Vách đá Douglas / màn trập

Vào ngày 12 tháng 46 năm nay, nhà máy nhiệt điện than cuối cùng còn sót lại của Vương quốc Anh đã được đánh thức sau XNUMX ngày ngủ quên để đáp ứng nhu cầu điện chạy các thiết bị điều hòa không khí.

Đây là những trường hợp hiếm hoi khi thời tiết nắng nóng trên khắp đất nước kết hợp với gió thấp, một nhà máy điện hạt nhân đang được bảo trì và đường dây kết nối điện với Na Uy bị lỗi. Nhưng thời tiết ngày càng nóng hơn và sự cố đã làm sáng tỏ vai trò quan trọng của hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà đối với hệ thống năng lượng tương lai của chúng ta.

Sự vô lý của sử dụng than để cung cấp năng lượng cho máy điều hòa không khí trong một mùa hè ở Anh thật khó có thể bỏ lỡ. Điều này đặc biệt do các hệ thống năng lượng mặt trời trên mái nhà được định vị độc đáo để đáp ứng nhu cầu này vì nhiệt độ mùa hè cao trùng với nhiều ánh nắng mặt trời. Chúng cũng có thể giúp che mát các tòa nhà, giảm nhu cầu làm mát và giảm tiêu thụ năng lượng một cách hiệu quả.

Nhu cầu làm mát không chỉ giới hạn ở điều hòa không khí mà có thể liên quan đến nhiều quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng khác trong gia đình, siêu thị, văn phòng, bệnh viện, nhà máy, v.v. Trên khắp đất nước, động cơ đang dẫn động máy nén được sử dụng để làm mát tủ lạnh, tủ đông, trung tâm dữ liệu, công nghiệp chế biến thực phẩm, máy làm mát nước, cùng nhiều thứ khác.

Thiết bị này sẽ hoạt động mạnh mẽ hơn khi nhiệt độ không khí tăng lên. Theo Vương quốc Anh ước tính của chính phủ, nhu cầu làm mát cao điểm trong đợt nắng nóng có thể cao gấp đôi so với một ngày hè trung bình.

Lợi ích làm mát của tấm pin mặt trời trên mái nhà

Năng lượng mặt trời trên mái nhà cũng có thể làm giảm nhu cầu làm mát bằng cách giữ cho các tòa nhà luôn trong bóng râm. MỘT nghiên cứu do Đại học Bang Arizona tiến hành cho thấy ngay cả một nhóm tấm pin mặt trời khiêm tốn che phủ khoảng nửa mái nhà cũng có thể khiến nhu cầu làm mát giảm từ 2% đến 13%, tùy thuộc vào các yếu tố như vị trí, loại mái nhà và mức độ cách nhiệt.

Mặc dù năng lượng mặt trời trên mái nhà đang được lắp đặt nhanh hơn bao giờ hết ở Anh, nó vẫn chưa được sử dụng nhiều và chỉ có khoảng một trong 30 tòa nhà. Bản đồ 3D gần đây của toàn bộ thị trấn và thành phố có nghĩa là có thể ước tính tiềm năng chính xác hơn. Các công cụ như Thông tin chi tiết về môi trường của Google phân tích hình ảnh vệ tinh không chỉ để xem có bao nhiêu mô-đun có thể được lắp đặt trên toàn bộ đường chân trời của thành phố mà còn xem chúng nên được lắp đặt ở đâu để giảm thiểu bóng râm và tạo ra nhiều điện nhất.

Hãy xem xét các khả năng ở Nottingham và Coventry, hai thành phố ở vùng Trung du nước Anh nơi chúng tôi làm việc. Nếu Nottingham tối đa hóa tiềm năng trên mái nhà, tất cả những tấm pin đó có thể tạo ra gần 500 megawatt (MW) điện, tương đương với một nhà máy điện khí cỡ trung bình. Coventry có tiềm năng lớn hơn, với 700MW. Những công suất này sẽ tương đương với gần một phần ba nhu cầu điện của Nottingham và gần một nửa của Coventry – chỉ tính từ mái nhà của họ.

Với việc hành tinh đang trải qua nhiệt độ nóng nhất trong khoảng 120,000 năm, việc giữ cho các tòa nhà luôn mát mẻ sẽ rất quan trọng. Hiện tại, nhu cầu làm mát chủ yếu được thúc đẩy bởi các tòa nhà phi dân dụng, nhưng dự chỉ ra rằng vào cuối thế kỷ này, khoảng 80% có thể đến từ gia đình.

Điều này khiến mọi việc trở nên khó xử, vì máy điều hòa không khí trong nhà có xu hướng được sử dụng nhiều nhất vào buổi tối khi mọi người trở về sau giờ làm việc hoặc đi học – chứ không phải vào ban ngày khi mặt trời chiếu sáng. Các nhà nghiên cứu ở Úc đã đề xuất một giải pháp thông minh để giải quyết sự mất cân bằng này bằng cách lập trình các thiết bị điều hòa không khí hoạt động song song với hệ thống năng lượng mặt trời để làm mát trước các tòa nhà trước khi mọi người về nhà.

Trước những thách thức khí hậu ngày càng gia tăng, vai trò then chốt của hệ thống năng lượng mặt trời trong việc giải quyết nhu cầu làm mát mùa hè và tăng cường khả năng phục hồi khí hậu ngày càng trở nên rõ ràng. Trong khi sự phụ thuộc bất thường vào năng lượng đốt than cho điều hòa không khí đã nhấn mạnh sự cấp bách này vào tháng 8, thì một quan sát thú vị đã xuất hiện vào tháng sau: mặc dù tháng 2022 mát mẻ, nhiều mây và mưa nhưng các tấm pin mặt trời vẫn đóng góp khoảng XNUMX% nhu cầu điện của Vương quốc Anh. Con số này đã vượt qua giá trị của tháng XNUMX năm XNUMX, bất chấp nhiệt độ phá kỷ lục vào mùa hè năm đó.

Chuyện gì đã xảy ra? Mặc dù việc sản xuất tấm pin mặt trời đã giảm 7% trong tháng 15 này nhưng nhu cầu điện nói chung lại giảm XNUMX%, một phần do nhu cầu làm mát giảm đáng kể. Mối liên hệ giữa hai điều này rất rõ ràng.

Giới thiệu về Tác giả

Tom Rogers, Giảng viên cao cấp về Kỹ thuật năng lượng bền vững, Đại học Nottingham Trent; Amin Al-Habaibeh, Giáo sư Hệ thống Kỹ thuật Thông minh, Đại học Nottingham Trent; Angelines Donastorg Sosa, Trợ lý Giảng viên về Năng lượng Tái tạo và Quản lý Năng lượng, Đại học Coventryvà Vahid Vahidinasab, Phó Giáo sư về Hệ thống Điện và Năng lượng, Đại học Nottingham Trent

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.