Việc lắp đặt điện mặt trời trên mái nhà tiếp tục tăng vọt trên toàn cầu và các hệ thống điện mặt trời quy mô lớn vẫn là nguồn sản xuất năng lượng mới chủ yếu, nhưng hai nghiên cứu mới đã đưa ra những lựa chọn mới để mở rộng sản xuất điện mặt trời – trên tường và trên đường cao tốc.
Tấm pin mặt trời đã được thử nghiệm trên các kênh đào ở California.
Nguồn ảnh: Solar Aquagrid.
Một cặp nghiên cứu được công bố vào tháng trước đã nêu bật vô số cách sử dụng năng lượng mặt trời trên toàn thế giới và những lợi ích thứ cấp tiềm năng ngoài việc sản xuất năng lượng sạch.
Khi nhiều mái nhà tại các thành phố của chúng ta đã được lắp đặt tấm pin mặt trời, người ta bắt đầu quan tâm đến việc liệu có thể sử dụng năng lượng mặt trời ở mặt bên của các tòa nhà hay không và sử dụng như thế nào.
Mặc dù không phải là một ý tưởng mới, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đã mô hình hóa tác động của việc triển khai "các hệ thống quang điện hai mặt sáng tạo… trên một kịch bản đột phá quy mô lớn" so với việc chỉ hướng tới triển khai các hệ thống quang điện mặt trời với hướng và độ nghiêng "tối ưu".
Nghiên cứu xem xét "tiềm năng của các phương pháp triển khai mới cho PV để nhanh chóng định hình lại ngành điện châu Âu" dưới hình thức "PV hai mặt thẳng đứng" mà họ tin rằng có thể kéo dài thời gian sản xuất điện PV sang các giai đoạn mà điện có giá trị hơn đối với người tiêu dùng và dễ phân phối hơn.
Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã chứng minh cách các tấm pin quang điện mặt trời thẳng đứng hướng đông-tây có thể kéo dài thời gian tạo ra năng lượng mặt trời bao gồm cả thời điểm mặt trời mọc và lặn - những khoảng thời gian trong ngày có giá trị hơn đối với người tiêu dùng so với thời điểm giữa trưa.
“Thiết lập như vậy thường tạo ra 30% trong 3 giờ giữa trưa, trái ngược với PV hướng Nam tạo ra gần 70% sản lượng vào giữa trưa… Sự khác biệt này cao hơn sự khác biệt giữa hệ thống gió ngoài khơi và trên bờ, cho thấy vai trò tiềm năng của các hệ thống thẳng đứng.”
Các nhà nghiên cứu tin rằng việc triển khai các hệ thống năng lượng mặt trời thẳng đứng như vậy mang lại “một giải pháp nhanh chóng, không hối tiếc, giúp giảm cạnh tranh sử dụng đất và giảm thiểu các vấn đề về tích hợp hệ thống PV”.
Họ nói thêm rằng “Mô-đun hai mặt không tốn thêm chi phí đáng kể so với các mô-đun PV thông thường (bằng cách thay thế nắp sau bằng nắp trong suốt), mở rộng phạm vi ứng dụng PV sang các tùy chọn giúp giảm thiểu thay đổi mục đích sử dụng đất và có thể sản xuất điện theo một mô hình hoàn toàn khác biệt”.
Nhiều mô hình về nhu cầu và mức độ thâm nhập của năng lượng mặt trời không tính đến vai trò của năng lượng mặt trời theo chiều dọc, khiến các nhà nghiên cứu phải đặt câu hỏi "mức độ ảnh hưởng của việc tích hợp danh mục PV đa dạng hơn, bao gồm cả mô-đun hai mặt tiêu chuẩn và theo chiều dọc, đối với thế hệ điện thông thường, bao gồm khí đốt, than và hạt nhân".
Theo mô hình nghiên cứu, tiềm năng của năng lượng mặt trời thẳng đứng trở nên rõ ràng, cho thấy "lượng điện đưa vào lưới điện tăng đáng kể" khi sử dụng nhiều điện mặt trời thẳng đứng hơn, dẫn đến nhu cầu sản xuất điện từ khí đốt và hạt nhân đồng thời giảm.
Mô hình tương tự cũng cho thấy rằng việc lắp đặt nhiều điện mặt trời theo chiều dọc hơn có thể thúc đẩy giá trị kinh tế của sản xuất điện mặt trời, giảm giá điện bán buôn và cho phép nhiều dòng năng lượng hơn chảy giữa các nước láng giềng.”
Nhìn chung, điều này sẽ giúp giảm đáng kể tổng chi phí của hệ thống điện.
Báo cáo cho biết: “Trong kịch bản PV tham chiếu năm 2040, sẽ có mức giảm 3 tỷ Euro khi tăng tỷ lệ mô-đun dọc lên 50%. Trong kịch bản PV cao năm 2040, mức giảm đáng kể hơn, lên tới 3,8 tỷ Euro”.
Các tác giả kết luận: “Về lâu dài, hệ thống điện châu Âu sẽ bền vững hơn về cả mặt kinh tế và môi trường”.
Tuy nhiên, nghiên cứu thứ hai chứng minh vai trò của năng lượng mặt trời trong xã hội đưa ra một ý tưởng tương đối mới – lắp đặt mái nhà quang điện mặt trời trên các xa lộ chính trên thế giới.
Hai nhà nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc gần đây đã công bố nghiên cứu tính toán chi phí và lợi ích của việc lắp đặt mái nhà năng lượng mặt trời trên các xa lộ trên toàn cầu.
Hiện nay, có 3,2 triệu km đường cao tốc trải dài trên khắp hành tinh và các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các mái nhà đường cao tốc lắp pin mặt trời trên toàn thế giới không chỉ có thể đáp ứng hơn 60% nhu cầu năng lượng toàn cầu mỗi năm mà các tấm pin này còn có thể sản xuất đủ điện để thay thế 28% lượng khí thải carbon trên toàn thế giới.
Ling Yao, nhà khoa học về cảm biến từ xa tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Đã có một số chương trình thí điểm lắp đặt pin quang điện trên mái đường cao tốc, nhưng quy mô chưa đạt đến mức chúng tôi hình dung".
“Việc phủ mái nhà năng lượng mặt trời trên các xa lộ trên Trái Đất có thể tạo ra 17,58 petawatt giờ điện mỗi năm, tương đương với hơn 60% tổng lượng điện tiêu thụ của thế giới vào năm 2023.”
Cảm hứng nghiên cứu của Yao đến với anh khi anh lái xe qua một cầu vượt trong giờ đi làm buổi tối.
“Tôi đột nhiên nhìn xuống đường và nghĩ, 'Các con đường được kết nối với nhau. Nó giống như một mạng lưới – xe có thể di chuyển tự do từ nơi này đến nơi khác'", ông nói. "Tôi nghĩ, 'Tại sao chúng ta không biến đường sá thành một mạng lưới quang điện?'"
Việc xây dựng mạng lưới mái nhà năng lượng mặt trời trên các xa lộ mang lại nhiều lợi ích, chẳng hạn như tận dụng đất đã khai thác để sản xuất điện, giảm nhu cầu về năng lượng tạo ra khí nhà kính, dẫn đến giảm tổng lượng khí thải carbon.
Dựa trên phân tích về các tấm pin quang điện polysilicon có công suất phát điện tối đa 250 watt, được đặt nghiêng 10 độ về phía làn đường ngoài cùng của xa lộ, các nhà nghiên cứu kết luận rằng việc phủ kín các xa lộ và các tuyến đường chính trên thế giới sẽ sử dụng 52,3 tỷ tấm pin mặt trời và tạo ra tới 17.578 terawatt-giờ mỗi năm.
Việc lắp đặt mái nhà năng lượng mặt trời trên các tuyến đường chính sẽ tạo ra thêm 13.570 terawatt-giờ mỗi năm.
Các nhà nghiên cứu xác định rằng mái đường cao tốc năng lượng mặt trời cũng có thể giúp giảm số ca tử vong do tai nạn giao thông toàn cầu tới 10,8 phần trăm ở những khu vực có lượng mưa lớn do được bảo vệ thêm khỏi mưa và tuyết. Việc cải thiện an toàn đường cao tốc sau đó cũng sẽ làm giảm chi phí kinh tế do tai nạn giao thông.
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
