Về mùa Động thì mặt trời xa xích đạo nên u cầu góc nghiêng của tấm pin lớn, cịn mùa Hè thì mặt trời gần xích đạo nên góc nghiêng nhỏ hơn để có thể hứng vng góc tia
15
nắng mặt trời rọi vào. Tùy theo mỗi mùa mà góc nghiêng thay đổi theo để phù hợp nhất. Tại Việt Nam, theo nghiên cứu lý thuyết và kinh nghiệm thực tế sẽ chọn ra một góc từ 11 độ đến 15 độ là phù hợp cho hệ khung giàn cố định trên máy hay trên mặt đất.
Một vài ví dụ về góc nghiêng của tấm pin mặt trời tại một số vùng trong nước: Tại khu vực Hà Nội:
Bảng 1.3 Góc nghiêng tối ưu của tấm pin mặt trời khu vực Hà Nội
Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6
530 610 690 770 850 920
Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12
850 770 690 610 530 460
Mùa Đông Mùa Xuân/Thu Mùa Hè
Nghiêng 460 Nghiêng 690 Nghiêng 920
Lưu ý:
Vào ngày 21/12, mặt trời mọc 810 Đông – Nam và len cao nhất là 810 Tây Nam
Vào ngày 21/3 và 21/9, mặ trời mọc 910 Đông - Nam và lên cao nhất là 910
Tây - Nam
Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 1010 Đông – Nam và lên cao nhất là 1010 Tây – Nam.
Bảng 1.4 Góc nghiêng tối ưu của tấm pin mặt trời khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 1 Tháng 2 Tháng 3 Tháng 4 Tháng 5 Tháng 6
630 710 790 870 950 1020
Tháng 7 Tháng 8 Tháng 9 Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12
950 870 790 710 630 560
16
Nghiên 560 Nghiên 790 Nghiên 1020
Lưu ý:
Vào ngày 21/12, mặt trời mọc 860 Đông – Nam và lên cao nhất là 860 Tây – Nam
Vào ngày 21/3 và 21/9, Mặt trời mọc 910 Đông – Nam và lên cao nhất là 910 Tây – Nam
Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 960 Đông – Nam và lên cao nhất là 960 Tây Nam.
1.4.2 Bộ điều khiển sạc
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. Cụ thể là các nhiệm vụ sau:
Bảo vệ bình ắc quy: khi bình đầy (Ví dụ 13.8V – 14V đối với ắc quy 12V) thì bộ điều khiển ngăn không cho nguồn điện tiếp tục nạp vào ắc quy có thể gây sơi bình và làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của bình. Khi bình gần cạn đến ngưỡng phải ngắt để bảo vệ bình (Ví dụ 10.5V đối với ắc quy 12V), bộ điều khiển sẽ ngắt không cho sử dụng tải để bảo vệ bình khơng bị “kiệt”.
Bảo vệ tấm pin mặt trời: nguyên lý của dòng điện là chảy từ nơi điện áp cao đến nơi điện áp thấp. Ban ngày trời nắng thì điện áp tấm pin loại 12V sẽ từ khoảng 15 đến hơn 20V, cao hơn điện áp ắc quy nên dòng điện sẽ đi từ pin xuống ắc quy. Nhưng ban đêm khi khơng có ánh nắng, điện áp của pin sẽ thấp hơn điện áp của ắc quy và dòng điện sẽ đi từ ắc quy lên ngược tấm pin và “đốt” tấm pin, làm giảm hiệu suất tấm pin dần dần và có thể hỏng tấm pin. Vậy nên bộ điều khiển sẽ ngăn một cách triệt để khơng để cho dịng điện có thể đi ngược lên tấm pin để tránh hiện tượng trên.
Điều quan trọng nhất: giúp đạt hiệu suất cao nhất từ tấm pin mặt trời. Thiết bị có chức năng điều khiển làm sao để công suất sạc đạt cực đại Pmax, nâng cao hiệu suất sử dụng của tấm pin mặt trời. Các bộ điều khiển sạc kiểu cũ đơn giản thì chỉ điều khiển đóng
17
cắt khi bình đầy hoặc bình cạn và bảo vệ khơng cho điện trào lên pin, hiện đại hơn là sử dụng phương pháp điều khiển điều rộng xung PWM (Pulse – Width – Modulation) sử dụng mạch transitor đóng cắt liên tục để ổn áp sạc cho ắc quy, phương pháp này có nhược điểm lớn là làm hao phí khoảng trên dưới 20% lượng điện sạc từ pin mặt trời. Các bộ điều khiển sạc hiện đại sử dụng phương pháp điều rộng xung khơng hao phí, có bộ vi xử lý và thiết bị đo chọn được điểm có cơng suất cực đại MPP (Max Power Point) Pmax để sạc cho ắc quy.
Một số chức năng khác như: hiển thị mức điện cịn trong hệ bình ắc quy, bảo vệ q tải, chập mạch trong hệ thống, các chức năng bổ sung như tự động bật tắt thiết bị, tạo dòng 5V để sạc điện thoại…
18
Phương pháp sạc xung: các bộ điều khiển sạc xung sẽ kéo dài tốt hơn tuổi thọ của ắc quy. Phương pháp sạc xung hiện nay được ứng dụng trong việc sạc laptop, sạc điện thoại và được đánh giá là phương pháp sạc ưu việt nâng cao tuổi thọ của pin hay ắc quy.
Hình 1.15 Bộ điều khiển sạc PWM (Trái) và bộ điều khiển sạc hiện đại MPPT kỹ thuật số (Phải)
1.4.3 Inverter
Inverter chuyển đổi dòng điện DC từ ắc quy thành dòng điện AC (110 VAC, 220 VAC). Được thiết kế với nhiều cấp công suất từ 0.3 kVA – 10kVA.