Một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu từ Đại học Kỹ thuật Rajasthan Kota, khảo sát việc tối ưu hóa góc nghiêng tấm pin mặt trời theo mùa nhằm cải thiện hiệu suất của các nhà máy điện mặt trời tại bang Rajasthan, Ấn Độ. Điều này có thể dẫn đến việc tăng sản lượng điện hằng năm ở các trang trại điện mặt trời.
Sử dụng mô phỏng dựa trên MATLAB, các nhà nghiên cứu phân tích dữ liệu từ bốn thành phố - Kota, Barmer, Jodhpur và Jaisalmer - để tìm ra góc nghiêng tối ưu cho từng tháng trong năm. Kết quả cho thấy, việc điều chỉnh độ nghiêng linh hoạt có thể tăng đáng kể sản lượng điện mặt trời trên các vùng khí hậu khác nhau.
Các thành phố Jodhpur và Jaisalmer có khí hậu sa mạc, trong khi Kota và Barmer là vùng khí hậu bán khô hạn. Các thành phố này được chọn trong nghiên cứu để tìm hiểu sự thay đổi của bức xạ mặt trời do các điều kiện khí hậu đặc thù của chúng.
Thông thường, các công trình lắp đặt tấm pin mặt trời nghiêng cố định, góc nghiêng được thiết lập gần bằng vĩ độ của địa điểm lắp đặt để tối đa hóa bức xạ mặt trời hằng năm cho các tấm pin mặt trời.
Tuy nhiên, thuật toán tối ưu hóa dựa trên MATLAB cho thấy, việc sử dụng góc nghiêng cố định (dựa trên vĩ độ) cho tấm pin mặt trời không thể nắm bắt hiệu quả các thay đổi theo mùa của độ cao Mặt trời, đặc biệt là trong những tháng khắc nghiệt như mùa hè (tháng 5 - tháng 7) và mùa đông (tháng 12 - tháng 1).
Nghiên cứu cho thấy, việc điều chỉnh góc nghiêng theo mùa một cách linh hoạt, dốc hơn vào mùa đông (58°- 60°) và phẳng hơn vào các tháng mùa hè như tháng 5 - tháng 7, sẽ dẫn đến bức xạ cao hơn từ 8,89% đến 9,02%.
Kết quả cho thấy xu hướng bức xạ theo mùa rõ ràng, trong đó góc nghiêng tối ưu cao hơn vào mùa đông (58°- 60°) và giảm dần xuống 0° trong mùa hè (tháng 5 - tháng 7), phản ánh sự thay đổi độ cao của Mặt trời, các nhà khoa học cho biết.
Bằng cách sử dụng góc nghiêng tối ưu, giá trị bức xạ mặt trời có thể được cải thiện khoảng 8% - 9% trên tất cả địa điểm của bang Rajasthan từ các hệ thống năng lượng mặt trời được theo dõi để đạt công suất đầu ra tối đa.
Trong số bốn thành phố trong nghiên cứu, Jodhpur có bức xạ mặt trời trung bình cao nhất trong mùa hè (301,5 W/m2), trong khi Kota có bức xạ thấp nhất trong mùa gió mùa (229,4 W/m2). Jaisalmer có bức xạ mặt trời trung bình hằng năm cao nhất (289,2 W/m2), khiến nơi đây trở thành địa điểm triển vọng nhất cho việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời.
Phân tích cho thấy, Jaisalmer là địa điểm phù hợp nhất cho việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời, đặc biệt là các hệ thống có thể áp dụng góc nghiêng tối ưu. Dữ liệu cũng chỉ ra, việc lập kế hoạch lắp đặt nên xem xét các biến động theo mùa, có kế hoạch dự phòng cho việc giảm sản lượng vào mùa gió mùa, là thời điểm giá trị bức xạ thấp nhất do thời tiết nhiều mây.
