Bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ | Hướng dẫn
Đối với các kỹ sư chiếu sáng năng lượng mặt trời, nhà quản lý cơ sở hạ tầng và nhà thầu EPC, việc hiểu rõ bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủlà điều cần thiết để định cỡ chính xác các tấm pin mặt trời và đảm bảo hoạt động đáng tin cậy. Số giờ nắng đầy đủ, hay Giờ nắng cao điểm (PSH), biểu thị số giờ tương đương mỗi ngày ở mức bức xạ 1.000 W trên m². PSH thay đổi đáng kể theo vị trí (trung bình hàng ngày từ 2,0 đến 6,0 giờ) và theo tháng (thấp hơn vào mùa đông). Một đèn đường năng lượng mặt trời cần đủ PSH để sạc đầy pin trong vòng một ngày (thường là 5 đến 8 giờ sạc). Hướng dẫn này cung cấp bản đồ PSH (dựa trên NREL PVWatts và Global Solar Atlas) cho các khu vực chính, cách tính thời gian sạc (dung lượng pin ÷ dòng điện của tấm pin) và lựa chọn công suất tấm pin. Đối với kỹ thuật và mua sắm, thiết kế với PSH tháng xấu nhất (tháng 12) đảm bảo hoạt động quanh năm. Ví dụ: Đèn LED 60W, pin 12V, tấm pin 100W: dòng sạc = 100W / 18V = 5,56A. Thời gian sạc = dung lượng pin (Ah) / dòng sạc. Tại Phoenix (5,5 PSH), pin sạc đầy trong 3 giờ; tại Seattle (2,5 PSH), cần 7 giờ. Nguồn: NREL PVWatts, Global Solar Atlas, IEEE 1562.
Bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời theo giờ nắng đầy đủ là gì
MỘTbản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủlà biểu diễn địa lý của Giờ Nắng Đỉnh (PSH) – bức xạ mặt trời trung bình hàng ngày được biểu thị dưới dạng giờ nắng đầy đủ tương đương (1.000 W trên m²). Dữ liệu PSH được lấy từ các phép đo vệ tinh (NASA SSE, NREL) hoặc các trạm mặt đất. Ví dụ, một địa điểm có 5 PSH nhận được tổng năng lượng mặt trời hàng ngày là 5.000 Wh trên m² (5 giờ × 1.000 W trên m²). PSH thay đổi theo vĩ độ, mùa và độ che phủ của mây. Đối với đèn đường năng lượng mặt trời, PSH xác định: (1) thời gian sạc – thời gian cần thiết để sạc đầy pin từ trạng thái rỗng; (2) công suất tấm pin – cần thiết để đáp ứng mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày; (3) thời gian tự chủ của pin – số ngày dự phòng cho thời tiết nhiều mây. Ý nghĩa kỹ thuật: thiết kế với PSH trung bình năm dẫn đến sạc không đủ vào mùa đông (đèn có thể không hoạt động hết thời gian chạy). Sử dụng PSH tháng xấu nhất (tháng 12 hoặc tháng 1) để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy quanh năm. Đối với mua sắm, chỉ định công suất tấm pin dựa trên PSH tháng xấu nhất đảm bảo thời gian chạy 8 giờ ngay cả trong mùa đông. Nguồn: NREL PVWatts, Global Solar Atlas, IEEE 1562.
Giờ Nắng Cao Điểm (PSH) Theo Khu Vực – Dữ Liệu Mẫu
Khi tính toán bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ, các giá trị PSH sau đây là điển hình (trung bình năm và tháng 12 tồi tệ nhất).
| Thành phố / Khu vực | PSH Trung Bình Năm (giờ) | PSH Tháng 12 (tồi tệ nhất, giờ) | Thời gian sạc cho tấm pin 100W, ắc quy 12V 100Ah (giờ) | Tầm quan trọng của kỹ thuật |
|---|---|---|---|---|
| Phoenix, AZ, Hoa Kỳ | 5.5 | 4.0 | 100Ah / (100W/18V) = 100 / 5,56 = 18h lý thuyết; nhưng với 4 PSH, cần 4,5 ngày? Chỉnh sửa: thời gian sạc = Ah ắc quy / (W tấm pin / V ắc quy). Thực tế: dòng sạc = 100W / 18V (Vmp tấm pin) = 5,56A. Thời gian = 100Ah / 5,56A = 18 giờ (ở 1.000 W trên m²). Với 4 PSH mỗi ngày, cần 4,5 ngày. Nguồn: IEEE 1562. | |
| Seattle, WA, Hoa Kỳ | 3.0 | 1.5 | 18h lý thuyết; ở 1,5 PSH/ngày, cần 12 ngày. | |
| New York, NY, Hoa Kỳ | 4.0 | 2.5 | 18h / 2,5 = 7,2 ngày. | |
| London, Vương quốc Anh | 2.5 | 0.8 | 18h / 0,8 = 22,5 ngày (không khả thi; cần tấm pin lớn hơn hoặc giảm thời gian chạy). Nguồn: Global Solar Atlas. | |
| Singapore | 4.0 (nhưng có mây che phủ cao) | 3.5 | 18h / 3.5 = 5.1 ngày. | |
| Sydney, Úc | 4.5 | 5.0 (mùa hè) / 3.0 (mùa đông) | Thiết kế với PSH mùa đông 3.0: 18h / 3.0 = 6 ngày. | |
| Dubai, UAE | 5.5 | 4.5 | 18h / 4.5 = 4 ngày. | |
| Mumbai, Ấn Độ | 5.0 | 4.5 | 18h / 4.5 = 4 ngày. |
Nguồn dữ liệu và giải thích về Giờ nắng cao điểm (PSH)
Đó là…bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủdựa vào dữ liệu PSH chính xác từ các nguồn sau:
NREL PVWatts (Hoa Kỳ): Công cụ trực tuyến miễn phí. Cung cấp dữ liệu PSH theo giờ cho bất kỳ địa điểm nào tại Hoa Kỳ. Sử dụng đầu ra "Hàng năm" hoặc "Hàng tháng". Thiết kế với PSH tháng xấu nhất (tháng 12). Nguồn: NREL PVWatts.
Bản đồ Năng lượng Mặt trời Toàn cầu (Ngân hàng Thế giới): Công cụ trực tuyến miễn phí. Dữ liệu PSH toàn cầu (trung bình hàng ngày, kWh trên m² mỗi ngày = PSH). Tải xuống dưới dạng bản đồ hoặc CSV. Nguồn: Bản đồ Năng lượng Mặt trời Toàn cầu.
NASA SSE (Khí tượng bề mặt và Năng lượng Mặt trời): Dữ liệu toàn cầu (trung bình 22 năm). Sử dụng cho các địa điểm xa xôi. Nguồn: NASA SSE.
IEC 61724 (Giám sát hiệu suất hệ thống quang điện): Tiêu chuẩn đo bức xạ mặt trời (W trên m²). Nguồn: IEC 61724.
Phương pháp Tính Thời gian Sạc
Sử dụng bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ, tính thời gian sạc như sau:
Xác định mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày (Wh): E_hàng ngày = công suất LED (W) × giờ hoạt động (h) × 1,1 (tổn thất bộ điều khiển/bộ truyền động). Ví dụ: Đèn LED 60W × 8h × 1,1 = 528 Wh mỗi ngày. Nguồn: IEEE 1562.
Tính dung lượng pin cần thiết (Ah) cho số ngày tự chủ: Đối với 3 ngày tự chủ, dung lượng pin (Ah) = (E_hàng ngày × số ngày tự chủ) / (điện áp hệ thống × DoD). Ví dụ: (528 × 3) / (12V × 0,8) = 1.584 / 9,6 = 165 Ah (LiFePO₄, DoD 80%). Nguồn: IEEE 1562.
Tính dòng sạc cần thiết (A): I_sạc = công suất tấm pin (Wp) / Vmp của tấm pin (thường là 18V cho pin 12V). Ví dụ: Tấm pin 200W → 200W / 18V = 11,1A. Nguồn: IEEE 1562.
Tính thời gian sạc lý thuyết (giờ ở 1.000 W trên m²): T_sạc (giờ) = dung lượng pin (Ah) / I_sạc. Ví dụ: 165Ah / 11,1A = 14,9 giờ. Nguồn: IEEE 1562.
Tính số ngày sạc thực tế dựa trên PSH: Số ngày sạc = T_sạc / PSH. Ví dụ: Phoenix tháng 12 PSH 4.0 → 14.9h / 4.0h mỗi ngày = 3.7 ngày (pin được sạc đầy sau 3.7 ngày nắng). Lưu ý: Pin thường không xả hết (chỉ 80% DoD), do đó thời gian sạc giảm. Nguồn: IEEE 1562.
Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời và thời gian sạc
Quy trình sản xuất tấm pin mặt trời (được sử dụng trong bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ) ảnh hưởng đến thời gian sạc thông qua hiệu suất tấm pin và hệ số nhiệt độ.
Sản xuất tấm pin đơn tinh thể: Hiệu suất cao (19 đến 22 phần trăm), hệ số nhiệt độ thấp hơn (-0,35 đến -0,40 phần trăm mỗi °C). Dẫn đến thời gian sạc ngắn hơn (nhiều năng lượng hơn trên mỗi mét vuông). Nguồn: IEC 61215.
Sản xuất tấm pin đa tinh thể: Hiệu suất thấp hơn (15 đến 18 phần trăm), hệ số nhiệt độ cao hơn (-0,40 đến -0,45 phần trăm mỗi °C). Thời gian sạc lâu hơn cho cùng công suất (yêu cầu diện tích lớn hơn). Nguồn: IEC 61215.
Tấm pin màng mỏng (CIGS, CdTe):Hiệu suất thấp (11 đến 14 phần trăm), hệ số nhiệt độ tốt hơn (-0,20 đến -0,30 phần trăm mỗi °C). Không phổ biến cho chiếu sáng đường phố (yêu cầu diện tích lớn). Nguồn: IEC 61215.
So sánh hiệu suất thời gian sạc theo loại tấm pin và vị trí
Đó là…bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ kết hợp với loại tấm pin ảnh hưởng đến thời gian sạc.
| Loại tấm pin | Hệ số nhiệt độ (% mỗi °C) | Phoenix (45°C) Mất điện năng | Seattle (25°C) Mất điện năng | Tỷ lệ thời gian sạc (Phoenix so với Seattle) |
|---|---|---|---|---|
| Đơn tinh thể (hiệu suất 19%) | -0,37 phần trăm mỗi °C | 15 phần trăm mất mát (nhiệt độ tế bào 70°C) | Mất 5 phần trăm (nhiệt độ tế bào 40°C) | Thời gian sạc dài hơn 1,5 lần ở Phoenix (do Tj cao hơn? Thực tế PSH ở Phoenix cao hơn, nên thời gian sạc ngắn hơn. Hiệu ứng nhiệt độ bù trừ PSH. Nguồn: IEC 61215. |
| Đa tinh thể (hiệu suất 16%) | -0,43 phần trăm mỗi °C | Mất 18 phần trăm | Mất 7 phần trăm | So sánh tương tự. |
Ứng dụng công nghiệp của dữ liệu PSH cho chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời
Đó là…bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ được sử dụng cho lập kế hoạch dự án:
Chiếu sáng đường phố đô thị (Mỹ): Sử dụng NREL PVWatts để lấy PSH cho thành phố cụ thể. Thiết kế với PSH tháng 12 (trường hợp xấu nhất). Ví dụ: Seattle 1.5 PSH yêu cầu tấm pin lớn hơn (300W cho đèn LED 60W) so với Phoenix 4.0 PSH (tấm pin 150W). Nguồn: NREL PVWatts.
Điện khí hóa nông thôn (Châu Phi, Ấn Độ): Sử dụng Global Solar Atlas. Nhiều khu vực có PSH từ 4.5 đến 5.5 (tài nguyên năng lượng mặt trời tuyệt vời). Tấm pin tiêu chuẩn 150W đủ cho đèn LED 60W, thời gian hoạt động 8 giờ. Nguồn: Global Solar Atlas.
Lắp đặt ở vĩ độ cao (Canada, Scandinavia): PSH mùa đông < 2.0 giờ. Yêu cầu tấm pin quá khổ (300 đến 400W cho đèn LED 60W) hoặc hệ thống lai gió-mặt trời. Thời gian tự chủ của pin tối thiểu 5 ngày. Nguồn: NASA SSE.
Vùng nhiệt đới (Đông Nam Á, Trung Mỹ): PSH 4.0 đến 5.0 nhưng thường xuyên có mây. Thêm 20 phần trăm quá khổ tấm pin (lên 180W cho đèn LED 60W). Sử dụng bộ điều khiển MPPT (thu hoạch năng lượng nhiều hơn 20 đến 30 phần trăm so với PWM). Nguồn: Global Solar Atlas.
Vùng sa mạc (Trung Đông, Úc):PSH cao (5.0 đến 6.0) nhưng nhiệt độ cao (45°C+) làm giảm hiệu suất tấm pin. Sử dụng tấm pin đơn tinh thể (hệ số nhiệt độ thấp hơn) và giảm công suất tấm pin 15 phần trăm. Nguồn: IEC 61215.
Các vấn đề thường gặp trong ngành và giải pháp kỹ thuật
Dữ liệu thực địa cho thấy bốn vấn đề phổ biến liên quan đếnbản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ.
Vấn đề: Đèn mờ hoặc tắt trước 8 giờ vào mùa đông (pin sạc không đủ).
Nguyên nhân gốc rễ: Thiết kế sử dụng PSH trung bình năm (ví dụ: Phoenix 5.5) thay vì PSH tháng 12 (4.0). Công suất tấm pin không đủ cho mùa đông. Nguồn: NREL PVWatts.
Giải pháp: Tính toán lại công suất tấm pin bằng PSH tháng có điều kiện xấu nhất (tháng 12). Tăng công suất tấm pin từ 25 đến 50 phần trăm. Sử dụng bộ điều khiển MPPT (hiệu suất cao hơn trong điều kiện ánh sáng yếu).Vấn đề: Pin không bao giờ sạc đầy (thời gian sạc vượt quá PSH có sẵn).
Nguyên nhân gốc rễ: Dung lượng pin quá lớn so với công suất tấm pin. Ví dụ: Tấm pin 100W, pin 12V 200Ah. Thời gian sạc = 200Ah / (100W/18V) = 36 giờ. Với 3 PSH, cần 12 ngày (pin không bao giờ sạc đầy). Nguồn: IEEE 1562.
Giải pháp: Giảm dung lượng pin hoặc tăng công suất tấm pin. Dung lượng pin phải phù hợp với sản lượng tấm pin: công suất tấm pin × PSH × hiệu suất hệ thống = Wh pin × DoD / số ngày tự chủ. Sử dụng tính toán IEEE 1562.Vấn đề: Không sử dụng bộ điều khiển MPPT; bộ điều khiển PWM lãng phí 20 đến 30 phần trăm năng lượng tiềm năng.
Nguyên nhân gốc rễ: Bộ điều khiển PWM giảm điện áp tấm pin xuống điện áp pin (ví dụ: Tấm pin 18V → pin 12V). Ở những vị trí có PSH cao, PWM lãng phí 30 phần trăm năng lượng. Nguồn: IEEE 1562.
Giải pháp: Sử dụng bộ điều khiển MPPT (chuyển đổi điện áp dư thừa thành dòng điện). MPPT thu hoạch thêm 20 đến 30 phần trăm năng lượng, giảm thời gian sạc cùng tỷ lệ phần trăm. Đối với PSH thấp vào mùa đông, MPPT là cần thiết.Vấn đề: Bỏ qua hệ số giảm nhiệt độ của tấm pin (khí hậu nóng).
Nguyên nhân gốc rễ: Mất điện năng của tấm pin (10 đến 15 phần trăm) ở nhiệt độ cao không được tính đến. Đối với Phoenix, tấm pin được đánh giá ở 25°C, nhưng hoạt động ở 70°C (mất 15 phần trăm). Nguồn: IEC 61215.
Giải pháp: Tăng kích thước tấm pin lên 15 phần trăm cho các vùng khí hậu nóng (sa mạc, nhiệt đới). Sử dụng tấm pin đơn tinh thể (hệ số nhiệt độ thấp hơn). Cung cấp khe hở không khí phía sau tấm pin để làm mát.Dữ liệu PSH không chính xác (sử dụng trung bình năm thay vì tháng tồi tệ nhất): Phòng ngừa: Sử dụng dữ liệu PSH hàng tháng (tháng 12 hoặc tháng 1 đối với bán cầu Bắc). Đối với các địa điểm có gió mùa hoặc mùa mưa, sử dụng tháng tồi tệ nhất (ví dụ: tháng 7 đối với Ấn Độ). Nguồn: NREL PVWatts, Global Solar Atlas.
Bóng râm từ cây cối, tòa nhà hoặc tích tụ bụi (làm giảm PSH hiệu quả):Phòng ngừa: Lắp đặt tấm pin ở điểm cao nhất (đỉnh cột) với tầm nhìn thoáng lên bầu trời (hướng nam ở bán cầu bắc). Vệ sinh tấm pin hàng quý. Thêm biên độ 20% vào công suất tấm pin để bù tổn thất do bóng che. Nguồn: IEEE 1562.
Giảm công suất do nhiệt độ tấm pin (khí hậu nóng):Phòng ngừa: Đối với vùng sa mạc hoặc nhiệt đới (nhiệt độ môi trường >40°C), giảm công suất tấm pin từ 15 đến 20% (chọn tấm pin lớn hơn). Sử dụng tấm pin đơn tinh thể (hệ số nhiệt độ thấp hơn). Nguồn: IEC 61215.
Xả pin quá mức (LVD kích hoạt sớm) do thời gian sạc vượt quá PSH khả dụng:Phòng ngừa: Tính thời gian sạc = Ah pin / (W tấm pin / V pin). Đảm bảo thời gian sạc × hiệu suất hệ thống ≤ PSH khả dụng × số ngày giữa các lần nắng đầy đủ. Sử dụng phương pháp định cỡ lặp của IEEE 1562. Nguồn: IEEE 1562.
Các yếu tố rủi ro và chiến lược phòng ngừa
Giảm thiểu rủi ro khi sử dụng bản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật chủ động.
Hướng dẫn Mua sắm: Cách Xác định Tấm Pin Dựa trên Bản đồ PSH
Dành cho quản lý mua sắm và kỹ sư năng lượng mặt trời, sử dụng danh sách kiểm tra này chobản đồ thời gian sạc đèn đường năng lượng mặt trời trong giờ nắng đầy đủ:
Lấy dữ liệu PSH cho vị trí dự án:Sử dụng NREL PVWatts (Mỹ) hoặc Global Solar Atlas (quốc tế). Sử dụng tháng có PSH thấp nhất (tháng 12 ở bán cầu Bắc, tháng 7 ở bán cầu Nam). Nguồn: NREL PVWatts, Global Solar Atlas.
Tính toán năng lượng tiêu thụ hàng ngày (Wh): Công suất đèn LED (W) × số giờ hoạt động × 1,1 (hao phí bộ điều khiển/trình điều khiển). Ví dụ: 60W × 8h × 1,1 = 528 Wh. Nguồn: IEEE 1562.
Chọn điện áp hệ thống (12V, 24V, 48V): Đối với công suất tấm pin
<150w, sử dụng="" 12v.="" đối="" với="" 150w="" đến="" 24v.="">300W, sử dụng 48V. Điện áp cao hơn giúp giảm dòng điện (giảm tổn thất dây dẫn). Nguồn: IEEE 1562.Tính toán công suất tấm pin cần thiết (Wp) bằng cách sử dụng PSH thấp nhất: Wp = (E_hàng ngày) / (PSH_thấp nhất × η_tổng). η_tổng = 0,70 đến 0,75 (bảo thủ). Ví dụ: 528 Wh / (2,5 PSH × 0,70) = 302W. Chọn tấm pin 320W cho mùa đông ở Seattle. Nguồn: IEEE 1562.
Áp dụng hệ số giảm nhiệt (khí hậu nóng):Đối với môi trường >40°C, nhân Wp với 1,15 (giảm tải 15 phần trăm). Ví dụ: Tấm pin Phoenix 150W (tính cho 4,0 PSH) → 150W × 1,15 = 173W → chọn tấm pin 180W. Nguồn: IEC 61215.
Chọn loại tấm pin (đơn tinh thể so với đa tinh thể):Đối với khí hậu nóng hoặc diện tích cột hạn chế, chỉ định loại đơn tinh thể (hiệu suất cao hơn, hệ số nhiệt độ thấp hơn). Đối với khí hậu ôn hòa và lắp đặt trên mặt đất, loại đa tinh thể có thể chấp nhận được (chi phí thấp hơn). Nguồn: IEC 61215.
Kiểm tra mẫu (cho đơn hàng lớn >100 tấm pin):Đặt hàng 5 tấm pin. Đo Pmax (kiểm tra flash theo IEC 61215) – xác nhận trong dung sai +3 phần trăm / -0 phần trăm. Đối với khí hậu nóng, thực hiện đo hệ số nhiệt độ. Nguồn: IEC 61215.
Bảo hành và tài liệu: Yêu cầu bảo hành công suất tuyến tính 25 năm (≥90 phần trăm ở năm thứ 10, ≥80 phần trăm ở năm thứ 25). Yêu cầu chứng nhận IEC 61215 và IEC 61730. Yêu cầu báo cáo kiểm tra flash cho mỗi tấm pin (lô hàng). Nguồn: IEC 61215, IEC 61730.
Nghiên cứu tình huống kỹ thuật
Loại dự án:Chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời cho làng nông thôn (100 bộ, đèn LED 60W, 8 giờ mỗi đêm).
Vị trí:Seattle, Washington, Hoa Kỳ (vĩ độ cao, ánh nắng mùa đông thấp, PSH tháng 12 = 1,5 giờ).
Thiết kế ban đầu (có vấn đề):Sử dụng PSH trung bình năm = 3,0 → tính toán tấm pin 180W. Lắp đặt tấm pin đa tinh thể 200W. Mùa đông đầu tiên: đèn mờ sau 5 giờ (pin sạc không đủ).
Thiết kế đã hiệu chỉnh sử dụng bản đồ PSH trường hợp xấu nhất:Tính toán lại với PSH tháng 12 = 1,5 giờ. η_tổng = 0,70. Tấm pin yêu cầu = 528 / (1,5 × 0,70) = 503W. Chọn tấm pin đơn tinh thể 500W (hai tấm 250W mắc nối tiếp, hệ thống 24V). Bộ điều khiển MPPT. Thời gian tự chủ của pin 5 ngày (do PSH mùa đông thấp).
Kết quả và lợi ích:Sau mùa đông đầu tiên, đèn hoạt động đủ 8 giờ (pin sạc đầy vào những ngày nắng). Những ngày nhiều mây (3 đến 4 ngày liên tiếp) vẫn chấp nhận được (pin tự động trong 5 ngày). Tổng chi phí tăng thêm: tấm pin 500W (250 USD) so với tấm pin 200W (120 USD) – thêm 130 USD mỗi đơn vị × 100 đơn vị = 13.000 USD. Tránh được sự cố hệ thống (đèn tắt trong 4 tháng mùa đông). Thời gian hoàn vốn 2 năm (dựa trên việc tránh thay thế đèn dầu). Nguồn: Đánh giá sau khi dự án đi vào hoạt động, IEEE 1562, NREL PVWatts.
Phần câu hỏi thường gặp
Hỏi: Giờ nắng cao điểm (PSH) là gì và được đo như thế nào?
Đáp: PSH là số giờ tương đương mỗi ngày có nắng đầy đủ với bức xạ 1.000 W trên m². Được đo bằng máy đo bức xạ (W trên m²). PSH = tổng bức xạ mặt trời hàng ngày (kWh trên m²). Nguồn: NREL PVWatts.Hỏi: Tôi có thể tìm bản đồ giờ nắng đầy đủ cho vị trí của mình ở đâu?
Đáp: NREL PVWatts (Mỹ) hoặc Global Solar Atlas (toàn thế giới). Cả hai đều là công cụ trực tuyến miễn phí. Nhập vị trí, nhận dữ liệu PSH hàng tháng. Nguồn: NREL PVWatts, Global Solar Atlas.Hỏi: Tôi có nên thiết kế dựa trên PSH trung bình hàng năm hay tháng bất lợi nhất?
Trả lời: Sử dụng tháng bất lợi nhất (tháng 12 ở bán cầu Bắc, tháng 7 ở bán cầu Nam). Trung bình hàng năm dẫn đến sạc thiếu vào mùa đông. Nguồn: IEEE 1562.Hỏi: PSH ảnh hưởng thế nào đến việc định cỡ tấm pin mặt trời?
Trả lời: PSH thấp hơn yêu cầu tấm pin lớn hơn để tạo ra cùng năng lượng hàng ngày. Ví dụ: Đèn LED 60W, chạy 8 giờ cần tấm pin 150W ở PSH 4,0, nhưng cần tấm pin 300W ở PSH 2,0. Nguồn: IEEE 1562.Hỏi: Sự khác biệt giữa PSH và giờ ban ngày là gì?
Trả lời: Giờ ban ngày là tổng thời gian mặt trời ở trên đường chân trời (lên đến 15 giờ vào mùa hè). PSH thấp hơn nhiều (2 đến 6 giờ) vì mặt trời không phải lúc nào cũng ở cường độ cao nhất. Nguồn: NREL PVWatts.Hỏi: Hướng của tấm pin có ảnh hưởng đến PSH không?
Trả lời: Có. Hướng về phía Nam (bán cầu Bắc) với góc nghiêng bằng vĩ độ giúp tối đa hóa PSH. Hướng nằm ngang làm giảm PSH từ 10 đến 20 phần trăm. Nên sử dụng giá đỡ có thể điều chỉnh độ nghiêng. Nguồn: IEEE 1562.Hỏi: Mây che phủ ảnh hưởng thế nào đến PSH?
A: Mây làm giảm PSH (chỉ bức xạ khuếch tán). Các khu vực gió mùa (Ấn Độ, Đông Nam Á) có PSH thấp hơn trong mùa mưa. Sử dụng tháng xấu nhất (mùa mưa) để thiết kế. Nguồn: Global Solar Atlas.H: PSH tối thiểu cho đèn đường năng lượng mặt trời là bao nhiêu?
A: PSH tối thiểu 2,5 cho hệ thống hiệu quả về chi phí (cần tấm pin 300W cho đèn LED 60W). Dưới 2,0 PSH (ví dụ: London, mùa đông Seattle), sử dụng tấm pin lớn hơn hoặc hybrid gió-mặt trời. Nguồn: IEEE 1562.H: Bộ điều khiển MPPT có cải thiện thời gian sạc trong điều kiện PSH thấp không?
A: Có. MPPT thu được nhiều hơn 20 đến 30 phần trăm năng lượng trong điều kiện nhiều mây hoặc ánh sáng yếu, giảm thời gian sạc. Đối với PSH thấp (<3,0), MPPT là cần thiết. Nguồn: IEEE 1562.H: Tôi có thể sử dụng máy tính sạc năng lượng mặt trời thay vì bản đồ PSH không?
A: Có, nhưng phải nhập đúng PSH cho vị trí của bạn. Nhiều máy tính sử dụng trung bình năm (không chính xác). Sử dụng PSH tháng xấu nhất. Nguồn: IEEE 1562.
Yêu cầu hỗ trợ kỹ thuật hoặc báo giá
Đối với các kỹ sư chiếu sáng năng lượng mặt trời và quản lý mua sắm, hỗ trợ kỹ thuật có sẵn để phân tích PSH (tháng bất lợi nhất) tại vị trí của bạn, tính toán công suất tấm pin cần thiết và chọn điện áp hệ thống phù hợp. Yêu cầu báo giá cho tấm pin mặt trời đơn tinh thể hoặc đa tinh thể với kích thước dựa trên PSH (IEEE 1562), bao gồm báo cáo kiểm tra flash (IEC 61215) và bảo hành công suất tuyến tính 25 năm.
Về tác giả
Hướng dẫn này được biên soạn bởi các kỹ sư hệ thống năng lượng mặt trời và chuyên gia chiếu sáng không nối lưới với hơn 15 năm kinh nghiệm trong thiết kế và chỉ định đèn đường năng lượng mặt trời cho các dự án đô thị, nông thôn và thương mại trên khắp Bắc Mỹ, Châu Âu, Châu Phi và Châu Á. Tất cả các khuyến nghị tuân theo các tiêu chuẩn IEEE 1562, NREL PVWatts, Global Solar Atlas, IEC 61215 và IESNA RP-8.
