PV hai mặt thẳng đứng vượt trội hơn các hệ thống PV nghiêng ở Vương quốc Anh

Một nghiên cứu-kéo dài một năm cho thấy các hệ thống PV trên mái nhà hai mặt thẳng đứng có thể hoạt động tốt hơn các hệ thống PV trên mái nhà nghiêng thông thường qua các mùa ở Vương quốc Anh.

Nghiên cứu của Đại học York đã thực hiện đánh giá thực nghiệm đầu tiên về hệ thống quang điện hai chiều thẳng đứng trên mái nhà của các chuyên gia năng lượng mặt trời thẳng đứng có trụ sở tại Na Uy Over Easy Solar ở khí hậu Anh. Những phát hiện đầy đủ được trình bày trong bài báo “Nghiên cứu toàn diện về hiệu quả của hệ thống quang điện hai mặt thẳng đứng: một nghiên cứu điển hình ở Vương quốc Anh”, được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

Nghiên cứu đã đánh giá hiệu suất của hệ thống PV hai mặt thẳng đứng của Over Easy Solar được lắp đặt trên tầng thượng của tháp vật lý của trường đại học. Nó bao gồm các tế bào dị vòng hiệu suất 22,5% và sử dụng sỏi trắng để phản chiếu ánh sáng lên mặt sau của hệ thống, điều mà các thiết lập bảng điều khiển truyền thống không thể sử dụng.

Hệ thống này được giám sát trong toàn bộ chu kỳ hàng năm vào năm 2023 và được so sánh với hệ thống PV đơn tinh thể silicon đơn tinh thể được gắn theo chiều dọc và hệ thống PV một mặt nghiêng truyền thống. Hệ thống của Over Easy Solar cho thấy sản lượng cao hơn 26,91% so với hệ thống nghiêng vào buổi sáng từ 05:30 đến 09:00 và sản lượng cao hơn 22,8% trong những giờ từ 17:00 đến 20:30.

Keelin Currivan, cố vấn giải pháp khách hàng quốc tế tại Over Easy Solar, đã giải thích với tạp chí pv về cách những kết quả này nêu bật lợi thế đỉnh kép do quang điện hai mặt thẳng đứng mang lại.

Currivan cho biết: “Trong khi các tấm pin nghiêng truyền thống phải vật lộn với tình trạng bão hòa vào giữa trưa, đạt đỉnh điểm khi lưới điện thường đầy và giá thấp, thì hệ thống hai mặt thẳng đứng của chúng tôi sẽ chuyển hoạt động sản xuất sang thời điểm cần thiết nhất”. Cô nói thêm rằng những mức cao nhất này phù hợp với mức tăng đột biến của khu dân cư do nhu cầu sưởi ấm, nấu ăn và xe điện, từ đó làm giảm nhu cầu lưu trữ pin và giảm thiểu tắc nghẽn lưới điện.

Hệ thống PV hai mặt thẳng đứng của Easy Solar hoạt động tốt hơn cả hai hệ thống thử nghiệm khác trong bốn mùa. Nó có mức tăng so sánh 14,77% so với hệ thống nghiêng truyền thống vào mùa hè, tăng lên 19,32% vào mùa xuân, 20,27% vào mùa thu và 24,52% vào mùa đông.

Currivan giải thích: "Hướng dọc là hình học ưu việt dành cho khí hậu ở Vương quốc Anh và Ireland vì nó được tối ưu hóa cho-ánh nắng mùa đông góc thấp và ánh sáng khuếch tán". "Ngay cả khi so sánh với hệ thống một mặt thẳng đứng, phiên bản hai mặt vẫn tăng thêm 12,45% vào mùa đông, chứng tỏ rằng việc nắm bắt-sự phản chiếu từ phía sau là rất quan trọng."

Vào một-ngày hiệu suất đặc biệt cao, ngày 7 tháng 5, hệ thống của Over Easy Solar đã tạo ra 4,92 kWh, nhiều năng lượng hơn khoảng 25,38% so với hệ thống nghiêng trong ngày. Các tác giả của bài nghiên cứu, có trụ sở tại Đại học York, nói thêm rằng những phát hiện của họ “nhấn mạnh khả năng tuyệt vời của hệ thống PV hai mặt thẳng đứng trong việc khai thác năng lượng mặt trời một cách hiệu quả, bất kể sự khác biệt theo mùa”.

Kết luận của họ cho biết: “Thiết kế của nó không chỉ tối đa hóa việc sử dụng đất mà còn tích hợp hoàn hảo với cảnh quan kiến ​​trúc hiện đại, tăng thêm giá trị thẩm mỹ cho các lợi ích chức năng của nó”. “Công nghệ hai chiều của hệ thống, có khả năng thu bức xạ mặt trời từ cả hai phía, giúp tăng đáng kể hiệu suất năng lượng của nó, khiến nó trở thành một giải pháp hiệu quả cho những khu vực có môi trường phản xạ và tiếp xúc với ánh nắng mặt trời thay đổi.”

Currivan nói thêm rằng lợi nhuận cao hơn trong những tháng có giá-cao cũng dẫn đến thời gian hoàn vốn nhanh hơn mặc dù chi phí ban đầu cao hơn. Cô ước tính chi phí ban đầu của hệ thống PV hai mặt thẳng đứng là 1.200 GBP (1.630 USD)/kW, so với 900 GBP/kW của hệ thống truyền thống. Currivan giải thích: “Sản lượng tăng lên dẫn đến khoản tiết kiệm bổ sung hàng năm ước tính là 1.221,13 GBP trên mỗi 1.500 kWh cơ bản ở Vương quốc Anh, dựa trên mức giá 0,28 GBP/kWh”.

Hệ thống hai mặt thẳng đứng của Over Easy Solar cũng phải chịu sự mô phỏng động lực học chất lỏng bằng máy tính trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống này duy trì lực nâng không đáng kể ở tốc độ gió khoảng 98 km/h. Currivan cho rằng đây là lợi thế về cấu trúc quan trọng đối với-các vùng ven biển có gió lớn trên khắp Vương quốc Anh và Ireland.

Currivan nói với tạp chí pv Over Easy Solar đang sử dụng các kết quả nghiên cứu để thúc đẩy việc mở rộng sang thị trường Anh và Ireland. Cô nói: “Tôi ngạc nhiên về khả năng áp dụng của những hệ thống này đối với thị trường Anh và Ireland. “Ở Na Uy và những vùng có khí hậu lạnh hơn, những hệ thống này là hệ thống duy nhất khả thi nhờ có lượng tuyết lớn, nhưng ngay cả trong điều kiện khí hậu này, nó vẫn đang tác động đến nhiều điểm chính, từ lợi ích theo mùa đến giảm thiểu các vấn đề về lưới điện cho đến đạt đỉnh điểm gấp đôi.”

Đầu tháng này, Over Easy Solar đã lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời thẳng đứng trên mái nhà đầu tiên tại thị trường Mỹ. Một phân tích nghiên cứu điển hình trước đây của công ty cho thấy các tấm mái thẳng đứng có khả năng hoạt động tốt hơn các hệ thống mái nhà thông thường trong những tháng có tuyết rơi.