Nghiên cứu của một nhóm nhà khoa học quốc tế đến từ các trường đại học của Trung Quốc và Mỹ chỉ ra rằng biến đổi khí hậu sẽ làm gia tăng rủi ro nhiệt độ cao, đẩy nhanh tốc độ xuống cấp và làm tăng chi phí cho hệ thống điện mặt trời mái nhà trên toàn cầu. Bằng cách kết hợp các mô hình khí hậu với mô phỏng kinh tế và sự xuống cấp của PV, các nhà nghiên cứu đã dự báo những khu vực có hệ thống điện mặt trời mái nhà bị ảnh hưởng nặng nề nhất, đồng thời xác định chính xác nơi các tấm pin có khả năng hư hỏng cao nhất do nhiệt độ tăng.
"Đây là phân tích toàn cầu đầu tiên định lượng cách biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến rủi ro nhiệt độ cao đối với các tấm pin mặt trời mái nhà - vốn đặc biệt dễ bị xuống cấp vì không gian lắp đặt hạn chế gây tích tụ nhiệt", tác giả chính Haochi Wu chia sẻ với pv magazine.
Vị này cho biết thêm, các nghiên cứu trước đây chỉ xem xét tổn thất hiệu suất do ấm lên toàn cầu hoặc thay đổi bức xạ mặt trời - những yếu tố gây ra tác động khiêm tốn. Song, nhóm nghiên cứu đã giải quyết một “điểm mù”: sự xuống cấp nhanh do nhiệt độ vận hành cao kéo dài, điều mà chưa ai từng mô hình hóa một cách hệ thống ở quy mô toàn cầu dưới các kịch bản khí hậu tương lai.
Ông Wu nhấn mạnh rằng những phát hiện của mình cho thấy ngành công nghiệp năng lượng mặt trời cần "khẩn trương" điều chỉnh các tiêu chuẩn rủi ro nhiệt độ cao để thích nghi với một tương lai ấm hơn.
"Tiêu chuẩn quốc tế hiện tại IEC-63126 xác định nơi xảy ra rủi ro nhiệt độ cao dựa trên dữ liệu thời tiết lịch sử trong khoảng giai đoạn 1998-2020", ông nói. Nhưng qua phân tích cho thấy tiêu chuẩn này chỉ bao quát được 74% công suất toàn cầu gặp rủi ro trong kịch bản ấm lên 2 độ C và chỉ 48% trong kịch bản ấm lên 4 độ C. Nếu các tiêu chuẩn không được cập nhật để phản ánh các dự báo khí hậu tương lai, cả nhà đầu tư và đơn vị lắp đặt sẽ đánh giá thấp rủi ro xuống cấp, dẫn đến việc tài sản bị đình trệ và chi phí thay thế ngoài dự kiến.
Để thực hiện các dự báo, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một chuỗi mô hình gồm nhiều thành phần. Đầu tiên là tích hợp dữ liệu khí hậu tương lai từ 20 mô hình CMIP6 - một tập hợp các mô phỏng khí hậu hiện đại dự báo các điều kiện đến năm 2100 đã được hiệu chỉnh sai số. Theo sự đồng thuận ngày càng tăng về việc định lượng tác động khí hậu, họ đã đánh giá các hiệu ứng ở mức ấm lên từ 1-4 độ C, với các khoảng giãn cách 0,5 độ C so với thời kỳ tiền công nghiệp.
Tiếp theo, các mô hình vận hành PV đã tính toán độ nóng của các hệ thống áp mái. Sử dụng dữ liệu đầu vào từ mô hình khí hậu - bao gồm bức xạ mặt trời dự báo, nhiệt độ không khí và tốc độ gió - họ đã ước tính nhiệt độ tấm pin và sản lượng điện hàng giờ trên toàn thế giới.
Tất cả các mô phỏng đều giả định sử dụng tấm pin silicon tinh thể (c-Si) trên mái dốc 20 độhướng về phía xích đạo (góc phương vị 180 độ hoặc 0 độ). Theo tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC), rủi ro nhiệt độ cao tiêu chuẩn (HTR) xảy ra khi phân vị thứ 98 của nhiệt độ tấm pin vượt quá 70 độ C, trong khi HTR cực hạn xảy ra trên 80 độ C.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã áp dụng mô hình hóa lý Arrhenius để mô phỏng sự lão hóa của tấm pin dựa trên nhiệt độ. Với giả định mức xuống cấp cơ sở là 0,66% mỗi năm và xác định một tấm pin không còn khả năng sử dụng sau khi mất 20% công suất, họ đã tính toán chi phí điện năng quy dẫn (LCOE) cho các tấm pin chịu nhiệt độ cao hơn, tuổi thọ ngắn hơn và sản lượng hàng năm giảm.
"Mức độ tăng LCOE thực sự gây kinh ngạc. Ở mức ấm lên 2,5 độ C, một số khu vực ghi nhận chi phí quy dẫn tăng tới 20%, lớn gấp khoảng 3 lần so với tác động từ thay đổi hiệu suất hoặc bức xạ mà các nghiên cứu trước đây tập trung vào", ông Wu cho hay.
Theo ông, sự chênh lệch trong mức tăng này cũng rất đáng chú ý. Bởi ở các khu vực khó khăn về kinh tế như châu Phi, Nam Á và một phần Nam Mỹ, luôn đối mặt với mức tăng chi phí lớn hơn đáng kể so với các khu vực giàu có.
Ở mức 4 độ C, sự ấm lên làm tăng gấp đôi gánh nặng LCOE ở các vùng dễ bị tổn thương nhất so với các vùng ít bị ảnh hưởng hơn.
“Ngành năng lượng mặt trời thường coi PV phân tán là công cụ cho công bằng năng lượng, nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy nếu không có sự thích ứng, biến đổi khí hậu có thể làm xói mòn cam kết đó. Biến đổi khí hậu không chỉ làm tăng sự xuống cấp trên toàn cầu,mà còn nới rộng khoảng cách giữa các khu vực", ông Wu nhấn mạnh.
Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nếu nhiệt độ Trái Đất tăng thêm 4 độ C, quy mô lắp đặt điện mặt trời mái nhà trên toàn thế giới nằm trong vùng rủi ro nhiệt độ cao sẽ cao gấp gần 2 lần so với trước đây.
"Chúng tôi cung cấp các bản đồ tham chiếu toàn cầu có thể hỗ trợ việc sửa đổi các tiêu chuẩn", ông kết luận. Đồng thời, nhóm nghiên cứu đã liên lạc với các chuyên gia từ Ủy ban Kỹ thuật IEC 82 - cơ quan chịu trách nhiệm về các tiêu chuẩn hệ thống năng lượng quang điện - trong quá trình nghiên cứu. Họ bày tỏ sự quan tâm mạnh mẽ đến công việc lập bản đồ rủi ro nhiệt độ cao dưới các kịch bản khí hậu tương lai.
Theo PV
