mối quan hệ giữa tấm pin mặt trời và pin | Hướng dẫn chuyên gia Quenenglighting

Hiểu về mối quan hệ cộng sinh: Tấm pin mặt trời và pin trong chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời

Để giải quyết những vấn đề phức tạp trong việc mua sắm đèn năng lượng mặt trời đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cách thức hoạt động hài hòa của tấm pin mặt trời và pin. Bài viết toàn diện này giải quyết những câu hỏi quan trọng cho các chuyên gia và người mua, bao gồm kích thước hệ thống, lựa chọn loại pin, tối ưu hóa tuổi thọ và vai trò quan trọng của bộ điều khiển sạc. Hãy trang bị cho mình kiến ​​thức để thiết kế và mua sắm các giải pháp đèn năng lượng mặt trời mạnh mẽ, hiệu quả, phù hợp với nhu cầu của dự án và đảm bảo độ tin cậy lâu dài cũng như hiệu quả chi phí.

Tấm pin mặt trời và pin hoạt động như thế nào trong hệ thống chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời?

Trong hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời, tấm pin mặt trời, ắc quy và bộ điều khiển sạc tạo thành một hệ thống liên kết được thiết kế để thu thập, lưu trữ và sử dụng năng lượng. Tấm pin mặt trời (mô-đun quang điện) có nhiệm vụ chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện một chiều (DC). Dòng điện này sau đó được dẫn đến bộ điều khiển sạc, hoạt động như "bộ não" của hệ thống, điều chỉnh điện áp và dòng điện để sạc ắc quy một cách an toàn và hiệu quả. Ắc quy đóng vai trò là bộ lưu trữ năng lượng, tích lũy năng lượng điện do tấm pin mặt trời tạo ra vào ban ngày. Khi không có ánh sáng mặt trời, chẳng hạn như vào ban đêm hoặc trong thời gian nhiều mây, năng lượng được lưu trữ trong ắc quy sẽ cung cấp năng lượng cho đèn LED. Chu trình liên tục này đảm bảo chiếu sáng đáng tin cậy mà không cần phụ thuộc vào lưới điện.

Xác định kích thước hệ thống của bạn: Làm thế nào để kết hợp tấm pin mặt trời và pin để có hiệu suất tối ưu?

Kích thước phù hợp là yếu tố quan trọng đối với tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời. Nó liên quan đến việc kết hợp công suất phát điện của tấm pin mặt trời với công suất lưu trữ của pin để đáp ứng mức tiêu thụ năng lượng cần thiết của đèn chiếu sáng. Các bước chính bao gồm:

1. Xác định mức tiêu thụ tải:Tính tổng lượng Watt-giờ (Wh) mà đèn chiếu sáng cần mỗi đêm (ví dụ: công suất đèn LED × giờ hoạt động).
2. Xác định giờ nắng cao điểm (PSH):Tìm số giờ nắng cao điểm trung bình hằng ngày cho vị trí địa lý cụ thể của bạn. Dữ liệu này rất quan trọng vì nó biểu thị số giờ tương đương với cường độ nắng đầy đủ.
3. Tính dung lượng pin:Dựa trên mức tiêu thụ tải và số ngày tự chủ mong muốn (số ngày hệ thống có thể chạy mà không cần mặt trời), hãy tính dung lượng pin cần thiết theo Ampe-giờ (Ah) hoặc Watt-giờ (Wh). Xem xét Độ sâu xả (DoD) của pin – đối với axit chì, thường là 50%; đối với LiFePO4, thường là 80-100%. Một phép tính phổ biến là:Dung lượng pin (Wh) = (Tải hàng ngày (Wh) × Số ngày tự chủ) / DoD tối đa.
4. Tính toán kích thước tấm pin mặt trời:Tấm pin phải tạo ra đủ năng lượng để nạp đầy pin hàng ngày và bù đắp tổn thất. Một công thức phổ biến là:Công suất tấm pin (Wp) = (Tải hàng ngày (Wh) × Hệ số tổn thất hệ thống) / PSH. Người ta thường khuyến nghị tăng kích thước tấm pin một chút (khoảng 15-30%) để tính đến những ngày nhiều mây, tình trạng tấm pin bị xuống cấp và ảnh hưởng của nhiệt độ.

Ví dụ, một đèn đường cần 50Wh mỗi đêm trong khu vực có 4 PSH và cần 3 ngày hoạt động độc lập với pin LiFePO4 (80% DoD) sẽ cần một pin xấp xỉ (50 Wh/ngày * 3 ngày) / 0,8 = 187,5 Wh. Nếu tính đến tổn thất hệ thống (khoảng 20-30%), một tấm pin 50Wp có thể là đủ: (50 Wh/ngày * hệ số tổn thất 1,25) / 4 PSH ≈ 15,6 Wp, nhưng thông thường nên chọn tấm pin 50Wp đến 80Wp để đảm bảo sạc ổn định và tính đến các biến động theo mùa.

Loại pin nào là tốt nhất? Hướng dẫn mua đèn năng lượng mặt trời

Việc lựa chọn pin ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, chi phí và tuổi thọ của hệ thống chiếu sáng năng lượng mặt trời. Hai loại phổ biến nhất là Chì-Axit và Lithium-ion, trong đó Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) là loại lithium phổ biến nhất trong chiếu sáng năng lượng mặt trời do tính an toàn và ổn định của nó:

• Ắc quy axit chì (GEL, AGM, ngập nước):Những loại này thường có giá cả phải chăng hơn khi mua ban đầu. Tuy nhiên, chúng có tuổi thọ chu kỳ ngắn hơn (300-1000 chu kỳ ở 50% DoD), mật độ năng lượng thấp hơn, nặng hơn và nhạy cảm với sự phóng điện sâu và biến động nhiệt độ. Pin axit chì ngập nước cũng cần được bảo dưỡng thường xuyên (bổ sung nước). Hiệu suất của chúng thường là 70-85%.
• Pin Lithium Sắt Phosphate (LiFePO4):Mặc dù có chi phí ban đầu cao hơn, pin LiFePO4 mang lại những lợi thế đáng kể về lâu dài. Chúng tự hào có tuổi thọ chu kỳ dài hơn nhiều (2.000-6.000 chu kỳ ở 80-100% DoD), mật độ năng lượng cao hơn, trọng lượng nhẹ hơn, khả năng sạc nhanh hơn, độ ổn định nhiệt tuyệt vời và hầu như không cần bảo trì. Hiệu suất của chúng cao hơn đáng kể ở mức 90-99%. Đối với các dự án chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời hiện đại, đặc biệt là khi độ tin cậy lâu dài và tổng chi phí sở hữu (TCO) thấp hơn là ưu tiên, LiFePO4 là lựa chọn được ưu tiên.

Tối đa hóa tuổi thọ: Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ pin của tấm pin mặt trời

Tuổi thọ của pin mặt trời không chỉ được xác định bởi loại pin mà còn bởi cách sử dụng và bảo dưỡng. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin bao gồm:

• Độ sâu xả (DoD):Xả sâu hơn (làm cạn pin nhiều hơn) làm giảm tuổi thọ chu kỳ của pin. Pin sẽ bền hơn khi xả đến DoD nông hơn.
• Nhiệt độ:Nhiệt độ khắc nghiệt (cả nóng và lạnh) có thể làm giảm đáng kể hiệu suất pin và rút ngắn tuổi thọ. Đối với LiFePO4, nhiệt độ cao làm tăng tốc độ suy giảm dung lượng, trong khi nhiệt độ cực thấp có thể làm giảm dung lượng khả dụng và ảnh hưởng đến tốc độ sạc.
• Tỷ lệ sạc/xả:Sạc hoặc xả pin quá nhanh có thể gây áp lực lên các thành phần bên trong pin và làm giảm hiệu suất.
• Sạc đúng cách:Sạc quá mức hoặc sạc quá ít có thể gây ra thiệt hại không thể phục hồi. Sạc quá mức có thể dẫn đến quá nhiệt và phá vỡ chất điện phân (trong axit chì), trong khi sạc quá ít (đặc biệt là trong axit chì) có thể dẫn đến sunfat hóa, làm giảm dung lượng.
• Bảo trì (đối với Chì-Axit):Kiểm tra thường xuyên mức chất điện phân và trọng lượng riêng là rất quan trọng đối với ắc quy axit chì ngập nước.
• Chất lượng linh kiện:Hệ thống quản lý pin (BMS) chất lượng cao dành cho pin LiFePO4 rất cần thiết để cân bằng pin, bảo vệ chống sạc/xả quá mức và quản lý nhiệt độ, góp phần trực tiếp vào tuổi thọ của pin.

Vai trò của bộ điều khiển sạc: Tối ưu hóa dòng điện và tình trạng pin

Bộ điều khiển sạc là trung gian quan trọng giữa tấm pin mặt trời và ắc quy, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa truyền tải điện năng và bảo vệ ắc quy. Hai loại chính là Điều chế độ rộng xung (PWM) và Theo dõi điểm công suất cực đại (MPPT):

• Bộ điều khiển sạc PWM:Những loại này đơn giản hơn và thường ít tốn kém hơn. Chúng hoạt động bằng cách giảm điện áp từ tấm pin mặt trời để phù hợp với điện áp của pin trong giai đoạn sạc số lượng lớn và sau đó