Quang điện – điện năng từ mặt trời

Hệ thống quang điện có thể chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Hoạt động này dựa trên "hiệu ứng quang điện" được phát hiện từ thế kỷ 19 nhưng chỉ được giải thích về mặt vật lý và đưa vào sử dụng trong thế kỷ 20. Được ứng dụng lần đầu vào lĩnh vực du hành vũ trụ. Ngày nay, có thể thấy công nghệ này trên nhiều mái nhà và cung cấp điện cho cư dân từ nguồn năng lượng mặt trời miễn phí. Hệ thống quang điện cũng phù hợp để giảm chi phí năng lượng cho người sử dụng vào mục đích thương mại và chính quyền địa phương, đồng thời góp phần bảo vệ khí hậu. 

Cách thức hoạt động của hệ thống quang điện

Hệ thống quang điện hoạt động dựa trên các tế bào pin mặt trời. Các tế bào này chuyển đổi năng lượng bức xạ thành điện năng. Các tế bào có thể kết nối với nhau để tạo thành các mô-đun và sau đó được lắp đặt trên mái nhà, mặt tiền và các không gian mở. Quá trình sản suất điện có thể chia thành hai bước:

  1. Gom năng lượng: Khi ánh sáng chiếu vào mô-đun quang điện (mô-đun PV), các electron được giải phóng bên trong pin mặt trời. Các hạt mang điện tích dương và âm tập hợp tại các tiếp điểm điện tương ứng, tạo ra dòng điện một chiều chạy giữa mặt trước và mặt sau của tế bào. Hiệu ứng quang điện này được tạo ra mà không cần phản ứng cơ học hoặc hóa học, do đó không cần bảo trì và không bị mài mòn.
  2. Chuyển đổi năng lượng: Dòng điện một chiều do máy phát điện năng lượng mặt trời tạo ra sau đó sẽ được bộ biến tần (thường được gọi là bộ biến tần năng lượng mặt trời hoặc thiết bị kết nối chính) chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều phù hợp với lưới điện (dòng điện xoay chiều 230 hoặc 400 V ở 50 Hz). Bộ xử lý được phát triển hoàn thiện và kiểm chứng về tiêu chuẩn an toàn cùng với các thiết bị điện tử tiên tiến đảm bảo chuyển đổi hiệu quả năng lượng mặt trời. Sau đó, dòng điện xoay chiều được tạo ra có thể được sử dụng trong nhà hoặc đưa vào lưới điện.

Hiệu suất của hệ thống quang điện phụ thuộc vào quy trình sản xuất pin mặt trời. Trong phần Vitovolt 300 của Viessmann, chúng tôi đưa ra sự khác biệt giữa pin đơn tinh thể và pin đa tinh thể. Bảng sau đây cho biết điểm khác biệt giữa hai loại pin này.

 

f
Loại pin mặt trời Mô tả Hiệu suất

Pin đơn tinh thể

Pin công suất cao sản xuất từ tinh thể đơn tinh khiết

14  đến hơn 19 %

Pin đa tinh thể

Được sản xuất từ ​các khối đúc silicon bằng các tinh thể có hướng khác nhau

12 đến hơn 17 %

Trong mô-đun quang điện đơn tinh thể Vitovolt 300, các pin mặt trời đơn tinh thể cực kỳ sẫm màu được đặt dưới tấm kính chuyên dụng có hàm lượng sắt thấp và độ trong suốt cao. Cùng với khung anot hóa màu đen và tấm phim Tedlar màu đen bên dưới pin tạo ra các mô-đun có giá trị hiệu suất cao nhất với độ ổn định tối đa và thiết kế hiện đại. Với các mô-đun này, chúng tôi cung cấp bảo hành sản phẩm mở rộng trong 10 năm và bảo hành hiệu suất lên tới 25 năm hoạt động với ít nhất 80% công suất định mức. Cả pin mặt trời đơn tinh thể và đa tinh thể của Viessmann đều phù hợp để sử dụng trong các tòa nhà dân cư, cơ quan chính quyền địa phương và tòa nhà thương mại. 

Tận dụng lợi ích của hệ thống quang điện Viessmann

Trong bối cảnh giá năng lượng không ngừng gia tăng, hệ thống quang điện giúp người dùng tiết kiệm chi phí và giảm sự phụ thuộc vào các công ty điện lực. Năng lượng hệ thống tạo ra có thể được sử dụng cho nhu cầu riêng hoặc đưa vào lưới điện công cộng. Nhờ khoản hỗ trợ theo luật định và khoản tiết kiệm nhờ tự tiêu thụ, khoản đầu tư ban đầu sẽ tự hoàn vốn chỉ sau vài năm. Hệ thống quang điện cũng giúp tăng giá trị tòa nhà.

Bằng cách lắp đặt các mô-đun quang điện, người dùng cho thấy trách nhiệm của bản thân đối với môi trường cũng như đóng góp tích cực vào công cuộc bảo vệ khí hậu bằng cách giảm lượng khí thải CO₂. 8,5 m2 bề mặt quang điện đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của một người bình thường.

Các mô-đun quang điện chất lượng cao đảm bảo hiệu quả kinh tế và tuổi thọ lâu dài. Dịch vụ toàn diện – từ thiết kế và đo đạc cho đến việc giao hàng và bảo trì – hoàn thiện hệ thống quang điện từ các đối tác chuyên nghiệp của Viessmann.

Công nghệ quang điện của Viessmann cung cấp các bộ phận được kết hợp hoàn hảo bao gồm mô-đun quang điện, bộ biến tần và hệ thống lắp đặt, cũng như hệ thống lưu trữ điện và máy nước nóng bơm nhiệt để tăng khả năng tự tiêu thụ.

Khoản hỗ trợ giá điện và công suất tự tiêu tụ

Hiện tại, có hai cách để sử dụng điện mặt trời do hệ thống quang điện trên mái nhà tạo ra: có thể đưa toàn bộ vào lưới điện hoặc có thể sử dụng một phần hoặc toàn bộ tại chỗ. Trước đây, việc đưa toàn bộ điện mặt trời tạo ra vào lưới điện [ở Đức] thường hấp dẫn hơn về mặt tài chính. Tuy nhiên, việc tự tiêu thụ ngày càng trở nên hấp dẫn hơn bao giờ hết trong bối cảnh khoản hỗ trợ giá điện giảm cùng với chi phí năng lượng ngày càng tăng. Chi phí điện cho mỗi kilowatt/giờ thường cao hơn nhiều so với giá điện cho cùng một kilowatt/giờ năng lượng mặt trời được chuyển đến lưới điện. Do đó, năng lượng quang điện được tạo ra ngày càng được sử dụng nhiều tại chỗ hoặc được lưu trữ tạm thời trong ắc quy và chỉ có lượng điện dư thừa được chuyển vào lưới điện. Việc chuyển lượng điện dư thừa vào lưới điện được quy định trong Đạo luật về nguồn năng lượng tái tạo (EEG) [Đức]. Theo Đạo luật, các công ty điện lực phải mua mọi nguồn điện không tự tiêu thụ và đưa vào lưới điện của họ.

Đảm bảo hiệu suất tự tiêu thụ năng lượng mặt trời cao

Việc tự tiêu thụ mang lại lợi ích tài chính vì điện mặt trời được tạo ra bằng hệ thống quang điện rẻ hơn so với điện năng lấy từ lưới điện. Công nghệ hệ thống tối ưu với các bộ phận tương thích hoàn hảo giúp đảm bảo mức độ tự tiêu thụ cao.

[1] Hệ thống quang điện [2] Bộ biến tần quang điện [3] Đồng hồ đo quang điện [4] Thiết bị tiêu thụ [5] Đồng hồ đo máy nước nóng bơm nhiệt [6] Máy nước nóng bơm nhiệt [7] Đồng hồ đo mức tiêu thụ và lượng xuất/phát điện [8] Lưới điện công cộng

Giải pháp hoàn chỉnh: kết hợp hệ thống quang điện với máy nước nóng bơm nhiệt

Cách hiệu quả nhất để tạo ra nhiệt từ điện là sử dụng máy nước nóng bơm nhiệt. Với máy nước nóng bơm nhiệt, một kilowatt giờ điện có thể cung cấp tới bốn kilowatt giờ nhiệt bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo miễn phí. Nếu sử dụng máy nước nóng bơm nhiệt để đáp ứng nhu cầu năng lượng sưởi ấm phòng và đun nước nóng sinh hoạt, thì điện mặt trời có chi phí thấp sẽ cho phép cung cấp nhiệt giá rẻ. Những người có ý định kết hợp hệ thống quang điện với máy nước nóng bơm nhiệt nên chọn hệ thống sưởi thân thiện với môi trường đặc biệt tối ưu hóa khả năng tự tiêu thụ và có thể điều chỉnh để phù hợp với mô hình sản xuất điện của hệ thống quang điện. Vì mục đích này, Viessmann đã phát triển một hệ thống kết hợp hoàn hảo gồm hệ thống quang điện và máy nước nóng bơm nhiệt.

Với hệ thống này, kết quả hằng năm cho thấy mức độ tự đáp ứng cao đối với Ngôi nhà tiết kiệm năng lượng KfW 40. Trong ví dụ mô tả, chi phí năng lượng sẽ chỉ là €86 cho nhiệt và điện – trong cả năm!

[1] Mô-đun quang điện
[2] Bộ thu năng lượng mặt trời
[3] Máy nước nóng bơm nhiệt nguồn không khí tách rời
[4] Dàn nóng của máy nước nóng bơm nhiệt
[5] Thiết bị thông gió cơ học
[6] Bộ lưu trữ điện năng

Lập kế hoạch phù hợp là điều cần thiết để vận hành tiết kiệm

Cần xem xét một số yếu tố để công nghệ hoạt động tiết kiệm và đáng tin cậy. Ngoài chất lượng sản phẩm và chất lượng thi công cao, vận hành tiết kiệm còn phụ thuộc vào việc lập kế hoạch thích hợp. Nếu đang cân nhắc mua hệ thống quang điện, trước tiên, bạn nên kiểm tra với một trong các đối tác của chúng tôi để xem đã đáp ứng các điều kiện tiên quyết chưa. 

Hướng, độ nghiêng và bóng của mái nhà

Mái nhà hướng về phía nam và không bị che là mái nhà lý tưởng cho hệ thống quang điện. Với độ nghiêng từ 30 đến 40 độ, các tia nắng mặt trời chiếu vào mô-đun quang điện Vitovolt 300 ở góc độ phù hợp, nhờ vậy mà các pin tạo ra được nhiều điện. Nếu độ nghiêng phù hợp nhưng hướng quay sang phía đông hoặc phía tây thì hiệu suất trung bình sẽ thấp hơn 20%. Bạn nên mua hệ thống quang điện lớn hơn để bù cho phần thất thoát. Ma trận bề mặt của Viessmann sẽ cho biết công suất thích hợp cho mái nhà. Các bên quan tâm có thể nhập chiều rộng và chiều cao của mái nhà và nhanh chóng xem số lượng mô-đun có thể lắp đặt.

Kiểm tra khả năng chịu tải của mái nhà

Mô-đun quang điện sẽ tăng thêm nhiều trọng lượng lên mái nhà. Kỹ sư kết cấu sẽ nhanh chóng xác định liệu mái nhà có thể chịu được thiết bị hay không. Nếu cần tiến hành cải tạo kết cấu mái nhà, chủ nhà có thể đăng ký vay vốn từ Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) [hoặc đơn vị tương đương tại địa phương]. 

Giá trị tiêu chuẩn cho thiết kế trong tòa nhà dân cư

Gói Vitovolt 300 của Viessmann giúp việc lựa chọn hệ thống quang điện phù hợp trở nên cực kỳ đơn giản, chỉ với vài câu hỏi. Hệ thống mà chủ nhà cần mua phụ thuộc vào số người trong hộ gia đình và mục đích sử dụng công nghệ. Chẳng hạn, hệ thống sẽ cần có nhiều mô-đun quang điện hơn nếu cũng được dùng để cung cấp điện cho máy nước nóng bơm nhiệt. Mặt khác, khi kết hợp với pin nhiên liệu thì sẽ cần ít mô-đun hơn. Điều này là do ngoài tạo ra nhiệt, pin nhiên liệu còn tạo ra điện để tự tiêu thụ. Bảng sau cho thấy giá trị tiêu chuẩn gần đúng.

Số người trong hộ gia đình

Điện năng tiêu thụ trung bình mỗi năm

Chỉ hệ thống quang điện

Hệ thống quang điện và máy nước nóng bơm nhiệt

Hệ thống quang điện và pin nhiên liệu

2

lên đến khoảng 3000 kWh

XS

S

XS

3

lên đến khoảng 3500 kWh

S

M

XS

4

lên đến khoảng 4500 kWh

M

L

XS

5

lên đến 6000 kWh

L

XL

S

từ 5 trở lên

lên đến 6500 kWh

XL

XXL

S

từ 5 trở lên

lên đến 6500 kWh

XXL

XXL

S

Câu hỏi thường gặp ngắn về quang điện

Kiểu mái nhà nào phù hợp để vận hành hệ thống quang điện và có cần vệ sinh thường xuyên không? Chúng tôi trả lời mọi câu hỏi dưới đây.

Mô-đun quang điện của Viessmann có thể lắp đặt nhanh chóng và an toàn trên mái dốc (độ dốc từ 10 đến 60 độ) cũng như trên mái bằng. Yếu tố quan trọng duy nhất là mái nhà phải có khả năng chịu trọng lượng của các mô-đun một cách an toàn ngay cả trong điều kiện bất lợi.

Trên thực tế, hệ thống quang điện có thể đáp ứng khoảng 30% tổng nhu cầu năng lượng của một ngôi nhà. Bạn có thể đạt được mức tự tiêu thụ cao hơn với sự trợ giúp của bộ lưu trữ điện như Vitocharge. Tỷ lệ từ 70 đến 80 % là điều có thể. Sử dụng ô tô hoặc xe đạp điện cũng là lựa chọn hợp lý.

Bạn cần cân nhắc một số điều sau đây nếu muốn vận hành thử hệ thống quang điện và nhận khoản hỗ trợ giá điện.

1. Bạn phải gửi đơn đăng ký kết nối lưới điện (yêu cầu kết nối lưới điện) cho công ty điện lực tại địa phương. Bạn có thể biết công ty cung cấp điện tại địa phương bằng cách xem hóa đơn điện gần nhất. Nếu hóa đơn không có tên mà chỉ có mã gồm 13 chữ số, hãy nhập mã đó trên trang web này.

2. Công ty điện lực kiểm tra khả năng tương thích với lưới điện. Trong quá trình kiểm tra, công ty sẽ xác minh thiết kế của lưới điện địa phương có phù hợp với hệ thống quang điện dự kiến hay không. Thông thường, bạn có thể hoàn thành hai bước đầu tiên nhờ kỹ sư điện mặt trời.

3. Bạn cần đăng ký hệ thống quang điện với Cơ quan Mạng lưới Liên bang [Đức] hai tuần trước khi vận hành thử. Cụ thể hơn, hệ thống phải được đăng ký trong Sổ đăng ký dữ liệu tổng thể thị trường của Cơ quan Mạng lưới Liên bang [Đức]. Việc đăng ký là vô cùng quan trọng và tạo cơ sở cho khoản hỗ trợ giá điện. Nói cách khác: không đăng ký = không có khoản hỗ trợ!

4. Sau khi vận hành thử, bạn sẽ nhận được "hộ chiếu hệ thống". Hộ chiếu này bao gồm tất cả các chi tiết kỹ thuật của hệ thống, tất cả các tài liệu để lắp đặt và báo cáo vận hành thử. Hộ chiếu hệ thống có thể so sánh với giấy đăng ký xe và là vật không thể thiếu, đặc biệt là để bảo vệ pháp lý.

Nếu bạn vận hành hệ thống quang điện và chuyển một phần điện năng tạo ra vào lưới điện địa phương, bạn sẽ phải nộp thuế. Ngoài những yếu tố khác, loại thuế bạn phải nộp sẽ phụ thuộc vào quy mô hệ thống. Về nguyên tắc, hệ thống quang điện có thể phải chịu các loại thuế sau đây:

  • Thuế thương mại
  • Thuế giá trị gia tăng (VAT)
  • Thuế chuyển nhượng đất
  • Thuế thu nhập

Hầu hết các hệ thống có kích thước trung bình đạt công suất thấp nên không cần phải trả thuế thương mại. Mặt khác, nghĩa vụ thuế GTGT chỉ áp dụng khi hơn một nửa lượng điện tự tạo được đưa vào lưới điện. Người vận hành hệ thống chỉ phải nộp thuế chuyển nhượng đất nếu đáp ứng các điều kiện sau:

  • Ngôi nhà được mua có sẵn hệ thống.
  • Trong trường hợp này, đây là "hệ thống tích hợp mái nhà" (hệ thống năng lượng mặt trời lắp trực tiếp vào mái nhà).

Chỉ cần nhập lợi nhuận (giá điện trừ đi chi phí vận hành bao gồm chi phí bảo trì và sửa chữa, bảo hiểm, v.v.) vào tờ khai thuế thu nhập. Tốt nhất là tham khảo ý kiến của cố vấn thuế để hiểu rõ về những điều cần nhập.

Mô-đun quang điện hiện đại hầu như có khả năng tự vệ sinh do có độ nghiêng và bề mặt rất nhẵn. Ngoài ra, gió và mưa giúp loại bỏ hầu hết bụi bẩn. Ví dụ, trong trường hợp có tuyết hoặc vết bẩn thô hơn do cành cây đổ xuống thì bạn vẫn nên vệ sinh hệ thống. Tốt nhất là thuê một công ty chuyên nghiệp để vệ sinh hệ thống vì độ cao khi vệ sinh có thể gây ra rủi ro nhất định. Vệ sinh không đúng cách cũng có thể khiến bảo hành bị mất hiệu lực.

Nếu cung cấp điện cho lưới điện công cộng, bạn sẽ nhận được khoản thanh toán từ công ty điện lực trong 20 năm. Sau khi hết khoảng thời gian này, khoản hỗ trợ giá điện sẽ hết hiệu lực. Bạn vẫn có thể "bán" điện tự tạo lên thị trường. Tuy nhiên, tùy thuộc vào lượng điện, việc tìm kiếm có thể sẽ khó khăn. Thay vào đó, bạn có thể sử dụng tất cả lượng điện ngay tại chỗ. Một lựa chọn khác là hiện đại hóa hệ thống. Bạn có thể thay thế các mô-đun cũ bằng các mô-đun mới và mạnh mẽ hơn. Thông thường, bạn có thể tiếp tục sử dụng khung gắn cũ.

Trạm sạc quang điện tại Allendorf

Khách hàng, nhà cung cấp và khách tới Viessmann giờ đây đều có cơ hội sạc pin cho phương tiện dùng điện để tiếp tục trên chặng đường còn lại. Trước trung tâm thông tin tại nhà máy Allendorf; có sáu "máy nước nóng bơm nhiệt" cho mục đích này. 100% điện năng đến từ các mô-đun quang điện của Viessmann trên mái trạm sạc. 

Một chiếc BMW i3 sơn màu Vitorange sáng cũng được sạc ở đó. Chiếc xe này là thành viên của đội xe Allendorf và được sử dụng để tham quan trong và xung quanh địa điểm.

Liên hệ hỗ trợ