Tấm pin mặt trời để sạc xe điện: Thiết lập hệ thống, tiết kiệm và cần có tấm pin

Một tài xế châu Âu trung bình đi làm 40 km mỗi ngày chi khoảng €600–€700 mỗi năm để sạc một chiếc xe điện từ lưới điện. Việc lắp đặt một hệ thống quang điện chuyên dụng giúp giảm chi phí định kỳ xuống dưới 250 € hàng năm đồng thời bảo vệ hộ gia đình khỏi giá điện tăng. Thách thức không phải là liệu các tấm pin mặt trời có thể sạc được xe điện hay không - chúng có thể - mà là hiểu chính xác cần bao nhiêu tấm pin, bộ phận nào ngăn ngừa những sai lầm tốn kém và khoản hoàn vốn thực sự nằm ở đâu.

Sạc EV năng lượng mặt trời là gì và nó hoạt động như thế nào?

Hệ thống sạc EV bằng năng lượng mặt trời chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành dòng điện một chiều, truyền nó qua một bộ biến tần để tạo ra dòng điện xoay chiều có thể sử dụng được và cung cấp năng lượng đó cho xe thông qua một trạm sạc chuyên dụng. Thiết lập khả thi tối thiểu yêu cầu một dãy quang điện, một bộ biến tần tương thích và bộ sạc AC được định mức ít nhất là 1,4 kW để duy trì phiên sạc ổn định. Vào ban ngày, bộ biến tần ưu tiên sản xuất năng lượng mặt trời, chỉ bổ sung vào nguồn điện lưới nếu sản lượng mảng giảm xuống dưới mức nhu cầu của phương tiện.

Một hiểu lầm phổ biến là các tấm pin mặt trời kết nối trực tiếp với ô tô. Họ không làm vậy. Biến tần đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm, đảm bảo điện áp và tần số phù hợp với những gì bộ sạc tích hợp mong đợi. Nếu không đồng bộ hóa thích hợp, EV sẽ từ chối sạc. Đây là lý do tại sao một biến tần lai có khả năng quản lý dư thừa thường là yếu tố quyết định giữa một hệ thống hoạt động trơn tru và một hệ thống gây ra lỗi thường xuyên.

Bạn có thể tiết kiệm bao nhiêu khi sạc xe điện bằng năng lượng mặt trời?

Khi so sánh các loại nhiên liệu trên quãng đường 15.000 km mỗi năm, số dặm điện chạy bằng năng lượng mặt trời tốn khoảng 200–300 USD hàng năm cho khấu hao thiết bị và bảng điều khiển theo cấp độ. Sạc lưới ở mức trung bình châu Âu là 0,30 €/kWh đẩy con số đó lên 600–700 USD mỗi năm, trong khi một chiếc xe chạy xăng tương đương phải chịu chi phí nhiên liệu khoảng 2.500 USD. Đây là những chi phí cận biên dài hạn tính đến chu kỳ thay thế thiết bị, không chỉ giá kWh thô.

Các hộ gia đình ở Đức trả 0,35 euro/kWh thậm chí còn phải đối mặt với sự chênh lệch lớn hơn. Một bộ pin 40 kWh được sạc độc quyền từ lưới điện với mức giá đó có giá €14,00 cho mỗi chu kỳ đầy đủ. Năng lượng tương tự được thu hoạch từ mảng năng lượng mặt trời 6 kW có chi phí phát điện quy dẫn gần 0,06 €/kWh, đưa chi phí toàn chu kỳ xuống dưới 2,50 €. Khoản tiết kiệm được tích lũy nhanh nhất đối với những người lái xe chạy nhiều quãng đường sạc pin vào thời điểm mặt trời cao điểm vào giữa trưa thay vì qua đêm. Hành vi sạc vào ban ngày này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng pin lưu trữ lớn trong nhiều trường hợp, rút ​​ngắn thời gian hoàn vốn xuống dưới bảy năm.

Bạn cần bao nhiêu tấm pin mặt trời để sạc xe điện?

Một chiếc EV nhỏ gọn điển hình của châu Âu tiêu thụ khoảng 0,18 kWh mỗi km. Do đó, lái xe 40 km mỗi ngày cần 7,2 kWh năng lượng có thể sử dụng. Ở những khu vực có 3,5 giờ nắng cao điểm mỗi ngày, tấm pin 400W tạo ra khoảng 1,4 kWh mỗi ngày sau khi hệ thống mất điện. Sáu tấm pin như vậy tạo ra 8,4 kWh—đủ để trang trải cho việc đi lại hàng ngày với một khoảng đệm khiêm tốn cho các phụ tải phụ. Đối với phạm vi hoạt động hàng ngày là 80 km hoặc các loại xe lớn hơn, yêu cầu sẽ tăng lên 12–14 tấm.

Hướng của mái nhà và bức xạ theo mùa ảnh hưởng đáng kể đến những con số này. Mái nhà hướng về phía nam ở miền nam nước Ý có thể đạt được 4,2 giờ nắng cao điểm, giảm số lượng tấm pin xuống một hoặc hai đơn vị. Một mảng đông-tây được che bóng một phần ở miền bắc nước Đức hoạt động với thời lượng tương đương 2,8 giờ có thể cần 8–10 tấm pin cho cùng quãng đường đi lại 40 km. Thiết kế hệ thống thận trọng nên đặt mục tiêu tăng công suất quá mức 20% để duy trì độ tin cậy trong những tháng mùa đông mà không cần phụ thuộc vào lưới điện nhập khẩu.

Bộ dụng cụ dân cư được cấu hình sẵn giúp đơn giản hóa việc mua sắm. Ví dụ, bộ năng lượng mặt trời 6kW của chúng tôi với bộ lưu trữ pin 10kWh phù hợp tốt với lộ trình lái xe 40–50 km hàng ngày, cung cấp cả khả năng sạc vào ban ngày và năng lượng dự trữ để nạp thêm vào buổi tối.

Bộ quang điện 6KW với bộ lưu trữ 10KWh Nhà cung cấp, Công ty - Uni Z International Uni Z International B.V. là nhà cung cấp và nhà máy sản xuất bộ quang điện 6KW của Trung Quốc với bộ lưu trữ 10KWh, Bộ quang điện 6KW có bộ lưu trữ là ... Xem sản phẩm →

Các thành phần thiết yếu cho hệ thống sạc EV năng lượng mặt trời

Lựa chọn tấm pin mặt trời và biến tần

Bộ biến tần quyết định cách thế hệ năng lượng mặt trời tương tác với cả ngôi nhà và xe điện. Một biến tần nối lưới tiêu chuẩn không có giới hạn xuất khẩu có thể đưa sản lượng dư thừa trở lại lưới điện thay vì chuyển nó tới ô tô. Biến tần lai với tính năng quản lý năng lượng tích hợp có thể phân bổ năng lượng linh hoạt giữa các tải trong gia đình, bộ lưu trữ pin và bộ sạc EV. Tính linh hoạt này rất quan trọng khi xe được cắm điện trong điều kiện mây thay đổi.

Ngoài ra, biến tần phải xử lý quá trình khởi động và tải liên tục của bộ sạc EV. Bộ sạc 7 kW tiêu thụ khoảng 30A một pha; bộ biến tần có kích thước nhỏ sẽ ngắt hoặc điều tiết đầu ra. Việc chọn thiết bị kết hợp được đánh giá ở mức tối thiểu 1,2 lần mức rút tối đa của bộ sạc sẽ ngăn ngừa sự gián đoạn phiền toái.

Bộ sạc EV – AC vs DC

Việc lắp đặt tại nhà chủ yếu ưu tiên bộ sạc AC. Chúng đơn giản hơn, có giá dưới 500 € cho một thiết bị có khả năng hoạt động và phù hợp với bộ chỉnh lưu tích hợp trên mỗi chiếc xe điện sản xuất đều mang theo. Bộ sạc nhanh DC bỏ qua bộ sạc tích hợp và cấp trực tiếp điện áp cao DC vào pin. Lợi thế về tốc độ đó đi kèm với chi phí phần cứng cao—thường là €8.000–€25.000 cho một thiết bị dưới 30 kW—và yêu cầu cơ sở hạ tầng điện thương mại ba pha. Đối với các ứng dụng dân dụng, hộp điện xoay chiều treo tường 7 kW hoặc 11 kW chất lượng là lựa chọn phù hợp thực tế.

Một hộ gia đình một pha có mạch điện 32A có thể hỗ trợ bộ sạc AC EV 7kW của chúng tôi có phích cắm Loại 2 , giúp bổ sung khoảng 35–40 km phạm vi mỗi giờ. Những ngôi nhà có nguồn điện ba pha được hưởng lợi từ bộ sạc AC 11kW của chúng tôi , cắt giảm khoảng một phần ba thời gian sạc cho các loại xe tương thích. Khớp cấu hình pha của bộ sạc với bảng điện hiện có để tránh việc nâng cấp tốn kém.

Công ty, nhà cung cấp phích cắm sạc EV 11KW A011KP1-E-2 - Uni Z International Uni Z International B.V. là nhà cung cấp và nhà máy sản xuất và nhà máy sản xuất bộ sạc EV 11KW EV A011KP1-E-2 của Trung Quốc, BỘ SẠC EV 11KW  phù hợp để sử dụng trong... Xem sản phẩm →

Nhà cung cấp, công ty phích cắm sạc EV 7.3KW A7300P1-E - Uni Z Internationa Uni Z International B.V. là nhà cung cấp và nhà máy sản xuất phích cắm sạc EV 7.3KW EV A7300P1-E của Trung Quốc, Với phích cắm và sạc, chỉ cần kết nối bạn... Xem sản phẩm →

Lưu trữ pin

Việc bổ sung thêm một bộ pin lithium sẽ tách việc sản xuất năng lượng mặt trời khỏi thời gian sạc. Nếu không có nơi lưu trữ, một chiếc xe đậu tại văn phòng trong giờ nắng cao điểm sẽ mất phần lớn năng lượng mặt trời sẵn có. Pin 10 kWh sẽ thu lại lượng dư thừa vào buổi trưa và xả vào xe điện vào buổi tối. Cấu hình này tăng gấp đôi hiệu quả sử dụng mảng PV cho những người lái xe không thể sạc vào giữa trưa. Sự đánh đổi chi phí sẽ có lợi cho pin khi chênh lệch giữa chi phí sản xuất năng lượng mặt trời và giá điện lưới buổi tối vượt quá 0,15 €/kWh, điều này phổ biến ở Đức và Ý theo cơ cấu biểu giá hiện hành.

Sạc lưới và sạc ngoài lưới

Hệ thống xe điện năng lượng mặt trời nối lưới vẫn là lựa chọn mặc định của 90% chủ nhà. Trong thời gian bức xạ thấp, lưới điện sẽ tự động cung cấp lượng điện thiếu hụt. Năng lượng mặt trời dư thừa không được tiêu thụ trong nhà hoặc xe điện sẽ quay trở lại tiện ích, thường thu được mức giá ưu đãi. Thiết lập này không yêu cầu thay đổi hành vi—ô tô sẽ sạc bất cứ khi nào được cắm điện và bộ biến tần sẽ tối ưu hóa phần năng lượng mặt trời theo thời gian thực.

Sạc ngoài lưới loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào tiện ích nhưng đòi hỏi một dãy pin mặt trời và ngân hàng pin lớn hơn đáng kể. Một hệ thống hoàn toàn không nối lưới nhắm mục tiêu 40 km mỗi ngày phải có kích thước pin đủ để đáp ứng ít nhất hai ngày nhiều mây liên tiếp. Điều đó thường có nghĩa là 20–25 kWh dung lượng lưu trữ có thể sử dụng và 10–12 kW PV. Chi phí vốn cao hơn 2–3 lần so với cấu hình gắn lưới tương đương. Thiết kế không nối lưới được dành riêng tốt nhất cho các khu vực ở xa, nơi chi phí kết nối lưới vượt quá 15.000 Euro hoặc nơi độc lập về năng lượng là mục tiêu chính.

Từng bước: Cách thiết lập sạc xe điện bằng năng lượng mặt trời tại nhà

Bước 1: Đánh giá mức tiêu thụ hàng năm Xem lại xếp hạng hiệu quả của xe điện và nhân với số km dự kiến. Thêm mức dự trữ 15% cho trường hợp xuống cấp pin và thay đổi theo mùa.

Bước 2: Đánh giá diện tích mái nhà hoặc mặt đất. Đo số mét vuông có thể sử dụng và kiểm tra bóng râm từ ống khói, các tòa nhà lân cận hoặc cây cối trong khoảng thời gian từ 9 giờ sáng đến 3 giờ chiều. Công cụ tìm đường năng lượng mặt trời hoặc công cụ phân tích bóng kỹ thuật số cung cấp ước tính tổn thất chính xác.

Bước 3: Chọn một biến tần lai phù hợp với điện áp chuỗi bảng điều khiển và yêu cầu về pha của bộ sạc. Xác nhận đầu ra AC liên tục tối đa của biến tần vượt quá đầu vào định mức của bộ sạc.

Bước 4: Chọn bộ sạc AC có loại phích cắm và dòng điện phù hợp. Cài đặt có dây cứng giúp loại bỏ nguy cơ quá nhiệt của ổ cắm; các đơn vị plug-in cung cấp tính di động. Phối hợp định mức của bộ ngắt mạch và thiết bị dòng điện dư với thông số kỹ thuật của bộ sạc.

Bước 5: Lắp đặt mảng PV và bộ sạc theo mã điện địa phương. Vận hành hệ thống với một thợ điện có trình độ, người có thể xác minh khả năng bảo vệ khi chạm đất, xoay pha và liên lạc giữa biến tần và bất kỳ cổng quản lý năng lượng nào.

Để biết khả năng tương thích kỹ thuật và vận chuyển tích hợp trên tất cả các thành phần, hãy tham khảo lựa chọn cọc sạc AC EV của chúng tôi và bộ dụng cụ năng lượng mặt trời phù hợp.

Hiệu suất sạc và tối ưu hóa hệ thống

Theo dõi tỷ lệ năng lượng mặt trời—tỷ lệ phần trăm năng lượng EV được cung cấp bởi các tấm pin—sẽ sớm phát hiện ra hoạt động kém hiệu quả. Một hệ thống 6 kW được thiết kế tốt kết hợp với bộ sạc 7 kW ở điều kiện có nắng sẽ mang lại tỷ lệ năng lượng mặt trời trên 70% cho phương tiện sạc vào ban ngày. Nếu tỷ lệ này giảm xuống dưới 50% vào mùa hè, hãy điều tra tình trạng bẩn của bảng điều khiển, hiện tượng cắt biến tần hoặc xung đột về lịch trình tải. Một cục pin nhỏ 10 kWh thường nâng tỷ lệ năng lượng mặt trời lên 15–25 điểm phần trăm cho thói quen sạc vào buổi tối. Chúng tôi đề cập đến logic định cỡ hệ thống sâu hơn trong hướng dẫn chi tiết của chúng tôi về số lượng tấm pin mặt trời để sạc EV .