Có nên lắp đặt các tấm pin năng lượng dưới một lớp kính không?

Có nên lắp đặt các tấm pin năng lượng dưới một lớp kính không?

Hầu hết các ứng dụng năng lượng mặt trời không xem xét và coi trọng đến vấn đề này. Hệ thống năng lượng mặt trời thường đòi hỏi không gian rộng để các tấm pin được tiếp xúc trực tiếp với bức xạ mặt trời. Và một điều chú ý nữa là luôn luôn vệ sinh tấm pin năng lượng mặt trời để hệ thống luôn hoạt động tốt.

Tuy nhiên, vẫn có một số người quan tâm đến vấn đề tấm pin có hoạt động khi đặt dưới một lớp kính không? vì tò mò muốn biết thêm thông tin hoặc để ứng dụng cho một số nhu cầu nào đó của họ như tận dụng giếng trời để đặt tấm pin trong nhà, sử dụng các thiết bị điện tử năng lượng mặt trời khi đi trong xe ô tô…

Bài viết hôm nay sẽ giúp bạn tìm thấy câu trả lời mong muốn nhất:

Có nên lắp đặt các bảng pin năng lượng bên dưới một lớp kính không?

Tấm pin mặt trời sẽ vẫn sản xuất điện nếu đặt sau một lớp kính trong suốt chứ?

Không làm mất thời gian của các bạn thì câu trả lời ngắn nhất cho câu hỏi này là CÓ. Chúng sẽ vẫn hoạt động ngay cả khi đặt bên dưới một lớp kính trông suốt nhưng ánh sáng xuyên qua tấm kính sẽ bị suy giảm phần nào đó và dĩ nhiên điều này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của pin. Vẫn đảm bảo các tấm pin năng lượng mặt trời luôn sạch sẽ bằng cách vệ sinh tấm pin mặt trời thì quá trình hấp thụ ánh sáng sẽ đạt hiệu quả hơn.

Để hiểu rõ hơn tại sao lại như vậy, chúng ta phải tìm hiểu tất cả các ảnh hưởng mà tấm kính làm suy giảm ánh sáng mặt trời. Hãy cùng tôi phân tích nào!

Định luật Fresnel

Ánh sáng có thể được mô tả dưới dạng sóng, dạng hạt photon hoặc cả hai, tuỳ thuộc vào loại thí nghiệm đánh giá nó. Khi ánh sang truyền từ Mặt Trời đến Trái Đất, chúng sẽ có tốc độ và hướng chiếu cụ thể. Nếu tia sáng chạm vào một bề mặt nào đó thì một phần của tia sáng đó có thể bị phản xạ trở lại không khí và một phần sẽ khúc xạ vào bên trong bề mặt đó.

Hiện tượng vật lý này xảy ra theo định luật Fresnel, dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng. Nói một cách đơn giản, Các định luật này xác định rằng ánh sáng khi chiếu tới một môi trường khác như nước hoặc thuỷ tinh thì một phần của ánh sáng sẽ phản xạ lại và một phần sẽ khúc xạ vào môi trường đó với hướng đi và tốc độ bị thay đổi.

Sự thay đổi của hướng và tốc độ tia sáng sẽ phụ thuộc vào hệ số khúc xạ của môi trường đó, tức là tuỳ vào các loại kính khác nhau thì sẽ ảnh hưởng đến ánh nắng khác nhau.

Tấm pin mặt trời sẽ vẫn hoạt động khi đặt dưới một lớp kính

Vậy, những điều này ảnh hưởng như thế nào đến tấm pin?

Khi đặt tấm pin dưới 1 lớp kính, lượng ánh nắng chạm tới sẽ giảm đi do một phần của ánh sáng đó đã bị phản xạ lại khi đi tới lớp kính. Tổn thất này sẽ phụ thuộc vào hệ số phản xạ của tấm kính.

Chắc hẳn bạn sẽ thắc mắc tại sao tấm pin năng lượng mặt trời lại bọc một lớp kính ở trên và như vậy sẽ làm giảm hiệu suất của tế bào quang điện thì sao? – Yếu tố an toàn vẫn là trên hết, lớp kính có nhiệm vụ bảo vệ tế bào điện và đặc biết là giúp an toàn cho con người khi chạm vào. Thêm nữa, loại kính ứng dụng cho năng lượng mặt trời là loại có hệ số phản xạ rất thấp, cho phép ánh sáng đi qua bị hao hụt rất ít.

Vị trí và hướng chiếu của Mặt Trời:

Đối với bất kỳ hệ thống điện mặt trời nào, việc xác định hướng chiếu của Mặt trời là điều rất cần thiết để có thể tối ưu hoá sản lượng điện tạo ra từ các mảng pin. Do đó, giả thiết đặt các tấm pin trong nhà dưới giếng trời hoặc trong xe hơi là một ý tưởng rất tồi.

Các tấm pin năng lượng cần được đặt hướng đối diện với hướng chiếu của mặt trời, do đó việc đặt trong nhà dưới giếng trời hoặc trong xe ô tô sẽ không hiệu quả khi mà Mặt trời liên tục thay đổi hướng chiếu từ sáng đến chiều.

DNI và DHI

Bức xạ của Mặt trời thường được mô tả là sự kết hợp của 2 dạng bức xạ: bức xạ trực tiếp (DNI – Direct Normal Irradiance) và bức xạ khuếch tán (DHI – Diffused Horizontal Irradiance).

DNI là nguồn bức xạ tác động vuông góc với bề mặt tấm pin năng lượng nên hoàn toàn không bị phản xạ hay khúc xạ.

Mặt khác, DHI khi tới tấm pin với nhiều góc (khác góc vuông) nên sẽ xảy ra các hiện tượng phản xạ, khúc xạ của các thành phần tác động gián tiếp như bầu khí quyển, mây, núi, mặt đất…

Chính vì vậy, khi bạn đặt các tấm pin bên dưới các tấm kính chính là bạn đang loại bỏ đi các bức xạ trực tiếp (DNI) mà đây lại là bức xạ tác động trực tiếp đến hoạt động của bảng pin. Điều này đồng nghĩa với việc tấm pin của bạn sẽ hoạt động hoàn toàn dựa trên các bức xạ khuếch tán trong môi trường. Chính vì thế phải sử dụng dụng cụ vệ sinh tấm pin mặt trời để đảm bảo ánh sáng sẽ luôn được xuyên suốt và sẽ không bị cản trở bất kì một vật gì đó kể cả bụi bẩn. 

Bóng râm và mất nhiệt:

Một nhược điểm khác của việc đặt mảng pin bên dưới một tấm kính nữa là khung của cửa kính có thể tạo ra các bóng râm lên bề mặt dẫn đến giảm sản lượng điện tạo ra.

Thêm nữa, nếu đặt tấm pin trong nhà sẽ không có gió và các luồng khí sẽ khiến chúng nóng lên làm cho điện áp giảm và dĩ nhiên sản lượng điện tạo ra sẽ kém hơn.

Có nên lắp đặt các bảng pin năng lượng bên dưới một lớp kính không?

Như bạn có thể thấy, có rất nhiều lý do tại sao bạn không nên cài đặt hệ thống của mình đằng sau tấm kính, giếng trời, cửa sổ…Tuy là hệ thống vẫn làm việc được bình thường nhưng hiệu suất và sản lượng điện tạo ra sẽ giảm sút đáng kể.

 Vì vậy, dù bất cứ lý do gì chúng ta cũng hoàn toàn không nên lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời của mình bên dưới các lớp kính.