Pin lưu trữ điện mặt trời là gì? Các loại pin lưu trữ phổ biến

Hệ thống pin lưu trữ điện mặt trời là giải pháp sử dụng pin/bộ lưu trữ để tích trữ điện năng do các tấm pin quang điện tạo ra, nhằm sử dụng vào thời điểm khác. Công nghệ này giúp khai thác hiệu quả hơn nguồn điện mặt trời bằng cách cung cấp nguồn điện ổn định ngay cả khi không có ánh nắng hoặc trong các khung giờ cao điểm tiêu thụ điện.

Việc sử dụng pin lưu trữ giúp tăng mức độ tự chủ về năng lượng, giảm chi phí tiền điện và hạn chế sự phụ thuộc vào lưới điện quốc gia. Nhờ hệ thống lưu trữ này, các hộ gia đình và doanh nghiệp có thể tận dụng tối đa hiệu quả của hệ thống điện mặt trời, đảm bảo nguồn điện vận hành ổn định và bền vững hơn.

Trên thực tế, thời điểm hệ thống điện mặt trời phát điện không hoàn toàn trùng với nhu cầu sử dụng điện của các hộ gia đình (nhu cầu điện thường cao hơn vào sáng sớm và buổi tối, khi mặt trời vừa mọc hoặc đã lặn). Phần điện năng do các tấm pin mặt trời tạo ra nhưng không được sử dụng ngay tại chỗ sẽ được đưa lên lưới điện.

Mặc dù các hộ gia đình có thể nhận được một khoản thanh toán cho lượng điện phát ngược này, nhưng giá trị đó thường thấp hơn so với số tiền tiết kiệm được nếu lượng điện đó được lưu trữ và sử dụng trực tiếp trong gia đình.

Khám phá ưu nhược điểm của năng lượng mặt trời

Hệ thống pin lưu trữ điện mặt trời hoạt động dựa trên việc thu – chuyển đổi – lưu trữ – phân phối điện năng, giúp tối ưu việc sử dụng nguồn điện mặt trời và đảm bảo nguồn điện ổn định cho hộ gia đình hoặc doanh nghiệp.

2.1 Tạo điện từ tấm pin mặt trời

Các tấm pin mặt trời, còn gọi là tấm quang điện (PV), có nhiệm vụ hấp thụ ánh nắng và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện một chiều (DC). Các tấm pin này thường được lắp đặt trên mái nhà, mặt đất hoặc các kết cấu phù hợp để thu nhận bức xạ mặt trời hiệu quả nhất.

Tìm hiểu đặc điểm của dây DC cho hệ thống điện mặt trời

2.2 Điều khiển sạc và bảo vệ pin (Charge Controller)

Điện DC từ các tấm pin mặt trời sẽ được đưa qua bộ điều khiển sạc. Thiết bị này có vai trò điều tiết dòng điện giữa tấm pin, hệ thống pin lưu trữ và inverter, giúp ngăn chặn tình trạng sạc quá mức, quá dòng hoặc quá áp – từ đó bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của pin.

2.3 Lưu trữ điện năng (Battery Storage System)

Phần điện năng dư ra, không được sử dụng ngay, sẽ được đưa vào hệ thống pin lưu trữ. Hệ thống này có thể bao gồm một hoặc nhiều pin, sử dụng các công nghệ như ắc quy chì–axit, pin lithium-ion hoặc các công nghệ lưu trữ năng lượng tiên tiến khác. Điện năng được lưu trữ để sử dụng khi cần thiết.

2.4 Chuyển đổi điện (Inverter)

Do các thiết bị điện trong gia đình và doanh nghiệp sử dụng điện xoay chiều (AC), nên điện DC từ pin mặt trời hoặc từ pin lưu trữ sẽ được inverter chuyển đổi sang điện AC. Điện AC sau đó sẵn sàng cấp cho toàn bộ hệ thống tiêu thụ điện.

2.5 Phân phối điện cho tải tiêu thụ (Power Distribution)

Điện năng sau khi được chuyển đổi sẽ được phân phối đến các thiết bị và đồ điện trong nhà. Vào những thời điểm thiếu ánh nắng hoặc nhu cầu sử dụng điện tăng cao (ban đêm, giờ cao điểm), hệ thống sẽ tự động lấy điện từ pin lưu trữ để cấp cho tải.

2.6 Kết nối với lưới điện (Grid Connection)

Đối với các hệ thống điện mặt trời hòa lưới, khi lượng điện tạo ra nhiều hơn nhu cầu sử dụng và pin đã được sạc đầy, điện dư sẽ được phát ngược lên lưới điện quốc gia. Tùy theo chính sách đo đếm điện hai chiều (net metering) của từng khu vực, người dùng có thể được ghi nhận sản lượng điện và trừ vào hóa đơn tiền điện.

Hệ thống pin lưu trữ điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích quan trọng như:

• Tăng tính tự chủ năng lượng: Pin lưu trữ điện mặt trời cho phép hộ gia đình và doanh nghiệp lưu trữ điện năng do hệ thống pin mặt trời tạo ra để sử dụng về sau, từ đó giảm sự phụ thuộc vào điện lưới.
• Cung cấp nguồn điện dự phòng: Hệ thống pin lưu trữ có khả năng cung cấp điện dự phòng khi xảy ra sự cố mất điện lưới hoặc trong những thời điểm hệ thống điện mặt trời phát điện kém do thời tiết xấu. Nhờ đó, các thiết bị và phụ tải quan trọng vẫn được duy trì hoạt động, mang lại sự an tâm và đảm bảo an toàn trong các tình huống khẩn cấp hoặc thiên tai.
• Tiết kiệm chi phí tiền điện: Bằng cách lưu trữ và sử dụng điện mặt trời thay vì mua điện từ lưới, người dùng có thể giảm đáng kể chi phí tiền điện hàng tháng.
• Tối ưu cơ chế đo đếm điện và dịch chuyển phụ tải: Tại một số khu vực, chính sách đo đếm điện hai chiều (net metering) cho phép chủ hệ thống điện mặt trời bán điện dư ngược lên lưới và nhận tín dụng trên hóa đơn tiền điện.
• Hỗ trợ và ổn định lưới điện: Hệ thống pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời có thể đóng góp vào việc ổn định lưới điện bằng cách cung cấp điện trong những thời điểm nhu cầu cao hoặc khi lưới điện gặp áp lực. Giải pháp này giúp giảm tải cho lưới, đồng thời có thể trì hoãn hoặc hạn chế nhu cầu đầu tư nâng cấp hạ tầng điện tốn kém.
• Lợi ích về môi trường: Pin lưu trữ điện mặt trời nâng cao hiệu quả môi trường bằng cách đảm bảo rằng nhiều điện năng tái tạo hơn được sử dụng thay vì bị lãng phí, qua đó góp phần giảm phát thải khí nhà kính và thúc đẩy quá trình chuyển dịch sang nguồn năng lượng bền vững.

4.2 Pin lithium-ion (Lithium-ion batteries)

Pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như máy ảnh, máy tính cầm tay, máy tính xách tay và điện thoại di động, đồng thời ngày càng được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực xe điện. Đặc biệt, dòng pin lithium sắt phosphate (LiFePO₄) được đánh giá cao và ngày càng phổ biến trong các hệ thống lưu trữ điện mặt trời dân dụng và thương mại.

Một số dòng pin lưu trữ lithium-ion khác bao gồm Lithium Niken Mangan Coban Oxit (NMC – LiNiMnCoO₂), Lithium Coban Oxit (LiCoO₂) và một số biến thể khác.

5.1 Pin lưu trữ dành cho điện dân dụng

Pin Sigentor BAT sử dụng các cell LFP có độ tin cậy cao, tích hợp hệ thống bảo vệ hàng đầu trong ngành. Một số thông số kỹ thuật của dòng pin này như sau:

• Cell pin cao cấp 314Ah với 10.000 chu kỳ sạc xả, bền bỉ và đáng tin cậy
• Bảo vệ an toàn pin 5 lớp, thiết lập tiêu chuẩn an toàn mới
• Pin tích hợp bộ optimizer, dễ dàng nâng cấp, kết hợp pin cũ và mới
• Mật độ năng lượng cao, lưu trữ hiệu quả, thiết kế gọn nhẹ
• Xả sâu 100%, tối đa hóa khả năng khai thác năng lượng

5.2 Pin lưu trữ điện mặt trời C&I

Trong các hệ thống điện mặt trời C&I, pin lưu trữ năng lượng Sigentor BAT đóng vai trò trung tâm trong việc quản lý dòng năng lượng, tối ưu chi phí và đảm bảo độ tin cậy nguồn điện.

• Pin lưu trữ trong hệ thống PV + ESS hòa lưới: Ở chế độ hòa lưới, pin lưu trữ giúp tối đa hóa tự tiêu thụ điện mặt trời bằng cách sạc điện dư vào ban ngày và xả điện vào giờ cao điểm hoặc khi sản lượng PV giảm. Nhờ đó, doanh nghiệp giảm điện mua từ lưới, hạn chế chi phí điện giờ cao điểm và nâng cao hiệu quả đầu tư hệ thống PV. Pin lưu trữ cũng giúp làm mượt công suất, giảm biến động phụ tải và hỗ trợ vận hành ổn định.
• Pin lưu trữ trong hệ thống microgrid: Trong mô hình microgrid, pin lưu trữ là “bộ đệm năng lượng” đảm bảo hệ thống vận hành liên tục và độc lập với lưới điện. ESS lưu trữ điện từ PV để cấp cho tải khi mất điện lưới hoặc vào ban đêm, đồng thời phối hợp linh hoạt với máy phát diesel khi cần thiết. Điều này giúp doanh nghiệp duy trì sản xuất, bảo vệ thiết bị và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.

Khám phá danh mục giải pháp cho C&I

6.1 Vai trò của dây cáp điện trong hệ thống pin lưu trữ

Hệ thống pin lưu trữ năng lượng mặt trời giúp ổn định nguồn cung điện bằng cách tích trữ năng lượng dư thừa khi sản lượng phát cao và giải phóng điện năng vào các thời điểm nhu cầu tăng cao, từ đó đảm bảo hệ thống điện vận hành liên tục, hiệu quả và linh hoạt.

Tuy nhiên, mức độ an toàn và hiệu suất vận hành không chỉ phụ thuộc vào pin và inverter, mà còn chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chất lượng các thành phần trong hệ thống – đặc biệt là dây cáp điện.

Trong hệ thống pin lưu trữ, dây cáp đảm nhiệm vai trò truyền tải năng lượng giữa các khối chức năng như:

• Pin lưu trữ (battery modules, battery racks)
• Bộ biến đổi công suất (PCS / inverter)
• Tủ phân phối, máy biến áp và lưới điện

Việc lựa chọn dây cáp phù hợp với dòng điện lớn, điện áp cao và chế độ sạc–xả liên tục là yếu tố quyết định đến:

• Hiệu suất truyền dẫn năng lượng (giảm tổn hao điện năng)
• Độ ổn định vận hành lâu dài
• Mức độ an toàn của toàn bộ hệ thống