Các nhà nghiên cứu ở Tây Ban Nha đã tính toán khả năng tự cung cấp điện của hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà tại tám quận của Madrid, Tây Ban Nha. Họ phát hiện ra rằng các ngôi nhà gia đình đơn lẻ có thể đạt tỷ lệ tự cung cấp điện hơn 70%, trong khi các khu vực đô thị có các tòa nhà cao tầng đạt 30%.
Hình ảnh: Florian Wehde/Unsplash
Từ tạp chí pv Tây Ban Nha
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bách khoa Madrid và Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng, Môi trường và Công nghệ (CIEMAT) đã phân tích khả năng tự cung cấp điện của hệ thống quang điện tại các tòa nhà dân cư ở tám khu phố của Madrid.
Các khu phố được chọn để xác định tác động của đặc điểm đô thị và tòa nhà đối với việc đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện thông qua hệ thống quang điện trên mái nhà. Kết quả nghiên cứu được đưa vào bài báo Tiềm năng tự cung cấp quang điện ở quy mô quận tại Madrid. Một phương pháp có thể mở rộng, được công bố trong Năng lượng và Tòa nhà.
Để tính toán tiềm năng tự cung tự cấp, được định nghĩa là tỷ lệ điện quang điện được tạo ra so với tổng điện tiêu thụ, sản lượng điện và mức tiêu thụ điện hàng năm đã được đánh giá cho từng tòa nhà dân cư. Đánh giá sản lượng điện được thực hiện bằng cách sử dụng sổ địa chính năng lượng mặt trời được tạo thông qua mô hình Năng lượng mặt trời trên các lớp vỏ tòa nhà trong QGIS (Hệ thống thông tin địa lý lượng tử), dữ liệu LiDAR (phát hiện và định vị ánh sáng) và dữ liệu TMY (năm khí tượng điển hình) cho từng khu dân cư.
Ngoài ra, các giả định đã được đưa ra về các đặc điểm chính của hệ thống năng lượng mặt trời để đảm bảo tính đại diện của ngành quang điện. Mức tiêu thụ điện được ước tính bằng cách phân tích các giá trị tiêu thụ do Viện Đa dạng hóa và Tiết kiệm Năng lượng (IDAE) xác định, cùng với các giá trị được nêu trong báo cáo của Eurostat có tiêu đề Mức tiêu thụ của Khu dân cư tại Tây Ban Nha và một số công thức được sử dụng trong bài báo nghiên cứu Cách đạt được các Khu năng lượng tích cực cho các Thành phố bền vững: Phương pháp tính toán được đề xuất, được xuất bản vào năm 2021 trong Sự bền vững.
Số liệu tiêu thụ được tính bằng cách tính toán mức tiêu thụ điện cho chiếu sáng và các thiết bị gia dụng trong một ngôi nhà điển hình rộng 100 m2, không bao gồm mức tiêu thụ cho sưởi ấm, làm mát và nước nóng. Nhu cầu chiếu sáng cụ thể của một ngôi nhà điển hình được chỉ ra là 5 kWh/m2, trong khi thiết bị trung bình trong một ngôi nhà được nêu chi tiết là tủ lạnh, hai tivi, một máy giặt, một máy rửa chén và một máy tính.
Tổng cộng, các thiết bị này tiêu thụ 2,137 kWh trên 100 m2 nhà ở, tương đương với 21.40 kWh/m2. Tổng của hai con số này với mức tiêu thụ trung bình trên một mét vuông sẽ cho giá trị là 26.40 kWh/m2. Tuy nhiên, nghiên cứu này không xem xét đến mức tiêu thụ điện để làm mát, sưởi ấm hoặc di chuyển. Các nhà nghiên cứu cho biết việc sử dụng ngày càng nhiều máy bơm nhiệt và điều hòa không khí điện, cùng với việc điện khí hóa phương tiện giao thông, sẽ dẫn đến mức tiêu thụ điện cao hơn trong các hộ gia đình, điều này sẽ làm giảm khả năng tự cung tự cấp.
Kết quả phân tích cho thấy ở những khu vực gồm nhà ở gia đình đơn lẻ hoặc nhà thấp tầng, tiềm năng tự cung tự cấp vượt quá 70%. Ngược lại, các khu vực đô thị có nhà cao tầng có giá trị tự cung tự cấp khoảng 30%. Giá trị thấp hơn này có thể là do chiều cao đáng kể của các tòa nhà, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng lớn hơn trong nhà và diện tích lắp đặt quang điện không đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của toàn bộ cư dân.
Ở các trung tâm lịch sử, người ta quan sát thấy sự phân tán lớn hơn về tiềm năng tự cung tự cấp, với các giá trị dao động từ 10% đến 90%. Sự thay đổi này là do tính đồng nhất thấp hơn của kết cấu đô thị, đòi hỏi phải phân tích chi tiết hơn ở quy mô tòa nhà. "Ở các trung tâm đô thị, nơi thường được bảo vệ bởi luật bảo vệ do tầm quan trọng lịch sử của chúng, các hệ thống BIPV là một công cụ quan trọng để hài hòa việc tạo ra PV phân tán với việc bảo tồn bản chất kiến trúc và lịch sử của môi trường xây dựng", các tác giả cho biết thêm.
Họ cũng nhấn mạnh rằng các phân tích đã được thực hiện bằng cách so sánh sản lượng và mức tiêu thụ hàng năm. Mặc dù cách tiếp cận này có giá trị để ước tính tiềm năng tổng thể cho việc sản xuất điện PV, nhưng nó không thể tái tạo hành vi thời gian thực của các hệ thống PV được kết nối lưới điện, nơi sự cân bằng giữa sản lượng và mức tiêu thụ là tức thời. Thật vậy, hồ sơ tiêu thụ năng lượng điển hình của các tòa nhà dân cư dẫn đến tỷ lệ tự tiêu thụ là 20-40% trong các hệ thống PV không có lưu trữ.
Nhóm nghiên cứu kết luận rằng để tiến hành phân tích toàn diện hơn, cần phải có quyền truy cập vào đường cong tiêu thụ và tạo ra điện hàng ngày của mỗi tòa nhà với độ phân giải theo giờ hoặc thậm chí tốt hơn là độ phân giải theo vài giây, điều này sẽ tối ưu hóa quy mô lắp đặt để thúc đẩy mức tự tiêu thụ.
Nội dung này được bảo vệ bản quyền và không được phép sử dụng lại. Nếu bạn muốn hợp tác với chúng tôi và muốn sử dụng lại một số nội dung của chúng tôi, vui lòng liên hệ: editors@pv-magazine.com.
Nguồn từ tạp chí pv
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Thông tin nêu trên được cung cấp bởi pv-magazine.com độc lập với Cooig.com. Cooig.com không tuyên bố và bảo đảm về chất lượng và độ tin cậy của người bán và sản phẩm. Cooig.com từ chối mọi trách nhiệm pháp lý đối với các vi phạm liên quan đến bản quyền nội dung.
