào bộ acquy lưu trữ để sử dụng cho các tải vào ban đêm và vào ngày mưa hoặc những tải dùng khẩn cấp khi mất điện

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-Grid)

 Hệ thống điện NLMT kết hợp (Hybrid)

Hệ thống điện NLMT Hybrid là sự kết hợp giữa hệ thống điện NLMT độc lập và hệ thống điện NLMT hòa lưới vì bộ biến tần Hybrid có tích hợp chức năng sạc cho acquy lưu trữ mà không cần đến bộ sạc, khi sạc đầy bộ acquy và năng lượng điện do hệ thống tạo ra dư có thể chuyển sang chức năng bám tải

Nguyên lý hoạt động : những tấm PV tạo ra nguồn điện một chiều DC và chuyển đổi thành nguồn xoay chiều AC thông qua bộ biến tần để sử đụng cho các tải tiêu thụ, khi nguồn điện mặt trời phát ra dư thừa bộ biến tần Hybrid sẽ chuyển sang chế độ sạc cho bộ acquy, nếu các tải tiêu thụ lượng điện lớn hơn hệ thống điện mặt trời phát ra bộ Inverter sẽ chuyển sang chế độ bám tải để bù lưới điện vào hệ thống thông qua công tơ 2 chiều Còn ở thời điểm buổi tối nếu lượng điện dự trữ trong bộ acquy bị sử dụng hết bộ biến tần Hybrid sẽ tiếp tục bù điện lưới vào Đây được xem là hệ thống điện NLMT cung cấp điện vô cùng ổn định và hiệu quả nhưng chi phí đầu tư khá cao [5]

Tổng quan về hệ thống đèn NLMT

2.3.1 Khái niệm Đèn NLMT là thiết bị chiếu sáng sử dụng năng lượng từ mặt trời để tạo ra điện năng và chiếu sáng vào ban đêm Đây là một giải pháp thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và được sử dụng trong nhiều lĩnh vực

 Tiết kiệm chi phí: không tốn chi phí điện do sử dụng ánh sáng mặt trời miễn phí để tạo ra điện, đèn LED và acquy lưu trữ cũng có tuổi thọ cao, giúp tiết kiệm chi phí trong việc thay thế và bảo trì

 Tính linh hoạt và di động: có thể lắp đặt độc lập ở nhiều vị trí và khu vực khác nhau do không cần hệ thống dây điện

 Thân thiện với môi trường: sử dụng nguồn NLTT là NLMT, giúp bảo vệ môi trường và giảm tài nguyên thiên nhiên

 Tự chủ năng lượng: đèn NLMT không phụ thuộc vào điện lưới, có thể hoạt động ngay cả khi mất điện hoặc ở những vùng không có điện

 An toàn: không sử dụng điện AC nên giảm nguy cơ rủi ro về điện giật và cháy nổ

 Cải thiện cảnh quan: đèn NLMT cải thiện thẩn mỹ cho nhiều khu vực như: sân vườn, lối đi của các khu vực công cộng,…

 Thu hút khách hàng: các công ty, doanh nghiệp sử dụng đèn NLMT có thể thu hút khách hàng quan tâm đến việc tiết kiệm năng lượng vào bảo vệ môi trường

 Chi phí mua ban đầu cao hơn so với đèn thông thường

 Phụ thuộc vào thời thiết cần phải có nhiều ánh nắng mặt trời, ở những nơi có khí hậu ít nắng việc sử dụng hệ thống là không khả thi [6]

2.3.2 Cấu tạo của đèn NLMT

Hình 2.4: Cấu tạo đèn NLMT

- Bóng đèn LED: sử dụng công nghệ LED trong toàn bộ đèn NLMT để chiếu sáng hiệu quả với mức năng lượng tiêu thụ thấp, ít tỏa nhiệt và không phát ra tia bức xạ

- Tấm PV: là bộ phận có vai trò quan trọng, có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển hóa từ quang năng thành điện năng

- Bộ điều khiển: thường sử dụng remote để điều khiển việc bật tắt đèn, ngoài ra nhiều hệ thống còn tích hợp cảm biến quang để tăng sự cảm ứng ánh sáng Khi có ánh sáng mặt trời, đèn sẽ tự động tắt và sẽ tự động bật khi trời tối thiếu ánh sáng

- Acquy lưu trữ: điện năng do tấm PV tạo ra vào ban ngày được lưu trữ trong acquy và sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm

Ngoài ra, đèn NLMT còn có thể được trang bị thêm những bộ phận khác như: bộ điều khiển sạc, khung đỡ, cột đèn và các phụ kiện lắp đặt khác

2.3.3 Nguyên lý hoạt động của đèn NLMT

- Buổi sáng: đèn sẽ ở chế độ tắt Tấm PV có nhiệm vụ hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển đổi thành điện năng và được lưu trữ trong acquy Acquy sẽ được tự động ngắt khi sạc đầy để tránh việc sạc quá mức Tùy vào thời tiết, công suất của tấm PV và dung lượng của acquy mà thời gian sạc đầy sẽ khác nhau

- Buổi chiều: tấm PV sẽ không còn hấp thụ được do ánh sáng mặt trời yếu dần Điện năng chuyển vào acquy cũng giảm dần rồi ngừng hẳn

- Buổi tối: cảm biến ánh sáng giúp nhận biết trời tối và tự động bật đèn, điện năng từ acquy sẽ cung cấp cho việc chiếu sáng của đèn Đèn sẽ chiếu sáng cả đêm cho đến khi hết điện dự trữ hoặc khi trời sáng, cảm biến ánh sáng sẽ điều khiển đèn tắt và chu kỳ mới lại bắt đầu [7]

Hiện nay, sản phẩm đèn NLMT rất đa dạng, chủ yếu tập trung vào các sản phẩm công suất lớn hoặc công suất nhỏ mang tính thẩm mỹ và thông dụng tại Việt Nam là có thể phân loại như sau:

Thân đèn đường được làm từ hợp kim nhôm có độ bền cao, ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết và nhiệt độ của môi trường Với bóng đèn LED được sản xuất với nguồn sáng cao để chiếu sáng trên đường phố và những khu vực có diện tích rộng như: sân tennis, sân banh, khu hội trường, công trình, hồ bơi, khu vui chơi,…

Hình 2.5: Đèn LED pha NLMT

- Đèn LED pha NLMT: Đèn LED pha là thiết bị chiếu sáng kết hợp với những tấm gương phản xạ nhằm phát ra ánh sáng có cường độ cao để chiếu xa trên diện rộng, đèn sử dụng chip LED công nghệ cao giúp giảm thiểu điện năng tiêu thụ và tuổi thọ lên tới 50.000h

Hình 2.6: Đèn LED pha NLMT

- Đèn treo trường và đèn trụ gắn cổng NLMT: Đèn NLMT treo tường được ốp trên tường và sử dụng điện từ nguồn NLMT Với thiết kế công suất nhỏ, mang tính thẩm mỹ cao, gọn nhẹ dễ sử dụng [8].

Công thức tính lựa chọn tấm PV, acquy, bộ điều khiển sạc

A : Điện năng tiêu thụ trong ngày (Wh)

- Lựa chọn thiết bị lưu trữ

 A : Điện năng tiêu thụ trong ngày (Wh)

 𝑁 : Số ngày tự quản của bộ acquy (ngày)

 𝐶 : Dung lượng của bộ acquy (Ah)

 D: Độ xả sâu (%) D = 50% với acquy acid

 𝜂 : Hiệu suất của bộ biến tần (%) Hiệu suất khoảng 88-92%

 𝑉 : Điện áp của hệ thống lưu trữ (V)

 Dung lượng của bộ acquy lưu trữ:

 Lựa chọn công suất tấm PV:

Công suất tấm PV cần cho hệ thống : 𝑃 (2.2) Chú thích:

 𝑃 : Công suất đỉnh của tấm PV (Wp)

 𝐴 : Điện năng tiêu thụ trong ngày (Wh)

 ℎ : Số giờ nắng trung bình của ngày trong năm (h) (ở TP HCM là khoảng 5h)

 𝜂: Hiệu suất của hệ thống Trên thực tế, hiệu suất này sẽ không đạt tối đa vì tổn thất

Khái niệm Performance Ratio (PR)

Performance Ratio (PR) hay tỷ lệ hiệu suất là hệ số quan trọng để đánh giá chất lượng năng suất của hệ thống điện NLMT Theo TCVN 13083-2:2020 IEC TS 61724- 2:2016 [9], PR được định nghĩa là tỷ lệ giữa sản lượng năng lượng thực tế so với sản lượng năng lượng lý thuyết của hệ thống điện NLMT Giá trị PR được tính dưới dạng phần trăm, nếu càng gần 100% thì hệ thống hoạt động càng hiệu quả Nhưng quá trình chuyển hóa năng lượng trong thực tế luôn có những tổn thất (tổn thất do tấm PV, nhiệt độ, bóng râm,…) nên hệ thống không thể đạt được 100% [10] Tuy nhiên ở tỷ lệ 80% vẫn có những hệ thống hiệu suất cao

PR cho biết tình trạng hoạt động hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống điện NLMT

Từ những số liệu PR đo được, chúng ta có thể so sánh hiệu suất giữa các hệ thống điện NLMT khác nhau và tình trạng hoạt động của hệ thống

Do đó, việc xác định PR giúp chúng ta có thể theo dõi bao quát cả hệ thống và nhanh chóng khác phục các sự cố

 Sản lượng năng lượng thực tế của hệ thống có thể được đọc trên đồng hồ điện phát lưới

 Sản lượng lý thuyết của hệ thống có thể được tính toán như sau:

 𝑃 : Sản lượng lý thuyết của điện mặt trời (W)

 𝐴: Diện tích của tấm PV (m 2 )

 𝜂: Hiệu suất của tấm PV

 G: Mật độ bức xạ tại vị trí lắp đặt (W/m 2 )

Với mật độ năng lượng bức xạ (W/m 2 ) được ghi nhận từ cảm biến bức xạ Hiệu suất chuyển đổi của tấm PV có thể đọc trên thông số kỹ thuật của tấm PV từ nhà sản xuất

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN NLMT

Tính toán sơ bộ

Hệ thống đèn NLMT tự động điều chỉnh độ sáng có mức độ và thời gian sử dụng như sau (sử dụng 2 đèn 25W nhưng khi hoạt động là không đạt được công suất tối đa nên chọn 45W cho tổng công suất của 2 đèn):

Bảng 3.1: Bảng công suất tiêu thụ trong 1 ngày

Năng lượng tiêu thụ (Wh)

- Điện năng tiêu thụ trong ngày

𝐴 = 185𝑊ℎ Để tiết kiệm chi phí đầu tư, acquy acid chì sẽ được lựa chọn Chọn điện áp hệ lưu trữ là 12VDC, D = 50% để acquy làm việc lâu dài

Ngày tự quản là 1 ngày Khi không có ánh nắng mặt trời thì sẽ tự cung cấp điện lưu trữ được trong một ngày

- Vậy dựa vào công thức 2.1 ta tính được dung lượng của bộ acquy lưu trữ:

Do đó, ta cần phải thiết kế hệ thống lưu trữ với điện áp 12 VDC, dung lượng 33,5Ah

- Dựa vào công thức 2.2 để tính công suất tấm PV cần cho hệ thống:

Số giờ nắng trung bình của ngày trong năm (h) (ở TP HCM là khoảng 5.02h)

Tuy kết quả tính toán công suất tấm PV là 46Wp, nhưng nhóm có sẵn tấm PV công suất 40Wp nên nhóm sử dụng tấm PV 40Wp

- Lựa chọn thiết bị sạc:

Trên thị trường có hai bộ sạc là PWM và MPPT nhóm đã chọn bộ sạc PWM thay vì MPPT vì giá thành của bộ PWM thấp hơn so với MPPT nên phù hợp hơn cho các hệ thống nhỏ Bộ PWM có cấu tạo đơn giản hơn MPPT nên không quá phức tạp khi sử dụng cũng như sửa chữa khi bị lỗi Điện áp hệ thống lưu trữ 𝑉 = 12𝑉𝐷𝐶 nên điện áp định mức bộ sạc 𝑉 12𝑉𝐷𝐶 Để tính dòng sạc tối đa ta dùng công thức 2.3:

Vậy nhóm đã chọn bộ sạc PWM 12V-30A Solar Change Controller.

Mô phỏng PVsyst

Các bước cài đặt mô phỏng hệ thống điện mặt trời độc lập (Off-Gird) cho đèn NLMT trên PVsyst:

Bước 1: Khi khởi động phần mềm PVsyst chúng ta sẽ thấy giao diện như hình rồi chọn vào mục Stand alone để thiết lập mô phỏng cho hệ Off-Grid

Bước 2: Sau khi vào Stand alone chúng ta sẽ đặt tên Project cho hệ thống của mình và chọn địa điểm khu vực cần mô phỏng rồi lưu vào nơi cần lưu trữ

Hình 3.2: Bước 2 Lưu ý bốn mục quan trọng trong PVsyst gồm: Orientation, User’s needs, System và Detailed losses đây là những mục giúp chúng ta mô phỏng được việc lựa chọn đúng dung lượng acquy, công suất tấm PV, bộ sạc, tải tiêu thụ phù hợp với hệ thống của chúng ta

Hình 3.3: Bốn mục giúp mô phỏng trong PVsyst Bước 3: Chọn Orientation để đặt góc nghiêng và hướng của tấm PV chúng ta sẽ được lượng bức xạ mà tấm PV nhận vào là cao nhất Tại đây Plane tilt: 15 độ (độ nghiêng của tấm pin so với phương ngang) lượng bức xạ mà tấm PV nhận được 1813 kWh/𝑚 và

18 góc nghiêng dự kiến để đặt tấm PV ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm PV qua thông số Loss/opt

Hình 3.4: Bước 3 Bước 4: Khi chọn xong góc và hướng đặt tấm PV chúng ta chọn đến mục User’s needs, tại đây PVsyst cho phép lựa chọn số lượng các loại tải, công suất tải, thời gian tải sử dụng trong hệ thống

Hình 3.5: Bước 4 Mục Hourly distribution ta có thể xem bản đồ phụ tải

Hình 3.6: Mục Hourly distribution Bước 5: Hoàn thành xong mục User’s needs thì chúng ta sẽ đến mục System, tại đây có 4 chỗ cần chú ý: Storage, PV array, Back-up và Simplified sketch

Hình 3.7: Bước 5 Ở phần Storage chúng ta được lựa chọn acquy lưu trữ gì, thuộc hãng nào, dung lượng, điện áp và số lượng cho phù hợp với hệ thống mong muốn

Phần PV array cũng tương tự như vậy, chúng ta có thể chọn thời gian lưu trữ bao nhiêu ngày ở phần trên cùng Enter requested autonomy Bên dưới ta có thể lựa chọn tấm

PV có thông số phù hợp chưa và bộ sạc loại nào đúng với hệ thống nếu như chọn xong mà không xuất hiện những gợi hay thông báo đỏ thì chứng tỏ các thông số đã chọn đúng

Hình 3.9: Phần PV array Tiếp theo ở phần Back-up thì phần này chúng ta sẽ bỏ qua vì liên quan đến máy phát điện và đây là hệ thống nhỏ chỉ sử dụng cho đèn nên cũng không cần thiết Ở phần Simplified sketch sẽ hiển thị sơ đồ nguyên lý cho chúng ta hiểu rõ hơn về hệ thống

Bước 6: Sau khi xong ở mục System thì ta sẽ đến mục Detailed losses để lựa chọn những thông số tổn thất hoặc những thông số cần thiết của hệ thống để chạy mô phỏng cho chính xác hơn

Hình 3.11: Bước 6 Bước 7: Sau khi hoàn thành các bước trên chúng ta sẽ chọn Run Simulation để phần mềm PVsyst tính toán mô phỏng và đưa ra bản báo cáo hoàn chỉnh

3.2.2 Mô phỏng dung lượng acquy

Dựa vào kết quả tính toán ở mục 3.1 Nhóm chúng em đã có tấm PV 40Wp nên việc thực hiện mô phỏng PVsyst để lựa chọn dung lượng acquy dựa vào việc đánh giá PR và mức giá của từng loại acquy

Dung lượng acquy (Ah) Tên hãng PR (%) Giá thành (vnđ)

Dựa vào kết quả PR mô phỏng ở bảng 3.2, ta thấy được dung lượng acquy 33Ah và 34Ah cho ra PR cao nhất Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho 2 acquy này quá cao nên nhóm chúng em chọn acquy dung lượng 30Ah vì giá thành thấp và PR có độ chênh lệch nhỏ (1%)

23 Hình 3.13: Kết quả mô phỏng acquy 30Ah

Lựa chọn thiết bị

Danh sách thiết bị lắp đặt mô hình

- Tấm pin năng lượng mặt trời 40Wp

Hình 3.14: Tấm pin NLMT 40Wp Thông số:

+ Công suất tấm pin: 40Wp

+ Điện áp định mức (Vmp): 18.5V

+ Dòng điện định mức (Imp): 2A

+ Điện áp hở mạch (Voc): 21.5V

+ Dòng điện hở mạch (Isc): 2.4A

+ Loại pin: Pin polycrystalline (silicon đa tinh thể)

Hình 3.15: Bình acquy Thông số:

Hình 3.16: Bộ điều khiển sạc Thông số:

+ Bảo vệ quá tải: 120%/5 phút, 130%/5s ngưng làm việc ngắn mạch

Hình 3.17: Đèn led pha 12V-50W Thông số:

Hình 3.18: Arduino UNO R3 Thông số:

+ Vi điều khiển: Atmega328 (họ 8 bit)

+ Điện áp hoạt động: 5VDC

+ Tần số hoạt động: 16MHz

+ Điện áp đầu vào khuyến khích: 7-12V

+ Điện áp đầu vào giới hạn: 6-12V

+ Digital I/O: 14 chân (có 6 chân PWM)

+ Dòng điện tối đa trên mỗi chân: 30mA

+ Bộ nhớ Flash: 32kB (Atmega328P) với 0.5kB dùng cho Bootloader

- Mạch thời gian thực RTC

Hình 3.19: Module thời gian thực DS3231 Thông số:

+ Thông tin giờ, phút, giây, ngày, thứ, tháng, năm, đến 2100

+ I2C bus có tốc độ lên đến 400kHz

Hình 3.20: Cảm biến quang LDR Thông số:

+ Điện áp hoạt động: 3.3-5VDC

+ Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn là VCC và GND và 2 chân tính hiệu là AO và DO + Hỗ trở ở cả 2 dạng tín hiệu analog và TTL Ngõ ra analog 0-5V tỉ lệ thuận với cường độ sáng, ngõ TTL tích hợp ở mức thấp

+ Độ nhạy của cảm biến được điều chỉnh bằng biến trở

- Cảm biến chuyển động PIR HC-HR501

Hình 3.21: Cảm biến chuyển động PIR HC-HR501 Thông số:

+ Điện áp hoạt động: 3.8-5VDC

+ Phạm vi phát hiện: góc 360° hình nón, độ xa tối đa 6m

+ Thời gian báo có thể điều chỉnh bằng biến trở

+ Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở

- Mạch công suất mosfet D4184 PWM

Hình 3.22: Mosfet D4184 PWM Thông số:

+ Nguồn tính hiệu kích: 3.3-20VDC

- Mạch tăng và ổn áp DC 150W

Hình 3.23: Mạch tăng và ổn áp Thông số:

+ Điện áp đầu ra: 12-35V có thể điều chỉnh

- Cảm biến đo bức xạ Pyranometer Kipp & Zonen SMP10

Cảm biến bức xạ mặt trời Pyranometer SMP10 là thiết bị quan trắc dùng để đo bức xạ mặt trời bởi thermopile phủ đen chất lượng cao được bảo vệ dưới hai lớp vòm kính Độ nhạy quang phổ phẳng của nó phù hợp trong ứng dụng đo bức xạ tự nhiên dưới tán cây, dưới ánh sáng mặt trời, nhà kính và những nơi có ánh sáng chiếu vào với mật độ dày đặc, còn có thể đảo ngược để đo bức xạ mặt trời phản xạ Bên cạnh đó nó có thể giao tiếp với RTU, SCADA hoặc những hệ thống thu thập dữ liệu khác Ngoài ra có các ứng dụng giám sát môi trường, đánh giá hiệu suất và tài nguyên nguồn năng lượng mặt trời [11]

 Cảm biến: Thermopile phủ đen chất lượng rất cao được bảo vệ bởi hai mái vòm kính

 Mô tả phép đo: Đo bức xạ mặt trời

 Phân loại ISO: Class A (Secondary standard)

 Dải quang phổ: 285 – 2800nm (50% points)

 Dải nhiệt độ hoạt động: -40 đến 80℃

 Thời gian phản hồi: < 0.7s (53% of final value) hoặc < 2s (95% of final value)

 Phản hồi định hướng: < 10 W/𝑚 (lên tới 80° với chùm sáng 1000 W/𝑚 )

 Nhiệt độ phụ thuộc vào độ nhạy: < 1% (-20ºC đến 50ºC)

 Kết nối: 2 dây RS-485 Modbus

 Tín hiệu ra: Modbus RS-485, 0-1V, 4-20mA

 Chiều rộng; 15 cm với tấm chắn bức xạ

 Khối lượng; 0,9kg và 10,1m cáp

Hình 3.24: Cảm biến bức xạ mặt trời Nhóm sử dụng cảm biến đo bức xạ Pyranometer Kipp & Zonen SMP10 để đo bức xạ mặt trời lên tấm PV

- Tủ điện nhựa ABS (300x300x200mm)

- Các phụ kiện (dây dẫn điện, khung sắt, dây ruột gà)

Hình 3.26: Một số phụ kiện

Thiết kế mạch điều khiển cho đèn

Hình 3.27: Lưu đồ giải thuật của hệ thống

Mô tả lưu đồ giải thuật cho hệ thống: Khi bắt đầu chương trình, module thời gian thực RTC sẽ kiểm tra thời gian hoạt động của hệ thống: từ 18h đến 22h Nếu đủ điều kiện hoạt động, cảm biến quang sẽ nhận tín hiệu: trời sáng hay tối: nếu trời sáng, module cảm biến quang ở trạng thái chờ; ngược lại, đèn được bật sáng ở 30% và cảm biến chuyển động nhận tín hiệu: có hoặc không có chuyển động: nếu có chuyển động, đèn bật sáng 100% trong 30 giây; ngược lại, đèn sáng ở 30% Quá trình kiểm tra chuyển động và thời gian được lặp lại liên tục từ 18h đến 22h Sau 22h, đèn tắt và kết thúc chương trình.

Sơ đồ đấu nối hệ thống

Hình 3.28: Sơ đồ đấu nối hệ thống Lắp đặt hệ thống theo sơ đồ đấu nối ở hình 3.26, sau khi lắp đặt xong tất cả các thiết bị, tiến hành nhập chương trình vào vi điều khiển arduino cho hệ thống chạy bằng nguồn của acquy, kiểm tra xem hệ thống chạy đúng như mong muốn hay không và kiểm tra điện áp của acquy; kiểm tra tất cả các cảm biến có hoạt động ổn định không Acquy sẽ được tấm

PV sạc thông qua bộ điều khiển sạc, đặt hệ thống ở nơi có bức xạ cao để quan sát bộ điều khiển sạc có hoạt động không Sau khi đã kiểm tra đầy đủ, hệ thống đã chạy ổn định, nhóm sẽ tiến hành đo sản lượng bức xạ mặt trời, công suất tiêu thụ của tải và vẽ biểu đồ bức xạ, phụ tải để đưa ra kết luận

Mô hình thực tế

Nhóm tiến hành thiết kế khung và giá đỡ cho tấm pin độ nghiêng của tấm pin NLMT là 15 độ, phía dưới tấm pin sẽ có đặt một tủ điện, bên trong tủ điện bao gồm mạch điều khiển của đèn, bộ điều khiển sạc và acquy lưu trữ cấp nguồn cho đèn hoạt động Đèn được gắn bên phải của khung để chiếu sáng, cảm biến chuyển động được đặt bên dưới đèn dùng để nhận biết sự chuyển động và cảm biến quang được đặt phía bên trái khung dùng để cảm biến ánh sáng

Hình 3.29: Mô hình đèn NLMT

Hình 3.30: Tủ điện hệ thống đèn NLMT Mạch điều khiển gồm: Arduino UNO R3, Module thời gian thực RTC DS3231, Mosfet D4184 PWM và mạch tăng ổn áp.

Đo bức xạ mặt trời thực tế

Nhóm tiến hành đo kết quả thực tế của của tấm PV thông qua cảm biến bức xạ Pyranometer Kipp & Zonen SMP10 với góc nghiêng của tấm pin là 15 độ và tiến hành vẽ biểu đồ bức xạ trong 3 ngày đo là ngày 05-06-2024 đến ngày 07-06-2024

Hình 3.31: Vị trí lắp đặt

KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

Kết quả

4.1.1 Công suất các trường hợp đo

Nhóm chia 4 trường hợp để đo công suất của đèn, thời gian đo là 4 giờ từ 18 giờ đến

22 giờ Ở 3 trường hợp đầu, đèn NLMT có mạch điều chỉnh độ sáng tự động khi có người đi qua Còn ở trường hợp cuối, đèn NLMT không sử dụng mạch điều khiển độ sáng:

- TH1: Từ 18h đèn bật và sáng ở mức 30%, cứ mỗi 2 phút đèn sáng rực lên 100% trong

30 giây, sau 30 giây độ sáng của đèn trở về mức 30% Quá trình này lặp lại đến 22h, tổng có 120 lần đèn sáng ở mức 100% trong 4 giờ Công suất trung bình là 16,33W

- TH2: Từ 18h đèn bật và sáng ở mức 30% cho đến 22h (không có trường hợp đèn sáng ở mức 100%) Công suất trung bình là 12,01W

- TH3: Từ 18h đèn bật và sáng ở mức 30%, cứ mỗi 3 phút đèn sáng rực lên 100% trong

30 giây, sau 30 giây độ sáng của đèn trở về mức 30% Quá trình này lặp lại đến 22h, tổng có 80 lần đèn sáng ở mức 100% trong 4 giờ Công suất trung bình là 14,71W

- TH4: Từ 18h đèn bật nhưng do không có mạch điều khiển nên luôn sáng ở mức 100% cho đến 22h Công suất trung bình là 34,06W

Hình 4.1: Biểu đồ công suất của từng trường hợp Nhóm tiến hành so sánh với đèn có mạch điều khiển và đèn không có mạch điều khiển sáng ở mức 100% trong 4 giờ, ta có thể thấy rõ trên hình 4.1, công suất của đèn không có mạch điều khiển cao gấp đôi so với các trường hợp còn lại Từ đó có thể kết luận việc sử dụng đèn NLMT có mạch điều khiển tự động điều chỉnh độ sáng có thể tiết kiệm năng lượng khá nhiều so với đèn NLMT không có mạch điều khiển

4.1.2 Bức xạ mặt trời qua các ngày

TỔNG CÔNG SUẤT CỦA ĐÈN

Nhóm tiến hành lấy bức xạ mặt trời khoảng thời gian từ 6 giờ sáng đến 18 giờ chiều trong ba ngày, tuy nhiên do thời tiết hiện tại ở thành phố Hồ Chí Minh đang là mùa mưa và mưa thường xảy ra ở buổi chiều nên các biểu đồ bức xạ qua các ngày đều có xu hướng tăng mạnh từ sáng và đạt đỉnh là ở giữa trưa và giảm dần khi đến chiều Ngày 05-06-2024 bức xạ cao từ sáng đến 12 giờ và bắt đầu giảm dần do từ giữa trưa thời tiết âm ưu làm giảm bức xạ, ta có thể thấy bức xạ của ngày 06-06-2024 cao hơn hai ngày còn lại vì ngày này không có mưa, ngày 07-06-2024 thì chỉ có bức xạ buổi sáng đến khoảng 11 giờ và giảm dần đến chiều do có mưa to

4.1.3 Sản lượng và PR qua từng ngày Để đơn giản cho việc tính toán sản lượng lý thuyết, ta lần lượt cho hiệu suất tấm PV và diện tích tấm PV ở điều kiện tiêu chuẩn (STC) lần lượt là 14% và 0,29m 2

Hình 4.5: Kết quả PR ngày 05-06-2024 Theo dữ liệu bức xạ đã thu thập ngày 05-06-2024 trên hình 4.5, tổng sản lượng lý thuyết và sản lượng thực tế trong ngày lần lượt là 154,47Wh và 96,28Wh Ta thấy sản lượng tăng dần từ sáng đến giữa trưa, khung giờ có sản lượng cao nhất là 11 giờ (22,07Wh) Khoảng từ 14 giờ, trời bắt đầu mưa nên sản lượng tạo ra không đáng kể Ta cũng có thể thấy hệ số PR cũng khá cao, cao nhất là 13 giờ (74,33%) và thấp nhất là vào các khung giờ chiều 14 giờ đến 17 giờ do trời mưa nên sản lượng bị giảm đáng kể Ngoài ra, ta cũng tính được PR trung bình trong ngày 05-06-2024 là 60,75%

Hình 4.6: Kết quả PR ngày 06-06-2024

Từ dữ liệu bức xạ đã thu thập ngày 06-06-2024 trên hình 4.6, ta thấy đây là ngày có hệ số PR cao và ổn định nhất trong các ngày (PR trung bình trong ngày khoảng 67,04%), nguyên nhân là do trời nắng đẹp, buổi chiều không có mưa Đây cũng là ngày có sản lượng cao nhất (151Wh), khung giờ có sản lượng thực tế cao nhất là 11 giờ (22,39Wh) và sản lượng bắt đầu giảm từ khoảng sau 14 giờ do bức xạ bắt đầu giảm dần, khung giờ có sản lượng thấp nhất là 17 giờ (0,11Wh)

Hình 4.7: Kết quả PR ngày 07-06-2024 Theo dữ liệu bức xạ đã thu thập ngày 07-06-2024 trên hình 4.7, ta có thể thấy được sản lượng tăng dần từ sáng đến 10 giờ và đây cũng là khung giờ có sản lượng cao nhất

(15,81Wh) Sau đó, sản lượng giảm mạnh ở hai khung giờ 11 giờ và 12 giờ vì trời mưa Đến 13 giờ, trời có nắng nhẹ nên sản lượng tăng lên khoảng 3,24Wh Tổng sản lượng của ngày 07-06-2024 là 55,2Wh Ta cũng có thể tính được hệ số PR trung bình trong ngày khoảng 66,38%, cao nhất là 13 giờ (73,23%), bên cạnh đó còn xuất hiện hệ số PR thấp nhất là vào hai khung giờ trưa 12 giờ và chiều 17 giờ do mưa và trời âm u nên bức xạ giảm đáng kể

- Ngày 06-06-2024 có sản lượng lớn nhất (151Wh) do điều kiện thời tiết khá thuận lợi (trời nắng đẹp, ít mây) Sản lượng ngày 05-06-2024 và 07-06-2024 chỉ bằng 2/3 (96,28Wh) và 1/3 (55,2Wh) sản lượng ngày 06-06-2024, nguyên nhân là do trời mưa vào buổi chiều

- Do điều kiện thời tiết đẹp, sản lượng thực tế cao nên ngày 06-06-2024 có tỷ lệ PR cao nhất (67,04%), khoảng thời gian từ 9h đến 16h tỷ lệ PR cao hơn tỷ lệ PR mô phỏng (lớn hơn 65%) Ngày 07-06-2024, trời chỉ mưa trong khoảng thời gian ngắn và sau đó trời có nắng lại nên tỷ lệ PR trong ngày là 66,38%, vẫn đạt yêu cầu so với tỷ lệ PR mô phỏng Ngày 05-06-2024 trời mưa to từ 14 giờ đến chiều tối nên sản lượng tạo ra không đáng kể, đây cũng là ngày có tỷ lệ PR thấp nhất (60,75%).

Lượng CO2 phát thải trong 1 năm

Hệ số phát thải CO2 của lưới điện Việt Nam năm 2022 là 0,6766 (KgCO2/kWh) [12] Dựa vào công suất trung bình của các trường hợp ở mục 4.1.1, ta tính được tổng lượng CO2 trong một năm của từng trường hợp trong bảng sau:

Bảng 4.1: Lượng CO2 phát thải

Sản lượng điện hàng năm (kWh)

Tổng lượng CO2 phát thải trong 1 năm (KgCO2)

*Nhận xét: Nhìn chung, việc tiết kiệm năng lượng khi sử dụng đèn NLMT có mạch điều khiển ở các trường hợp 1,2 và 3 giúp giảm thiểu lượng CO2 thải ra môi trường một cách đáng kể, giảm một nửa so với trường hợp đèn NLMT không có mạch điều khiển (TH4) trong vòng 1 năm Ngoài ra, việc sử dụng đèn NLMT có mạch điều khiển giúp kéo dài tuổi thọ của bóng đèn, giảm tần suất thay thế và bảo dưỡng Điều này góp phần giảm lượng CO2 phát thải liên quan đến việc sản xuất và vận chuyển bóng đèn mới.

Đánh giá hiệu quả

- Tính toán tấm PV, đèn, acquy, bộ điều khiển sạc khi có mạch điều khiển công suất đèn sẽ giảm 50% so với không có mạch điều khiển

Hệ thống đèn năng lượng mặt trời tự động điều chỉnh độ sáng có mức độ và thời gian sử dụng nhưng sau khi có mạch điều khiển công suất sẽ giảm một nửa so với không có mạch điều khiển:

Bảng 4.2: Bảng công suất tiêu thụ trong 1 ngày khi lắp mạch điều khiển

Năng lượng tiêu thụ (Wh)

- Điện năng tiêu thụ trong ngày

𝐴 = 85𝑊ℎ Để tiết kiệm chi phí đầu tư, acquy acid chì sẽ được lựa chọn Chọn điện áp hệ lưu trữ là 12VDC, D = 50% để acquy làm việc lâu dài

Ngày tự quản là 1 ngày Khi không có ánh nắng mặt trời thì sẽ tự cung cấp điện lưu trữ được trong một ngày

- Vậy dựa vào công thức 2.1 ta được tính dung lượng của bộ acquy lưu trữ:

Do đó, ta cần phải thiết kế hệ thống lưu trữ với điện áp 12 VDC, dung lượng 17Ah

- Lựa chọn công suất tấm PV ta cần dùng công thức 2.2 để tính công suất tấm PV cần cho hệ thống:

Số giờ nắng trung bình của ngày trong năm (h) ở TP HCM là khoảng 5.02h

Vậy cần 1 tấm PV 20Wp

Ta thấy việc sử dụng đèn NLMT không có mạch điều khiển công suất tiêu thụ gấp đôi so với đèn NLMT có mạch điều khiển ở hình 4.1, sử dụng tấm PV 40Wp và acquy lưu trữ là 33,5Ah trong 1 ngày Vì vậy, ta có thể giảm công suất tấm PV và acquy lưu trữ để có thể tiết kiếm chi phí hơn so với đèn không có mạch điều khiển, bằng cách sử dụng tấm PV có công suất 20Wp và acquy lưu trữ có dung lượng 15Ah trong 1 ngày.

Thời gian thu hồi vốn

Để tính thời gian hoàn vốn của đèn NLMT 50W có công suất tấm PV 40Wp và dung lượng acquy 30Ah so với đèn 50W sử dụng điện lưới được sử dụng 4 giờ mỗi ngày (từ 18h đến 22h) và giá điện của đèn 50W sử dụng điện lưới là 2,014 VNĐ/kWh Ta có thể tính thời gian hoàn vốn như sau:

 Xác định chi phí đầu tư ban đầu

- Chi phí đầu tư ban đầu của đèn sử dụng điện lưới: 100.000 VNĐ

- Chi phí đầu tư ban đầu của đèn NLMT có mạch điều khiển: 1.100.000 VNĐ

Xác định chi phí hoạt động hàng năm

- Chi phí hoạt động hàng năm của đèn sử dụng điện lưới: 147.022 VNĐ

- Chi phí hoạt động hàng năm của đèn NLMT có mạch điều khiển: 0 VNĐ

- Tiết kiệm hàng năm = 147.022VNĐ (vì đèn NLMT không có chi phí điện hàng tháng)

147,022 = 7,48 Vậy thời gian hoàn vốn của đèn NLMT có mạch điều khiển là 7,48 năm Do đèn chỉ sử dụng trong 4 giờ nên thời gian hoàn vốn của đèn NLMT so với đèn sử dụng điện lưới khá dài Tuy nhiên việc chiếu sáng là một nhiệm vụ lâu dài, việc đầu tư vào hệ thống đèn NLMT là hợp lý