Tháp năng lượng mặt trời – lợi ích thiết thực của mô hình PV thẳng đứng

Theo trang tin Điện mặt trời trực tuyến Mỹ (PMUC), TSS – công ty có trụ sở tại Kelowna, British Columbia, Canada công bố chỉ sau 16 tháng hoạt động, hệ thống năng lượng mặt trời dựng đứng dạng tháp đã mang lại hiệu quả vượt quá mong đợi.

Trước tiên, hệ thống này chiếm diện tích đất ít, ít hơn tới 90% so với phương pháp truyền thống. Ngoài ra còn nhiều tính năng vượt trội khác như chịu được gió bão cấp 1 (75 – 95 dặm/h) và được lắp đặt ở góc 90 độ nên hoạt động hiệu quả với tổn thất điện năng tối thiểu.

Kết luận của TSS dựa vào kết quả sau 16 tháng hoạt động tại dự án trình diễn Tháp mặt trời (Solar Tower) hồi tháng 10 năm 2021. Mỗi tháp ở giai đoạn đầu có thể sản xuất tới 250 kW năng lượng sạch, nhưng nếu ở quy mô thương mại công suất sẽ lớn hơn. Theo báo cáo của TSS, công ty đã mất 5 ngày để lắp dựng tháp bằng cách sử dụng cần cẩu nâng, lắp các panel PV trên giá đỡ cứng.

Mặc dù công ty không tiết lộ chiều cao hoặc chỉ số công suất của dự án trình diễn tại Kelowna, nhưng theo một video do TSS công bố trên trang web chính thức của hãng, hệ thống tháp được triển khai trên tòa tháp cao từ 40 đến 120 feet (12-36,6m), chiếm diện tích từ 144 đến 900 feet vuông (13,4-84m2) trên nền bê tông.

Cụ thể, kết quả trình diễn sau một cơn bão đầu mùa thu có sức gió 75 dặm/giờ và sau nhiều ngày mưa lớn kèm gió giật mạnh, đến  ngày 17 tháng 11 năm 2021, TSS cho biết không có thiệt hại nào đối với Tháp mặt trời, mặc dù trong những ngày mưa gió nhiều khu vực trong cộng đồng Kelowna bị mất điện, thậm chí, các trường học còn phải đóng cửa trong một thời gian ngắn. Qua kiểm tra, các tấm PV vẫn còn nguyên vẹn như sau khi xây dựng.

Vào cuối năm 2021, cơ quan Môi trường của chính phủ Canada cho biết tại khu vực này từng xảy ra những cơn gió giật mạnh, tốc độ lên tới 84 dặm/giờ. Theo báo cáo của TSS, vào những tháng mùa đông, không có tuyết do gió thổi đưa đến bám vào tấm quang điện như thường xảy ra trong các hệ thống năng lượng mặt trời phẳng lắp trên mặt đất nên không ảnh hưởng đến sản xuất điệ. “Đúng như dự đoán, vị trí thẳng đứng của tấm quang điện đã giúp nó khử tuyết, giúp hoạt động hết hiệu suất”, báo cáo của TSS nhấn mạnh.

Vào mùa hè năm 2022, nhiệt độ lên tới 102 độ F (38,9 độ C) do hạn hán và cháy rừng quá mức ở miền tây Canada tác động nhưng Tháp mặt trời của TSS vẫn hoạt động tốt, không bị tổn thất năng lượng.

Ngoài ra, TSS còn đánh giá khả năng bám bụi bẩn và kết luận, yếu tố chính gây bẩn và mất điện trên các hệ thống gắn trên mặt đất điển hình là do độ nghiêng của các tấm quang điện lên đến 40 độ nhưng đối với các tấm quang điện có độ nghiêng từ 40 đến 90 độ thì không tích bụi nên các tháp của TSS rất sạch.

Trong đợt kiểm tra hoạt động và bảo trì hồi tháng 1 năm 2023, TSS đã rửa và làm sạch tấm quang điện bằng vải mềm. Tại thời điểm này khi đo điện áp pin là 77,5 vôn với dòng điện 6,1 ampe, sau khi làm sạch, không có thay đổi nào diễn ra với điện áp hoặc dòng điện. Điều này đi đến kết luận, không có vết bẩn trên các tấm sau hơn một năm hoạt động.

Các lợi ích quan trọng khác của tháp Solar Tower là tiết kiệm được nhiều không gian so với các hệ thống lắp trên mặt đất, vốn cần tới 6 mẫu đất để sản xuất 1MWh. Để cung cấp cùng một lượng năng lượng, cấu hình tháp của TSS đã giải phóng từ 85% đến 90% diện tích đất để dùng cho các mục đích như nông nghiệp hay xây dựng…

TSS còn cho biết thêm, họ đã đạt được mức tăng công suất 10% từ hệ thống thông gió nội bộ đang chờ cấp bằng sáng chế. Hệ thống này sử dụng lỗ thông hơi luồng không khí “hiệu ứng ngăn xếp” với lỗ mở ở trên đỉnh tháp, làm mát tấm quang điện nên cải thiện hiệu suất chung cho toàn hệ thống.

Theo TSS, dự án trình diễn của họ thành công nên việc lắp dựng theo mô hình tháp trong tương lai sẽ rất hữu dụng, rất hợp cho môi trường đô thị với không gian hạn hẹp để sản xuất năng lượng tái tạo, cũng như tạo thêm đất nông nghiệp hay không gian dùng cho các mục đích khác. Thậm chí địa hình núi non và các quốc đảo cũng rất hợp cho mô hình sản xuất điện năng theo mô hình tháp hay còn gọi là PV dựng đứng dạng tháp, nhất là cho mục tiêu chiếu sáng và giám sát.