[WeTrekology] Nên lựa chọn bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời: MPPT hay PWM?

Thiết bị sạc năng lượng mặt trời giúp “nuôi sống” pin của bạn dù bạn chỉ quanh quẩn trong nhà hay gặp các tình huống không thể kiếm được nguồn năng lượng khác. Tuy nhiên, nếu bạn có cơ hội trải nghiệm sử dụng sạc pin năng lượng mặt trời sẽ thấy được sự khác nhau tùy theo các yếu tố như ánh sáng, nhiệt độ, tình trạng pin (phần trăm năng lượng còn có thể cung cấp).
 
Chìa khóa để sử dụng sạc pin hiệu quả nhất trong mọi hoàn cảnh là tận dụng bộ chuyển đổi sạc pin đúng cách. Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời có nhiệm vụ điều chỉnh năng lượng từ pin mặt trời vào trong pin nhưng không phải mọi bộ chuyển đổi sạc đều hoạt động như nhau. Hãy cùng chúng tôi so sánh 2 bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời MPPT và PWM nhé!
 
PWM

Tất cả các bộ điều khiển sạc Goal Zero Yeti Lithium đều có bộ chuyển đổi sạc PWM sử dụng dòng điện xoay chiều, có kèm biện pháp bảo vệ thiết bị khi sạc bị chập. Điều này cho phép chỉ số dòng điện với chỉ số được lập trình sẵn có thể sạc vào pin bằng cách chuyển đổi năng lượng mặt trời thành dòng điện trong thời gian ngắn nhất.

Điều này cũng tương tự như một người liên tiếp lặp lại động tác bật đèn trong 1s và tắt đèn trong 2s với loại bóng đèn công suất 100W trong 1 giờ đồng hồ. Vậy cần bao nhiêu năng lượng trung bình sử dụng trong 1 giờ này? Bởi bóng đèn công suất 100W chỉ bật trong 1s trong chu kỳ mỗi 3s, nên công suất trung bình sẽ là 33W (1 chia cho 3). Điều này tương đương với mức công suất sử dụng một bóng đèn công suất 33W liên tiếp trong 1 giờ.
 
Tương tự, bộ chuyển đổi bộ sạc PWM chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện để sạc cho Goal Zero Yeti nhưng ở cường độ lớn hơn (~300 lần/giây). Nếu năng lượng tối đa sạc cho bộ sạc PWM không vượt quá mức của bộ chuyển đổi thì ta cứ việc duy trì tình trạng hiện tại của bộ chuyển (Ví dụ: không cần người kiểm soát công tắc bóng đèn và cứ để đèn sáng) cho tới khi pin đầy. Khi pin đầy, công tắc tự động ngắt, giúp bảo vệ pin khỏi bị quá tải.
 
Dù bộ sạc PWM trông có vẻ hiệu quả và đơn giản nhưng nó cũng có những điểm kém hiệu quả. Để nắm được những đặc điểm kém hiệu quả này, hãy cùng quan sát hoạt động của nó khi đi cùng tấm sạc năng lượng mặt trời Goal Zero Boulder 100. Tất cả các tấm Boulder đều sản sinh mức hiệu điện thế ~14V-22V. Trong điều kiện hoàn hảo (nhiệt độ môi trường thấp và tối ưu ánh sáng mặt trời), tấm năng lượng Boulder 100 có thể sản sinh điện năng tầm 5.88A. Với công thức A x V = W, nếu tấm năng lượng mặt trời hoạt động ở hiệu điện thế 17V, nó sẽ đạt mức công suất 100W.
 
Tuy nhiên khi tấm năng lượng Boulder 100 kết nối với pin thông qua thiết bị kiểm soát PWM có hiệu điện thế ~9V-12.6V. Vì thế, mặc dù công suất chạy qua tấm năng lượng đạt 100W, sạc pin thông qua thiết bị kiểm soát PWM trong điều kiện hoàn hảo, tấm năng lượng chỉ có thể sạc được pin có công suất từ 50W cho tới 75W.



Theo dõi trạng thái ngưỡng đầy pin
 
Một phương pháp thay thế hiệu quả cho PWM là bộ chuyển đổi sạc MPPT. Trạm phát điện xách tay Goal Zero Yeti 1250 và Yeti Lithium 300 đi cùng MPPT và mô-đun tối ưu bộ sạc năng lượng mặt trời MPPT hiện có tính năng mở rộng Goal Zero Yeti Lithium 1000 và 1400. MPPT viết tắt của Maximum Power Point Tracking và hiện tích hợp rất tốt để sạc DC cho DC loại sử dụng vòng lặp đóng. Điều khiển MPPT theo dõi đầu ra của tấm pin năng lượng mặt trời, so sánh điểm năng lượng này với hiệu điện thế pin và quyết định mức năng lượng tối ưu tấm năng lượng mặt trời nên sản sinh để sạc pin. Sau đó nó chuyển đổi năng lượng thành hiệu điện thế tốt nhất để sạc pin.
 
MPPT như hệ thống dẫn động trên oto. Bằng cách thay đổi số truyền bánh răng, oto có thể thay đổi tốc độ và mô-men xoắn. Hy sinh cái này đồng nghĩa với việc thúc đẩy cái khác. Ví dụ, nếu bạn giảm số truyền bánh răng, tốc độ tối đa sẽ giảm nhưng mô-men xoắn sẽ tăng.
 
Trong một bộ chuyển đổi MPPT, chúng ta cũng chơi một trò chơi y hệt nhưng với hiệu điện thế và điện dung. Nếu bạn tính điện dung tối đa, hiệu điện thế sẽ giảm và tổng năng lượng cũng giảm rõ rệt. Tuy nhiên, nếu bạn hy sinh điện dung, MPP (ngưỡng năng lượng tối đa) sẽ đạt được. Bộ chuyển đổi MPPT sẽ tự động theo dõi điểm năng lượng tối đa này và tìm kiếm cách để duy trì điện dung từ tấm năng lượng mặt trời.
 
Trên thực tế, nếu một đám mây tạm thời che lấp mặt trời trong khi bạn đang sạc từ tấm năng lượng mặt trời, bộ chuyển đổi MPP sẽ thay đổi và sẽ giảm điện dung để duy trì hiệu điện thế cần khi duy trì năng lượng đầu ra. Sau đó, khi mây tan bớt, bộ chuyển đổi MPP sẽ biến đổi trở lại thông số ban đầu, cho phép tăng điện dung trở lại.
 
Tương tự, bộ chuyển đổi tự động trong xe hơi sẽ tự động chuyển nhịp thành bánh răng nhỏ khi lên dốc để đảm bảo mô-men xoắn tăng, giúp xe chống lại lực hút.
 
Bằng cách tận dụng công nghệ MPPT, nguồn thu năng lượng mặt trời có thể được cải thiện tới 20%-40%.

Xem thêm các sản phẩm Sạc năng lượng mặt trời tại WETREK.VN
 

(Theo Goal Zero - Việt hóa bởi WETREK.VN)