Điện mặt trời là gì? Nguyên lý hoạt động ra sao?

Ngày nay, điện mặt trời được ứng dụng thực tế và hiệu quả trong việc chuyển đổi tạo ra điện năng. Điện mặt trời không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo nguồn cung cấp năng lượng bền vững mà còn có những tác động tích cực đến cả kinh tế và môi trường. Cùng Naangroup tìm hiểu điện mặt trời là gì cũng như hệ thống điện mặt trời điển hình hiện nay.

Điện mặt trời là gì?

Điện mặt trời là loại điện năng được tạo ra từ việc chuyển đổi trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng thông qua các tấm pin năng lượng mặt trời. Quá trình này dựa trên hiệu ứng quang điện, khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tế bào quang điện trong tấm pin, nó sẽ kích thích các electron di chuyển tạo thành dòng điện.

Điện mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo, không gây ra khí nhà kính, không ảnh hưởng đến môi trường, không gây biến đổi khí hậu. Công nghệ sử dụng điện mặt trời đã xuất hiện từ lâu, đến nay, nguồn năng lượng này trở thành một trong những năng lượng chính của nhiều quốc gia trên thế giới với những vai trò quan trọng trong nhiều khía cạnh kinh tế, xã hội và môi trường, trong đó có Việt Nam chúng ta.

>>> Xem thêm: Điện gió là gì? Tiềm năng ứng dụng điện gió trong ngành điện

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời là gì?

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điện mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện trong vật lý.

Những tấm pin năng lượng được lắp trên mái nhà hoặc những nơi có thể đón được nhiều ánh sáng mặt trời nhất. Nó sẽ hấp thụ các photon có trong ánh sáng mặt trời mà sinh ra dòng điện một chiều. 

Hệ thống biến tần sẽ chuyển đổi dòng điện một chiều này thành dòng điện xoay chiều. Dòng điện xoay chiều này có cùng công suất và tần số với điện hòa lưới.

Hệ thống này sử dụng sạc năng lượng mặt trời để sạc đầy các bình ắc quy lưu trữ rồi hòa vào mạng lưới điện nhà nước. Từ đó, cả hai nguồn điện này sẽ cùng lúc cung cấp điện cho các tải tiêu thụ. Tuy nhiên thì hệ thống này sẽ tự động ưu tiên sử dụng nguồn điện mặt trời. Chỉ khi hệ thống điện mặt trời không sản sinh và cung cấp đủ nguồn điện thì mới chuyển sang sử dụng nguồn điện lưới.

Ưu điểm, nhược điểm của điện mặt trời

Ưu điểm

Nguồn năng lượng tái tạo sạch

Đây là một nguồn năng lượng tái tạo, không như các nhiên liệu hóa thạch khác là than, khí đốt, dầu mỏ,… Chúng đều là những nguồn nhiên liệu có hạn và không thể phục hồi. Tuy nhiên với năng lượng mặt trời thì khác. Theo tính toán của NASA, ánh sáng mặt trời có thể cung cấp năng lượng cho chúng ta trong khoảng 6,5 tỷ năm nữa. Hơn nữa, nguồn điện từ mặt trời sẽ làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại vào khí quyển.

Tiết kiệm chi phí

Hệ thống điện năng lượng mặt trời giúp các hộ gia đình và các doanh nghiệp tiết kiệm được khoản lớn trong ngân sách. Hệ thống điện mặt trời có thể đáp ứng được nhu cầu năng lượng của người dùng. Hóa đơn tiền điện sẽ giảm thiểu đáng kể.

Ngoài ra người sử dụng còn có thể sinh lời từ việc kiếm nguồn điện dư thừa khi bán lại nó cho EVN.

Chi phí bảo trì, bảo dưỡng của hệ thống cũng thấp. Hệ thống điện mặt trời luôn được các nhà sản xuất chính hãng bảo hành trong khoảng thời gian lên đến 15 – 25 năm.

Tăng giá trị cho công trình

Việc ứng dụng hệ thống năng lượng mặt trời giúp cho công trình thêm hiện đại, đẳng cấp. Giá trị về mặt kinh tế tăng cao. Các tài sản được trang bị hệ thống điện mặt trời luôn được lòng nhà đầu tư và cả khách hàng hơn.

Đón đầu xu hướng

Ngành năng lượng mặt trời còn nhiều tiềm năng và còn phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Những đổi mới, cải tiến trong vật lý lượng tử và công nghệ nano sẽ làm tăng công suất các tấm pin năng lượng mặt trời lên gấp nhiều lần so với hiện nay. Các ứng dụng từ quang năng sẽ còn tiếp tục mở rộng và phổ biến hơn nữa.

Nhược điểm của điện năng lượng mặt trời

Phụ thuộc vào tình hình thời tiết

Các tấm pin tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời vì vậy những ngày nhiều mây hay có mưa lượng điện sinh ra sẽ ít hơn. Và hệ thống này cũng không thể sinh ra điện năng vào buổi tối.

Chiếm nhiều diện tích không gian

Để tạo ra nguồn năng lượng ổn định, nhất là dùng trong các công trình cần phải sử dụng nhiều tấm pin mặt trời. Không gian để lắp các tấm pin cần phải đủ rộng. Nếu mái nhà không đủ rộng phải lắp thêm ở sân vườn hoặc ở những khu vực trống khác.

Hệ thống điện mặt trời điển hình hiện nay

Hệ thống điện năng lượng mặt trời độc lập

Một hệ thống mặt trời không nối lưới (độc lập) trái ngược với hệ thống hòa lưới. Để đảm bảo có điện mọi lúc mọi nơi, loại này đòi hỏi phải có một bộ pin lưu trữ. Ắc-quy cần phải được thay thế trong khoảng 3 đến 8 năm một lần, tùy theo mức độ chi phí, pin càng đắt thì càng dùng được lâu. Việc trang bị và bảo trì pin lưu trữ phức tạp, đắt tiền cũng như tổn thất năng lượng do chu trình xả nạp cao hơn như đã nói trên.

Hệ thống hòa lưới

Đây là hệ thống điện mặt trời được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Nguồn điện được tạo ra từ hệ thống điện hòa lưới được ưu tiên dùng cho các thiết bị điện. Khi nhu cầu sử dụng điện cao hơn lượng điện từ hệ thống điện mặt trời tạo ra, hệ thống sẽ lấy điện lưới quốc gia để sử dụng.

Khi hệ thống sản xuất điện dư thừa so với mức tiêu thụ thì lượng điện dư thừa sẽ đẩy lại mạng lưới điện quốc gia. Số điện dư này sẽ được ghi lại thông qua đồng hồ 2 chiều và EVN sẽ thanh toán cho số điện này.

Hệ thống điện mặt trời kết hợp

Hệ thống này chính là sự kết hợp giữa 2 hệ thống On-grid và Off-grid. Nó vừa có thể hoà lưới điện quốc gia, vừa có ắc quy dự trữ điện để phục vụ cho các nhu cầu cần thiết.

Kết luận:

Trên đây chúng ta đã tìm hiểu về khái niệm điện mặt trời là gì, cùng với những vai trò quan trọng của năng lượng mặt trời trong phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. Việc sử dụng loại năng lượng này rất quan trọng trên con đường xây dựng và phát triển bền vững của đất nước.