Cách tính toán và lựa chọn hệ thống điện mặt trời độc lập

1. Cách tính toán công suất cho từng thiết bị lắp đặt trong hệ thống điện năng lượng mặt trời độc

Trước hết bạn cần biết rằng Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập gồm 4 phần chính: Tấm pin năng lượng mặt trời

Bước 1. Tính toán xác định nhu cầu tiêu thụ điện

Trước khi thiết kế hệ thống, bạn cần xác định tổng mức tiêu thụ điện trung bình hàng ngày của ngôi nhà hoặc khu vực mà hệ thống sẽ phục vụ. 

Liệt kê các thiết bị điện: Xác định công suất (W) và thời gian hoạt động mỗi ngày của từng thiết bị.

Tính tổng năng lượng tiêu thụ hàng ngày:

$${\mathrm{<span\; style="font-weight:\; 400;">E=\sum (Pi\times Ti)/1000</span>}}_{}$$

• Trong đó:

${\mathrm{<b> \; \; Pi: </b>}}_{}$${\mathrm{Công\; suất\; của\; thiết\; bị\; i\; (W).}}_{}$

${\mathrm{<b> \; \; Ti: </b>}}_{}$${\mathrm{Thời\; gian\; hoạt\; động\; của\; thiết\; bị\; i\; (giờ/ngày)}}_{}$

${\mathrm{<b> \; \; E: </b>}}_{}$${\mathrm{Năng\; lượng\; tiêu\; thụ\; trung\; bình\; hàng\; ngày\; (kWh/ngày)}}_{}$

• Ví dụ:

     Quạt điện: 50W, sử dụng 8 giờ/ngày. => 50W x 8 /1000 = 0.4 kWh.

     Tivi: 100W, sử dụng 5 giờ/ngày. => 100W x 5 /1000 = 0.5 kWh.

     Máy bơm: 500W, sử dụng 2.2 giờ/ngày => 500W x 2.2 / 1000 = 1.1 kWh

Như vậy, tổng tiêu thụ điện là: 0.4 + 0.5 + 1.1= 2 kWh/ngày.

Bước 2. Chọn bình sạc, pin lưu trữ

Hệ thống điện mặt trời độc lập cần một bộ lưu trữ điện để dùng vào ban đêm, ngoài ra còn có chức năng ổn áp và cung cấp dòng ổn định cho thiết bị cả ngày lẫn đêm. Để đảm bảo cung cấp điện liên tục vào ban đêm hoặc khi trời nhiều mây, bạn cần có pin lưu trữ. Dung lượng pin lưu trữ được tính dựa trên nhu cầu tiêu thụ điện và số ngày dự phòng cần thiết (thường từ 1 đến 3 ngày).

Công thức tính năng lượng pin lưu trữ (kWh):

Ebatt=E × D / ηac quy​ / DOD

• Trong đó:

     Engay: Tổng nhu cầu điện hàng ngày (kWh/ngày).

     D: Số ngày dự phòng (ngày).

     ηac quy: Hiệu suất của pin lưu trữ lithium (thường lớn hơn 0.9).

     DOD: Độ xả sâu của pin lưu trữ

• Ví dụ, nếu bạn muốn có 2 ngày dự phòng, với nhu cầu điện 2 kWh/ngày , hiệu suất pin lưu trữ Easyway 95%:, DOD là 90%

Ebatt= 2 × 2 / 0.95 / 0.9= 4.67 (kWh)

Như vậy, bạn cần một pin lưu trữ với năng lượng tối thiểu là 4,67 kWh. Hùng Việt đề xuất bạn sử dụng pin Easyway 48V 100Ah với năng lượng lưu trữ là 4,8 kWh.

>> Top 5 mã pin lithium Easyway bán chạy nhất năm 2024

>> Cập nhật giá pin lưu trữ năng lượng mặt trời mới nhất 2024

Bước 3. Lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời (P)

Sau khi có nhu cầu tiêu thụ điện, bạn tính công suất hệ thống cần thiết để đáp ứng nhu cầu này. Công thức chung là:

Psolar = Engay / H * D

• Trong đó:

     Engay​: Tổng nhu cầu điện hàng ngày (kWh/ngày).

     H: Số giờ nắng hiệu quả mỗi ngày (giờ/ngày)

     D: Số ngày dự phòng

• Ví dụ, nếu bạn cần 2 kWh/ngày, với 3 giờ nắng hiệu quả, số ngày dự phòng là 2 

Psolar = 2 / 3  x 2 = 1.33 kWp

Như vậy, bạn cần một hệ thống pin mặt trời có công suất khoảng 1330Wp để đáp ứng nhu cầu này trong 2 ngày.

Bước 4. Lựa chọn inverter cho hệ điện năng lượng mặt trời độc lập

Inverter chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ pin lưu trữ và tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC) để sử dụng cho các thiết bị điện.

Công suất inverter phải lớn hơn tổng công suất của các thiết bị điện hoạt động đồng thời. 

• Ví dụ, nếu bạn có tổng công suất thiết bị là 2.5 kW, thì nên chọn inverter có công suất lớn hơn, chẳng hạn 3kW để đảm bảo hoạt động ổn định.

*Lưu ý: các thiết bị như tủ lạnh, máy bơm, máy giặt… có dòng khởi động lớn hơn nhiều so với dòng khi hoạt động bình thường, nên chọn inverter có công suất cao hơn 20 – 30%.

Bước 5. Xem xét các yếu tố khác

Vị trí lắp đặt pin mặt trời: Chọn nơi có nhiều ánh nắng, không bị bóng che.
Khả năng mở rộng: Tính toán khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai.

• Ví dụ, Giả sử một hộ gia đình có công suất tải đồng thời 2.5kW, dùng hết 6 kWh/ngày, khu vực có số giờ nắng trung bình 3 giờ nắng/ngày, số ngày dự phòng là 2. Cần có hệ thống như sau:

1. Công suất pin mặt trời (P): P=6 / 3 * 2  = 4 (kWp)
2. Năng lương pin lưu trữ (Ebatt): Sử dụng pin lưu trữ dự phòng 2 ngày: Ebatt = 6*2/0.9/0.95 = 14kWh
3. Inverter: Chọn inverter có công suất khoảng 3kW để đảm bảo công suất vượt quá tổng thiết bị điện.

2. Ví dụ cụ thể về Cách tính toán hệ thống điện mặt trời độc lập

Một nhà muốn sử dụng điện mặt trời cho các thiết bị ưu tiên: 

1. Quạt bàn : 3 cái (55W/cái). Thời gian sử dụng 5h/ngày.
2. Máy tính xách tay : 1 cái (90W/cái). Thời gian sử dụng 8h/ngày
3. Bóng đèn : 10 cái ( 18W/bóng ). Thời gian sử dụng 4h/ngày.
4. Tủ lạnh 90L 75W sử dụng 24/24 .
5. Máy bơm: 2 cái (500W/cái). Thời gian sử dụng 3h/ngày

Từ các thiết bị trên, ta có thể dễ dàng tính tổng số năng lượng điện tiêu thụ  (ký hiệu Et) 1 ngày như sau :

Et = (3*55*5 + 1*90*8 + 18*10*4 + 75*24 + 2*500*2)/1000 = 6,065 kWh

Năng lượng điện cần tạo ra an toàn tính toán với hệ số an toàn 1.2:

Ea = 6,065 * 1.2 = 7.278 kWh

Hệ số an toàn để đảm bảo những ngày ít nắng vẫn đảm bảo đủ điện. Và do hao phí chuyển đổi của inverter, dây dẫn… Hệ số an toàn càng cao thì hệ thống điện mặt trời dự trữ đã tính toán sẽ càng an toàn.

Như vậy năng lượng  điện cần tạo ra là khoảng 7.5 kWh

Với điều kiện nắng ở Việt Nam trung bình 3h nắng/ ngày. Ta tính toán được lượng pin cần lắp đặt là 7.5/3 =2.5 kWp tấm pin năng lượng mặt trời. 

Năng lượng 1 bình lưu trữ 48V-100Ah chứa được lượng điện năng như sau: 

                                       48*100*0.9 = 4320W. Với DOD = 90%

Thời gian sử dụng ban ngày: 50% thời gian.

Thời gian sử dụng ban đêm: 50% thời gian.

Do đó số lượng pin lưu trữ cần dùng chỉ là: 1 bình 48V-100Ah. Nên chọn pin lưu trữ chuyên dụng cho hệ thống điện mặt trời. VD: Easyway, Dyness,...

Hùng Việt - Đơn vị phân phối thiết bị năng lượng mặt trời chất lượng top đầu tại Việt Nam và là Tổng thầu EPC các dự án Điện Mặt Trời

Hùng Việt là đơn vị EPC uy tín trong lĩnh vực năng lượng mặt trời, chúng tôi cung cấp các giải pháp lắp đặt, cung cấp vật tư như: Biến tần năng lượng Inverter Solis, tấm pin năng lượng mặt trời, dây cáp điện Leader,.....và thi công lắp đặt các dự án điện mặt trời trên toàn quốc quy mô từ hộ gia đình đến các dự án cho doanh nghiệp.  Hùng Việt cam kết tư vấn tận tâm cho khách hàng để đem tới giải pháp hiệu quả với sản phẩm chất lượng, giá cả cạnh tranh với mục đích phát triển bền vững nguồn năng lượng sạch để xây dựng cuộc sống xanh cho mọi nhà.