Trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời: Xu hướng hạ tầng xanh

Sự phát triển của ô tô điện đang thúc đẩy nhu cầu xây dựng hạ tầng sạc hiệu quả và thân thiện với môi trường. Bên cạnh các trạm sạc sử dụng điện lưới truyền thống, trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời đang trở thành một hướng giải pháp đáng quan tâm đối với doanh nghiệp, gara và các bãi đỗ xe.

Mô hình này kết hợp hệ thống điện mặt trời với thiết bị sạc ô tô điện, đồng thời có thể tích hợp pin lưu trữ để sử dụng năng lượng linh hoạt hơn.

Vậy trạm sạc kết hợp điện mặt trời hoạt động như thế nào, mang lại lợi ích gì và cần lưu ý những yếu tố nào khi đầu tư?

1. Trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời là gì?

Trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời (Solar EV Charging) là hệ thống sử dụng điện năng từ các tấm pin quang điện để cung cấp một phần hoặc toàn bộ năng lượng cho quá trình sạc xe.

Tùy cấu hình, hệ thống có thể kết hợp ba nguồn năng lượng:

• Điện mặt trời: Tạo ra điện năng từ ánh sáng mặt trời.
• Điện lưới: Bổ sung năng lượng khi nguồn điện mặt trời không đáp ứng đủ.
• Hệ thống lưu trữ: Tích trữ điện năng để sử dụng vào thời điểm phù hợp.

Không phải mọi trạm sạc năng lượng mặt trời đều cần pin lưu trữ. Với những công trình có nhu cầu sạc chủ yếu vào ban ngày, hệ thống điện mặt trời kết hợp điện lưới có thể là một phương án đáng cân nhắc.

Ngược lại, nếu cần sử dụng năng lượng mặt trời vào buổi tối hoặc hỗ trợ điều tiết phụ tải, việc bổ sung hệ thống lưu trữ sẽ cần được đánh giá.

2. Nguyên lý hoạt động của trạm sạc kết hợp điện mặt trời

Một hệ thống Solar EV Charging thường bao gồm các tấm pin quang điện, bộ biến đổi điện, thiết bị sạc AC hoặc DC và hệ thống điều khiển.

Quá trình hoạt động có thể diễn ra như sau:

Bước 1 – Sản xuất điện: Các tấm pin mặt trời hấp thụ ánh sáng và tạo ra dòng điện một chiều.

Bước 2 – Chuyển đổi và phân phối: Điện năng được xử lý thông qua bộ biến đổi và hệ thống quản lý để cung cấp cho trạm sạc hoặc các phụ tải khác.

Bước 3 – Bổ sung năng lượng: Khi sản lượng điện mặt trời không đủ, hệ thống có thể sử dụng điện lưới hoặc điện từ bộ lưu trữ, tùy cấu hình.

Bước 4 – Quản lý công suất: Bộ điều khiển có thể điều chỉnh hoạt động sạc dựa trên công suất điện khả dụng và nhu cầu của phương tiện.

Đối với các trạm sạc DC công suất cao, điện mặt trời thường đóng vai trò nguồn bổ sung trong một hệ thống năng lượng được thiết kế tổng thể, thay vì mặc định cung cấp toàn bộ công suất sạc tức thời.

Hình ảnh Mô phỏng sơ đồ trạm sạc EV năng lượng mặt trời 

3. Lợi ích của trạm sạc ô tô điện kết hợp năng lượng mặt trời

3.1. Tận dụng nguồn năng lượng tái tạo

Điện mặt trời giúp trạm sạc sử dụng thêm nguồn năng lượng được sản xuất tại chỗ, qua đó có thể giảm lượng điện mua từ lưới.

Đây là hướng triển khai phù hợp với những doanh nghiệp quan tâm đến sử dụng năng lượng tái tạo và phát triển hạ tầng xanh.

3.2. Hỗ trợ tối ưu chi phí điện

Nếu điện mặt trời được sử dụng trực tiếp cho hoạt động sạc, chủ đầu tư có thể giảm lượng điện phải mua từ lưới trong những thời điểm có nắng.

Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế phụ thuộc vào sản lượng điện mặt trời, thời gian xe sạc, biểu giá điện, chi phí đầu tư và mức độ sử dụng hệ thống.

Vì vậy, không nên mặc định lắp điện mặt trời sẽ giúp giảm một tỷ lệ chi phí cố định cho mọi trạm sạc.

3.3. Tận dụng mái che bãi đỗ xe

Các bãi đỗ xe ngoài trời có thể kết hợp mái che với hệ thống pin quang điện. Giải pháp này vừa tạo không gian đỗ xe có mái che, vừa tận dụng diện tích phía trên để sản xuất điện năng.

Tuy nhiên, kết cấu mái, tải trọng, hướng lắp đặt và khả năng chịu gió cần được tính toán phù hợp.

3.4. Tăng tính linh hoạt khi kết hợp lưu trữ

Khi tích hợp pin lưu trữ năng lượng (BESS), điện mặt trời dư vào một số thời điểm có thể được tích trữ để sử dụng sau.Hệ thống lưu trữ cũng có thể hỗ trợ điều tiết phụ tải hoặc cấp điện dự phòng nếu được thiết kế với những chức năng tương ứng.

Đây là lợi ích đáng chú ý đối với các trạm sạc cần quản lý năng lượng linh hoạt.

4. Ví dụ: Hệ thống điện mặt trời 30 kWp có thể hỗ trợ sạc bao nhiêu xe?

Giả sử một bãi đỗ xe doanh nghiệp lắp đặt hệ thống điện mặt trời có công suất danh định 30 kWp.

Để minh họa, giả định hệ thống tạo ra trung bình 3,5 kWh điện mỗi ngày trên mỗi kWp công suất lắp đặt, sau khi xét các tổn thất vận hành.

Sản lượng điện trung bình mỗi ngày:

30 kWp × 3,5 kWh/kWp/ngày = 105 kWh/ngày.

Nếu mỗi ô tô điện cần bổ sung 15 kWh năng lượng vào pin và hiệu suất từ nguồn điện mặt trời đến pin xe giả định đạt 90%, số lượt sạc tương đương là:

105 × 90% ÷ 15 = 6,3 lượt sạc.

Đây là phép tính minh họa, không phải cam kết sản lượng tại một địa điểm cụ thể. Kết quả thực tế phụ thuộc bức xạ mặt trời, thời tiết, hướng lắp đặt, tổn thất hệ thống và khả năng sử dụng điện đúng thời điểm phát.

Đặc biệt, 30 kWp là công suất danh định của hệ thống điện mặt trời, không có nghĩa hệ thống liên tục tạo ra 30 kW trong suốt ngày.

Do đó, để phục vụ các trụ sạc DC 60 kW hoặc 120 kW, chủ đầu tư thường cần xem xét phối hợp thêm điện lưới hoặc hệ thống lưu trữ phù hợp.

5. Vai trò của hệ thống lưu trữ năng lượng BESS

Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (Battery Energy Storage System – BESS) giúp tăng tính linh hoạt trong việc sử dụng điện mặt trời tại trạm sạc.

Một số chức năng có thể triển khai gồm:

• Tích trữ điện mặt trời để sử dụng vào thời điểm khác.
• Hỗ trợ điều tiết công suất lấy từ điện lưới.
• Phối hợp nguồn điện mặt trời và thiết bị sạc theo nhu cầu vận hành.
• Cấp điện dự phòng nếu hệ thống có khả năng vận hành độc lập phù hợp.

Tuy nhiên, BESS không tự tạo thêm năng lượng. Việc sử dụng bộ lưu trữ còn phát sinh tổn hao chuyển đổi và chi phí đầu tư, bảo trì.

Tại Tân Phát Etek, khách hàng có thể tham khảo hệ thống lưu trữ năng lượng tích hợp sạc DC nhỏ gọn BDESC-8040 hay cây sạc DC ô tô điện BD320-D; BD360-D

Khi lựa chọn thiết bị, cần xác minh dung lượng lưu trữ, công suất sạc/xả, khả năng tích hợp điện mặt trời và các chế độ vận hành theo tài liệu kỹ thuật của model.

6. Điều kiện triển khai trạm sạc năng lượng mặt trời

Để đầu tư hiệu quả, chủ dự án cần đánh giá đồng thời hạ tầng điện mặt trời và hạ tầng sạc ô tô điện.

Những yếu tố quan trọng gồm:

Diện tích lắp đặt: Mái nhà hoặc mái che cần có diện tích, kết cấu và điều kiện tiếp nhận ánh sáng phù hợp.

Nguồn điện: Xác định khả năng cấp điện từ lưới, công suất trụ sạc và phụ tải khác của công trình.

Nhu cầu sạc: Đánh giá số lượng xe, thời gian đỗ và lượng điện cần bổ sung mỗi ngày.

Hệ thống điều khiển: Xem xét khả năng phối hợp giữa điện mặt trời, trạm sạc và hệ thống lưu trữ nếu có.

An toàn kỹ thuật: Thiết kế bảo vệ điện, chống sét, tiếp địa, phòng cháy chữa cháy và các yêu cầu pháp lý áp dụng cho từng hạng mục.

Trước khi triển khai, chủ đầu tư có thể tìm hiểu thêm bài lắp đặt trạm sạc ô tô điện cần những điều kiện gì để chuẩn bị phương án hạ tầng phù hợp.

Hình ảnh Trạm sạc xe điện năng lượng mặt trời

7. Chi phí đầu tư trạm sạc kết hợp điện mặt trời có cao không?

So với trạm sạc chỉ sử dụng điện lưới, hệ thống kết hợp năng lượng mặt trời sẽ phát sinh thêm chi phí tấm pin quang điện, bộ biến đổi, kết cấu lắp đặt và thiết bị quản lý năng lượng.

Nếu tích hợp BESS, ngân sách còn phụ thuộc vào dung lượng pin, công suất sạc/xả và cấu hình hệ thống.

Để đánh giá hiệu quả tài chính, doanh nghiệp nên tính toán:

• Tổng vốn đầu tư ban đầu.
• Sản lượng điện mặt trời dự kiến sử dụng tại chỗ.
• Lượng điện mua từ lưới có thể giảm.
• Chi phí bảo trì và thay thế thiết bị.
• Số lượng xe và sản lượng điện sạc hằng ngày.

Chủ đầu tư có thể tham khảo bài chi phí đầu tư trạm sạc ô tô điện gồm những khoản nào để hiểu thêm về các hạng mục thiết bị, hạ tầng điện và thi công.

Việc bổ sung điện mặt trời hoặc BESS cần được đánh giá theo dòng tiền và điều kiện vận hành thực tế, không chỉ dựa trên khả năng giảm tiền điện.

8. Câu hỏi thường gặp

Trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời có hoạt động vào ban đêm không?

Có thể, nếu sử dụng điện lưới hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng phù hợp. Riêng điện mặt trời không tạo ra điện vào ban đêm.

Có bắt buộc lắp pin lưu trữ cho trạm sạc điện mặt trời không?

Không. Hệ thống có thể kết hợp điện mặt trời và điện lưới mà không cần BESS. Việc bổ sung lưu trữ phụ thuộc mục tiêu sử dụng và hiệu quả kinh tế.

Điện mặt trời có thể cấp trực tiếp cho trụ sạc DC không?

Có thể thông qua cấu hình chuyển đổi và điều khiển tương thích. Tuy nhiên, không nên đấu nối trực tiếp các tấm pin vào trụ sạc DC thông thường nếu thiết bị không được thiết kế cho phương án đó.

9. Kết luận

Trạm sạc ô tô điện năng lượng mặt trời là một hướng phát triển đáng quan tâm trong quá trình xây dựng hạ tầng giao thông xanh.

Việc kết hợp điện mặt trời, thiết bị sạc và hệ thống lưu trữ có thể giúp doanh nghiệp tận dụng năng lượng tái tạo, quản lý phụ tải linh hoạt và giảm sự phụ thuộc vào điện lưới trong những điều kiện phù hợp.

Tuy nhiên, hiệu quả đầu tư cần được đánh giá dựa trên nhu cầu sạc thực tế, sản lượng điện mặt trời, khả năng cấp điện và tổng chi phí triển khai.

TÂN PHÁT ETEK ⚡️ Hội tụ tinh hoa - Tiên phong giải pháp

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ TÂN PHÁT

• Địa chỉ: 189 Phan Trọng Tuệ, Phường Thanh Liệt, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
• Hotline: 0936 282 792
• Website: https://tanphatauto.com.vn/

Tân Phát Etek – Đồng hành cùng doanh nghiệp trong phát triển hạ tầng sạc ô tô điện.