Chuyên mục: Kỹ Thuật Năng Lượng & DIY | Nguồn: Uviet.Net
Gần đây, cộng đồng sử dụng trạm sạc dự phòng và điện mặt trời di động thường đặt ra một câu hỏi tư duy rất thú vị: "Giả sử có một tấm pin di động 4 lá thông số 48V - 400W. Nếu ta gấp nó thành hình nón tháp (chữ V úp ngược), chia làm 2 mặt hướng về 2 phía đón nắng khác nhau, thì mỗi mặt sẽ có bao nhiêu Volt và bao nhiêu Watt? Trường hợp mặt trời đứng bóng chiếu thẳng góc từ trên xuống, 2 mặt này có hứng trọn 100% năng lượng hay không?"
Để giải đáp chính xác bài toán quang điện này, chúng ta cần bóc tách vấn đề thành 2 phần: Phân tích mạch điện bên trong và Phân tích hiệu ứng vật lý quang học.
1. Bóc Tách Thông Số: Volt Và Watt Của Mỗi Mặt (Khi Chia Đôi 4 Lá)
Tấm pin di động của bạn có tổng thông số là 48V - 400W và bao gồm 4 lá ghép lại. Khi bạn gấp hình nón tháp và chia làm 2 mặt (mỗi mặt gồm 2 lá), thông số lý thuyết của mỗi mặt sẽ được tính toán như sau:
- Về Công suất (Watt): Rất đơn giản, tổng 400W chia đều cho 4 lá thì mỗi lá đảm nhận 100W. Do đó, mỗi mặt (gồm 2 lá) sẽ có công suất tối đa theo lý thuyết là 200W.
- Về Điện áp (Volt): Điều này phụ thuộc hoàn toàn vào cách nhà sản xuất đi dây ngầm bên trong mạch:
- Trường hợp mắc nối tiếp (Phổ biến nhất): Để đạt được mức điện áp cao 48V, người ta thường mắc nối tiếp 4 lá (mỗi lá 12V). Nếu đúng như thiết kế này, mỗi mặt (2 lá) sẽ có điện áp là 24V.
- Trường hợp mắc song song (Ít gặp hơn): Nếu mạch bên trong được đấu song song toàn bộ, thì điện áp của mỗi mặt vẫn giữ nguyên là 48V, nhưng dòng điện (Ampe) sẽ bị chia đôi.
⚠️ Lưu ý rủi ro kỹ thuật "chí mạng" khi gập chữ V:
Nếu bạn trải ra 2 hướng đón nắng khác nhau (ví dụ một mặt Đông, một mặt Tây), vào buổi sáng mặt Đông sẽ hứng nắng đầy đủ nhưng mặt Tây lại bị râm (khuất nắng). Nếu tấm pin của bạn đấu nối tiếp toàn bộ mà không có diode thoát vòng (Bypass Diode) độc lập cho từng lá, thì mặt bị khuất nắng sẽ trở thành một "vật cản" điện trở khổng lồ, kéo tụt dòng điện của mặt đang có nắng. Kết quả là toàn bộ hệ thống sẽ sụt giảm công suất thê thảm, chứ không phải mặt Đông tự do phát ra 200W một mình đâu nhé.
2. Khi Mặt Trời Chiếu Thẳng Đứng Trên Đỉnh Đầu, 2 Mặt Có "Hứng Trọn" Nắng?
Nhiều người lầm tưởng rằng gập nón tháp giữa trưa nắng đỉnh đầu thì cả 2 mặt đều được chiếu sáng nên sẽ nhận đủ 400W. Câu trả lời thực tế là: Không, bạn sẽ bị tổn hao năng lượng khá lớn.
Có một nguyên tắc tối thượng trong năng lượng mặt trời: Tấm pin chỉ đạt hiệu suất 100% (hứng trọn năng lượng) khi tia nắng chiếu vuông góc (góc 90 độ) trực tiếp vào bề mặt của tế bào quang điện.
- Khi trải phẳng hoàn toàn: Nếu mặt trời nằm ngay trên đỉnh đầu (giữa trưa), bạn để tấm pin nằm phẳng trên mặt đất, tia nắng sẽ chiếu vuông góc 90 độ vào mặt pin. Lúc này, bạn thu được công suất tối đa gần 400W.
- Khi gập thành hình nón tháp (ví dụ góc nghiêng 45 độ): Tia nắng từ trên cao chiếu xuống sẽ đập vào bề mặt 2 tấm pin theo một góc xiên, chứ không còn là góc vuông nữa. Theo nguyên lý quang học, khi chiếu xiên, tiết diện hứng sáng thực tế của tấm pin bị thu hẹp lại. Sự suy giảm này được tính toán dựa trên hàm lượng giác (Cosine của góc tới).
Kết quả: Dù cả 2 mặt đều được chiếu sáng cùng lúc giữa trưa, nhưng do góc chiếu bị xiên góc, tổng công suất thu được của cả tấm 400W lúc này bị suy hao và chỉ đạt khoảng 70% - 75% (tương đương khoảng 280W - 300W) so với mức tối đa.
