Nghiên cứu thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm trạm sạc điện đa năng sử dụng năng lượng mặt trời

10
Biến đổi khí hậu đang được xem là một trong những thách thức lớn đến sự tồn tại và phát triển của xã hội loài người. Nguyên nhân dẫn tới biến đổi khí hậu đã được xác định là do sự gia tăng nhanh chóng của các khí nhà kính, trong đó khí CO2 được coi là khí gây ra biến đổi khí hậu nghiêm trọng nhất do được phát sinh từ hầu hết các hoạt động kinh tế, xã hội của con người. Để giảm lượng khí thải này, lựa chọn khả thi nhất hiện nay là sử dụng các nguồn năng lượng sạch như năng lượng mặt trời.

Đóng góp nghiên cứu trong lĩnh vực này, TS. Vũ Minh Pháp và nhóm nghiên cứu Viện Khoa học năng lượng đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, lắp đặt, thử nghiệm trạm sạc điện đa năng sử dụng năng lượng mặt trời”, mã số VAST07.05/20-21, đề tài đã được nghiệm thu xếp loại Xuất sắc. Mục tiêu của nghiên cứu là ứng dụng năng lượng mặt trời vào trạm sạc điện tại Việt Nam, trong đó nghiên cứu áp dụng công nghệ điều khiển lấy điểm công suất cực đại MPPT nhờ việc cải tiến thuật toán P&O bằng thuật toán điều khiển thông minh, đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng trạm sạc điện mặt trời đến lưới điện phân phối trong điều kiện trạm sạc điện mặt trời có nối lưới tại Việt Nam.

Những năm gần đây tại các thành phố lớn của Việt Nam, sự gia tăng dân số và đô thị hóa nhanh chóng song song với sự bùng nổ của các phương tiện giao thông truyền thống và sự xuất hiện của các loại hình xe điện. Ngược lại với sự phát triển nhanh chóng của thị trường xe điện, cơ sở hạ tầng cho việc sạc điện vẫn còn rất hạn chế. Hiện nay, tại Hà Nội, đã có một số trạm sạc công cộng miễn phí cho xe hai bánh chạy bằng điện, tuy nhiên, số lượng các trạm này rất ít và chỉ hỗ trợ cho các khách hàng mua và sử dụng sản phẩm của hãng.

Như vậy, đối với Việt Nam, việc nghiên cứu xây dựng trạm sạc điện sử dụng năng lượng mặt trời, đặc biệt là trạm sạc điện sử dụng năng lượng mặt trời có nối lưới tại các khu đô thị lớn là thực sự cấp thiết, có ý nghĩa cả về lý thuyết và thực tiễn. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần tạo nền tảng cho sự phát triển của các phương tiện xe điện, đảm bảo an ninh năng lượng và hỗ trợ giảm phát thải khí nhà kính.

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm hoạt động của mô hình trạm sạc điện dùng điện mặt trời lắp đặt tại Viện Khoa học năng lượng để xác định phụ tải xe điện có thể sạc điện trực tiếp tại hệ thống pin mặt trời (PV) vào ban ngày hoặc từ lưới điện địa phương vào ban đêm và khi thời tiết không thuận lợi. Việc thử nghiệm mô hình đã đánh giá được hiệu quả các vấn đề về công nghệ như sau:

– Mô hình trạm sạc xe điện (EV) chạy bằng điện mặt trời nối lưới bao gồm các thành phần chính là hệ thống pin mặt trời (PV), bộ chuyển đổi điện hai chiều DC-AC và AC-DC (Inverter hỗn hợp), lưới điện, ắc quy dự phòng đã được đấu nối thành công và vận hành ổn định.

– Điện mặt trời có thể cung cấp cho phụ tải xe điện và lưới điện.

– Điện mặt trời và điện lưới có thể nạp điện cho hệ thống ắc quy.

Mô hình trạm sạc điện dùng điện mặt trời lắp đặt tại Viện Khoa học năng lượng đã được lắp đặt, vận hành thành công. Việc thử nghiệm đã đánh giá mô hình đáp ứng được các vấn đề về công nghệ. Phụ tải xe điện có thể sạc điện trực tiếp tại hệ thống PV vào ban ngày hoặc từ lưới điện địa phương vào ban đêm và khi thời tiết không thuận lợi. Điện năng dư thừa từ hệ thống PV sản xuất có thể được bán cho lưới điện địa phương theo chính sách hỗ trợ điện mặt trời áp mái của Chính phủ Việt Nam. Trong khi đó, ắc quy dự trữ trong trạm sạc điện PV được thiết kế để đáp ứng yêu cầu lưu trữ năng lượng tối thiểu và dự phòng trường hợp không có điện mặt trời, điện lưới để giảm tối đa tổng chi phí đầu tư của hệ thống.

Trạm sạc điện dùng điện mặt trời tại Viện Khoa học năng lượng

Mặt khác, việc sử dụng hệ thống PV với công suất càng lớn trong các trạm sạc xe điện sẽ góp phần giảm tỷ lệ sử dụng điện lưới và lượng CO2 phát sinh trong quá trình sử dụng. Đóng góp mới của đề tài là thiết kế công nghệ điều khiển lấy điểm công suất cực đại nhờ việc cải tiến thuật toán P&O bằng thuật toán trí tuệ nhân tạo ANN, nghiên cứu ảnh hưởng trạm sạc điện mặt trời đến lưới điện phân phối, đánh giá hiệu quả trạm sạc điện mặt trời trong điều kiện thời tiết Việt Nam.

Kết quả của nhóm nghiên cứu là tiền đề phát triển các hệ thống trạm sạc điện sử dụng năng lượng mặt trời nhằm cung cấp điện chất lượng cao. Việc nghiên cứu thử nghiệm thành công trạm sạc điện và khả năng mở rộng phạm vi sử dụng trạm sạc điện ở mọi khu vực trong đô thị một cách linh hoạt, góp phần đẩy mạnh hiệu quả hoạt động xe điện tại Việt Nam.

Nguồn tin: Bản tin Khoa học – Công nghệ
Xử lý tin: Thanh Hà