Điện mặt trời là một hướng phát triển tích cực trong việc cung cấp năng lượng cho các nhu cầu tư nhân và công cộng. Nhưng có lẽ cũng cần biết đến những ưu và khuyết điểm của nguồn năng lượng tự nhiên này.

1/ Hai ứng dụng chính của NLMT

• Nhiệt mặt trời : Chuyển bức xạ mặt trời thành nhiệt năng, sử dụng ở các hệ thống sưởi hoặc để đun nước tạo hơi quay turbin điện.
• Điện mặt trời: Chuyển bức xạ mặt trời (dạng ánh sáng) trực tiếp thành điện năng (hay còn gọi là quang điện – photovoltaics - PV). Dựa trên hiệu ứng quang điện của các chất bán dẫn bên trong tấm pin mặt trời. Để khai thác được nguồn năng lượng mặt trời chúng ta kết nối nhiều thiết bị lại tạo thành một hệ thống điện mặt trời. Từ đó biến đổi quang năng của mặt trời thành điện năng cung cấp cho quá trình sinh hoạt và sản xuất của con người.

Hai dạng hệ thống dân dụng sử dụng NLMT phổ biến nhất hiện nay là hệ thống nhiệt NLMT và hệ thống quang điện cá nhân. Một số hệ thống khác là: Hệ thống đun nước mặt trời, máy bơm NLMT và điện mặt trời sử dụng cho các trạm truyền thông vô tuyến ở vùng sâu vùng xa.

Nhu cầu về điện mặt trời tăng rất nhanh trong 20 năm qua, với tốc độ trung bình là 25% mỗi năm, trong năm 2004 tổng công suất lắp đặt điện mặt trời toàn cầu đạt 927 MW, tăng gần gấp đôi năm 2003( 574MW) và gấp hơn 40 lần so với 25 năm trước. Các quốc gia phát trên thế giới đang thúc đẩy mạnh mẽ các kế hoạch phát triển điện mặt trời thông qua cải thiện kỹ thuật cũng như trợ vốn.

Bản đồ phân bố năng lượng mặt trời trên thế giới

2/ Phân loại các hệ thống điện mặt trời

Tất cả các hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động theo cùng nguyên tắc cơ bản như sau: Các tấm pin mặt trời sẽ chuyển năng lượng mặt trời thành năng lượng dưới dạng dòng một chiều DC, dòng diện DC này có thể được lưu trữ trong hệ thống ắc qui lưu trữ hoặc có thể chuyển thành điện xoay chiều AC nhờ các inverter để sử dụng cho các thiết bị trong gia đình. Tùy vào từng loại hệ thống mà công suất dư thừa có thể cung cấp ra lưới và bán lại cho điện lực để tận dụng thêm một khoảng thu ngoài việc giảm mức tiêu thụ điện lưới.

Có 3 loại hệ thống điện năng lượng mặt trời chính: 

1. Điện mặt trời hòa lưới
2. Điện mặt trời độc lập - không nối lưới.
3. Điện mặt trời hòa lưới có lưu trữ - nối lưới có ắc quy lưu trữ.

3/ Thành phần chính của một hệ thống điện mặt trời

• Hệ thống pin năng lượng mặt trời hay còn gọi là pin quang điện. Các tấm pin mặt trời có nhiệm vụ thu nhận và chuyển hóa năng lượng mặt trời thành điện năng. Sau đó cung cấp nguồn điện cho cả hệ thống hoạt động.
• Sạc năng lượng mặt trời: Hệ thống sạc NLMT có nhiệm vụ đảm bảo sạc năng lượng từ pin mặt trời sang hệ thống ắc quy. Sao cho các bình ắc quy không bị sạc quá tải cũng như không bị xả quá sâu. Giúp cho ắc quy cũng như hệ thống hoạt động tốt hơn và nâng cao tuổi thọ.
• Inverter chuyển đổi nguôn điện: Thiết bị inverter có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện một chiều của pin mặt trời sang điện xoay chiều sin chuẩn 220v. Các loại Inverter hybryd tích hợp sẵn bộ sạc năng lượng mặt trời bên trong.
• Hệ thông ắc quy lưu trữ: Các bình ắc quy sử dụng để lưu trữ nguồn điện. Sau đó cung cấp cho các tải tiêu thụ khi điện lưới bị mất hoặc hệ thống điện mặt trời không sản xuất ra điện. Ắc - quy bao gồm: Chì, gell... hoặc có thể là pin Lythyum PO4.

Ngoài ra trong hệ thống điện mặt trời còn các thành phần khác với vai trò kết nối, bảo vệ, đo lường cho hệ thống như: Chống sét, combine box, tủ điện, dataloger, metter, hệ thống truyền thông dữ liệu...

Sơ đồ cơ bản hệ thống điện mặt trời

4/ Nguyên lý hoạt động của điện mặt trời

Nguyên lý hoạt động của điện mặt trời nhìn chung khá đơn giản. Nhìn vào cấu tạo của nó chúng ta thấy được nguyên lý điện mặt trời của hệ thống. Đầu tiên hệ thống pin năng lượng mặt trời được lắp đặt ở mái nhà, vách tường hoặc những nơi thuận lợi để tiếp thu nhiều ánh nắng mặt trời nhất. Ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào pin mặt trời sẽ được biến đổi thành dòng điện một chiều theo hiệu ứng quang điện.

Dòng điện một chiều này sẽ được thiết bị inverter chuyển đổi dòng điện kích lên thành dòng điện xoay chiều. Khi dòng điện được kích lên thành điện xoay chiều sin chuẩn 220v có cùng công suất và tần số với điện lưới. Thì thông qua sạc NLMT sẽ sạc đầy hệ thống ắc quy lưu trữ. Sau đó trực tiếp hòa vào điện lưới nhà nước. Cả hai nguồn điện sẽ song song cung cấp điện cho các tải tiêu thụ điện. Tuy nhiên sẽ ưu tiên sử dụng điện mặt trời. Chỉ khi điện mặt trời không sản sinh đủ cung cấp cho hệ thống thì các tải tiêu thụ mới nhận điện từ điện lưới.

5/Lợi ích của điện mặt trời

• Tiết kiệm đến hơn 90% chi phí điện năng hàng tháng cho quá trình sinh hoạt và sản xuất.
• Lắp đặt và sử dụng điện mặt trời. Bạn sẽ có được một hệ thống điện cực an toàn và rất ổn định. Không còn lo tình trạng điện chập chờn hay cúp điện thất thường nữa.
• Với hệ thống điện mặt trời lắp đặt một lần chúng ta có thể sử dụng lên đến hơn 35 năm.
• Trong quá trình sử dụng điện mặt trời chúng ta không mất bất kỳ chi phí bảo dưỡng và sữa chữa hệ thống nào.
• Lắp đặt hệ thống điện mặt trời giúp nâng tầm ngôi nhà, doanh nghiệp của bạn lên. Ngôi nhà sẽ trở nên hiện đại và sang trọng hơn với hệ thống pin mặt trời.
• Ngoài mang nhiều lợi ích kinh tế. Điện mặt trời còn góp phần bảo vệ môi trường, làm giảm bớt ô nhiễm nguồn không khí. Nó làm giảm quá trình hiệu ứng nhà kính, góp phần tại ra môi trường xanh cho thế hệ tương lai.

6/ Nhược điểm

•  Chi phí cao: Có ý kiến cho rằng, điện mặt trời thuộc về loại năng lượng đắt tiền - đây có lẽ là vấn đề gây tranh cãi nhất trong việc sử dụng nguồn năng lượng này. Do việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đòi hỏi khoản chi phí đáng kể ở giai đoạn ban đầu, nhiều quốc gia khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch bằng cách cho vay tín dụng để thực hiện hoặc cho thuê pin mặt trời theo những hợp đồng có lợi cho người thuê.
•  Không ổn định: Có một thực tế bất khả kháng: Vào ban đêm, trong những ngày nhiều mây và mưa thì không có ánh sáng mặt trời, vì thế năng lượng mặt trời không thể là nguồn điện chính yếu. Tuy nhiên, so với điện gió, điện mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều ưu thế hơn.
• Chi phí lưu trữ năng lượng cao: Giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời để lấy điện sử dụng vào ban đêm hay khi trời không có nắng hiện nay vẫn còn khá cao so với túi tiền của đại đa số người dân. 

• Sử dụng nhiều thành phần đắt tiền và quý hiếm: Việc sản xuất các tấm pin mặt trời màng mỏng đòi hỏi phải sử dụng cadmium telluride (CdTe) hoặc gallium selenide indi (CIGS) - những chất rất quý hiếm và đắt tiền, điều này dẫn đến sự gia tăng chi phí.

Hi vọng qua bài viết này chúng tôi đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về nguyên lý hoạt động của điện mặt trời cũng như các thông tin liên quan về điện mặt trời. Nếu có gì thắc mắc hay cần tư vấn về hệ thống điện mặt trời. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi thông qua số hotline: 0868 74 8833 hoặc thông qua hệ thống online.