Đặc điểm kỹ thuật của các hệ thống Solar Tracker

Trong các biện pháp đã được nghiên cứu và thử nghiệm để tăng hiệu suất hệ thống pin mặt trời, Solar Tracker có tính khả thi rất cao xét đến tương quan giữa hai chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật. Bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về đặc điểm kỹ thuật của các hệ thống này.

Giới thiệu tổng quan

Việt Nam với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong năm trên bản đồ bức xạ mặt trời của thế giới. Từ dưới vĩ tuyến 17, bức xạ mặt trời không chỉ nhiều mà còn rất ổn định trong suốt thời gian của năm. Số giờ nắng trong năm ở miền Bắc vào khoảng 1500-1700 giờ trong khi ở miền Trung và miền Nam Việt Nam, con số này vào khoảng 2000-2600 giờ mỗi năm. Thêm vào đó, Việt Nam có nguồn NLMT dồi dào cường độ bức xạ mặt trời trung bình ngày trong năm ở phía Bắc là 3,69 kWh/m2 và phía Nam là 5,9 kWh/m2.

Từ năm 2016, với những chính sách tích cực của Chính phủ nhằm thúc đẩy các dự án năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời (NLMT), tổng công suất lắp đặt điện mặt trời trên cả nước (tính đến hết ngày 31/12/2020) đã đạt khoảng 19.400 MWp (tương đương 16.500 MW).

Với nhu cầu dùng điện ngày càng tăng, NLMT sẽ tiếp tục phát triển mạnh trong thời gian tới. Tuy nhiên, việc tận dụng nguồn năng lượng này một cách hiệu quả nhất vẫn đang là một bài toán được Chính phủ cũng như các nhà đầu tư rất quan tâm. Một trong các vấn đề được quan tâm nhất đó là làm sao nâng cao được hiệu suất phát điện của hệ thống pin mặt trời. Hiện nay, có một số các biện pháp đã được nghiên cứu và thử nghiệm để tăng hiệu suất hệ thống pin mặt trời như thay thế vật liệu làm pin, thiết kế pin có 2 mặt, lưu trữ năng lượng, hay điều khiển dàn pin luôn dõi theo ánh nắng mặt trời (hệ thống Solar Tracker)… Trong đó giải pháp Solar Tracker có tính khả thi rất cao xét đến tương quan giữa hai chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật.

Đặc điểm kỹ thuật của các hệ thống Solar Tracker

Trên thế giới, có rất nhiều các mẫu hệ thống xoay tự động dõi theo ánh nắng mặt trời Solar Tracker đã được công bố và thử nghiệm thành công chia làm 3 kiểu quay bao gồm quay quanh 1 trục nằm ngang, và quay quanh 2 trục (Hình 1). Hiệu suất thu được của Solar Tracker có thể đặt mức lớn hơn 20% so với hiệu suất của dàn pin cố định (Hình 2). Tuy nhiên, tương ứng với mỗi kiểu quay sẽ có rất nhiều kiểu dẫn động khác nhau cho dàn pin. Các hệ thống này đều có những ưu nhược điểm nhất định.

Hình 1. Các nguyên lý xoay của Solar trackers

Hình 2. So sánh hiệu suất thu được của Solar Tracker và hệ cố định

Hệ thống truyền động để xoay dàn pin gồm hai hệ chính là: dẫn động 1 trục – single axis trackers (Hình 3), hay dẫn động 2 trục – dual axis trackers (Hình 4). Hệ thống được dẫn động 2 trục cho hiệu suất cao hơn nhưng điểm cân bằng lợi ích-chi phí lại thấp hơn hệ thống dẫn động 1 trục. Vì vậy, hiện nay hệ dẫn động Single Axis là các phương án được sử dụng phổ biến nhất, ngoài ra đó cũng là phương án được đánh giá có độ bền cao, linh hoạt, và kết cấu đơn giản, có thể xoay được dàn có công suất lớn từ 10-200kWp đến khả năng tích hợp mở rộng cho các trang trại công suất lớn hàng MWp.

Hình 3. Ba kiểu xoay phổ biến của hệ thống Solar Tracker 1 trục

Hình 4. Kiểu Solar Tracker xoay quanh 2 trục

Hệ thống Solar Single Axis Tracker có kết cấu kiểu xoay quanh một trục nằm ngang. Các sensor cảm quang giúp dàn pin luôn xoay về hướng có nhiều ánh sáng mặt trời nhất để đạt hiệu suất thu được cao nhất.

Các hình ảnh minh họa được thể hiện ở dưới đây:

Hình 5. Vị trí dàn pin theo thời gian

Hình 6. Sơ đồ đi dây và bố trí tấm pin trên trục quay

Hình 7. Góc xoay của dàn pin

Hình 8. Kết cấu và vị trí đặt hệ truyền đồng trục vít-bánh vít

Hình 9. Khung đỡ hệ thống dẫn động

Hình 10. Bulong cố định hệ dẫn động

Hình 11. Ảnh minh họa hệ thống dẫn động trục vít-bánh vít

Hình 12. Hệ thống gối đỡ

Hình 13. Kết cấu vị trí nối trục xoay

Hình 14. Hệ thống giảm rung động

Hình 15. Một số vị trí làm việc khi có gió

Hình 16. Khung đỡ và buloong

Hình 17. Kết cấu dẫn động theo các hướng

Hình 18. Hệ thống cột trụ đỡ

Hình 19. Hệ thống cảm biến gió

Hình 20. Sơ đồ kết nối với các cảm biến

Hình 21.Sơ đồ toàn hệ thống

Giải pháp Solar Tracker của Vũ Phong

Là đơn vị chịu trách nhiệm R&D trong Vũ Phong Energy Group, công ty Vũ Phong Tech từ năm 2019 đã làm chủ công tác thiết kế chế tạo và đưa vào thí điểm các mô hình Solar Tracker mini hàng chục kWp tại miền Bắc, và lắp đặt những hệ thống công suất hàng chục MWp tại Ninh Thuận.

Hệ thống Solar Tracker của Vũ Phong Tech tại trường PTTH Hùng Vương, Hưng Yên. (Nguồn video: ANTV – Truyền hình Công an Nhân dân)

Nhà máy Điện năng lượng mặt trời ADANI tại Ninh Thuận sử dụng hệ thống pin mặt trời xoay theo hướng nắng do Vũ Phong Tech – Vũ Phong Energy Group lắp đặt

Vũ Phong Energy Group