Ngày nay điện mặt trời được coi là một nguồn năng lượng sạch và bền vững, điện mặt trời không tạo ra khí thải gây ô nhiễm hay khí nhà kính như các nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt. Khi chúng ta giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch và giúp bảo vệ môi trường. Cùng với điện gió là mô hình điện của tương lai, điện mặt trời hiện nay được xây dựng và lắp đặt rất nhiều từ khắp các nơi trên thế giới. Để quản lý và giám sát các nhà máy điện mặt trời hiệu quả Teltonika đã đưa ra giải pháp rất thông minh, trong bài viết này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu giải pháp giám sát nhà máy điện Mặt Trời bằng Router Teltonika.

*Giải pháp giám sát nhà máy điện Mặt Trời từ xa với Router Teltonika*

1. Điện mặt trời là gì

Điện mặt trời, còn được gọi là điện năng mặt trời hoặc điện từ mặt trời là loại năng lượng tái tạo được tạo ra bằng cách sử dụng công cụ thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và biến đổi nó thành điện năng. Quá trình chuyển đổi năng lượng diễn ra thông qua việc sử dụng các thiết bị được gọi là tấm pin mặt trời hoặc tấm pin năng lượng mặt trời (solar panels). Sau khi năng lượng được chuyển đổi và tích trữ dưới dạng năng lượng điện thông thường, người ta sẽ biến đổi điện áp và sử dụng trong gia đình và doanh nghiệp.

*Điện mặt trời sử dụng công cụ thu năng lượng từ ánh sáng mặt trời và biến đổi nó thành điện năng*

Để có thể biến đổi từ ánh sáng qua năng lượng điện thì chúng ta cần dựa vào hiệu suất cũng như khả năng biến đổi năng lượng của pin mặt trời (solar panels). Cấu trúc cơ bản của tấm pin mặt trời bao gồm các tế bào quang điện thường được làm từ silic, chất phổ biến có khả năng tạo ra hiệu ứng quang điện. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin, dựa theo nguyên lý của hiệu ứng quang điện các hạt năng lượng được tạo ra và chuyển đổi thành dòng điện trong mạch điện của tấm pin. Dòng điện này sau đó có thể được tích trữ và sử dụng để cung cấp điện cho các thiết bị và hệ thống khác nhau.

hiệu ứng quang điện các hạt năng lượng được tạo ra và chuyển đổi thành dòng điện trong mạch điện của tấm pin — *Hiệu ứng quang điện đưa các hạt năng lượng được tạo ra và chuyển đổi thành dòng điện trong mạch điện của tấm pin*

2. Tương lai của điện mặt trời

Điện mặt trời thuộc nhóm năng lượng tái tạo, so với các nhóm điện khác như nhiệt điện và thủy điện vẫn chiếm tỉ lệ khá thấp trên thế giới (khoảng 20%). Điện mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo, được tạo ra bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời, một nguồn năng lượng có thể xem là vô hạn và phong phú trong rất rất nhiều năm tới. Quá trình chuyển đổi ánh sáng thành điện năng không tạo ra khí thải gây ô nhiễm hay khí nhà kính, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường và biến đổi khí hậu. Hiện nay các tấm pin năng lượng mặt trời cũng liên tục được cải tiến công nghệ để mang lại hiệu suất chuyển đổi tốt hơn trong quá trình tạo ra điện.

Là nhóm điện được sử dụng nhiều nhất, nhiệt điện hoạt động bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ hoặc khí đốt hoặc nguồn năng lượng hạt nhân để nung nóng nước và biến nó thành hơi. Hơi nước này sau đó đi qua cánh turbine, làm cho turbine quay và tạo ra năng lượng cơ học. Năng lượng cơ học này sau đó được chuyển đổi thành năng lượng điện bằng cách sử dụng các máy phát điện. Điện này sau đó được truyền tải thông qua lưới điện để cung cấp điện cho các địa điểm khác nhau. Nhiệt điện ngày nay đang không còn được khuyến khích sản xuất do nhiều nhược điểm tác động tới môi trường. Một trong những điểm yếu chính của nhiệt điện là tác động tiêu cực lớn đến môi trường và sức khỏe con người. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tạo ra khí thải ô nhiễm và góp phần vào biến đổi khí hậu. Ngoài ra, việc sử dụng than đá còn tạo ra các chất thải đáy tro (fly ash) và đáy lò (bottom ash), cần xử lý cẩn thận để tránh ô nhiễm môi trường. Đối với các nhà máy điện hạt nhân, việc xử lý kim loại nặng trong và sau quá trình sản xuất điện vẫn là vấn đề đáng lo ngại với đa số người dân trên thế giới.

*Tỉ lệ dự kiến lắp đặt điện tại Việt Nam (Nguồn: gizenergy.org.vn)*

Trong những năm gần đây, xu hướng chuyển đổi từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo đang ngày càng trở nên quan trọng. Năng lượng tái tạo như điện mặt trời và gió đang trở thành các lựa chọn phổ biến hơn với tiềm năng giảm thiểu tác động môi trường và hỗ trợ bền vững cho hệ thống năng lượng toàn cầu. Thêm nữa, điện mặt trời thuộc nhóm năng lượng tái tạo mang lại giá trị lâu dài và bền vững nên sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai dài, đi cùng với phát triển của đô thị thông minh và công nghiệp 4.0.

Tìm hiểu thêm: Hệ thống quản lý từ xa Teltonika RMS

3. Những lợi ích điện mặt trời mang lại

Điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích đáng kể, lợi ích đầu tiên là loại năng lượng sạch và sẽ phát triển lâu dài cùng con người. Các lợi ích tiếp theo bao gồm giảm chi phí sản xuất, tiện lợi, đưa người dùng khả năng độc lập về năng lượng. Qua đó, điện mặt trời được coi là một giải pháp hứa hẹn và phổ biến trong việc cung cấp năng lượng. Dưới đây là những lợi ích chi tiết mà điện mặt trời mang lại:

Cung cấp năng lượng tái tạo và sạch: Điện mặt trời sử dụng nguồn năng lượng tái tạo từ ánh sáng mặt trời, một nguồn năng lượng rất lớn và miễn phí. Quá trình sản xuất điện mặt trời không gây ra khí thải hay khí nhà kính như khi sử dụng năng lượng hóa thạch, giúp giảm tác động tiêu cực đối với môi trường và biến đổi khí hậu.

*Quá trình sản xuất điện mặt trời không gây ra khí thải hay khí nhà kính*

Giảm chi sản xuất điện: Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu để cài đặt hệ thống điện mặt trời có thể cao, nhưng sau khi hoạt động, điện mặt trời giúp tiết kiệm chi phí năng lượng trong thời gian dài. Ngay cả khi có sử dụng lưới điện, các hộ gia đình và doanh nghiệp có thể giảm đáng kể hóa đơn điện.

Độc lập về khả năng cung cấp năng lượng: Điện mặt trời cho phép các hộ gia đình và doanh nghiệp trở nên độc lập về năng lượng. Họ có thể tự sản xuất và sử dụng điện từ hệ thống điện mặt trời của gia đình và doanh nghiệp, giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng truyền thống và giúp cải thiện an ninh năng lượng.

Được hỗ trợ tài chính và khuyến khích: Nhiều quốc gia và khu vực đang cung cấp các chương trình khuyến khích và chính sách hỗ trợ cho việc cài đặt hệ thống điện mặt trời, bao gồm các khoản tài trợ, thuế giảm và mức giá ưu đãi đối với nguồn năng lượng tái tạo. Điều này giúp giảm chi phí đầu tư và khuyến khích người dân và doanh nghiệp chuyển đổi từ điện truyền thống sang điện mặt trời.

Tiện lợi và dễ dàng bảo trì: Hệ thống điện mặt trời thường không cần nhiều bảo trì và tu sửa. Tấm pin mặt trời có tuổi thọ lâu dài và yêu cầu ít công việc bảo dưỡng, giúp giảm thời gian và chi phí duy trì.

Giảm áp lực trên hệ thống điện lưới: Việc triển khai điện mặt trời giúp giảm áp lực trên hệ thống điện lưới công cộng. Năng lượng tái tạo từ điện mặt trời có thể được tiêu thụ tại chỗ, giúp giảm rủi ro cơ bản của sự thiếu hụt điện năng.

Tổng hợp lại, điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích quan trọng như giúp giảm khí thải ô nhiễm, tiết kiệm chi phí điện, đảm bảo an ninh năng lượng và hỗ trợ bền vững cho hệ thống năng lượng toàn cầu. Phải nói thêm tuy điện mặt trời có nhiều lợi ích bền vững xong vẫn là mô hình khá mới và quá trình triển khai trên diện rộng còn gặp nhiều khó khăn.

Tìm hiểu thêm giải pháp: Giải pháp cho hệ thống giám sát CCTV với Router 3G/4G công nghiệp Teltonika

4. Những thách thức đối với giám sát và triển khai điện mặt trời

Hiện nay, các nhà máy điện mặt trời thường được xây dựng tại các vùng nông thôn, sa mạc hoặc các vùng hẻo lánh khác để tận dụng ánh sáng mặt trời, không gian sử dụng và tăng khả năng chuyển đổi năng lượng từ pin mặt trời. Ở những vùng này việc kết nối mạng từ xa gặp phải một số thách thức về kỹ thuật và hạ tầng. Vấn đề trong khâu giám sát nhà máy điện mặt trời tại các vùng hẻo lánh có nhiều bài toán khó giải quyết, dưới đây là những thách thức đối với quản lý hệ thống năng lượng mặt trời từ xa:

Hạn chế kết nối mạng: Các vùng hẻo lánh thường không có cơ sở hạ tầng mạng phát triển, đặc biệt là mạng Internet. Điều này làm cho việc giám sát từ xa trở nên khó khăn và đòi hỏi sự sáng tạo trong việc thiết lập các kết nối mạng không dây hoặc sử dụng các kết nối Internet sẵn có trong phạm vi vùng lân cận.
Giám sát và bảo trì từ xa: Các nhà máy điện mặt trời cần phải được giám sát và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tối ưu hóa hiệu suất. Tuy nhiên, việc giám sát và thực hiện bảo trì từ xa đôi khi gặp khó khăn vì Internet những khu vực này thường khá kém.

Điện mặt trời cần phải được giám sát và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả và tối ưu hóa hiệu suất
Giải pháp công nghệ: Để giải quyết vấn đề về giám sát từ xa trong các vùng hẻo lánh cần áp dụng công nghệ hiện đại như Internet of Things (IoT), hệ thống giám sát từ xa thông qua kết nối không dây, hệ thống cảm biến tự động và phân tích dữ liệu trí tuệ nhân tạo. Các công nghệ này có thể giúp tự động hóa quá trình giám sát, gửi cảnh báo khi phát hiện sự cố, tối ưu hóa hoạt động của nhà máy điện mặt trời và giảm thiểu thời gian chờ đợi cho việc thực hiện bảo trì.

Tự động hóa quá trình giám sát, gửi cảnh báo khi phát hiện sự cố, tối ưu hóa hoạt động của nhà máy điện mặt trời
Tối ưu hóa hoạt động và hiệu suất: Kết hợp giám sát từ xa cùng công nghệ thông minh giúp tối ưu hóa hoạt động và hiệu suất của nhà máy điện mặt trời. Quản lý từ xa và theo dõi sát sao tình trạng hoạt động của ấm pin mặt trời, biến tần và hệ thống truyền tải năng lượng giúp điều chỉnh và tối ưu hóa việc sản xuất điện một cách chính xác và hiệu quả.

Giám sát nhà máy điện mặt trời đòi hỏi sự kết hợp giữa các giải pháp công nghệ thông minh và thiết lập các kết nối mạng không dây phù hợp. Đáp ứng đủ 2 yếu tố trên sẽ giúp hệ thống tối ưu hóa hoạt động và tăng hiệu suất của nhà máy điện mặt trời cùng với đó đảm bảo việc cung cấp năng lượng ổn định và hiệu quả.

5. Giải pháp giám sát nhà máy điện Mặt Trời từ xa - Teltonika

Giải pháp giám sát từ xa được Teltonika đưa ra là đơn giản hóa mô hình quản lý với thiết bị kết nối di động làm trung tâm. Bộ điều khiển các thiết bị trong nhà máy năng lượng mặt trời là "bộ não" của toàn hệ thống và thông thường bộ điều khiển trên có thể truy xuất dữ liệu hệ thống thông qua giao thức công nghiệp như Modbus TCP. Tùy thuộc vào quy mô của nhà máy điện mặt trời, nhiều bộ điều khiển mặt trời được thiết lập để theo dõi dữ liệu sản xuất điện từ một bộ tấm pin mặt trời.

Qua đó, giải pháp Teltonika đưa ra là sử dụng công nghệ từ sản phẩm Gateway của hãng là lấy dữ liệu từ bộ điều khiển trong nhà máy sau đó đưa dữ liệu lên một nền tảng IoT đám mây, nơi dữ liệu được tổng hợp và phân tích cho người điều hành với các chỉ số về hiệu suất và gợi ý về bảo trì. Cùng với đó cung cấp ứng dụng quản trị các thiết bị Gateway một cách tốt nhất đảm bảo luôn hoạt động đúng cách và dễ dàng thiết lập với hệ thống năng lượng điện mặt trời.

*Mô hình kết nối TRB140 và hệ thống giám sát điện mặt trời*

TRB140 là sản phẩm Gateway Teltonika và là lựa chọn phổ biến để kết nối với hệ thống điều khiển năng lượng. Sản phẩm tích hợp kết nối di động bảo mật và đáng tin cậy qua 4G LTE với giao diện người dùng dễ sử dụng, không đòi hỏi đào tạo chuyên sâu. Hơn nữa, TRB140 bao gồm các tính năng nâng cao của RutOS, chẳng hạn như nhiều dịch vụ VPN, giao thức quản lý công nghiệp, mạng và từ xa (Modbus TCP, MQTT và nhiều giao thức khác).

Gateway TRB140 tận dụng kết nối di động và các tính năng thông minh để giám sát và quản lý từ xa các hệ thống điện mặt trời một cách hiệu quả và tiện lợi. Nó cho phép người quản lý theo dõi hiệu suất của hệ thống, nhận thông tin cảnh báo và đề xuất bảo trì để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của nhà máy điện mặt trời. Dưới đây là những ưu điểm của TRB140 trong khâu quản lý:

Dễ mở rộng: Bạn có thể cấu hình một số lượng lớn các thiết bị TRB140 chỉ trong vài phút bằng cách sử dụng hệ thống quản lý từ xa (RMS) của Teltonika.
Tiết kiệm năng lượng: TRB140 chỉ sử dụng 2W công suất khi truyền dữ liệu ở tốc độ tối đa và chỉ 0.4 W ở trạng thái chờ.
Dễ dàng quản lý: Với RMS của Teltonika, bạn có thể duy trì tất cả các thiết bị TRB140 luôn được cập nhật với phiên bản firmware mới nhất và dễ dàng giám sát và điều khiển các cổng từ bất kỳ đâu - ngay cả khi không có địa chỉ IP công cộng!
Thiết kế công nghiệp - TRB140 có vỏ nhôm chắc chắn, hỗ trợ nhiều mức điện áp cung cấp (từ 9-30V DC) và dải nhiệt độ hoạt động rộng từ -40°C đến 75°C, là sự lựa chọn lý tưởng ngay cả trong môi trường khắc nghiệt nhất.

Tổng kết

Điện mặt trời mang lại nhiều lợi ích đáng kể như giảm khí thải ô nhiễm, tiết kiệm chi phí điện, đảm bảo an ninh năng lượng và hỗ trợ bền vững cho hệ thống năng lượng toàn cầu. Teltonika cung cấp giải pháp thông minh và hiệu quả cho giám sát và quản lý nhà máy điện mặt trời từ xa. Và trong đó TRB140 cùng với các sản phẩm Router Teltonika sẽ đóng vai trò là thiết bị IoT kết hợp với bộ điều khiển hệ thống năng lượng mặt trời đồng hành cùng xu hướng chuyển đổi sang năng lượng tái tạo trong tương lai.