Để hiểu rõ lợi ích của điện mặt trời mái nhà, bạn hãy cùng xem xét từng bước đơn giản về cách hoạt động của tấm pin mặt trời nhé.
Bước 1: Ánh sáng mặt trời kích hoạt tế bào quang điện.
Pin năng lượng mặt trời (còn gọi là pin mặt trời/pin quang điện) là thiết bị giúp chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng.
Pin mặt trời được cấu tạo từ các tế bào quang điện (tế bào silicon). Silicon được biết đến là một chất bán dẫn. Chất bán dẫn hoạt động như một chất cách điện ở nhiệt độ thấp và có tính dẫn điện ở nhiệt độ phòng. Với tính chất như vậy, silicon là thành phần quan trọng trong cấu tạo của pin mặt trời. Chúng được cấu tạo với một lớp dương và một lớp âm, cùng nhau tạo ra điện trường, giống như trong pin.
Nhiều tế bào quang điện tạo nên một tấm pin mặt trời. Tấm pin mặt trời được đặt trên các mái nhà hoặc được kết nối với nhau trong không gian rộng lớn ngoài trời. Bạn lắp càng nhiều tấm pin, bạn càng có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn.
Vào ban ngày, các tế bào quang điện hấp thụ ánh sáng mặt trời để chuyển hóa thành điện năng.
Bước 2: Tế bào quang điện sản xuất điện.
Trong ánh sáng mặt trời, bao gồm các hạt rất nhỏ gọi là photon. Khi các photon tiếp xúc tế bào quang điện, chúng nới lỏng liên kết của các electron, làm tách các electron ra khỏi nguyên tử của chúng. Nếu các liên kết được gắn vào các mặt âm và dương của một tế bào, nó sẽ tạo thành một mạch điện. Khi các electron chạy qua một mạch như vậy, chúng tạo ra dòng điện.
Khi dòng điện được tạo ra, những gì chúng ta cần làm là thu thập và chuyển nó thành dòng điện có thể sử dụng.
Bước 3: Chuyển đổi dòng điện.
Bạn có các tấm pin mặt trời hoạt động hiệu quả để chuyển hóa ánh sáng mặt trời thành điện năng. Nhưng điện được tạo ra được gọi là điện một chiều (DC), không phải là điện xoay chiều (AC) cung cấp điện sử dụng cho hầu hết các thiết bị trong nhà.
Tuy nhiên, điện một chiều có thể biến đổi thành điện xoay chiều bằng một thiết bị gọi là biến tần (inverter). Trong các hệ thống năng lượng mặt trời, bộ biến tần được gắn với các tấm pin mặt trời sẽ biến dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC).
Biến tần giống như bộ não của hệ thống năng lượng mặt trời. Cùng với việc đảo nguồn DC sang AC, chúng cũng cung cấp khả năng thống kê hệ thống, bao gồm điện áp và dòng điện trên các mạch AC và DC, theo dõi công suất tối đa.
Bước 4: Sử dụng điện đã chuyển đổi.
Khi năng lượng mặt trời đã được chuyển đổi từ điện một chiều sang điện xoay chiều, nó sẽ được dẫn vào trong nhà để cung cấp điện sử dụng cho các thiết bị của bạn. Khi ấy, nó hoạt động theo cách giống hệt như từ lưới điện của ngành điện bán cho bạn, vì vậy không có gì trong nhà cần phải thay đổi.
Vì hệ thống điện nhà bạn vẫn kết nối với lưới điện của ngành điện, nên khi có sự thiếu hụt nguồn điện mặt trời, bạn vẫn có thể bổ sung nguồn điện từ lưới điện truyền thống.
Bước 5: Sử dụng đồng hồ điện đo lường.
Vào những ngày nhiều mây và ban đêm, tấm pin mặt trời của bạn có thể không thu đủ ánh sáng mặt trời để sản xuất điện. Ngược lại, có những thời điểm, điện được sản xuất dư thừa, nhiều hơn mức bạn cần để sử dụng cho ngôi nhà của mình. Đó là lý do tại sao đồng hồ điện được sử dụng để đo dòng điện theo cả hai hướng - đến và đi từ nhà của bạn.
Nếu khu vực có lưới điện ổn định thì phần lớn các chủ nhà đều lựa chọn hệ thống nối lưới vì chúng thuận lợi hơn nhiều về mặt kinh tế. Với một hệ thống nối lưới, bạn có thể bán lại điện cho ngành điện nếu sản lượng điện mặt trời vượt mức nhu cầu dẫn đến dư thừa, hoặc vẫn được cung cấp điện khi sản lượng điện mặt trời thấp hơn mức nhu cầu. Ngoài ra, khi hoà lưới, bạn có thể tận dụng lưới điện để làm nơi lưu trữ điện thay vì phải tốn thêm nhiều chi phí để đầu tư cho một hệ thống pin lưu trữ.
Nhiều người vẫn nhầm lẫn, cho rằng sẽ bị thất thoát điện khi lắp đặt hoà lưới điện quốc gia. Tuy nhiên, bất kỳ hệ thống điện mặt trời nào khi kết nối với lưới điện đều thông qua một đồng hồ đo điện mà ngành điện cung cấp cho chủ nhà để đo lường và cung cấp điện năng cho gia đình họ.
Khi bạn lắp đặt hệ thống điện mặt trời hoà lưới, sản lượng điện trước khi lưu trữ lên lưới điện sẽ phải đi qua đồng hồ điện để đo lường sản lượng. Do đó, bạn có thể yên tâm vì không có chuyện thất thoát điện trong quá trình lưu trữ, mọi lượng điện đưa lên/lấy xuống đều được đồng hồ điện 2 chiều đo lường chính xác.
