Các Hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời ngoài lưới là một giải pháp năng lượng có thể cung cấp năng lượng độc lập mà không cần dựa vào lưới điện công cộng. Nó được sử dụng rộng rãi ở các khu vực xa xôi, địa điểm ngoài trời, nguồn cung cấp năng lượng dự phòng khẩn cấp và những người muốn loại bỏ các ràng buộc của lưới điện truyền thống. Nguyên tắc cốt lõi của nó là sử dụng các tấm pin mặt trời để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng điện và lưu trữ thông qua pin lưu trữ năng lượng để sử dụng vào ban đêm hoặc trong thời tiết xấu để đảm bảo nguồn điện không bị gián đoạn 24 giờ. Hoạt động của toàn bộ hệ thống bao gồm một số thành phần chính, bao gồm các tấm pin mặt trời, bộ điều khiển năng lượng mặt trời, pin lưu trữ năng lượng, bộ biến tần và hệ thống quản lý năng lượng thông minh.
Là thành phần cốt lõi của toàn bộ hệ thống, các tấm pin mặt trời chịu trách nhiệm hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi nó thành năng lượng DC. Quá trình này phụ thuộc vào hiệu ứng quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào các tấm quang điện, các photon tương tác với vật liệu silicon để kích thích chuyển động electron, do đó tạo ra dòng điện. Hiệu quả của các tấm pin mặt trời bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như cường độ ánh sáng, nhiệt độ, góc lắp đặt và công nghệ vật chất của chính pin mặt trời. Nói chung, các tấm pin mặt trời đơn tinh thể hiệu quả cao có thể tạo ra nhiều điện hơn trong cùng một khu vực, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống ngoài lưới.
Năng lượng DC được tạo ra không được cung cấp trực tiếp đến pin hoặc thiết bị tiêu tốn năng lượng, mà cần được điều chỉnh bởi bộ điều khiển năng lượng mặt trời. Chức năng chính của bộ điều khiển năng lượng mặt trời là quản lý điện áp đầu ra và dòng điện của bảng điều khiển năng lượng mặt trời để đảm bảo rằng quá trình sạc pin an toàn và hiệu quả. Các bộ điều khiển chung trên thị trường được chia thành PWM (điều chế độ rộng xung) và MPPT (theo dõi điểm công suất tối đa). Trong số đó, bộ điều khiển MPPT có thể điều chỉnh hiệu quả hiệu quả chuyển đổi năng lượng hơn, do đó bảng điều khiển năng lượng mặt trời luôn duy trì trạng thái làm việc tốt nhất, do đó làm tăng việc tạo ra sức mạnh tổng thể.
Pin lưu trữ năng lượng là một phần không thể thiếu của các hệ thống ngoài lưới. Chúng được sử dụng để lưu trữ điện được tạo ra vào ban ngày để chúng có thể được cung cấp vào ban đêm hoặc vào những ngày nhiều mây. Pin axit chì truyền thống phổ biến hơn trong các hệ thống ngoài lưới sớm do chi phí thấp, nhưng chúng dần được thay thế bằng pin lithium do tuổi thọ ngắn, kích thước lớn và mật độ năng lượng thấp. Pin lithium không chỉ có tuổi thọ dài hơn và hiệu suất phóng điện và điện tích cao hơn, mà còn hỗ trợ tốc độ sạc nhanh hơn, có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu của các hệ thống ngoài lưới hiện đại. Ngoài ra, để bảo vệ pin và mở rộng tuổi thọ dịch vụ của nó, hệ thống điều khiển theo dõi tình trạng sạc và xả của pin để ngăn ngừa thiệt hại do sạc quá mức hoặc bị giảm quá mức.
Do công suất của các tấm pin mặt trời và bộ pin thường là dòng điện trực tiếp, trong khi hầu hết các thiết bị gia dụng và thiết bị công nghiệp sử dụng dòng điện xen kẽ, một biến tần là cần thiết để chuyển đổi dòng điện trực tiếp thành dòng điện xen kẽ. Chất lượng và hiệu quả chuyển đổi của biến tần có tác động lớn đến hiệu suất tổng thể của hệ thống. Một bộ biến tần hiệu quả không chỉ có thể giảm mất năng lượng, mà còn cung cấp điện áp và tần số ổn định để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị và thiết bị gia dụng. Một số bộ biến tần cao cấp cũng hỗ trợ các chức năng quản lý tải thông minh, có thể phân bổ năng lượng một cách hợp lý theo nhu cầu năng lượng và ưu tiên cho các thiết bị chính như chiếu sáng, tủ lạnh và thiết bị y tế.
Các hệ thống quản lý năng lượng thông minh đóng một vai trò quan trọng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời ngoài lưới hiện đại. Họ có thể theo dõi đầu vào, lưu trữ và tiêu thụ năng lượng trong thời gian thực và tự động điều chỉnh các chiến lược sử dụng năng lượng. Ví dụ, khi pin được sạc đầy, năng lượng mặt trời có thể được sử dụng đầu tiên và có thể lưu trữ năng lượng dư thừa và có thể được lưu trữ cùng một lúc; Khi pin thấp, hệ thống có thể chuyển sang chế độ tiết kiệm năng lượng để giảm mức tiêu thụ năng lượng không cần thiết. Một số hệ thống thông minh cũng hỗ trợ giám sát và kiểm soát từ xa. Người dùng có thể kiểm tra trạng thái hệ thống bất cứ lúc nào thông qua ứng dụng hoặc máy tính điện thoại di động, điều chỉnh các chiến lược sử dụng điện và cải thiện hiệu quả năng lượng.
Ưu điểm của hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời ngoài lưới là rất đáng kể. Nó có thể cung cấp năng lượng độc lập mà không cần truy cập lưới, cung cấp an ninh năng lượng đáng tin cậy cho các khu vực xa xôi, đảo, cabin rừng, đồng cỏ, v.v. Sau khi người dùng đầu tư một số tiền nhất định vào việc xây dựng hệ thống ban đầu, hầu như không có chi phí nhiên liệu bổ sung nào trong quá trình sử dụng dài hạn và chỉ cần bảo trì cơ bản. Với sự tiến bộ của công nghệ năng lượng mặt trời và giảm chi phí lưu trữ năng lượng pin, các hệ mặt trời ngoài lưới đang ngày càng trở nên hiệu quả hơn về chi phí, trở thành một lựa chọn quan trọng đối với nhiều người dùng theo đuổi độc lập năng lượng.