Hiện nay, nhu cầu chiếu sáng ngày càng tăng cao, kéo theo đó là bài toán về chí vận hành và tác động đến môi trường. Đèn đường năng lượng mặt trời ra đời như một giải pháp đột phá, tận dụng nguồn năng lượng vô tận từ mặt trời. Tuy nhiên, sự phụ thuộc vào thời tiết đôi khi gây gián đoạn chiếu sáng. Từ đó, đèn đường năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện (hay còn gọi là đèn hybrid) được phát triển, kết hợp ưu điểm của cả hai nguồn năng lượng, đảm bảo chiếu sáng liên tục và ổn định.
1. Đèn đường năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện (hybrid) là gì?
Đèn đường năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện (hybrid) là mẫu đèn chiếu sáng sáng đồng thời sử dụng năng lượng mặt trời và điện lưới. Hệ thống đèn có thể thiết lập ưu tiên sử dụng điện hoặc năng lượng mặt trời theo chủ đích của nơi lắp đặt. Nhưng phố biến với hệ thống đèn ưu tiên sử dụng năng lượng mặt trời được chuyển hoá và lưu trữ trong pin. Khi trời tối đèn sử dụng năng lượng dự trữ chiếu sáng, nếu không đủ (ban ngày trời mưa, thời tiết xấu, mùa đông,...) hệ thống sẽ tự động chuyển sang sử dụng nguồn điện lưới đã được tích hợp khí lắp đặt và duy trì hoạt động chiếu sáng.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động đèn đường năng lượng mặt trời song song lưới điện
2.1 Cấu tạo đèn năng lượng kết hợp điện lưới
Những mẫu đèn năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện có cấu tạo tương đối giống với những đèn mặt trời truyền thống, bao gồm những linh kiện như: Tấm pin năng lượng mặt trời, pin lưu trữ, đèn led, khung vỏ, cảm biến (truỳ mẫu). Ở những mẫu đèn kết nối điện lưới khác biệt ở 2 điểm chính sau:
- Bộ điều khiển thông minh (hybrid controller): Đây là bộ phận quan trọng nhất, có chức năng điều khiển quá trình sạc, xả pin, tự động chuyển đổi giữa năng lượng mặt trời và điện lưới một cách thông minh và tối ưu nhất cho hệ thống.
- Hệ thống kết nối lưới điện: Hệ thống này bao gồm dây dẫn điện (220v), nguồn chuyển đổi điện lưới, và các thiết bị kết nối.
2.2 Nguyên lý hoạt động đèn đường năng lượng nối lưới
Nguyên lý hoạt động của đèn năng lượng mặt trời nối lưới (hybrid) có thể được cài đặt thành nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào vào cách nhà sản xuất thiết lập hoặc dự án, chủ đầu tư mong muốn. Tuy nhiên, có 3 kiểu thiết lập phổ biến hiện nay và chúng đều có nguyên tắc chung là kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời và điện lưới để đảm bảo đèn có thể hoạt động liên tục. Dưới đây là giải thích chi tiết theo ba cách hoạt động phổ biến:
- Ưu tiên sử dụng năng lượng mặt trời: Đây là chế độ hoạt động được sử dụng phổ biến nhất của đèn hybrid. Ban ngày tấm pin chuyển hoá và nạp năng lượng cho pin, ban đêm đèn led sẽ sử dụng nguồn năng lượng từ pin, bộ điều khiển sẽ liên tục giám sát điện áp của pin. Khi điện áp pin giảm xuống một ngưỡng nhất định (được cài đặt trước), bộ điều khiển sẽ tự động chuyển sang sử dụng điện lưới để cấp có đèn chiếu sáng. Khi này đèn sẽ hoạt động như một chiếc đèn điện truyền thống. Khi có ánh sáng mặt trời đèn sẽ tự động tắt và tiếp tục nạp lại năng lượng cho pin.
- Ưu tiên sử dụng điện lưới: Ở chế độ này đèn chủ yếu hoạt động nhờ điện lưới. Năng lượng mặt trời chỉ đóng vai trò dự phòng khi mất điện. Bạn ngày tấm pin vẫn hấp thụ và chuyển hoá thành điện năng nạp cho pin, hoặc không sạc nếu pin đèn không tiêu hao pin. Khi nguồn điện lưới tắt hoặc gặp sự cố, bộ điều khiển sẽ tự động chuyển sang sử dụng năng lượng từ pin lưu trữ để duy trì chiếu sáng tạm thời cho đến khi có nguồn điện lưới trở lại.
- Đèn sẽ sử dụng năng lượng từ pin lưu trữ 100%: Đèn hoạt động gần như những mẫu đèn độc lập thông thường. Bộ điều khiển sẽ giám sát điện áp của pin lưu trữ, đến khi nguồn năng lượng từ pin lưu trữ đến ngưỡng nhất định, nguồn điện lưới sẽ được chuyển đổi qua bộ chuyển và nạp vào trong pin cho đèn tiếp tục sử dụng chiếu sáng.
4. Lợi ích và hiệu quả khi sử dụng đèn đường năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện
Việc sử dụng đèn đường năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện (hybrid) mang lại nhiều lợi ích và hiệu quả đáng kể trên nhiều khía cạnh, từ kinh tế, môi trường đến xã hội. Dưới đây một trong những lợi ích nổi bật của chúng:
- Đèn chiếu sáng liên tục: Đèn nlmt kết hợp lưới điện khắc phục được nhược điểm lớn nhất là phụ thuộc vào thời tiết của đèn năng lượng mặt trời truyền thống.
- Giảm áp lực và tiết kiệm điện: Những mẫu đèn này luôn được thiết lập ưu tiên sử dụng nguồn năng lượng mặt trời, vì vậy giúp tiết kiệm tối đa tiền điện mà vẫn mang lại nguồn sáng đáp ứng tốt mọi nhu cầu.
- Hiệu quả cao: Hệ thống có thể hoạt động liên tục nhờ có nguồn điện lưới bổ sung khi thiếu, vì vậy mà tăng tính ổn định khi sử dụng hơn nhiều lần so với đèn mặt trời truyền thống.
- Giảm thiểu chi phí vận hành: Với các mẫu đèn năng lượng mặt trời nối lưới vẫn được trang bị các tính năng cảm biến từ đó giúp đèn hoàn toàn tự động hoạt động mà không cần bất cứ hệ thống nào can thiệp hay điều khiển.
- Giảm tác hại đến môi trường: Năng lượng mặt trời là một giải pháp xanh sạch, vì vậy góp phần giảm thiểu một lượng lớn các loại khí thải nhà kính ra môi trường.
5. So sánh đèn năng lượng mặt trời nối điện lưới với đèn truyền thống
Cùng DMT Solar so sánh sự khác biệt giữa 3 lựa chọn chiếu sáng phổ biến hiện nay là đèn đường truyền thống (điện lưới), đèn năng lượng mặt trời và đèn năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện trong bảng sau:
Đặc điểm
|
Đèn truyền thống (Cao áp, Metal Halide,…)
|
Đèn năng lượng mặt trời độc lập
|
Đèn năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện
|
Nguồn năng lượng
|
Sử dụng 100% điện lưới quốc gia
|
Sử dụng 100% năng lượng mặt trời
|
Sử dụng cả năng lượng mặt trời (ưu tiên) và điện lưới (dự phòng)
|
Chi phí lắp đặt ban đầu
|
Thấp nhất trong 3 lựa chọn
|
Trung bình
|
Cao hơn
|
Chi phí vận hành
|
Cao (tiền điện, bảo trì)
|
Không mất chi phí vận hành
|
Giảm thiểu tối đa chi phí
|
Hiệu quả chiếu sáng
|
Ổn định
|
Phụ thuộc thời tiết
|
Ổn định cao
|
Tác động môi trường
|
Gây ô nhiễm
|
Thân thiện
|
Thân thiện
|
Tuổi thọ
|
Trung bình
|
Tương đối cao
|
Tương đối cao
|
Độ an toàn
|
Yêu cầu hệ thống điện phức tạp
|
An toàn hơn
|
An toàn cao nhất
|
Ưu điểm
|
Chi phí lắp đặt ban đầu thấp
Hoạt động ổn định
Nguồn sáng mạnh.
|
Tiết kiệm tối đa chi phí vận hành
Dễ dàng lắp đặt
Có thể hoạt động ở mọi nơi có ánh sáng mặt trời
|
Là sự kết hợp những ưu điểm nổi bật của 2 mẫu đèn trước
Chiếu sáng ổn định
Tiết kiệm
Thân thiện môi trường
Lựa chọn đáng tin cậy
|
Nhược điểm
|
Tốn chi phí vận hành
Lắp đặt phức tạp
An toàn kém
Ô nhiễm môi trường
Phụ thuộc vào điện lưới
|
Phụ thuộc vào thời tiết
Không ổn định
Độ sáng thường không cao
|
Chi phí đầu tư ban đầu cao
Lắp đặt phức tạp hơn
|
6. Ứng dụng của đèn đường năng lượng mặt trời song song điện lưới
- Đường phố nội thành, ngoại thành, khu dân cư, ngõ hẻm, công viên, khu vui chơi công cộng.
- Đường nội bộ khu công nghiệp, nhà máy, bãi đậu xe, khu vực kho bãi, cổng vào hàng rào bảo vệ.
- Chiếu sáng đường cao tốc, vùng sâu vùng xa, hải đảo nguồn điện chưa ổn định.
- Các dự án năng lượng xanh, đô thị thông minh.
Đèn năng lượng mặt trời kết hợp lưới điện (hybrid) là giải pháp tối ưu nhất về mặt tổng thể, kết hợp ưu điểm của cả hai loại đèn. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng xét về dài hạn, nó mang lại hiệu quả kinh tế, môi trường và xã hội cao hơn. Nó đặc biệt phù hợp cho các khu vực có lưới điện không ổn định, các dự án đô thị thông minh và các khu vực ưu tiên sử dụng năng lượng tái tạo. Đèn năng lượng mặt trời độc lập vẫn là lựa chọn tốt cho các vùng sâu vùng xa, nơi khó tiếp cận với lưới điện. Đèn điện truyền thống chỉ nên được sử dụng ở những nơi mà việc đầu tư cho các giải pháp năng lượng mặt trời là không khả thi về mặt kinh tế.