d. Nạp thay đổi với điện thế không đổi
6.5.Các thiết bị khác
Khung, giá đỡ, đinh ốc...Dây dẫn và các phụ kiện khác phải đồng bộ với nhau. Được nhà sản xuất Pin Mặt Trời cung cấp hoặc mua ở ngoài thị trường sao cho đồng bộ.
Hình 6.3: Bình Acquy Atlas
Chương VII
ĐẤU NỐI HỆ THỐNG 7.1 Một số lưu ý khi đấu nối.
Pin Mặt Trời luôn tạo ra điện khi có đủ ánh sáng, kể cả khi ngắt khỏi hệ thống. Các điện cực và dây dẫn đoản mạch có thể tạo ra tia lửa điện gây chấn thương hoặc hỏa hoạn. Vì thế, cần phải lấy vải mềm che bề mặt của các tấm pin Mặt Trời trong khi lắp đặt và kết nối.
Lắp đặt dây dẫn phải đúng cực, tuyệt đối không được nối ngược, phải đảm bảo tất cả các thiết bị đã tắt hoàn toàn trước khi thao tác.
Khi lắp đặt Acquy cần phải tránh các tia lửa điện, có thể gây cháy rất nguy hiểm. Phải luôn đeo kính bảo hộ.
Không uốn cong hoặc làm xước bề mặt tấm pin Mặt Trời, không bước chân lên tấm pin. Khi lắp đặt pin Mặt Trời trên cao cần có các phương tiện đảm bảo an toàn lao động.
7.2 Sơ đồ đấu nối.
Mái nhà Pin Mặt Trời Hộp nối điện
Inverter(DC-AC) Công tơ điện
Điều khiển sạt Acquy Nối tải DC Nối tải AC CB nối lưới
Chương VII: Đấu nối hệ thống
Hình 7.2: Sơ đồ mạch của hệ thống điện Mặt Trời.
Tải 3kW AC
DC Inverter
Điều khiển sạt
Acquy Acquy Acquy Acquy Acquy
Acquy Acquy Acquy Acquy Acquy Các tấm Pin Mặt Trời Diod bảo vệ
* Chú ý khi lắp đặt phải lắp thêm Diod ngăn cách và rẽ nhánh (bypass).
Khi nối nhiều tấm pin mặt trời với nhau, cần dùng diod để đảm bảo cho các tấm pin hoạt động hiệu quả nhất. Nếu một tấm pin bị che khuất nắng, nó sẽ bắt đầu tiêu hao điện từ hệ thống. Vì thế để tránh hiện tượng này, cần gắn diod trong hệ
thống. (Hình 7.3)
Chương VIII: Bài toán kinh tế
Chương VIII BÀI TOÁN KINH TẾ
8.1 Chi phí lắp đặt hệ thống Điện Mặt Trời 3 kW.
Qua tính toán và lựa chọn thiết bị cho hệ thống ta tiến hành tính tổng chi phí
để lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh.(Bảng 8.1)
Bảng 8.1: Liệt kê các thiết bị.
STT Mô tả Số Lượng Đơn vị Giá/đơn vị Tổng cộng (USD) Ghi chú 1 Pin Mặt Trời 175W 20 Tấm 450 9000
2 Điều khiển sạt 45A 1 Bộ 190 190
3 Inverter 3000W 1 Bộ 363 363
4 Acquy 24VDC-200Ah 10 Cái 165 1650
5 Dàn khung sắt 1 Bộ 90 90
6 Linh kiện đồng bộ: Bù lon,
CB, dây điện... 1 Bộ 40 40
7 Dây cáp chuyên dụng 40 Mét 1.8 72
8 Các chi phí khác 95
Tổng cộng 11.500
Bảng 8.2: Giá bán lẻ điện sinh hoạt.
STT Mức sử dụng của một hộ gia đình trong tháng Giá điện (đồng/kWh)
1 Cho 50kWh đầu tiên 600
2 Cho kWh từ 51 đến 100 1.004 3 Cho kWh từ 101 đến 150 1.214 4 Cho kWh từ 151 đến 200 1.594 5 Cho kWh từ 201 đến 300 1.722 6 Cho kWh từ 301 đến 400 1.844 7 Cho kWh từ 401 trở lên 1.890
Với mức sử dụng điện của hộ gia đình khoảng 250-300kWh/tháng.
Thì giá điện sẽ là 1.722 VND (Bảng 8.2) .Và với số giờ nắng trung bình: 7h/ngày.
Do có tổn thất trong hệ thống nên công suất hệ thống khoảng 3,3kW. Tính bình quân mỗi ngày hệ thống sản xuất ra khoảng:
3,3kW x 7h = 23,1kWh điện.
Tính ra tiền mỗi ngày là: 23,1 x 1.722 = 39.778,2 VND. Mỗi tháng là: 39778,2 x 30 = 1.193.346 VND
Mỗi năm là: 39778,2 x 365 = 14.519.043VND
Vậy 15 năm là: 14.519.043 x 15 =217.785.645 VND
Số tiền hệ thống tạo ra sau 15 năm sẽ là: 217.785.645 VND
Kết luận: Thời gian hoàn vốn là 15 năm. Nếu tuổi thọ của hệ thống là 30 năm thì lợi nhuận thu được là gấp đôi.
Giá điện trên là do EVN cung cấp được trợ giá nên chi phí thấp, nếu so sánh hệ thống Điện Mặt Trời với máy phát điện thì lợi nhuận thu được từ hệ thống Điện Mặt Trời còn cao hơn rất nhiều.
Chương VIII: Bài toán kinh tế
8.2 Tính kinh tế của hệ thống Điện Mặt Trời.
Chi phí ban đầu: Chi phí ban đầu hay chi phí đầu tư ban đầu của một hệ thống năng lượng Mặt Trời chi phí mua thiết bị, vật tư và xây lắp hệ thống, trong các hệ thống năng lượng Mặt Trời, bộ thu là các modun Pin Mặt Trời chiếm tỉ trọng rất lớn trong chi phí ban đầu.
Để giảm chi phí ban đầu ta có thể thực hiện một số biện pháp như: Miễn giảm thuế cho thiết bị điện năng lượng Mặt Trời, chính sách bù giá của chính phủ.
Bao gồm các khoảng như: Chi phí mua Pin Mặt Trời, dây cáp điện, Inverter (sóng sin), bộ Acquy , bộ điều khiển sạt…
Chi phí hàng năm: Chi phí hàng năm của một hệ thống năng lượng Mặt Trời là tổng các chi phí hàng năm của các khoản như: Chi phí nhiên liệu cho hệ thống, chi trả vốn vay, chi phí vận hành bảo dưỡng, các khoản thuế…
Ta có phương trình chi phí tổng quát cho các hệ thống năng lượng Mặt Trời mới và tái tạo:
Chi phí hàng năm = chi phí nhiên liệu + chi trả nợ vay + chi phí vận hành bảo dưỡng + đóng thuế + các khoản chi phí phụ khác.
Đối với hệ điện năng lượng Mặt Trời thì chi phí vận hành bảo dưỡng (thay thế Acquy, bóng đèn), chi trả nợ vay, thuế là các khoản chi phí chính.
Thời hạn hoàn vốn: Thời gian hoàn vốn là thời gian cần thiết cho các khoản tiết kiệm nhiên liệu tích lũy bằng với toàn bộ khoản đầu tư ban đầu.
Đối với hệ thống Pin Mặt Trời thì thời gian hoàn vốn từ 10-15 năm.
Tuy nhiên hiện nay chính phủ đã có chính sách cho vay ưu đãi, hỗ trợ 50% chi phí lắp đặt Pin Mặt Trời cho các hộ gia đình. Ngoài ra, các hộ gia đình có thể liên hệ với ngân hàng để được cho vay với lãi suất thấp, thậm chí lãi suất ưu tiên phát triển Điện Mặt Trời có thể là 0%.
Bảng 8.3: So sánh sử dụng hệ thống Điện Mặt Trời 216Wp với máy phát điện.
Với tính toán sơ bộ như trên, sử dụng điện năng lượng Mặt Trời vừa là năng lượng sạch lại vừa có hiệu quả kinh tế hơn so với máy phát điện dùng xăng.
Sau khi tính toán, lựa chọn hiết bị và đấu nối. Kết quả đạt được là hệ thống đảm bảo các yêu cầu đặt ra đó là yêu cầu về kỹ thuật và yêu cầu về tính kinh tế.
Stt Các khoản chi phí Hệ thống ĐMT 216Wp Máy phát điện (dùng xăng)
1 Chi phí ban đầu. 38.324.000đ Giá = 5.000.000 đ/
máy (a)
2 Tiền xăng/ngày. Không có 17.000 đ/lít x 2 lít
= 34.000đ
3 Tiền xăng tiêu thụ hàng tháng. Không có 34.000đ x 30 ngày
= 1.020.000đ
4 Tiền xăng tiêu thụ trong 2 năm. Không có 34.000đ x 365 x 2
= 24.820.000đ (b)
5 Thay nhớt hàng tháng . Không có 30.000đ/lần
6 Phí bảo trì sửa chữa hàng tháng. Không có 50.000đ
7 Chi phí đi lại mua xăng nhớt và mang máy
đi sửa chữa bằng 2 ngày công lao động. Không có 80.000đ/tháng
8 Chi phí nhớt, bảo trì sửa chữa trong 2 năm. Không có 160.000 đ x 24 =
3.840.000đ (c)
9 Tổng chi phí sử dụng trong 2 năm. 38.324.000đ
(a +b+c)
= 33.660.000 đ
10
Tổng chi phí sử dụng trong 4 năm (máy phát điện thay lần thứ 1, bình Acquy thay lần 1). 38.324.000đ + 3x1.500.000đ = 42.524.000đ (3 bình Acquy) 2 (a+b+c) = 67.320.000 đ 11
Tổng chi phí sử dụng trong 10 năm: - Máy phát điện: thay lần thứ 2
- Hệ thống Điện Mặt Trời: Đã thay thế 4 lần bình Acquy, 1 lần bộ điều khiển, 1 lần Inverter. 38.324.000đ + 3x1.500.000đ/ cái x 4lần + 1.815.000đ/cái +940.000đ/cái = 59.079.000đ 3a+5b+5c = 158.300.000đ
Chương IX: Vận hành bảo dưỡng hệ thống
Chương IX
VẬN HÀNH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG 9.1 Vận hành.
Trước khi đưa vào vận hành phải kiểm tra lại các dây đã nối đúng chưa, tuyệt đối không được nối ngược, phải đảm bảo tất cả các thiết bị đã tắt hoàn toàn trước khi thao tác.
Vận hành chia làm 2 giai đoạn:
Kiểm tra hệ thống: Phải tuân thủ các yêu cầu về an toàn điện, nắm vững quy tắc đấu nối, vận hành của các thiết bị... Tiến hành đo đạt, kiểm tra hệ thống Pin Mặt Trời có cung cấp đủ cho tải tiêu thụ không, lúc đầu phải kết nối với nguồn dự phòng (điện lưới chẳng hạn) trước khi chuyển hoàn toàn sang sử dụng Điện Mặt Trời trường hợp năng lượng từ hệ thống Pin Mặt trời cung cấp không đủ cho sinh hoạt thì sẽ cấp điện lưới.
Đưa vào hoạt động: Nếu hệ thống hoạt động tốt thì có thể ngắt khỏi lưới hoạt động độc lập, hoặc chỉ kết nối lưới dự phòng (trong trường hợp có sự cố, hoặc thời tiết xấu…).
9.2 Bảo dưỡng.
9.2.1 Kiểm tra bộ Acquy định kỳ.
Để kiểm tra Acquy cần kiểm tra các đại lượng sau:
-Nhiệt độ: Nhiệt độ dung dịch của mỗi Acquy không nên thay đổi quá 100C.
-Điện thế: Điện thế của mỗi Acquy phải nằm trong khoảng ± 0,05V so với điện thế trung bình của nó. Mật độ dung dịch điện phân đối với Chì-Axit nằm trong giới hạn:
Acquy nạp no, ρ = 1240 Kg/m3
Acquy bị phóng điện hoàn toàn, ρ = 1130kg/m3.
Quan sát bằng mắt Acquy :
Sự giãn nỡ của bản cực: Làm tăng chiều cao của các bản cực từng phần.
Màu của các bản cực : Bản cực dương có màu đen, bản cực âm có màu xám.
Sự mất dung dịch: Do nạp quá no làm bay hơi mạnh dung dịch, cần phải đổ thêm dung dịch.
Đóng cạn ở đáy bình: Do các vật liệu hoạt hóa trên các bản cực bị hao hụt, dung lượng Acquy giảm đáng kể.
Sự sulfat hóa: Là hiện tượng xuất hiện lớp bột màu trắng trên bề mặt các bản cực, thường do Acquy bị phóng điện quá sâu hoặc quá chậm, do nạp điện chưa đủ trong một thời gian dài.
Các đầu nối phải không bị hoen rỉ và tiếp xúc điện tốt.
9.2.2 Kiểm tra dàn Pin Mặt Trời.
Nứt gãy trong các modun hoặc Pin Mặt Trời: Hư hỏng có thể do cơ học thông quá trình chế tạo, vận chyển, cất kho hoặc lắp đặt. Nó cũng có thể do nóng cục bộ hay mưa đá gây ra.
Sự biến đổi màu của lớp keo dán: Sự biến đổi màu từng phần lớp keo dán ép Pin Mặt Trời làm giảm cường độ bức xạ tới pin, do đó làm giảm dòng ra.
Sự bong rộp keo dán: làm giảm cường độ bức xạ tới pin, làm tăng phản xạ, làm nước xâm nhập vào modun. Kết quả làm dòng ra, giảm thời gian sử dụng.
Lớp bụi bẩn bao phủ bề mặt: làm giảm cường độ bức xạ tới pin. Đặc biệt bụi bẩn che phủ từng phần modun thì dẫn tới hiệu ứng nung nóng cục bộ làm hư hỏng modun.
Han, gỉ: Nếu phần kim loại trên pin bị han rỉ thì điện trở nội của modun bị tăng lên, làm giảm dòng ra của modun. Sự han rỉ cũng có thể làm đứt mạch nối trong modun và làm hỏng modun.
Nóng cục bộ: Có thể gây nứt gãy pin, làm già hóa keo dán (làm biến màu làm bong rộp keo), làm chảy chất hàn. Để khắc phục hư hỏng thì cần dùng các diod bảo vệ.
9.2.3 Kiểm tra các đặc trưng điện của modun hay dàn pin.
Đo dòng đoản mạch: Để xác định nhanh chóng tình trạng dàn pin: Bị chập mạch, bị rò điện hay bị hư hỏng một phần. Dòng đoản mạch của dàn pin rất lớn nên cẩn thận khi đo đạt kiểm tra.
Đo hiệu điện thế của dàn pin: Đo hiệu điện thế làm việc của dàn pin (các tải và Acquy vẫn làm việc bình thường) cho biết hư hỏng có thể trong hệ nguồn. Nếu hiệu điện thế đo thấp hơn hiệu điện thế thiết kế của hệ nguồn thì có thể
Chương IX: Vận hành bảo dưỡng hệ thống
một phận nào đó trong hệ nguồn cũng bị hư hỏng. sau đó đo hiệu điện thế của từng modun trong dàn p-n, ta có thể tìm được nguyên nhân hư hỏng.
Đo và kiểm tra hệ thống tiếp đất, điện trở tiếp đất.
Nếu việc kiểm tra bão dưỡng được thực hiện tốt thì tuổi thọ của dàn pin sẽ là trên 30 năm. Đối với Acquy chì là loại hay hư hỏng nhất cũng có thể làm việc được từ 2,5 đến trên 3 năm. Nếu là Acquy kín khí không cần bảo dưỡng thì tuổi thọ cao hơn rất nhiều.
Chương X KẾT LUẬN
10.1 Kết luận.
“Điện lưới quốc gia ngày càng quá tải trong việc cung cấp điện kinh doanh và cho sinh hoạt bình thường. Thiếu điện dẫn đến cắt điện luân phiên và việc tăng giá điện đã gây ảnh hưởng không nhỏ tới cuộc sống của người dân nói riêng cũng như hoạt động sản xuất kinh doanh nói chung. Việc sử dụng nguồn năng lượng Mặt Trời dồi dào vô tận đang trở thành vấn đề mà người dân và doanh nghiệp đã bắt đầu quan tâm. Các chuyên gia về năng lượng dự báo tại Việt Nam trong thời gian tới, tốc độ tăng trưởng của năng lượng Mặt Trời sẽ vượt quá 60%/năm, gấp đôi so với hiện nay do giá dầu tăng cao và ảnh hưởng có nó đến giá cả nguyên vật liệu và tiêu dùng.
Một hệ thống thu năng lượng Mặt Trời từ hệ thống Điện Mặt Trời sẽ phục vụ cho các thiết bị sử dụng điện trong hộ gia đình.
Đặc điểm nổi bật của năng lượng Mặt Trời là chỉ đầu tư một lần ban đầu để sử dụng cho rất nhiều năm sau đó. Ngoài ra, việc sử dụng năng lượng Mặt Trời còn thuận lợi ở chỗ có thể thu năng lượng và sử dụng tại chỗ, không cần hệ thống dây điện truyền tải. Đối với môi trường chung, hệ thống năng lượng Mặt Trời rất thân thiện, thường dùng như một tấm lợp mái, không có chất thải, không gây ồn và sử dụng rất an toàn.
Trong khi con người ngày càng lo âu về giá dầu mỏ ngày càng leo thang, cũng như hậu quả từ hiệu ứng nhà kính đã gây nên nhiều biến động đến khí hậu toàn cầu, thì việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch nhằm bảo vệ môi trường cũng như quản lý được chi phí mà không hoàn toàn phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng cạn kiệt đã trở thành vấn đề nóng bỏng mà chúng ta cần quan.
Kết luận
10.2 Kết quả.
Sau hơn ba tháng thực hiện đến nay tập luận văn “Thiết kế hệ thống điện dùng Pin Mặt Trời cấp điện cho hộ gia đình công suất 3kW” đã được hoàn thành. Việc thực hiện luận văn đã giúp em có thêm nhiều kiến thức mới và củng cố những kiến thức đã học.
Đây là đề tài hoàn toàn mới mẽ đối với sinh viên nghành điện, từ trước đến nay chưa có ai làm nên trong quá trình thực hiện em đã gặp không ít khó khăn.
- Khó khăn:
Do hạn chế về mặt kiến thức nhất là kiến thức thực tế, hạn chế về tài liệu tham khảo, không có điều kiện để quan sát thu thập số liệu thực tế, giá thành thiết bị quá cao nên không có điều kiện để lắp đặt thực tế.
- Thuận lợi:
Bên cạnh những khó khăn, việc thực hiện đề tài cũng gặp nhều thuận lợi. Trước hết là sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn, thầy Trần Trung Tính, ngoài ra, em còn nhận được sự giúp đở của các thầy, cô trong bộ môn, sự hỗ trợ của nhà trường cùng với sự động viên giúp đở của bạn bè đã giúp em hoàn thành tập luận văn này.
Việc làm luận văn, cũng như tìm hiểu về Pin Mặt trời đã giúp em có những kiến thức bổ ích, bổ sung vào kiến thức đã được học ở trường. Tuy nhiên do còn nhiều hạn chế về kiến thức, kinh nghiệm, không có thiết bị thực tế, do hạn chế về tài