Điện năng phát ra từ hệ thống điện mặt trời thông thường có điện áp và công suất ngõ ra không ổn định. Để khắc phục nhược điểm này, hai tác giả Nguyễn Hoàng Viên, Dương Quốc Hiệu của Trường cao đẳng Công Thương Miền Trung đã có giải pháp “Thiết kế bộ Boost DC/DC ổn định điện áp lưới quang điện độc lập” nhằm thu được hiệu suất cao nhất từ nguồn năng lượng này.
Theo tác giả Dương Quốc Hiệu, hệ thống điện mặt trời độc lập là hệ thống tạo ra nguồn điện hoạt động hoàn toàn độc lập với nguồn điện lưới. Dòng điện này tự hoạt động để cung cấp điện cho các thiết bị sinh hoạt mà không cần kết nối với hệ nguồn điện lưới. Việc sử dụng hệ thống quang điện độc lập giúp tận dụng được nguồn tài nguyên sạch thân thiện với môi trường và không gây gánh nặng cho lưới điện quốc gia .
Tuy nhiên, nhược điểm của các nguồn năng lượng tái tạo là không thể dự trữ được nguyên liệu đầu vào mà phụ thuộc hoàn toàn vào môi trường tự nhiên. Ngoài ra, hiện nay, các hệ thống khai thác điện năng lượng mặt trời sử dụng phương pháp ghép nối tiếp nhiều tấm pin năng lượng mặt trời với nhau giúp gia tăng điện áp nhưng lại có những nhược điểm đi kèm: điện áp DC cao gây ra dòng rò nguy hiểm nếu không được tiếp đất tốt; không quản lý được hiệu suất của từng tấm pin và khó phát hiện hư hỏng. Đặc biệt, vì mắc nối tiếp các tấm pin lại với nhau nên khi xảy ra hiện tượng che bóng 1 tấm pin sẽ làm giảm đáng kể công suất của cả hệ thống.
Nhận thấy những nhược điểm đó, nhóm tác giả đã đưa ra nhiều giải pháp và tiến hành thử nghiệm. Kết quả, nhóm tác giả đã thành công trong việc đề ra phương pháp vận hành, điều khiển hiệu quả nhất nhằm thu được hiệu suất cao nhất từ nguồn năng lượng này. Trong các giải pháp được đưa ra, nhóm tác giả nhận thấy việc sử dụng bus DC trong thu gom và sử dụng năng lượng mặt trời là hợp lý hơn cả. Bởi nguồn phát là một nguồn DC thì việc hòa các nguồn DC với nhau đơn giản hơn là hòa với nguồn AC. Nhóm tác giả tiến hành thử nghiệm nhằm điều tiết công suất phát của pin mặt trời sao cho vừa với khả năng duy trì công suất đáp ứng đủ nhu cầu trên lưới điện, đồng thời vẫn có khả năng thu được công suất cực đại của hệ thống pin năng lượng mặt trời thông qua bộ lưu trữ điện năng. Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ thống bộ Boost DC/DC giúp ổn định điện áp lưới quang điện độc lập và giúp hệ thống vận hành tại điểm công suất cực đại trong quá trình hoạt động.
Qua nghiên cứu và đưa vào ứng dụng, giải pháp đã thực sự mang lại hiệu quả là nâng cao hiệu suất việc khai thác năng lượng mặt trời lên 30% nhờ thuật toán bám điểm công suất cực đại (MPPT) của từng mạch Boost DC/DC gắn riêng trên từng tấm pin. Quản lý hiệu suất của từng tấm pin giúp việc bảo trì hệ thống dễ dàng, phát hiện hư hỏng kịp thời; giúp tăng hiệu quả khai thác và sử dụng năng lượng mặt trời góp phần vào công cuộc làm sạch môi trường trái đất.
Giải pháp trên được Ban tổ chức Hội thi Sáng tạo kỹ thuật lần thứ 8 (2018-2019) đánh giá có tính ứng dụng thực tiễn rất cao, đem lại hiệu quả thiết thực và được trao giải ba tại hội thi lần thứ 8 này.
AN NAM
