Hiệu suất của hệ thống quang điện (PV) trong điều kiện phía bắc đã được đo lường tại Đại học Oulu, Phần Lan, với hai cơ sở hạ tầng nghiên cứu bao gồm 40 tấm pin mặt trời, bao gồm một hệ thống băng chuyền tấm pin độc đáo trên mái khuôn viên trường Linnanmaa phục vụ mục đích nghiên cứu.
Tín dụng: Pixabay/CC0 Public Domain
Ở điều kiện phía bắc, việc sản xuất điện mặt trời bị ảnh hưởng đáng kể bởi các mùa, độ cao của mặt trời, vị trí địa lý, nhiệt độ và lượng tuyết rơi. Các tác động đã được kiểm tra bằng cách lắp đặt các tấm pin mặt trời theo các hướng khác nhau và nghiêng trên mái nhà. Các phép đo dữ liệu sản xuất quang điện mặt trời đã được thu thập cứ sau 15 phút kể từ tháng 8 năm 2021, như một phần dữ liệu nghiên cứu tiến sĩ của Vinay Shekar.
Nghiên cứu thực nghiệm về sản xuất điện mặt trời quang điện ở vĩ độ phía bắc tương đối hạn chế so với các vùng ôn đới. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nghiên cứu này đã tăng trưởng đều đặn, tập trung vào các chủ đề như mất năng lượng do tuyết, hiệu suất ở vùng khí hậu lạnh và khả năng kinh tế. Oulu nằm ở vĩ độ khoảng 65 độ bắc.
"Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp thông tin quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất năng lượng mặt trời ở các khu vực phía bắc. Kết quả cũng có thể được sử dụng, ví dụ, trong quy hoạch đô thị, phân vùng và xây dựng để tối đa hóa sản xuất năng lượng mặt trời", Giáo sư Eva Pongracz từ Đại học Oulu cho biết.
Theo Chiến lược năng lượng mặt trời của EU, đến năm 2026, việc lắp đặt năng lượng mặt trời trên mái nhà sẽ bắt buộc đối với tất cả các tòa nhà công cộng và thương mại mới có diện tích sàn hữu ích lớn hơn 250 m2 và cuối cùng là tất cả các tòa nhà dân cư mới.
Cả 40 tấm pin mặt trời được sử dụng trong phòng thí nghiệm mái nhà đều là tấm pin Si đơn tinh thể, trong đó 12 tấm được lắp trên mái nhà ở góc nghiêng 23°–46° và 12 tấm được lắp thẳng đứng trên tường ở góc 90°, tất cả đều hướng về phía nam.
Hệ thống băng chuyền tấm pin mặt trời có 16 tấm: tám tấm nghiêng 40° và tám tấm thẳng đứng. Các tấm nghiêng và thẳng đứng được định hướng theo cả tám hướng chính và hướng phụ. Hệ thống này được sử dụng để đánh giá tác động của phương vị lên quá trình tạo ra điện. Không có băng chuyền tấm pin nào tương tự được sử dụng trong nghiên cứu ở bất kỳ nơi nào khác.
"Dữ liệu đo lường cho thấy, để tối đa hóa năng suất cho cả năm, tốt nhất là lắp đặt các tấm pin mặt trời trên mái nhà hướng về phía đông nam hoặc nam. Hướng tốt thứ hai là hướng đông vì đường đi của mặt trời, và hướng tốt thứ ba là hướng tây nam", Shekar cho biết. Các nhà nghiên cứu đưa ra khuyến nghị dựa trên đánh giá chung hàng năm.
"Dựa trên nghiên cứu trước đây của chúng tôi, chúng tôi cũng khuyến nghị góc nghiêng thấp hơn là 28° thay vì khuyến nghị góc 43°–48° tiêu chuẩn cho các tấm pin nghiêng", nhà nghiên cứu tiến sĩ Shekar đảm bảo. Góc này giảm thiểu bóng râm và tối ưu hóa năng suất hàng năm một chút, khoảng 3% khi so sánh với góc 45°.
Nhiều người quan tâm đến hiệu ứng phản xạ mặt trời (albedo) từ tuyết trên các tấm pin mặt trời. "Nó thực sự có tiềm năng năng lượng và đáng để khám phá chi tiết", Shekar xác nhận. "Trong mùa xuân tuyết rơi vào tháng 3–tháng 4, các tấm tường thẳng đứng hướng về phía nam có thể tạo ra nhiều năng lượng như vào tháng 6–tháng 7, mặc dù thời gian ban ngày ngắn hơn nhiều".
Tuy nhiên, trong suốt cả năm, các tấm lợp nghiêng 28° hướng về phía nam tạo ra nhiều năng lượng hơn 20% so với các tấm tường góc 90°. Những ngày hè dài cũng gây ra sự gia tăng đột biến trong sản xuất năng lượng; các tấm lợp tạo ra hơn một nửa sản lượng hàng năm của chúng trong tháng 5–tháng 7.
"Tập trung vào việc lắp đặt nghiêng thấp, tối ưu hóa cho mùa hè có thể là giải pháp tốt nhất để tối ưu hóa tổng sản lượng trong năm. Chúng tôi cũng không khuyến nghị phương pháp lắp đặt kết hợp, chẳng hạn như lắp một số tấm pin theo các hướng khác nhau", Pongracz tóm tắt.
Dữ liệu đo lường tấm pin mặt trời đã được công bố trên trang lưu trữ dữ liệu Mendeley và những kết quả mới nhất hiện đang được các chuyên gia khoa học đánh giá để xác nhận.
Shekar cho biết: "Chúng chứng minh các hướng có giá trị kinh tế cao nhất và các hướng không tối ưu trong điều kiện phía bắc, cung cấp thông tin chi tiết quan trọng để triển khai điện mặt trời hiệu quả về mặt chi phí theo nhiệm vụ năng lượng mặt trời của EU".
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
