Để thiết kế một hệ solar, chúng ta lần lượt thưc hiện các bước sau:

1. Tính tổng lượng tiêu thụ điện của tất cả các thiết bị mà hệ thống solar phải cung cấp.
Tính tổng số Watt-hour sử dụng mỗi ngày của từng thiết bị. Cộng tất cả lại chúng ta có tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng mỗi ngày. 

2. Tính số Watt-hour các tấm pin mặt trời phải cung cấp cho toàn tải mỗi ngày.
Do tổn hao trong hệ thống, cũng như xét đến tính an toàn khi những ngày nắng không tốt, số Watt-hour của tấm pin trời cung cấp phải cao hơn tổng số Watt-hour của toàn tải, theo công thức sau:
Số Watt-hour các tấm pin mặt trời (PV modules) phải cung cấp = (1.3 - 1.5) x tổng số Watt-hour toàn tải sử dụng
Trong đó 1.3 đến 1.5 là hệ số an toàn

 3. Tính toán công suất pin mặt trời cần sử dụng
Để tính toán kích cỡ các tấm pin mặt trời cần sử dụng, ta phải tính Watt-peak (Wp) cần có của tấm pin mặt trời. Lượng Wp mà pin mặt trời tạo ra lại tùy thuộc vào khí hậu của từng vùng trên thế giới.  Cùng 1 tấm pin mặt trời nhưng đặt ở nơi này thì mức độ hấp thu năng lượng sẽ khác với khi đặt nó nơi khác. Để thiết kế chính xác, người ta phải khảo sát từng vùng và đưa ra một hệ số gọi là "panel generation factor", tạm dịch là hệ số phát điện của pin mặt trời. Hệ số "panel generation factor" này là tích số của hiệu suất hấp thu (collection efficiency) và độ bức xạ năng lượng mặt trời (solar radiation) trong các tháng ít nắng của vùng, đơn vị tính của nó là  (kWh/m2/ngày).

Mức hấp thu năng lượng mặt trời tại Việt Nam là khoảng 4.58 kWh/m2/ngày cho nên lấy tổng số Watt-hour các tấm pin mặt trời cần cung cấp chia cho 4.58 ta sẽ có tổng số Wp của tấm pin mặt trời. Có những vùng mức hấp thu năng lượng mặt trời lớn hơn và cũng có những vùng nhỏ hơn. Trong tính toán có thể tính trung bình là 4 kWh/m2/ngày.

Mỗi PV mà ta sử dụng đều có thông số Wp của nó, lấy tổng số Wp cần có của tấm pin mặt trời chia cho thông số Wp của nó ta sẽ có được số lượng tấm pin mặt trời cần dùng.

Kết quả trên chỉ cho ta biết số lượng tối thiểu số lượng tấm pin mặt trời cần dùng. Càng có nhiều pin mặt trời, hệ thống sẽ làm việc tốt hơn, tuổi thọ của battery sẽ cao hơn. Nếu có ít pin mặt trời, hệ thống sẽ thiếu điện trong những ngày râm mát, rút cạn battery hơn và như vậy sẽ làm battery giảm tuổi thọ. Nếu thiết kế nhiều pin mặt trời thì làm giá thành hệ thống cao, vượt quá ngân sách cho phép, đôi khi không cần thiết. Thiết kế bao nhiêu pin mặt trời lại còn tùy thuộc vào độ dự phòng của hệ thống. Thí dụ một hệ solar có độ dự phòng 4 ngày, ( gọi là autonomy day, là những ngày không có nắng cho pin mặt trời sản sinh điện), thì bắt buộc lượng battery phải tăng hơn và kéo theo phải tăng số lượng pin mặt trời. Ngoài ra SolarV có hệ thống bù lưới thông minh hoặc chuyển lưới thông minh sẽ giải quyết được vấn đề mất điện hoặc thiếu điện cho những ngày râm mát cho các khu vực lắp đặt hệ thống điện mặt trời đã có điện lưới.

 4. Tính toán bộ inverter
Hiện nay phổ biến có 2 loại inverter sine chuẩn ta có thể dùng để tính toán: inverter sine chuẩn tần số cao (high frequency) và inverter sine chuẩn tần số thấp (low frequency - hay người ta còn gọi là inverter dùng tăng phô)
 

Nếu thiết kế chọn inverter sine chuẩn tần số cao, bộ inverter phải đủ lớn để có thể đáp ứng được khi tất cả tải đều bật lên, như vậy nó phải có công suất ít nhất bằng 150% công suất tải, tốt nhất là chọn 200% công suất tải vì khi sử dụng có những lúc cần khởi động các thiết bị. Nếu tải là motor (hoặc tủ lạnh, máy lạnh... thông thường) thì phải tính toán thêm công suất để đáp ứng thời gian khởi động của motor. Thường dòng khởi động của thiết bị có motor lớn, gấp khoảng 5-6 lần dòng khi chạy ổn định, tuy nhiên có thể dùng phương pháp khởi động mềm để tránh việc chọn inverter công suất quá lớn.

Nếu chọn inverter sine chuẩn dùng tăng phô thì có thể chọn công suất từ 125 - 150% là có thể sử dụng được, tuy nhiên nhược điểm của loại inverter này là tiêu hao lớn.

Chọn inverter có điện áp vào danh định phù hợp với điện áp danh định của battery. Đối với hệ solar kết nối vào lưới điện, ta không cần battery, điện áp vào danh định của inverter phải phù hợp với điện áp danh của hệ pin mặt trời.

 5. Tính toán battery
Battery dùng cho hệ solar là loại deep-cycle. Loại này cho phép xả đến mức bình rất thấp và cho phép nạp đầy nhanh. Loại này có khả năng nạp xả rất nhiều lần ( có nhiều cycle) mà không bị hỏng bên trong, do vậy khá bền, tuổi thọ cao.

Có 2 phương pháp tính toán battery,
Cách thứ nhất là dựa vào lượng điện sản xuất được từ các tấm pin mặt trời. Dung lượng ắc quy phải chứa được =  1.5 đến 2 lần lượng điện sản xuất được mỗi ngày. Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 70 - 80% cho nên chia số Wh do pin mặt trời sản xuất ra với 0.7 - 0.8 rồi nhân với 1.5 đến 2 lần ta có Wh của battery. Trường hợp nhu cầu sử dụng chủ yếu là ban ngày thì chỉ cần thiết kế lượng ắc quy chứa bằng lượng điện sản xuất ra từ pin mặt trời là được.

Trong hệ solar độc lập sử dụng hằng ngày, để tuổi thọ ắc quy tăng lên (gấp2, 3 lần thông thường) thì không nên cho ắc quy xả sâu, nên bảo vệ ắc quy ở ngưỡng áp trên 11V (đối với ắc quy 12V) và chuyển sang sử dụng điện lưới hoặc bù lưới.

Cách thứ 2 là dựa vào tải sử dụng, cụ thể như sau:
Số lượng battery cần dùng cho hệ solar là số lượng battery đủ cung cấp điện cho những ngày dự phòng (autonomy day) khi các tấm pin mặt trời không sản sinh ra điện được.  Ta tính dung lượng battery như  sau:

- Hiệu suất xả nạp của battery chỉ khoảng 80% cho nên chia số Wh của tải tiêu thụ với 0.8 ta có Wh của battery

- Với mức deep of discharge DOD (mức xả sâu) là 0.6 (hoặc thấp hơn là 0.8), ta chia số Wh của battery cho 0.6 sẽ có dung lượng battery

 

Kết quả trên cho ta biết dung lượng battery tối thiểu cho hệ solar không có dự phòng.  Khi hệ solar có số ngày dự phòng (autonomy day) ta phải nhân dung lượng battery cho số autonomy-day để có số lượng battery cần cho hệ thống.
 

6. Thiết kế solar charge controller
Solar charge controller có điện thế vào phù hợp với điện thế của pin mặt trời và điện thế ra tương ứng với điện thế của battery. Vì solar charge controller có nhiều loại cho nên bạn cần chọn loại solar charge controller nào phù hợp với hệ solar của bạn. Đối với các hệ pin mặt trời lớn, nó được thiết kế thành nhiều dãy song song và mỗi dãy sẽ do một solar charge controller phụ trách. Công suất của solar charge controller  phải đủ lớn để nhận điện năng từ PV và đủ công suất để nạp battery.

Thông thường ta chọn Solar charge controller có dòng Imax = 1.3 x dòng ngắn mạch của PV

SolarV có thiết kế các bộ Solar charge controller dùng công nghệ sạc xung và nâng áp đỉnh MPP nên hiệu suất sạc cao hơn và ắc quy bền hơn, hiệu suất sạc tương đương các bộ sạc MPPT mà giá thành rẻ hơn. Công nghệ sạc xung làm ắc quy bền hơn kể cả sạc MPPT. Các bạn có thể xem thêm ở đây:

Ví dụ cụ thể:
Tính hệ solar cho 1 hộ dân vùng sâu có yêu cầu sử dụng như sau:
- 1 bóng đèn 18 Watt sử dụng từ 6-10 giờ tối.
- 1 quạt máy 60 Watt  mỗi ngày sử dụng khoảng 2 giờ.
- 1 tủ lạnh 75 Watt chạy liên tục

1. Xác định tổng lượng điện tiêu thụ mỗi ngày = (18 W x 4 giờ) + (60 W x 2 giờ) + (75 W x 12 giờ) = 1,092 Wh/day
(tủ lạnh tự động ngắt khi đủ lạnh nên xem như chạy 12 giờ nghỉ 12 giờ)

2. Tính pin mặt trời (PV panel)
PV panel = 1,092 x 1.3 = 1,419.6 Wh/day.
Tổng Wp của PV panel = 1,419.6 / 4.58 = 310Wp
Chọn loại PV có 110Wp thì số PV cần dùng là 310 / 110 # 3 tấm

3. Tính inverter
Tổng công suất sử dụng lớn nhất tại một thời điểm = 18 + 60 + 75 = 153 W
Công suất inverter = 153 x 125% # 190W
Tuy nhiên trong hệ thống có tủ lạnh với dòng khởi động khoảng gấp 5 - 6 lần (6 x 75 = 450w)
Vậy chọn inverter công suất phải lớn hơn 450W.
Ta có thể chọn loại inverter 500W trở lên. Lưu ý phải chọn inverter sine chuẩn để an toàn cho tủ lạnh.

4. Tính toán Battery

Với 2 ngày dự phòng, dung lượng bình = 178 x 2 = 356 Ah
Như vậy chọn battery deep-cycle 12V/400Ah cho 2 ngày dự phòng.

Nếu chỉ sử dụng trong ngày thì không cần tính dự phòng, chọn ắc quy 12V-200Ah là đủ.

5. Tính solar charge controller
Thông số của mỗi PV module: Pm = 110 Wp, Vm = 16.7 Vdc, Im = 6.6 A, Voc = 20.7 A, Isc = 7.5A
Như vậy solar charge controller = (3 tấm PV x 7.5 A) x 1.3 = 29.25 A
Chọn solar charge controller có dòng 30A/12 V hay lớn hơn.

Xem tiếp…

Ắc quy là bộ lưu trữ điện năng dưới dạng điện áp một chiều (DC) – “Lu” chứa điện. Hiện nay có rất nhiều loại với những chất lượng, tính năng và giá thành rất khác nhau. (axit chì, kín khí, chì khô, cadium, niken, Lithium….) Với mỗi loại ắc quy của mỗi hãng đều có những qui định chặt chẽ về cách sử dụng, bảo quản và chế độ sạc khác nhau. Yêu cầu khi mua và sử dụng chúng ta đều phải có những hiểu biết đầy đủ về ắc quy đã lựa chọn.

Trên thị trường, ta nên chọn mua những loại ắc quy tốt có chất lượng cao. Tránh mua những loại ắc quy có chất lượng thấp (dỏm) tuy có giá thành rẻ ban đầu nhưng do mau hư hỏng và gây ra các rắc rối khác trong quá trình sử dụng nên cuối cùng thực ra là bạn lại phải trả chi phí cao.
Chế độ Sạc (nạp điện)

• Việc chọn dòng sạc thích hợp cho ắc quy là một yếu tố đặc biệt quan trọng. Đảm bảo ắc quy vừa bền vừa thực sự đầy.
• Thông thường dòng nạp tiêu chuẩn phải được ổn định từ 1/10 đến 1/5 dung lượng ắc quy (trừ một số loại ắc quy đặc biệt, cho phép nạp nhanh theo tài liệu kỹ thuật đi kèm). Thời gian tiêu chuẩn để nạp một ắc quy thường từ 8-12 giờ.
• Nếu chọn dòng sạc nhỏ (so với dung lượng) thì ắc quy sẽ lâu đầy tuy nhiên dòng sạc càng nhỏ thì ắc quy càng bền và càng được “no” thực sự.
• Ngược lại nếu chọn dòng sạc quá lớn (so với dung lượng) thì Acquy sẽ chóng đầy nhưng sẽ nhanh bị hỏng và hiện tượng đầy thường là giả tạo. Thậm chí có thể bị nổ khi sạc quá mạnh.
• Khi ắc quy đầy cần phải ngắt sạc hoặc chuyển sang chế độ nạp duy trì trong một khoảng thời gian tiếp theo (Floating charge) để ắc quy thực sự đầy (tính năng này ở các bộ nạp đơn giản thường là không có).
• Đặc biệt với một số loại ắc quy trong quá trình sạc cần phải có sự giám sát nhiệt độ chặt chẽ.

Thời gian và chi phí sạc điện ắc quy:

• Công suất để nạp đầy ắcquy 12V, 100Ah là P = 12 x 100  = 1200Wh tức là cần công suất vào P(vào) =  P/0.7 = 1200/0.7 = 1715(Wh) = 1.7 số điện.
• Chi phí = 1.7 x 2000 = 3,400 VND (với giá điện 2000VND/ số)

Thời gian, dòng nạp, sạc điện ắc quy:

• Thời gian nạp điện = Dung lượng ắc quy / Dòng điện nạp.  
• Ví dụ: Loại ắc quy 12V, 100 Ah, dòng điện nạp 10A, thời gian nạp điện là  100/10 =  10 giờ.
  

Sử dụng ắc quy:

• Không để ắc quy ở nơi có nhiệt độ quá cao nhằm tránh sự quá nhiệt
• Để ắc quy ở nơi thông thoáng,. Nơi đặt phải vững chắc.
• Tránh việc ngắn mạch của ắc quy như để rơi những vật dẫn điện làm nối 2 cực ắc quy
• Không để ắc quy ở gần nơi có những hóa chất ăn mòn.
• Không để những vật nhọn, không được đè, chất đồ lên ắc quy.
• Chú ý: Dòng xả cực đại của ắc quy không được lớn quá 3 lần dung lượng của ắc quy và thời gian hoạt động ở chế độ này là không được quá 3 phút liên tục.

Bảo quản ắc quy

• Kiểm tra các vết nứt trên vỏ bình. (nhất là khu vực quanh cọc bình, nơi này thường chịu lực lớn khi tháo hoặc gắn cáp bình). Cần thay bình nếu thấy có bất kỳ vết nứt nào.
• Kiểm tra cáp nối. Thay cáp nối nếu cần thiết.
• Làm sạch các cọc bình. Kiểm tra cọc bình đã chắc chưa và cáp nối có lỏng không (chú ý khi làm vệ sinh phải chú ý không để các cực bình chạm vào nhau(Cờlê/ Tuavít…)
• Thường xuyên kiểm tra mức dung dịch trong bình. Đảm bảo mức nước và nồng độ theo hướng dẫn của nhà sản xuất ắc quy.
• Đối với các ắc quy kín khí sẽ kiểm tra qua mắt chỉ thị. Màu xanh nhạt là bình tốt và đầy. Màu đỏ là bình đã yếu.

Các hướng dẫn khác

Rất nhiều hãng sản xuất ắc quy đã đưa ra phương pháp nạp ắc quy như sau:

• Với ắc quy axít loại hở, nạp với dòng điện bằng 1/10 dung lượng bình trong thời gian 10 giờ. Điện áp nạp 14,5V đến 15V (riêng hãng Tia Sáng hướng dẫn nạp với dòng bằng 1/20 dung lượng cho một số loại ắc quy hở).
• Với ắc quy axít loại kín khí: nạp với dòng điện tối đa 2,5/10 dung lượng bình, trong thời gian 4 giờ hoặc nạp với dòng điện 1/10 dung lượng bình trong 10 giờ ở điện áp 14,5 đến 15V.

Hầu như các tờ hướng dẫn sử dụng kèm bảo hành của các bình ắc quy thường ghi như trên, trên một số website cũng hướng dẫn như vậy. Tôi nhận thấy có vấn đề không ổn trong cách thức nạp như vậy! Về điện áp nạp và dòng điện nạp thì chưa có gì đáng nói, nhưng về mặt thời gian thì có thể là không hợp lý. Nếu như ắc quy đã dùng cạn thì thời gian nạp như trên là phù hợp, nhưng nếu như ắc quy chỉ sử dụng hết 50% (hoặc một con số nào đó khác lớn hơn 20%) thì khi nạp với dòng điện và thời gian như trên sẽ có thời điểm ắc quy đã đầy mà vẫn bị cưỡng bức nạp thêm. Các trường hợp nạp thêm quá mức đều gây giảm thọ cho ắc quy.

    

Vậy thì nạp thế nào là hợp lý? Chế độ tốt nhất có lẽ nên giao phó cho các bộ nạp tự động được thiết kế tốt, chúng sẽ tự đo điện áp ắc quy và chế độ sụt giảm điện áp sau một thời gian để tiến hành nạp cho ắc quy đến thời điểm đầy điện. Cách thức vận hành một bộ nạp như vậy bạn có thể xem một video ngắn dưới đây. Đoạn video này là giai đoạn nạp từ chế độ nạp duy trì của hệ thống ắc quy của tôi từ mức 13,40V đến mức nạp 13,7V của các bình ắc quy axít kín khí.

Bộ nạp tôi đang dùng trong video này thuộc loại điện tử, dùng nguồn xung nên rất thuận tiện điều khiển chế độ nạp. Khi nạp thì đèn chỉ thị nhấp nháy, khi nạp đủ thì đèn ngừng nhấp nháy. Bạn sẽ thấy thời điểm ban đầu bộ nạp sẽ đưa một mức điện áp lớn, điện áp bình tăng nhanh đạt mức 13,7V, sau đó bộ nạp ngừng cấp điện và hệ bình ắc quy ngay lập tức tụt điện áp xuống, sau đó nạp lại cấp một mức điện áp cao để đưa điện áp lên...quy trình này diễn ra vài lần cho đến khi bộ nạp cấp một mức điện áp phù hợp để nạp điện áp ắc quy dần lên đến mức 13,7V thì ngừng lại. Như vậy có thể thấy bộ nạp không hoàn toàn nhắm mắt nhắm mũi nạp điện mà còn có thời gian ngừng để đo điện áp ắc quy, đo dòng điện nạp để lựa chọn mức điện áp và dòng nạp phù hợp với chế độ điều chỉnh (tựa như việc chúng ta không đi đến đích rồi phanh gấp - mà bắt đầu phanh ở đoạn gần đích vậy).

Bộ nạp ắc quy tự động của AST chất lượng rất tốt cho nạp ắc quy

Nếu như không có bộ nạp tự động thì thế nào? Bạn có thể nạp theo chế độ phải giám sát dòng điện và điện áp của ắc quy. Muốn thực hiện điều này ít nhất phải có một bộ nạp có thể điều chỉnh được điện áp nạp (chẳng hạn một bộ nạp bằng biến áp có nhiều nấc ở đầu ra). Ban đầu có thể đặt điện áp sao cho dòng điện ở mức dưới 1/10 dung lượng bình hoặc nhỏ hơn nữa, sau đó giám sát điện áp ắc quy (khi vẫn đang ở chế độ nạp) sao cho chúng thấp hơn mức 13,8V (để an toàn, có thể đặt mức này cao hơn). Khi đến mức điện áp này thì cần giảm điện áp nạp sao cho chúng giữ ở mức điện áp 13,8V không đổi trong khoảng vài giờ, sau đó ngắt bình khỏi bộ nạp và điều chỉnh sao cho mức điện áp đầu ra không tải của bộ nạp ở mức 13,8V rồi đóng bình vào nạp trong thời gian dài sau đó (hàng chục giờ cũng được). Lưu ý rằng sau khi điều chỉnh điện áp 13,8V ở chế độ không nối với ắc quy, khi đóng lại thì điện áp sẽ sụt giảm - bởi khi có dòng thì mức điện áp này chắc chắn sẽ giảm đi, lúc đó không cần điều chỉnh gì nữa, dòng điện sẽ giảm dần cho đến khi nó còn khoảng vài chục mA thì điện áp ắc quy sẽ ở mức xấp xỉ 13,8V.

Để điều chỉnh được dòng nạp và mức điện áp thì có lẽ cần một bộ nạp có điều chỉnh. LiOA có một sản phẩm phục vụ cho nhu cầu này ở các mức: Dòng 15A (phù hợp với các bình dưới 150Ah) hoặc dòng 30A (phù hợp với hệ thống các bình có dung lượng tổng nhỏ hơn 300Ah), ngoài ra còn mức điện áp điều chỉnh 0 đến 18V; 0 đến 36V (và còn có loại cho phép điều chỉnh 2 đến 50V nhưng hiện nay không thấy sản phẩn này giới thiệu trên website của LiOA). Có thể xem loạt sản phẩm này trên website của LiOA.

Khi dùng bộ nạp LiOA nêu trên bạn có thể có một chế độ nạp khác nữa: Đó là điều chỉnh mức điện áp đầu ra ban đầu khi không nối vào ắc quy là 14,4V sau đó nối bộ nạp với ắc quy, ngay sau khi nối thì mức điện áp trên hai cực ắc quy sẽ giảm xuống tuỳ thuộc vào tình trạng đầy/cạn của ắc quy nhưng dòng điện nạp lúc này sẽ được hiển thị trên đồng hồ đo dòng của bộ nạp. Nếu dòng điện lúc này lớn hơn trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì cần điều chỉnh lại mức điện áp nạp sao cho dòng này về trị số 1/10C, nếu như dòng đo được bởi đồng hồ lúc này nhỏ hơn 1/10C thì hãy để nguyên như vậy. Sau một thời gian thì điện áp trên hai cực ắc quy sẽ tăng lên và dòng nạp nhỏ dần đi, mức điện áp ngày càng chậm chạp và cần đợi chúng đến mức 13,8V thì bắt đầu điều chỉnh lại: Hãy ngắt ắc quy khỏi bộ nạp và điều chỉnh mức điện áp đầu ra của bộ nạp là 13,8V rồi đấu vào ắc quy. Ngay khi đóng nối ắc quy với bộ nạp thì điện áp sẽ tụt xuống một mức nào đó, hãy cứ để như vậy một thời gian thì thấy mức điện áp này tăng dần lên - cho đến khi chúng đạt 13,8V (có lẽ phải mất hàng chục giờ hoặc hơn) thì dòng điện nạp sẽ giảm dần về 0. Cho đến khi dòng nạp chỉ còn bằng 50-150 mA cho mỗi dung lượng 100Ah thì có lẽ là quá trình nạp sẽ hoàn tất.

Đến đây bạn có thể thấy rằng việc nạp thủ công quả là phức tạp và nhất thiết cần sự giám sát. Đúng như vậy, nếu giám sát tốt thì khi nạp sẽ không có hiện tượng bình nóng lên hoặc bình ắc quy hở sủi tăm mãnh liệt (như sôi lên) - đó mới là chế độ nạp đảm bảo an toàn cho ắc quy.

Nếu như sự giám sát trên là mất thời gian và khiến bạn không yên tâm khi mà sao nhãng một thời gian dài không chú ý đến nó thì bạn có thể nạp theo phương pháp đặt dòng điện lớn trong thời điểm ban đầu (tuân theo mức dòng cho phép bằng 1/10 dung lượng ắc quy), sau đó có thể nhẩm tính sơ bộ dung lượng ắc quy đã dùng (bằng cách nhẩm số công suất đã dùng trong thời gian bao lâu để tính ra lượng Ah đã tiêu thụ), sau đó căn cứ vào dòng nạp hiện tại và mức dung lượng còn thiếu mà sẽ để bộ nạp tự hoạt động trong khoảng thời gian mà nó phải bù cho lượng thiếu hụt (chẳng hạn như ước chừng thiếu 40Ah, khi nạp bằng dòng 10A thì phải 4 giờ sau mới phải quan tâm đến nó để giám sát liên tục). Nếu nhẩm tính được như vậy thì bạn sẽ "nhàn" hơn trong quá trình giám sát chế độ nạp của ắc quy.

Đến đây bạn sẽ thấy rằng quá trình nạp khá phức tạp phải không - còn tôi thì ngại rằng sự diễn giải của mình khá loằng ngoằng và khiến bạn khó hiểu. Và đúng là đến đây tôi đã hiểu tại sao các hãng sản xuất ắc quy lại chỉ gói gọn giải thích cho một dòng ngắn ngủi "nạp với dòng điện 1/10 dung lượng ắc quy trong 10 giờ" rồi - nó quả thực là cách diễn giải đơn giản nhất.

Và mọi sự phức tạp đó có thể giải quyết được khi mà bạn có một bộ nạp tự động - hoặc kích điện của bạn có chế độ nạp tự động và chế độ nạp này phải hoạt động đúng đắn. Nhưng quả thật, sau khi thấy nhiều bạn lên tiếng về việc kích điện của hãng HĐ bị lỗi phần nạp trên diễn đàn Webtretho thì tôi thấy rằng cũng không nên quá tin tưởng vào các kích điện - mà phải kiểm tra chế độ nạp của chúng. Cách thức kiểm tra đơn giản nhất là bất kỳ một chế độ nạp chuẩn nào cũng không được làm bình ắc quy nóng lên tới tầm nhiệt độ 45 đến 50 độ! Nếu có hiện tượng này xảy ra thì chế độ nạp của kích điện hoạt động không đúng - dẫn đến việc nhanh hư hỏng các ắc quy của bạn.

Nạp ắc quy theo từng loại riêng biệt

Điện áp nạp và nạp nổi (float) của một số loại ắc quy khác nhau (hình của một loại kích điện).

Cách thức nạp thủ công nêu trên thường chỉ phù hợp cho loại ắc quy axit thông thường (kín khí hoặc loại hở), trên thực tế thì cũng là loại ắc quy sử dụng axit H2SO4 nhưng chúng được cấu tạo bản cực cải tiến đi để đạt hiệu suất làm việc cao.

Bạn xem hình bên về thông số hướng dẫn người dùng thiết đặt chế độ nạp và nạp nổi của một loại kích điện sẽ thấy chế độ nạp của các loại ắc quy này sẽ tối ưu với các thông số khác nhau. Tuỳ thuộc vào các loại ắc quy mà bạn có thể lựa chọn các thông số nạp và nạp nổi cho phù hợp. Ví dụ theo bảng trên, với loại ắc quy Chì-Axit kín khí (sealed lead acid) có mức điện áp nạp là 14,4V, nạp nổi là 13,6V. Ắc quy Chì-Axít loại hở điện áp nạp 14,8V và nạp nổi 13,8V... Do phần lớn các ắc quy thuộc loại này nên hầu như các kích điện đều đặt thông số nạp nổi là 13,8V. Như vậy bạn cần căn cứ vào loại ắc quy mà mình đang sử dụng thuộc loại nào để có thể có chế độ nạp phù hợp hoặc có cho phép các kích điện nạp nổi cho ắc quy của mình không.

Trong trường hợp nếu không muốn cho kích điện nạp nổi ắc quy của bạn trong thời gian dài (do thông số không phù hợp) bạn có thể lắp thêm các aptomat để ngắt ắc quy ra khỏi kích điện, xem về cách lắp tại bài viết này trên cùng blog.

Lưu ý về việc nạp ắc quy kiểu hở: Khi nạp với dòng điện nhỏ (ví dụ khi phụ nạp thường xuyên) thì bạn có thể quên không mở các nắp của các ngăn ắc quy ra được, nhưng khi nạp chu kỳ với dòng điện lớn thì nhất thiết phải mở các nắp này để các khí thoát ra trong quá trình nạp. Đây cũng là một sự phiền phức trong quá trình sử dụng các ắc quy kiểu hở - do đó nên hạn chế sử dụng ắc quy kiểu hở trong các kích điện.

Nạp dòng lớn hay dòng nhỏ thì tốt?

Có một câu hỏi đặt ra là khi nạp ắc quy, lựa chọn dòng nhỏ thì tốt hay là dòng lớn thì tốt? Có nhiều người cho rằng phải nạp bằng dòng điện lớn đến trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì tốt.Có nhiều người tin rằng chế độ nạp 3 giai đoạn hiện nay là cực tốt - mà trong đó thì giai đoạn đầu tiên của việc nạp ắc quy chính là đưa một dòng điện lớn vào nạp.

Chế độ nạp 3 giai đoạn mà người ta cho rằng làm tăng tuổi thọ của ắc quy như sau: Giai đoạn 1: Nạp với dòng điện không đổi ở mức tối đa cho phép của ắc quy. Giai đoạn 2: Nạp với điện áp không đổi (theo bảng điện áp ở hình phía trên để phù hợp với từng loại ắc quy). Giai đoạn 3: Giữ ở mức điện áp nạp nổi của ắc quy (theo bảng trên).

Việc nạp bằng dòng điện ở cường độ cao sẽ làm cho phản ứng xảy ra nhanh, mãnh liệt và tạo ra nhiều PbO2 ở cực dương, Pb ở cực âm. Việc tạo ra các lớp PbO2 trên cực dương (hoặc Pb ở cực âm) với tốc độ lớn sẽ làm cho PbO2 dễ phủ lên mặt ngoài các lớp PbSO4 và tạo ra hiện tượng trên bản cực sẽ có hai thành phần nằm xen kẽ nhau: PbSO4 nằm phía trong và PbO2 nằm phía ngoài bao phủ lên. Khi mà lớp PbO2 ở cực dương đã bao phủ hết bề mặt bản cực thì chúng ngăn cản việc PbSO4 ở phía trong phản ứng để trở thành PbO2 được nữa - và lúc này các bản cực dễ bị sun phát hoá nếu để trong thời gian dài.

Như vậy thì nạp chậm là tốt? Có lẽ là như vậy nếu như có đủ thời gian cho quá trình nạp đó. Chẳng hạn như hôm nay mất điện, sau đó khi có điện trở lại thì ắc quy bắt đầu được nạp, quá trình nạp chậm mất khoảng 2 ngày mới hoàn thành thì ngày mai chẳng may có mất điện - ắc quy lúc đó chưa đủ đầy để phóng điện nên bị phóng yếu, quá trình đó diễn ra nhiều lần sẽ dẫn đến ắc quy luôn ở trạng thái đói và cũng bị sun phát hoá bản cực. Chế độ làm việc của các UPS cũng vậy - người ta luôn phải tính đến các trường hợp điện lưới bị yếu kém hoặc bị mất điện lưới trong mọi thời điểm - do đó chế độ nạp của các ắc quy trong UPS được thiết kế sao cho tối ưu nhất trong điều kiện phải nạp nhanh nhất. Nhu cầu sử dụng kích điện chưa chắc đã đòi hỏi cần nạp gấp như vậy (bởi có thời điểm năm 2010 khi cắt điện luân phiên thì cao điểm nhất là ngày mất và ngày có, thời gian có điện xen kẽ vượt qua con số 24-36h) nên không nhất thiết phải nạp với một dòng điện lớn ngay từ ban đầu.

Vậy thì nạp dòng lớn hay dòng nhỏ còn tuỳ thuộc vào tần suất hoạt động của ắc quy - nếu điều kiện cho phép thì tốt nhất nên nạp bằng dòng nhỏ. Hệ thống có dòng phóng nhỏ và dòng nạp nhỏ thì tuổi thọ ắc quy sẽ tăng lên, tuy nhiên kèm theo điều này lại phải đầu tư nhiều ắc quy mắc song song và gây tốn kém. Nếu như không mất điện thường xuyên hoặc sử dụng kích điện như một sự dự phòng cho các thời điểm mất điện (hoặc quá tải biến áp trong khu vực) thì việc đầu tư nhiều ắc quy là không kinh tế.

Nạp các hệ ắc quy mắc song song nhau

Khi bạn có một hệ thống nhiều ắc quy mắc song song nhau thì có hai cách nạp: nạp từng ắc quy riêng lẻ hoặc sàng đồng thời toàn bộ ắc quy.

Nếu như nạp từng ắc quy riêng lẻ thì bạn nên ngắt các ắc quy khác ra khỏi hệ thống, sau đó nạp đầy một hoặc nhóm bình ắc quy đó. Sau đó ngắt hoàn toàn các bình các bình đã nạp đầy để nạp các bình chưa được nạp. Sau khi các bình đầy hoàn toàn thì đợi chúng ổn định một thời gian đến khi các điện áp trên các bình sàn sàn như nhau thì đóng chúng lại chung vào hệ thống.

Cách nạp đồng thời các bình ắc quy mắc song song có lẽ là cách nạp đơn giản hơn và đảm bảo các bình có dòng nạp có thể thấp và làm tăng tuổi thọ ắc quy. Tuy vậy khi nạp song song cần lưu ý một số vấn đề sau:

Khi nạp cần lưu ý đo dòng nạp trên từng ắc quy để đảm bảo rằng dòng nạp không vượt quá giới hạn 1/10 dung lượng của ắc quy đó. Ví dụ cụ thể: Nếu bạn có hai ắc quy 100Ah nối song song nhau, khi nạp bạn thấy mỗi ắc quy có dòng nạp nhỏ hơn 10A thì tốt, nhưng trên một ắc quy có dòng 12A và một ắc quy có dòng 8A thì sẽ là không được vì sự chênh lệch đó có một dòng vượt quá mức khuyến cáo. Hiện tượng nạp lệch dòng ở các ắc quy mắc song song có thể do các bình đưa vào sử dụng không cùng thời điểm (chiếc mua trước, chiếc mua sau) hoặc các bình có hãng sản xuất khác nhau, có kiểu loại khác nhau (loại kín khí hoặc loại ắc quy hở), dung lượng khác nhau ... Nếu như xảy ra hiện tượng dòng nạp lệch nhau như trên bạn có thể giảm dòng nạp để dòng phù hợp nhất với từng nhánh song song - hoặc chuyển sang nạp từng bình hoặc từng cụm bình.

Nạp các hệ ắc quy mắc nối tiếp nhau

Khi kích điện sử dụng mức điện áp 24V hoặc cao hơn thì cần nối tiếp các ắc quy với nhau. Đối với cách lắp nối tiếp sẽ được trình bày ở phần sau, ở đây chỉ xin lưu ý một chút về cách nạp với hệ thống này.

• Khi nạp thì chế độ nạp cũng tương tự ắc quy 12V, nhưng các thông số được nhân 2 lên. (Ví dụ mức 13,8V thì trở thành 27,6V).
• Dung lượng dùng để tính dòng điện chỉ lấy theo một ắc quy, ví dụ đấu 2 ắc quy 12V 100Ah nối tiếp nhau thì sẽ coi như bằng 1 ắc quy 24V 100Ah nên dòng nạp 1/10 cũng chỉ bằng 10A.
• Trong quá trình nạp cần đo mức điện áp trên từng ắc quy để xem có sự chênh lệch nhau không, nếu chênh lệch quá lớn thì nên ngừng nạp và chuyển sang nạp riêng cho từng ắc quy bằng bộ nạp 12V. Thông thường nếu như chế độ nạp bị lệch nhau thì khi phóng điện cũng sẽ lệch nhau, dẫn đến việc hư hỏng trước một ắc quy.

Giải thích thêm về lưu ý thứ 3 ở trên: Sự chênh lệch điện áp trên hai ắc quy đang mắc nối tiếp sẽ xảy ra khi chúng không có cùng tình trạng như nhau (một cũ một mới hoặc cho dù cùng mua nhưng hai ắc quy ở hai lô khác nhau, được sản xuất thời gian khác nhau...có nghĩa là các ắc quy lệch nhau), khi đó đo điện áp trên từng ắc quy sẽ ra kết quả khác nhau. Trong trường hợp này thì cần dùng bộ nạp cho một ắc quy để tạm thời mắc vào hai đầu một ắc quy để nạp cho chúng đầy hoàn toàn.

Tại các nhà máy điện, các trạm phân phối thường sử dụng các hệ thống nhiều ắc quy nối tiếp nhau như vậy để phục vụ điều khiển và đóng cắt. Hệ ắc quy nối tiếp được phụ nạp thường xuyên theo chế độ nạp nổi và theo định kỳ được kiểm tra từng bình một để sẵn sàng phụ nạp hoặc thay thế nếu không đủ thông số. Có những hệ thống hoạt động hàng vài chục năm như vậy mà vẫn chưa bị hỏng - chính vì lý do này mà tôi nghĩ rằng trong dân dụng nếu phụ nạp và có chế độ sử dụng hợp lý cũng sẽ sử dụng được bền như vậy.

Bảo quản và bảo dưỡng ắc quy

Bảo dưỡng bằng phụ nạp

Mùa hè năm ngoái (2010) nhiều người đã mua kích điện và kèm theo là bộ ắc quy, năm nay cũng nhiều người mua và phần lớn khả năng là không phải dùng đến bởi không bị mất điện nữa. Nếu như kích điện để được hàng chục năm mà không hỏng thì ắc quy nếu không được bảo dưỡng sẽ hỏng ngay sau vài tháng hoặc một năm tuỳ theo tình trạng có nối trực tiếp giữa ắc quy với kích điện hay không và dòng điện tiêu thụ của kích điện là bao nhiêu khi ở trạng thái không làm việc.

Nếu như kích điện có thể ngắt hoàn ắc quy ra khỏi kích bằng một công tắc nguồn (thường các kích điện từ loại cho ra sóng mô phỏng hình sin sẽ có chức năng ngắt như vậy) thì kích điện sẽ không làm tiêu tốn ắc quy, do đó có thể để ắc quy trông một thời gian dài. Còn lại các kích điện tiêu thụ điện của ắc quy trong chế độ chờ thì nên ngắt hoàn toàn ắc quy ra khỏi kích điện để đưa vào chế độ bảo quản/bảo dưỡng. Lưu ý rằng chỉ nên thực hiện điều này nếu như không sử dụng hàng tuần hoặc thời gian dài hơn.

Khi ngắt hoàn toàn ắc quy khỏi kích điện (có thể qua các aptomat đã nói ở bài trước) thì tuỳ theo bộ nạp mà bạn hiện có để có thể có chế độ bảo dưỡng khác nhau:

- Định kỳ nạp bổ sung cho ắc quy. Nếu như hãng ắc quy Tia Sáng đề nghị nạp 3 tháng một lần cho các ắc quy nước và 9 tháng một lần đối với các ắc quy kín khí (9 tháng là với nhiệt độ môi trường từ 30 đến 40 độ C) thì tốt hơn là nạp bảo dưỡng trong thời gian ngắn hơn: tức khoảng 1 tháng/1 lần. Việc nạp bảo dưỡng hàng tháng sẽ thuận lợi cho việc bất kỳ thời điểm nào cũng có thể sử dụng kích điện để phát ra điện 220V sử dụng trong gia đình - chẳng hạn một thời điểm nào đó nhiều người cùng sử dụng khiến cho biến áp của khu vực (khu phố) bị quá tải, nhảy bảo vệ khiến cho khu vực bị mất điện khoảng 30 phút.

Việc nạp định kỳ thực hiện tương tự như khi vừa sử dụng kích điện: Đóng điện vào kích và cắm nguồn từ kích điện vào lưới điện để thực hiện chế độ nạp, tuy nhiên tuỳ thuộc vào thời gian để không ắc quy là lâu hay nhanh mà ắc quy sẽ nhanh đầy hoặc không. Nên sử dụng một đồng hồ đo điện áp giữa hai cực ắc quy để kiểm tra quá trình nạp này. Thông thường mỗi tháng nạp một lần thì chỉ cần nạp khoảng 30 phút là ắc quy đã đầy điện.

- Phụ nạp thường xuyên cho kích điện: Đây là cách thức hợp lý nhất cho kích điện bởi tránh sự lãng quên bảo dưỡng ắc quy khi mà hàng năm trời không mất điện để có thể phải bật kích. Phụ nạp thường xuyên là cách cân bằng dòng điện tự phóng của ắc quy khi không sử dụng.

Ở phần trên bạn có thể thấy mức điện áp nạp nổi (float) thì đây có phải là mức điện áp để phụ nạp thường xuyên hay không? Trong trường hợp kích điện hoạt động thường xuyên (chẳng hạn cắt điện luân phiên thì sử dụng kích điện là thường xuyên) thì chế độ nạp nổi này trong vài chục giờ sẽ giúp cho ắc quy đảm bảo đầy hoàn toàn. Hữu dụng nhất của nạp nổi có lẽ là UPS online hoặc kích điện hoạt động ở chế độ online: Trong khi phần AC/DC cung cấp một điện áp ổn định cho phần DC/AC (mà không chuyển sang chế độ by pass) thì mức điện áp ổn định này chính bằng điện áp nạp nổi của hệ thống ắc quy - vậy khi UPS online có điện lưới thì cho dù không ở chế độ by pass thì chúng cũng không tiêu thụ điện từ ắc quy.

Mức phụ nạp theo một người viết trên Wikipedia tiếng Việt thì vào khoảng 12,8 đến 13,5V đối với ắc quy Chì-Axít, một số trang khác đề nghị mức 12,8 đến 13,2V. Để có được mức độ điện áp chuẩn thì có lẽ cần phải thực hiện một loạt thí nghiệm: Sử dụng một ổn áp một chiều để điều chỉnh mức điện áp từ 12,8V đến 13,5 V để rò xem mức điện áp nào có dòng điện phụ nạp là nhỏ nhất - lúc đó dòng điện có vẻ sẽ cân bằng với mức tự phóng của ắc quy. Tôi đã thử như vậy và thấy rằng mức điện áp 13,3V cho nhiệt độ 25 độ C và 13,4V ở nhiệt độ 30 độ C là phù hợp cho việc phụ nạp thường xuyên.

Sau khi phụ nạp thường xuyên trong khoảng một tháng, bạn có thể kiểm tra hiệu quả của mức phụ nạp này có đảm bảo hay không, việc kiểm tra có thể thực hiện bằng cách sử dụng một bộ nạp chuẩn để đo thời gian nạp hệ ắc quy đã được phụ nạp cho đến khi chúng đầy hoàn toàn. Nếu hệ phụ nạp đảm bảo (tức cung cấp đủ áp và dòng) thì thời gian nạp ắc quy cho đến đầy chỉ vào khoảng vài phút. Nếu xem hình video phía trên bạn sẽ thấy rằng với bộ bộ nạp điện tử có dòng lớn nhất là 3A mà chỉ mất khoảng 10 phút là nạp đầy cho hệ thống ắc quy 400Ah sau một tháng 'ngâm' ở chế độ phụ nạp 13,4V.

Bảo dưỡng cho ắc quy hở

Các ắc quy axít thuộc loại hở thường có các nắp để thuận tiện cho việc bổ sung nước cất, các nắp đều có một lỗ nhỏ thông hơi. Các lỗ thông hơi này có tác dụng thoát các khí dễ cháy trong quá trình nạp nhưng lại có thể làm cho bụi có thể xâm nhập vào bên trong ắc quy. Để ắc quy hoạt động tốt thì cố gắng đặt nó tại những nơi vừa thông thoáng lại vừa ... không bụi (bởi thông thường khi nạp với dòng điện lớn thì nhà sản xuất sẽ khuyến cáo bạn mở các nút thông hơi này).

Trong các quá trình nạp điện, ắc quy hở làm thoát ra một lượng khí hydro và oxy mà hai khí này được tách ra khỏi nước nên sẽ làm hao hụt nước trong bình. Bình thường các bình ắc quy hở sẽ có các vạch để người dùng dễ nhận biết mức nước trong bình có còn đủ hay không để có thể bổ sung. Nếu như bạn thấy mức dung dịch trong các ngăn thấp hơn mức vạch thấp nhất thì cần thiết bổ sung nước cất vào các ngăn sao cho mực dung dịch bên trong nằm giữa hai vạch mức là đảm bảo (nên bổ sung cho đến mức trên của vạch).

Dung dịch bổ sung vào ắc quy tuyệt đối chỉ sử dụng dung dịch nước cất được sản xuất sẵn cho việc bổ sung ắc quy hoặc dung dịch nước cất điều chế trong ngành y tế. Không được sử dụng nước mưa hoặc nước giếng hay bất kỳ loại nước nào khác không phải nước cất bởi chúng có thể chứa các khoáng chất và làm cho các khoáng này bám vào các điện cực - làm giảm hiệu suất của ắc quy.

Cũng không được bổ sung dung dịch axít loãng như nhiều thợ sửa xe máy thường khuyên làm vậy. Thông thường thì việc nạp ắc quy nếu ở dòng điện lớn sẽ làm thất thoát H2SO4 và có thể gây thiếu hụt H2SO4 nên trước đây người ta đã chế ra loại dung dịch H2SO4 loãng 5% để bổ sung thêm vào ắc quy. Hiện nay các hãng sản xuất đều không cho phép việc bổ sung thêm các dung dịch axít loãng như vậy nên chúng ta không thực hiện theo lời khuyên này.

Nạp xả định kỳ để tăng độ bền ắc quy?

Một số người cho rằng việc nạp xả định kỳ sẽ làm ắc quy bền hơn, họ thực hiện định kỳ hàng tháng hoặc vài tháng thì xả hoàn toàn ắc quy sau đó lại nạp lại. Có lẽ xuất phát của suy nghĩ này là có một số loại pin nạp yêu cầu phải xả và nạp định kỳ để tăng tuổi thọ bởi loại pin này có hiện tượng "nhớ" chế độ nạp và phóng của nó. Ắc quy không có hiện tượng "nhớ" trạng thái như loại pin nọ, nhưng trong một số trường hợp cụ thể thì việc nạp xả cũng có ý nghĩa nhất định.

Sau một quãng thời gian hoạt động liên tục (ví dụ sau thời gian cắt điện luân phiên, đã có thông báo không cắt điện nữa) thì nên phóng hoàn toàn đến mức cạn kiệt (10,5V-10,7V) bằng dòng điện nhỏ (nhỏ hơn 5% dung lượng bình) rồi nạp lại với dòng điện nhỏ (cũng nhỏ hơn 5% dung lượng bình) cho đến khi đầy hoàn toàn. Thời gian thực hiện quá trình này có thể mất vài ngày nhưng cần căn giờ để có thể giám sát và nạp lại ngay sau khi ắc quy đã được phóng hết điện. Hành động này có thể loại bỏ hoàn toàn PbSO4 có thể nằm ở lớp trong của các bản cực. Không cần thực hiện cách thức này nếu hệ thống thường xuyên phóng và nạp với dòng thấp hoặc không cần thực hiện định kỳ sau một khoảng thời gian nào nếu như đang thực hiện quá trình phụ nạp thường xuyên với mức điện áp thấp (13,1-13,4V).

Sưu Tầm

Xem tiếp…

Góc nghiêng tối ưu cho pin mặt trời

13:57 |

Mặt trời ở vị trí cao nhất vào buổi trưa, năng lượng bức xạ từ mặt trời là cao nhất và pin mặt trời có thể tạo ra nhiều năng lượng nhất. Vào buổi trưa, ở bán cầu bắc mặt trời nằm ở phía nam, vì vậy để pin mặt trời thu được nhiều năng lượng nhất chúng ta nên đặt tấm pin theo hướng nam với góc nghiêng hợp lý.

Góc nghiêng chính xác cho pin năng lượng mặt trời phụ thuộc rất nhiều yếu tố như bạn muốn thu được nhiều năng lượng nhất vào mùa hè thì bạn sẽ phải đặt pin nghiêng theo mặt trời vào các tháng mùa hè. Nếu chúng ta muốn cải thiện việc thu năng lượng vào mùa đông chúng ta phải đặt pin nghiêng phù hợp với các tháng mùa đông.

Nếu có điều kiện điều chỉnh hệ thống pin mặt trời trong suốt cả năm, chúng ta sẽ thu được năng lượng nhiều nhất trong suốt cả năm.

Bảng góc nghiêng của pin mặt trời tại một số vùng của Việt Nam

Khu vực Hà Nội

Tháng 1	Tháng 2	Tháng 3	Tháng 4	Tháng 5	Tháng 6	Tháng 7	Tháng 8	Tháng 9	Tháng 10	Tháng 11	Tháng 12
53o	61o	69o	77o	85o	92o	85o	77o	69o	61o	53o	46o

Mùa đông           Mùa Xuân/Thu              Mùa hè

            

Nghiêng 46^o      Nghiêng 69^o            Nghiêng 92^o

Lưu ý:

- Vào ngày 21/12 mặt trời mọc 81^o Đông-Nam và lên cao nhất là 81^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/3 và 21/9, mặt trời mọc 91^o Đông-Nam và lên cao nhất là 91^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 101^o Đông-Nam và lên cao nhất là 101^o Tây-Nam

Khu vực tp.Hồ Chí Minh

Tháng 1	Tháng 2	Tháng 3	Tháng 4	Tháng 5	Tháng 6	Tháng 7	Tháng 8	Tháng 9	Tháng 10	Tháng 11	Tháng 12
63o	71o	79o	87o	95o	102o	95o	87o	79o	71o	63o	56o

Mùa đông           Mùa Xuân/Thu              Mùa hè

                

Nghiêng 56^o        Nghiêng 79^o            Nghiêng 102^o

Lưu ý:

- Vào ngày 21/12 mặt trời mọc 86^o Đông-Nam và lên cao nhất là 86^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/3 và 21/9, mặt trời mọc 91^o Đông-Nam và lên cao nhất là 91^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 96^o Đông-Nam và lên cao nhất là 96^o Tây-Nam

Khu vực Buôn Mê Thuật

Tháng 1	Tháng 2	Tháng 3	Tháng 4	Tháng 5	Tháng 6	Tháng 7	Tháng 8	Tháng 9	Tháng 10	Tháng 11	Tháng 12
61o	69o	77o	85o	93o	100o	93o	85o	77o	69o	61o	54o

Mùa đông           Mùa Xuân/Thu              Mùa hè

                

Nghiêng 54^o        Nghiêng 77^o            Nghiêng 100^o

Lưu ý:

- Vào ngày 21/12 mặt trời mọc 85^o Đông-Nam và lên cao nhất là 85^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/3 và 21/9, mặt trời mọc 91^o Đông-Nam và lên cao nhất là 91^o Tây-Nam

- Vào ngày 21/6, mặt trời mọc 97^o Đông-Nam và lên cao nhất là 97^o Tây-Nam

Xem tiếp…

Hỏi câu này có lẽ hơi thừa vì hầu như phần lớn khi lắp hệ thống điện năng lượng mặt trời thì ai cũng có sử dụng 1 bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời trong hệ thống đó, tuy nhiên cũng không ít người "tiết kiệm" không sử dụng hoặc cũng không ít người sử dụng một bộ điều khiển sạc đơn giản đến mức hầu như không có tác dụng gì. Bài viết dưới đây sẽ cho mọi người một cái nhìn toàn cảnh hơn về bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời và thực tế sử dụng thiết bị này.

1. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời là gì?

Đó 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 (VD 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 sôi bình và làm ảnh hưởng đến tuổi thọ của bình. Khi bình gần cạn đến ngưỡng phải ngắt để bảo vệ bình (VD 10.5V đối với ắc quy 12V), bộ điều khiển sẽ ngắt không cho sử dụng tải để bảo vệ bình không 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 không 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 không để cho dòng điện có thể đi ngược lên tấm pin để tránh hiện tượng trên.

- Điều quan trọng nhất: giúp chúng ta đạt hiệu suất cao nhất từ tấm pin mặt trời. Có chức năng này thì thiết bi này mới có tên gọi là "điều khiển", nghĩa là thiết bị này 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 cắt khi bình đầy hoặc bình cạn và bảo vệ không 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 không hao phí, có bộ vi xử lý và thiết bị đo chọn được điểm có công suất cực đại MPP (Max Power Point) Pmax để sạc cho ắc quy. Công suất cực đại minh họa trong hình dưới đây là diện tích hình chữ nhật màu xám.

- 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.

- Một số chức năng khác như: Hiển thị mức điện còn trong hệ bình ắc quy, bảo vệ quá 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...

2. Vậy không dùng bộ điều khiển sạc có được không? Được nhưng tấm pin của bạn sẽ mau hỏng hoặc giảm hiệu suất. Được nhưng bạn sẽ phải thay bình ắc quy thường xuyên hơn. Được nhưng thay vì bạn lấy được nhiều điện từ tấm pin thì bạn chỉ nhận được mức điện trung bình. Được nhưng nếu có sự cố gì thì tất cả sẽ tự hủy vì không có ai bảo vệ chúng..v.v..

3. MPP là gì?

Các tấm pin mặt trời làm từ vật liệu Silicon nên dòng và áp của chúng cũng có quan hệ với nhau, chứ không phải bất kỳ.

Khi pin mặt trời ở một điện thế nào đó thì nó cũng có một dòng điện tương ứng. Vẽ tất cả các cặp điểm này lại ta có Đường cong đặc tính V-I của pin mặt trời.

Với một điểm làm việc nào đó của nó ta sẽ có một V và một I tương ứng, và công suất nó tạo ra sẽ là P = VI

Chắc chắn là P này sẽ thay đổi khi điểm làm việc thay đổi, và điểm nào cho ta P lớn nhất thì gọi là điểm công suất cực đại của tấm pin mặt trời (Maximum Power Point: MPP)

Đường cong đặc tính dòng điện – điện áp của tấm pin mặt trời cho ta quan hệ V và I để từ đó xác định được điểm công suất cực đại của nó có hình dạng như hình sau đây.

4. MPPT là gì?

MPPT hay Maximum Power Point Tracking là thuật toán mà bộ charge controllers sử dụng để làm cho các tấm pin mặt trời kết nối vào nó hấp thụ tối đa năng lượng mặt trời. Khi tia nắng mặt trời thay đổi (như khi trời râm mát hay nắng lên) điểm MPP của tấm pin mặt trời thay đổi theo. Bộ charge controllers có MPPT của Leonics có thiết kế vi-xử-lý bên trong luôn theo dỏi được quan hệ V-I, ép tấm pin mặt trời phải làm việc tại điểm công suất cực đại, nhầm làm cho các tấm pin mặt trời hấp thụ năng lượng tối đa.

5. Bộ solar charger controller loại PWM và loại bộ solar charger controller MPPT khác nhau như thế nào?

Nhiệm vụ cơ bản nhất của bộ điều khiển charge là điều chỉnh điện áp ra của PV panel thành điện áp thích hợp để nạp cho acquy. Để làm điều này, trước đây người ta dung nguyên tắc PWM (điều rộng xung) và sau này là MPPT (làm việc ở điểm công suất lớn nhất)

Nguyên tắc PWM thường được dùng trong các mạch ổn áp, nếu PV panel có điện áp 17V trong khi điện áp charge cho acquy chỉ có 13.6V, người ta sẽ sử dụng 1 mạch transistor để đóng cắt liên tục làm nó chỉ cấp điện trong 80% thời gian (17V * 80% = 13.6V). Có thể hiểu được điều này khi xem hình vẽ sau:

Tuy nhiên phương pháp PWM trên có một nhược điểm quá lớn: nó phung phí 20% năng lượng của pV panel trong trường hợp trên. Và dể thấy rằng nếu dùng bộ charger controller loại PWM cho các PV panel có điện thế cao hơn 17V thì mức độ phung phí càng tăng nhiều. Trong tình hình giá thành PV panel hiện nay còn cao, các solar charger controller PWM hiện nay ít được sử dụng.

Các solar charger controller hiện nay thường dùng phương pháp MPPT. Phương pháp này thoát ra khỏi quan niệm điều áp cũ kỹ của PWM để đưa vào quan điểm khác: làm sao sử dụng tối ưu hiệu suất của PV panel. Do vậy nó khá phức tạp và tốn kém. Nguyên tắc của nó là dùng các mạch vi-xử-lý để theo dỏi điểm làm việc có công suất cực đại của PV panel, ép PV panel luôn làm việc ở điểm này để lấy tối đa năng lượng của PV panel (điểm MPP của PV panel cũng luôn thay đổi do ánh nắng thay đổi). Sau đó đưa năng lượng này sang 1 mạch charge bình, vì mạch này độc lập nên có thể thiết kế có nhiều chế độ charge, tối ưu hóa việc nạp bình về thời gian nạp và cách nạp để kéo dài tuổi thọ bình. Một ưu điểm khác là vào ban đêm, khi điện áp của PV panel bằng không, năng lượng được dự trữ ở acquy có điện thế lớn có khuynh hướng chạy ngược về panel thì nó cách ly ra chúng ra hoàn toàn, vừa bảo vệ PV panel vừa bảo vệ năng lượng dự trữ ở bình. Điều này thì bộ PWM khó có thể thực hiện hoàn hảo được.

Các solar charger controller MPPT có giá đắt hơn nhiều so với các solar charger controller PWM. Tuy nhiên nó xứng đáng được dùng vì nếu tính trên hiệu suất của cả hệ thống thì nó lại rẻ hơn nhiều so với khi dùng loại PWM cũ, làm mất hiệu suất trên 10% hay hơn thế nữa.

Xem tiếp…