Từ chiếc máy tính bỏ túi đến Solar Panel 600W: chúng thực sự khác nhau ở đâu?

Ở bài trước, chúng ta đã gặp lại một người bạn rất cũ: chiếc máy tính bỏ túi chạy bằng ánh sáng. Một vài centimet photovoltaic cell đủ để nó hoạt động. Trong khi trên mái nhà hiện nay, một module solar có thể có công suất danh định xấp xỉ 600Wp, diện tích lên tới vài mét vuông.

Nhìn chúng cạnh nhau, cảm giác giống như so sánh một chiếc xe đạp với một chiếc xe tải.

Nhưng về nguyên lý nền tảng, cả hai đều đang làm một việc:

chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng.

Vậy điều gì khiến chúng khác nhau đến vậy? Câu trả lời không chỉ là “tấm kia lớn hơn”.

(Nếu bạn chưa đọc bài đầu tiên: Solar có thật sự cần ánh nắng mặt trời?)

1. Trước hết: nguồn sáng khác nhau

Photovoltaic cell trên calculator có thể hoạt động dưới ánh sáng trong nhà vì calculator chỉ cần rất ít năng lượng.

Solar panel ngoài trời lại được thiết kế để khai thác nguồn năng lượng mạnh hơn rất nhiều: mặt trời.

Đây là khác biệt đầu tiên. Nguồn sáng khác nhau về:

• cường độ;
• phổ ánh sáng;
• góc chiếu;
• thời gian chiếu;
• điều kiện môi trường.

Vì vậy, một cell được tối ưu cho indoor photovoltaic không nhất thiết được thiết kế giống hệt một cell dành cho rooftop solar.

2. Nhưng khác biệt lớn hơn nằm ở LOAD

Đây mới là điều MPower muốn nhấn mạnh.

Hãy thử bỏ sản phẩm sang một bên và chỉ nhìn vào thứ chúng phải cung cấp điện.

• Calculator — cần một lượng điện cực nhỏ.
• IoT sensor — vẫn rất nhỏ.
• Smartphone — battery đã ở mức hàng chục Wh.
• Tiny Solar — có thể phục vụ một nhóm tải nhỏ trong gia đình.
• Residential Solar — phải tham gia vào nhu cầu điện của cả ngôi nhà.
• Commercial & Industrial Solar — có thể phải đối diện với tải hàng chục, hàng trăm kW hoặc lớn hơn.

Đột nhiên chúng ta nhận ra:

Không phải photovoltaic tự nhiên trở thành một công nghệ hoàn toàn khác khi đi từ calculator lên rooftop. Bài toán năng lượng mà nó phải giải quyết đã lớn lên.

Đây cũng chính là lý do MPower luôn bắt đầu một dự án doanh nghiệp từ biểu đồ phụ tải chứ không từ danh mục thiết bị — chúng tôi đã viết riêng về điều đó trong C&I Energy không bắt đầu từ BESS. Nó bắt đầu từ Load.

3. Nhu cầu tăng thì diện tích thu năng lượng phải tăng

Một cell vài centimet có thể đủ cho calculator. Nhưng smartphone thì khác.

Nếu muốn tạo ra công suất đáng kể bằng PV, chúng ta cần diện tích thu nhận ánh sáng lớn hơn.

• Đến một ngôi nhà: vài tấm panel.
• Một cửa hàng: hàng chục tấm.
• Một nhà máy: hàng trăm hoặc hàng nghìn tấm.
• Một solar farm: hàng chục nghìn, thậm chí nhiều hơn.

Và từ đây xuất hiện một mối quan hệ rất dễ hiểu:

Nhu cầu năng lượng tăng → khả năng thu nhận năng lượng phải tăng.

Đơn giản đến mức đôi khi chúng ta quên mất nó.

4. Và rồi “một solar cell” biến thành “một hệ thống”

Calculator đơn giản đến mức người sử dụng gần như chẳng cần biết phía sau photovoltaic cell có gì.

Nhưng khi scale tăng lên, mọi chuyện thay đổi. Một rooftop solar có thể cần:

PV cells → PV module → string → inverter → protection → metering → monitoring → grid

Và nếu có lưu trữ: battery + BMS + EMS + PCS/hybrid inverter… (nếu bạn chưa rõ BMS và breaker khác nhau thế nào, xem BMS và Breaker là gì).

Lúc này bài toán không còn đơn thuần là ánh sáng → điện. Mà trở thành:

Tạo điện → chuyển đổi → điều phối → bảo vệ → đo đếm → sử dụng → lưu trữ.

Đây chính là lúc system engineering xuất hiện.

5. 600W không nói hết câu chuyện của một tấm Solar Panel

Khi nhìn thấy một module ghi 600Wp, chúng ta rất dễ nghĩ: “Tấm này tạo ra 600W.”

Nhưng công suất danh định của module được xác định trong những điều kiện thử nghiệm quy định. Ngoài thực tế:

• bức xạ thay đổi;
• nhiệt độ thay đổi;
• góc chiếu thay đổi;
• bóng che có thể xuất hiện;
• tổn hao hệ thống tồn tại;
• thời tiết thay đổi theo ngày và mùa.

Vì vậy, con số trên datasheet rất quan trọng nhưng không phải toàn bộ câu chuyện năng lượng. Nếu bạn muốn đọc được phần còn lại của tờ datasheet, MPower có bài hướng dẫn riêng: Giải mã datasheet tấm pin solar.

Đó cũng là lý do khi thiết kế solar, kỹ sư không đơn giản làm: “Nhà cần 6kW, mua 10 tấm 600W, xong.”

Họ phải nhìn cả hệ thống.

6. Có một cách nhìn khác thú vị hơn: Energy Density

Nếu một thiết bị chỉ tiêu thụ cực ít điện, môi trường xung quanh có thể đã chứa đủ năng lượng để nuôi nó.

Nếu thiết bị cần nhiều hơn, chúng ta cần tăng diện tích thu năng lượng, hoặc thời gian thu, hoặc hiệu quả chuyển đổi, hoặc kết hợp thêm storage để dịch chuyển năng lượng theo thời gian.

Và đây là nơi Tiny Solar trở nên thú vị.

Tiny Solar không cố gắng cấp điện cho mọi thứ. Nó có thể bắt đầu bằng một câu hỏi khiêm tốn hơn:

Trong tổng tải của tôi, phần nào phù hợp để Solar gánh trước?

Đó là một cách thiết kế rất khác — và là lý do một tấm pin mặt trời vẫn đáng giá kể cả khi nó không gánh nổi cả ngôi nhà.

7. Từ calculator đến rooftop solar thực chất là một hành trình của scale

Hãy thử zoom camera thật chậm.

• Photovoltaic calculator — vài centimet.
• Indoor PV — sensor, IoT.
• Portable Solar — điện thoại, thiết bị di động.
• Tiny Solar — tải nhỏ trong gia đình.
• Residential Solar — ngôi nhà.
• Commercial Solar — cửa hàng, văn phòng.
• Industrial Rooftop Solar — nhà máy.
• Utility Solar — hệ thống điện.

Cùng một ý tưởng nền tảng:

LIGHT → ELECTRICITY

Nhưng ở mỗi scale, chúng ta lại cần một architecture khác. Và đó có lẽ là một trong những điều thú vị nhất về solar.

Đừng hỏi tấm Solar lớn đến đâu trước khi biết bài toán lớn đến đâu

Trong bán hàng thiết bị, người ta thường bắt đầu bằng sản phẩm: “Tấm này 600W.” “Inverter này 10kW.” “Battery này 16kWh.”

Nhưng nếu nhìn từ góc độ hệ thống, thứ tự nên được đảo lại:

1. Bạn đang muốn giải quyết nhu cầu năng lượng nào?
2. Nó cần bao nhiêu năng lượng?
3. Năng lượng cần vào thời điểm nào?
4. Nguồn năng lượng nào đang sẵn có?
5. Sau đó mới chọn thiết bị.

Một calculator và một rooftop solar khác nhau rất xa về quy mô. Nhưng cả hai đều nhắc chúng ta về cùng một nguyên tắc:

Đừng bắt đầu bằng việc hỏi sản phẩm tạo được bao nhiêu điện. Hãy bắt đầu bằng việc hỏi chúng ta thực sự cần bao nhiêu điện.

Bài tiếp theo trong mini-series

Nếu một calculator đã có thể sống nhờ ánh sáng trong căn phòng từ hàng chục năm trước, và nếu ngày nay hàng tỷ cảm biến, remote, label và IoT device ngày càng tiêu thụ ít năng lượng hơn, thì một câu hỏi khá thú vị xuất hiện: Liệu một ngày những thiết bị quanh chúng ta sẽ không còn cần thay pin?

Bài 2 trong mini-series 3 phần của MPower về photovoltaic và scale năng lượng.
Bài 1 — Solar có thật sự cần ánh nắng mặt trời?
Bài 2 — Từ chiếc máy tính bỏ túi đến Solar Panel 600W (bạn đang đọc)
Bài 3 — Liệu một ngày những thiết bị quanh chúng ta sẽ không còn cần thay pin?

Bài toán năng lượng của bạn đang ở scale nào?
Gia đình thì bắt đầu bằng hoá đơn điện — thử công cụ ước tính chi phí hệ gia đình.
Nhà máy thì bắt đầu bằng biểu đồ phụ tải — xem giải pháp C&I của MPower.
Hoặc gọi thẳng 0934.678.160 (Zalo cùng số) để được tư vấn theo số liệu thật của bạn.