Hệ thống làm mát tấm pin mặt trời là một giải pháp quan trọng giúp tăng hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống điện mặt trời, vì nhiệt độ cao sẽ làm giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng (khoảng 0,3–0,5%/°C trên mỗi tấm pin). Dưới đây là các phương pháp làm mát phổ biến và hiệu quả:
1. Tại sao cần làm mát tấm pin mặt trời?
-
Giảm hiệu suất do nhiệt: Pin mặt trời hoạt động tốt nhất ở 25°C, nhiệt độ tăng làm tăng điện trở, giảm điện áp (Voc, Vmp) và công suất đầu ra.
-
Giảm tuổi thọ: Nhiệt độ cao liên tục gây thoái hóa cell pin, hư hỏng lớp EVA, đổi màu tấm nền (backsheet).
-
Nguy cơ Hot Spot: Nhiệt cục bộ quá cao có thể gây cháy cell pin.
2. Các phương pháp làm mát tấm pin hiệu quả
a. Làm mát thụ động (Passive Cooling)
-
Khe hở thông gió tự nhiên:
-
Lắp đặt tấm pin cách mái nhà 10–20cm để tạo đối lưu không khí.
-
Sử dụng khung nhôm có rãnh thoát nhiệt.
-
-
Tấm hấp thụ nhiệt (Heat Sink):
-
Gắn tấm nhôm hoặc đồng phía sau tấm pin để tản nhiệt.
-
Hiệu quả tăng 3–5% công suất.
-
b. Làm mát chủ động (Active Cooling)
-
Làm mát bằng nước (Water Cooling):
-
Dùng ống dẫn nước chạy phía sau tấm pin (dạng tấm cooling pad hoặc ống đồng).
-
Hiệu suất tăng 10–20%, nhưng tốn chi phí bơm và bảo trì.
-
Ứng dụng trong nhà máy điện mặt trời lớn.
-
-
Làm mát bằng quạt (Forced Air Cooling):
-
Lắp quạt hút gió phía sau tấm pin.
-
Phù hợp với hệ thống nhỏ, hiệu quả tăng 5–8%.
-
c. Công nghệ làm mát tiên tiến
-
Làm mát bằng Nanofluid:
-
Dùng dung dịch nước pha hạt nano (Al₂O₃, graphene) để tăng khả năng dẫn nhiệt.
-
Hiệu quả cao nhưng chi phí đắt.
-
-
Làm mát bằng PCM (Phase Change Material):
-
Vật liệu chuyển pha (sáp, muối hydrat) hấp thụ nhiệt khi nóng chảy.
-
Duy trì nhiệt độ ổn định, phù hợp với vùng khí hậu nóng.
-
d. Thiết kế tích hợp làm mát
-
Tấm pin 2 mặt (Bifacial) + Làm mát:
-
Kết hợp làm mát phía sau để tận dụng ánh sáng phản xạ.
-
-
Làm mát kết hợp sản xuất nước nóng (PV/T – Photovoltaic/Thermal):
-
Hệ thống vừa phát điện, vừa thu nhiệt để đun nước.
-
Hiệu suất tổng thể đạt 60–80%.
-
3. Hiệu quả của hệ thống làm mát
| Phương pháp | Hiệu suất tăng | Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|---|---|
| Thông gió tự nhiên | 3–5% | Rẻ, dễ lắp đặt | Hiệu quả thấp ở vùng nóng |
| Tản nhiệt (Heat Sink) | 5–8% | Bền, ít bảo trì | Tăng trọng lượng hệ thống |
| Làm mát bằng nước | 10–20% | Hiệu quả cao | Tốn điện, chi phí bảo trì |
| Quạt làm mát | 5–10% | Linh hoạt | Tiêu thụ điện |
| PV/T (kết hợp nhiệt) | 15–30% | Tận dụng nhiệt thải | Hệ thống phức tạp |
4. Lưu ý khi triển khai hệ thống làm mát
-
Chi phí đầu tư vs. Lợi ích: Cân nhắc giữa chi phí lắp đặt và hiệu suất tăng thêm.
-
Bảo trì: Hệ thống làm mát bằng nước cần vệ sinh định kỳ để tránh tắc nghẽn, rong rêu.
-
Vật liệu bền: Chọn vật liệu chống ăn mòn (ống đồng, nhôm anodized) nếu dùng ở vùng ven biển.
5. Xu hướng công nghệ tương lai
-
Làm mát bằng AI: Dùng cảm biến IoT + AI để điều chỉnh tốc độ quạt/lưu lượng nước tối ưu.
-
Vật liệu phủ chống nóng: Lớp phủ phản xạ IR (hồng ngoại) giảm hấp thụ nhiệt.
