CHLB ĐỨC – Viện Năng lượng Mặt trời Fraunhofer ISE (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems), tại thành phố Freiburg (CHLB Đức) đã phát triển thành công bộ biến tần chuỗi năng lượng mặt trời (PV string inverters)* trung thế đầu tiên trên thế giới dành cho các nhà máy điện lớn.

(*) Biến tần chuỗi năng lượng mặt trời: Đây là một loại biến tần trung tâm được tạo nên từ chuỗi những tấm pin năng lượng mặt trời, do đó dòng điện thu vào sẽ được truyền đến các đơn vị riêng lẻ. Vì được tạo nên từ nhiều tấm pin mặt trời khác nhau nên bộ phận này sẽ sản xuất ra nguồn điện xoay chiều với công suất lớn.

Bộ biến tần chuỗi trung thế của viện Fraunhofer ISE.

Nhóm dự án “MS-LeiKra” tại viện Năng lượng Mặt trời Fraunhofer ISE, có trụ sở tại thành phố Freiburg (CHLB Đức), đã tổ chức lễ ra mắt việc hòa mạng lưới điện thành công vào lưới điện trung thế, đồng thời chứng minh rằng mức điện áp cao hơn có thể áp dụng cho bộ biến tần chuỗi năng lượng mặt trời. Đối với điện mặt trời, điều này mang lại sự tiết kiệm chi phí và tài nguyên đáng kể cho các bộ phận và dây cáp, cùng nhiều thứ khác. Theo viện Fraunhofer ISE, thiết bị này có thể ứng dụng cho các nhà máy quang điện PV với quy mô lớn thế hệ tiếp theo, hệ thống này cũng có thể được sử dụng cho các ứng dụng trong nhà máy điện gió, xe điện hoặc công nghiệp.

Bộ biến tần chuỗi quang điện PV hiện tại hoạt động với điện áp đầu ra từ 400 volt đến 800 volt. Có hai lý do khiến điện áp cho đến nay không được tăng thêm mặc dù sản lượng nhà máy điện vẫn tiếp tục tăng: Thứ nhất, có những thách thức trong việc xây dựng một bộ biến tần hiệu quả cao và nhỏ gọn dựa trên chất bán dẫn silicon. Thứ hai, các tiêu chuẩn quang điện PV trong hiện tại, chỉ áp dụng trong phạm vi điện áp thấp. Trong dự án “MS-LeiKra” do Bộ Kinh tế và Bảo vệ Khí hậu Liên bang Đức – BMWK (the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Protection) tài trợ, viện Fraunhofer ISE, hợp tác với các đối tác như Siemens và Sumida, đã phát triển một bộ biến tần cho phép tăng điện áp đầu ra lên dải điện áp trung thế (1.500 volt) với công suất 250 kilovolt ampe. Điều này được thực hiện nhờ việc sử dụng bán dẫn silicon carbide có độ chặn cao và một hệ thống làm mát đặc biệt với ống dẫn nhiệt.

Tại sao lại cần tất cả những điều này? Một nhà máy quang điện điển hình có đến hàng chục kilomet dây cáp đồng. Tại đây, có tiềm năng tiết kiệm chi phí đáng kể bằng cách tăng điện áp: đối với một bộ biến tần chuỗi có công suất đầu ra 250 kilovolt-ampere, cần có tiết diện cáp tối thiểu là 120 mm vuông để tải mức điện áp đầu ra tối đa hiện nay là 800 volt. Tuy nhiên, nếu điện áp được tăng lên 1.500 volt, thì dây cáp với tiết diện chỉ 35 mm vuông là đủ. Điều này giúp giảm 700 kg nguyên liệu đồng trên mỗi km dây cáp. Giáo sư Tiến sĩ Andreas Bett, Giám đốc viện Fraunhofer ISE, cho biết: “Các nguồn phân tích tài nguyên của chúng tôi cho thấy: đồng sẽ trở thành một nguyên liệu thô khan hiếm trong trung hạn, do quá trình điện khí hóa của hệ thống năng lượng. Việc tăng điện áp cho phép sử dụng những tài nguyên quý giá này một cách tiết kiệm”.

Ngoài ứng dụng trong lĩnh vực điện mặt trời, điện áp thấp cũng thích hợp cho các ứng dụng khác như tua bin gió, cũng cần tiết diện cáp lớn do công suất đầu ra của tua bin ngày càng tăng. Tuy nhiên, bộ biến tần trung thế cũng mang lại tiềm năng tiết kiệm nguyên liệu đồng trong các hệ thống sạc xe điện hoặc mạng lưới công nghiệp bằng cách giảm tiết diện cáp.   

Để xem các tin bài khác về “Bộ biến tần”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe