Cách bảo vệ hệ thống điện mặt trời an toàn trước mưa bão

Mùa mưa bão ở Việt Nam luôn là thách thức lớn đối với hệ thống điện mặt trời, khi mưa lớn gây ngập úng, gió mạnh làm lung lay khung đỡ, sét đánh hỏng biến tần và thiết bị, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn và tốn kém chi phí sửa chữa. Dù hệ thống được đầu tư với chất lượng cao, pin vẫn dễ bị giảm hiệu suất do nước đọng, kết cấu có thể hư hỏng vật lý vì gió lớn, còn sét đánh có thể dẫn đến chập cháy nếu không được bảo vệ đúng chuẩn. 

Với kinh nghiệm triển khai triển khai hơn 10.000 hệ thống điện năng lượng mặt trời trên toàn quốc, DAT Group sẽ chia sẻ cách bảo vệ hệ thống điện mặt trời an toàn trước mưa bão và quy trình bảo trì định kỳ giúp hệ thống bền bỉ, duy trì sản lượng ổn định trong 25–30 năm.

1. Tác động mưa bão đến hệ thống điện mặt trời

Mưa bão là thách thức lớn đối với hệ thống điện mặt trời tại Việt Nam, khi các cơn bão phổ biến trên biển Đông đổ bộ vào đất liền làm gián đoạn sản xuất và thiệt hại vật chất. Trung bình mỗi năm Việt Nam chịu ảnh hưởng của khoảng 5-6 cơn bão cùng 2-3 áp thấp nhiệt đới, diễn ra từ tháng 6 đến cuối tháng 11, thậm chí đến nửa đầu tháng 12. 

Mùa bão đỉnh điểm tập trung từ tháng 8 đến tháng 10. Hướng di chuyển bão thay đổi theo mùa: nửa đầu mùa với quỹ đạo Tây Bắc, Bắc và Đông Bắc thường đổ bộ vào các nước đông bắc như Nhật Bản và Đông Nam Trung Quốc, còn nửa sau thiên hướng Tây vào trực tiếp Việt Nam. Từ tháng 6-8 bão tập trung ảnh hưởng Bắc Bộ, tháng 9-11 tập trung Trung Bộ và Nam Bộ. 

Các yếu tố này gây thiệt hại cho hộ gia đình, doanh nghiệp vừa và nhỏ, cùng các nhà thầu thi công hệ thống điện mặt trời nên cần chủ động nắm bắt để xây dựng phương án bảo vệ an toàn hiệu quả.

Mưa lớn gây ngập nước, giảm hiệu suất pin

Mưa lớn kéo dài khiến nước đọng trên bề mặt tấm pin và thấm vào khung đỡ nếu hệ thống không có hệ thống thoát nước hiệu quả. Điều này làm giảm hiệu suất chuyển đổi quang năng của pin từ 20-30% do bụi bẩn tích tụ và lớp chống thấm suy giảm theo thời gian. Mặc dù tấm pin được cấu tạo từ kính cường lực chống nước, nhưng nếu nước không thoát kịp sẽ ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt, làm hiệu suất giảm sút. 

Nước đọng lâu còn gây chập điện nếu thiết bị không có lớp cách điện chuẩn kỹ thuật, ảnh hưởng tới độ bền và an toàn của hệ thống. Thiết kế hệ thống có độ nghiêng hợp lý giúp nước mưa dễ dàng trôi nhanh, cùng với việc bảo dưỡng định kỳ sẽ duy trì hiệu suất tối ưu ngay cả trong mùa mưa bão.

Việc sử dụng phụ kiện như kẹp thoát nước inox 304 giúp bảo vệ tấm pin khỏi tình trạng ứ đọng, tăng khả năng thoát nước và duy trì hiệu suất hoạt động lâu dài. Đây là một trong những giải pháp quan trọng để đảm bảo hệ thống điện mặt trời hoạt động bền bỉ và ổn định trong điều kiện mưa bão khắc nghiệt.

Gió mạnh làm lung lay khung đỡ, vỡ tấm pin

Gió cấp 10-12 (tốc độ từ 89 đến 117 km/h) tạo lực nâng lớn trên bề mặt tấm pin rộng khoảng 2m² mỗi tấm. Lực này có thể làm lung lay hoặc hư hỏng khung nhôm nếu các ốc vít không được siết chặt đúng kỹ thuật hoặc nền bê tông không chắc chắn. Các tấm pin chất lượng cao như loại mono PERC thường được thử nghiệm chịu được áp lực gió lên đến 2400 Pa, tương ứng gió với tốc độ khoảng 225 km/h, đảm bảo tính ổn định trong điều kiện gió mạnh thông thường.

 Tuy nhiên, nếu khung đỡ không đạt tiêu chuẩn hoặc lắp đặt không đúng kỹ thuật, nguy cơ sập đổ hoặc hư hại toàn bộ hệ thống là rất cao. Các biện pháp gia cố khung, sử dụng vật liệu chất lượng và kiểm tra định kỳ là cần thiết để bảo vệ hệ thống khỏi tác động của gió bão.​

Sét đánh hỏng biến tần, cháy nổ thiết bị

Sét đánh trực tiếp hoặc lan truyền qua dây dẫn gây quá tải biến tần (inverter), dẫn đến cháy nổ với dòng điện đột biến lên đến 50kA. Biến tần hybrid dễ hỏng nhất do tích hợp lưu trữ, rủi ro này cao hơn ở khu vực nông nghiệp với hệ thống bơm nước ngoài trời.

Hiện tượng nứt vỡ, tách lớp và suy giảm hiệu suất tinh thể pin

Bão lớn có thể gây ra hiện tượng nứt vỡ các tinh thể silic bên trong tấm pin mặt trời, làm giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng của hệ thống. Tuy nhiên, các tấm pin chất lượng cao hiện nay đều được trang bị lớp kính cường lực dày và lớp phủ bảo vệ chống va đập, giúp chống chịu lực tác động mạnh, ngay cả khi bị va chạm bởi những viên đá có kích thước lớn và độ cứng cao.

Một nghiên cứu do Phòng Thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia Hoa Kỳ (NREL) thực hiện trên 50.000 hệ thống điện mặt trời từ năm 2009 đến 2013 cho thấy, chỉ khoảng 0,1% số hệ thống bị ghi nhận sự cố hư hỏng hoặc suy giảm hiệu suất hàng năm. Tỷ lệ rất thấp này minh chứng cho sự bền bỉ và độ tin cậy cao của công nghệ pin hiện đại.

Nguyên nhân của hiệu quả này là nhờ các nhà sản xuất danh tiếng áp dụng quy trình kiểm tra nghiêm ngặt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Mỗi tấm pin trước khi tung ra thị trường đều phải vượt qua bài kiểm tra về độ bền và an toàn, đồng thời được cấp chứng nhận UL (Underwriters Laboratories) – tiêu chuẩn quốc tế uy tín đảm bảo chất lượng, độ an toàn và độ bền của sản phẩm.

Thêm vào đó, các nghiên cứu mới cũng chỉ ra rằng việc ứng dụng vật liệu lớp phủ chống thấm và công nghệ sản xuất tiên tiến giúp giảm thiểu các tổn thương do biến đổi nhiệt độ và áp lực cơ học, từ đó nâng cao tuổi thọ và hiệu suất của tấm pin theo thời gian. Đây là những yếu tố thiết yếu giúp hệ thống điện mặt trời duy trì hoạt động ổn định ngay cả trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt như mưa bão.

2. Biện pháp bảo vệ trước & trong mưa bão

Trước mùa bão, áp dụng ngay các biện pháp kỹ thuật giúp hệ thống điện mặt trời chịu lực gió cấp 12+ và sét đánh, phù hợp cho hộ gia đình tiết kiệm hóa đơn điện hay doanh nghiệp giảm chi phí vận hành. Dưới đây là hướng dẫn chi tiết cách bảo vệ hệ thống điện mặt trời an toàn trước mưa bão.

2.1. Gia cố khung đỡ, siết ốc vít chịu gió cấp 12+​

Trước bão 3-5 ngày, kiểm tra và siết chặt ốc vít inox M10 bằng moment 40-50Nm, bổ sung thanh chống ngang chịu lực 5400 Pa theo tiêu chuẩn AS/NZS 1170.2. Với mái tôn doanh nghiệp, sử dụng ke ép mái thay thế ke xuyên lỗ để tránh rò rỉ nước, tăng độ bám dính gấp 2 lần.

• Sử dụng bê tông M250 đổ móng sâu 1m cho hệ thống mặt đất.
• Bổ sung dây cáp thép ø6mm neo khung vào tường bê tông chịu lực kéo 5 tấn.

2.2. Lắp chống sét, thoát nước mái nhà chuẩn IEC​

Lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền (SPD) Type 2 công suất 40kA tại AC/DC busbar, kết hợp kim thu sét Franklin Rod cao 2.5m cách pin 5m theo IEC 62305. Xây máng thoát nước PVC ø110mm dốc 1% quanh mái, ngăn nước đọng giảm hiệu suất pin 15%.

2.3. Ngắt inverter, che tạm pin di động khi bão

Khi gió > cấp 8, ngắt CB inverter và chuyển về chế độ off-grid qua app giám sát như Growatt ShinePhone, tránh quá tải. Đồng thời, không nên tháo pin cố định khỏi thiết bị để tránh nguy cơ rơi vỡ hoặc hư hỏng trong quá trình bão.

3. Bảo trì & tiêu chuẩn lâu dài

Bảo trì định kỳ không chỉ kéo dài tuổi thọ hệ thống điện mặt trời lên 30 năm mà còn tối ưu hoàn vốn 4-6 năm cho doanh nghiệp và hộ gia đình. Áp dụng ngay để hệ thống luôn sẵn sàng cách bảo vệ hệ thống điện mặt trời an toàn trước mưa bão.

3.1. Kiểm tra định kỳ 2 lần/năm, theo dõi hiệu suất​

Kiểm tra trước mùa bão (tháng 5) và sau bão (tháng 12): đo IV curve tấm pin bằng tester Fluke, kiểm tra hiệu suất >85% so baseline. Sử dụng drone kiểm tra mái nhà xưởng, phát hiện nứt khung sớm. Theo dõi PR (Performance Ratio) qua SCADA >80% hàng tháng.

• Kiểm tra nhiệt độ hotspot <65°C bằng camera hồng ngoại.
• Vệ sinh pin bằng nước áp lực 50bar, loại bỏ bụi bám 5-10%.
• Cập nhật firmware inverter chống sét mới nhất từ nhà sản xuất.

3.2. Áp dụng thiết kế chống thiên tai từ lắp đặt

Để thiết kế hệ thống điện mặt trời chống chịu thiên tai hiệu quả, cần ưu tiên gia cố cơ học và cấu trúc bền vững. Khung đỡ được gia cố bằng giằng chéo và thanh ngang, sử dụng phụ kiện neo cơ học, đặc biệt với mái bằng để chống chịu gió và động đất. Vật liệu khung nên là nhôm anodized 6063-T6 dày tối thiểu 3mm, có khả năng chống ăn mòn và chịu lực tốt.

Lựa chọn tấm pin hiệu suất ≥22.5% và khả năng chịu áp lực gió lên đến 5400 Pa theo tiêu chuẩn IEC là yếu tố quan trọng. Hệ thống điện cần được tiếp địa đúng kỹ thuật, trang bị chống sét lan truyền và hộp nối chuẩn IP68 chống nước, bụi. Cáp điện sử dụng lớp cách điện bền, phù hợp với nhiệt độ môi trường để ngăn ngừa xuống cấp và nguy cơ hỏa hoạn.

Cần đánh giá rủi ro tại từng khu vực, đặc biệt với vùng gió lớn hoặc cháy rừng, xây dựng kế hoạch ứng phó khẩn cấp và đào tạo bảo trì. Tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng để đảm bảo nguồn điện ổn định khi mất lưới. Hệ thống giám sát từ xa cũng là yếu tố quan trọng giúp phát hiện sớm sự cố, duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ cho hệ thống điện mặt trời.

Cách bảo vệ hệ thống điện mặt trời an toàn trước mưa bão bao gồm nhận diện tác động, gia cố kỹ thuật và bảo trì định kỳ giúp hệ thống bền vững, tiết kiệm chi phí lâu dài cho hộ gia đình, doanh nghiệp. DAT Group – giải pháp năng lượng tái tạo hàng đầu với >900MWp triển khai – đồng hành cùng bạn. Truy cập ngay https://datsolar.com/ hoặc gọi hotline để tư vấn miễn phí và lắp đặt hệ thống chống bão chuẩn!

Trích nguồn tham khảo :
– U.S. Department of Energy – Federal Energy Management Program (FEMP), “Severe Weather Resilience in Solar Photovoltaic System Design

– Arka 360, “Resilient Solar Systems: Designing for Extreme Weather and Recovery