Tính Toán và Thiết Kế Hệ Thống Điện Mặt Trời Áp Mái Nối Lưới 18kWp Tại Trường Đại Học Điện Lực

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Thiết kế điện mặt trời cho toa nha a trường đại học điện lực, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

• Trường học: Trường Đại Học Điện Lực
• Đề tài: Tính Toán và Thiết Kế Hệ Thống Điện Mặt Trời Áp Mái Nối Lưới 18kWp Tại Trường Đại Học Điện Lực

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)
• NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• 1.1. Tổng quan về năng lượng mặt trời (NLMT)
• 1.2. Tiềm năng năng lượng mặt trời ở Việt Nam
• 1.3. Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời tại Việt Nam
• 1.4. Các công nghệ phát triển Pin mặt trời hiện nay
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ
• 2.1. Đối tượng thiết kế
• 2.1.1. Vị trí của đối tượng thiết kế
• 2.1.2. Mục tiêu hướng tới của đối tượng thiết kế
• 2.1.3. Điều kiện tự nhiên
• 2.1.4. Khảo sát mặt bằng lắp đặt
• 2.2. Công cụ thiết kế
• 2.2.1. Phần mềm thiết kế AutoCAD
• 2.2.2. Phần mềm mô phỏng PVsyst
• 3. CHƯƠNG 3: ÁP DỤNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ, LẬP PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG MẶT TRỜI TÒA G
• 3.1. Tính toán hệ thống
• 3.2. Lập phương án thiết kế hệ thống NLMT
• 3.2.1. Nhập Site và Meteo
• 3.2.2. Nhập góc nghiêng và hướng lắp đặt của hệ thống
• 3.2.3. Nhập thông số kỹ thuật của hệ thống
• 3.2.4. Chọn hệ thống dây dẫn và tổn thất trên dây dẫn
• 3.3. Kết quả mô phỏng sản lượng điện
• 4. CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI ÁP MÁI NỐI LƯỚI TÒA NHÀ G
• 4.1. Nguyên lý hoạt động và sơ đồ nguyên lý của hệ thống
• 4.2. Các phương án thiết kế
• 4.2.1. Thiết kế tính toán hệ thống mặt trời áp mái nối lưới với công nghệ pin đơn tinh thể - Monocrystalline JA Solar (Nhập khẩu)
• 4.3. Lựa chọn hệ thống
• 4.3.1. Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời JA Solar
• 4.3.2. Thời gian thu hồi vốn và sinh lời của hệ thống pin mặt trời IREX
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng Quan Dự Án Điện Mặt Trời Áp Mái 18kWp Tại EPU

Dự án tính toán và thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới 18kWp tại tòa nhà G, Trường Đại Học Điện Lực (EPU) là một đồ án tốt nghiệp điện mặt trời tiêu biểu, thể hiện xu hướng ứng dụng năng lượng tái tạo trong môi trường học thuật. Bối cảnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và các vấn đề về môi trường đã thúc đẩy việc tìm kiếm các giải pháp tiết kiệm điện bền vững. Việt Nam, với tiềm năng bức xạ mặt trời dồi dào, trung bình từ 4-5 kWh/m²/ngày, là một thị trường lý tưởng cho phát triển điện mặt trời. Chính phủ đã ban hành nhiều cơ chế khuyến khích, nổi bật là Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg, tạo hành lang pháp lý cho việc đấu nối lưới điện quốc gia và mua bán điện. Dự án này không chỉ nhằm mục tiêu giảm chi phí điện năng cho trường mà còn tạo ra một mô hình thực tế tại EPU cho sinh viên ngành Năng lượng tái tạo học tập, nghiên cứu. Mục tiêu chính của dự án là thiết kế một hệ thống tối ưu, đáp ứng một phần nhu cầu phụ tải của tòa nhà, giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao hình ảnh của một trường đại học hiện đại, tiên phong về công nghệ xanh. Việc triển khai thành công dự án này sẽ là một báo cáo dự án điện mặt trời điển hình, cung cấp dữ liệu thực tiễn về hiệu quả kinh tế và kỹ thuật, từ đó thúc đẩy nhân rộng mô hình tại các cơ sở giáo dục và tòa nhà thương mại khác trên cả nước, góp phần vào an ninh năng lượng quốc gia.

1.1. Tiềm năng và thực trạng năng lượng tái tạo tại Việt Nam

Việt Nam có tiềm năng to lớn về năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời. Theo dữ liệu từ đồ án, tổng bức xạ năng lượng mặt trời trung bình tại Việt Nam dao động khoảng 4-5 kWh/m²/ngày. Các tỉnh miền Trung và miền Nam có số giờ nắng từ 2.000-2.600 giờ/năm, là điều kiện lý tưởng để phát triển các dự án điện mặt trời. Nhận thấy tiềm năng này, Chính phủ đã có những chính sách đột phá như Quyết định 11/2017/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích, với giá mua điện (FIT) hấp dẫn, đã tạo ra một làn sóng đầu tư mạnh mẽ. Đến cuối tháng 6 năm 2019, đã có 82 nhà máy điện mặt trời với tổng công suất 4.464 MW được đưa vào vận hành, chiếm 8.28% tổng công suất lắp đặt của hệ thống điện quốc gia. Điều này cho thấy sự chuyển dịch mạnh mẽ sang nguồn năng lượng sạch, giảm phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch và bảo vệ môi trường.

1.2. Mục tiêu của hệ thống điện mặt trời nối lưới tại EPU

Mục tiêu chính của việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời nối lưới tại Trường Đại học Điện Lực là đa dạng hóa. Về kinh tế, hệ thống giúp giảm đáng kể chi phí điện tiêu thụ hàng tháng từ lưới điện quốc gia. Về giáo dục, đây là một mô hình thực tế tại EPU vô giá, cho phép sinh viên trực tiếp quan sát, học tập và nghiên cứu về công nghệ quang điện, từ khâu thiết kế, lắp đặt đến vận hành. Về môi trường, dự án góp phần giảm phát thải khí nhà kính, nâng cao hình ảnh của trường như một đơn vị tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ xanh và phát triển bền vững. Cuối cùng, dự án là một giải pháp tiết kiệm điện hiệu quả, đồng thời khẳng định cam kết của nhà trường trong việc đóng góp vào mục tiêu phát triển năng lượng tái tạo của quốc gia.

II. Khảo Sát Thách Thức Khi Thiết Kế Điện Mặt Trời 18kWp

Quá trình triển khai dự án tính toán và thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới 18kWp bắt đầu bằng giai đoạn khảo sát chi tiết hiện trạng tại tòa nhà G, Trường Đại học Điện Lực. Vị trí lắp đặt là mái tòa nhà 4 tầng tại số 235 đường Hoàng Quốc Việt, Hà Nội. Thách thức đầu tiên là xác định chính xác các yếu tố tự nhiên và kỹ thuật tại địa điểm. Dữ liệu từ Meteonorm được sử dụng trong phần mềm thiết kế PVSyst cho thấy cường độ bức xạ trung bình hàng tháng tại khu vực là 3,78 kWh/m²/ngày, một con số khá tốt cho khu vực miền Bắc. Việc khảo sát mặt bằng mái nhà cho thấy mái có diện tích 322 m², làm bằng tôn, chia làm hai hướng chính Bắc và chính Nam, với góc nghiêng tự nhiên là 15°. Thách thức đặt ra là phải lựa chọn hướng mái tối ưu để tối đa hóa sản lượng điện hàng tháng và thiết kế kết cấu khung giàn đỡ phù hợp với vật liệu mái tôn, đảm bảo an toàn và độ bền. Ngoài ra, việc không có các vật thể gây che bóng như tòa nhà cao tầng hay cây cối xung quanh là một lợi thế lớn, nhưng việc tối ưu hóa cách bố trí các tấm pin năng lượng mặt trời trên diện tích hạn chế vẫn là một bài toán cần giải quyết cẩn thận bằng phần mềm AutoCAD. Đây là bước nền tảng, quyết định hiệu quả của toàn bộ hệ thống trong suốt vòng đời dự án.

2.1. Phân tích điều kiện tự nhiên và mặt bằng lắp đặt

Vị trí lắp đặt tại tòa nhà G, Trường Đại học Điện Lực có tọa độ địa lý 21.04°N, 105.78°E. Dữ liệu từ Meteonorm trong phần mềm thiết kế PVSyst chỉ ra rằng cường độ bức xạ trung bình năm là 3,78 kWh/m²/ngày, với tháng cao nhất là tháng 5 (5,16 kWh/m²/ngày). Mái nhà có tổng diện tích 322 m², được làm bằng tôn và có góc nghiêng sẵn là 15°. Một ưu điểm quan trọng là khu vực lắp đặt không bị che bóng bởi các công trình xung quanh. Tuy nhiên, mái nhà được chia thành hai hướng chính Bắc và Nam, đòi hỏi phải lựa chọn hướng lắp đặt tối ưu. Sau khi phân tích, hướng chính Nam được chọn để tối đa hóa hiệu suất thu năng lượng.

2.2. Các công cụ thiết kế được sử dụng trong dự án

Để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả, dự án đã sử dụng hai công cụ phần mềm chuyên dụng. Phần mềm thiết kế PVSyst (phiên bản 6.85) đóng vai trò trung tâm trong việc mô phỏng, tính toán và phân tích dữ liệu cho hệ thống. PVSyst cho phép nhập dữ liệu khí tượng, thông số kỹ thuật thiết bị, và mô phỏng chính xác sản lượng điện hàng tháng cũng như các tổn thất của hệ thống. Bên cạnh đó, phần mềm AutoCAD 2010 được sử dụng để triển khai các bản vẽ kỹ thuật chi tiết, bao gồm bố trí mặt bằng tấm pin năng lượng mặt trời, thiết kế kết cấu khung giàn đỡ, và sơ đồ đấu nối dây điện. Sự kết hợp giữa hai công cụ này đảm bảo dự án được thiết kế một cách khoa học, trực quan và tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật điện mặt trời.

III. Hướng Dẫn Tính Toán Hệ Thống Điện Mặt Trời Với PVSyst

Việc tính toán và thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới 18kWp được thực hiện chủ yếu thông qua phần mềm thiết kế PVSyst. Quy trình bắt đầu bằng việc nhập dữ liệu vị trí địa lý (Site) và thông số khí tượng (Meteo) cho khu vực Hà Nội. Bước tiếp theo, và cũng là quan trọng nhất, là tính toán góc nghiêng tấm pin và hướng lắp đặt. Dựa trên khảo sát, hướng chính Nam được lựa chọn. Phần mềm PVSyst cho phép mô phỏng và tối ưu góc nghiêng; kết quả cho thấy với góc nghiêng mái sẵn có là 15°, tổn thất hiệu suất so với góc tối ưu chỉ là 0%, do đó phương án lắp đặt áp mái trực tiếp được lựa chọn để tiết kiệm chi phí kết cấu khung giàn đỡ. Sau khi xác định hướng và góc nghiêng, các thông số kỹ thuật của hệ thống được nhập vào, bao gồm việc lựa chọn thiết bị điện mặt trời như tấm pin năng lượng mặt trời (loại Monocrystalline 380Wp) và inverter hòa lưới 3 pha. Hệ thống gồm 48 tấm pin, chia thành 3 chuỗi (string), mỗi chuỗi 16 tấm mắc nối tiếp, đạt tổng công suất 18.24kWp. Cuối cùng, PVSyst tiến hành mô phỏng, tính toán chi tiết các loại tổn thất (do nhiệt độ, dây dẫn, hiệu suất inverter) và đưa ra báo cáo dự phóng sản lượng điện hàng tháng và hàng năm, làm cơ sở cho việc phân tích bài toán kinh tế điện mặt trời.

3.1. Quy trình mô phỏng sản lượng điện trên phần mềm PVSyst

Quy trình mô phỏng bắt đầu bằng việc tạo một dự án mới và nhập tọa độ địa lý chính xác của Trường Đại học Điện Lực. Dữ liệu khí tượng từ Meteonorm được tích hợp sẵn. Tiếp theo, trong mục 'Orientation', góc nghiêng (Tilt) 15° và phương vị (Azimuth) 0° (hướng Nam) được thiết lập. Trong mục 'System', người thiết kế tiến hành lựa chọn thiết bị điện mặt trời, bao gồm 48 tấm pin năng lượng mặt trời JA Solar 380Wp và 1 inverter hòa lưới 3 pha Goodwe 20kW. Phần mềm tự động kiểm tra sự tương thích về điện áp và dòng điện giữa mảng pin và inverter. Cuối cùng, các thông số về tổn thất trên dây dẫn DC và AC được nhập liệu trước khi chạy mô phỏng để có được kết quả sản lượng điện chính xác nhất.

3.2. Tối ưu hóa góc nghiêng và hướng lắp đặt tấm pin

Việc tính toán góc nghiêng tấm pin là yếu tố then chốt để tối đa hóa sản lượng điện. Đồ án đã sử dụng công cụ tối ưu hóa của PVSyst để phân tích. Kết quả cho thấy, tại Hà Nội, góc nghiêng tối ưu cho cả năm nằm trong khoảng từ 8° đến 20° theo hướng chính Nam. Do mái của tòa nhà G đã có độ nghiêng sẵn là 15° và hướng về phía Nam, phương án lắp đặt các tấm pin áp sát mái được xem là lựa chọn lý tưởng. Phương án này không chỉ đảm bảo tổn thất hiệu suất ở mức 0% so với phương án tối ưu mà còn giúp giảm thiểu chi phí cho kết cấu khung giàn đỡ, đơn giản hóa quá trình thi công và tăng tính thẩm mỹ cho công trình.

3.3. Phân tích các tổn thất kỹ thuật của hệ thống

PVSyst cung cấp một biểu đồ tổn thất chi tiết, cho phép phân tích sâu về hiệu suất của hệ thống. Báo cáo từ đồ án chỉ ra các tổn thất chính bao gồm: tổn thất do hiệu ứng góc tới (IAM) -3.45%, tổn thất do nhiệt độ tấm pin (PV loss due to temperature) -10.0%, tổn thất do chất lượng tấm pin và sai khác (Module quality, Mismatch) -2.2%, và tổn thất do hiệu suất của inverter -2.9%. Tổng hợp các tổn thất này cho ra một chỉ số hiệu suất hệ thống (Performance Ratio - PR) là 85.18% cho hệ thống sử dụng pin JA Solar. Việc hiểu rõ các nguồn tổn thất này giúp đưa ra các biện pháp bảo trì, vận hành phù hợp để duy trì hiệu suất cao cho hệ thống điện mặt trời nối lưới.

IV. Bí Quyết Lựa Chọn Thiết Bị Điện Mặt Trời Tối Ưu Nhất

Thành công của một hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới 18kWp phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn thiết bị điện mặt trời phù hợp. Đồ án đã tiến hành so sánh hai phương án thiết kế để tìm ra lựa chọn tối ưu nhất về cả kỹ thuật và kinh tế. Phương án 1 sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời Monocrystalline JA Solar 380Wp (nhập khẩu từ Trung Quốc, thuộc top 10 nhà cung cấp thế giới) kết hợp với inverter hòa lưới 3 pha Goodwe 20kW. Phương án 2 sử dụng tấm pin Mono IREX 380Wp (sản xuất tại Việt Nam) và inverter SMA 20kW (Đức). Việc lựa chọn dựa trên các tiêu chí: hiệu suất chuyển đổi, độ bền, chế độ bảo hành và đặc biệt là suất đầu tư điện mặt trời. Các thông số kỹ thuật của từng thiết bị như điện áp hở mạch (Voc), dòng ngắn mạch (Isc), hiệu suất inverter đều được nhập chi tiết vào phần mềm thiết kế PVSyst để đảm bảo tính tương thích và mô phỏng chính xác. Bên cạnh đó, việc lựa chọn dây dẫn DC và AC cũng tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật điện mặt trời (EN 50618, IEC 60439) để giảm thiểu tổn thất và đảm bảo an toàn vận hành, góp phần hoàn thiện một hệ thống có công suất 18kWp hiệu quả và bền bỉ.

4.1. So sánh tấm pin năng lượng mặt trời JA Solar và IREX

Đồ án đã đưa ra hai lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời loại Monocrystalline công suất 380Wp. Tấm pin JA Solar là sản phẩm từ một thương hiệu top đầu thế giới, có hiệu suất module đạt 19.63%, được kiểm định chất lượng nghiêm ngặt và có giá thành cạnh tranh khi nhập khẩu trực tiếp. Trong khi đó, tấm pin IREX là sản phẩm nội địa chất lượng cao, đạt nhiều chứng chỉ quốc tế và có ưu thế về bảo hành, bảo trì nhanh chóng trong nước. Cả hai loại pin đều có thông số kỹ thuật tương đương và được PVSyst mô phỏng cho ra sản lượng điện hàng tháng gần như nhau. Lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào việc cân đối giữa suất đầu tư điện mặt trời ban đầu và các chính sách hậu mãi.

4.2. Lựa chọn Inverter hòa lưới 3 pha phù hợp công suất 18kWp

Đối với hệ thống có công suất 18kWp, việc chọn inverter hòa lưới 3 pha là bắt buộc để đảm bảo chất lượng điện năng khi đấu nối lưới điện quốc gia. Hai mẫu inverter được xem xét là Goodwe GW20K-DT (Trung Quốc) và SMA Sunny Tripower 20000TL (Đức). Cả hai đều có công suất danh định 20kW, dải điện áp MPPT rộng và hiệu suất tối đa lên tới 98.4%. Inverter SMA nổi tiếng về độ bền và thương hiệu, trong khi inverter Goodwe có lợi thế về giá thành. Việc lựa chọn inverter phải đảm bảo dải điện áp hoạt động của nó phù hợp với điện áp của chuỗi pin trong mọi điều kiện nhiệt độ, từ -10°C đến 60°C, một yếu tố đã được kiểm tra kỹ lưỡng trong PVSyst.

V. Phân Tích Bài Toán Kinh Tế Điện Mặt Trời Hoàn Vốn

Một trong những yếu tố quyết định sự thành công của dự án tính toán và thiết kế hệ thống điện mặt trời áp mái nối lưới 18kWp là hiệu quả tài chính. Đồ án đã thực hiện một bài toán kinh tế điện mặt trời chi tiết cho hai phương án thiết bị. Kết quả mô phỏng từ PVSyst cho thấy sản lượng điện hàng năm của hai hệ thống gần như tương đương, khoảng 22.1 MWh/năm. Tuy nhiên, suất đầu tư điện mặt trời lại có sự chênh lệch lớn. Hệ thống sử dụng pin JA Solar và inverter Goodwe có tổng chi phí dự kiến khoảng 222 triệu VNĐ. Trong khi đó, hệ thống sử dụng pin IREX và inverter SMA có chi phí lên tới 356 triệu VNĐ. Với giá bán điện cho EVN được áp dụng là 2.173 VNĐ/kWh (tương đương 9,35 Uscents/kWh), thời gian hoàn vốn của hệ thống JA Solar được tính toán là khoảng 5 năm. Ngược lại, hệ thống IREX cần tới 8 năm để thu hồi vốn. Dựa trên phân tích này, phương án sử dụng thiết bị nhập khẩu JA Solar và Goodwe được lựa chọn là tối ưu hơn hẳn về mặt kinh tế, mang lại lợi nhuận nhanh hơn và cao hơn trong dài hạn, mặc dù có một số nhược điểm về bảo trì so với sản phẩm trong nước. Đây là một minh chứng rõ ràng cho tầm quan trọng của việc phân tích kinh tế trong các báo cáo dự án điện mặt trời.

5.1. Phân tích suất đầu tư và chi phí vận hành hệ thống

Báo cáo phân tích chi tiết suất đầu tư điện mặt trời cho hai phương án. Phương án JA Solar có tổng vốn đầu tư 222.010.000 VNĐ, bao gồm chi phí nhập khẩu thiết bị (159.255.456 VNĐ) và chi phí vật tư, lắp đặt trong nước (62.755.000 VNĐ). Phương án IREX có tổng vốn đầu tư trọn gói là 356.400.000 VNĐ. Sự chênh lệch gần 134 triệu VNĐ chủ yếu đến từ giá thành của tấm pin năng lượng mặt trời và inverter hòa lưới 3 pha. Chi phí vận hành, bảo trì của hệ thống điện mặt trời thường thấp, chủ yếu là chi phí vệ sinh tấm pin định kỳ, điều này làm cho bài toán kinh tế điện mặt trời trở nên hấp dẫn hơn.

5.2. Tính toán sản lượng điện và thời gian hoàn vốn dự kiến

Dựa trên kết quả mô phỏng PVSyst, hệ thống JA Solar dự kiến tạo ra 22.129 kWh trong năm đầu tiên. Với giá bán điện 2.173 VNĐ/kWh, doanh thu năm đầu là khoảng 48 triệu VNĐ. Bảng tính toán chi tiết trong 20 năm, với mức suy giảm hiệu suất 1%/năm, cho thấy tổng số tiền thu được sau 5 năm là 235,6 triệu VNĐ, vượt qua vốn đầu tư ban đầu. Do đó, thời gian hoàn vốn được xác định là 5 năm. Đối với hệ thống IREX, với sản lượng tương đương nhưng chi phí cao hơn, thời gian hoàn vốn kéo dài đến 8 năm. Đây là con số quan trọng nhất để nhà đầu tư ra quyết định.

5.3. Lựa chọn phương án tối ưu dựa trên hiệu quả kinh tế

Sau khi so sánh toàn diện, đồ án đã kết luận phương án sử dụng thiết bị JA Solar và Goodwe là lựa chọn tối ưu. Lý do chính là thời gian hoàn vốn ngắn hơn đáng kể (5 năm so với 8 năm) và suất đầu tư điện mặt trời thấp hơn khoảng 134 triệu VNĐ. Mặc dù hệ thống IREX có ưu điểm về bảo hành, bảo trì tại chỗ, nhưng lợi ích kinh tế vượt trội của phương án JA Solar là yếu tố quyết định. Lợi nhuận dự kiến sau 20 năm của hệ thống JA Solar cũng cao hơn (639 triệu VNĐ so với 505 triệu VNĐ), khẳng định đây là giải pháp đầu tư hiệu quả nhất cho mô hình thực tế tại EPU.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG Polycrystalline (da tinh thé): Polycrystalline hay Pin mat trời Poly da tinh thê được làm từ những thỏi đúc từ Silic đã nung chảy, làm nguội và làm rắn. Vì có nhiều tỉnh thê trong tế bào nèn các khoảng trống ít hơn làm cho các phân tử điện electron di chuyển cũng khó khăn hơn. Loại pin mặt trời Poly có giá cả thấp hơn loại pin mặt trời Mono vả hiệu suất cũng khá thấp. Loại pin Poly hấp thu ánh nắng mặt trời khá chậm và phải đạt đến mức độ ánh năng mặt trời nhất định mới có thê hoạt động.

Pin ngưng hoàn toàn hoạt động khi thời tiết mây nhiêu, âm u.12: Tam pin NLMT da tinh thé Polycrystalline. Pin mặt trời dạng phim mỏng: Pin mặt trời dạng phim mỏng được tạo từ những miếng phim rất mỏng từ chất liệu Silic nóng chảy. Pin có cấu tric da tinh thé và cho hiệu suất thấp nhất khi so sánh với hai dòng pin trèn, bởi nó bỏ qua thao tác cắt thỏi Silicon nén loai pm mặt trời dạng GVHD: Phạm Mạnh Hải 21 Lé Hong Son CHUONG 1: GIỚI THIỆU CHUNG phim mỏng được xem có g1á cả mêm nhật so với hai loai pin Mono va Poly. Ngoai ra còn một số dạng pIn la su ket hop của các dạng pin trén cho hiệu suât cao hơn, nhưng loại này giá khá cao và được đèng nhiều cho các lĩnh vực không gian, quốc phòng.

Các loại này đều được làm từ silic, sillic được sử dụng trong các tắm pin mặt trời vì nó là một nguyèn tố tự nhièn phố biến, rất bền, tuy nhièn trong tự nhièn thì silic rất hiểm khi tồn tại ở trạng thái tính khiết mà hầu như luôn nằm trong hợp chất với các nguyèn tố khác. Mỗi loại pm được tạo ra đều có hiệu quả và ưu điểm của rieng nó. Tuy nhièn nếu xét về khía cạnh thương mại hóa, loại pin mặt trời Mono và pin mặt trời Poly nôi trội hơn hắn, tèy theo vào từng mục đích, lượng ánh sáng thực tế, thời tiết cụ thé như thế nào mà sẽ chọn đòng pin nào sao cho phè hợp nhất. Bởi có như thế chúng mới có thê phát huy hết tác dụng được hiệu năng của mình.13: Tam pin NLMT dang phim mỏng.

Hiéu suat pIn mặt trời: Hiệu suất pin mặt trời của don tinh thé Mono - Crystalline là cao hơn so với Poly- Crystalline va mang mỏng. Cell tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả của đang phô biến ở khoảng 16% và 17%. Tuy nhièn, khi so sánh các đặc điểm và sản xuất điện ở các Cell mô — đun năng lượng mặt trời đơn tỉnh thể và đa tính thê cơ bản giống nhau. Nghĩa là cèng công suất tâm như nhau thì lượng điện sản sinh ra gần như nhau (Sự chènh lệch giữa các loại nằm trong khoảng vài phần trăm).

GVHD: Phạm Mạnh Hải 22 Lé Hong Son CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG TÓM TẮT CHƯƠNG 1 Trong chương | em đã trình bày với 2 nội dung chính. Nội dung thứ nhất là giới thiệu tống quan về nguồn năng lượng mặt trời.Trong đó có những ý chính như: Xu hướng, hiện trạng phát triên điện năng lượng mặt trời trèn thế giới, tốc độ tăng trưởng điện mặt trời trèn thế giới, những chính sách ưu đãi của Chính phủ đối với điện mặt trời. Nội dung thứ 2 em đề cập đến là tiềm năng phát triển năng lượng mặt trời với những ý chính như: Thực trạng sử dụng năng lượng mặt trời, các công nghệ pin mặt trời (Pin màng mỏng vô định hình, pin silic đa tỉnh thể, pin silic don tinh thé). GVHD: Pham Manh Hai 23 Lé Hong Son CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG V4 CONG CU THIET KE.

CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG VA CONG CU THIET KE.1 Đối tượng thiết kế.1 Vị trí của đối tượng thiết kế. Đối tượng thiết kế là tòa nhà G, tòa nhà 4 tầng của Trường Đại học Điện Lực ở vị trí số 235 đường Hoàng Quốc Việt, quận Bắc Từ Lièm, thành phố Hà Nội. Goff€S MII[A irờng Đại Il(ø191211-1)| UY (6 # Cong 17 Nala " a Fong Nels VENUE.1: Vi tri doi tượng thiết kế!?.2 Mục tièu hướng tới của đối tượng thiết kế. e Dap ứng nhu cầu điện năng một phần cho hệ thống tải tiều thụ của nhà xưởng hoạt động với hệ thông pIm mặt trời.

e_ Giảm trừ và đối trừ điện năng tièu thụ từ lưới điện xuống. e Lam tién dé dé thuc day str dụng năng lượng tái tạo & tiết kiệm năng lượng trong khu vực. e Nang cao hình ảnh của trường học hiện đại với tính thần hướng tới tương lai, đi đầu công nghệ. e_ Giảm phát thải khí nhà kính, góp phần bảo vệ môi trường.

e Lamé hinh thực tê cho sinh viẻn học tập và nghiền cứu về năng lượng mặt trời. 10 Google Map GVHD: Pham Manh Hai 24 Lê Hồng Sơn CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG VA CONG CU THIET KE.3 Điều kiện tự nhièn. Vi tri lắp đặt hệ thong là trèn mái nhà là Tòa nhà G của Trường Đại học Điện lực, từ hình ảnh vệ tỉnh của Google Map không có trở ngại về mặt bằng triển khai và thi công công trình. Không bị che bởi bóng râm từ các tòa nhà và cây cối xung quanh.

irữờng Đại Hoc Dien Luc ện Kỹ Quân sự ATIMINgân hangiQuanido 8 Hình 22: Hình ảnh vệ tỉnh của vị trí lắp đặt. Dưới đây là hình ảnh thực tế của vị trí lắp đặt hệ thống.3: Mặt bằng lắp đặt hệ thống điện mặt trời. GVHD: Phạm Mạnh Hải 25 Lé Hong Son CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG V4 CONG CU THIET KE. Theo phần mềm PVsyst, tại khu vực lắp đặt hệ thông có dữ liệu về cường độ bức xạ từ Meteonorm được cho dưới bảng sau: Bảng 2.1: Cường độ bức xạ mặt trời tại khu vực lắp đặt từ Meleonorm.

Diffuse Temper kWh/m?.6 GVHD: Phạm Mạnh Hải 26 Lê Hông Sơn CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG VA CONG CU THIET KE. Nhin trén bang s6 liéu tir Meteonorm cho ta thay dữ liệu về cường độ bức xạ trung bình theo tháng là 3,78kWh/m? day, thấp nhất là tháng 12 với 2,45 kWh/m?.day và cao nhất la thang 5 voi 5,16 kWh/m2.4 Khao sat mat bang lap dat. e Loai mai: Mai hinh tứ giác với vật liệu làm bằng tôn. e©_ Hướng mái: chính bắc và chính nam.

e Dién tich mai: 12,2m * 264m. e Goc nghiéng mai: 15°.2 Công cụ thiết kế.1 Phần mềm thiết kế AutoCAD. AutoCAD là phần mềm ứng dụng Computer Aider Design(CAD), được sử dụng rộng rãi trèn các thiết bị máy tính chạy Window, hỗ trợ cho các kỹ sư, kiến trúc sư và các chuyèn vièn thiết kế khác. Tạo các sản phẩm mô hình 2D và mô hình 3D.

Phièn bản đầu tiền của AutoCAD được Autodesk phát hành năm 1982, ngày nay nó đã trở thành một phần mềm vẽ kỹ thuật phô biến nhất thế giới và ứng dụng rộng nhất, mặc dè trong những năm trở lại đây mô hình 3D đã được sử dụng nhiều hơn nhưng AutoCAD vẫn đóng vai trò nền tảng giúp cho các mô hình 3D có độ chính xác cao hơn. AutoCAD cung cấp cho người sử dụng với giao diện trực quan, với những công cụ và layout có săn cho phép bạn tạo ra vô số các đối tượng khác nhau tèy vào lĩnh vực cụ thể. Các phiền bản của AutoCAD cung cấp cho các kiến trúc sư các công cụ phần tích cần thiết, để phân tích thành phần của tòa nhà và tính toán kết cầu, cấu trúc, trọng tải cho tòa nhà,. AutoCATD tạo ra một phương án kiến trúc, thiết kế hệ thống pm mặt trời một cách chi tiết và cu thé nhat.

AutoCAD là phần mềm được dèng đề triển khai các bản vẽ kĩ thuật xây dựng trèn mặt phẳng 2D. AutoCAD cho phép người dèng thê hiện hình dạng, kích thước, đặc GVHD: Phạm Mạnh Hải 27 Lé Hong Son CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG V4 CONG CU THIET KE. điểm cấu tạo của công trình cần xây dựng một cách đễ dàng và nhanh chóng. Nói cách khác, đối với ngành xây dựng AutoCAD là phần mềm tạo bản vẽ kỹ thuật thay thế hoàn toàn cho việc vẽ tay trèn giấy của các kỹ sư thiết kế.

Trong thiết kế này thì em dung AutoCAD phièn bản 2010 để thực hiện.2 Phần mềm mô phỏng PVsys(. PVsyst là một gói phần mềm máy tính cho việc nghièn cứu, kích thước, mô phỏng và phân tích đữ liệu hoàn chỉnh hệ thống Điện mặt trời. Phần mềm này hướng tới đối tượng là kiến trúc sư, kỹ sư và các nhà nghièn cứu, và chứa rất nhiều công cụ hữu ích cho giảng dạy về hệ thống điện mặt trời. Phần mềm cũng tích hợp hệ cơ sở dữ liệu về các loại pin mặt trời khác nhau, các hệ Ac quy, bộ biến đổi điện, cơ sở đữ liệu về bức xạ mặt trời, và đặc biệt là công cụ thiết kế giao điện 3D cho phép phân tích các tình huống kiến trúc khác nhau của các tòa nhà.

Phần mềm này cho phép thiết kế cả hệ thống Điện mặt trời độc lập và điện mặt trời nối lưới. Trong thiết kế này em sử dụng PVsyst phiền bản 6. GVHD: Phạm Mạnh Hải 28 Lé Hong Son CHUONG 2: GIOI THIEU DOI TUONG VA CONG CU THIET KE. TOM TAT CHUONG 2 Trong chương 2 em đã trình bày với 2 nội dung chính.

Nội dung thứ nhất là giới thiệu về đối tượng thiết kế là Nhà G trường Đại học Điện lực. Trong đó có những ý chính như: VỊ trí, mục tiều, điều kiện tự nhiền, khảo sát mặt bằng của Nhà thư viện điện tử. Nội dung thứ 2 em đề cập đến là công cụ thiết kế với những phần mềm: phần mềm thiết kế 2D AutoCAD, phan mềm mô phỏng công suất PVsyst. GVHD: Phạm Mạnh Hải 29 Lé Hong Son CHUONG 3: AP DUNG CONG CU THIET KE, LAP PHUONG AN HE THONG MAT TROI TOA G.

CHUONG 3: AP DUNG CONG CU THIET KE, LAP PHUONG AN HE THONG MAT TROI TOA G.1 Tính toán hệ thống. Hình ảnh dưới đây thể hiện số giờ nắng trung bình một ngày tại khu vực lắp đặt theo Global Solar Atlas!!, số giờ nắng trung bình I ngày là 3,584 giờ. TẬP BẢN ĐỒ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TOAN CAU Ji Q Bindd Trongkhoingy Traagwebv Tảixuống Tiépxic #W wien Banh dau trang Chia sé Bảo cáo THONG TIN TRANG Dữ liệu bản đồ Mỗi ngòy ~ sản lượng điện quang điện cụ gà Chiếu xa trực tiếp bình thường — DNI 1.688 Chiếu xa ngang toân cầu GHI 3.584 Chiếu xạ khuếch tần ngang bir 2.320 Chiếu xa nghiễng todn cle & Lye chen 8i góc tõiưu GTI Hình 3.1: hình ảnh số giò nắng trung bình một ngày tại khu vực lắp đặt hệ thống. Với tông diện tích mái nhà tòa G là 322 m? và 2 hướng mái là hướng chính bắc và chính nam.

Bảng lựa chọn hướng lắp đặt hệ thống: Bảng 3.1: Lựa chọn hướng lắp đặt hệ thống.