So sánh sạc PWM và MPPT chi tiết? Nên chọn loại nào?

So sánh sạc PWM và MPPT giúp bạn chọn đúng bộ điều khiển điều phối năng lượng phù hợp với hệ thống điện mặt trời lưu trữ của mình. Hiểu rõ sự khác biệt giữa cơ chế hoạt động của PWM và MPPT sẽ quyết định hiệu suất của dàn pin, tuổi thọ và tốc độ hoàn vốn đầu tư của toàn bộ công trình. Cùng Điện Mặt Trời KITAWA so sánh sạc PWM và MPPT chi tiết qua bài viết sau.

Bộ điều khiển sạc PWM là gì?

Bộ điều khiển sạc PWM (Pulse-Width Modulation) là thiết bị trung gian, kết nối trực tiếp giữa giàn pin mặt trời và hệ thống bình ắc quy hoặc pin lưu trữ. PWM liên tục đóng cắt dòng điện với tần số cao bằng các linh kiện bán dẫn. Từ đó điều chỉnh độ rộng xung điện áp của dàn pin mặt trời giảm xuống sao cho vừa khít với điện áp sạc tiêu chuẩn của bình lưu trữ, bảo vệ bình không bị quá sạc hay phồng rộp.

Công nghệ sạc PWM hoạt động dựa trên thuật toán tự động đóng ngắt công tắc điện tử liên tục hàng nghìn lần trong một giây. Khi giàn pin mặt trời phát ra điện áp cao, bộ sạc PWM sẽ không hạ áp bằng cách biến đổi năng lượng, mà nó sẽ bật/tắt dòng điện cực nhanh. 

Khi bình chưa đầy điện, "công tắc" sẽ mở liên tục. Khi bình bắt đầu đầy, thời gian ngắt công tắc sẽ dài hơn thời gian bật (độ rộng xung giảm dần), giúp dòng sạc giảm xuống một cách từ từ và an toàn.

Bộ điều khiển sạc MPPT là gì?

Bộ điều khiển sạc MPPT (Maximum Power Point Tracking) được ví như bộ chuyển đổi DC-DC thông minh" có cấu trúc kỹ thuật vô cùng tinh vi. Thiết bị này đóng vai trò trung gian giữa giàn pin mặt trời và hệ thống pin lưu trữ. 

MPPT sở hữu thuật toán liên tục quét, giám sát và bắt đúng điểm có công suất cao nhất của giàn pin tại mọi thời điểm thời tiết. Nhờ khả năng ghìm điện áp cao và nhân dòng điện lên, MPPT giúp hệ thống gia tăng hiệu suất sạc từ 10% - 40% so với công nghệ sạc PWM truyền thống.

Bức xạ mặt trời và nhiệt độ môi trường luôn thay đổi liên tục, khiến cho đường đặc tính dòng điện - điện áp của tấm pin biến thiên không ngừng. Trên đường đặc tính này, chỉ có duy nhất một điểm mà tại đó giá trị đạt kết quả lớn nhất, gọi là điểm công suất cực đại (Pmax hay MPPT).

Trong khi bộ sạc PWM thông thường sẽ cưỡng ép, kéo tụt điện áp của tấm pin xuống bằng với điện áp của bình lưu trữ gây lãng phí năng lượng, bộ sạc MPPT hoạt động thông minh hơn rất nhiều:

1. Cố định giàn pin ở điểm làm việc tối ưu: MPPT giữ cho giàn pin mặt trời luôn vận hành tại điểm điện áp có công suất đỉnh.

2. Chuyển đổi thông minh: Thiết bị sử dụng mạch điện tử hạ áp hạ mức điện áp 36V này xuống mức phù hợp để sạc cho hệ pin lưu trữ cho hệ bình 12V.

3. Tự động nhân dòng điện: Điểm đắt giá nhất của MPPT là theo định luật bảo toàn năng lượng, khi điện áp bị hạ xuống bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện sạc vào bình sẽ được tự động nhân tăng lên bấy nhiêu lần. Do đó, toàn bộ năng lượng dư thừa do chênh lệch điện áp được giữ lại trọn vẹn chứ không bị tiêu tán thành nhiệt. 

So sánh sạc PWM và MPPT chi tiết

Mặc dù cả hai thiết bị đều có nhiệm vụ bảo vệ pin/ắc quy trong quá trình sạc, nhưng chúng vận hành dựa trên hai nền tảng công nghệ khác nhau. Dưới đây là bảng so sánh chi tiết PWM và MPPT:

Nên chọn công nghệ sạc pin nào cho hệ thống điện mặt trời?

Bạn cần dựa vào quy mô hệ thống điện mặt trời, thông số kỹ thuật của giàn pin và ngân sách đầu tư thực tế. Không có công nghệ sạc nào là tốt nhất tuyệt đối, chỉ có công nghệ phù hợp nhất giúp bạn tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và kinh tế.

Để dễ dàng đưa ra quyết định, bạn có thể đối chiếu nhu cầu thực tế của mình với 2 phân khúc cấu hình chuẩn công nghiệp dưới đây:

Khi chọn bộ điều khiển sạc PWM

Bộ sạc PWM hoạt động như một công tắc điện tử tự động ghìm áp, có giá thành rất rẻ nhưng bị giới hạn về hiệu suất (tổn hao khoảng 20% - 30%). Trường hợp nên chọn:

• Hệ thống điện mặt trời quy mô nhỏ, nhu cầu tiêu thụ điện thấp.

• Sử dụng hệ bình lưu trữ điện áp thấp

• Các dòng đèn năng lượng mặt trời sân vườn, đèn đường Solar, hệ thống cấp điện cho ghe xuồng nhỏ, camera an ninh độc lập vùng sâu vùng xa, hoặc bộ sạc bình di động khi đi du lịch, dã ngoại.

Lý do: Ở quy mô nhỏ, lượng điện tổn hao từ 20% - 30% là không đáng kể về mặt chi phí. Việc chọn sạc PWM sẽ giúp bạn tiết kiệm được tối đa dòng vốn đầu tư ban đầu.

Khi chọn bộ điều khiển sạc MPPT

Bộ sạc MPPT là bộ chuyển đổi DC-DC thông minh, tự động quét và bắt đúng điểm công suất cực đại của dàn pin, giúp tăng hiệu suất sạc từ 10% - 40%, tối ưu hóa mọi điều kiện thời tiết. Trường hợp nên chọn:

• Hệ thống điện mặt trời lưu trữ lớn và chuyên nghiệp (hệ thống Hybrid hoặc Độc lập cho hộ gia đình, biệt thự, văn phòng, nhà xưởng).

• Sử dụng các tấm pin mặt trời thế hệ mới công suất lớn (từ 450W đến hơn 600W) có điện áp vạn năng cao.

• Khu vực lắp đặt thường xuyên có thời tiết thất thường, nhiều mây che phủ, dông mưa hoặc bị đổ bóng cục bộ do cây cối, nhà cao tầng xung quanh.

• Hệ thống sử dụng các khối pin lưu trữ cao cấp đòi hỏi quy trình sạc xả khắt khe để bảo vệ tuổi thọ sinh học của cell pin.

Lý do: MPPT cho phép bạn đấu nối tiếp các tấm pin để đẩy điện áp lên cao, giúp giảm tiết diện dây dẫn. Nhờ đó giảm hao hụt đường truyền và khai thác triệt để 99% lượng điện sinh ra, rút ngắn tối đa thời gian hoàn vốn.

So sánh sạc PWM và MPPT chi tiết giúp bạn đưa ra quyết định đầu tư thông minh và chuẩn xác nhất cho hệ thống năng lượng của mình. Bạn muốn tối ưu hóa hiệu suất sạc của giàn pin mặt trời và bảo vệ toàn diện cho khối pin lưu trữ của gia đình mình bằng công nghệ phù hợp nhất? Hãy để Điện Mặt Trời KITAWA đồng hành cùng bạn, chúng tôi cam kết mang đến giải pháp trọn gói với chi phí tối ưu nhất.