Giải pháp chống sét hiệu quả cho hệ thống điện mặt trời

Mỗi công trình điện mặt trời đều có những đặc điểm riêng, vì vậy giải pháp chống sét cho mỗi hệ thống cũng sẽ khác nhau về thiết bị, số lượng, vị trí lắp đặt và người thiết kế cần phải am hiểu về hệ thống bảo vệ để đưa ra phương án hợp lý và chính xác. 

Vì sao cần chống sét cho hệ thống điện mặt trời?

Trong bối cảnh các nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, đắt đỏ, năng lượng tái tạo – nổi bật là năng lượng mặt trời đã xuất hiện như một cứu cánh cho tình trạng báo động an ninh năng lượng của nhiều quốc gia trên thế giới. Với đặc tính thân thiện với môi trường và tốc độ tái tạo nhanh, năng lượng mặt trời hoàn toàn có tiềm năng thay thế các nguồn năng lượng khác, kiến tạo một nền kinh tế xanh cho Trái Đất.

Khi mới xuất hiện, nhiều người tiêu dùng còn e ngại trước chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điện mặt trời vẫn còn khá tốn kém. Nhưng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực năng lượng tái tạo và mức độ phổ biến lan rộng trong cộng đồng đã giúp giá thành không còn là một vấn đề quá mức trăn trở. Dù xét mặt bằng với các nguồn năng lượng truyền thống khác, năng lượng mặt trời vẫn có phần nhỉnh hơn, nhưng xét lợi ích lâu dài thì lại là một món đầu tư tiềm năng, có lời và xứng đáng.

Vì vậy, chi phí đầu tư, thời gian sử dụng, hiệu quả thu được là những bài toán cần cân nhắc kỹ lưỡng. Hầu hết các sản phẩm chính hãng từ nhà sản xuất thiết bị năng lượng mặt trời đều được cam kết bảo hành lên đến 20 năm, tuy nhiên trong quá trình hoạt động của hệ thống, sẽ nảy sinh các tác động có thể làm suy giảm hiệu quả và thời gian hoạt động mà người sử dụng thường bỏ qua.

Đọc thêm: 6 lưu ý để sử dụng đèn năng lượng mặt trời hiệu quả

Sét đánh ảnh hưởng lên hệ thống điện mặt trời như thế nào?

Một hệ thống điện mặt trời thường bao gồm các bộ phận như: Tấm pin mặt trời (Solar panel), dây dẫn, bộ điều khiển, biến tần (Inverter), bộ chuyển đổi, bình ắc quy,… được liên với nhau. Vì vậy, khi một bộ phận xảy ra hỏng hóc, rủi ro sẽ ảnh hưởng đến các bộ phận khác. Ngoài ra, tấm panel và dây dẫn luôn được đặt ở khu vực ngoài trời (trên cao hoặc khu đất trống) để có thể hấp thụ được nhiều ánh sáng nhất, 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.

Sét đánh ảnh hưởng theo mức độ từ nhẹ đến nghiêm trọng lên hệ thống điện mặt trời như sau:

• Tác động trực tiếp: Thiệt hại xảy ra ngay lập tức tại thời điểm hệ thống chịu tác động của sét, bao gồm các hiện tượng cháy nổ, chập điện, gián đoạn hệ thống nguồn, hệ thống điện tử – thông tin, tấm pin mặt trời, các đường dây… Đây là kiểu thiệt hại có thể nhận thấy trực quan và dễ dàng kết luận nguyên nhân.

• 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.

(Tấm pin năng lượng mặt trời bị hư hại nặng nề do sét đánh)

Sét và xung sét lan truyền tác động nhưng không gây ra các thiệt hại ngay lập tức. Các thiệt hại này có thể bao gồm: Giảm hiệu năng chuyển đổi năng lượng của tế bào quang điện, suy giảm khả năng cách điện của thiết bị và cáp dẫn, giảm tuổi thọ tiếp điểm đóng, cắt của các thiết bị bảo vệ quá dòng… Dạng thiệt hại này xảy ra một cách âm thầm và tích tụ lớn dần, đến khi xuất hiện các dấu hiệu trực quan thì mức độ thiệt hại đã ở ngưỡng nghiêm trọng và khó có thể kiểm soát.

Dù thiệt hại diễn ra theo nhiều hình thức khác nhau, tuy nhiên chúng đều ảnh hưởng tới các thiết bị, gây ra tổn thất về mặt kinh tế. Trong một số trường hợp các sự cố trên hệ thống điện NLMT có thể đe dọa sức khỏe và tính mạng con người.

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

Như vậy, để chống lại sự tác động của sét đánh ta cần phải có giải pháp bảo vệ tổng thể và đầy đủ gồm:

• Bảo vệ bên ngoài bằng hệ thống chống sét trực tiếp (tức là không để sét đánh trúng vào hệ thống PV)

• 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.

Trên đây là đề xuất giải pháp chống sét chung. Tuy nhiên khi áp dụng vào thực tế cần phải khảo sát chi tiết để thiết kế chống sét đáp ứng phù hợp với các đặc điểm riêng biệt của mỗi hệ thống.

Lưu ý trước khi thiết kế giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời

Trước khi thiết kế một giải pháp chống sét cho hệ thống điện mặt trời cần xem xét:

• Mật độ sét, hệ số rủi ro và cường độ sét trong khu vực nhiều hay ít ?

• Hệ thống đã trang bị cột thu lôi chống sét trực tiếp chưa ?

• Quy mô lớn hay nhỏ, dân dụng hay công nghiêp ?

• Điện áp định mức và tối đa bao nhiêu ?

• Hệ thống độc lập hay hòa mạng ?

• Có nằm trong khu công nghiệp hay không ?

• Hệ thống tiếp đất như thế nào … ?

Từ các thông tin cơ sở trên thì chúng ta sẽ đưa ra các giải pháp tổng thể phù hợp một cách an toàn với chi phí được tối ưu ở mức thấp nhất.

Tham khảo: thyan.vn