Tìm hiểu về Năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời là gì?
Năng lượng mặt trời (danh từ) là năng lượng bức xạ do mặt trời phát ra.
Nói cách khác, điện mặt trời là năng lượng được sản sinh ra từ mặt trời, sau đó được chuyển hóa thành năng lượng điện hoặc nhiệt năng.
Điện mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo sạch nhất, dồi dào nhất hiện có, là một trong những nguồn tài nguyên phong phú nhất trên thế giới. Năng lượng này có thể được khai thác bởi các công nghệ năng lượng mặt trời và được sử dụng cho nhiều việc khác nhau, bao gồm cung cấp ánh sáng, tạo ra điện, làm nóng nước và hơn thế nữa. Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các tòa nhà trong nước, thương mại hoặc công nghiệp.
Năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Mặt trời là một lò phản ứng hạt nhân tự nhiên giải phóng các gói năng lượng nhỏ, được gọi là photon. Photon đi từ mặt trời đến trái đất (93 triệu dặm) ở dưới phút chín. Mỗi giờ, những photon này tạo ra đủ năng lượng mặt trời, về mặt lý thuyết, đáp ứng tất cả nhu cầu năng lượng toàn cầu trong cả năm.
Đây là lúc các tấm pin mặt trời phát huy tác dụng. Khi các photon va vào pin mặt trời, chúng đánh bật các electron ra khỏi nguyên tử của chúng. Nếu các dây dẫn được gắn vào cả hai mặt âm và dương của một tế bào, nó sẽ tạo thành một mạch điện. Khi các electron chạy qua một mạch như vậy, chúng sẽ tự nhiên tạo ra điện.
Nhiều tế bào tạo nên một tấm pin mặt trời và nhiều tấm pin mặt trời (hoặc mô-đun) có thể được nối dây với nhau để tạo thành một mảng năng lượng mặt trời. Bạn có thể triển khai càng nhiều tấm, bạn càng có thể mong đợi tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Tấm năng lượng mặt trời được làm bằng gì?
Các tấm pin quang điện mặt trời (PV) được tạo thành từ nhiều pin mặt trời nhỏ. Các tế bào pv năng lượng mặt trời này thường được tạo thành từ silicon, giống như chất bán dẫn. Do thực tế là các tấm pin mặt trời được cấu tạo với một lớp dương và một lớp âm, chúng cùng nhau tạo ra một điện trường, giống như pin.
Làm thế nào để các tấm pin mặt trời tạo ra điện?
Các tấm pin mặt trời PV hoạt động bằng cách tạo ra dòng điện một chiều (DC). Điện một chiều hoạt động nhờ dòng electron chuyển động cùng chiều xung quanh một đoạn mạch. Các electron này chuyển động từ âm sang dương, tạo ra dòng điện.
Dòng điện xoay chiều (làm thay đổi dòng điện) hoạt động bằng cách đẩy và kéo các electron, đảo chiều định kỳ của chúng, tương tự như xi lanh trong động cơ ô tô.
Các tấm pin mặt trời tạo ra điện một chiều. Vì vậy, chính xác làm thế nào để chúng ta có được điện một chiều vào lưới điện xoay chiều? Bằng cách sử dụng một biến tần chuyên dụng.
Biến tần năng lượng mặt trời có khả năng lấy điện một chiều từ mảng năng lượng mặt trời và chuyển thành điện xoay chiều. Hãy coi biến tần là “bộ não hoạt động”. Nếu không có công nghệ này, chúng ta sẽ không thể tận dụng sức mạnh của mặt trời để sản xuất điện.
Năng lượng mặt trời so với nhiên liệu hóa thạch: Tại sao chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời?
Mọi người thường sử dụng khí đốt tự nhiên, dầu mỏ và than đá như một nguồn năng lượng chính. Vậy, tại sao mọi người lại chuyển sang sử dụng năng lượng mặt trời?
Mặc dù nhiên liệu hóa thạch cung cấp năng lượng mạnh mẽ và đáng tin cậy, chúng là một nguồn tài nguyên hạn chế và cuối cùng sẽ cạn kiệt. Ví dụ, loại xăng bạn đốt khi lái xe đi làm ngày nay mất hàng triệu năm để thu hoạch, nhưng bạn đã sử dụng hết chỉ trong vài phút. Một khi bạn đã đốt cháy một gallon xăng, sẽ còn ít hơn một gallon nữa. Ngoài ra, cả ba dạng nhiên liệu hóa thạch đều phải được khai thác hoặc khai thác từ dưới lòng đất - được chứng minh là một nhiệm vụ nguy hiểm và tốn kém.
Mặt khác, năng lượng mặt trời là một nguồn tài nguyên có thể tái tạo (ít nhất là trong 4-5 tỷ năm tới). Ví dụ: nếu bạn thu thập 1.500 watt-giờ vào thứ Hai, bạn sẽ không giảm lượng năng lượng mặt trời bạn có thể thu thập vào thứ Ba.
Bất kể bao nhiêu than đá, khí đốt tự nhiên và dầu mỏ mà bạn tin rằng vẫn bị chôn vùi trong lòng đất, những nhiên liệu hóa thạch đó sẽ cạn kiệt sớm hơn (và nhanh hơn) so với tuổi thọ của mặt trời. Tiềm năng sử dụng năng lượng của mặt trời là gần như không giới hạn.
Tác động môi trường của năng lượng mặt trời
Khi nói đến tác động môi trường, điện mặt trời là nguồn tài nguyên tối ưu hơn nhiều so với nhiên liệu hóa thạch. Có một số tác động đến môi trường trong việc sản xuất năng lượng mặt trời. Có một số hợp chất độc hại được sử dụng trong quá trình chế tạo chúng và các trang trại năng lượng mặt trời lớn có thể phá vỡ môi trường sống của các khu vực của chúng. Tuy nhiên, tác động môi trường ròng của các hệ thống điện mặt trời là khá nhỏ, làm cho điện mặt trời trở thành một nguồn năng lượng rất sạch so với nhiên liệu hóa thạch.
Nhiên liệu hóa thạch, mặc dù luôn đáng tin cậy, nhưng lại gây ra thiệt hại đáng kể cho môi trường trong quá trình thu gom và vận chuyển. Nhưng đáng lo ngại hơn, quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo ra một lượng lớn chất độc môi trường. Như thể vẫn chưa đủ, những nhiên liệu này còn tạo ra một lượng lớn khí cacbonic, một loại khí có ảnh hưởng lớn đến sự thay đổi khí hậu toàn cầu.
Cần thiết bị để sử dụng năng lượng mặt trời
Nếu bạn đang cân nhắc sử dụng năng lượng mặt trời, bạn có thể đã xem xét những thiết bị cần thiết để bắt đầu.
Dưới đây là danh sách các thiết bị bạn sẽ cần để có một ngôi nhà chạy bằng năng lượng mặt trời:
Tấm năng lượng mặt trời
Các tấm pin mặt trời là cần thiết để sản xuất điện mặt trời. Một số điều cần xem xét khi bạn mua các tấm pin mặt trời bao gồm hiệu quả, bảo hành và chi phí. Ngoài ra, bạn sẽ muốn xem xét loại công nghệ của các tấm pin mặt trời của mình. Nói chung, các tấm này được phân loại là một trong hai loại công nghệ: đơn tinh thể và đa tinh thể. Mặc dù cả hai loại đều có chức năng giống nhau và được làm từ tế bào silicon nhưng hình dáng bên ngoài và giá thành lại khác nhau đáng kể.
Các tấm đơn tinh thể tiết kiệm năng lượng hơn, nhưng cũng đắt hơn. Các loại tấm này có màu xanh đậm hoặc đen.
Tấm đa tinh thể rẻ hơn, nhưng được coi là lựa chọn kém hiệu quả hơn. Các tấm đa tinh thể có màu xanh lam nhạt hơn.
Biến tần
Như đã đề cập trước đó, biến tần là thiết bị chuyển đổi điện một chiều (được sản xuất từ mặt trời) thành điện xoay chiều. Có một số tùy chọn biến tần khác nhau để lựa chọn, chúng như sau:
Biến tần chuỗi: Thường được gọi là biến tần tập trung, biến tần chuỗi là một công nghệ chuỗi đơn kết nối mảng năng lượng mặt trời của bạn với bảng điện trong nhà của bạn. Đây là lựa chọn ít tốn kém nhất.
Bộ biến tần siêu nhỏ : Bộ biến tần siêu nhỏ được gắn riêng lẻ vào mỗi và mọi tấm pin mặt trời, mang lại sản lượng tối đa cho mảng của bạn. Tùy chọn này là tuyệt vời cho những người phụ thuộc nhiều vào điện trong cuộc sống hàng ngày của họ. Ví dụ: nếu một trong các tấm pin mặt trời của bạn được che phủ bởi bóng cây, thì các tấm kia vẫn có thể tạo ra nguồn điện cho ngôi nhà của bạn, vì mỗi tấm pin đều được gắn riêng lẻ.
Bộ tối ưu hóa công suất: Bây giờ bạn đã có giải thích về cả bộ nghịch lưu chuỗi và bộ nghịch lưu siêu nhỏ, bạn có thể nghĩ về bộ tối ưu hóa công suất là sự kết hợp của cả hai.
Giá đỡ
Bạn có thể ngạc nhiên khi biết rằng việc chuyển đổi sang “mái nhà năng lượng mặt trời” không có nghĩa là các tấm pin mặt trời thực sự trở thành một phần của mái nhà của bạn. Thay vào đó, các tấm PV được gắn vào thiết bị "giá đỡ". Giá đỡ cho phép người lắp đặt năng lượng mặt trời của bạn điều chỉnh góc các tấm pin để có hiệu suất tối đa mà không tạo ra bất kỳ thiệt hại nào thêm.
Hệ thống theo dõi & giám sát hiệu suất
Bất cứ ai đã sử dụng năng lượng mặt trời, sẽ nói rằng một trong những cảm giác tuyệt vời nhất là có thể nhìn thấy hóa đơn tiền điện của bạn giảm dần theo thời gian. Một hệ thống giám sát hiệu suất cao là chìa khóa nếu bạn muốn có thể theo dõi sản lượng điện hàng giờ của hệ thống năng lượng mặt trời của mình.
Tùy chọn lưu trữ (pin hoặc kết nối lưới)
Một bất lợi lớn khi có một ngôi nhà sử dụng năng lượng mặt trời, đó là, khi mặt trời lặn mỗi ngày, điện của bạn sẽ giảm theo. Có pin năng lượng mặt trời cho phép tiết kiệm năng lượng suốt cả ngày, sử dụng vào ban đêm khi mặt trời không còn chiếu sáng.
Chi phí điện mặt trời: Tiết kiệm, Chi phí & Ưu đãi
ROI (Lợi tức đầu tư bằng năng lượng mặt trời)
Khi tính toán ROI của hoạt động năng lượng mặt trời, có một số yếu tố đóng một phần trong lợi tức đầu tư của bạn. Những yếu tố này bao gồm cơ sở hạ tầng, vị trí bạn sống và lượng bức xạ mặt trời mỗi năm bạn sẽ sử dụng. Ví dụ: nếu bạn sống ở một vị trí đủ lớn để chứa các tấm đa tinh thể, thì loại cơ sở hạ tầng đó sẽ tạo ra sản lượng tương tự như các tấm đơn tinh thể, với mức tiết kiệm từ 10 đến 25%.
Tất cả những gì đã nói, một hệ thống năng lượng mặt trời tự trả trong vòng 5-7 năm (trung bình). Vì vậy, nếu bạn mua các tấm pin mặt trời mono hoặc poly có tuổi thọ 25 năm, bạn có thể dễ dàng tiết kiệm được 20 năm chi phí tiền điện.
Chi phí của tấm pin mặt trời
Trong ngành công nghiệp năng lượng mặt trời, chi phí của các tấm pin mặt trời thường được tính bằng cách sử dụng đô la trên mỗi watt.