Với nhu cầu toàn cầu về năng lượng tái tạo toàn cầu, công nghệ quang điện (năng lượng mặt trời) đã được sử dụng rộng rãi như một thành phần quan trọng của năng lượng sạch. Và làm thế nào để tối ưu hóa hiệu suất của các hệ thống PV để cải thiện hiệu quả năng lượng trong quá trình cài đặt của họ đã trở thành một vấn đề quan trọng đối với các nhà nghiên cứu và kỹ sư. Các nghiên cứu gần đây đã đề xuất các góc nghiêng tối ưu và chiều cao độ cao cho các hệ thống PV trên sân thượng, cung cấp các ý tưởng mới để cải thiện hiệu quả phát điện PV.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của các hệ thống PV
Hiệu suất của hệ thống PV trên sân thượng bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, trong đó quan trọng nhất bao gồm góc bức xạ mặt trời, nhiệt độ môi trường, góc lắp và độ cao. Điều kiện ánh sáng ở các khu vực khác nhau, biến đổi khí hậu và cấu trúc mái đều ảnh hưởng đến hiệu ứng phát điện của các tấm PV. Trong số các yếu tố này, góc nghiêng và chiều cao trên cao của các bảng PV là hai biến quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự thu nhận ánh sáng và hiệu quả tản nhiệt của chúng.
Góc nghiêng tối ưu
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng góc nghiêng tối ưu của hệ thống PV không chỉ phụ thuộc vào vị trí địa lý và các biến thể theo mùa, mà còn liên quan chặt chẽ đến điều kiện thời tiết địa phương. Nói chung, góc nghiêng của các tấm PV phải gần với vĩ độ cục bộ để đảm bảo sự tiếp nhận tối đa năng lượng bức xạ từ mặt trời. Góc nghiêng tối ưu thường có thể được điều chỉnh một cách thích hợp theo mùa để thích nghi với các góc ánh sáng theo mùa khác nhau.
Tối ưu hóa vào mùa hè và mùa đông:
1. Vào mùa hè, khi mặt trời nằm gần thiên đỉnh, góc nghiêng của các tấm PV có thể được hạ xuống một cách thích hợp để chụp tốt hơn ánh sáng mặt trời trực tiếp dữ dội.
2. Vào mùa đông, góc mặt trời thấp hơn và tăng một cách thích hợp góc nghiêng đảm bảo rằng các tấm PV nhận được nhiều ánh sáng mặt trời hơn.
Ngoài ra, người ta đã phát hiện ra rằng một thiết kế góc cố định (thường được cố định gần góc vĩ độ) cũng là một lựa chọn hiệu quả cao trong một số trường hợp cho các ứng dụng thực tế, vì nó đơn giản hóa quá trình cài đặt và vẫn cung cấp phát điện tương đối ổn định trong hầu hết các điều kiện khí hậu .
Chiều cao trên cao tối ưu
Trong thiết kế của hệ thống PV trên sân thượng, chiều cao trên cao của các tấm PV (tức là khoảng cách giữa các tấm PV và mái nhà) cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả phát điện của nó. Một độ cao thích hợp giúp tăng cường thông gió của các tấm PV và giảm sự tích lũy nhiệt, do đó cải thiện hiệu suất nhiệt của hệ thống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi khoảng cách giữa các tấm PV và mái nhà được tăng lên, hệ thống có thể làm giảm hiệu quả sự gia tăng nhiệt độ và do đó cải thiện hiệu quả.
Hiệu ứng thông gió:
3. Trong trường hợp không có chiều cao trên không đủ, các tấm PV có thể bị giảm hiệu suất do tích tụ nhiệt. Nhiệt độ quá mức sẽ làm giảm hiệu quả chuyển đổi của các bảng PV và thậm chí có thể rút ngắn tuổi thọ dịch vụ của họ.
4. Sự gia tăng chiều cao dự phòng giúp cải thiện lưu thông không khí bên dưới các tấm PV, giảm nhiệt độ hệ thống và duy trì các điều kiện vận hành tối ưu.
Tuy nhiên, sự gia tăng chiều cao trên cao cũng có nghĩa là chi phí xây dựng cao hơn và nhiều yêu cầu về không gian hơn. Do đó, việc chọn chiều cao chi phí thích hợp cần được cân bằng theo các điều kiện khí hậu địa phương và thiết kế cụ thể của hệ thống PV.
Các thí nghiệm và phân tích dữ liệu
Các nghiên cứu gần đây đã xác định một số giải pháp thiết kế được tối ưu hóa bằng cách thử nghiệm các kết hợp khác nhau của góc mái và độ cao trên cao. Bằng cách mô phỏng và phân tích dữ liệu thực tế từ một số khu vực, các nhà nghiên cứu đã kết luận:
5. Góc nghiêng tối ưu: Nói chung, góc nghiêng tối ưu cho hệ thống PV trên mái nằm trong phạm vi cộng hoặc trừ 15 độ của vĩ độ cục bộ. Điều chỉnh cụ thể được tối ưu hóa theo những thay đổi theo mùa.
6. Chiều cao chi phí tối ưu: Đối với hầu hết các hệ thống PV trên sân thượng, chiều cao trên cao tối ưu là từ 10 đến 20 cm. Độ cao quá thấp có thể dẫn đến tích tụ nhiệt, trong khi độ cao quá cao có thể làm tăng chi phí lắp đặt và bảo trì.
Phần kết luận
Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ mặt trời, cách tối đa hóa hiệu quả phát điện của các hệ thống PV đã trở thành một vấn đề quan trọng. Góc nghiêng tối ưu và chiều cao trên cao của các hệ thống PV trên sân thượng được đề xuất trong nghiên cứu mới cung cấp các giải pháp tối ưu hóa lý thuyết giúp cải thiện hơn nữa hiệu quả tổng thể của các hệ thống PV. Trong tương lai, với sự phát triển của thiết kế thông minh và công nghệ dữ liệu lớn, dự kiến chúng tôi sẽ có thể đạt được việc sử dụng năng lượng PV hiệu quả và tiết kiệm hơn thông qua thiết kế chính xác và cá nhân hóa hơn.
Thời gian đăng: Tháng 2-13-2025