Các nhà khoa học do Đại học Khoa học Ứng dụng Zurich (ZHAW) ở Thụy Sĩ dẫn đầu đã thực hiện mô phỏng và đo lường nhằm tối đa hóa sản lượng điện ở các khu vực theo hướng Đông TâyHệ thống PV trên mái nhà.
Một trong những thiết lập thử nghiệm bao gồm theo dõi trục đơn ngang (HSAT)hệ thống lắp đặt năng lượng mặt trờivới các tấm PV được bố trí theo hướng đông-tây với mức sử dụng diện tích cao không bình thường - tỷ lệ che phủ mặt đất (GCR) trên 90%. HSATgắn PVcác góc được đặt ở mức {{0}} độ , 0 độ và 5 độ .
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằngHệ thống PV trên mái nhàthiết lập khác với HSATgắn PVcác hệ thống thường được lắp đặt trong các dự án gắn trên mặt đất và có GCR thấp hơn nhiều để ngăn hiện tượng tự che bóng của các hàng mô-đun lân cận. Các nhà nghiên cứu cho biết: "Trong nghiên cứu của chúng tôi, mục đích là tối đa hóa hiệu suất năng lượng trên mỗi diện tích trên mái bằng chứ không phải hiệu suất năng lượng cụ thể. Vì lý do này, GCR thấp không phải là một lựa chọn hợp lý".
Tài liệu tham khảohệ thống PV trên mái nhàlà hệ thống mô-đun hai mặt xoay trên mái nhà với góc nghiêng 1{2}} độ và cũng được định hướng theo hướng đông-tây với GCR là 0,9. Các phép đo công suất đã được hoàn thành dưới dạng hàm của các góc nghiêng.
Các mô phỏng được thực hiện trong PVSyst 7.4, kết hợp với các phép đo vật lý, bao gồm thiết lập đo đặc biệt với giàn thử nghiệm thu nhỏ hiện có của Solarc Innovative Solarprodukte GmbH có trụ sở tại Đức.
Hartmut Nussbaumer, người đứng đầu nhóm nghiên cứu quang điện ZHAW: “Đáng ngạc nhiên là người ta đã chứng minh rằng việc theo dõi theo chiều ngang chỉ trong một phạm vi góc nhỏ, kết hợp với tỷ lệ sử dụng diện tích cao, có thể mang lại năng suất bổ sung trong khoảng 5%”.
Các mô phỏng và đo lường cho thấy rằng, so với hệ thống tham chiếu, thiết lập lắp đặt PV HSAT được đề xuất có thể đạt được mức sản xuất năng lượng cao hơn 5%. Hơn nữa, nhóm cho biết phương pháp này cuối cùng có thể dựa vào các thiết bị theo dõi rất đơn giản có thể được sản xuất với chi phí thấp. Ví dụ, họ cho biết tất cả các hàng mô-đun trên mái nhà có thể được di chuyển chỉ bằng một bộ truyền động, đồng thời lưu ý rằng nghiên cứu trong tương lai có thể liên quan đến việc lắp đặt hệ thống HSAT trên mái nhà để thử nghiệm ngoài trời.
Một thiết lập thử nghiệm khác bao gồm các tấm phản xạ được lắp đặt gần như thẳng đứng ở rìa của hệ thống quang điện. Các tấm phản xạ điều khiển bằng động cơ được sử dụng để thu lại hoặc mở rộng tùy thuộc vào điều kiện chiếu xạ và thời tiết.
Kết quả ban đầu cho thấy việc sử dụng tấm phản xạ cho phép tăng năng suất theo khu vực cụ thể lên 30% vào những ngày đo. Hiệu suất năng lượng vào buổi sáng hoặc buổi tối được tăng cường "đáng kể". Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng các vật phản xạ bổ sung, động hoặc tĩnh, có thể tăng cường bức xạ trên trường thu và do đó làm tăng hiệu suất năng lượng.
Nussbaumer cho biết: “Những thách thức chính trong nghiên cứu là mô phỏng và đo lường mức tăng năng suất tương đối nhỏ, khi kết hợp lại sẽ có tác động lớn đến lợi nhuận của việc thích ứng hệ thống”.
Lưu ý rằng cả hệ thống HSAT và gương phản xạ trên mái bằng đều có hiệu quả, các nhà nghiên cứu cho biết khả năng các biến thể được sử dụng rộng rãi hơn "phụ thuộc vào hiệu quả chi phí".
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu sẽ nghiên cứu các bộ phản xạ có thể điều khiển phụ thuộc vào thời gian để nâng cao hiệu suất năng lượng bằng các điều chỉnh theo thời gian dựa trên nhu cầu năng lượng cụ thể hoặc giá điện thay đổi theo thời gian, bên cạnh các nghiên cứu chi phí về cả chi phí đầu tư ban đầu và chi phí bảo trì hệ thống theo dõi.
