Các chiến lược điều chỉnh độ nghiêng theo mùa cho tấm pin mặt trời

Điều chỉnh độ nghiêng theo mùa cho các tấm pin mặt trời là một yếu tố quan trọng nhưng thường bị hiểu sai trong việc tối ưu hóa sản lượng năng lượng cho các dự án chiếu sáng đường phố. Đối với các hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời đô thị, thiết kế đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp, việc lựa chọn chiến lược điều chỉnh độ nghiêng phù hợp có thể cải thiện hiệu suất mùa đông, giảm kích thước pin và giảm chi phí vận hành. Hướng dẫn này kết hợp các nguyên tắc kỹ thuật, các điều chỉnh theo kinh nghiệm, các khuyến nghị cụ thể cho từng sản phẩm và phân tích chi phí/lợi ích để giúp các kỹ sư, nhóm mua sắm và các nhà quy hoạch thành phố quyết định khi nào và làm thế nào để điều chỉnh độ nghiêng theo mùa.

Vì sao độ nghiêng lại quan trọng đối với các dự án điện mặt trời đô thị?

Hiệu suất năng lượng so với góc nghiêng

Độ nghiêng của tấm pin điều chỉnh góc chiếu của ánh sáng mặt trời lên mô-đun và do đó ảnh hưởng trực tiếp đến lượng năng lượng thu được hàng ngày và theo mùa. Đối với các hệ thống cố định, độ nghiêng bằng với vĩ độ lắp đặt thường được khuyến nghị để tối đa hóa sản lượng năng lượng hàng năm. Việc điều chỉnh theo mùa (ví dụ: thêm hoặc bớt 10-15 độ) có thể làm tăng sản lượng vào các tháng mùa đông hoặc mùa hè tùy thuộc vào các ưu tiên vận hành như nhu cầu chiếu sáng ban đêm.

Các công cụ và mô hình có thẩm quyền nhưNREL PVWattsvà các tài liệu tham khảo trong ngành cho thấy những thay đổi nhỏ về độ nghiêng tạo ra những thay đổi có thể đo lường được nhưng có giới hạn về sản lượng năng lượng hàng năm; lợi ích lớn nhất là theo mùa, chứ không phải hàng năm, trừ khi bạn sử dụng hệ thống theo dõi (Wikipedia: Bộ theo dõi năng lượng mặt trời).

Các hạn chế đô thị và bóng râm

Các công trình lắp đặt đô thị cần xem xét chiều cao cột đèn, các hẻm phố đô thị, tán cây và hướng mặt đường. Việc tăng độ nghiêng để đón ánh nắng mặt trời mùa đông có thể phản tác dụng nếu ánh nắng mặt trời góc thấp mùa đông bị che khuất bởi các tòa nhà hoặc cây cối. Phân tích bóng đổ (đường đi của mặt trời và các vật cản) là điều cần thiết trước khi thực hiện các chính sách nghiêng theo mùa, đặc biệt là đối với các hành lang đô thị đông đúc.

Các yếu tố cần xem xét về quy định và bảo trì

Việc điều chỉnh theo mùa thủ công đòi hỏi quyền truy cập an toàn, có thể lặp lại và lập kế hoạch lao động, trong bối cảnh đô thị phải tuân thủ các quy định về an toàn lao động, kiểm soát giao thông và quy tắc mua sắm của đô thị. Các giải pháp tự động hóa giảm thiểu lao động lặp đi lặp lại nhưng lại làm tăng độ phức tạp trong mua sắm, bảo hành và bảo trì dài hạn.

Chiến lược điều chỉnh độ nghiêng theo mùa

Điều chỉnh theo mùa thủ công: chi phí thấp, có thể dự đoán được.

Điều chỉnh độ nghiêng bằng tay là phương pháp đơn giản nhất: kỹ thuật viên sẽ thay đổi độ nghiêng hai hoặc bốn lần một năm (ví dụ: mùa đông, mùa xuân, mùa hè, mùa thu) bằng cách sử dụng các giá đỡ có thể điều chỉnh. Các điều chỉnh thông thường theo kinh nghiệm là:

• Mùa đông: vĩ độ +10 đến 15 độ
• Mùa xuân/Mùa thu: vĩ độ
• Mùa hè: vĩ độ -10 đến 15 độ

Ưu điểm: chi phí ban đầu thấp, phần cứng đơn giản. Nhược điểm: chi phí nhân công định kỳ, tiềm ẩn rủi ro an toàn và việc thực hiện không nhất quán trên toàn mạng lưới. Đối với nhiều hệ thống đèn đường đô thị, việc điều chỉnh thủ công là khả thi khi số lượng cột đèn có hạn hoặc khi tình trạng thiếu hụt năng lượng theo mùa trở nên nghiêm trọng.

Cơ chế nghiêng tự động và thiết bị theo dõi

Hệ thống nghiêng chủ động bao gồm từ các bộ truyền động một trục đơn giản có động cơ đến các hệ thống theo dõi hai trục hoàn toàn tự động. Hệ thống theo dõi có thể làm tăng đáng kể sản lượng năng lượng hàng năm: hệ thống theo dõi một trục thường tăng sản lượng khoảng 10-25%, trong khi hệ thống hai trục có thể cải thiện đến 20-40% tùy thuộc vào vị trí và thời tiết.nguồn).

Đối với chiếu sáng đường phố, nơi các tấm đèn nhỏ và phân tán, hệ thống theo dõi toàn diện có thể có chi phí quá cao. Tuy nhiên, tính năng tự động điều chỉnh độ nghiêng cho các cụm đèn hoặc các khu vực chiếu sáng từ xa lớn hơn có thể cải thiện độ tin cậy trong những tháng mùa đông và giảm yêu cầu về kích thước pin.

Thiết kế linh hoạt: phù hợp nhất với hệ thống ghế tách rời và ghế liền khối.

Hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời, với tấm pin riêng biệt được gắn trên cột hoặc trụ gần đó, cung cấp khả năng điều chỉnh độ nghiêng dễ dàng nhất. Đèn đường năng lượng mặt trời dạng tích hợp thường kết hợp tấm pin, pin và đèn chiếu sáng trong một vỏ duy nhất — các tùy chọn điều chỉnh độ nghiêng của chúng bị hạn chế do thiết kế và thường phụ thuộc vào góc của giá đỡ. Khi lập kế hoạch, hãy chọn hệ thống tách rời nếu dự kiến ​​điều chỉnh độ nghiêng theo mùa hoặc theo dõi hướng trong tương lai; chọn hệ thống tích hợp để triển khai đơn giản hơn khi ưu tiên độ nghiêng cố định và bảo trì thấp.

Hướng dẫn triển khai theo loại sản phẩm

Dự án đèn đường năng lượng mặt trời đô thị

Đối với các dự án triển khai quy mô lớn cấp thành phố, hãy chuẩn hóa phương pháp tiếp cận nghiêng trong quá trình đấu thầu. Sử dụng quy trình ra quyết định sau:

1. Thực hiện phân tích nguồn năng lượng mặt trời và bóng râm ở cấp độ địa điểm bằng cách sử dụng các công cụ như...Công suất PVhoặc lập bản đồ năng lượng mặt trời bằng GIS.
2. Xác định độ nhạy cảm của tải theo mùa: liệu các tuần mùa đông có phải là yếu tố hạn chế khả năng tự chủ hay không?
3. Chọn loại phụ kiện: giá đỡ điều chỉnh được cho các dự án ngân sách thấp, hoặc hệ thống tách rời với các tấm lớn hơn để linh hoạt hơn.

Việc tiêu chuẩn hóa giúp giảm độ phức tạp của phụ tùng thay thế và đơn giản hóa các hợp đồng bảo trì.

Lắp đặt đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời

Hệ thống tách rời giúp tách biệt vị trí đặt tấm pin khỏi cột, cho phép điều chỉnh độ nghiêng và phương vị tối ưu mà không phụ thuộc vào vị trí lắp đặt đèn. Điều này đặc biệt hữu ích khi muốn nghiêng các tấm pin về phía tầm nhìn bầu trời không bị cản trở. Các khuyến nghị chính:

• Sử dụng tấm đế điều chỉnh được với các chốt khóa để điều chỉnh theo mùa.
• Hãy đảm bảo chiều dài dây dẫn và định mức ống dẫn tính đến phạm vi nghiêng và khả năng tiếp cận để bảo trì.
• Ghi lại các vị trí nghiêng đã được phê duyệt trong sổ tay bảo trì và bao gồm một thước đo độ nghiêng đơn giản trên giá đỡ.

Những điều cần cân nhắc khi chọn đèn đường năng lượng mặt trời đa năng

Các thiết bị đa năng giúp đơn giản hóa công tác hậu cần và giảm chi phí ban đầu, nhưng tính chất tích hợp của chúng hạn chế khả năng điều chỉnh độ nghiêng. Khuyến nghị:

• Chọn các thiết bị có giá đỡ điều chỉnh được trong phạm vi ±15° nếu cần điều chỉnh theo mùa.
• Nên ưu tiên sử dụng pin dung lượng cao hơn và tấm pin lớn hơn một chút nếu không thể điều chỉnh độ nghiêng và hiệu suất hoạt động trong mùa đông là yếu tố quan trọng.
• Đối với các dự án cải tạo, hãy đánh giá xem liệu có thể bổ sung các tấm pin năng lượng mặt trời gắn trên cột để hỗ trợ các thiết bị All-in-One tại các vị trí có nguy cơ cao hay không.

Phân tích chi phí-lợi ích, tác động đến năng suất và các yếu tố vận hành.

Cải thiện năng suất và phân tích thời gian hoàn vốn

Để đưa ra quyết định mua sắm dựa trên dữ liệu, hãy so sánh mức tăng năng lượng với chi phí đầu tư (CAPEX) và chi phí vận hành (OPEX) tăng thêm. Bảng dưới đây tóm tắt hiệu suất và chi phí ước tính cho các chiến lược nghiêng và tùy chọn theo dõi điển hình. Tất cả các con số chỉ mang tính chất tham khảo; hãy sử dụng mô hình cụ thể cho từng địa điểm để lập ngân sách cuối cùng.

Lưu ý: Việc cải thiện năng suất của các thiết bị theo dõi dựa trên các nghiên cứu tổng quát; hãy sử dụng các mô hình bức xạ và độ bám bụi cục bộ khi tính toán thời gian hoàn vốn cho ngân sách thành phố (NREL PVWatts).

Các thực tiễn tốt nhất về bảo trì, giám sát và vận hành

Dù là điều khiển thủ công hay tự động, các chiến lược điều chỉnh độ nghiêng cần được tích hợp với quy trình giám sát (đo từ xa) và bảo trì:

• Ghi lại sự thay đổi độ nghiêng và dữ liệu thu hoạch năng lượng để đánh giá hiệu quả.
• Lên lịch kiểm tra sau mỗi lần điều chỉnh theo mùa để xác minh các ốc vít và bộ phận giảm căng cáp.
• Chuẩn hóa phụ tùng thay thế cho các giá đỡ điều chỉnh, bộ truyền động và bộ điều khiển trên toàn bộ hệ thống.

Các nghiên cứu điển hình, tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo

Các dự án thuộc khu vực công được hưởng lợi từ các nghiên cứu điển hình và tiêu chuẩn đã được ghi chép lại. Để lập mô hình cơ bản, hãy sử dụng các công cụ như NREL PVWatts và tuân theo các tiêu chuẩn điện và chiếu sáng địa phương (ví dụ: tiêu chuẩn chiếu sáng thành phố hoặc quy định chiếu sáng quốc gia). Để biết thêm thông tin kỹ thuật về hướng và độ nghiêng, hãy xem phần hướng tấm pin mặt trời trên trang web.Wikipedia.

Queneng Lighting: Khả năng và cách chúng tôi có thể giúp đỡ

Được thành lập vào năm 2013, Queneng Lighting tập trung vào đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu cỏ năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, nguồn điện và pin di động ngoài trời, thiết kế dự án chiếu sáng, và sản xuất và phát triển ngành công nghiệp đèn LED di động. Sau nhiều năm phát triển, chúng tôi đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định của nhiều công ty niêm yết nổi tiếng và các dự án kỹ thuật, đồng thời là trung tâm tư vấn giải pháp kỹ thuật chiếu sáng năng lượng mặt trời, cung cấp cho khách hàng sự hướng dẫn và giải pháp chuyên nghiệp an toàn và đáng tin cậy.

Chúng tôi có đội ngũ R&D giàu kinh nghiệm, thiết bị tiên tiến, hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và hệ thống quản lý trưởng thành. Chúng tôi đã được tiêu chuẩn hệ thống đảm bảo chất lượng quốc tế ISO 9001 và chứng nhận kiểm toán TÜV quốc tế chấp thuận và đã đạt được một loạt các chứng chỉ quốc tế như CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS, v.v.

Công ty Queneng Lighting sản xuất một danh mục sản phẩm đa dạng bao gồm đèn đường năng lượng mặt trời, đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, giải pháp đèn đường năng lượng mặt trời tách rời và đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp. Những lợi thế cạnh tranh của chúng tôi bao gồm:

• Hỗ trợ kỹ thuật cấp dự án cho các triển khai cấp đô thị và các hạn chế phức tạp tại công trường.
• Thiết kế hệ thống tách rời dạng mô-đun giúp việc điều chỉnh độ nghiêng theo mùa trở nên đơn giản và an toàn.
• Các sản phẩm tích hợp "tất cả trong một" giúp triển khai nhanh chóng và giảm thiểu bảo trì cho các hành lang vận hành.
• Các biện pháp kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và chứng nhận quốc tế tạo điều kiện thuận lợi cho việc mua sắm các dự án thuộc khu vực công.

Đối với các thành phố đang xem xét chiến lược điều chỉnh độ nghiêng theo mùa, Queneng cung cấp các đánh giá tại chỗ, mô hình hóa độ nghiêng và năng suất, cũng như các triển khai thí điểm để định lượng lợi ích trước khi áp dụng trên toàn mạng lưới.

Câu hỏi thường gặp

1. Tần suất điều chỉnh độ nghiêng của các tấm đèn đường là bao nhiêu?

Thông thường, người ta sẽ điều chỉnh hai lần mỗi năm (mùa đông so với mùa hè) hoặc bốn lần (hàng quý) nếu việc điều chỉnh năng lượng theo mùa là quan trọng. Việc điều chỉnh hai lần mỗi năm giúp cân bằng chi phí nhân công với những cải thiện hiệu suất theo mùa đáng kể đối với hầu hết các vĩ độ.

2. Quy tắc đơn giản về độ nghiêng theo mùa theo vĩ độ là gì?

Một quy tắc thực tiễn: độ nghiêng mùa đông = vĩ độ + 10–15°, độ nghiêng mùa hè = vĩ độ - 10–15°, và mùa xuân/mùa thu ≈ vĩ độ. Điều này tối ưu hóa năng lượng chiếu xạ theo mùa nhưng chỉ mang lại lợi ích ròng hàng năm nhỏ so với độ nghiêng vĩ độ cố định.

3. Các tấm đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời có tốt hơn về khả năng chịu nghiêng theo mùa so với các tấm dạng tích hợp không?

Đúng vậy. Hệ thống tách rời (split systems) tách bảng điều khiển khỏi đèn chiếu sáng, cho phép dễ dàng tiếp cận và phạm vi điều chỉnh rộng hơn. Hệ thống tích hợp (all-in-one systems) tiện lợi và nhỏ gọn nhưng thường có khả năng điều chỉnh độ nghiêng hạn chế.

4. Việc sử dụng thiết bị theo dõi có phù hợp với hệ thống chiếu sáng đường phố đô thị không?

Hệ thống theo dõi vị trí có thể làm tăng đáng kể sản lượng năng lượng nhưng thường không hiệu quả về mặt chi phí đối với các tấm pin nhỏ phân tán rộng rãi, điển hình như đèn đường. Chúng có thể phù hợp cho các cụm pin tập trung hoặc trong trường hợp yêu cầu về khả năng tự chủ hoạt động vào mùa đông là rất quan trọng; cần thực hiện phân tích chi phí và độ tin cậy cụ thể tại từng địa điểm trước khi lựa chọn hệ thống theo dõi vị trí.

5. Chính quyền đô thị nên quyết định như thế nào giữa việc điều chỉnh độ nghiêng bằng tay và bằng tự động?

Hãy cân nhắc quy mô, chi phí nhân công, an toàn và lợi ích dự kiến. Các khu vực thí điểm nhỏ có thể được sử dụng để kiểm chứng các điều chỉnh thủ công trước. Nếu chi phí nhân công hoặc an toàn cao và lợi ích về năng lượng đủ để biện minh cho việc tự động hóa, hãy xem xét các lựa chọn sử dụng động cơ cho một số vị trí quan trọng.

6. Làm thế nào để định lượng lợi ích của việc điều chỉnh độ nghiêng theo mùa đối với một địa điểm cụ thể?

Sử dụng các công cụ mô hình hóa bức xạ (ví dụ:Công suất PV) và dữ liệu thời tiết/bụi bẩn địa phương. Mô phỏng sản lượng năng lượng cho các cấu hình độ nghiêng cố định so với độ nghiêng theo mùa và so sánh với kích thước pin và tải ban đêm để xác định lợi ích thực tế.

Bạn quan tâm đến việc khảo sát địa điểm hoặc chương trình thí điểm? Hãy liên hệ với Queneng Lighting để biết thông tin sản phẩm, hỗ trợ kỹ thuật và báo giá dự án. Xem danh mục sản phẩm của chúng tôi hoặc yêu cầu đề xuất tùy chỉnh để đánh giá các chiến lược điều chỉnh độ nghiêng theo mùa cho đèn đường năng lượng mặt trời đô thị, đèn đường năng lượng mặt trời dạng tách rời hoặc đèn đường năng lượng mặt trời tích hợp.

Liên hệ: Queneng Lighting — Giải pháp chiếu sáng năng lượng mặt trời chuyên nghiệp và hỗ trợ dự án.