Một hệ thống Solar gia đình cần những thiết bị nào?

Nhiều người nhìn lên mái nhà và nghĩ rằng hệ thống điện mặt trời chỉ gồm các tấm pin. Thực tế, tấm pin chỉ làm nhiệm vụ tạo ra điện một chiều. Muốn dòng điện đó được sử dụng an toàn trong gia đình, hệ thống còn cần inverter, khung giá, dây dẫn, thiết bị bảo vệ, đo đếm và giám sát.

Nếu gia đình muốn sử dụng điện vào buổi tối hoặc duy trì một số thiết bị khi mất điện, hệ thống cần thêm pin lưu trữ, mạch tải ưu tiên và chức năng chuyển sang chế độ dự phòng.

Bài viết này giúp anh chị nhận biết từng nhóm thiết bị và vai trò của chúng trước khi nhận một báo giá Solar.

Nhìn nhanh một hệ thống Solar gia đình

Nhóm thiết bị	Vai trò	Khi nào cần?
Tấm pin quang điện	Chuyển ánh sáng thành điện một chiều	Mọi hệ thống Solar
Khung giá và phụ kiện mái	Cố định tấm pin, giữ khoảng cách thông gió và bảo vệ mái	Mọi hệ thống Solar
Inverter	Chuyển điện một chiều thành điện xoay chiều dùng trong nhà	Mọi hệ thống Solar
Dây dẫn, tủ điện và thiết bị bảo vệ	Đóng cắt, bảo vệ quá dòng, quá áp và sự cố điện	Mọi hệ thống Solar
CT hoặc công tơ đo đếm	Đo chiều và lượng điện giữa hệ thống, ngôi nhà và lưới điện	Theo chức năng quản lý năng lượng và giới hạn phát
Pin lưu trữ và BMS	Lưu điện để sử dụng vào thời điểm khác	Hệ hybrid hoặc độc lập
Tủ tải ưu tiên và chuyển mạch	Cấp điện cho nhóm thiết bị đã chọn khi mất lưới	Khi gia đình cần dự phòng
Thiết bị giám sát	Theo dõi sản lượng, mức dùng điện, pin và cảnh báo	Nên có trong hệ thống hiện đại

Ba đơn vị cần phân biệt: kWp là công suất của giàn tấm pin; kW là công suất inverter hoặc công suất tải; kWh là lượng điện tạo ra, tiêu thụ hoặc lưu trữ. Ba con số này liên quan với nhau nhưng không thể dùng thay cho nhau.

1. Tấm pin quang điện

Tấm pin tiếp nhận ánh sáng và tạo ra điện một chiều. Công suất mỗi tấm được ghi bằng Wp. Số lượng tấm pin quyết định công suất danh định của giàn pin, nhưng không tự quyết định sản lượng thực tế.

Sản lượng còn phụ thuộc vào hướng mái, độ nghiêng, bóng che, nhiệt độ bề mặt, tổn hao dây dẫn, hiệu suất inverter và tình trạng vệ sinh của tấm pin.

Ví dụ, 10 tấm pin công suất 630Wp tạo thành giàn pin 6.300Wp, tương đương 6,3kWp. Đây là phép tính công suất danh định. Không nên lấy con số 6,3kWp để kết luận ngay lượng điện tạo ra mỗi ngày hoặc số tiền tiết kiệm mỗi tháng.

Khi chọn tấm pin, kỹ thuật cần kiểm tra kích thước, trọng lượng, điện áp hở mạch, dòng điện làm việc, hệ số nhiệt và khả năng tương thích với ngõ vào của inverter.

2. Khung giá đỡ và liên kết với mái

Khung giá giữ tấm pin ổn định trước gió, mưa và rung động. Bộ phận này thường ít được khách hàng hỏi, nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của mái và toàn bộ giàn pin.

Mái tôn, mái ngói và sân thượng bê tông cần cách liên kết khác nhau. Vị trí chân đỡ phải phù hợp kết cấu. Các điểm xuyên mái phải được xử lý chống thấm. Khoảng cách giữa tấm pin và bề mặt mái cần đủ để thoát nhiệt và phục vụ bảo trì.

Một phương án tốt phải thể hiện rõ vật liệu khung, loại kẹp, bu lông, điểm liên kết, giải pháp chống ăn mòn và đường đi bảo trì. Không nên đánh giá khung giá chỉ bằng độ dày nhìn thấy bên ngoài.

3. Inverter, bộ điều phối trung tâm của hệ thống

Điện từ tấm pin là điện một chiều. Thiết bị trong gia đình sử dụng điện xoay chiều. Inverter thực hiện việc chuyển đổi này và điều khiển quá trình phát điện của giàn pin.

Ba nhóm inverter thường gặp gồm:

• Inverter hòa lưới: phù hợp khi mục tiêu chính là sử dụng điện mặt trời vào ban ngày. Hệ thống hòa lưới thông thường sẽ ngừng hoạt động khi mất điện để tránh phát ngược ra lưới.
• Inverter hybrid: quản lý đồng thời tấm pin, pin lưu trữ, điện lưới và tải. Khả năng dự phòng phụ thuộc model, cách đấu nối và phần tải được thiết kế.
• Inverter độc lập: tạo lưới điện riêng cho khu vực không có lưới hoặc cần vận hành độc lập. Hệ này phải được tính kỹ giữa nguồn phát, pin và tải.

Công suất inverter không được chọn chỉ theo tổng công suất tấm pin. Kỹ thuật còn phải kiểm tra số MPPT, dải điện áp, dòng điện cho phép, công suất tải tức thời, khả năng quá tải, công suất sạc xả pin và chế độ làm việc khi mất điện.

4. Pin lưu trữ và hệ thống quản lý pin

Pin lưu trữ không tạo ra điện. Pin nhận điện từ hệ thống để sử dụng vào buổi tối, lúc ít nắng hoặc khi lưới điện bị gián đoạn.

Dung lượng pin được tính bằng kWh. Tuy nhiên, cùng một dung lượng danh định, thời gian sử dụng thực tế còn phụ thuộc độ sâu xả, công suất tải, hiệu suất chuyển đổi, mức dự phòng được cài đặt và giới hạn của nhà sản xuất.

Pin cần có hệ thống quản lý pin, thường gọi là BMS. BMS theo dõi điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái của các cell pin. Inverter và BMS phải giao tiếp đúng giao thức. Không nên ghép pin và inverter chỉ vì điện áp danh định có vẻ tương đương.

Vị trí lắp pin cần khô ráo, thông thoáng, tránh nguồn nhiệt, tránh nước và có khoảng cách bảo trì. Khả năng chịu tải của tường hoặc sàn cũng phải được kiểm tra trước khi lắp.

5. CT, công tơ và hệ thống quản lý năng lượng

CT hoặc công tơ đo đếm giúp hệ thống biết ngôi nhà đang mua điện từ lưới, đang tự dùng điện mặt trời hay đang có điện dư. Dữ liệu này được inverter sử dụng để điều phối dòng điện, sạc pin hoặc thực hiện chức năng giới hạn phát lên lưới khi cấu hình yêu cầu.

CT phải được lắp đúng chiều, đúng pha và đúng vị trí. Một CT bị đảo chiều hoặc khai báo sai có thể làm số liệu giám sát không đúng và khiến hệ thống điều khiển sai mục tiêu.

Với nhà điện ba pha, việc đo đếm và cân bằng giữa các pha cần được xem xét trong thiết kế. Không thể lấy cách đấu nối của nhà một pha áp dụng nguyên trạng cho nhà ba pha.

6. Dây dẫn, đầu nối và thiết bị bảo vệ điện

Nhóm thiết bị này không tạo ra sản lượng nhưng quyết định mức độ an toàn của hệ thống.

Phía điện một chiều thường cần dây DC chuyên dụng, đầu nối tương thích, thiết bị đóng cắt, bảo vệ quá dòng khi thiết kế yêu cầu và thiết bị chống sét lan truyền DC. Phía điện xoay chiều cần aptomat, thiết bị chống sét lan truyền AC và các bảo vệ phù hợp sơ đồ điện của công trình.

Hệ khung, vỏ thiết bị và các phần kim loại cần được nối đất theo thiết kế. Dây dẫn phải được tính tiết diện, sụt áp, khả năng chịu nhiệt và phương án đi dây. Đầu nối phải được bấm đúng dụng cụ và kiểm tra trước khi đóng điện.

Mỗi tủ điện cần có nhãn nhận diện, sơ đồ và khả năng cô lập nguồn khi bảo trì. Việc gom nhiều thiết bị bảo vệ vào một hộp nhỏ không đồng nghĩa với một hệ thống an toàn.

7. Tải ưu tiên và chức năng dự phòng khi mất điện

Một hệ thống có pin chưa chắc đã cấp điện cho cả ngôi nhà khi mất lưới. Muốn dự phòng, inverter phải hỗ trợ chế độ này và hệ thống phải tách khỏi lưới điện an toàn.

Thuận Tiến thường xác định trước nhóm tải ưu tiên như đèn, tủ lạnh, internet, quạt, máy lạnh hoặc thiết bị y tế cần thiết. Tổng công suất, dòng khởi động và thời gian sử dụng của nhóm tải này được dùng để tính inverter, pin và phương án chuyển mạch.

Nếu đưa toàn bộ thiết bị trong nhà vào đường dự phòng mà không kiểm soát tải, inverter có thể quá tải hoặc pin hết nhanh hơn dự kiến. Thiết kế tải ưu tiên giúp gia đình biết rõ thiết bị nào còn hoạt động và thời gian dự phòng được tính theo điều kiện nào.

8. Ứng dụng giám sát và kết nối dữ liệu

Hệ thống giám sát cho biết công suất giàn pin, điện đang dùng trong nhà, điện lấy từ lưới, công suất sạc xả và trạng thái pin. Dữ liệu giúp chủ nhà phát hiện thay đổi bất thường và giúp đơn vị kỹ thuật hỗ trợ từ xa.

Thiết bị giám sát có thể kết nối bằng Wi-Fi, mạng dây hoặc phương thức khác tùy model. Chất lượng mạng không làm tấm pin ngừng phát điện, nhưng có thể làm dữ liệu trên ứng dụng bị gián đoạn.

Khi bàn giao, khách hàng cần được cấp quyền truy cập, hướng dẫn xem dữ liệu và biết đầu mối liên hệ khi có cảnh báo.

Các thiết bị phối hợp với nhau như thế nào?

Ban ngày, tấm pin tạo điện một chiều và gửi về inverter. Inverter chuyển đổi thành điện xoay chiều để cấp cho thiết bị đang hoạt động trong nhà. Nếu hệ thống có pin, phần điện phù hợp có thể được nạp vào pin theo cài đặt.

Khi công suất điện mặt trời không đủ, hệ thống lấy thêm điện từ pin hoặc lưới tùy chế độ vận hành. Khi mất điện, ngõ dự phòng chỉ cấp cho phần tải đã được thiết kế, sau khi hệ thống tách khỏi lưới an toàn.

CT hoặc công tơ cung cấp dữ liệu để inverter biết dòng điện đang đi theo hướng nào. Ứng dụng giám sát trình bày lại các dữ liệu đó cho chủ nhà và đơn vị vận hành.

Cấu hình tham chiếu cho một gia đình

Một cấu hình tham chiếu của Solar Hiếu Thảo có thể gồm 10 tấm pin 630Wp, tổng công suất 6,3kWp, inverter hybrid 6kW và pin lưu trữ khoảng 15 đến 16kWh. Hệ thống còn có khung giá, dây dẫn, tủ bảo vệ DC và AC, CT đo đếm, nối đất, giám sát và phần tải ưu tiên nếu gia đình cần dự phòng.

Đây không phải gói dùng chung cho mọi nhà. Số tấm pin, công suất inverter và dung lượng pin phải thay đổi theo phụ tải ngày đêm, diện tích mái, điện một pha hay ba pha, nhu cầu dự phòng và khả năng đầu tư.

Năm thông tin cần có trước khi chốt thiết bị

1. Hóa đơn điện gần nhất và mức sử dụng theo các tháng.
2. Danh sách thiết bị dùng ban ngày, buổi tối và thời gian vận hành máy lạnh.
3. Hiện trạng điện một pha hoặc ba pha, aptomat tổng và tủ điện.
4. Diện tích mái, hướng mái, bóng che và kết cấu liên kết.
5. Thiết bị cần duy trì khi mất điện và thời gian dự phòng mong muốn.

Thuận Tiến không chốt sản lượng, mức tiết kiệm, thời gian dự phòng hoặc cấu hình cuối cùng chỉ từ diện tích mái. Gia đình cần được kiểm tra cả phía phát điện, phía sử dụng điện và điều kiện an toàn của công trình.

Nhà anh chị cần hệ hòa lưới hay hybrid có pin lưu trữ? Xem thêm giải pháp Solar Hiếu Thảo hoặc đăng ký khảo sát công trình miễn phí. Thuận Tiến sẽ trao đổi nhu cầu, kiểm tra hóa đơn điện và khảo sát tại nhà trước khi đề xuất thiết bị.