Hệ thống điện mặt trời hiện nay gồm 2 loại hệ thống chính: hệ thống độc lập và hệ thống hòa lưới
1. Hệ thống hòa lưới:
Hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ nhận bức xạ mặt trời và chuyển hóa thành nguồn điện một chiều (DC). Nguồn điện DC này sẽ được chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều (AC) thông qua Grid Tie Inverter ( bộ chuyển đổi điện nối lưới). Với bộ chuyển đổi này sẽ đảm bảo nguồn năng lượng được tạo ra từ hệ pin mặt trời sẽ được chuyển đổi ở chế độ tốt nhất nhằm tối ưu hóa nguồn năng lượng từ hệ pin mặt trời và cung cấp điện năng cho tải.
Bên cạnh đó việc inverter có chế độ thông minh, tự dò tìm và đồng bộ pha nhằm kết nối giữa điện năng tạo ra từ hệ pin mặt trời và điện lưới.
Về cơ bản một hệ thống điện mặt trời hòa lưới lắp mái nhà (rooftop) thì có các thành phần cấu thành sau trong bảng giá.
1. Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel – Solar module)
2. Bộ hòa lưới điện (Grid-tie inverter)
3. Hệ thống đo đếm điện năng và giám sát từ xa (Monitoring system)
4. Tủ phân phối và bảo vệ DC/AC (DC/AC Distribution Box)
5. Khung giá đỡ (khung kẽm/ nhúng nóng, ray bát kẹp nhôm chuyên dụng anodize)
6. Dây dẫn, thang máng cáp, phụ kiện chuyên dụng
7. Nhân công vận chuyển và lắp đặt.
Về giá một hệ thống điện mặt trời hòa lưới lắp đặt hoàn chỉnh, cho dù là cho gia đình hay doanh nghiệp, nhà xưởng thì sẽ phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:
1. Vật tư chính: Loại vật tư, giá rẻ, phổ thông hay cao cấp, đặc biệt là tấm pin mặt trời, bộ hòa lưới. Giá vật tư chính chiếm phần lớn giá trị hợp đồng, từ 60-70%. Có nhiều loại pin mặt trời, kể cả 1 hãng sản xuất cũng có nhiều cấp độ sản phẩm, phổ thông và rẻ nhất là Poly/ Poly Perc, cao hơn là Mono/ Mono Perc hay cao cấp là Mono N-Type… Giá các sản phẩm này tùy thuộc vào uy tín nhà sản xuất, thông số kỹ thuật của sản phẩm, chế độ bảo hành, các chứng chỉ chứng nhận của sản phẩm…
2. Vật tư phụ: Chiếm từ 20-30% giá trị hợp đồng, tuy nhiên phần này cũng rất quan trọng, các thiết bị sử dụng trong tủ điện, các loại thiết bị CB, cầu chì, cắt lọc sét, dây dẫn chuyên dụng cho điện mặt trời… Các loại khung kẽm & nhôm chuyên dụng, thang máng cáp có độ bền trên 30 năm ở ngoài trời…
3. Điều kiện mái thi công: mái tôn sẽ ít tốn chi phí nhất, sau đó là mái bằng, mái ngói… đặc thù một số công trình phức tạp hoặc ở độ cao thì có thể chi phí thi công cao hơn một chút. Nhưng giá thi công chỉ chiếm khoảng 5-15% tổng giá trị hợp đồng.
4. Chất lượng thi công, bảo hành bảo dưỡng… mỗi đơn vị thi công điện mặt trời có năng lực, kinh nghiệm và tiêu chuẩn chất lượng riêng, các công ty lớn còn có đội ngũ theo dõi giám sát hệ thống và đề xuất bảo trì bảo dưỡng định kỳ cho các hệ thống lớn để tăng tính hiệu quả của công trình. Vì thế chi phí lắp đặt có thể có khác nhau, tuy vậy tỉ lệ chi phí này không lớn chỉ từ 5-15% đơn giá hệ thống, vì vậy nên chọn các đơn vị có năng lực tốt, kinh nghiệm nhiều năm và đội ngũ lớn để có thể yên tâm về chất lượng & tuổi thọ của công trình.
Và giá thành như sau:
– Điện mặt trời áp mái cho gia đình: với công suất lắp đặt từ 2-5kWp, mỗi kWp cần diện tích khoảng 6-7m2 và mỗi ngày sản xuất được từ 4-6kWh (tùy chất lượng tấm pin, các thành phần khác trong hệ thống & điều kiện nắng) sẽ có suất đầu tư từ 20-25tr/1kWp cho các sản phẩm tốt, và từ 25-30tr cho các sản phẩm cao cấp có tiêu chuẩn & chất lượng vượt trội, thời gian bảo hành lâu.
– Điện mặt trời áp mái với quy mô lớn hơn cho nhà xưởng, doanh nghiệp, giá thành mỗi kWp phổ thông là từ 15-18tr/ kWp và cao cấp là từ 18-22tr/kWp
Một số đơn vị nhỏ có thể có đơn giá thấp hơn mức đề xuất bên trên nhưng khách hàng nên xem kỹ năng lực của đơn vị chào giá và xuất xứ của sản phẩm có thể là từ các hãng không tên tuổi tại Trung Quốc.
2. Hệ thống độc lập:
4 loại thiết bị chính
Để có hệ thống điện mặt trời độc lập, phải đầu tư cả bộ gồm 4 loại thiết bị chính là: tấm pin, bộ điều khiển sạc, bộ biến điện (DC-AC inverter) và bộ bình ắc-quy, trong đó có 2 bộ phận đắt tiền nhất là tấm pin và bộ bình ắc-quy. Nếu hòa vào lưới điện, chúng ta sẽ không phải tốn tiền cho bộ bình ắc-quy trữ điện và một số thiết bị, như vậy giá sẽ giảm xuống phân nửa.
Việc đầu tư hệ thống điện mặt trời với quy mô như thế nào là tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng điện của hộ gia đình, cơ quan, doanh nghiệp. Đối với những công sở, văn phòng làm việc nhỏ, ít người, có thể đầu tư một hệ thống điện mặt trời có công suất từ 1-3kW, giá mỗi kW khoảng 2000 – 3000 USD, diện tích giàn pin từ 8-25m2. Những văn phòng, công sở có nhiều người làm việc, có thể lắp đặt hệ thống khoảng 10kW, giá 20,000 USD, diện tích giàn pin chiếm khoảng 80m2.
Trong quá trình vận hành, hệ thống điện mặt trời hầu như không có hư hỏng gì. Chỉ có bình ắc-quy là phải thay, cứ từ 3-5 năm một lần. Giá 1 chiếc bình ắc-quy hiện nay là 150 USD. Hệ thống có công suất 1kW cần đến 6-8 chiếc bình ắc-quy như thế. Bộ điều khiển sạc và bộ biến điện cũng phải thay, cứ khoảng 10 năm 1 lần.
Đối với hộ gia đình, nếu dùng để thắp sáng 2 bóng đèn compact tiết kiệm điện loại 14W, 1 tivi 21inch (30W) và 1 chiếc quạt bàn (40W), thì có thể đầu tư hệ thống có công suất 200Wp, giá khoảng 800 USD. Hệ thống nhỏ này mỗi ngày có thể sản suất được khoảng 0,8kWh điện. Còn hệ thống lớn hơn một chút, có công suất 400Wp, giá 1400 USD, mỗi ngày sản xuất được khoảng 1,6kWh điện, có thể dùng liên tục trong 5 giờ liền để thắp sáng 6 bóng đèn compact tiết kiệm điện, 1 máy cassette, 1 quạt bàn và 1 chiếc ti vi màu. Hệ thống lớn hơn nữa, có công suất 1000Wp, giá bán khoảng 3500 USD, sản xuất được khoảng 4kWh điện mỗi ngày, có thể thắp sáng được 4 compact tiết kiệm điện (trong 7 giờ), 1 máy cassette (6 giờ), 2 quạt bàn (7 giờ), 1 tivi (8 giờ) và 1 nồi cơm điện (1 giờ) và tủ lạnh…
Thông thường, nếu muốn sử dụng thêm máy điều hòa nhiệt độ có công suất 1HP, thì phải đầu tư hệ thống điện mặt trời có công suất trên 1.5kW, tốt nhất là 3kW (giá khoảng 10,000 USD). Một hệ thống pin mặt trời có công suất 1kW có thể sản suất bình quân khoảng 4kWh điện trong 1 ngày.
Nguyên lý hoạt động
Tấm pin năng lượng mặt trời là hệ thống các tấm vật liệu đặc biệt có khả năng chuyển đổi quang năng của ánh sáng mặt trời thành điện năng. Tấm pin có cấu tạo là những tế bào quang điện có hiệu suất cao, công suất từ 20 – 310Wp và có tuổi thọ trung bình là 30 năm.
Đi cùng các tấm pin mặt trời là bộ điều khiển sạc, có chức năng sạc điện cho ắc-quy, đồng thời bảo vệ cho ắc-quy chống nạp quá tải và xả quá lâu, giúp tăng tuổi thọ của ắc-quy và nâng cao hiệu quả sử dụng của pin mặt trời. Bộ điều khiển còn cho biết tình trạng nạp điện của pin mặt trời vào ắc-quy cho người sử dụng kiểm soát được các phụ tải. Mạch bảo vệ của bộ điều khiển sẽ thực hiện việc ngắt mạch khi bộ điều khiển xác nhận bình ắc-quy đã được nạp đầy hoặc điện áp bình quá thấp. Hệ thống còn có bộ biến điện, để chuyển đổi dòng điện 12V DC từ ắc-quy thành dòng điện AC (110V, 220V), có công suất từ 0,3-30kVA.
Những tấm pin mặt trời thường được lắp thành dàn trên mái nhà hoặc trên sân thượng. Khi mặt trời chiếu vào giàn pin này, ánh sáng sẽ được biến đổi thành điện năng, tạo ra dòng điện 1 chiều. Dòng điện này được dẫn tới bộ điều khiển là một thiết bị điện tử có chức năng điều hòa tự động quá trình nạp điện vào ắc-quy ra các thiết bị điện 1 chiều (DC).
Trường hợp công suất giàn pin đủ lớn, trong mạch điện sẽ được lắp thêm bộ chuyển đổi điện, để chuyển đổi dòng 1 chiều thành dòng xoay chiều (AC), chạy được thêm nhiều thiết bị điện gia dụng như đèn, quạt, radio, tivi, tủ lạnh…
