Các nhà khoa học ở Trung Quốc đã thiết kế một phương pháp luận mới để mô phỏng khí hậu gần bề mặt của các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn. Phát hiện của họ cho thấy rằng công cụ mới có thể được sử dụng để thiết kế các trang trại năng lượng mặt trời thân thiện với khí hậu hơn.
Một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc đã phát triển một mô hình dự báo và khí tượng để đánh giá tác động khí hậu từ các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn.
Các nhà khoa học cho biết: “Mô hình được đề xuất là duy nhất dựa trên biểu hiện phân tích của các quá trình trên bề mặt đất liền và sự kết hợp của biểu thức này với một mô hình khí tượng tầng trung bình. thực vật.
Công cụ mới có mô hình cân bằng năng lượng gắn với quang điện được tích hợp với mô hình Nghiên cứu và Dự báo Thời tiết (WRF). Sau này là một hệ thống dự báo thời tiết số trung bình phục vụ cả nhu cầu dự báo và nghiên cứu khí quyển. Nó phù hợp với nhiều ứng dụng trên quy mô từ mét đến hàng nghìn km, bao gồm nghiên cứu dự báo thời tiết, đánh giá chất lượng không khí và năng lượng gió, cũng như nghiên cứu thủy văn.
Mô hình dựa trên nguyên lý cân bằng năng lượng bề mặt, xác định lượng thông lượng năng lượng có sẵn để làm bay hơi nước bề mặt và tăng hoặc giảm nhiệt độ bề mặt. Theo các nhà khoa học, việc dựa vào nguyên lý này đại diện cho nỗ lực đầu tiên nhằm tham số hóa đất / nhiệt tiềm ẩn và các thông số tới hạn không ổn định hoặc hạn chế quan sát trong các nhà máy năng lượng mặt trời.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm mô hình này tại một nhà máy điện mặt trời quy mô 70 MW đặt tại Wujiaqu, thuộc vùng Tân Cương của Trung Quốc, với thời gian thử nghiệm kéo dài từ tháng 7 đến tháng 10 năm 2020. Họ phát hiện ra rằng tác dụng che chắn của các mô-đun năng lượng mặt trời làm giảm nhiệt độ bề mặt đất trong khi tăng nhiệt của khí quyển xung quanh và gradien nhiệt độ giữa khí quyển và bề mặt đất.
Gradien nhiệt độ là đại lượng vật lý mô tả hướng có tốc độ thay đổi nhiệt độ nhanh nhất, ở xung quanh một vị trí, và độ lớn của mức độ thay đổi nhiệt độ nhanh nhất này. Gradien nhiệt độ là một loại gradien, có thứ nguyên thể hiện trong đơn vị đo của nhiệt độ trên đơn vị đo của chiều dài. Đơn vị đo của nó trong Hệ Đo lường Quốc tế là kelvin trên mét (K/m). Gradien nhiệt độ trong khí quyển là đại lượng quan trọng đối với các khoa học khí quyển (khí tượng học, khí hậu học và các ngành liên quan).
Họ cũng xác định rằng thông lượng nhiệt từ đất đi xuống trong nhà máy điện mặt trời tăng khoảng 34,0% vào ban ngày.
“Vào ban đêm, các tấm quang điện làm mát và hấp thụ nhiệt nhanh chóng từ bầu khí quyển gần bề mặt, do đó, nhiệt độ bề mặt giảm làm tăng gradient nhiệt độ giữa lớp đất sâu và bề mặt, dẫn đến sự gia tăng nhỏ thông lượng nhiệt của đất lên.khoảng 7,0%, ”họ nói.
Trong mùa lạnh, thông lượng nhiệt trung bình hàng ngày của đất trong nhà máy quang điện giảm khoảng 22,0%.
“Việc che nắng vật lý của các tấm PV làm giảm nhiệt độ bề mặt đất trong nhà máy quang điện, và phạm vi làm mát thay đổi theo sự thay đổi trong ngày và theo mùa. Nói chung, sự làm mát vào ban ngày / mùa hè mạnh hơn vào ban đêm / mùa đông, ”các nhà khoa học cho biết.
Họ đã giới thiệu mô hình trong “ Mô hình trung gian WRF-PV được ghép nối mô phỏng khí hậu gần bề mặt của các nhà máy quang điện quy mô lớn”, được xuất bản gần đây trên tạp chí Solar Energy. Nhóm nghiên cứu bao gồm các học giả từ Trung tâm Khí hậu Quốc gia của Cục Quản lý Khí tượng Trung Quốc (CMA), Đại học Thanh Hoa và Học viện Khoa học Trung Quốc.
“Mô hình WRF-PV kết hợp này không chỉ tái tạo tốt hơn các biến thể của nhiệt độ bề mặt tối đa / trung bình hàng ngày, bức xạ sóng ngắn đi xuống và tốc độ gió được quan sát từ hai nhà máy PV quy mô tiện ích, mà còn cải thiện khả năng mô phỏng của thông lượng nhiệt cảm nhận và tiềm ẩn thông lượng nhiệt trên các khu vực nhà máy quang điện, ”họ nói.
Nguồn: Tạp chí PV
