Vĩ độ cao, mùa đông dài, tuyết rơi dày đặc - liệu những dự án như thế này vẫn có thể sử dụng năng lượng mặt trời chứ?
Vâng. Và nhiệt độ thấp chính là một phần thưởng. Các mô-đun silicon tinh thể được đánh giá ở nhiệt độ 25°C; cứ nhiệt độ giảm 1°C, sản lượng sẽ tăng khoảng 0,3%-0,35%. Lý do khiến thế hệ mùa đông thấp hơn không phải là nhiệt độ - mà là do thời gian ban ngày ngắn hơn và tuyết phủ. Cả hai đều có thể được giải quyết thông qua thiết kế.
Đầu ra tăng cường lạnh: Phản trực giác, nhưng được hỗ trợ bởi dữ liệu
Hệ số nhiệt độ là thông số chính
Hệ số nhiệt độ nguồn của mô-đun silicon tinh thể là âm - nhiệt độ càng thấp thì sản lượng càng cao:
| Công nghệ tế bào | Hệ số nhiệt độ nguồn | Hiệu suất ở nhiệt độ thấp |
| PERC đơn tinh thể thông thường | Xấp xỉ. -0,30% đến -0,35%/°C | ≈ Sản lượng +10% vào ngày trời trong -5°C |
| TOPCon loại N | Xấp xỉ. -0,25% đến -0,30%/°C | Mất ít hơn 0,05% -0,1% mỗi độ trong cùng điều kiện |
| HJT | Xấp xỉ. -0,24% đến -0,26%/°C | Tăng nhiệt độ thấp hơn |
Lấy mô-đun 400W làm ví dụ: ở nhiệt độ tế bào -5°C, công suất thực tế là khoảng 442W, cao hơn định mức 10,5%; vào một buổi chiều giữa hè ở nhiệt độ pin 45°C, công suất chỉ đạt 372W, thấp hơn 7% so với định mức.
Phản xạ tuyết (hiệu ứng albedo) tăng thêm một tác dụng khác: bề mặt tuyết phản chiếu 80% -90% ánh sáng, trong khi mặt đất thông thường chỉ phản chiếu 10% -20%. Trong điều kiện quang đãng, lạnh, có tuyết, công suất đầu ra có thể vượt quá công suất định mức 18%.
Tại sao có cảm giác như năng lượng mặt trời không tạo ra vào mùa đông
Bởi vì thiên văn học thay đổi. Ở vĩ độ 42°N, một ngày trong tháng 6 kéo dài khoảng 15 giờ, nhưng một ngày tháng 12 chỉ kéo dài khoảng 9 giờ. Ở các vùng vĩ độ trung bình, lượng phát thải vào mùa đông hàng tháng thường bằng 25%-50% so với tháng 7.
Để tham khảo: Đức nằm ở vĩ độ 50°N và vào năm 2023, khoảng 12% điện năng quốc gia của nước này đến từ PV (Fraunhofer ISE). Vĩ độ cao không có nghĩa là PV không thể hoạt động được - nó chỉ có nghĩa là yêu cầu thiết kế cao hơn.
Tuyết: Đó là tuyết bạn quản lý, không phải cái lạnh
Đầu ra trong các điều kiện tuyết khác nhau
| Tình trạng tuyết | Tác động đầu ra | Thời gian phục hồi |
| Tuyết nhẹ (<2cm) | Trong mờ — vẫn đạt sản lượng 50%-80% | Bề mặt mô-đun tối màu hấp thụ nhiệt; tan chảy trong 1-2 giờ |
| Bảo hiểm một phần (~50%) | Giảm xuống khoảng 25% (một chuỗi bị che giới hạn toàn bộ chuỗi) | Phụ thuộc vào thời tiết |
| Bảo hiểm đầy đủ | 0% | Trượt ra hoặc cần gỡ bỏ thủ công |
| Không có tuyết, trong và lạnh | 10% -18% trên mức đánh giá | — |
Ba yếu tố thiết yếu trong thiết kế
- Góc nghiêng ≥30°-40°: bề mặt kính cường lực mịn cộng với độ nghiêng cho phép tuyết tự trượt trong vòng 1-2 ngày — không cần dọn tuyết thủ công trong hầu hết các trường hợp
- Xếp hạng tải tuyết của mô-đun ≥5400 Pa: định mức tải trọng tuyết của các mô-đun Cấp 1 chính thống — trụ vững dưới tuyết dày mà không bị biến dạng
- Chọn công nghệ tế bào loại N: hệ số nhiệt độ thấp vượt trội có nghĩa là mất mùa đông ít hơn
Theo thống kê của NREL và PVPMC của Hoa Kỳ: hầu hết các nhà máy mất 0-10% sản lượng hàng năm do tuyết, và trường hợp xấu nhất ở những vùng có tuyết rơi dai dẳng là 10%-15%. Việc dọn tuyết thủ công thường không được khuyến khích - rủi ro khi tiếp cận mái nhà và trầy xước mô-đun lớn hơn chi phí điện mà nó thu hồi được.
Logic thiết kế hệ thống hoàn chỉnh cho các dự án vĩ độ cao
Bên PV
Việc tăng nhiệt độ thấp là có thật và thời gian ban ngày ngắn hơn cũng vậy. Logic kích thước:
- Điều hành nền kinh tế dựa trên thế hệ hàng năm, không chỉ riêng mùa đông
- Sử dụng kho dự trữ vào ban đêm và những ngày u ám/có tuyết; PV được ưu tiên trong ngày
- Ở những vùng có tuyết dày, hãy chọn sườn dốc hơn để có độ nghiêng mảng - đổi một chút bức xạ mùa hè để lấy tuyết rơi vào mùa đông
Bên lưu trữ
| Mục cấu hình | Khuyến nghị vĩ độ cao | Lý do |
| Hóa học pin | LFP (lithium sắt photphat) | Phạm vi hoạt động xuống tới -20°C, tuổi thọ dài |
| Chiến lược năng lực | Kích thước cho thời gian dài nhất trong những ngày u ám/có tuyết liên tiếp | Khoảng thời gian dài giữa các lần sạc năng lượng mặt trời vào mùa đông |
| Kiểm soát nhiệt độ | Vỏ cách nhiệt + quản lý hệ thống sưởi | Sạc ở nhiệt độ thấp yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chủ động |
So sánh động cơ diesel
Dưới -15°C, máy phát điện diesel có nguy cơ bị đông cứng nhiên liệu, khởi động nguội cần làm nóng trước và khoảng thời gian bảo trì kéo dài 250-500 giờ. Mùa đông chính xác là lúc động cơ diesel dễ bị tổn thương nhất. Bộ lưu trữ PV + không gặp vấn đề về keo và pin lưu trữ vẫn duy trì khả năng phóng điện ở nhiệt độ thấp (LFP được định mức ở -20°C).
Đối với việc cung cấp điện vào mùa đông tại các mỏ có vĩ độ cao, tổng chi phí của giải pháp diesel (vận chuyển nhiên liệu + bảo trì trong thời tiết lạnh + tuân thủ phát thải) xứng đáng được tính toán lại.
Sản phẩm dành cho khí hậu lạnh của ZM-Besta
Các trạm năng lượng mặt trời di động của ZM-Besta được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ thấp:
| tham số | Giá trị |
| Nhiệt độ hoạt động | -20°C đến +50°C |
| Bảo vệ khi xếp gọn | IP55 |
| Công nghệ tế bào | TOPCon loại N, hiệu suất chuyển đổi ≥22% |
| Sức cản của gió khi triển khai | Lực lượng Beaufort 9 |
| Lưu trữ năng lượng | LFP, tiêu chuẩn với khả năng mở rộng tùy chọn |
| Triển khai | Triển khai đường sắt trong 4-20 giờ; mở rộng cơ giới trong 30 phút |
Các model có công suất từ 20kW (thân container 3,6m, dỡ hàng bằng xe nâng) đến 150-200kW (container 40ft). Các dự án ở vùng lạnh được cấu hình cụ thể dựa trên ba hạng mục: độ bền va đập, tải trọng tuyết của mô-đun và kiểm soát nhiệt độ bảo quản.
Về mặt kết cấu thép: đối với các nhà xưởng ở vĩ độ cao và nhà kho có mái vòm, thép được quy định ở cấp độ va đập Q355D/S355J2 dựa trên nhiệt độ tối thiểu tại địa phương và hệ thống mái được thiết kế để chịu tải tuyết. Thiết kế kết cấu và cấu hình PV khép kín vòng lặp trong một thực thể chịu trách nhiệm duy nhất.
Câu hỏi thường gặp
Câu 1: Các tấm pin mặt trời thực sự có thể tạo ra bao nhiêu năng lượng vào mùa đông?
Đáp: Nó phụ thuộc vào hai biến số: vĩ độ và điều kiện tuyết. Ở các vùng vĩ độ trung bình, sản lượng mùa đông hàng tháng bằng khoảng 25%-50% so với tháng 7; vào những ngày trời trong, lạnh, không có tuyết, sản lượng hàng ngày có thể cao hơn 10% -18% so với định mức (tăng nhiệt độ thấp + phản xạ tuyết). Số liệu hàng năm là những gì quan trọng đối với các quyết định kinh tế.
Câu hỏi 2: PV vẫn hoạt động ở vùng -20°C phải không?
Đáp: Các mô-đun thực sự hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ thấp. Những gì bạn cần xác minh là cấu hình cấp hệ thống: kiểm soát nhiệt độ pin lưu trữ, xếp tải tuyết và xếp hạng nhiệt độ lạnh của cáp. Trạm điện di động ZM-Besta hoạt động từ -20°C đến +50°C.
Câu hỏi 3: Có cần dọn tuyết bằng tay không?
Đáp: Nói chung là không. Các mảng có góc nghiêng trên 30° sẽ tự đổ tuyết trong vòng 1-2 ngày và lượng tuyết mất hàng năm thường là 0-10%. Rủi ro về an toàn lao động và hư hỏng mô-đun khi tháo dỡ thủ công thường lớn hơn lượng điện thu hồi được. Các vùng có tuyết dày dai dẳng là ngoại lệ và cần có chiến lược quản lý tuyết chuyên dụng.
Câu hỏi 4: Bạn giải quyết tình trạng thiếu điện vào mùa đông bằng cách nào?
Đáp: Dung lượng lưu trữ LFP cho thời gian dài nhất trong những ngày u ám/tuyết rơi liên tiếp. PV được ưu tiên vào ban ngày, kho lưu trữ vào ban đêm và máy phát điện diesel được giữ để dự phòng khi thời tiết khắc nghiệt - đó là logic lai mà hầu hết các mỏ vĩ độ cao đều sử dụng.
Câu hỏi 5: Ưu điểm của TOPCon loại N vào mùa đông có ý nghĩa như thế nào?
Trả lời: Hệ số nhiệt độ của nó là khoảng -0,25% đến -0,30%/°C, giảm ít hơn 0,05% -0,1% mỗi độ so với PERC thông thường. Ưu điểm ở nhiệt độ thấp mở rộng ở -20°C, do đó loại N mang lại sản lượng tổng thể ổn định hơn trong điều kiện thời tiết lạnh khắc nghiệt.
Bạn muốn điều chỉnh kích thước cấu hình lưu trữ và tạo mùa đông cho dự án vĩ độ cao của mình?
Email: info@xzbesta.com
