Ngày: 31/05/2026.
Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã tiến hành một nghiên cứu thực địa quy mô lớn trên 200 xe tải thương mại để đánh giá hiệu suất thực tế và tiềm năng tiết kiệm nhiên liệu của hệ thống quang điện tích hợp trên xe (VIPV). Kết quả cho thấy hệ thống VIPV có thể giảm tải máy phát điện và mức tiêu thụ nhiên liệu khoảng 5,5–7%, với khoảng 70% bức xạ mặt trời theo phương ngang chiếu tới bề mặt xe một cách hiệu quả và khoảng 85% sản lượng điện mặt trời trực tiếp bù đắp nhu cầu của máy phát điện trong điều kiện vận hành thực tế.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Miyazaki đã điều tra hiệu suất thực tế và tiềm năng tiết kiệm nhiên liệu của hệ thống quang điện tích hợp trên xe (VIPV) dành cho các phương tiện vận tải hạng nặng thông qua một nghiên cứu thực địa quy mô lớn tại Nhật Bản, phát hiện ra rằng hiện tượng che khuất là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc sản xuất điện năng từ quang điện và hiệu quả tổng thể của hệ thống.
Dự án này bao gồm 200 xe tải thương mại sử dụng động cơ diesel được trang bị các mô-đun quang điện 300–500 W dựa trên đồng, indi, gali và selenua (CIGS), với dữ liệu được thu thập về sản lượng điện quang điện, hiệu suất máy phát điện, dòng điện của pin và hoạt động của xe. Các tấm pin mặt trời chỉ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hệ thống phụ trợ và sạc lại pin chính, chứ không phải để trực tiếp vận hành xe.
“Chúng tôi đã đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời bằng cách đồng thời theo dõi sản lượng của cả hệ thống quang điện và máy phát điện,” tác giả chính Kenji Araki chia sẻ với tạp chí pv magazine . “Điều này cho phép chúng tôi xác định mức độ giảm tải cho máy phát điện nhờ năng lượng mặt trời.”
Các nhà khoa học giải thích rằng xác suất che bóng trong VIPV bị ảnh hưởng bởi hình dạng vật thể và góc chiếu, và có thể được ước tính thống kê bằng cách sử dụng phương pháp trung bình ma trận khẩu độ, một kỹ thuật tính toán được sử dụng để đánh giá sự che bóng động, không đồng đều và bức xạ mặt trời trên các hệ thống PV cong hoặc phức tạp bằng cách tích hợp các đóng góp ánh sáng theo hướng trên các phần tử bề mặt rời rạc trong một khung tọa độ cục bộ. Theo các nhà nghiên cứu, điều này cho phép tính toán bức xạ mặt trời một cách nhất quán và thực tế trên các bề mặt xe.
Nhóm nghiên cứu đã theo dõi dòng điện giữa hệ thống quang điện và máy phát điện trong các hệ thống VIPV gắn trên xe tải, tập trung vào mức tiêu thụ năng lượng trong các hệ thống xe độc lập hơn là hiệu suất của mô-đun PV. Do hạn chế về lắp đặt, máy đo bức xạ mặt trời không được sử dụng, và sản lượng PV được giả định tương ứng với bức xạ mặt trời tại địa phương.
Các hộp điều khiển tùy chỉnh với bộ điều khiển sạc và bộ ghi dữ liệu đã được phát triển, sử dụng cảm biến dòng điện để theo dõi sản lượng điện mặt trời, sản lượng năng lượng của xe và chu kỳ sạc-xả của pin. Hệ thống được gia cố bằng dây dẫn, cầu chì chắc chắn và trải qua thử nghiệm khả năng chống rung và chịu được thời tiết khắc nghiệt để đảm bảo độ tin cậy trong điều kiện hoạt động thực tế.
Hệ thống PV được coi như một mô-đun hoàn chỉnh với các chức năng điều khiển sạc tích hợp, bao gồm MPPT, chuyển đổi DC-DC và ngăn ngừa dòng điện ngược, chứ không chỉ là một tấm pin mặt trời đơn thuần. Máy phát điện cũng bao gồm chức năng chỉnh lưu và điều chỉnh điện áp thông qua chuyển đổi DC-DC, và hoạt động độc lập mà không cần đồng bộ hóa với hệ thống PV, trong đó nguồn điện áp cao hơn được ưu tiên.
Trong suốt 17.901 ngày vận hành xe, các nhà nghiên cứu đã ghi lại tổng quãng đường di chuyển, số giờ hoạt động, mức tiêu thụ điện năng, sản lượng điện mặt trời và mức giảm tải của máy phát điện, đồng thời lưu ý đến các giới hạn đồng bộ hóa dữ liệu trong hệ thống đo lường. Hệ thống điện mặt trời được phát hiện góp phần tạo ra sự chênh lệch năng lượng có thể đo được trong quá trình hoạt động, cùng với việc giảm tải đáng kể cho máy phát điện trong điều kiện lái xe thực tế.
Nhìn chung, kết quả cho thấy những lợi ích có thể đo lường được về nhiên liệu và năng lượng, nhưng cũng nhấn mạnh rằng hiệu suất của VIPV cần được đánh giá bằng các mô hình chi tiết, phụ thuộc vào điều kiện chứ không phải chỉ dựa trên các giá trị trung bình đơn giản.
“Ngoài ra, việc đánh giá bộ dữ liệu đo được cho thấy bức xạ mặt trời nhận được bởi các bề mặt gắn trên xe tương ứng với khoảng 70% so với bức xạ trên mặt phẳng nằm ngang,” ông Araki cho biết. “Sự giảm sút này là do các yếu tố như bóng râm đô thị xung quanh, điều kiện đường sá và sự thay đổi hướng của xe, và nó đóng vai trò là một thông số quan trọng để ước tính sản lượng năng lượng hàng năm của hệ thống VIPV.”
Hơn nữa, các phép đo đồng thời về hệ thống quang điện (PV) và máy phát điện cho thấy khoảng 85% sản lượng điện từ PV trực tiếp bù đắp tải của máy phát điện, cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong điều kiện lái xe thực tế. Trong khi đó, mức giảm tiêu thụ nhiên liệu khoảng 5,5–7% đã được xác nhận thông qua nhiều phương pháp kiểm chứng, mặc dù lợi ích có thể khác nhau tùy thuộc vào loại xe và thói quen lái xe.
Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trong bài báo “ Hệ thống quang điện trên xe tải hạng nặng (HDV): giám sát 200 xe tải có lắp đặt hệ thống quang điện ”, đăng trên tạp chí Energy Conversion and Management: X.
“Kết quả nghiên cứu này sẽ thiết lập một cơ sở dữ liệu quan trọng cho việc tiêu chuẩn hóa quốc tế VIPV (IEC PT600) và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các phương pháp đánh giá năng lượng tiếp theo. Hơn nữa, việc cung cấp một công cụ thiết thực cho phép các nhà điều hành logistics dễ dàng đánh giá tác động của việc giảm sản lượng điện và hiệu quả nhiên liệu bằng cách sử dụng dữ liệu hoạt động của chính họ sẽ thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi VIPV”, các nhà nghiên cứu kết luận.
Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu khác tại Đại học Miyazaki đã công bố một phương pháp không phá hủy để nghiên cứu độ rung của pin mặt trời một cách độc lập với các thành phần của mô-đun . Nghiên cứu này bao gồm các tính năng thiết kế tiềm năng cho các mô-đun PV tích hợp trên xe có khả năng chống cộng hưởng, giúp tăng tần số cộng hưởng tự nhiên lên trên 2.000 Hz.
Mọi thông tin tư vấn về điện mặt trời doanh nghiệp hay gia đình xin liên hệ:
Thông qua Messenger của MPSe
Điện thoại / Zalo: 0904 686 673
Youtube: https://www.youtube.com/@MaiPhuongSolar-MPSE/shorts
Tiktok: https://www.tiktok.com/@mpse27
Mai Phương Solar Energy – Giải pháp năng lượng sạch cho tương lai bền vững
