Phương pháp mới ước tính nhanh tiềm năng năng lượng mặt trời trong môi trường đô thị

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Công nghệ Delft đã đưa ra một phương pháp mới để tính toán nhanh và chính xác tiềm năng của năng lượng mặt trời của các bề mặt trong môi trường đô thị. Phương pháp này có thể giúp các kiến ​​trúc sư và nhà quy hoạch đô thị kết hợp công nghệ quang điện (năng lượng mặt trời) trong các thiết kế của họ. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Energy.

https://www.sciencedaily.com/images/2019/02/190204114638_1_540x360.jpg

Các tòa nhà, cây xanh và các cấu trúc khác trong những khu vực đô thị khiến cho các mô-đun năng lượng mặt trời bị che bóng, gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất của hệ thống quang điện. Việc đánh giá chính xác hiệu suất và chi phí liên quan của các hệ thống này sẽ tạo thuận lợi cho việc tích hợp hệ thống vào trong môi trường đô thị.

Hiện có một số công cụ mô phỏng hiệu suất của các hệ thống quang điện. Các công cụ này dựa vào mô hình toán học để xác định hiện tượng chiếu xạ trên các mô-đun năng lượng mặt trời. Bằng cách lặp lại việc tính toán bức xạ trong một năm, các công cụ cung cấp thông tin về bức xạ hàng năm mà các mô-đun nhận được. Tuy nhiên, không dễ để xác định chính xác điện năng được sản xuất bởi hệ thống quang điện trong môi trường đô thị. Các mô phỏng hiện nay đòi hỏi tính toán ở mức cao, vì bóng mát của các vật thể xung quanh thay đổi do chuyển động hàng năm của mặt trời gây ra, phải được tính đến.

Hai thông số

Phương pháp mới giúp đơn giản hóa việc tính toán và cho phép người sử dụng thực hiện đánh giá nhanh tiềm năng của năng lượng mặt trời đối với các khu đô thị lớn trong khi vẫn đảm bảo độ chính xác cao. Phương pháp này dựa vào mối tương quan giữa mặt cắt đường chân trời với bức xạ hàng năm nhận được tại một điểm cụ thể ở đô thị. Phương pháp đó đã được giải thích và xác nhận trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Energy. Nghiên cứu chứng minh rằng tổng lượng bức xạ mặt trời hàng năm mà một bề mặt được chọn trong môi trường đô thị thu được, có thể được định lượng bằng hai tham số bắt nguồn từ mặt cắt đường chân trời: hệ số tầm nhìn bầu trời và hệ số che nắng. Trong khi tham số đầu tiên được sử dụng để ước tính bức xạ từ thành phần ánh nắng mặt trời khuếch tán, thì tham số thứ hai thể hiện bức xạ từ thành phần ánh nắng mặt trời trực tiếp. Hai thông số này có thể dễ dàng và nhanh chóng thu được từ mặt cắt đường chân trời. Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng hai thông số này làm giảm đáng kể tính phức tạp trong việc tính toán.

Hộp công cụ phần mềm

Nhóm nghiên cứu đã kết hợp phương pháp trong hộp công cụ phần mềm để tính toán chính xác hiệu suất của các hệ thống quang điện tại bất cứ vị trí nào. Olindo Isabella, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Cách tiếp cận nhanh của chúng tôi được tích hợp trong các công cụ phần mềm để tính toán tiềm năng của năng lượng mặt trời có thể hỗ trợ đáng kể cho việc thiết kế và phân bố các tòa nhà với các hệ thống quang điện tích hợp trong khung quy hoạch đô thị. Nó cũng sẽ giúp các nhà đầu tư đưa ra quyết định tích hợp các hệ thống quang điện vào trong các tòa nhà và những vị trí khác ở đô thị".

N.P.D (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190204114638.htm,