Phân tích hiệu suất năng lượng so sánh của các hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời qua các vùng khí hậu đa dạng
Comparative energy performance analysis of solar water pumping systems across diverse climate zones
| Tác giả | Partheeban Pachaivannan
Shiva Manimuthu Vishnupriyan Jegadeesan |
| Ngày đăng tải | 12/03/2024 |
| DOI | https://doi.org/10.1016/j.jer.2024.03.011 |
| Nguồn bài nghiên cứu | Science Direct |
| Từ khóa | Hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời
Mô phỏng PVsyst Tỷ lệ hiệu suất Giải pháp tiết kiệm chi phí |
1 – GIỚI THIỆU
Bài nghiên cứu này so sánh các hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời từ xa, tính đến các yếu tố như vị trí địa điểm, kích thước hệ thống và hiệu suất ở các vùng khí hậu nhạy cảm khác nhau tại Ấn Độ. Phần mềm mô phỏng PVsyst được sử dụng để thiết kế hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời độc lập. Dữ liệu đầu vào được thu thập từ bốn địa điểm khí hậu khác nhau ở miền nam Ấn Độ. Phân tích so sánh được thực hiện cho bốn vùng dựa trên sản lượng năng lượng mặt trời, tỷ lệ hiệu suất (PR), tổn thất năng lượng và hiệu suất bơm. Phân tích mô phỏng PVsyst cho thấy hiệu suất bơm tổng thể dao động từ 57% đến 66% và tỷ lệ hiệu suất dao động từ 51% đến 69%. Kết quả của nghiên cứu này hữu ích cho việc đưa ra quyết định chính sách về việc đặt trạm bơm năng lượng mặt trời tốt nhất dựa trên điều kiện khí hậu, đặc biệt là cho các làng xa xôi.
2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG
Hệ thống bơm nước bằng năng lượng mặt trời được thiết kế cho mục đích dân dụng và tưới tiêu ở các khu vực khí hậu khác nhau của các huyện Kanchipuram, Dindigul, Karur và Theni ở Tamil Nadu, Ấn Độ. Các khu vực này có các vĩ độ và kinh độ khác nhau, với các nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió và tốc độ gió khác nhau. Năng lượng mặt trời được tính toán bằng phần mềm nguồn mở của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) cho các khu vực này. Dữ liệu đầu vào sử dụng để ước tính năng lượng mặt trời bao gồm vĩ độ, kinh độ, vị trí địa lý, dữ liệu thời tiết và lượng mưa trong nghiên cứu này cho năm 2021.
3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phần mềm mô phỏng PVsyst được sử dụng để dự đoán năng lượng mặt trời và cung cấp các ước tính chính xác. Phần mềm này cho phép khám phá các giải pháp thay thế khác nhau, tạo điều kiện cho việc triển khai giải pháp phù hợp nhất. Nghiên cứu này sử dụng PVsyst vì các lợi thế của nó, bao gồm khả năng phân tích các ứng dụng bơm nước bằng năng lượng mặt trời một cách chuyên sâu. Các công cụ khác như PVsol, SolarPro và BlueSol cũng được xem xét, nhưng PVsyst được chọn do sự phù hợp cao hơn cho các ứng dụng bơm nước bằng năng lượng mặt trời.
4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Kết quả mô phỏng từ PVsyst cho thấy hiệu suất hệ thống và tỷ lệ hiệu suất cho các khu vực khác nhau. Hiệu suất hệ thống dao động từ 57% đến 77,3%, hiệu suất bơm từ 51,8% đến 66,4%, và tỷ lệ hiệu suất từ 51,5% đến 68,9%. Các khu vực nghiên cứu bao gồm Kanchipuram, Dindigul, Theni và Karur. Hiệu suất hệ thống cao nhất được ghi nhận ở khu vực Karur, trong khi hiệu suất thấp nhất được ghi nhận ở khu vực Theni.
5 – KẾT LUẬN
Nghiên cứu này trình bày một phương pháp xác định hiệu suất của bơm năng lượng mặt trời dựa trên bức xạ mặt trời. Bốn địa điểm nghiên cứu với các vùng khí hậu khác nhau đã được khám phá để xác định hệ thống tối ưu. Phần mềm mô phỏng PVsyst được sử dụng để thiết kế bơm năng lượng mặt trời. Kết quả cho thấy địa điểm Theni là nơi phù hợp nhất để triển khai hệ thống bơm nước năng lượng mặt trời, đáp ứng được nhu cầu nước và yêu cầu, tổn thất là tối thiểu và có thể kiểm soát được lượng nước thiếu hụt. Công việc này sẽ được mở rộng sang hệ thống bơm nước kết hợp năng lượng mặt trời và gió thân thiện với môi trường.
