Điều gì có thể mong đợi từ một hệ thống pin mặt trời 5 kW, cách tính toán dung lượng pin, chi phí và các mẹo thực tế để tận dụng tối đa hệ thống pin mặt trời trên mái nhà.

Hệ thống năng lượng mặt trời 5 kilowatt (kW) thường được coi là "điểm lý tưởng" cho các ngôi nhà riêng lẻ — đủ lớn để giảm đáng kể hóa đơn điện hàng tháng, nhưng đủ nhỏ để lắp đặt thoải mái trên mái nhà tiêu chuẩn và vẫn nằm trong khả năng tài chính của nhiều chủ nhà. Câu trả lời trung thực cho câu hỏi liệu hệ thống 5 kW có thể cung cấp điện cho cả ngôi nhà hay không là: điều đó phụ thuộc. Bài viết này sẽ phân tích khả năng thực tế của một hệ thống 5 kW, lượng điện năng nó thường sản xuất, khi nào bạn vẫn cần lưới điện hoặc pin dự trữ, và các bước thực tế để tối đa hóa giá trị từ hệ thống của bạn.

"5 kW" có nghĩa là gì trong ngôn ngữ thông thường?

A Hệ thống năng lượng mặt trời 5 kW Thuật ngữ này đề cập đến công suất DC tối đa của các tấm pin quang điện (PV) khi điều kiện lý tưởng. Mức công suất này không có nghĩa là hệ thống luôn cung cấp 5 kW — sản lượng điện thay đổi tùy thuộc vào góc chiếu của mặt trời, mây, mùa vụ và hiệu suất của hệ thống (tấm pin, bộ biến tần, tổn thất dây dẫn). Một quy tắc chung được áp dụng rộng rãi trong ngành là nhân kích thước hệ thống với số giờ nắng đỉnh hiệu quả hàng ngày và tính đến hiệu suất thực tế để ước tính sản lượng năng lượng hàng ngày. Sử dụng một ví dụ thận trọng (5 kW × 5 giờ nắng đỉnh × ~80% hiệu suất hệ thống), một hệ thống 5 kW có thể sản xuất khoảng 20 kWh mỗi ngày Trung bình trong điều kiện thuận lợi. Đây là một cơ sở tham khảo hữu ích cho việc lập kế hoạch.

So sánh hiệu suất của quy trình sản xuất đó với việc sử dụng thông thường trong gia đình.

Tiêu thụ điện trung bình của hộ gia đình thay đổi đáng kể tùy theo quốc gia, khí hậu và lối sống. Ví dụ, ở Hoa Kỳ, các hộ gia đình thông thường tiêu thụ khoảng 800–900 kWh mỗi tháng (khoảng 26–30 kWh mỗi ngày) trung bình, tuy nhiên các khu vực lạnh hơn hoặc nóng hơn sử dụng sưởi ấm bằng điện hoặc điều hòa không khí mạnh có thể tiêu thụ nhiều hơn đáng kể. Điều đó có nghĩa là một hệ thống 5 kW sản xuất khoảng 20 kWh/ngày có thể đáp ứng một phần đáng kể nhu cầu hàng ngày của một hộ gia đình trung bình — nhưng trong nhiều trường hợp, nó sẽ không đáp ứng được 100% nhu cầu tiêu thụ quanh năm mà không có hệ thống lưu trữ hoặc hỗ trợ từ lưới điện.

Một hệ thống 5 kW có thể chạy được những gì, trên thực tế

Với khoảng 20 kWh mỗi ngày có sẵn, các tải điện ban ngày thông thường mà bạn có thể sử dụng thoải mái bao gồm đèn chiếu sáng, hầu hết các thiết bị nhà bếp, tủ lạnh, tivi và hệ thống HVAC hoặc máy bơm nhiệt hoạt động ở mức độ vừa phải nếu sử dụng hạn chế. Các tải điện lớn và liên tục — như bình nước nóng điện, máy sấy quần áo có công suất cao hoặc thời gian hoạt động kéo dài của hệ thống điều hòa trung tâm vào mùa hè — có thể nhanh chóng tiêu thụ hết ngân sách điện hàng ngày. Đối với các hộ gia đình muốn sống độc lập với lưới điện hoặc duy trì các mạch điện quan trọng hoạt động suốt đêm, Lưu trữ pin là yêu cầu bắt buộc và phải được thiết kế một cách cẩn thận.

Pin: Số lượng và dung lượng là bao nhiêu?

Nếu mục tiêu của bạn là duy trì hoạt động trong 24 giờ mà không cần kết nối lưới điện hoặc đối phó với các sự cố mất điện, bạn cần tính toán dung lượng lưu trữ sao cho phù hợp với mức tiêu thụ hàng ngày, đồng thời tính đến độ sâu xả (DoD) và tổn thất hai chiều của bộ biến tần. Ví dụ, để dự trữ 20 kWh tiêu thụ hàng ngày với hệ thống pin mà bạn thoải mái xả xuống 80% DoD, bạn sẽ cần khoảng 25 kWh dung lượng pin sử dụng được (20 ÷ 0.8 = 25). Điều này có thể nghĩa là sử dụng nhiều đơn vị pin mô-đun hoặc một khối pin lớn hơn. Trên thực tế, phần lớn chủ nhà chọn hệ thống pin nhỏ hơn để đáp ứng nhu cầu ban đêm và các tải quan trọng — tủ lạnh, đèn, thiết bị liên lạc — thay vì phủ sóng cả ngày, vì pin tăng chi phí vật liệu.

Bạn cần bao nhiêu tấm panel?

Công suất của các tấm pin mặt trời có thể thay đổi, nhưng các mô-đun dân dụng hiện đại thường cung cấp công suất từ 300 W đến 410 W cho mỗi tấm. Một ước tính nhanh: Hệ thống 5.000 W chia cho 300 W mỗi tấm tương đương khoảng 17 tấm panelSử dụng các mô-đun 410 W giúp giảm số lượng tấm pin xuống khoảng 12–13 tấm. Lựa chọn tấm pin ảnh hưởng đến diện tích mái, thẩm mỹ và chi phí — các tấm pin công suất cao hơn thường đắt hơn một chút nhưng yêu cầu ít lỗ khoan trên mái hơn.

Chi phí và ưu đãi thông thường (số tiền bạn nên dự kiến phải trả)

Chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời cho hộ gia đình thay đổi tùy theo khu vực, nhà thầu lắp đặt, loại tấm pin và đặc điểm cụ thể của địa điểm (độ phức tạp của mái nhà, chi phí giấy phép, kết nối lưới điện). Trung bình, hệ thống 5 kW được lắp đặt hoàn chỉnh tại Hoa Kỳ thường có giá trong khoảng khoảng từ thấp đến trung bình trong phạm vi năm con sốSau khi áp dụng các ưu đãi của liên bang và địa phương, chi phí thực tế cho chủ nhà có thể giảm đáng kể. Các chương trình ưu đãi và tín dụng thuế có thể thay đổi theo thời gian, do đó hãy kiểm tra các chính sách hiện hành của địa phương và quốc gia cũng như các chương trình của nhà cung cấp dịch vụ công trước khi lập ngân sách — chúng có thể ảnh hưởng đáng kể đến thời gian hoàn vốn và tỷ suất lợi nhuận trên vốn đầu tư.

Hệ thống 5 kW có phải là lựa chọn phù hợp cho bạn không?

Hãy tự hỏi mình những câu hỏi sau:

• Tiêu thụ điện trung bình hàng tháng của bạn là bao nhiêu (hãy kiểm tra hóa đơn gần đây)?

• Bạn muốn có nguồn điện dự phòng đầy đủ trong trường hợp mất điện, hay chỉ muốn giảm hóa đơn điện vào ban ngày?

• Hướng mái và bóng râm của mái nhà bạn có phù hợp để lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời không?

• Các chính sách khuyến khích địa phương hoặc quy định về đo lường lưới điện có làm cho các hệ thống nhỏ hơn trở nên kinh tế hơn hay không?

Hệ thống 5 kW là lựa chọn lý tưởng cho các hộ gia đình có mức tiêu thụ điện vừa phải đến trung bình, mong muốn giảm bớt lượng điện sử dụng ban ngày và tiết kiệm chi phí mà không cần đầu tư ban đầu quá lớn. Đối với các hộ gia đình lớn hơn, hoặc những trường hợp cần điện khí hóa hoàn toàn (xe điện, máy bơm nhiệt) hoặc có nhu cầu sưởi ấm mùa đông cao, việc sử dụng hệ thống lớn hơn hoặc áp dụng phương pháp triển khai theo giai đoạn có thể phù hợp hơn.

Những mẹo thực tế để tối đa hóa giá trị

1. Kiểm toán và giảm nhu cầu trước tiên. Chuyển sang sử dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng (đèn LED, bộ điều khiển nhiệt độ thông minh, thiết bị gia dụng tiết kiệm năng lượng) sẽ giúp giảm kích thước hệ thống cần thiết để đạt được cùng mức độ bù đắp.

2. Lên lịch cho các tác vụ có tải cao. Chạy máy rửa chén, máy giặt và sạc xe điện vào giờ nắng để tận dụng trực tiếp sản lượng điện mặt trời.

3. Xem xét việc sử dụng pin có dung lượng phù hợp. Nếu mục tiêu là khả năng phục hồi thay vì độc lập hoàn toàn khỏi lưới điện, một bộ pin có dung lượng đủ để đáp ứng các tải quan trọng trong đêm thường mang lại tỷ lệ chi phí/lợi ích tốt nhất.

4. Chọn nhà thầu cẩn thận. Yêu cầu nhiều báo giá, kiểm tra các đánh giá từ khách hàng địa phương và đánh giá các điều khoản bảo hành (tấm pin, bộ biến tần, chi phí lắp đặt).

5. Lập kế hoạch phát triển. Nếu bạn dự định lắp đặt xe điện (EV) hoặc điện khí hóa hệ thống sưởi, hãy xem xét hệ thống dây điện và công suất biến tần cho phép mở rộng trong tương lai mà không cần thay thế toàn bộ hệ thống.

Những điểm chính cần lưu ý

Hệ thống năng lượng mặt trời 5 kW có thể giúp giảm đáng kể hóa đơn điện của hộ gia đình và đáp ứng một phần lớn nhu cầu tiêu thụ điện ban ngày cho một ngôi nhà trung bình, nhưng hiếm khi là giải pháp "một cỡ phù hợp cho tất cả" cho sự độc lập năng lượng hoàn toàn. Giá trị thực sự đến từ việc điều chỉnh kích thước hệ thống phù hợp với mô hình tiêu thụ thực tế, kết hợp năng lượng mặt trời với các giải pháp tiết kiệm năng lượng, và lựa chọn hệ thống lưu trữ phù hợp với mục tiêu tăng cường khả năng chống chịu của bạn. Hãy trao đổi với các nhà lắp đặt địa phương uy tín, tính toán dựa trên hóa đơn của bạn và thiết kế với tính linh hoạt — đó là con đường tối ưu để có một hệ thống vừa tiết kiệm chi phí vừa phù hợp với lối sống của bạn.