Tính pin mặt trời và ắc quy lưu trữ
Ắc quy kWh = kWh mỗi ngày × số ngày tự chủ ÷ (độ xả sâu × hiệu suất inverter): 5 kWh trong 1 ngày với LiFePO4 80% và inverter 90% cần 6,94 kWh (144,7 Ah ở 48 V). Tấm pin = Wh mỗi ngày ÷ (số giờ nắng đỉnh × 0,75): với 4 giờ là 1.667 W, tức 5 tấm 400 W.
Cách dùng
- Nhập lượng điện dùng mỗi ngày (kWh) và tải lớn nhất chạy cùng lúc (W), hoặc chuyển sang danh sách thiết bị rồi thêm từng thiết bị với công suất và số giờ mỗi ngày.
- Chọn số ngày tự chủ (ắc quy phải chạy bao lâu khi không có nắng), điện áp và loại ắc quy. LiFePO4 thường dùng tới 80 đến 90%, ắc quy chì axit tới 50%.
- Nhập số giờ nắng đỉnh của nơi lắp và theo mùa, công suất tấm pin và tổn hao hệ thống. Với hệ độc lập, hãy dùng tháng ít nắng nhất.
Cách tính
Dung lượng ắc quy (kWh) = kWh mỗi ngày × số ngày tự chủ ÷ (độ xả sâu × hiệu suất inverter). Ah = kWh × 1000 ÷ điện áp hệ thống.
Dàn pin (W) = Wh mỗi ngày ÷ (giờ nắng đỉnh × (1 − tổn hao)). Số tấm = W dàn ÷ W mỗi tấm, làm tròn lên.
Công suất liên tục của inverter = tải cùng lúc lớn nhất × 1,25. Thiết bị có động cơ (tủ lạnh, máy bơm, quạt, dụng cụ điện) lúc khởi động có thể kéo khoảng 3 lần công suất, nên công suất đỉnh phải chịu được.
Dòng bộ điều khiển sạc ≈ W tấm pin đã lắp ÷ điện áp ắc quy × 1,25. Đây là con số ước lượng cho bộ MPPT; cũng cần kiểm tra điện áp hở mạch của tấm pin không vượt giới hạn của bộ sạc.
Ví dụ tính
- Tải 5 kWh/ngày, 1 ngày tự chủ, LiFePO4 48 V xả sâu 80%, inverter 90%: 5 ÷ (0,8 × 0,9) = 6,94 kWh, tức 144,7 Ah ở 48 V.
- 4 giờ nắng đỉnh và tổn hao 25%: 5000 ÷ (4 × 0,75) = 1.667 W, nên cần 5 tấm 400 W (2.000 W), cho khoảng 6 kWh vào một ngày trung bình.
- Tải lớn nhất 1000 W: inverter ít nhất 1.250 W. Bộ điều khiển sạc ≈ 2.000 ÷ 48 × 1,25 = 52,1 A.
Giờ nắng đỉnh thường gặp
Chỉ là khoảng ước lượng. Hãy lấy giá trị cho đúng vị trí và tháng bất lợi nhất từ NREL PVWatts / NSRDB hoặc Global Solar Atlas của Ngân hàng Thế giới.
| Khí hậu | Giờ nắng đỉnh mỗi ngày |
|---|---|
| Vĩ độ cao vào mùa đông | 1-2 |
| Ôn đới nhiều mây, trung bình năm | 3-4 |
| Vĩ độ trung bình nhiều nắng, trung bình năm | 4-5 |
| Sa mạc và nhiệt đới nhiều nắng | 5-7 |
Giả định
- Tải là điện xoay chiều qua inverter, nên hiệu suất inverter được tính vào ắc quy. Với tải một chiều, đặt 100%.
- Những ngày không có nắng, ắc quy gánh toàn bộ tải trong ngày; không trừ phần điện mặt trời của những ngày đó.
- Tấm pin được tính để nạp đầy lại ắc quy bằng nắng của một ngày. Muốn hồi phục nhanh hơn sau nhiều ngày âm u, hãy thêm tấm pin.
- Đây là ước tính thiết kế để lập kế hoạch. Hãy nhờ chuyên gia có chuyên môn xác nhận hệ thống cuối cùng.
Câu hỏi thường gặp
Dùng 5 kWh mỗi ngày cần ắc quy bao nhiêu?
Với 1 ngày tự chủ, LiFePO4 dùng tới 80% và inverter 90%: 5 ÷ (0,8 × 0,9) = 6,94 kWh, tức 144,7 Ah ở 48 V. Nếu dùng ắc quy chì axit 50% cho 2 ngày thì tăng lên 22,22 kWh.
Giờ nắng đỉnh là gì?
Là số giờ mỗi ngày mặt trời phải chiếu ở cường độ 1000 W/m² để cho ra năng lượng mặt trời của ngày đó. Không giống số giờ có ánh sáng ban ngày. Tra vị trí của bạn trên NREL PVWatts hoặc Global Solar Atlas và dùng tháng thấp nhất nếu cần điện quanh năm.
Vì sao tổn hao 25%?
Tấm pin hiếm khi đạt đúng công suất ghi trên nhãn. Nhiệt, bụi, dây dẫn, sai lệch giữa các tấm và bộ điều khiển sạc đều lấy đi một phần. NREL PVWatts dùng 14% chưa tính ảnh hưởng nhiệt độ; tổng 20 đến 30% là giả định phổ biến và hơi thận trọng cho hệ độc lập nhỏ.
Chọn 12 V, 24 V hay 48 V?
Năng lượng kWh như nhau, nhưng điện áp cao hơn thì dòng nhỏ hơn, dây mảnh hơn và bộ điều khiển nhỏ hơn. 12 V hợp với hệ nhỏ dưới khoảng 1 kW, 24 V cho cỡ vừa và 48 V cho hệ gia đình lớn.
Inverter cần lớn cỡ nào?
Ít nhất 1,25 lần tải lớn nhất chạy cùng lúc, với công suất đỉnh đủ cho động cơ khởi động. Tủ lạnh 150 W có thể kéo khoảng 450 W trong khoảnh khắc.
Có thể lắp hệ thống chỉ dựa vào kết quả này không?
Hãy dùng để lập kế hoạch và dự toán. Tiết diện dây, cầu chì, điện áp chuỗi tấm pin, nhiệt độ và quy định điện tại địa phương cần thợ lắp đặt hoặc thợ điện có chuyên môn kiểm tra.