Cách tính toán thiết kế hệ thống điện nlmt năm 2024

Đèn đường LED năng lượng mặt trời là một trong những giải pháp tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường phổ biến nhất hiện nay. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các khu vực khu đô thị xanh, nhà máy xí nghiệp hoặc những nơi không có nguồn điện lưới.

Hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời là một hệ thống tự động hoạt động, tự động tắt mở bằng cách sử dụng nguồn điện từ tấm pin năng lượng mặt trời. Thiết kế hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời đòi hỏi tính toán cẩn thận để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống.

Thành phần cấu tạo của hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời

Hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời bao gồm các thành phần sau:

Tấm pin năng lượng mặt trời

Tấm pin năng lượng mặt trời là thành phần chính của hệ thống đèn LED năng lượng mặt trời. Nó được sử dụng để chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành điện năng để cung cấp cho hệ thống đèn LED.

Tấm pin năng lượng mặt trời được làm từ các tế bào quang điện, được gắn trên một tấm phẳng và bao phủ bởi lớp kính bảo vệ. Tế bào quang điện chứa một chất dẫn điện và một chất bán dẫn, khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời sẽ tạo ra một lượng điện năng.

Hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm độ sáng của ánh sáng mặt trời, góc chiếu của ánh sáng và chất lượng của tấm pin. Ngoài ra, điều kiện thời tiết như mưa, sương mù hay mây cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của tấm pin.

Sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời có hiệu suất cao sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả năng lượng của hệ thống đèn LED năng lượng mặt trời. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống đèn LED năng lượng mặt trời, cần lựa chọn tấm pin năng lượng mặt trời có hiệu suất cao và đảm bảo điều kiện môi trường phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển LED là một thành phần quan trọng trong đèn LED năng lượng mặt trời, giúp điều khiển độ sáng của đèn. Nó có nhiệm vụ cung cấp dòng điện liên tục và ổn định cho đèn LED, giúp tăng hiệu suất và tuổi thọ của đèn LED.

Bộ điều khiển LED đèn đường LED năng lượng mặt trời thường được trang bị với một LED Driver tích hợp, bao gồm cả nguồn điện mặt trời và pin. Bộ điều khiển này giúp điều khiển độ sáng của đèn thông qua việc điều chỉnh dòng điện đầu vào của LED Driver.

Với sự phát triển của công nghệ LED, các loại LED Driver hiện đại được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng. Ngoài ra, LED Driver cũng được trang bị các tính năng bảo vệ như bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp và bảo vệ ngắn mạch, giúp đảm bảo an toàn cho đèn và giảm thiểu rủi ro.

Tóm lại, LED Driver là một thành phần quan trọng trong đèn LED năng lượng mặt trời, giúp điều khiển độ sáng và tăng hiệu suất của đèn. Với sự phát triển của công nghệ LED, LED Driver hiện đại được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng, đảm bảo an toàn và độ bền cho đèn.

Pin lưu trữ

Là một thành phần quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời. Nó giúp lưu trữ năng lượng được tạo ra từ tấm pin năng lượng mặt trời trong ban ngày để sử dụng vào ban đêm hoặc trong những ngày mây mù.

Các pin lưu trữ năng lượng mặt trời thường được sản xuất từ các tế bào pin lithium-ion hoặc acid chì. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các công nghệ mới như pin natri-ion và pin lưu trữ hydro đã được phát triển và sử dụng rộng rãi hơn.

Điểm mạnh của pin lưu trữ năng lượng mặt trời là tính linh hoạt và ổn định trong việc cung cấp nguồn điện. Các pin này có khả năng chịu được những thay đổi trong điện áp và dòng điện, giúp hệ thống năng lượng mặt trời hoạt động liên tục và ổn định.

Tuy nhiên, giá thành của pin lưu trữ năng lượng mặt trời vẫn còn khá cao, đặc biệt là đối với các loại pin mới như pin natri-ion và pin lưu trữ hydro. Ngoài ra, tuổi thọ của các pin này cũng không được bền vững và sẽ phải được thay thế sau một thời gian sử dụng.

Tổng quan, pin lưu trữ năng lượng mặt trời là một phần quan trọng trong hệ thống năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, cần cân nhắc kỹ về giá thành và tuổi thọ của các loại pin trước khi quyết định chọn loại pin nào cho hệ thống của mình.

Đèn LED

Đèn LED là thành phần cuối cùng của hệ thống đèn LED năng lượng mặt trời. Đèn đường năng lượng mặt trời với công nghệ LED đã trở thành lựa chọn phổ biến cho các công trình công cộng và đô thị. So với đèn đường truyền thống, đèn đường LED năng lượng mặt trời tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường hơn. Bên cạnh đó, các thiết bị điện tử bên trong đèn đường LED năng lượng mặt trời cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của hệ thống đèn đường.

Một trong những bộ phận quan trọng của đèn đường LED năng lượng mặt trời là đèn LED. Các đèn LED được sử dụng trong đèn đường LED năng lượng mặt trời thường có độ sáng cao và tuổi thọ lâu hơn so với đèn truyền thống. Điều này giúp tiết kiệm chi phí bảo trì và thay thế đèn. Đồng thời, đèn LED cũng có thể tùy chỉnh độ sáng để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của đèn đường.

Tính toán hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời

Cách tính dung lượng pin lưu trữ cho đèn năng lượng mặt trời

Để tính toán dung lượng pin lưu trữ cho đèn năng lượng mặt trời, bạn cần có các thông tin và dữ liệu sau đây:

1. Công suất đèn: Đây là công suất mà đèn tiêu thụ khi hoạt động. Công suất này được tính bằng đơn vị watts (W).
2. Điện áp hệ thống: Đây là điện áp của hệ thống đèn năng lượng mặt trời. Điện áp này được tính bằng đơn vị volts (V).
3. Mức độ sáng của đèn: Đây là chế độ sáng mà đèn đã được cấu hình. Mức độ sáng được đo bằng đơn vị lumens (lm).
4. Số ngày sáng: Đây là số ngày mà đèn có thể sáng mà không cần sạc pin trong trường hợp thời tiết xấu. Số ngày sáng này sẽ ảnh hưởng đến dung lượng pin lưu trữ cần thiết để duy trì hoạt động của đèn trong thời gian dài.
5. Độ xả sâu của pin lưu trữ (DoD): Đây là tỷ lệ phần trăm dung lượng pin đã sử dụng so với tổng dung lượng của pin. Ví dụ, nếu dung lượng pin là 100 Ah và DoD là 50%, thì dung lượng pin sử dụng tối đa chỉ nên là 50 Ah để tránh ảnh hưởng đến tuổi thọ của pin.

Dựa trên các thông tin và dữ liệu này, bạn có thể tính toán dung lượng pin lưu trữ cần thiết để duy trì hoạt động của đèn năng lượng mặt trời trong thời gian sử dụng của nó.

Ví dụ: Giả sử bạn có một đèn năng lượng mặt trời có công suất 10 watts và điện áp hệ thống là 12V. Đèn đã được cấu hình để hoạt động ở mức độ sáng 500 lumens. Bạn muốn đèn có thể hoạt động trong 3 ngày liên tiếp mà không cần sạc pin trong trường hợp thời tiết xấu. Độ xả sâu của pin lưu trữ được giả sử là 50%.

Để tính toán dung lượng pin lưu trữ cần thiết, trước hết ta cần tính toán lượng điện năng mà đèn tiêu thụ mỗi giờ:

Điện năng = công suất x thời gian hoạt động Điện năng = 10 W x 1 giờ Điện năng = 10 Wh

Tiếp theo, ta cần tính toán tổng lượng điện năng mà đèn tiêu thụ trong 3 ngày:

Tổng điện năng = điện năng x số giờ hoạt động trong 3 ngày Tổng điện năng = 10 Wh x 4 giờ x 3 ngày Tổng điện năng = 120 Wh

Vì độ xả sâu của pin lưu trữ là 50%, nên ta cần tăng dung lượng pin lên gấp đôi để đảm bảo đèn có đủ điện năng để hoạt động trong 3 ngày:

Dung lượng pin = Tổng điện năng / (Điện áp hệ thống x DoD) Dung lượng pin = 120 Wh / (12V x 50%) Dung lượng pin = 4 Ah

Vậy để đảm bảo đèn năng lượng mặt trời có thể hoạt động trong 3 ngày liên tiếp mà không cần sạc pin trong trường hợp thời tiết xấu, bạn cần có một pin lưu trữ dung lượng ít nhất là 4 Ah.

Các loại pin lưu trữ và độ xả sâu của chúng

Các loại pin lưu trữ thường được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời bao gồm:

1. Pin axit chì có dung lượng cao và giá thành rẻ. Tuy nhiên, chúng có khả năng xả sâu mạnh, chỉ nên sử dụng đến mức xả sâu tối đa 50%.
2. Pin gel có khả năng xả sâu đến 80%, vì vậy chúng được sử dụng nhiều trong các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao. Tuy nhiên, giá thành của chúng khá đắt.
3. Pin Lithium-ion được sử dụng nhiều trong các ứng dụng di động như điện thoại và laptop, nhưng cũng được sử dụng trong các hệ thống điện mặt trời. Pin này có khả năng xả sâu đến 80% và có tuổi thọ dài hơn các loại pin truyền thống khác.
4. Pin Lithium polymer có dung lượng cao và có thể được thiết kế linh hoạt để phù hợp với các hệ thống điện mặt trời khác nhau. Chúng có khả năng xả sâu đến 80%.
5. Pin Lithium sắt photphat (LiFePO4) là một loại pin lithium ion chứa sắt photphat trong cấu trúc của nó, cho phép nó có hiệu suất cao và độ an toàn cao hơn so với các loại pin lithium ion khác.
6. Tuy nhiên, độ xả sâu của pin LiFePO4 có thể khác nhau tùy thuộc vào thương hiệu và mẫu mã của pin, do đó, khi mua pin LiFePO4, bạn cần tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất để biết độ xả sâu cụ thể của pin đó 80% – 90%.

Độ xả sâu của pin là mức độ sâu nhất mà pin được sử dụng trước khi cần phải được sạc lại. Độ xả sâu được tính bằng phần trăm dung lượng ban đầu của pin. Ví dụ, nếu một pin có dung lượng 100Ah và được sử dụng đến mức còn 50Ah trước khi cần phải sạc lại, thì độ xả sâu của pin đó là 50%. Độ xả sâu tối đa được khuyến nghị là 50-80% để tăng tuổi thọ và hiệu suất của pin.

Cách tính công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời

Để tính toán công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời, chúng ta cần biết số lượng năng lượng mặt trời mà tấm pin có thể thu thập được trong 3 ngày liên tiếp. Công thức tính toán như sau:

Số lượng năng lượng mặt trời thu thập được = (Công suất đèn x Thời gian hoạt động x Độ xả sâu) / (Điện áp hệ thống x Hiệu suất tấm pin)

Trong đó:

• Công suất đèn: 10 watts
• Thời gian hoạt động: 3 ngày x 24 giờ/ngày = 72 giờ
• Điện áp hệ thống: 12V
• Độ xả sâu của pin lưu trữ: 50%
• Hiệu suất tấm pin: 55% x 70% (hao tổn do bụi bẩn) x 30% (dung lượng dự trữ của pin) = 11.55%

Số lượng năng lượng mặt trời thu thập được = (10 watts x 72 giờ x 50%) / (12V x 11.55%) = 109.59 Wh

Vậy công suất cho tấm pin năng lượng mặt trời cần thiết để hoạt động đèn năng lượng mặt trời trong 3 ngày liên tiếp là 109.59 Wh. Bạn có thể lựa chọn pin lưu trữ có dung lượng phù hợp để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Lời kết

Bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu về tính toán hệ thống đèn đường LED năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng những thông tin này chỉ mang tính chất tham khảo và thực tế có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất và hoạt động của hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời. Nếu bạn đang có nhu cầu về sản phẩm và giải pháp phù hợp cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời, hãy liên hệ với POTECH để được tư vấn miễn phí và có được giải pháp tối ưu nhất. Gọi ngay 0912122016.