Sạc xe điện bằng năng lượng mặt trời tại nhà kiến thức mới năm 2023

Một trong những ứng dụng cho những người sử dụng năng lượng mặt trời mái nhà là khả năng sạc xe điện bằng năng lượng của chính bạn. Việc sạc điện bằng năng lượng mặt trời của riêng bạn về cơ bản có thể loại bỏ hoàn toàn chi phí ‘nhiên liệu’ của một chiếc EV. Tuy nhiên, trong thực tế, điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng.

Trong bài viết này, chúng tôi thảo luận về các bộ sạc EV gia đình khác nhau, phân tích các tùy chọn sạc năng lượng mặt trời khác nhau, xác định thời gian sạc một chiếc EV bằng năng lượng mặt trời và giải quyết một số vấn đề với việc sử dụng năng lượng mặt trời trên mái nhà và pin để sạc.

Cách sạc xe điện bằng năng lượng mặt trời tại nhà

Sạc xe điện – EV bằng năng lượng mặt trời trên mái nhà của bạn có thể tương đối dễ dàng, nhưng nó phụ thuộc vào một số yếu tố, rõ ràng nhất là công suất hệ thống năng lượng mặt trời bạn có, thời gian trong ngày và thời tiết. Nếu bạn muốn sạc nhanh một chiếc EV chỉ sử dụng năng lượng mặt trời, thì bạn sẽ cần một hệ thống năng lượng mặt trời đủ lớn và một số trợ giúp bằng cách sử dụng bộ sạc thông minh mà chúng tôi sẽ mô tả chi tiết hơn ở phần sau.

Việc sạc xe điện bằng năng lượng mặt trời dễ dàng như thế nào phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Loại bộ sạc được sử dụng – Tốc độ bộ sạc có thể từ 2kW đến 22kW
• Kích thước hệ thống năng lượng mặt trời – Hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà điển hình nằm trong khoảng từ 3kW đến 10kW
• Dung lượng pin của xe – Bạn cần sạc bao nhiêu?
• Bạn có thường xuyên đi xa không và bạn thường lái xe bao xa?

Nếu bạn không thường xuyên lái xe, việc sạc EV tại nhà bằng năng lượng mặt trời có thể dễ dàng bằng cách sử dụng bộ sạc di động đơn giản (cấp 1) và một hệ thống năng lượng mặt trời công suất 5kW. Tuy nhiên, như đã giải thích ở phần sau, việc sạc EV bằng bộ sạc cấp 2 mạnh hơn có thể hơi phức tạp, ngay cả với hệ thống năng lượng mặt trời lớn hơn nhiều. Vấn đề nảy sinh là hệ thống năng lượng mặt trời thường sẽ không tạo ra đủ điện để cung cấp cho bộ sạc cấp 2 ở mức tối đa khi thời tiết nhiều mây hoặc xấu. May mắn thay, đây là nơi mà bộ sạc EV thông minh có thể trợ giúp, cùng với một số tùy chọn sạc năng lượng mặt trời khác được giải thích bên dưới.

Dung lượng pin EV – Kilowatt-giờ (KWh)

Trước khi đi vào chi tiết về các loại bộ sạc và mức sạc khác nhau, bạn cần phải hiểu về dung lượng và phạm vi sử dụng của pin EV. Dung lượng pin được đo bằng kilowatt-giờ (kWh) và xe điện thường có rất nhiều kích cỡ pin khác nhau, từ 24kWh đến 100kWh hoặc lớn hơn. Hầu hết các xe điện thông thường có dung lượng pin khoảng 65kWh, có khả năng cung cấp phạm vi lái xe khoảng 350 km, tùy thuộc vào điều kiện và mức độ hiệu quả của bạn. Mỗi kWh dung lượng pin sẽ cung cấp phạm vi lái xe khoảng 5km đến 8km. Để so sánh trong thế giới thực, EV nhẹ hơn, hiệu quả hơn có thể sử dụng ít nhất 12kWh trên 100km (1kWh = 8,2km), trong khi EV lớn hơn, hiệu suất cao có thể sử dụng 20kWh trở lên cho mỗi 100km lái xe (1kWh = 5km).

Một EV trung bình sử dụng khoảng 16kWh trên 100km (1,0kWh = 6,0km)

Lái xe ở tốc độ cao hơn dẫn đến phạm vi đánh lái ít hơn do lực cản khí động học tăng lên. Tuy nhiên, hầu hết các xe điện EV cũng có phanh tái tạo, giúp thu hồi phần lớn năng lượng thường bị mất trong quá trình phanh để làm chậm xe. Phanh tái tạo đặc biệt có lợi khi lái xe khi bắt đầu vào thành phố, nơi nó không chỉ cải thiện hiệu quả mà còn giảm bụi phanh và ô nhiễm không khí.

Tùy Chọn Sạc EV Tại Nhà

Đối với những người đã lắp đặt năng lượng mặt trời tại nhà, điều đầu tiên nghĩ đến sau khi mua một chiếc xe điện là những tùy chọn sạc nào có sẵn và liệu chúng có tương thích với hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà hay không. Trước khi chúng ta đi vào chi tiết, cần chỉ ra hầu hết các bộ sạc cấp 2, còn được gọi là bộ sạc treo tường, là những thiết bị tương đối đơn giản có thể được lắp đặt tại bất kỳ gia đình hoặc doanh nghiệp nào có hoặc không có năng lượng mặt trời trên mái nhà. Khó khăn chính là liệu đường dây điện của bạn có đủ khả năng để hỗ trợ bộ sạc cấp 2 hay không, nó thường yêu cầu nguồn cung cấp nguồn điện 32A.

Về mặt kỹ thuật, có ba cấp độ bộ sạc EV, trong đó chỉ có hai cấp độ đầu tiên có thể được sử dụng tại nhà. Mức 1 là bộ sạc di động cơ bản có thể cắm vào bất kỳ ổ cắm điện 10A thông thường nào, những bộ sạc đơn giản này trở thành tiêu chuẩn với hầu hết các xe điện. Cấp độ 2 là các bộ sạc treo tường nhỏ gọn được lắp đặt cố định tại các hộ gia đình và cơ sở kinh doanh. Cấp độ 3 là các bộ sạc nhanh, mạnh, rất lớn thường được tìm thấy tại các trạm sạc EV chuyên dụng bên đường.

• Mức 1 – Bộ sạc cắm 10A hoặc 15A di động từ 1,4kW đến 3,6kW
• Mức 2 – Bộ sạc treo tường chuyên dụng từ 5kW đến 22kW (Bộ sạc hộp treo tường)
• Cấp độ 3 – Trạm sạc EV ven đường từ 50kW đến 300kW (bộ sạc nhanh DC)

Các loại bộ sạc xe điện gia đình

1. Bộ sạc ổ cắm cắm di động – 1,4kW đến 3,6kW (Mức 1)
2. Bộ sạc EV tại nhà một pha – 3,3kW đến 7,2kW (Mức 2)
3. Bộ sạc EV gia đình ba pha – 9,0kW đến 22,0kW (Mức 2)
4. Bộ biến tần năng lượng mặt trời kết hợp và bộ sạc EV – 5,0kW đến 7,4kW (Mức 2)

1. Bộ sạc EV plug-in (socket)

Hầu hết các xe điện đều được trang bị bộ sạc cấp 1 đơn giản có thể được sử dụng với bất kỳ ổ cắm tường 10A thông thường nào. Các bộ sạc di động nhỏ này thường cần 24 đến 36 giờ để sạc đầy EV trung bình, tùy thuộc vào kích thước pin và trạng thái sạc ban đầu. Hầu hết các bộ sạc 10A có thể sạc với tốc độ tối đa là 2,2kW nhưng thường tiêu thụ từ 1,7kW đến 2,0kW, tăng phạm vi khoảng 10km đến 14km mỗi giờ, tùy thuộc vào loại xe. Các bộ sạc cắm 15A mạnh hơn cũng có bán sẵn nhưng hầu hết các gia đình sẽ yêu cầu lắp đặt ổ cắm 15A chuyên dụng.

• Mức giá bộ sạc cấp 1: 400$ đến 700$

Một hệ thống năng lượng mặt trời hộ gia đình công suất lắp đặt 5kW có thể tạo ra 2 đến 3kW ngay cả khi thời tiết có mây, vì vậy việc sạc pin bằng năng lượng mặt trời EV bằng bộ sạc ổ cắm 10A cấp 1 khá dễ dàng.

2. Bộ sạc treo tường EV một pha

Bộ sạc EV một pha cấp độ 2 có thể được gắn trên tường và có nhiều tùy chọn và thiết kế. Hầu hết ở mức 32 Amp, tương đương với công suất 7,4kW và có thể cung cấp cho xe một phạm vi hoạt động từ 40 đến 50 km mỗi giờ sạc. Nếu một người lái xe dưới 50km một ngày, về lý thuyết, bạn sẽ chỉ cần một hoặc hai giờ để sạc lại một chiếc xe mỗi ngày. Có thể sạc đầy một EV trung bình trong 8 đến 10 giờ bằng bộ sạc treo tường một pha thông thường.

• Giá của bộ sạc một pha cấp 2: 700$ đến 2500$

Có thể sạc EV bằng năng lượng mặt trời bằng bộ sạc EV một pha (7kW) bằng cách sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời 10kW lớn khi thời tiết tốt. Tuy nhiên, bộ sạc EV thông minh là lựa chọn tốt nhất vì nó có thể tự động điều chỉnh tốc độ sạc để phù hợp với thế hệ năng lượng mặt trời của bạn.

3. Bộ sạc treo tường EV ba pha

Bộ sạc EV gia đình ba pha cấp 2 thường trông giống với các thiết bị treo tường một pha thường ở mức 32 Amps. Tuy nhiên, do có 3 pha cung cấp điện, chúng có thể cung cấp năng lượng gấp ba lần so với bản một pha, gần tương đương với 22kW điện sạc. Ở mức sạc tối đa, điều này có thể cung cấp cho xe một phạm vi hoạt động từ 120 đến 150 km một giờ. Vì vậy, việc sạc đầy một EV trung bình có thể được thực hiện trong vòng chưa đầy 3 giờ bằng bộ sạc treo tường 3 pha.

• Giá của bộ sạc ba pha cấp 2: 800$ đến 2800$

Việc sạc EV chỉ bằng năng lượng mặt trời bằng bộ sạc 3 pha mạnh mẽ (ở mức 22kW) có thể khó khăn, ngay cả với hệ thống năng lượng mặt trời 15kW + rất lớn, đặc biệt là khi thời tiết nhiều mây. Giải pháp: Bộ sạc EV ba pha được đặt ở tốc độ sạc thấp hơn (chẳng hạn như 12kW) hoặc tốt nhất là bộ sạc EV thông minh ba pha là lựa chọn tốt nhất vì nó có thể tự động điều chỉnh tốc độ sạc để phù hợp với sản lượng mặt trời.

4. Bộ biến tần năng lượng mặt trời kết hợp và bộ sạc EV

Một công nghệ gần đây là bộ biến tần năng lượng mặt trời kết hợp và bộ sạc EV có thể sạc trực tiếp từ năng lượng mặt trời trên mái nhà. Tích hợp bộ sạc với bộ biến tần năng lượng mặt trời là một giải pháp thông minh giúp loại bỏ nhu cầu về bộ sạc EV riêng biệt cùng với hệ thống dây điện bổ sung và các nâng cấp tiềm năng về điện. Nhược điểm duy nhất là biến tần phải được lắp đặt trong nhà để xe hoặc gần xe.

SolarEdge là nhà sản xuất biến tần năng lượng mặt trời đầu tiên sản xuất bộ biến tần năng lượng mặt trời kết hợp và bộ sạc EV có thể sạc chỉ từ năng lượng mặt trời hoặc từ năng lượng mặt trời và lưới điện đồng thời với tốc độ lên đến 7,4kW. Điều này là lý tưởng cho những người muốn bổ sung năng lượng mặt trời và bộ sạc EV cùng một lúc và có sở thích điều khiển nhà thông minh. Lưu ý, cần phải có đồng hồ đo năng lượng SolarEdge để kích hoạt các tính năng sạc thông minh.

• Phạm vi giá của bộ sạc EV năng lượng mặt trời kết hợp: 2500$ đến 3500$

Mất bao lâu để sạc một chiếc xe điện sử dụng năng lượng mặt trời?

Đây là một câu hỏi mở vì nó phụ thuộc vào dung lượng pin EV và kích thước hệ thống năng lượng mặt trời. Nói chung, sẽ mất một ngày nắng dài để sạc EV trung bình từ 20 đến 80% bằng cách sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà tiêu chuẩn 6,5kW. Đương nhiên, càng nhiều năng lượng mặt trời thì càng tốt khi sạc EV từ nhà, đặc biệt là ở những địa điểm ít nắng hơn. Trừ khi bạn lái xe hơn 80 km mỗi ngày, việc sạc EV từ năng lượng mặt trời trên mái nhà sẽ tương đối dễ dàng bằng cách sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà thông thường với điều kiện bạn ở nhà vào ban ngày.

Thời gian sạc xe ô tô điện trung bình hàng ngày bằng cách sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà:

• Hệ thống năng lượng mặt trời 6,5kW = 7 giờ để sạc từ 20 đến 80% (Hyundai Kona 64kWh)
• Hệ thống năng lượng mặt trời 10kW = 5 giờ để sạc từ 20 đến 80% (Hyundai Kona 64kWh)

Thời gian sạc thực tế có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào mức độ yếu của pin EV, loại bộ sạc EV và điều kiện thời tiết. Một hệ thống năng lượng mặt trời 10kW trên mái nhà hoặc lớn hơn với bộ sạc 7kW Loại 2 mạnh hơn có thể sạc EV lên đến 80% trong khoảng 6 giờ vào một ngày nắng, trong khi bộ sạc 3 pha mạnh hơn và bộ sạc 15kW có thể mất ít nhất 4 giờ . Nhiều người trong số những thời gian sạc này giả định rằng tải gia đình thấp và điều kiện thời tiết chủ yếu là nắng; tuy nhiên, mọi thứ không phải lúc nào cũng lý tưởng trong thực tế. Đây là nơi mà  bộ sạc EV thông minh  có thể giúp ích nếu bạn muốn tránh phải trả tiền điện lưới để sạc EV ở nhà.

Tỷ suất sạc xe ô tô điện trung bình hàng ngày sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà.

• Hệ thống năng lượng mặt trời 6,5kW = 4,5kWh mỗi giờ = 22 km phạm vi mỗi giờ
• Hệ mặt trời 10kW = 7,5kWh mỗi giờ = 36 km phạm vi mỗi giờ

Bộ Sạc EV Thông Minh

Bộ sạc EV thông minh cung cấp nhiều chế độ sạc thông minh khác nhau để tối ưu hóa thời điểm và cách thức sạc EV của bạn. Các tùy chọn sạc bao gồm sạc theo lịch trình để tự động sạc trong thời gian thấp điểm hoặc khi giá điện thấp, sạc tăng cường và chỉ sạc bằng năng lượng mặt trời. Nếu bạn đã lắp đặt năng lượng mặt trời trên mái nhà, bạn có thể sử dụng bộ sạc EV thông minh để tối đa hóa khả năng tự sử dụng năng lượng mặt trời của mình. Những bộ sạc thông minh được điều khiển bằng ứng dụng này có thể giám sát việc tạo ra năng lượng mặt trời của bạn và thay vì xuất năng lượng mặt trời dư thừa vào lưới điện, hãy chuyển nó sang bộ sạc EV của bạn. Bằng cách này, bạn sẽ không phải mua điện từ lưới điện để sạc EV của mình, ngay cả khi thời tiết xấu hoặc không liên tục.

Cách hoạt động của bộ sạc EV thông minh

Bộ sạc EV tiêu chuẩn tại nhà sẽ có tốc độ cố định, thường là 3,5kW đến 7,4kW, tùy thuộc vào loại bộ sạc và cài đặt được sử dụng. Tuy nhiên, khi sạc từ năng lượng mặt trời trên mái nhà, năng lượng tạo ra có thể ít hơn rất nhiều, đặc biệt là khi trời nhiều mây hoặc thời tiết xấu. Bộ sạc EV thông minh khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng một thiết bị đo năng lượng được gọi là kẹp CT được gắn với nguồn cung cấp điện chính để theo dõi dòng năng lượng đến và đi từ lưới điện. Khi nó phát hiện năng lượng dư thừa chảy ra lưới từ năng lượng mặt trời của bạn, nó sẽ sạc EV ở mức cụ thể đó. Tuy nhiên, điều này có thể liên tục thay đổi do sự thay đổi trong mức tiêu thụ điện năng và lượng năng lượng mặt trời, do đó, bộ sạc EV thông minh liên tục điều chỉnh tốc độ sạc để phù hợp với lượng năng lượng mặt trời dư thừa.

Bộ Sạc Hai Chiều – V2G & V2H

Một công nghệ mới sẽ trở nên phổ biến hơn trong tương lai là phương tiện nối lưới hoặc V2G , sử dụng bộ sạc hai chiều. Điều này nghe có vẻ phức tạp, nhưng nó chỉ đơn giản là cho phép năng lượng truyền đến và đi từ xe điện của bạn. Bộ sạc EV thông thường truyền năng lượng theo một hướng trong quá trình sạc, trong khi bộ sạc hai chiều có thể lấy năng lượng từ xe của bạn, nếu cần, để cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn hoặc giúp cân bằng lưới điện trong thời điểm nhu cầu cao.

Một công nghệ mới nổi khác là năng lượng từ xe tới nhà hoặc V2H. Điều này tương tự như V2G, nhưng năng lượng được sử dụng cục bộ để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà và cho phép EV hoạt động giống như một bộ pin lưu trữ lớn trong gia đình để giúp tăng khả năng tự cung tự cấp bằng năng lượng mặt trời.

Để V2G hoạt động, EV phải có khả năng chấp nhận sạc hai chiều và chỉ có một số EV tương thích V2G trên thị trường, bao gồm cả Nissan Leaf mới nhất . Công nghệ này sẽ trở thành người thay đổi cuộc chơi trong tương lai gần và có thể cung cấp một loạt các dịch vụ bao gồm cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn và lưu trữ năng lượng mặt trời dư thừa. Tìm hiểu thêm trong bài viết giải thích chi tiết về bộ sạc hai chiều của chúng tôi .

Năng lượng từ xe đến tải sử dụng- V2L

Xe điện chạy bằng điện hoặc công nghệ V2L đơn giản hơn nhiều và không cần bộ sạc hai chiều để hoạt động. V2L cho khả năng cắm các thiết bị điện trực tiếp vào ổ cắm AC tiêu chuẩn (10A) được tích hợp trên xe. EVs với công nghệ V2L có thể cung cấp nguồn AC và được sử dụng làm nguồn điện dự phòng trong trường hợp mất điện hoặc trường hợp khẩn cấp. Xem xét hầu hết các EV có pin 60kWh hoặc lớn hơn, về lý thuyết, một EV được sạc đầy có thể cung cấp cho một hộ gia đình thông thường trong vài ngày liên tục. Một tính năng hữu ích khác của V2L là nó có thể được sử dụng để nạp điện cho các xe điện khác nếu chúng không may bị mắc cạn do pin bị chai. Tìm hiểu thêm về công nghệ V2L và những loại xe nào có khả năng V2L.

Sạc EV bằng pin lưu trữ năng lượng mặt trời

Nếu bạn đi vắng gần như cả ngày, việc sạc một chiếc xe điện bằng năng lượng mặt trời trên mái nhà có thể là một thách thức. Tuy nhiên, đây là nơi pin lưu trữ có thể giúp ích. Nếu hệ thống pin gia đình trung bình có dung lượng đến 10kWh, có thể cung cấp phạm vi lái xe lên đến 80 km, miễn là bạn có thể sử dụng tổng dung lượng pin để sạc. Trong thực tế, chỉ có một nửa pin có thể có sẵn do nhu cầu tiêu dùng của hộ gia đình, vì vậy điều này có thể chỉ cung cấp phạm vi lái xe từ 30 đến 40 km. Tuy nhiên, xem xét phần lớn dân số (sống ở các thành phố) trung bình lái xe quãng đường ngắn, điều này có thể phù hợp. Đối với những người lái xe quãng đường dài hơn, sẽ cần phải có pin lớn hơn hoặc sạc ngoài giờ cao điểm để nạp năng lượng cho xe. Hệ thống sạc EV thông minh như bộ sạc EV biến tần SolarEdge có thể giúp quản lý và tối ưu hóa quá trình sạc EV của bạn bằng cách sử dụng năng lượng mặt trời và bộ lưu trữ pin.

Sạc thông minh dựa trên ứng dụng năng lượng mặt trời

Một công nghệ gần đây hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm ở Úc là một hệ thống điều khiển dựa trên ứng dụng thông minh tích hợp với hệ thống năng lượng mặt trời hiện có để sạc xe điện. Một công ty khởi nghiệp có tên Charge HQ đã phát hành phần mềm này, tương thích với một số biến tần năng lượng mặt trời phổ biến và hệ thống lưu trữ năng lượng, bao gồm Fronius, SolarEdge, Tesla, Sungrow, cộng với các nền tảng giám sát năng lượng như Solar Analytics.

Để hoạt động, Charge HQ cần có khả năng kiểm soát việc sạc qua Internet. Nó có thể nói chuyện trực tiếp với xe điện của bạn hoặc nói chuyện với bộ sạc tường thông minh được lắp đặt trong nhà của bạn. Bộ sạc EV phải là bộ sạc thông minh Open Charge Point Protocol (OCPP) có hỗ trợ kiểm soát nguồn điện. Nếu không hỗ trợ kiểm soát nguồn điện, hệ thống vẫn có thể bắt đầu sạc khi có đủ năng lượng mặt trời và dừng khi năng lượng mặt trời khả dụng thấp hơn mức phí đã đặt.

Nguồn cung cấp lưới một pha và 3 pha

Có hai loại kết nối lưới điện chính có sẵn cho gia đình, một pha và 3 pha. Kết nối điện một pha thường được giới hạn ở mức tối đa là 20kW hoặc 80A, trong khi kết nối dân dụng 3 pha có thể cung cấp lên đến 45kW (3 x 63A).

Hầu hết các ngôi nhà ở Úc, Châu Á, Vương quốc Anh và Bắc Mỹ đều có nguồn điện một pha, 220 đến 240V và năng lượng tối đa có thể được cung cấp từ lưới điện thường là 12kW đến 20kW (50A đến 80A). Tuy nhiên, bạn không thể sử dụng toàn bộ công suất lưới điện để sạc EV hoặc bạn sẽ không thể sử dụng bất kỳ thiết bị nào khác cùng lúc. Nếu bạn đã làm như vậy, mỗi khi bạn sử dụng máy nướng bánh mì hoặc lò vi sóng, công tắc nguồn điện lưới sẽ ngắt do quá tải. Vì lý do này, hầu hết các bộ sạc EV một pha được giới hạn ở 32A hoặc khoảng 7kW. Điều này không tệ trừ khi bạn thực sự cần sạc nhanh trong nhà. Tuy nhiên, có thể bật tốc độ sạc cao hơn bằng cách sử dụng bộ sạc EV có chức năng cân bằng tải theo dõi mức tiêu thụ trong gia đình và điều chỉnh tốc độ sạc cho phù hợp.

Tìm hiểu thêm về cân bằng tải trong bài viết về bộ sạc EV thông minh của chúng tôi.

Hầu hết các doanh nghiệp thương mại đều có nguồn điện 3 pha, vì vậy có thể lắp đặt một hoặc nhiều bộ sạc EV 22kW công suất cao, tùy thuộc vào khả năng kết nối điện của tòa nhà. Tuy nhiên, nhiều bộ sạc EV cấp 2 cũng có thể làm quá tải nguồn điện lưới thương mại, do đó , các bộ sạc EV cân bằng tải thông minh cũng được khuyến nghị.