Mục lục
Công nghệ quang điện (Điện năng lượng mặt trời) sử dụng các tế bào quang điện, chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng dựa trên hiệu ứng quang điện. Tấm pin năng lượng mặt trời gồm nhiều tế bào quang điện để tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
Solar Tracking – Theo dõi năng lượng mặt trời là một hệ thống thiết bị được áp dụng rộng rãi trong cả công nghệ quang điện và Công nghệ năng lượng mặt trời tập trung. Solar Tracking – Theo dõi năng lượng mặt trời là một công nghệ để định hướng tấm thu năng lượng mặt trời, tấm phản xạ hoặc tấm quang điện về phía mặt trời. Khi mặt trời di chuyển trên bầu trời, một thiết bị theo dõi đảm bảo rằng bộ thu năng lượng mặt trời tự động đi theo và duy trì góc tối ưu để nhận được nhiều nhất bức xạ mặt trời.
Máy theo dõi năng lượng mặt trời ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các tấm pin mặt trời cấp dân dụng và thương mại do công nghệ bẫy năng lượng mặt trời được cải tiến và hiệu quả hơn. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về các loại Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời – Solar Tracking khác nhau và những ưu nhược điểm của chúng.
Các loại Hệ thống Solar tracking
Solar tracking có thể được phân loại theo phương thức chuyển động của chúng:
Có các trục cho một bề mặt chuyển động: hai trục ngang và một trục thẳng đứng.
Bề mặt có thể được xoay quanh mỗi trục (nghiêng) để có được góc thích hợp để nhận được ánh sáng mặt trời tối đa.
Khi chuyển động hoặc điều chỉnh bề mặt xảy ra bằng cách quay quanh một trục, nó được gọi là theo dõi một trục .
Mặt khác, khi chuyển động quay của bề mặt đồng thời xảy ra xung quanh hai trục , nó được gọi là theo dõi trục kép .
Ứng dụng của hệ thống theo dõi một trục
Solar tracking một trục thường di chuyển từ Đông sang Tây và theo hướng của Mặt trời.
Trình theo dõi một trục chỉ có một góc được sử dụng làm trục quay. Loại thiết bị theo dõi này có thể tăng sản lượng điện hơn 30%.
Các trình theo dõi này cung cấp một cách hiệu quả, đơn giản và chi phí thấp để cải thiện hoạt động của các hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trời.
Ngoài ra, những thiết bị theo dõi này có thể tối ưu hóa hiệu suất của Mặt trời trong suốt mùa Hè và mùa Xuân, khi Mặt trời ở vị trí cao hơn trên bầu trời.
Tuy nhiên, tính hữu dụng của trình theo dõi một trục giảm khi chúng di chuyển xa hơn về phía Bắc. Đó là bởi vì phương sai của góc mặt trời cao hơn giữa mùa Hè và mùa Đông.
Ngoài ra, hiệu suất giảm vào các thời điểm khác trong năm đối với vị trí nằm ngang của Mặt trời. Ở các vĩ độ cao hơn, trình theo dõi trục dọc hoạt động tốt hơn.
Bằng cách này, các mảng hoặc tấm pin mặt trời có thể theo dõi vị trí của Mặt trời trong suốt mùa Đông cũng như mùa Hè.
Bây giờ, chúng ta hãy nói về các loại trình theo dõi một trục khác nhau, chẳng hạn như ngang, dọc, nghiêng và căn chỉnh cực.
Solar tracking một trục nằm ngang (HTSAT)
Bộ theo dõi năng lượng mặt trời một trục nằm ngang quay từ Đông sang Tây suốt cả ngày trên một trục cố định song song với mặt đất. Loại trình theo dõi này được coi là cấu hình theo dõi tiết kiệm chi phí nhất trong nhiều ứng dụng.
Máy theo dõi một trục ngang có thể theo dõi chuyển động của Mặt trời từ sáng đến tối trên bầu trời.
Cấu trúc HSAT có thể được hỗ trợ tại nhiều điểm dọc theo trục quay và do đó yêu cầu ít phức tạp hơn và ít vật liệu hơn để chế tạo so với các hình học theo dõi khác.
Hình học theo dõi ngang được ưa thích hơn vì nó làm giảm các yêu cầu về vật liệu cấu trúc bằng cách giữ các mô-đun ở một cấu hình tương đối thấp so với nền móng.
Ngoài ra, không cần kết nối đặc biệt nào để xoay hệ thống về trọng tâm của nó.
Solar tracking một trục nghiêng ngang (HTSAT)
Loại thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời một trục này tương tự như HSAT. Tuy nhiên, thiết bị được lắp đặt ở một độ nghiêng nhất định.
Hệ thống theo dõi trục nghiêng tương đối phức tạp hơn hệ thống theo dõi trục đơn nằm ngang và thường yêu cầu nền bê tông.
HTSATs được nghiêng lên trên và về phía Nam hoặc Bắc bán cầu và xoay các tấm từ Đông sang Tây trong suốt cả ngày để theo dõi chuyển động của Mặt trời.
Bởi vì HTSATs phức tạp hơn, chúng có thể đắt tiền. Ngoài ra, yêu cầu một nền bê tông làm tăng chi phí.
Nói chung, HTSAT không thể mở rộng, có nghĩa là các thành phần cơ học không được chia sẻ giữa các đơn vị. Do đó, chi phí cho mỗi bảng điều khiển có thể không thấp hơn trong các mảng lớn hơn.
Solar tracking một trục dọc (VSAT)
Máy theo dõi mặt trời một trục thẳng đứng hoặc VSAT quay từ Đông sang Tây theo Mặt trời suốt cả ngày.
Các hệ thống này thường được lắp đặt ở những vị trí có độ cao hoặc miền núi.
Hình dạng của VSAT không song song với mặt đất, do đó, các thiết bị theo dõi này dễ dàng duy trì góc tới mặt trời nhất quán khi Mặt trời ở thấp hơn trên bầu trời.
Điều này đặc biệt có lợi ở các vĩ độ phía bắc, ví dụ, từ 40° đến 55°. Tuy nhiên, không giống như các mảng ngang phẳng, bố cục trường dọc cần phải phù hợp với cấu hình cao hơn của bộ theo dõi dọc và trải các đơn vị ra để tránh tự tô bóng và thất thoát năng lượng.
Kết quả là, các máy theo dõi một trục thẳng đứng có xu hướng có mật độ năng lượng tương đối thấp hơn trên một mẫu Anh.
Solar tracking một trục nghiêng dọc (VTSAT)
Loại bộ theo dõi này tương tự như bộ theo dõi một trục nằm ngang, nghiêng. Sự khác biệt duy nhất là độ nghiêng song song với một vị trí nằm ngang và quay trên một trục thẳng đứng.
Các trình theo dõi này cũng có thể cải thiện việc thu hoạch năng lượng so với các trình theo dõi ngang. Tuy nhiên, do góc nghiêng tối ưu, các bộ theo dõi một trục nghiêng phải chịu tải trọng gió tăng lên so với các bộ nằm ngang.
Trong VTSTATs, các yêu cầu về kết cấu cao hơn, và do đó, nhiều thép và bê tông được sử dụng hơn so với một mảng ngang.
Ưu điểm của Hệ thống Solar tracking một trục
Trình theo dõi một trục có một mức độ linh hoạt duy nhất đóng vai trò như một trục quay, thường được căn chỉnh dọc theo đường dẫn Bắc Nam. Những ưu điểm chính của bộ theo dõi một trục bao gồm:
- Bộ theo dõi một trục đáng tin cậy hơn.
- Trục đơn có tuổi thọ lâu hơn so với bộ theo dõi trục kép.
- Bộ theo dõi trục đơn rẻ hơn bộ theo dõi trục kép vì chúng có cơ chế đơn giản và hoạt động với chi phí thấp.
- Trình theo dõi một trục lý tởng cho các công ty có ngân sách thấp hơn hoặc các khu vực có nhiều mây.
- Bộ theo dõi một trục hiệu quả gần 32,17% so với bảng gắn bộ theo dõi năng lượng mặt trời cố định.
- Những thiết bị theo dõi này đi theo Mặt trời từ Đông sang Tây, cung cấp sản lượng điện ổn định suốt cả ngày.
- Các thiết bị theo dõi tạo ra điện năng hàng năm cao hơn 15-16% so với một trạm tĩnh có cùng công suất lắp đặt.
- Bộ theo dõi một trục cung cấp mật độ đặt bảng PV trên mỗi ô vuông cao nhất.
- Thời gian hoàn vốn thấp hơn đối với khoản đầu tư vào dự án năng lượng mặt trời, và lợi nhuận tăng đáng kể.
Việc lắp đặt Solar tracking có thể yêu cầu một số bộ phận và bánh răng bổ sung để thêm vào hệ thống bảng điều khiển năng lượng mặt trời và chúng cũng cần được bảo trì theo thời gian.
Nhược điểm của Solar tracking một trục
- Năng lượng đầu ra thấp hơn bởi bộ theo dõi trục đơn trong điều kiện nắng so với bộ theo dõi trục kép
- Nâng cấp công nghệ hạn chế.
Ứng dụng của Solar tracking hai trục
Bộ theo dõi trục kép có hai độ trục quay, được gọi là “trục chính” và “trục phụ”.
Trục quay có thể di chuyển xuống dưới hoặc lên trên để điều chỉnh theo các góc của Mặt trời trong suốt cả ngày.
Theo dõi trục kép cho phép định hướng chính xác nhất của thiết bị năng lượng mặt trời và được cho là cung cấp thêm 40% sản lượng thông qua việc hấp thụ năng lượng. Tuy nhiên, những thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời này phức tạp hơn và đắt tiền hơn.
Máy theo dõi trục kép liên tục quay mặt về phía Mặt trời vì chúng có thể di chuyển theo hai hướng khác nhau. Có hai loại công cụ theo dõi trục kép dựa trên độ cao – độ cao đầu nghiêng và độ cao phương vị.
Thông thường, theo dõi trục kép được sử dụng để định hướng gương và chuyển hướng ánh sáng mặt trời dọc theo một trục cố định về phía máy thu đứng yên.
Khi những thiết bị theo dõi này theo dõi đường đi của mặt trời theo chiều dọc và chiều ngang, chúng giúp thu được năng lượng mặt trời tối đa.
Trình theo dõi trục kép độ cao phương vị có thể giải quyết cả hai vấn đề. Tuy nhiên, những thiết bị theo dõi này có tốn thêm vào chi phí lắp đặt năng lượng mặt trời.
Chức năng của máy theo dõi trục kép phụ thuộc vào các trục dọc và trục ngang, được dẫn hướng bằng bộ điều khiển tương tự như kính thiên văn năng lượng mặt trời. Chúng khá tốn kém và việc sử dụng chúng thường chỉ giới hạn trong các hệ thống năng lượng mặt trời cấp thương mại.
Việc theo dõi chính xác các máy theo dõi năng lượng mặt trời trục kép cũng được sử dụng trong một ứng dụng năng lượng mặt trời tập trung, chẳng hạn như gương chiếu trực tiếp các máy thu ánh sáng mặt trời và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiệt.
Ưu điểm của Solar tracking hai trục
- Máy theo dõi trục kép theo dõi Mặt trời liên tục và cung cấp sản lượng điện liên tục trong ngày.
- Những thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời này cung cấp một giải pháp hợp lý trong trường hợp khả năng kết nối với lưới điện bị hạn chế.
- Máy theo dõi trục kép cần không gian nhỏ hơn và tạo cơ hội để sử dụng khu vực còn lại xung quanh cho các mục đích bổ sung khác như bãi đậu xe ô tô, làm vườn và các mục đích khác.
- Các thiết bị theo dõi này tạo ra sản lượng điện cao hơn 45-50% mỗi năm so với một trạm tĩnh có cùng công suất lắp đặt;
- Bộ theo dõi trục kép cung cấp giải pháp tối ưu cho các khu vực có thể cản trở năng suất năng lượng mặt trời. Một số khu vực này có thể là một cấu trúc phức tạp của mặt đất, phù điêu phức tạp, đá nhô ra, hướng về phía Bắc và những khu vực khác.
- Thời gian hoàn vốn đầu tư thấp hơn trong trường hợp máy theo dõi trục kép. Ngoài ra, lợi nhuận sẽ tăng lên đáng kể trong suốt thời gian tồn tại của chúng.
Nhược điểm của Solar tracking trục kép
- Bộ theo dõi trục kép có độ phức tạp kỹ thuật cao hơn, khiến nó có khả năng dễ bị trục trặc.
- Những trình theo dõi này có tuổi thọ ngắn hơn và độ tin cậy thấp hơn.
- Hiệu suất thấp trong điều kiện thời tiết nhiều mây hoặc u ám
Các loại Solar tracking khác:
Trình theo dõi thụ động
Bộ theo dõi năng lượng mặt trời thụ động sử dụng chất lỏng khí nén có điểm sôi thấp quay sang bên này hoặc bên kia để làm cho bộ theo dõi di chuyển để phản ứng với sự mất cân bằng.
Vì kiểu định hướng này không chính xác nên nó không phù hợp với một số loại bộ thu quang điện (PV) tập trung nhưng hoạt động tốt đối với các loại bảng PV thông thường.
Trình theo dõi hoạt động
Mặt khác, bộ theo dõi tích cực sử dụng động cơ và bánh răng để điều khiển bộ theo dõi bằng bộ điều khiển, phản ứng với hướng mặt trời.
Vì động cơ tiêu thụ năng lượng nên chúng cần được sử dụng khi cần thiết.
Tương lai của Solar Tracking
Solar tracking trục đơn hoặc trục kép có thể giúp tạo ra mức năng lượng mặt trời tối ưu. Đây là lý do tại sao điều quan trọng là phải quyết định loại thiết bị theo dõi nào phù hợp khi xem xét các yếu tố khác nhau, bao gồm địa hình, khí hậu và loại tấm pin mặt trời đang được sử dụng.
Nếu bạn là người chuẩn bị lắp đặt năng lượng mặt trời, tùy thuộc vào ngân sách của bạn, địa hình, khí hậu và tuổi thọ của hệ thống, bạn cần xem xét các yếu tố chính để đưa ra quyết định đúng đắn.
Bây giờ, khi nói đến tương lai của ngành công nghiệp theo dõi năng lượng mặt trời, nó có vẻ khá tươi sáng. Theo Research and Market, thị trường thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời toàn cầu đạt giá trị 7,7 tỷ đô la Mỹ vào năm 2020. Về phía trước, thị trường dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR là 16,2% trong giai đoạn 2021-2026 do nhu cầu ngày càng tăng đối với pin mặt trời.
Xem thêm: Hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện tư vấn – thiết kế – thi công lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống Solar tracking một trục nằm ngang giúp tăng hiệu suất tấm pin lên đến 30% bằng cách đi theo mặt trời suốt cả ngày với mức tăng đầu tư thấp. Hệ thống giúp tăng sản lượng điện đáng kể vào buổi sáng và buổi chiều, góp phần tạo ra một hệ thống năng lượng thông minh hơn và bền vững hơn
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện chuyên cung cấp thiết bị và thi công lắp điện năng lượng mặt trời. Chúng tôi cung cấp tới khách hàng các hệ thống điện mặt trời đạt tiêu chuẩn châu Âu, thiết bị đạt chứng nhận: CE, VDE, TÜV SÜD, CSA…Sản phẩm nhập khẩu chính hãng, có xuất xứ hàng hóa (CO) và chứng nhận chất lượng hàng hóa (CQ). Hệ thống do chúng tôi cung cấp và thi công lắp đặt cho hiệu suất cao, vận hành bền bỉ, an toàn và đảm bảo thẩm mỹ với giá thành hợp lý.
Công ty TNHH Năng lượng Quang Điện
Địa chỉ: Phòng 746 CT10A – Khu đô thị Đại Thanh – Thanh Trì – Hà Nội
