Pin lưu trữ điện mặt trời là một trong những thiết bị giúp lưu trữ điện năng dư thừa được tạo ra từ các tấm pin mặt trời. Điều này giúp các thiết bị trong nhà hoạt động bình thường ngay cả khi bị mất điện hay những ngày âm u, mưa không có năng lượng mặt trời. Trong bài viết này, hãy cùng Alternō tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, lợi ích, ứng dụng của pin tích điện năng lượng mặt trời nhé!
1. Pin lưu trữ năng lượng mặt trời là gì?
Pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời là loại pin sử dụng để lưu trữ điện năng được tạo ra từ các tấm pin mặt trời. Lượng điện năng lưu trữ liên tục cho đến khi đầy và cung cấp điện ổn định vào những ngày mưa gió, âm u, ban đêm,… hay những ngày tấm pin hoạt động không hiệu quả.
Pin lưu trữ điện mặt trời thường được sử dụng trong các công trình lắp đặt năng lượng mặt trời của các hộ gia đình, các nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời hay doanh nghiệp có quy mô lớn, có nhiều tấm pin. Bộ pin lưu trữ pin giúp duy trì nguồn điện ổn định và hệ thống điện mặt trời hoạt động hiệu quả hơn cũng như tăng tuổi thọ.
Xem thêm: Pin năng lượng mặt trời là gì?
2. Cấu tạo của pin lưu trữ điện mặt trời
Pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời có cấu tạo khá phức tạp, bao gồm các thành phần chính sau:
- Cực âm và cực dương (Anode và Cathode): Anode thường được làm từ graphite hoặc vật liệu tương tự. Còn Cathode thường làm từ từ oxit kim loại như lithium iron phosphate (LiFePO4) và lithium cobalt oxide (LiCoO2).
- Màng ngăn (Separator): Đây là lớp vật liệu polymer ngăn cách cực âm và cực dương, ngăn hai cực tiếp xúc với nhau để tránh xảy ra hiện tượng đoản mạch. Màng ngăn cho phép các ion đi qua nhưng ngăn electron di chuyển qua.
- Chất điện phân (Electrolyte): Chất điện phân cho phép ion đi qua giữa cực âm và cực dương. Chất điện phân trong pin lithium-ion thường là dung dịch muối lithium trong dung môi hữu cơ.
- Vỏ bọc (Casing): Thành phần này giúp bảo vệ các thành phần bên trong tránh khỏi những tác động của môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, tác động vật lý,…
- Bảng mạch quản lý pin (Battery management system – BMS): Đây là hệ thống quản lý, giám sát pin hoạt động như việc xả, sạc, nhiệt độ và đảm bảo an toàn cho pin hoạt động.
3. Lợi ích và ứng dụng của pin lưu trữ điện mặt trời
Pin tích điện năng lượng mặt trời là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện mặt trời. Dưới đây là các lợi ích nổi bật và ứng dụng chính của pin lưu trữ điện mặt trời:
3.1. Lợi ích
- Pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời giúp giảm sự phụ thuộc vào điện lưới quốc gia, từ đó giảm hóa đơn điện hàng tháng, đặc biệt khi giá điện từ lưới điện có xu hướng tăng. Kiểm soát việc dùng năng lượng bằng cách chuyển đổi giữa các nguồn và quản lý mức điện năng tiêu thụ.
- Pin lưu trữ giúp lưu trữ điện năng dư thừa vào ban ngày để sử dụng vào ban đêm, những ngày nhiều mây, thiếu nắng hoặc nhu cầu tăng cao.
- Pin lưu trữ cung cấp nguồn điện dự phòng khi lưới điện gặp sự cố, duy trì nguồn điện ổn định và đảm bảo an ninh năng lượng.
- Hệ thống pin lưu trữ vận hành yên tĩnh và tự động, không dùng nhiên liệu hoá thạch ô nhiễm, không gây ồn ào hay độc hại.
3.2. Ứng dụng
Pin tích điện năng lượng mặt trời được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
- Pin lưu trữ điện mặt trời phù hợp với những khu vực đảm bảo an ninh và chất lượng cao như trạm gác bảo vệ có hệ thống camera an ninh, các trạm phát sóng viễn thông.
- Pin tích điện mặt trời cung cấp nguồn điện cho trạm sạc xe điện.
- Đặc biệt những khu vực xa xôi, hẻo lánh không có điện lưới hoặc điện lưới yếu thì có thể ứng dụng pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời.
- Những hộ gia đình hoặc doanh nghiệp lắp hệ thống điện mặt trời lưu trữ vừa sử dụng vừa để bán cho điện lưới, giảm chi phí năng lượng hiệu quả.
4. Nguyên lý hoạt động của pin tích điện năng lượng mặt trời
Pin tích điện năng lượng mặt trời hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi và lưu trữ năng lượng điện thông qua các phản ứng hoá học. Một trong những loại pin lưu trữ phổ biến hiện nay là pin lithium-ion. Khi pin được sạc, các ion lithium di chuyển từ cực dương (cathode) qua chất điện phân đến cực âm (anode) và lưu trữ tại đó. Quá trình này kết hợp với sự di chuyển của các electron qua mạch ngoài, từ đó tạo ra dòng điện.
Khi pin được xả, các ion lithium di chuyển ngược từ cực âm qua chất điện phân về cực dương, tạo ra dòng điện qua mạch ngoài, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện.
5. Một số loại pin lưu trữ điện mặt trời phổ biến trên thị trường
Một số loại pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời phổ biến, chi tiết như sau:
5.1. Pin chì Axit
Pin chì axit là loại pin lâu đời và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lưu trữ điện, đặc biệt là trong các hệ thống năng lượng mặt trời nhỏ hoặc các ứng dụng có chi phí hạn chế. Mặc dù có giá thành thấp, dễ bảo trì, pin chì axit lại có tuổi thọ ngắn và hiệu suất sạc thấp hơn so với các loại pin hiện đại như pin lithium-ion.
5.2. Pin Lithium-ion
Pin lithium-ion là một trong những loại pin hiện đại và tốt nhất hiện nay. Loại pin sạc này dùng điện cực làm từ các hợp chất có cấu trúc tinh thể dạng lớp. Với ưu điểm nổi bật là dung lượng cao, hiệu suất sạc tốt và tuổi thọ dài. Mặc dù giá thành khá cao nhưng nhờ vào khả năng hoạt động hiệu quả, ít bảo dưỡng mà loại pin lithium-ion này là lựa chọn tối ưu cho nhiều người.
5.3. Pin Lithium sắt Phosphate
Pin Lithium sắt phosphate (LiFePO4) là loại pin lithium-ion có lõi pin sử dụng vật liệu sắt phosphate (FePO4). Pin LiFePO4 có độ an toàn cao, không dễ cháy nổ và chịu nhiệt tốt hơn, giúp giảm nguy cơ hư hỏng do quá nhiệt. Tuổi thọ của pin này rất dài, thường lên đến 10-15 năm hoặc thậm chí lâu hơn, nhưng mật độ năng lượng lại thấp.
5.4. Ắc quy Gel
Ắc quy gel còn được gọi là ắc quy khô kín khí hoặc ắc quy VRLA. Ắc quy gel bên trong có chứa chất điện phân gel axit dạng vảy sánh đặc, không phải dạng lỏng như các loại ắc quy khác. Loại ắc quy gel này an toàn, có khả năng chống rò rỉ và cháy nổ, bảo vệ môi trường tốt hơn so với các loại ắc quy thông thường. Ắc quy gel có tuổi thọ dài và khả năng chịu nhiệt tốt, ít bị oxi hoá và hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt. Nhược điểm của loại ắc quy này là giá thành cao hơn pin chì axit.
>> Khám phá một số thông tin liên quan đến năng lượng mặt trời:
6. Bảng giá pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời
Giá pin lưu trữ điện năng lượng mặt trời hiện nay dao động từ 4 đến 60 triệu đồng/bộ. Giá pin có sự dao động lớn tùy thuộc vào loại pin, dung lượng, công suất và thương hiệu. Với những loại pin phổ biến đã phân tích ở mục trên thì chúng ta thấy chúng đều có những ưu nhược điểm riêng. Ắc quy gel có độ xả sâu hơn 80%, phù hợp sử dụng cho hệ thống điện mặt trời độc lập có công suất nhỏ với nhu cầu sử dụng vừa phải. Còn pin lithium-ion cũng có độ xả sâu hơn 80% nhưng tuổi thọ cao gấp 5 lần. Do đó, pin lithium-ion thường được ưu tiên lựa chọn hệ thống điện năng lượng mặt trời.
Pin lưu trữ điện mặt trời có vai trò quan trọng trong việc tối ưu hoá việc sử dụng năng lượng tái tạo. Mặc dù chi phí đầu tư có thể cao nhưng tuổi thọ dài, hiệu suất ổn định, pin lưu trữ giúp giảm chi phí điện năng và góp phần bảo vệ môi trường. Hy vọng thông qua bài viết này đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về cấu tạo, lợi ích và ứng dụng của pin tích điện năng lượng mặt trời. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết nhé!
English
