6 Cách Làm Mát Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Tăng Hiệu Suất

Làm mát tấm pin năng lượng mặt trời là sử dụng các phương pháp chủ động hoặc thụ động để đảm bảo tối đa hóa lợi nhuận khi đầu tư vào hệ thống điện mặt trời. Sau một thời gian sử dụng, hiệu suất của tấm pin có thể bị giảm đáng kể khi quá nóng và không được làm mát đúng cách. Trong bài viết này, DMT Solar sẽ mách bạn một số mẹo làm mát tấm pin giúp tăng sản lượng của hệ thống và đồng thời kéo dài tuổi thọ của nó. 

1. Vì sao các tấm pin mặt trời bị giảm công suất khi nóng lên?

Mùa hè năm ngoái, các tấm pin mặt trời của bạn hoạt động kém hiệu quả? Bạn hãy thử để ý, vào những ngày nắng nóng đỉnh điểm, dàn điều hòa nhà bạn hoạt động trông có vẻ khó khăn hơn. Và tấm pin mặt trời cũng tương tự, khi nhiệt độ tăng cao, sản lượng điện sẽ giảm và đôi khi giảm rất nhiều. Việc làm mát tấm pin năng lượng mặt trời có thể giúp tăng hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của chúng. 

Thông thường, để tấm pin mặt trời hoạt động tốt nhất ở nhiệt độ khoảng 25 độ C. Cứ mỗi độ 1 độ C tăng lên so với nhiệt độ lý tưởng, tấm pin sẽ mất khoảng 0.3 - 0.5% hiệu suất tùy thuộc vào công nghệ của tấm pin. Mặc dù điều này trông có vẻ không đáng lo ngại, nhưng nếu xét đến sự chênh lệch nhiệt độ lên đến 20% thì việc sản lượng điện năng có thể giảm tới 10% là điều hoàn toàn có thể xảy ra. 

Chẳng hạn, vào những ngày nóng oi ả, các tấm pin sẽ đạt đến 65 độ C khiến chúng sản xuất ít hơn 16% điện năng so với công suất định mức. Ở khu vực sa mạc, các tấm pin thậm chí có thể nóng hơn lên đến 85 độ C khiến tổn thất điện năng vượt quá 30% (theo báo cáo bởi Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia (NREL).

Khi nhiệt độ cao sẽ làm tăng điện trở trong vật liệu bán dẫn, gây ra hiện tượng tái kết hợp electron lỗ trống nhiều hơn là tạo thành dòng điện. Cùng với đó là điện áp hở mạch của tấm pin cũng giảm đáng kể khi nhiệt độ gia tăng. 

2. Các phương pháp làm mát tấm pin năng lượng mặt trời hiện nay

Các tấm pin mặt trời bị quá nóng cũng giống như điện thoại thông minh để lâu dưới ánh nắng mặt trời, đều khiến chúng hoạt động không tốt. Bạn có thể di dời chiếc điện thoại của mình, nhưng tấm pin lại không thể tự tìm bóng râm. Vì vậy, các phương pháp làm mát tấm pin năng lượng mặt trời sẽ hỗ trợ phục hồi lượng điện năng bị mất, DMT Solar sẽ gợi ý bạn các cách làm mát được sử dụng rộng rãi:

2.1. Phương pháp làm mát tấm pin mặt trời tự nhiên

Làm mát tấm pin năng lượng mặt trời bằng các phương pháp tự nhiên thường là dễ dàng thực hiện và không phải tốn kém nhiều. Một số cách giúp làm mát tấm pin có thể là: 

2.1.1. Làm mát bằng không khí 

Đây là phương pháp làm mát tự nhiên đơn giản và ít tốn kém nhất để giảm nhiệt độ cho tấm pin năng lượng mặt trời. Cách làm này thường dựa vào không khí lưu thông tự nhiên trong môi trường xung quanh tấm pin. 

Để áp dụng cách này thì việc lắp đặt tấm pin cách xa mặt đất hoặc mái nhà ở khoảng cách nhất định sẽ cho phép không khí lưu thông qua khe hở, giúp mang theo nhiệt và giảm nhiệt độ của tấm pin. Nhưng phương pháp này thích hợp cho các khu vực có khi vực có điều kiện khí hậu mát mẻ và không quá nóng bức. 

2.1.2. Làm mát tấm pin bằng nước

Sử dụng nước để giải nhiệt cho tấm pin năng lượng mặt trời được đánh giá là phương pháp hiệu quả. Đây là cách làm có thể được áp dụng cho tất cả các loại mô-đun năng lượng mặt trời và chỉ đơn thuần là phun/ xịt nước trực tiếp lên bề mặt các tấm pin, điều này sẽ giúp cho tấm pin giảm nhiệt độ xuống 10-20 độ C và hỗ trợ tăng công suất đầu ra lên từ 5-10%.

Thêm một phương pháp tiết kiệm hơn nữa là sử dụng các đường ống dẫn nước hoặc màng làm mát đặt sát phía sau các tấm pin. Nước sẽ được bơm qua một hệ thống ống nhỏ, khi lưu thông sẽ hút nhiệt từ tấm pin và làm giảm nhiệt độ hữu hiệu. Phương pháp này được đánh giá làm cải thiện đáng kể hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời nhưng cũng đòi hỏi việc bảo dưỡng tốn kém. 

2.1.3. Làm mát tấm pin năng lượng mặt trời bằng nitơ lỏng

Đây là một trong những chất làm mát được đánh giá hiệu quả trong ngành điện tử và điểm sôi của nó là -196 độ C. Nhiệt lượng sinh ra từ các tấm pin mặt trời sẽ được lưu thông và thu giữ bởi nitơ lỏng giúp làm mát các tấm pin. Năng lượng nhiệt sau đó cũng có thể chuyển đổi thành điện năng, giúp làm tăng sản lượng tổng thể của hệ thống.

Việc làm mát tấm pin năng lượng mặt trời bằng nitơ lỏng là một kỹ thuật được cải tiến từ cách làm mát từ không khí. Kỹ thuật này được đánh giá làm mát hiệu quả hơn thay vì không khí xung quanh. 

2.1.4. Làm mát bằng tuabin gió

Đây là phương pháp có thể áp dụng tại các trang trại điện mặt trời. Phương pháp làm mát tấm pin năng lượng mặt trời bằng tuabin gió sẽ giúp lưu thông không khí mát xung quanh các mô-đun và làm mát chúng một cách tương tự như sử dụng quạt. 

Các tuabin gió nên được đặt ở vị trí chiến lược phía trên các tấm pin mặt trời. Hệ thống kết hợp giữa gió và mặt trời sẽ bổ sung lợi ích cho nhau, chẳng hạn khi gió yếu thì mặt trời chiếu sáng mạnh hơn và ngược lại. Điều này có nghĩa là sản lượng điện năng sẽ được sản xuất quanh năm. 

2.2. Làm mát tấm pin năng lượng mặt trời bằng công nghệ hiện đại

Việc ứng dụng công nghệ hiện đại để làm mát tấm pin năng lượng mặt trời ngày nay đang được phát triển để nâng cao hiệu suất của tấm pin năng lượng mặt trời. Một số phương pháp làm mát tấm pin sử dụng công nghệ tiên tiến mà bạn có thể tham khảo như:

• Sử dụng gel làm mát: Các loại gel này bao gồm vật liệu polymer cho khả năng hấp thu và phân tán nhiệt độ hiệu quả. Gel làm mát sẽ được dùng trực tiếp lên bề mặt hoặc kết cấu của tấm pin và làm mát thông qua quá trình bay hơi tự nhiên hoặc theo quá trình chuyển giao nhiệt. Vật liệu gel làm mát sẽ cho khả năng làm mát mạnh mẽ mà không cần tới hệ thống phức tạp nào.
• Công nghệ lớp phủ silica (SiO2): Đây là công nghệ làm mát tấm pin năng lượng mặt trời được phát minh gần đây. Lớp phủ silica hoạt động bằng cách phản xạ các tia bức xạ hồng ngoại ra khỏi bề mặt tấm pin để giảm lượng nhiệt hấp thụ. Ngoài ra, lớp phủ nà cũng có thể giúp bảo vệ tấm pin khỏi các yếu tố như bụi bẩn nhằm kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất tấm pin. 

>>>Xem thêm: [Chi Tiết] Hiệu Suất Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Và Cách Tính

3. Lợi ích của việc làm mát tấm pin mặt trời là gì?

Việc làm mát tấm pin năng lượng mặt trời mang đến nhiều lợi ích thiết thực giúp cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống năng lượng mặt trời. Một nghiên cứu được thực hiện tại các quốc gia phương Tây cho thấy việc triển khai các giải pháp làm mát tấm pin giúp mang đến những lợi ích về sau này như: 

• Tăng sản lượng điện: Việc triển khai các giải pháp làm mát giúp sản lượng điện tăng lên khoảng 10-20%. Đặc biệt là tại các khu vực có nhiệt độ cao, việc làm mát sẽ có lợi cho hiệu suất của các mô-đun, cho phép khai thác tối đa tiềm năng của tấm pin mặt trời, giúp sản xuất được nhiều điện năng hơn cho các hộ gia đình hoặc doanh nghiệp.
• Kéo dài tuổi thọ của tấm pin: Khi nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp dễ dẫn đến sự giãn nở nhiệt và nguy cơ xuống cấp của vật liệu tấm pin mặt trời, dễ dẫn đến hỏng hóc sớm. Phương pháp làm mát giúp giảm sự tích tụ nhiệt cũng như nguy cơ xuất hiện các điểm nóng và vết nứt nhỏ, nhờ đó bảo vệ các tế bào quang điện và đảm bảo cho tuổi thọ lâu dài hơn. 
• Góp phần bảo vệ môi trường: Hệ thống làm mát các tấm pin năng lượng mặt trời giúp đáp ứng tốt lượng điện năng tiêu thụ và việc lắp đặt các tấm pin sẽ mặt ngày càng trở nên phổ biến. Nhờ đó giảm đáng kể việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và góp phần giảm thiểu khí thải nhà kính.

4. Những điều cần cân nhắc khi lựa chọn phương pháp làm mát

Mặc dù các phương pháp làm mát giúp mang đến nhiều lợi ích đáng kể, nhưng không phải lúc nào cũng hợp lý. Dưới đây là một số yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn phương pháp làm mát như: 

• Điều kiện khí hậu: Khí hậu tại khu vực lắp đặt là yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc. Chẳng hạn, ở khu vực có nhiệt độ cao hay độ ẩm thấp, phương pháp làm mát bằng nước có thể hiệu quả hơn là làm mát tự nhiên. Ngược lại, những khu vực có khí hậu ôn hòa thì cách làm mát tự nhiên là lựa chọn hiệu quả giúp tiết kiệm hơn. 
• Khả năng tiếp cận nguồn nước: Riêng với phương pháp làm mát bằng nước thì việc tiếp cận nguồn nước là điều không thể bỏ qua. Nhưng tại khu vực thiếu nguồn nước, việc sử dụng phương pháp này chắc chắn không khả thi. Vì vậy với trường hợp này, bạn cần cân nhắc sử dụng phương pháp làm mát khác mà không sử dụng nước.
• Kích thước hệ thống: Loại hệ thống pin NLMT mà bạn đang dùng sẽ quyết định kích thước hệ thống làm mát cần thiết. Ví dụ, với hệ thống điện mặt trời dân dụng nhỏ khoảng chừng 3-6 kW thì không cần hệ thống làm mát quá lớn mà chỉ cần điều hòa không khí hoặc thông gió tự nhiên. Riêng với các hệ thống thương mại từ 10-50 kW hoặc lớn hơn khoảng 100kW trở lên thì phương pháp làm mát bằng chất lỏng để nâng cao hiệu quả. 

>>>Xem thêm: Hệ thống điện mặt trời độc lập | Lắp đặt trọn gói

5. Các lưu ý cần nắm khi làm mát tấm pin năng lượng mặt trời

• Kiểm tra và bảo trì theo định kỳ: Bất kỳ phương pháp làm mát tấm pin nào cũng cần phải được kiểm tra và bảo trì định kỳ. Việc kiểm tra sẽ giúp đảm bảo các kết nối không bị rò rỉ hay tắc nghẽn và việc bảo trì định kỳ sẽ giúp gia chủ phát hiện sớm các vấn đề rủi ro xảy ra và đảm bảo cho hệ thống tấm pin được làm mát ổn định.
• Đảm bảo tấm pin lưu thông tốt: Với làm mát tự nhiên, việc đảm bảo có đủ khoảng trống xung quanh tấm pin giúp cho không khí có thể lưu thông tự do là điều rất quan trọng. Vì vậy việc lắp đặt tấm pin sao cho không bị vật cản gần đó che chắn như cây cối, tòa nhà sẽ giúp hạn chế lưu lượng không khí và làm mát hiệu quả. 
• Dùng vật liệu phản xạ nhiệt hiệu quả: Trường hợp sử dụng tấm pin phản quang, hãy đảm bảo vật liệu sử dụng có khả năng phản xạ nhiệt hiệu quả. Điều này không những giúp làm mát tấm pin mà còn bảo vệ chúng khỏi tác động tiêu cực của bức xạ UV, nhờ đó giúp kéo dài tuổi thọ của tấm pin.
• Cẩn trọng với môi trường lắp đặt: Việc xem xét kỹ lưỡng môi trường lắp đặt là điều vô cùng cần thiết. Chẳng hạn, những khu vực gần biển, hơi muối có thể làm ảnh hưởng đến các thành phần kim loại của hệ thống làm mát. Với trường hợp này, bạn cần lựa chọn các vật liệu chống ăn mòn hoặc áp dụng các biện pháp bảo vệ bổ sung sẽ giúp bảo đảm độ bền của hệ thống. 

Việc sử dụng các phương pháp làm mát tấm pin năng lượng mặt trời là giải pháp giúp tăng hiệu suất, giảm sự hao mòn và kéo dài tuổi thọ cho toàn hệ thống. Tùy theo điều kiện và ngân sách mà bạn có thể lựa chọn các phương pháp phù hợp như nước, không khí, gió hoặc bằng công nghệ hiện đại. 

DMT Solar là đơn vị chuyên cung cấp các giải pháp điện mặt trời uy tín hàng đầu tại thị trường Việt Nam và là đối tác uy tín của nhiều hãng lớn (JA Solar, Astronergy, Canadian,..) Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu chuyên sâu hoặc tư vấn thêm hãy kết nối ngay với chúng tôi qua số 0978.126.123 để được hỗ trợ tốt nhất. 

Các câu hỏi thường gặp

1. Tấm pin mặt trời bao khoảng bao nhiêu năng lượng do tỏa nhiệt?

Thông thường, tấm pin mặt trời sẽ mất khoảng 0.3-0.5% công suất với mỗi 1 độ tăng thêm trên 25 độ C. Vào những ngày hè nóng bức, khi nhiệt độ tấm pin đạt trên 65 độ C có thể dẫn đến tổn thất hiệu suất lên đến 16%. 

2. Phương pháp làm mát bằng phun nước sử dụng bao nhiêu nước?

Hệ thống phun nước truyền thống thường phải sử dụng 15-20 lít nước mỗi tấm. Điều này có thể tốn đáng kể ở những vùng khan hiếm nước nhưng lại khả thi tại những khu vực dồi dào nguồn nước. 

3. Làm mát các tấm pin mặt trời có làm mất hiệu lực bảo hành của nhà sản xuất không?

Hầu hết các giải pháp làm mát sẽ không làm thay đổi cấu trúc vật lý của tấm pin như lớp phủ bức xạ hoặc hệ thống nước bên ngoài sẽ không làm mất hiệu lực bảo hành. Thế nhưng, các hệ thống yêu cầu khoang vào khung hoặc thay đổi cấu trúc tấm pin sẽ có thể ảnh hưởng đến phạm vi bảo hành. Do đó nên kiểm tra với nhà sản xuất tấm pin trước khi lắp đặt.