Điện mặt trời áp mái và tiềm năng phát triển tại Việt Nam

Thế giới đang chuyển dịch mạnh mẽ sang các nguồn năng lượng tái tạo, điện mặt trời áp mái đã và đang trở thành một giải pháp đầy tiềm năng tại Việt Nam. Là một quốc gia nhiệt đới với bức xạ mặt trời dồi dào, Việt Nam sở hữu những lợi thế tự nhiên để phát triển nguồn năng lượng xanh này. Không chỉ góp phần đáp ứng nhu cầu điện ngày càng tăng, điện mặt trời áp mái còn mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, xã hội và môi trường, phù hợp với định hướng phát triển bền vững của đất nước.

Điện mặt trời áp mái là gì?

Điện mặt trời áp mái là hệ thống năng lượng mặt trời được lắp đặt trên mái của các công trình như nhà ở, tòa nhà, nhà máy, hoặc xí nghiệp, sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời để hấp thụ ánh sáng và chuyển hóa thành điện năng. Hệ thống này có thể hoạt động độc lập hoặc kết nối với lưới điện quốc gia, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng. 

Điện mặt trời áp mái không chỉ giúp tận dụng diện tích mái nhà để tạo nguồn điện sạch mà còn giảm chi phí tiền điện, giảm phụ thuộc vào lưới điện truyền thống và góp phần bảo vệ môi trường nhờ giảm phát thải khí nhà kính. Mô hình này ngày càng được khuyến khích áp dụng rộng rãi trong bối cảnh chuyển đổi năng lượng bền vững.

Cấu tạo hệ thống điện mặt trời áp mái

Hệ thống điện mặt trời áp mái (Solar Rooftop System) được cấu tạo từ nhiều thành phần hoạt động cùng nhau để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng phục vụ cho nhu cầu sử dụng. Cụ thể, hệ thống bao gồm các thành phần chính sau: 

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar Panels)

• Chức năng: Thu nhận ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành dòng điện một chiều (DC).
• Cấu tạo: Gồm các tế bào quang điện (solar cells) được ghép nối với nhau, thường làm từ silicon.
• Loại: Có hai loại phổ biến là tấm pin monocrystalline (đơn tinh thể, hiệu suất cao) và polycrystalline (đa tinh thể, chi phí lắp điện mặt trời sẽ thấp hơn).

Bộ biến tần (Inverter)

Chức năng: Chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) từ tấm pin thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với các thiết bị điện trong gia đình hoặc hòa lưới điện.

Loại: Có hai loại phổ biến là Inverter chuỗi (String Inverter) kết nối nhiều tấm pin trong một mạch và Micro Inverter lắp cho từng tấm pin riêng lẻ, tối ưu hóa hiệu suất.

Hệ thống khung đỡ 

• Chức năng: Cố định các tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà với độ nghiêng và hướng tối ưu để nhận ánh sáng mặt trời tốt nhất.
• Vật liệu: Thường làm từ nhôm hoặc thép không gỉ, chống ăn mòn và chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Hệ thống dây dẫn và kết nối 

• Chức năng: Dẫn dòng điện từ tấm pin tới bộ biến tần và từ biến tần đến hệ thống tiêu thụ hoặc lưới điện.
• Yêu cầu: Phải đảm bảo cách điện tốt, chịu được nhiệt độ cao, và có khả năng chống tia UV.

Bộ điều khiển sạc (Charge Controller) (Nếu có hệ thống lưu trữ pin)

Điều chỉnh dòng điện nạp vào ắc quy để tránh quá tải hoặc xả quá mức, bảo vệ và kéo dài tuổi thọ của ắc quy.

Hệ thống lưu trữ (Battery System) (Tùy chọn)

• Chức năng: Lưu trữ điện năng dư thừa để sử dụng khi không có ánh sáng mặt trời (ban đêm hoặc khi mất điện).
• Loại: Pin Lithium-ion (hiệu suất cao, tuổi thọ dài) hoặc pin axit-chì (chi phí thấp hơn).

Công tơ điện hai chiều (Bi-directional Meter)

Chức năng: Đo lượng điện năng tiêu thụ từ lưới và lượng điện năng dư thừa đưa lên lưới.

Hệ thống giám sát (Monitoring System)

• Chức năng: Theo dõi hiệu suất của hệ thống (sản lượng điện, trạng thái hoạt động, lỗi).
• Công nghệ: Có thể là ứng dụng trên điện thoại hoặc phần mềm trên máy tính, sử dụng kết nối internet.

Thiết bị bảo vệ (Protection Devices)

Chức năng: Đảm bảo an toàn cho hệ thống khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch, hoặc sét đánh. Bao gồm:

• Cầu dao chống sét lan truyền (SPD).
• Aptomat (CB).
• Cầu chì bảo vệ.

Cơ chế hoạt động điện mặt trời áp mái

Hệ thống điện mặt trời áp mái hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển đổi quang năng thành điện năng, sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng chính. Cơ chế này diễn ra qua các bước chính sau:

Đầu tiên, các tấm pin mặt trời (solar panels) được lắp đặt trên mái nhà hấp thụ ánh sáng từ mặt trời. Bên trong các tấm pin, các tế bào quang điện (solar cells) thực hiện hiệu ứng quang điện, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều (DC).

Sau đó, dòng điện một chiều được dẫn tới bộ biến tần hoà lưới (inverter), nơi nó được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC) phù hợp với các thiết bị điện trong gia đình. Điện năng này có thể được sử dụng trực tiếp hoặc hòa vào lưới điện quốc gia nếu có lượng dư thừa.

Trong trường hợp hệ thống có tích hợp pin lưu trữ, phần điện dư sẽ được nạp vào ắc quy để sử dụng khi không có ánh sáng mặt trời, như vào ban đêm hoặc khi xảy ra mất điện. Hệ thống giám sát sẽ theo dõi hiệu suất hoạt động, cung cấp các thông số như sản lượng điện tạo ra, lượng điện tiêu thụ và tình trạng thiết bị.

Ngoài ra, nếu hệ thống kết nối với lưới điện hai chiều, lượng điện dư không sử dụng sẽ được đưa lên lưới. Khi nhu cầu tiêu thụ vượt quá khả năng cung cấp của hệ thống, người dùng có thể lấy điện bổ sung từ lưới.

Như vậy, cơ chế hoạt động của điện mặt trời áp mái không chỉ đảm bảo cung cấp nguồn điện sạch, tiết kiệm mà còn góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nhờ sử dụng năng lượng tái tạo.

Xem thêm: Chi phí bảo trì hệ thống điện năng lượng mặt trời

Tiềm năng phát triển điện mặt trời áp mái tại Việt Nam

Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới, sở hữu tiềm năng lớn để phát triển điện mặt trời. Theo các nghiên cứu, tổng tiềm năng điện mặt trời ước tính đạt khoảng 963.000 MW, bao gồm 837.400 MW từ mặt đất, 77.400 MW từ mặt nước và 48.200 MW từ mái nhà. Đặc biệt, khu vực Trung và Nam Bộ có lợi thế lớn nhờ số giờ nắng cao và cường độ bức xạ mạnh, rất phù hợp cho việc phát triển nguồn năng lượng này.

Tính đến cuối năm 2023, tổng công suất điện mặt trời tại Việt Nam đã đạt khoảng 16.600 MW, trong đó hơn 9.000 MW là từ điện mặt trời mái nhà, chiếm 20,5% tổng sản lượng điện cả nước. Theo Quy hoạch điện 8, đến năm 2030, công suất các nguồn điện mặt trời dự kiến sẽ tăng thêm 4.100 MW. Định hướng đến năm 2050, tổng công suất có thể đạt 168.594 - 189.294 MW, cung cấp 252,1 - 291,5 tỷ kWh, đưa điện mặt trời trở thành nguồn năng lượng chủ đạo, chiếm hơn 38,5% tổng công suất điện quốc gia.

Chính phủ cũng khuyến khích mô hình điện mặt trời mái nhà “tự sản, tự tiêu” nhằm nâng cao khả năng tự cung cấp điện. Dự kiến, đến năm 2030, khoảng 50% các tòa nhà công sở, cơ quan, nhà máy, xí nghiệp và nhà ở dân dụng sẽ sử dụng điện mặt trời. Đến năm 2050, công suất nguồn điện này dự kiến đạt 39.500 MW, góp phần đáng kể vào an ninh năng lượng và phát triển bền vững.

Điện mặt trời áp mái không chỉ là giải pháp tối ưu cho bài toán năng lượng của Việt Nam mà còn là xu hướng tất yếu trong hành trình phát triển bền vững. Với tiềm năng tự nhiên phong phú, chính sách hỗ trợ từ Chính phủ và nhận thức ngày càng cao của cộng đồng, loại hình năng lượng này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh năng lượng và giảm tác động tiêu cực đến môi trường. Đầu tư vào điện mặt trời áp mái chính là đầu tư vào tương lai xanh và bền vững của Việt Nam.