Đây là một câu hỏi khá phổ biến liên quan đến công nghệ năng lượng mặt trời. Để trả lời câu hỏi Tấm pin năng lượng có thể bị quá nhiệt không?, trước tiên chúng ta phải tìm hiểu một số lý thuyết cơ bản về thiết kế của pin mặt trời.

Mục lục

Tấm pin mặt trời và điều kiện thử nghiệm:

Các mô hình năng lượng mặt trời mới phải vượt qua một loạt các kiểm tra về Điều kiện kiểm nghiệm tiêu chuẩn (Standard Test Conditions – STC) và Nhiệt độ tế bào quang điện hoạt động danh nghĩa (Nominal Operating Cell Temperature – NOCT) có liên quan đến hiệu suất và năng lượng đầu ra của mô-đun trong các điều kiện môi trường cụ thể. Bài viết này rất hữu ích để giúp bạn tìm hiểu thêm về việc đánh giá các tấm

STC gồm các điều kiện sau:

Chiếu xạ: 1.000 W/m2
Nhiệt độ: 25°C
Khối lượng không khí: 1,5 AM

Mặt khác, những điều kiện NOCT kiểm tra các tấm pin theo thông số sau:

Chiếu xạ: 800 W/m2
Tốc độ gió: 1 m/s
Nhiệt độ môi trường: 20°C
Nhiệt độ bề mặt: 45°C

Như bạn có thể thấy, có các sự khác biệt quan trọng giữa STC và NOCT. Điều kiện NOCT mang tính thực tế hơn so với STC bởi họ xem xét đến các giá trị bức xạ là 800 W/m2 và nhiệt độ 45°C bề mặt các tế bào quang điện trong pin mặt trời.

Tuy nhiên, STC được coi là một tài liệu chính để tham khảo định cỡ hệ thống pin năng lượng. Năng lượng đầu ra, hiệu suất, điện áp và giá trị hiện tại thường được đề cập đến các điều kiện STC. Vấn đề nằm ở yếu tố điều kiện môi trường thực rất khác với STC, do đó các nhà thiết kế hệ thống mặt trời phải sử dụng các công thức toán học, kỹ thuật phân tích để có thể ước tính được các giá trị theo điều kiện trong thực tế.

Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của pin năng lượng?

Nhiệt độ là một yếu tố môi trường tác động rất mạnh đến điện áp của pin mặt trời. Do đó, hiệu quả sản lượng điện đầu ra cũng bị ảnh hưởng khá mạnh. Mặt khác, nhiệt độ tạo ra từ dòng điện thì ảnh hưởng không đáng kể về mặt kỹ thuật.

Nhiệt độ thấp sẽ làm tăng điện áp trong mô-đun và nhiệt độ cao sẽ làm giảm điện áp. Thêm nữa, ta có công suất sẽ bằng điện áp nhân với cường độ dòng điện (P=V*I), vì vậy khi nhiệt độ giảm làm điện áp tăng thì hiệu quả và hiệu suất của các tấm pin cũng sẽ tăng, ngược lại nhiệt độ tăng sẽ làm sản lượng điện sản xuất ra bị tổn thất.

Nhiệt độ hoạt động của các tế bào quang điện thay đổi theo nhiệt độ môi trường và giá trị bức xạ. Để ước tính giá trị nhiệt độ hoạt động mới của mô-đun, người thiết kế tấm pin sử dụng công thức dưới đây, trong đó Ic đại diện cho mức chiếu xạ ước tính trên mô-đun:

Sau đó, một tham số quan trọng khác phải được xem xét là hệ số nhiệt độ của điện áp (được ghi trong thông số kỹ thuật của tấm pin). Hệ số này cho bạn biết được khi nhiệt độ tăng lên 1°C sẽ làm thay đổi bao nhiêu điện áp đầu ra.

Dựa vào hệ số này, chúng ta có thể ước tính được điện áp mạch hở và điện áp cực đại với công thức bên dưới:

Các mảng pin mặt trời trong điều kiện nhiệt độ mát mẻ tương ứng mức nhiệt độ của NOCT (45°C). Tuy hiện trong điều kiện nhiệt độ nóng, nhiệt độ tế bào hoạt động có thể đạt tới mức 70°C.

Làm cách nào để tấm pin mặt trời hoạt động trong khí hậu nóng?

Chúng ta đã được biết rằng các tấm pin sử dụng bức xạ ánh nắng của mặt trời để tạo ra dòng điện, nguồn bức xạ này bao gồm ánh sáng và nhiệt độ., chúng sử dụng nguồn ánh sáng để tạo ra điện chứ không dùng đến phần nhiệt.

Sức nóng thường liên quan đến nhiệt độ cao và độ ẩm cao. Như chúng ta đã thảo luận ở trên, nhiệt độ cao sẽ tác động giảm hiệu suất của các mảng pin năng lượng. Độ ẩm cao cũng tác động không tốt đến hệ thống điện mặt trời vì chúng có thể làm suy giảm mô-đun và giảm giá trị cường độ dòng điện.

Vì vậy, nếu chúng ta lắp đặt hệ thống trên mái nhà thì sự lưu thông luồng không khí bên dưới tấm pin sẽ rất cần thiết để giúp làm mát và giảm tổn thất do nhiệt gây ra. Nếu lắp đặt mô-đun quá sát với mái nhà sẽ không có không gian bên dưới để không khí đi vào, điều này sẽ làm các tấm bị làm nóng dẫn đến giảm điện áp và hao hụt năng lượng.

Trường hợp lắp đặt hệ thống dưới mặt đất thì sẽ không gặp phải vấn đề này.

Chung quy thì các bảng pin có thể sẽ bị quá nhiệt. Nếu quá nóng sẽ làm giảm hiệu quả và hiệu suất của mô-đun nhưng điều này không làm hư hỏng hệ thống của bạn.

Các tấm pin mặt trời đã được kiểm tra trong các thử nghiệm nhiệt và độ ẩm, bằng việc đặt tấm pin 1.000 giờ trong nhiệt độ 85°C và độ ẩm 85%. Ngoài ra, tất cả các mảng năng lượng mặt trời được bán trên thị trường đều phải vượt qua các thử nghiệm nhiệt ẩm gồm 200 chu kỳ biến đổi nhiệt độ từ -40°C đến 85°C. Với biên độ nhiệt rất rộng như vậy, bạn có thể hoàn toàn yên tâm không phải lo lắng việc các tấm pin bị hư hỏng do nhiệt độ.

Phải làm gì khi nơi tôi sinh sống có khí hậu nóng nực?

Điều đầu tiên mà bạn cần biết là nơi bạn sống có thực sự nóng như bạn nghĩ hay không? – tức là vào mùa hè nhiệt độ môi trường tại nơi bạn sống có thể đạt tới 40°C – 50°C hay không? – Nếu thật sự nóng như vậy thì có lẽ hệ thống mặt trời của bạn sẽ hoạt động với hiệu quả không cao và thật không may bạn sẽ không có cách nào khác để khắc phục.

Tuy nhiên, có một vài chi tiết mà bạn có thể muốn tham khảo khi lắp đặt hệ thống điện mặt trời để giảm thiểu hao hụt do nhiệt độ gây ra.

Chúng ta đã thảo luận về ảnh hưởng của hệ số nhiệt độ trong điện áp. Việc chọn một tấm pin với hệ số nhiệu độ cao cho khu vực lắp đặt nóng nực là một sai lầm lớn. Hãy nên lựa chọn những loại loại có hệ số nhiệt độ thấp để có thể giảm thiểu tối ưu ảnh hưởng của nhiệt độ trong mô-đun.

Hơn nữa, nếu khu vực bạn sống có khí hậu cực kỳ nóng thì hoàn toàn không nên lắp điện mặt trời áp mái, mà thay vào đó hãy thiết lập một dự án năng lượng mặt trời trên mặt đất có các tấm pin được làm mát tốt nhất có thể.