Tạo ra sự độc lập về năng lượng với các tấm pin mặt trời và hệ thống pin lưu trữ trong nhà
Khi thiết kế một ngôi nhà, một trong những vấn đề quan trọng nhất là sử dụng năng lượng hiệu quả. Điều đó có nghĩa là cần phải có lượng vật liệu cách nhiệt phù hợp trong nền móng, tường và mái nhà, cửa sổ tiết kiệm năng lượng và được đặt tốt ở ngoại vi của ngôi nhà. Ngôi nhà cũng nên được đặt trên một vị trí để có hướng năng lượng mặt trời tối ưu. Với những yếu tố được che phủ, ngôi nhà sẽ yêu cầu năng lượng tối thiểu để thắp sáng và làm mát.
Một giải pháp hoàn hảo để cung cấp năng lượng một cách hiệu quả là lắp đặt các tấm pin mặt trời quang điện (PV) trên mái nhà hoặc bên cạnh ngôi nhà. Ngôi nhà có thể lấy năng lượng từ lưới điện trong những ngày ít nắng hoặc những ngày mưa bão và cung cấp năng lượng trở lại lưới điện khi nó sản xuất dư thừa.
Sơ đồ minh họa cách hoạt động của hệ thống pin năng lượng mặt trời.
(ẢNH DO SOLAREDGE CUNG CẤP)
Một số ngôi nhà hoàn toàn không có lưới điện vì quá xa lưới như các biệt thự đơn lập các nhà vườn…việc kết nối với lưới điện sẽ quá đắt hoặc không có sẵn trong khu vực đó. Những ngôi nhà này yêu cầu các tấm pin quang điện (PV) để cung cấp năng lượng và pin để lưu trữ năng lượng trong những khoảng thời gian không có năng lượng mặt trời và / hoặc thời tiết khắc nghiệt. Khi một hộ gia đình tích trữ năng lượng mặt trời được sản xuất tại chỗ và sử dụng năng lượng đó khi năng lượng mặt trời sản xuất ít hơn nhu cầu năng lượng trong nhà, thì đó được gọi là “tự tiêu thụ” hoặc ngôi nhà độc lập với lưới điện (The house is independent of the grid).
Ngôi nhà cũng có thể được kết nối với lưới điện và trả lại năng lượng dư thừa cho lưới điện khi pin đầy hoặc trong thời gian cao điểm trong ngày khi lưới điện quá tải.
Trong một bài báo trên Forbes, phóng viên của tờ báo đã phỏng vấn phó chủ tịch tiếp thị và chiến lược sản phẩm, đồng thời là người sáng lập SolarEdge, công ty hàng đầu thế giới về công nghệ năng lượng thông minh, để có được thông tin cập nhật về năng lượng mặt trời. Cuộc phỏng vấn với Handelsman như sau:
Pin đã được cải thiện như thế nào trong vài năm qua?
Thập kỷ qua đã chứng kiến những cải tiến ấn tượng trong công nghệ pin, trong các lĩnh vực như hiệu suất, tuổi thọ, tốc độ sạc và xả, hiệu suất, mật độ năng lượng, v.v. Điều này có nghĩa là pin cung cấp cho người tiêu dùng nhiều giá trị hơn. Có một số động lực ảnh hưởng đến cải tiến công nghệ, chẳng hạn như nhu cầu lớn từ thị trường di động trong thập kỷ qua và nhu cầu dự kiến từ thị trường xe điện (EV) và năng lượng mặt trời trong thời gian tới. Chúng ta có thể sẽ thấy ngày càng có nhiều loại pin chuyên dụng cho các thị trường khác nhau, chẳng hạn như tốc độ phóng điện nhanh hơn cho thị trường ô tô để xe điện có thể tăng tốc nhanh hơn.
Các hình ảnh cho một hệ thống pin dự phòng.
ẢNH DO SOLAREDGE CUNG CẤP
Giá của chúng có giảm không? Và đó là do công nghệ mới?
Trong thập kỷ qua, giá pin Lithium-Ion trên toàn cầu đã giảm gần 90% giá sản xuất theo Bloomberg NEF. Điều này xảy ra trong tất cả các lĩnh vực, không chỉ trong các tấm pin quang điện (PV) hoặc PV dân dụng. Báo cáo tương tự của Bloomberg, NEF dự báo giá pin Lithium-Ion sẽ giảm 50% nữa vào năm 2023. Sự sụt giảm này là do nhiều nguyên nhân, chẳng hạn như công nghệ được cải tiến, tiến bộ trong sản xuất và tính kinh tế theo quy mô sản xuất lớn. Ví dụ, thị trường xe điện đang phát triển là một trong những lĩnh vực thúc đẩy sự phát triển của pin. May mắn thay, thị trường lưu trữ năng lượng mặt trời đang được hưởng lợi từ điều này, giúp người tiêu dùng và doanh nghiệp tiết kiệm chi phí hơn trong việc tạo ra và lưu trữ năng lượng mặt trời của riêng họ.
Anh có thể cho tôi một lời giải thích đơn giản về cách hoạt động của biến tần được không?
Ở cấp độ cơ bản nhất của chúng, biến tần năng lượng mặt trời có nhiệm vụ chuyển đổi quang năng thành năng lượng có thể được sử dụng trong gia đình và lưới điện. Tuy nhiên, biến tần ngày càng trở nên nhiều hơn thế; chúng đang trở thành những nhà quản lý năng lượng thông minh. Chúng vẫn quản lý năng lượng mặt trời, nhưng giờ đây chúng cũng có thể quản lý việc lưu trữ năng lượng trong pin, cách năng lượng tiêu thụ trong nhà, sạc xe điện (EV) và cũng có thể hỗ trợ ổn định lưới điện. Chúng đang trở thành bộ não quản lý năng lượng thông minh trong gia đình và đầu mối liên hệ để quản lý hệ thống lưới điện thông minh.
Có một lời giải thích đơn giản cho một nhà máy điện ảo?
Mạng lưới năng lượng đang bắt đầu chuyển đổi từ một mạng lưới dựa trên các trạm điện tập trung gây ô nhiễm sang một mạng lưới năng lượng mặt trời và hệ thống pin được kết nối, phân tán với nhau. Một nhà máy điện ảo có thể quản lý, trong thời gian thực, tất cả các địa điểm phân tán này trong một khu vực lân cận như một nhà máy điện ảo lớn. Vậy thực tế điều này hoạt động như thế nào? Khi nhà điều hành mạng thấy rằng nhu cầu năng lượng sẽ đạt đỉnh vào một thời điểm trong ngày nhất định, các nhà máy điện ảo (VPP – Virtual Power Plant) có thể được sử dụng để gửi tín hiệu đến tất cả các bộ biến tần để bắt đầu lưu trữ năng lượng trong mạng lưới phân tán của pin. Sau đó, khi đạt đến nhu cầu đỉnh, các bộ biến tần này sẽ xả năng lượng từ pin vào lưới điện để cung cấp đủ năng lượng.
Các yếu tố quyết định hệ thống phải lớn như thế nào? Các khoản trợ cấp được cung cấp ở Hoa Kỳ là gì?
Các yếu tố chính trong việc thiết kế một hệ thống năng lượng tích trữ bằng năng lượng mặt trời là nhu cầu năng lượng, kích thước mái nhà và trợ cấp. Các mô hình năng lượng rất quan trọng để hiểu được mức độ lớn của một hệ thống năng lượng mặt trời cần thiết để bù đắp hoặc giảm thiểu hóa đơn năng lượng. Kích thước mái nhà sẽ quyết định lượng điện có thể đặt trên mái và lượng năng lượng có thể tạo ra. Và hình thức trợ cấp cũng có thể tác động đến quy mô hệ thống và loại hình hệ thống. Ví dụ, có một số trợ cấp giới hạn lượng năng lượng mặt trời có thể được đưa vào lưới điện, vì vậy điều này sẽ ảnh hưởng đến quy mô hệ thống. Trong một thị trường tập trung vào việc cung cấp càng nhiều năng lượng vào lưới điện càng tốt với mức giá cao, thì kích thước hệ thống năng lượng mặt trời có thể được tối đa hóa.
Nhưng có những nơi không cho phép bất kỳ nguồn cung cấp năng lượng mặt trời nào vào lưới điện. Chính những loại thị trường này là loại pin hữu ích nhất, vì pin cho phép người tiêu dùng sản xuất năng lượng mặt trời vào ban ngày, sau đó lưu trữ năng lượng đó để sử dụng vào buổi tối và buổi sáng sớm. Kích thước và số lượng pin tích trữ được xác định dựa trên các dạng năng lượng của hộ gia đình. Ở một số bang của nước Mỹ có một khoản tín dụng thuế đầu tư (ITC) là 26% cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ trên khắp Hoa Kỳ. Tuy nhiên, điều này chỉ áp dụng cho pin khi và chỉ khi pin được sạc hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời.
Các ưu đãi bổ sung cho năng lượng mặt trời rất khác nhau tùy theo tiểu bang. Tuy nhiên, nhìn chung, thị trường Hoa Kỳ cung cấp một khoản trợ cấp năng lượng mặt trời được gọi là đo sáng ròng (Net metering). Đây là khi chi phí năng lượng điện tiêu thụ từ lưới điện được bù đắp bằng năng lượng điện do nguồn tái tạo tạo ra. Có một số thị trường năng lượng mặt trời lớn hơn và tiên tiến hơn cung cấp thời gian sử dụng. Đây là khi giá điện thay đổi tùy theo thời gian trong ngày và tuần mà nó được sử dụng hoặc sản xuất. Một ví dụ về điều này sẽ là California. Mặc dù Hawaii có mức thâm nhập năng lượng mặt trời cao nhất, nhưng hiện tại nó không cho phát điện vào lưới, trong đó các hệ thống năng lượng mặt trời có lưu trữ hoàn toàn không được phép xuất khẩu năng lượng vào lưới điện bất cứ lúc nào.
Một số loại trợ cấp khác dành riêng cho pin bao gồm Chương trình khuyến khích tự tạo của Ủy ban Tiện ích Công cộng California (SGIP) cung cấp trợ cấp trực tiếp từ Tiểu bang cho pin. Tất nhiên có một số yêu cầu cụ thể về chất lượng cho chương trình này.
Một ví dụ khác là Chương trình Mục tiêu Tái tạo Năng lượng mặt trời (SMART) của Massachusetts. Chương trình này cung cấp một ưu đãi hào phóng cho pin như một phần của chương trình năng lượng mặt trời tổng thể của nó.
Các ưu đãi để lắp đặt pin cũng đang được cung cấp bởi các công ty tiện ích, chẳng hạn như chương trình Giải pháp Kết nối của National Grid ở Massachusetts và Rhode Island, trong đó những người tham gia nhận được các ưu đãi tài chính để sử dụng pin.
Anh có biết bao nhiêu phần trăm ngôi nhà ngày nay có tấm pin PV, pin, so với 5 hoặc 10 năm trước?
Theo nghiên cứu của PEW , chỉ 6% chủ nhà đã có các tấm pin mặt trời trong nhà của họ. Vì vậy, trong khi thị trường PV dân dụng ở Bắc Mỹ đang ở giai đoạn đầu, nó đang nhanh chóng phát triển. Wood Mackenzie dữ liệu cho thấy thị trường PV dân dụng năm 2013 chỉ đạt 799 MW (MW), nhưng đến cuối năm 2018 đã đạt 2.422 MW, cho thấy mức tăng trưởng hơn 200%. Thị trường pin năng lượng mặt trời dường như đang đi theo con đường tương tự của thị trường PV, nhưng đang ở giai đoạn đầu. Theo Wood Mackenzie, vào năm 2015, chỉ có chưa đến 10 MW bộ lưu trữ năng lượng mặt trời được triển khai tại thị trường dân cư Hoa Kỳ và đến giữa năm 2019, con số này đã tăng lên gần 70 MW. Trên thực tế, nhu cầu tăng lên trong quý 2 năm 2019, tức là 35 MW lưu trữ dân dụng mới, thể hiện một chuẩn mực mới về số lượng và tăng gần 33% so với kỷ lục trước đó.
Cũng theo dự đoán của Wood Mackenzie là 20% năng lượng mặt trời dân dụng được lắp đặt vào năm 2020 sẽ được ghép nối với bộ lưu trữ. Một động lực chính dẫn đến nhu cầu lắp đặt bộ lưu trữ tích hợp năng lượng mặt trời là sự “ngắt điện”. (Ngắt điện là mất điện, nhưng không giống như tất cả các trường hợp mất điện, việc ngắt điện là có chủ ý. Một số trường hợp mất điện có thể là do vô ý, tức là do một cơn bão đã xảy ra trong vài tháng qua ở California.)
Điều gì đang thúc đẩy doanh số bán PV cộng pin tích điện?
Có hai xu hướng chính thúc đẩy việc bán năng lượng mặt trời và hệ thống pin: tính ngang bằng của lưới điện và tính độc lập của lưới điện. Hòa lưới nghĩa là chi phí sản xuất năng lượng mặt trời thấp hơn chi phí mua năng lượng từ lưới điện. Có nhiều tiểu bang ở Hoa Kỳ đã đạt được tính ngang bằng của lưới điện. Vì vậy, về mặt tài chính, mọi người có thể tạo ra và tiêu thụ năng lượng mặt trời của riêng mình. Độc lập về lưới điện là khi người tiêu dùng muốn sử dụng năng lượng do chính họ sản xuất ra. Điều này có thể xảy ra ở những khu vực lưới điện không ổn định và thường xuyên bị mất điện.
Tôi hy vọng điều này làm rõ nhiều điều khoản và thông tin tốt về năng lượng mặt trời và pin. Tôi tin rằng đây là tương lai cho những ngôi nhà trên toàn thế giới vì những hậu quả mà chúng ta đang thấy từ sự nóng lên toàn cầu.
Khi sưu tầm và dịch lại bài báo này từ Forbes để bạn đọc tham khảo, chúng tôi cũng có một niềm tin rằng trong tương lai rất gần các ngôi nhà Việt Nam cũng hoàn toàn có thể tự tạo ra năng lượng để cung cấp cho ngôi nhà của mình, bằng các tấm pin mặt trời, pin tích trữ điện, có thể với pin nhiên liệu hoặc một chiếc xe điện có khả năng đóng vai trò như một máy phát điện di động và ngày đó chắc chắn không xa.
Tham khảo :
Để biết thêm thông tin về hệ thống PV và dự phòng, hãy xem trang web của Văn phòng Sử dụng Năng lượng Hiệu quả & Năng lượng Tái tạo./
https://www.energy.gov/eere/solar/articles/solar-plus-storage-
Bài Viết Liên Quan
