Hình 2.7. Hình ảnh một hệ thống nguồn điện pin mặt trời thu nhỏ - [9] Một hệ thống năng lượng pin mặt trời độc lập được định nghĩa là tổ hợp của các thành phần sau đây:
- Dàn pin hay máy phát pin mặt trời; - Bộ tích trữ điện năng;
- Các thiết bị điều khiển, biến đổi điện, tạo cân bằng năng lượng trong hệ;
Sơ đồ khối của một hệ thống năng lượng pin mặt trời tổng quát được trình bày trong hình 2.8
Dàn pin mặt trời gồm một hoặc một số modun pin mặt trời ghép (song song, nối tiếp hay hỗn hợp) để có công suất điện, hiệu điện thế phù hợp với yêu cầu của các tải. Dàn pin mặt trời là thành phần chính của một hệ nguồn điện pin mặt trời và chiếm khoảng 60% tổng chi phí đầu tư. Dàn pin mặt trời nhận năng lượng ánh sáng mặt trời và biến đổi trực tiếp thành điện năng một chiều cung cấp cho các tải tiêu thụ điện.
Hình 2.8. Sơ đồ khối hệ nguồn điện pin mặt trời – [1]
Thông thường các dải tiêu thụ điện như các thiết bị thông tin, đèn chiếu sáng, TV, radio…cần có nguồn điện làm việc liên tục hoặc vào thời gian không có nắng. Trong lúc đó, pin mặt trời chỉ phát điện lúc nắng. Vì vậy cần phải có một bộ tích trữ năng lượng (ví dụ bộ acquy). Ngoài ra các bộ tích trữ năng lượng còn ổn định thế điện cấp cho tải. Trong một số trường hợp đặc biệt, ví dụ tải là máy bơm nước, không cần phải hoạt động lúc không có nắng, thì hệ có thể không cần thành phần tích trữ năng lượng này.
Để điều khiển tự động quá trình dàn pin mặt trời nạp điện cho acquy và quá trình acquy phóng điện cấp cho các tải tiêu thụ, tránh các trạng thái có hại cho acquy như acquy bị nạp điện “quá no” hoặc phóng điện “quá đói”, người ta phải dùng các Bộ điều khiển kiểm soát một cách tự động các quá trình phóng nạp cho acquy.
Các thiết bị tiêu thụ điện nói chung cần dòng xoay chiều, thế 220V hoặc 110V, tần số 50÷60 Hz. Trong lúc đó điện từ dàn pin mặt trời và bộ acquy chỉ
Dàn hay máy phát pin mặt trời Tải acquy Bộđiều khiển Bộ đổi điện DC-AC Thành phần điều phối năng lượng
là điện một chiều. Vì vậy, để có điện xoay chiều, người ta phải đưa vào hệ các thiết bị biến đổi điện.
Tất cả các thiết bị điều khiển quá trình phóng nạp điện xoay chiều cho acquy, thiết bị đổi điện,…đều có nhiệm vụ chung là phối hợp, điều tiết sự cung cấp và cân bằng năng lượng trong hệ thống; nên chúng được gọi chung là thành phần cân bằng năng lượng viết tắt là BOS (Balance of System).
Các thiết bị trong thành phần BOS, tất nhiên, cũng gây ra các tổn hao năng lượng. Vì đối với hệ năng lượng pin mặt trời, việc lựa chọn loại thiết bị, chất lượng và kích cỡ các thiết bị này cũng là vấn đề rất quan trọng trong công tác thiết kế, lắp đặt hệ thống.
Dưới đây chúng ta sẽ nghiên cứu các thành phần trong hệ thống năng lượng pin mặt trời một cách chi tiết hơn.