Cách chọn pin lưu trữ điện cho hệ thống điện mặt trời gia đình

 

Có một số thông số kỹ thuật nhất định bạn nên sử dụng khi đánh giá các tùy chọn pin cho hệ thống năng lượng mặt trời của mình, chẳng hạn như pin lưu trữ sẽ sử dụng được bao lâu hoặc lượng điện năng mà nó có thể cung cấp. Dưới đây, hãy tìm hiểu về tất cả các tiêu chí mà bạn nên sử dụng để so sánh các lựa chọn lưu trữ năng lượng tại nhà, cũng như các loại pin khác nhau.

 
Khi bạn xem xét các tùy chọn lưu trữ cho hệ thống năng lượng mặt trời của mình, bạn sẽ gặp rất nhiều thông số kỹ thuật phức tạp của sản phẩm. Những yếu tố quan trọng nhất để sử dụng trong quá trình đánh giá của bạn là xếp hạng dung lượng và công suất định mức của pin, độ xả sâu (depth of discharge: DoD), hiệu suất khứ hồi, bảo hành và nhà sản xuất (thương hiệu).

 
Dung lượng là tổng lượng điện mà pin năng lượng mặt trời có thể lưu trữ, được đo bằng kilowatt-giờ (kWh). Hầu hết các pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời gia đình được thiết kế để “có thể xếp chồng lên nhau”, có nghĩa là bạn có thể sử dụng nhiều pin trong hệ thống lưu trữ điện năng lượng mặt trời của mình để có thêm nhiều dung lượng.

Mặc dù dung lượng cho bạn biết mức độ lớn của pin nhưng nó không cho bạn biết lượng điện mà pin có thể cung cấp tại một thời điểm nhất định. Để có được hình ảnh đầy đủ, bạn cũng cần xem xét mức năng lượng của pin. Đối với pin lưu trữ, công suất định mức (power rating) là lượng điện mà pin có thể cung cấp tại một thời điểm. Nó được đo bằng kilowatt (kW).

Pin có dung lượng cao và mức công suất định mức thấp sẽ cung cấp một lượng điện thấp (đủ để chạy một số thiết bị quan trọng) trong một thời gian dài. Pin có dung lượng thấp và mức công suất định mức cao có thể chạy toàn bộ ngôi nhà của bạn, nhưng chỉ trong vài giờ.

 Hầu hết các loại pin lưu trữ điện hệ thống năng lượng mặt trời luôn cần giữ lại một số điện tích do thành phần hóa học của chúng. Nếu bạn sử dụng hết 100% dung lượng sạc của pin, tuổi thọ hữu ích của nó sẽ bị rút ngắn đáng kể.

Độ xả sâu (DoD) của pin đề cập đến lượng dung lượng của pin đã được sử dụng. Hầu hết các nhà sản xuất sẽ chỉ định một DoD tối đa để có hiệu suất tối ưu. Ví dụ: nếu pin 20 kWh có DoD là 90%, bạn không nên sử dụng pin quá 18 kWh trước khi sạc lại. Nói chung, DoD cao hơn có nghĩa là bạn sẽ có thể sử dụng nhiều dung lượng pin hơn.

 Hiệu suất khứ hồi của pin biểu thị lượng năng lượng có thể được sử dụng dưới dạng phần trăm năng lượng mà nó đã sử dụng để lưu trữ nó. Ví dụ: nếu bạn nạp 10 kWh điện vào pin và chỉ có thể nhận lại 9 kWh điện hữu ích, thì pin có hiệu suất khứ hồi 90% (9 kWh/10 kWh = 90%). Nói chung, hiệu suất khứ hồi cao hơn có nghĩa là bạn sẽ nhận được nhiều giá trị kinh tế hơn từ pin của mình. 

 Đối với hầu hết các mục đích sử dụng lưu trữ năng lượng tại nhà, pin của bạn sẽ “quay vòng” (nạp và xả) hàng ngày. Khả năng giữ một lần sạc của pin sẽ giảm dần khi bạn sử dụng nhiều hơn. Theo cách này, pin lưu trữ điện hệ thống năng lượng mặt trời giống như pin trong điện thoại di động của bạn – bạn sạc điện thoại mỗi đêm để sử dụng trong ngày và khi điện thoại cũ hơn, bạn sẽ bắt đầu nhận thấy rằng pin không còn nhiều như khi nó còn mới. Ví dụ: pin có thể được bảo hành trong 5.000 chu kỳ hoặc 10 năm với 70% dung lượng ban đầu của nó. Điều này có nghĩa là khi kết thúc bảo hành, pin sẽ mất không quá 30% khả năng lưu trữ năng lượng ban đầu.

Pin lưu trữ điện hệ thống năng lượng mặt trời của bạn sẽ có bảo hành đảm bảo một số chu kỳ nhất định và/ hoặc năm tuổi thọ hữu ích. Vì hiệu suất của pin suy giảm tự nhiên theo thời gian, nên hầu hết các nhà sản xuất cũng sẽ đảm bảo rằng pin sẽ giữ được dung lượng nhất định trong suốt thời gian bảo hành. Do đó, câu trả lời đơn giản cho câu hỏi “pin lưu trữ của tôi sẽ sử dụng được bao lâu?” là nó phụ thuộc vào thương hiệu của pin mà bạn mua và dung lượng nó sẽ mất đi theo thời gian.

 Nhiều loại hình tổ chức khác nhau đang phát triển và sản xuất các sản phẩm pin lưu trữ điện hệ thống năng lượng mặt trời, từ các công ty ô tô đến các công ty khởi nghiệp công nghệ. Mặc dù một công ty ô tô lớn tham gia vào thị trường lưu trữ năng lượng có thể có lịch sử sản xuất sản phẩm lâu hơn, nhưng họ có thể không đưa ra công nghệ mang tính cách mạng nhất. Ngược lại, một công ty khởi nghiệp công nghệ có thể có một công nghệ hiệu suất cao hoàn toàn mới, nhưng ít có hồ sơ theo dõi để chứng minh chức năng lâu dài của pin.

Việc bạn chọn pin được sản xuất bởi một công ty khởi nghiệp tiên tiến hay một nhà sản xuất có lịch sử lâu đời tùy thuộc vào mức độ ưu tiên của bạn. Đánh giá các bảo hành liên quan đến từng sản phẩm có thể cung cấp cho bạn hướng dẫn bổ sung khi bạn đưa ra quyết định của mình. 

 Có hai cách để trả lời câu hỏi này và cách thứ nhất là xác định pin lưu trữ có thể cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn trong bao lâu. Trong nhiều trường hợp, pin được sạc đầy có thể chạy trong nhà của bạn qua đêm khi các tấm pin năng lượng mặt trời của bạn không tạo ra điện. Để tính toán chính xác hơn, bạn sẽ cần biết một số biến số, bao gồm lượng năng lượng mà hộ gia đình bạn tiêu thụ trong một ngày nhất định, công suất và định mức năng lượng cho pin mặt trời của bạn và liệu bạn có kết nối với lưới điện hay không.

Để làm ví dụ đơn giản, chúng tôi sẽ xác định kích thước của pin lưu trữ cần thiết để cung cấp giải pháp lưu trữ cộng với năng lượng mặt trời phù hợp với mức sử dụng trung bình của hộ gia đình ở Việt Nam, trung bình 8 kWh mỗi ngày, gia đình ở đô thị sử dụng 20 kWh.

Vì vậy nếu chọn đối với nhà sử dụng trung bình bạn chỉ cần chọn 1 bộ pin có dung lượng tương đương 10 kWh và chọn 2 bộ như vậy xếp chồng lên cho hộ gia đình có nhu cầu cao hơn.

 

Về hệ thống điện mặt trời trên mái nhà có công suất 3KW (tính theo công suất biến tần) sẽ phù hợp với ngôi nhà sử dụng trung bình, hệ thống từ 5kW đến 10KW phù hợp với ngôi nhà ở đô thị hoặc ngôi nhà sử dụng nhiều điện.

 

 
Tuổi thọ của các tấm pin năng lượng mặt trời đã tăng lên đáng kể trong thập kỷ qua, người ta kỳ vọng rằng tuổi thọ của pin lưu trữ cũng sẽ tăng lên khi thị trường lưu trữ năng lượng đang rất phát triển.

Bảo trì đúng cách cũng có thể ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ pin lưu trữ của bạn. Pin bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, vì vậy việc bảo vệ pin lưu trữ của bạn khỏi bị tác động trực tiếp bởi nhiệt độ có thể kéo dài tuổi thọ sử dụng của nó. Nhiều nhà sản xuất pin lưu trữ hàng đầu như Tesla, Sonnen, BYD, Alpha có cung cấp tính năng điều tiết nhiệt độ bên trong bộ pin của họ. Tuy nhiên, nếu bạn không mua những thương hiệu trên thì cũng có giải pháp khác để làm mát từ bên ngoài nhằm nâng cao tuổi thọ của pin lưu trữ.

 
Pin lưu trữ năng lượng gia đình hiện nay phổ biến là axit chì, lithium ion. Trong hầu hết các trường hợp, pin lithium ion là lựa chọn tốt nhất cho hệ thống điện mặt trời hiện đại, mặc dù loại ắc quy axit chì có thể có giá cả phải chăng hơn.

 
1. Axit chì

 
Ắc quy axit chì là một công nghệ đã được thử nghiệm và đã được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời không nối lưới trong nhiều thập kỷ. Mặc dù chúng có tuổi thọ tương đối ngắn và độ xả sâu (DoD) thấp hơn so với các loại pin Lithium ion khác, nhưng chúng cũng là một trong những lựa chọn ít tốn kém nhất hiện nay trên thị trường. Đối với những chủ nhà không muốn sử dụng điện lưới và cần lắp đặt nhiều bộ lưu trữ năng lượng thì axit chì có thể là một lựa chọn phù hợp.

 
Phần lớn các gia đình lắp đặt điện mặt trời cộng với bộ tích trữ điện hiện nay đều sử dụng công nghệ pin lithium ion. Do pin lithium ion nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn so với pin axit chì. Chúng cũng có độ xả sâu cao hơn và tuổi thọ dài hơn khi so sánh với pin axit chì.