Vì sao điện mặt trời dân dụng không nên dùng tấm pin 2 mặt kính công suất trên 590Wp

Trong vài năm gần đây, các hãng sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời liên tục ra mắt các tấm pin công suất ngày càng lớn, từ 600Wp – 650Wp, thậm chí hơn 700Wp. Nhiều người cho rằng công suất càng cao thì hiệu quả càng tốt, nhưng thực tế kỹ thuật lại không hoàn toàn như vậy.
Đặc biệt với hệ điện mặt trời dân dụng, việc chọn tấm pin công suất quá lớn có thể gây ra nhiều rủi ro mà ít ai để ý. Hãy cùng Quỳnh An Solar làm rõ những bất cập khi chọn những tấm pin này trong Hệ thống điện mặt trời dân dụng.

Vì sao điện mặt trời dân dụng không nên dùng tấm pin 2 mặt kính công suất trên 590Wp

1. Khung nhôm mỏng – tấm lớn dễ võng cơ học

Hầu hết, các tấm pin hiện nay đều sử dụng khung nhôm dày 30-33mm, phù hợp cho kích thước tấm vừa phải (dưới 2,3m).

• Với các tấm Longi Hi-MO 7 580-585Wp hoặc Jinko 585Wp, chiều dài khoảng 2,27m, khung vẫn giữ được độ cứng tốt, hạn chế hiện tượng võng.
• Nhưng khi tăng lên các dòng 600Wp – 700Wp, kích thước dài vượt 2,4m, dù khung vẫn 33mm thì hiện tượng võng giữa tấm bắt đầu rõ rệt.

Hiện tượng này làm cell chịu lực uốn nhẹ, dẫn đến micro crack (vi nứt) – loại hư hỏng gần như không thể phát hiện bằng mắt thường nhưng khiến hiệu suất giảm dần theo thời gian.

Hầu hết các tấm pin thương mại hiện nay có hai loại chính:

Tấm pin công suất càng cao ⇒ kích thước càng lớn ⇒ độ võng theo chiều rộng tăng theo lũy thừa bậc 4 của chiều ngang.
Điều này có nghĩa là chỉ cần tăng chiều ngang 15%, độ võng có thể tăng gấp đôi.

2. Kính hai mặt không còn độ “căng” bề mặt như kính cường lực

Các tấm pin hai mặt kính hiện nay sử dụng kính bán cường lực (semi-tempered), mỗi mặt dày khoảng 2mm, thay vì một lớp kính cường lực 3.2-3.6mm như dòng truyền thống.

Hai lớp kính mỏng không có độ căng bề mặt cao, nên khi khung bị võng, toàn bộ tấm sẽ “chùng” theo.

Sự chùng này khiến EVA và cell dễ bị tách lớp (delamination) hoặc giảm độ bền kết dính theo thời gian.

Ngoài ra, với những tấm pin có công suất lớn, thì kèm theo đó, trọng lượng tăng thêm 4-6kg/tấm, gây áp lực lớn lên khung mái, hệ ray và tôn dân dụng.

3. Hiệu quả hai mặt không đáng kể trên mái nhà

Tấm pin hai mặt kính (bifacial) được thiết kế cho trang trại mặt đất hoặc hệ khung cao, nơi ánh sáng phản xạ từ nền đất có thể tận dụng.
Tuy nhiên, với hệ mái nhà dân dụng:

• Mặt sau hầu như không nhận được ánh sáng phản xạ, đặc biệt là mái tôn hoặc mái ngói. Vì không khai thác được ưu thế hai mặt, lại tăng nguy cơ võng và nứt cell.
• Hiệu suất tăng thêm chỉ 1-2%, trong khi chi phí, trọng lượng và rủi ro cơ học đều cao hơn đáng kể.

Đặc biệt ở các khu vực Miền Trung gió mạnh như Nha Trang, Cam Ranh, Ninh Thuận, Phú Yên,…

Cách tính toán – đánh giá Độ võng của tấm pin trong dự án Điện mặt trời Dân dụng

Khi kích thước tăng lên, hiện tượng tấm pin bị võng (cong nhẹ ở giữa) ngày càng rõ rệt, đặc biệt ở các tấm 2 mặt kính. Vậy đâu là tiêu chuẩn đánh giá mức độ phù hợp của tấm pin cho dự án Điện mặt trời Dân dụng cho nhà bạn.

Theo đánh giá quan sát thực tế:

• Tấm pin 585Wp: võng rất nhẹ, khó nhận ra bằng mắt thường.

• Tấm pin 700Wp: võng nhìn thấy rõ ràng ở phần giữa khi lắp nằm ngang (mặt phẳng).

Nguyên nhân chính:

• Trọng lượng bản thân của hai lớp kính 2mm.

• Keo EVA giảm độ cứng ở nhiệt độ cao (khoảng 65°C) => liên kết giữa hai mặt kính yếu đi.

• Mặt kính dưới bị kéo xuống theo trọng tâm => tạo độ cong lõm (sagging).

Công thức độ võng trung tâm (theo mô hình dầm đơn có tải đều):

Để dễ hình dung, ta coi tấm pin là dầm mỏng chịu uốn, đặt nằm ngang, hai bên được kẹp cố định. Và dưới đây là công thức tính độ võng trung tâm của tấm pin

​

Trong đó:

• wmax: độ võng tại trung tâm (m)

• q: tải trọng phân bố đều (N/m) = khối lượng × g

• $L$: chiều rộng tấm (m)

• $E$: mô đun đàn hồi của vật liệu (N/m²)

• I: mô men quán tính tiết diện (m⁴)

• EI: độ cứng uốn tổng hợp (N·m²)

Mô hình tấm pin 2 mặt kính

Tấm 2 mặt kính gồm:

• Kính trên 2mm (chịu nén)

• Kính dưới 2mm (chịu kéo)

• Lớp keo EVA + cell ở giữa (4mm)

Khi liên kết giữa hai kính yếu đi (do EVA mềm), tấm sẽ không còn làm việc như một khối thống nhất.
Ta biểu diễn mức độ liên kết bằng hệ số α (0 → 1):

• α = 1 → liên kết hoàn hảo (EVA cứng)

• α = 0 → hai mặt kính tách rời, chỉ tự chịu lực

Trong đó:

• ​: độ cứng khi hai mặt kính tách rời

• : độ cứng khi hai mặt kính dính hoàn hảo

Thông số tính toán

Khi α giảm còn 0.15 (tương đương EVA mềm đi ~85%), độ võng tăng gấp 6-10 lần so với lúc mới. Với tấm 700Wp, độ võng ~12mm là đủ để nhìn thấy rõ bằng mắt thường.

Quỳnh An Solar đề xuất cho bạn lựa chọn Tấm pin phù hợp với Hệ thống Điện mặt trời dân dụng

Với kinh nghiệm thực tế thi công nhiều hệ thống dân dụng tại Khánh Hòa, Quỳnh An Solar nhận thấy rằng:

Qua phân tích lý thuyết và thực tế lắp đặt, Quỳnh An Solar khuyến nghị:

1. Không nên sử dụng tấm pin 2 mặt kính công suất >590Wp cho hệ dân dụng, đặc biệt khi lắp phẳng.

2. Với vùng khí hậu nắng nóng (như Nha Trang, Khánh Hòa, Cam Ranh, Gia Lai, Lâm Đồng), nên chọn tấm:

   • Kích thước vừa (≤1.14 m chiều ngang)

   • Kính cường lực 3.2mm 1 mặt kính hoặc 2 mặt kính chất lượng cao có chứng nhận nhiệt – UV

3. Tăng số điểm kẹp khung ngang hoặc thêm thanh giằng nếu buộc phải dùng tấm lớn.

4. Thường xuyên kiểm tra độ võng ở trung tâm tấm, đặc biệt vào buổi trưa nắng.

5. Nếu muốn dùng tấm pin công suất cao hơn, nên áp dụng cho hệ ground-mount (trang trại) với khung thép và móng cố định đạt chuẩn chịu tải gió.

Hiện tại, theo đánh giá thông số kỹ thuật từ Quỳnh An Solar, thì Tấm pin Longi Hi-MO 7 580-585Wp hoặc Tấm pin Jinko 585Wp hoặc các pin thuộc các hãng khác có công suất 585Wp là lựa chọn tối ưu về độ cứng cơ học, hiệu suất vừa phải, và tuổi thọ lâu dài cho các hệ dân dụng.

Và đây là bài viết về lý do Vì sao điện mặt trời dân dụng không nên dùng tấm pin 2 mặt kính công suất trên 590Wp