Đức đang lắp đặt các tấm pin mặt trời trên hàng rào. Nghe có vẻ khiêm tốn. Tuy nhiên, kết quả thu được đang thu hút sự chú ý nghiêm túc từ các nhà điều hành sân bay, nông dân và các nhà phân tích năng lượng.
Các công ty như Next2Sun đang lắp đặt các mô-đun quang điện hai mặt dọc theo hàng rào ranh giới. Những tấm pin này tạo ra điện năng đồng thời vẫn đánh dấu ranh giới tài sản. Khái niệm này giải quyết một vấn đề thực sự trong thị trường năng lượng Đức: diện tích mái nhà phù hợp là có hạn, và nhu cầu về phát điện phân tán ngày càng tăng.
Vì sao sân thượng không còn đủ nữa
Nhiều tòa nhà ở Đức không thể lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời thông thường. Mái nhà bị che khuất, góc nghiêng mái khó khăn và giới hạn tải trọng kết cấu đều hạn chế việc lắp đặt các dãy tấm pin tiêu chuẩn. Hàng rào thẳng đứng mang đến cho chủ sở hữu bất động sản một lựa chọn khác. Nó tận dụng những dải đất hẹp mà nếu không sẽ bị bỏ trống.
Các tấm pin mặt trời hai mặt hấp thụ ánh sáng từ cả hai phía. Một mô-đun được lắp đặt theo chiều dọc sẽ bỏ lỡ một phần ánh nắng mạnh vào giữa trưa mà hệ thống mái nghiêng thu được. Nó bù lại bằng cách thu hoạch ánh sáng phản xạ và ánh sáng khuếch tán suốt cả ngày. Sản lượng điện vào buổi sáng và buổi tối mạnh hơn đáng kể so với các hệ thống mái truyền thống. Điều này giúp làm mượt đường cong sản lượng điện trong suốt giờ ban ngày.
Một hàng rào điện dân dụng dài mười mét thường cung cấp công suất lắp đặt từ 1 đến 1.5 kilowatt. Trong điều kiện thuận lợi, công suất này tạo ra khoảng 5 đến 7.5 kilowatt-giờ mỗi ngày. Con số này đáp ứng được một phần đáng kể nhu cầu điện của một hộ gia đình trung bình.
Chính sách năng lượng đang thúc đẩy việc áp dụng.
Nỗ lực hướng tới sự độc lập về năng lượng của Đức đã mang lại cho năng lượng mặt trời thẳng đứng tầm quan trọng thương mại lớn hơn. Những biến động gần đây trên thị trường năng lượng châu Âu đã gia tăng áp lực lên các hộ gia đình và doanh nghiệp trong việc tự sản xuất nhiều điện năng hơn tại chỗ. Hàng rào năng lượng mặt trời đáp ứng tốt áp lực đó. Nó không cần thêm đất và hoạt động trên cơ sở hạ tầng ranh giới hiện có.
Next2Sun đã phát triển các hệ thống dành cho ứng dụng dân dụng, nông nghiệp và thương mại. Mỗi hệ thống lắp đặt đều đóng vai trò kép vừa là rào chắn riêng tư vừa là nguồn điện. Chức năng kép này giúp cho việc cân nhắc chi phí lắp đặt ban đầu so với lợi ích lâu dài trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế đối với người mua.
Chính sách chuyển đổi năng lượng (Energiewende) rộng lớn hơn của Đức khuyến khích phát điện phân tán ở mọi quy mô. Hàng rào năng lượng mặt trời nằm trong khuôn khổ đó. Nó đủ nhỏ gọn cho các hộ gia đình riêng lẻ và đủ lớn mạnh cho các nhà điều hành thương mại quy mô lớn.
Sân bay Frankfurt thiết lập tiêu chuẩn
Dự án triển khai đáng kể nhất cho đến nay là tại Sân bay Frankfurt. Fraport, đơn vị vận hành sân bay, đã khánh thành một hệ thống điện mặt trời thẳng đứng dài 2.8 km dọc theo chu vi sân bay. Dự án sử dụng khoảng 37,000 mô-đun. Công suất lắp đặt đạt 17.4 megawatt.
Fraport dự kiến hệ thống này sẽ tạo ra tới 17.4 triệu kilowatt-giờ mỗi năm. Điện năng chủ yếu được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hệ thống điều hòa không khí tại nhà ga và đội xe sạc điện đang ngày càng mở rộng của sân bay. Cả hai đều là những nhu cầu tiêu thụ điện năng cao và đang tăng lên tại các trung tâm hàng không lớn của châu Âu.
Dự án Frankfurt có tầm quan trọng vượt xa những con số thống kê ban đầu. Nó cho thấy rằng năng lượng mặt trời theo phương thẳng đứng có thể tích hợp vào các phần lớn cơ sở hạ tầng hiện có mà không cần chiếm thêm đất. Điều này đặc biệt quan trọng ở những khu vực dân cư đông đúc, nơi cạnh tranh đất đai gay gắt và các quy định về quy hoạch rất nghiêm ngặt.
Sân bay mang đến một cơ hội đặc biệt. Vành đai của chúng dài, được rào chắn vì lý do an ninh và hầu như không có bóng râm. Cơ sở hạ tầng đã có sẵn. Việc bổ sung công suất điện mặt trời vào đó không cần phải mua thêm đất và gây gián đoạn tối thiểu cho hoạt động.
Những điều công nghệ này vẫn cần chứng minh
Hàng rào năng lượng mặt trời thẳng đứng là một công nghệ khả thi và có thể triển khai. Tính khả thi về mặt thương mại của nó cao nhất ở những nơi diện tích mái nhà bị hạn chế, đất đai đắt đỏ và cơ sở hạ tầng ranh giới cần được thay thế hoặc nâng cấp.
Sản lượng điện từ hệ thống năng lượng mặt trời lắp đặt trên hàng rào dân dụng là có thật nhưng hạn chế. Từ 5 đến 7.5 kilowatt-giờ mỗi ngày chỉ đủ đáp ứng một phần nhu cầu tiêu thụ của hộ gia đình. Nó không thể thay thế hoàn toàn hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà nếu đã có sẵn. Người mua nên cân nhắc cả hai lựa chọn trước khi quyết định.
Dữ liệu hiệu suất từ các hệ thống quy mô lớn như ở Frankfurt sẽ rất quan trọng. Việc xác minh độc lập các số liệu sản lượng hàng năm, tỷ lệ suy giảm và chi phí bảo trì sẽ quyết định mức độ tự tin của các nhà phát triển trong việc mở rộng quy mô công nghệ này trên toàn bộ cơ sở hạ tầng giao thông và hậu cần của châu Âu.
Next2Sun và Fraport chưa công bố dữ liệu hiệu suất được kiểm toán bởi bên thứ ba trong các tài liệu nguồn được xem xét cho bài viết này. Các tuyên bố về con số sản lượng điện hàng năm dự kiến nên được coi là dự báo của nhà điều hành cho đến khi được xác minh bằng đánh giá độc lập.
Thí nghiệm hàng rào năng lượng mặt trời của Đức là một giải pháp thiết thực cho một loạt các hạn chế cụ thể. Nó sẽ đặc biệt phù hợp ở những quốc gia có diện tích mái nhà khan hiếm, chi phí năng lượng vẫn cao và chính phủ đang thúc đẩy mạnh mẽ các mục tiêu phát điện phân tán. Anh, Hà Lan và Bỉ đều đáp ứng những tiêu chí này.
Hàng rào vẫn luôn ở đó. Giờ thì nó có tác dụng rồi.
Bạn cũng có thể thích
Vật liệu năng lượng mặt trời ba lớp có thể đẩy nhanh quá trình sản xuất hydro xanh lên gấp tám lần.
Lợi ích về carbon của năng lượng mặt trời nhiệt ngày càng được củng cố khi lưới điện trở nên sạch hơn.
UCL ra mắt cửa sổ năng lượng mặt trời bán trong suốt tạo ra điện năng từ ánh sáng trong nhà và ngoài trời.