Giải pháp chống sét cho Hệ thống điện năng lượng mặt trời

1. Hệ thống điện năng lượng mặt trời

Hình 01: Hệ thống điện năng lượng mặt trời

Điện năng lượng Mặt Trời là nguồn năng lượng quý giá vô tận của thiên nhiên mang lại nhiều lợi ích cho con người. Chúng ta có thể tận dụng được với các ưu điểm: sạch, mạnh mẽ, dồi dào, đáng tin cậy, gần như vô tận, và có ở khắp mọi nơi dù ít hay nhiều. Là nguồn năng lượng quý giá vô tận của thiên nhiên mang lại nhiều lợi ích cho con người.

Ngày nay, bên cạnh thủy điện, nhiệt điện thì năng lượng mặt trời ngày càng được thay thế cho các nguồn năng lượng khác kém thân thiện với môi trường sống trên trái đât. Việc sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời đã trở nên phổ biến.

Để có được một hệ thống điện năng lượng mặt trời hoàn chỉnh, từ các hệ thống nhỏ lắp trên các mái nhà hay các hệ thống lắp trên một diện tích rộng khổng lồ không hề đơn giản một chút nào. Mỗi công đoạn thực hiện luôn được chú ý và làm việc cẩn thận, trong đó có một số rủi ro được rất nhiều người quan tâm sau khi lắp đặt hệ thống điện năng lượng mặt trời có thể tác động làm suy giảm hiệu quả và thời gian hoạt động của hệ thống. Một trong các rủi ro đó chính là bị sét đánh – một hiện tượng phổ biến trong tự nhiên. Vậy việc phải thực hiện các biện pháp chống sét cho hệ thống điện năng lượng mặt trời có phải là rất cần thiết.

2. Vì sao việc chống sét cho hệ thống điện năng lượng mặt trời là cần thiết?

Hệ thống điện năng lượng mặt trời gồm các thành phần chính là : tấm /panel tế bào quang điện, dây dẫn, bộ điều khiển, Invertor, bộ chuyển đổi, bình ac-quy ... tất cả đều được liên kết điện với nhau nên mỗi khi bộ phận này có rủi ro thì sẽ ảnh hượng đến các thành phần khác. Mặc khác, các tấm panel và dây dẫn luôn nằm ngoài trời (ở vùng trống trải, trên cao), có thể hòa mạng với hệ thống điện AC nên khả năng bị sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp xuống hệ thống là rất lớn (xem tác động do sét đánh).

Hình 02: Chống sét cho Hệ thống điện năng lượng mặt trời là cần thiết

·       Tác động trực tiếp : Gây cháy nổ cho các tấm pin mặt trời, các đường dây hoặc bộ điều khiển

·       Tác động gián tiếp : Tạo các xung điện quá áp đột biến có thể lan truyền trên các đường dây nguồn DC từ tấm pin về, dây tín hiệu cảm biến, dây nguồn AC nối ra lưới và các tải tiêu thụ.

3. Hậu quả gặp phải nếu bị sét đánh là gì?

Khi bị sét đánh, các tế quang điện và các thành phần khác sẽ bị hư hỏng ngay lập tức, hoặc tối thiểu cũng bị suy giảm hiệu suất hoạt động của chúng do tác động của quá áp lan truyền gây ra. Kết quả cuối cùng là thời gian sử dụng sẽ bị rút ngắn lại, tốn kém chi phí thay thế và sửa chữa, hiệu suất đầu tư sẽ không còn như tính toán ban đầu, và đặc biệt là sự gián đoạn của hệ thống sẽ gây ảnh hưởng cho các hoạt động khác.

Hình 03: Hậu quả gặp phải sét đánh với hệ thống điện năng lượng mặt trời

4. Giải pháp cơ bản để bảo vệ chống sét cho hệ thống điện mặt trời.

Sử dụng các giải pháp chống sét cho hệ thống điện năng lượng mặt trời là điều cần và nên thực hiện.

- Sử dụng biện pháp chống sét bảo vệ bên ngoài bằng hệ thống chống sét trực tiếp (tức là không để sét đánh trúng vào hệ thống điện mặt trời). Cụ thể:

      + Với các hệ thống điện mặt trời cho công nghiệp hoặc tòa nhà: Hệ thống này được lắp đặt nhiều tấm pin trên 1 vùng rộng lớn (chiều dài trên 30m) thì nên lắp đặt cột thu lôi theo công nghệ phát xạ sớm, gắn trên trụ độc lập bên ngoài. Các đầu kim thu sét chủ động này có bán kính bảo vệ rất lớn (từ 50-107m), số lượng cột thu lôi được bố trí sao cho vùng bảo vệ của nó bao phủ hết bề mặt của hệ thống PV. Với các công trình lớn này nếu được sử dụng kim phân tán sét thì càng tốt, nó sẽ phân tán các điện tích trái dấu để ngăn ngừa các dòng sét đánh xuống khu vực, an toàn hơn nhưng chi phí có thể cao hơn.

     + Với hệ thống sử dụng có quy mô nhỏ (nhà ở, cột đèn năng lượng mặt trời, biển báo ..): Các hệ thống điện này thường có diện tích nhỏ, các tấm pin thường được đặt trên đỉnh hoặc mái nhà thì không cần thiết phải sử dụng kim thu sét ESE, có thể bảo vệ bằng kim thu lôi truyền thống. Đặc biệt, nếu sử các kim phân tán sét đặt trên mái nhà thì sẽ hiệu quả hơn rất nhiều.

Hình 04: Chống sét bảo vệ bên ngoài bằng hệ thống chống sét trực tiếp

- Bảo vệ chống xung quá áp đột biến lan truyền trên đường dây DC, AC & tín hiệu.

     Khi sử dụng công nghệ phân tán điện tích thì sẽ ngăn ngừa hiện tượng sét đánh xuống khu vực mà nó bảo vệ, tác dụng này đồng nghĩa với việc sẽ hạn chế sự xuất hiện các xung quá áp lặp lại hay sét lan truyền trên các đường dây của hệ thống điện NLMT.

Hình 05: Bảo vệ chống xung quá áp đột biến lan truyền trên đường dây DC, AC & tín hiệu

- Hệ thống nối đất đảm bảo kỹ thuật.

Thi công và lặp đặt hệ thống tiếp đất cho các cột thu lôi này phải đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật, giá trị điện trở tiếp đất tối đa là 8 Ohm. Các hệ thống tiếp địa cũng cần phải liên kết đẳng thế với nhau.

Đó là giải pháp chống sét chung cho các hệ thống điện mặt trời. Mỗi hệ thống riêng biệt sẽ có các biện pháp chống sét riêng biệt nên cần phải hết sức lưu ý  khi thực hiện.

Hình 06: Hệ thống nối đất đảm bảo kỹ thuật

5. Những yếu tố cần xem xét khi thiết kế giải pháp chống sét cho hệ thống điện năng lượng mặt trời:

-        Mật độ sét, cường độ sét trong khu vực nhiều hay ít? cũng như tính toán hệ số rủi ro gây nên.

-        Hệ thống điện mặt trời cần trang bị cột thu lôi chống sét trực tiếp.

-        Quy mô của hệ thống lớn hay nhỏ, dân dụng hay công nghiệp để đưa ra các giải pháp phù hợp.

-       Điện áp định mức của hệ thống và điện áp tối đa là bao nhiêu.

-        Hệ thống điện mặt trời độc lập hay hòa mạng.

-        Hệ thống tiếp đất của điện mặt trời như thế nào

Hình 07: Thiết kế giải pháp chống sét cho hệ thống điện năng lượng mặt trời

• Truyền thông Devicenet là gì ? Ứng dụng của truyền thông Devicenet?
• Hệ thống sản xuất tự động hoá tích hợp máy tính CIM
• Tăng công suất bộ làm mát dầu bằng cách lắp song song nhiều bộ HEX2, HEX3 hãng ALLIED HEAT TRANSFER
• Nhà kho thông minh là gì?
• Giải pháp đám mây là gì? Đám mây mang lại những lợi ích gì?