Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời làm gì

Trong hệ điện mặt trời độc lập, điện từ dàn pin đi qua bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời rồi mới vào ắc quy hoặc pin lưu trữ. Tiêu chuẩn IEC 62509:2010 đặt yêu cầu tối thiểu cho thiết bị này với ắc quy chì axit. Theo sổ tay SmartSolar MPPT 75/10 đến 100/20 của Victron, bộ sạc nạp ba giai đoạn bulk, absorption, float, chặn dòng ngược về tấm pin và ở loại có cổng tải thì cắt tải khi ắc quy 12 V xuống 11,1 V hoặc 11,8 V, tùy cài đặt.

Biểu đồ so sánh công suất bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời PWM và MPPT ở nhiệt độ cell 25°C và 75°C
Tấm pin 100 W loại 36 cell sạc ắc quy 12 V ở 13 V. Nguồn: Victron Energy, 20/1/2020. Biểu đồ do LTA vẽ từ số liệu nguồn.

Bộ sạc PWM hoạt động thế nào

PWM là loại bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời đơn giản. Theo tài liệu của Victron, nó như công tắc nối dàn pin với ắc quy nên điện áp dàn bị kéo về gần điện áp ắc quy: tấm 100 W có điện áp tại điểm công suất cực đại (Vmp) 18 V, nối vào ắc quy đang ở 13 V chỉ làm việc ở 13,5 V và cho 81 W. Morningstar khuyên dùng PWM với tấm có Vmp khoảng 17–18 V cho mỗi 12 V ắc quy, và chọn bộ theo dòng ngắn mạch Isc của dàn.

MPPT là gì và bộ điều khiển sạc MPPT làm việc ra sao

MPPT (Maximum Power Point Tracking) là dò điểm công suất cực đại. Công suất tấm pin bằng điện áp nhân dòng và đạt đỉnh ở một điểm, với tấm 100 W kể trên là 18 V và 5,56 A khi tế bào pin (cell) ở 25°C.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT tìm điểm này rồi đổi điện áp DC xuống mức ắc quy cần. Công suất gần như giữ nguyên nên dòng ra tăng: 100 W vào ắc quy 13 V cho khoảng 7,7 A, và có thể nối tiếp tấm pin lên 36 V để sạc ắc quy 12 V. Dòng bộ sạc trong sổ tay của Victron đạt hiệu suất cực đại trên 98% và cần điện áp dàn cao hơn ắc quy 5 V để khởi động.

So sánh PWM và MPPT theo tài liệu hãng

Với tấm 100 W này ở cell 25°C, Victron tính PWM lấy ít hơn MPPT 19%. Ở cell 75°C, Vmp tụt gần điện áp ắc quy và hai bên gần bằng nhau, 77,5 W (MPPT) và 77 W (PWM); theo hãng, ở vùng cận nhiệt đới và nhiệt đới hai loại xấp xỉ nhau. Morningstar cho rằng bộ MPPT cơ bản sạc thêm 10–15%, nhưng nơi lắp nóng có thể xóa phần lợi này.

Ở nơi nóng, lợi thế của bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời loại MPPT nằm ở điện áp dàn: Victron khuyên nối tiếp thêm tấm để điện áp dàn vượt xa ắc quy. Nhân đôi điện áp thì dòng giảm một nửa, tiết diện dây giảm bốn lần ở cùng tổn hao. Dàn áp cao cũng giúp MPPT hơn hẳn PWM khi trời âm u hoặc bị che một phần, và hãng khuyên dùng MPPT khi dàn vượt vài trăm W ở hệ 12 V.

Cách chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

Nhiều hãng ghi hai giới hạn ngay trong tên model, ví dụ bộ 75/15 của Victron nhận dàn pin tối đa 75 V và sạc dòng tối đa 15 A. Chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời theo ba điểm sau.

Điện áp hệ 12 V, 24 V hay 48 V

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời phải hỗ trợ đúng điện áp ắc quy. Dòng bộ sạc của Victron kể trên tự nhận hệ 12 V hoặc 24 V khi cấp điện lần đầu, hệ 36 V phải cài tay, và chỉ bản 100/20 dùng được cho 48 V.

Dòng sạc và công suất dàn pin

Với MPPT, công suất dàn dùng được bằng dòng sạc tối đa nhân điện áp ắc quy. Bảng của Morningstar ghi bộ 30 A dùng khoảng 400 W ở hệ 12 V, 800 W ở 24 V, 1.600 W ở 48 V; bộ 60 A gấp đôi. Lắp dư không hỏng máy, phần dư bị bỏ phí.

Điện áp hở mạch Voc ở nhiệt độ thấp

Trời càng lạnh, Voc càng cao. Victron khuyên nơi có đêm gần hoặc dưới 10°C chừa thêm 10% an toàn; Morningstar yêu cầu tính theo nhiệt độ thấp nhất nơi lắp, vì Voc quá mức có thể làm hỏng bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời.

Tấm mẫu của Victron có Voc 21,6 V, hệ số nhiệt -0,35%/°C. Bốn tấm nối tiếp cho 86,4 V ở 25°C, dưới mức 100 V của bộ 100/20. Giả sử nơi lắp có buổi sáng xuống 5°C, Voc tăng khoảng 7% lên 92,4 V, cộng 10% là 101,7 V, vượt giới hạn: khi đó chỉ nên nối ba tấm.

Thứ tự đấu nối bộ điều khiển sạc

Mỗi hãng có quy trình riêng cho bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời, đấu sai có thể làm bộ sạc ngừng chạy hoặc hỏng. Vị trí CB, cầu chì có ở bài sơ đồ đấu nối điện mặt trời. Với dòng bộ sạc kể trên, Victron yêu cầu kiểm tra cực tính rồi đấu theo thứ tự:

  • Nối ắc quy, chờ 10 giây để bộ sạc tự nhận điện áp hệ.
  • Kiểm tra điện áp hệ trên ứng dụng hoặc màn hình.
  • Nối tải DC, sau cùng mới nối dàn pin.
  • Khi tắt, ngắt dàn pin trước rồi mới ngắt ắc quy.

Khi nào không cần bộ điều khiển sạc riêng

Hệ hòa lưới không ắc quy thì không cần bộ sạc. Hệ dùng inverter hybrid hoặc máy inverter/sạc có MPPT tích hợp thì dàn pin cắm vào cổng PV của máy. Ví dụ một dòng máy của Victron gộp sẵn inverter/sạc và bộ sạc MPPT nối song song ở cổng ắc quy, nên không cần thêm bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời rời. Voc cổng PV vẫn phải kiểm như trên, xem bài inverter điện mặt trời.

LTA lắp hệ độc lập, hệ hybrid có pin lưu trữ và hệ hòa lưới, khảo sát miễn phí trên toàn quốc. Cần chọn giữa bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời rời và inverter có MPPT tích hợp, bạn gọi hoặc nhắn Zalo 0981.014.340.

Nguồn tham khảo:

Bạn muốn lắp điện mặt trời cho nhà mình?

Gọi 0981.014.340 hoặc nhắn Zalo cùng số, gửi kèm ảnh hóa đơn điện và ảnh mái để LTA tính công suất sơ bộ và hẹn lịch khảo sát miễn phí.

Gọi 0981.014.340 Nhắn Zalo

Câu hỏi thường gặp về bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời 30A dùng được bao nhiêu W pin?

Với loại MPPT, lấy dòng sạc nhân điện áp ắc quy: theo Morningstar, bộ 30 A dùng khoảng 400 W ở hệ 12 V, 800 W ở 24 V và 1.600 W ở 48 V.

Tấm pin hòa lưới dùng với bộ sạc PWM được không?

Không nên. Morningstar ghi bộ PWM chỉ nên dùng với tấm cho hệ độc lập, còn MPPT dùng được cả tấm hòa lưới. PWM kéo điện áp tấm về mức ắc quy nên phần chênh lệch bị bỏ phí.

Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời có sạc pin lithium được không?

Được, nếu bộ sạc có chế độ lithium hoặc cho chỉnh điện áp. Sổ tay SmartSolar của Victron ghi mức mặc định cho LiFePO4 12 V: absorption 14,2 V, float 13,5 V, ngừng sạc khi pin dưới 5°C.

Khí hậu nóng như Việt Nam có cần MPPT không?

Theo Victron, khi cell nóng khoảng 75°C, PWM và MPPT cho công suất gần bằng nhau. MPPT vẫn đáng dùng khi dàn trên vài trăm W, khi cần nối tiếp nhiều tấm để giảm cỡ dây, hoặc mái bị che.