Biến tần năng lượng mặt trời là thành phần thiết yếu của hệ thống điện mặt trời, chuyển đổi năng lượng tự nhiên thành dòng điện hữu ích. Đặc biệt, biến tần độc lập (Off-grid Inverter) có ưu điểm nổi bật là hoạt động độc lập với lưới điện quốc gia. Nhờ khả năng cung cấp năng lượng liên tục và giúp tiết kiệm chi phí điện hiệu quả, thiết bị này đang là giải pháp ưu việt cho các khu vực không có điện lưới hoặc cần tự chủ nguồn điện.

Xem thêm: Lắp điện năng lượng mặt trời - ProSolar

Biến tần năng lượng mặt trời độc lập là gì?

Inverter độc lập (hay inverter off-grid) là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều từ tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều. Thiết bị này cho phép sử dụng điện trực tiếp cho gia đình mà không cần kết nối với điện lưới quốc gia.

Ưu điểm của biến tần độc lập

Cung cấp năng lượng liên tục: Hoạt động hoàn toàn độc lập với điện lưới quốc gia, đảm bảo nguồn điện cho gia đình và doanh nghiệp không bị gián đoạn kể cả khi mất điện lưới.

Giảm phụ thuộc vào điện lưới quốc gia.

Giảm hóa đơn tiền điện hàng tháng, tiết kiệm chi phí đáng kể.

Nhược điểm của biến tần độc lập

Chi phí đầu tư cao: Giá thành cao hơn so với inverter hòa lưới.

Cần pin lưu trữ: Để duy trì nguồn điện khi không có ánh nắng mặt trời, cần lắp đặt thêm hệ thống pin lưu trữ.

Ứng dụng

Hiện nay biến tần độc lập đang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và đời sống xã hội. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến:

• Khu vực chưa có điện lưới: Những nơi như nông thôn, vùng sâu, vùng xa, hải đảo,...

• Những doanh nghiệp cần nguồn điện dự phòng: Các doanh nghiệp cần điện để duy trì hoạt động và sản xuất ổn định, tránh thiệt hại do mất điện gây ra như không đảm bảo sản lượng và chậm tiến độ.

  

Điện áp và tải của biến tần trong hệ thống độc lập

Hệ thống năng lượng mặt trời không nối lưới là hệ thống dòng điện một chiều độc lập với lưới điện chính. Các hệ thống nhỏ thường hoạt động ở điện áp 12 hoặc 24 volt. Để tạo ra dòng điện xoay chiều với điện áp cao hơn như 230V, cần sử dụng bộ biến tần Off-grid.

Trong hệ thống độc lập, điện mặt trời có thể được sử dụng trực tiếp hoặc lưu trữ trong pin lưu trữ.

Tùy vào cấu trúc hệ thống, biến tần không nối lưới có thể vận hành tải DC, AC hoặc cả hai đồng thời.

Có ba loại hệ thống độc lập chính:

• Hệ thống độc lập nhỏ không pin lưu trữ: Đây là hệ thống đơn giản nhất, không có pin để lưu trữ năng lượng dư thừa. Năng lượng mặt trời chỉ được sử dụng trực tiếp khi có ánh sáng mặt trời.
• Hệ thống vừa và lớn có pin lưu trữ: Các hệ thống này được trang bị pin để lưu trữ năng lượng dư thừa. Pin cho phép cung cấp điện vào ban đêm hoặc khi thời tiết không thuận lợi.
• Hệ thống hybrid với máy phát điện: Dành cho hệ thống lớn hoặc vùng không có điện ổn định, kết hợp điện mặt trời và máy phát điện. Máy phát điện hoạt động khi không đủ điện mặt trời.

Các hệ thống năng lượng mặt trời độc lập mang lại sự tự chủ và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng sạch. Chúng giảm phụ thuộc vào lưới điện truyền thống và góp phần bảo vệ môi trường.

Công nghệ AC/DC và quản lý sạc pin

Hệ thống PV kết hợp DC và AC

Hệ thống năng lượng mặt trời Off-grid được phân loại theo điện áp sử dụng: hệ thống DC và hệ thống AC.

Trong hệ thống PV ghép DC, pin năng lượng mặt trời được kết nối qua bộ điều khiển sạc DC/DC chuyên dụng. Bộ điều khiển này điều tiết dòng điện DC từ pin mặt trời cho các thiết bị và tải DC.

Trong hệ thống PV kết hợp AC, biến tần Off-grid được sử dụng khi không có kết nối lưới điện công cộng. Về mặt kỹ thuật, biến tần Off-grid chuyển đổi điện áp và tần số từ nguồn DC sang AC, cho phép kết nối trực tiếp với tải và máy phát điện AC.

Cả hai loại hệ thống đều cung cấp giải pháp độc lập và hiệu quả để sử dụng năng lượng mặt trời mà không cần phụ thuộc vào lưới điện công cộng.

Quản lý sạc pin

Khi dư thừa điện mặt trời và tiêu thụ thấp, biến tần Off-grid Solar Inverter chuyển điện xoay chiều để sạc pin lưu trữ, dự trữ năng lượng cho sau này.

Ngược lại, khi bức xạ mặt trời thấp và tiêu thụ cao, biến tần sẽ cung cấp điện từ pin lưu trữ để đáp ứng nhu cầu.

Qua đó, biến tần Off-grid Solar Inverter tối ưu hóa việc sử dụng điện mặt trời và đảm bảo nguồn điện liên tục, bất kể điều kiện ánh sáng và mức tiêu thụ.

Off-grid Solar Inverter với các máy phát điện khác

Biến tần không nối lưới hoạt động như biến tần thông thường, chuyển đổi điện thành dạng sử dụng được và lưu trữ trong pin.

Điện áp đầu vào của biến tần Off-grid tương thích với điện áp pin thông dụng, phù hợp cho các hoạt động như cắm trại.

Trong hệ thống độc lập, có thể tích hợp thêm các nguồn năng lượng khác như gió, thủy điện nhỏ, nhiệt điện kết hợp, máy phát diesel. Những nguồn này hoạt động khi pin yếu và thiếu ánh sáng mặt trời.

Biến tần Off-grid Solar Inverter phù hợp với các ứng dụng sau:

• Khu định cư xa xôi, vùng nông thôn cao và khu vườn nhỏ.
• Đồng hồ đỗ xe, trạm thời tiết, hệ thống điều khiển giao thông.
• Ứng dụng di động giải trí như nhà di động.

Những ứng dụng này cho phép sử dụng điện độc lập và tiết kiệm năng lượng tại các khu vực không có lưới điện chính.

Biến tần năng lượng mặt trời hòa lưới là gì?

Inverter hòa lưới (hay inverter grid-tied) là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin năng lượng mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC). Thiết bị này đồng bộ hóa tần số và pha với lưới điện quốc gia.

Năng lượng từ tấm pin mặt trời sau khi được biến đổi sẽ được truyền trực tiếp vào lưới điện quốc gia. Khi nguồn điện mặt trời không đủ cung cấp, hệ thống có thể tự động lấy điện từ lưới quốc gia.

Ưu điểm

• Chi phí đầu tư thấp hơn so với inverter độc lập
• Không cần pin lưu trữ vì điện được truyền trực tiếp vào lưới quốc gia
• Hiệu suất chuyển đổi cao hơn so với hệ thống độc lập
• Giúp giảm đáng kể hóa đơn tiền điện

Nhược điểm

• Phụ thuộc vào lưới điện quốc gia - khi mất điện lưới, hệ thống điện mặt trời sẽ ngừng hoạt động
• Cần có giấy phép kết nối từ điện lực quốc gia trước khi đấu nối vào lưới điện

Ứng dụng

• Hỗ trợ điện lưới quốc gia, giảm tải áp lực và nguy cơ mất điện trong khu vực
• Giảm chi phí điện cho người dân và doanh nghiệp

So sánh Inverter độc lập và Inverter hòa lưới

Bảng so sánh chi tiết các đặc điểm, ưu nhược điểm và ứng dụng của hai loại Inverter:

Lựa chọn biến tần năng lượng mặt trời độc lập hay hoà lưới?

Việc chọn loại inverter năng lượng mặt trời phụ thuộc vào nhu cầu và hoàn cảnh cụ thể của mỗi khách hàng. Dưới đây là đánh giá chi tiết về từng loại:

Inverter độc lập:

• Phù hợp cho khu vực chưa có điện lưới, vùng sâu vùng xa cần nguồn năng lượng dự phòng ổn định, hoặc khi muốn xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời độc lập với điện nhà nước.
• Đảm bảo cung cấp điện liên tục, không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia.

Inverter nối lưới:

• Thích hợp khi muốn kết nối hệ thống năng lượng mặt trời với lưới điện quốc gia để tiết kiệm chi phí, giảm tác động môi trường và không cần năng lượng dự phòng.
• Giảm hóa đơn tiền điện, tận dụng nguồn năng lượng mặt trời và có thể bán lại điện dư thừa cho lưới điện quốc gia.

Biến tần năng lượng mặt trời độc lập là giải pháp vượt trội cho những người muốn tận dụng tối đa năng lượng sạch mà không phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Mặc dù cần chi phí đầu tư cao và hệ thống pin lưu trữ, nhưng những lợi ích từ việc có nguồn điện ổn định và góp phần bảo vệ môi trường hoàn toàn xứng đáng với khoản đầu tư. Việc lựa chọn biến tần phù hợp không chỉ dựa trên nhu cầu hiện tại mà còn phải hướng đến tầm nhìn dài hạn về một tương lai bền vững.