Việc định hướng tấm pin mặt trời một cách chính xác đồng nghĩa với việc điều chỉnh độ nghiêng và hướng của chúng dựa trên vị trí lắp đặt và kiểu thời tiết chi phối khu vực đó. Gần xích đạo, việc giữ góc nghiêng khá phẳng ở khoảng 5 đến 15 độ là hiệu quả nhất vì mặt trời luôn ở cao trong phần lớn năm. Tuy nhiên, khi xét đến các khu vực phía bắc vĩ độ 35 độ thì tình hình thay đổi đáng kể. Những nơi như Scandinavia cần góc nghiêng dốc hơn nhiều, khoảng 40 đến 50 độ, để thu được ánh sáng mặt trời quý giá vào mùa đông khi tia nắng chiếu xiên rất thấp. Đối với những khu vực sa mạc nóng, việc chọn góc nghiêng lớn hơn vĩ độ thực tế khoảng 5 đến 10 độ sẽ giúp tấm pin tự làm sạch tốt hơn sau những trận mưa hiếm hoi và ngăn cát tích tụ quá nhanh. Các vùng núi cũng thu được lợi ích rõ rệt từ độ nghiêng khoảng 50 độ, giảm tích tụ tuyết và thực tế tăng sản lượng điện mùa đông gần một phần ba so với các hệ thống thông thường. Khi nói đến việc xử lý bóng đổ, cũng không có giải pháp chung nào phù hợp với mọi trường hợp. Các thành phố ở châu Âu thường sử dụng các mô hình 3D chi tiết để xác định cách các tòa nhà che khuất ánh sáng mặt trời, trong khi khu vực Đông Nam Á lại tập trung nhiều hơn vào việc tạo ra các hệ thống giá đỡ đủ chắc chắn để chịu được cây đổ trong các cơn bão.
Khi nói đến an toàn điện cho các hệ thống năng lượng mặt trời trên toàn thế giới, việc tuân thủ các yêu cầu quy định lưới điện tại địa phương là vô cùng cần thiết. Tại châu Âu, tiêu chuẩn IEC 60364-7-712 đặt ra các quy tắc cho mạch xoay chiều và yêu cầu sử dụng các thiết bị RCD mà chúng ta đã quá quen thuộc. Trong khi đó, ở Bắc Mỹ, hầu hết các hệ thống năng lượng mặt trời thương mại đều sử dụng các đầu nối được chứng nhận UL 6703 làm lựa chọn hàng đầu. Hội đồng Hợp tác vùng Vịnh (GCC) đưa ra yêu cầu khắt khe hơn bằng việc đòi hỏi dây dẫn một chiều phải có lớp cách điện kép và chịu được nhiệt độ lên tới 90 độ C để hoạt động tốt trong điều kiện sa mạc khắc nghiệt. Theo các báo cáo thực tế, việc không tuân thủ những hướng dẫn này khiến tỷ lệ sự cố tại các công trình ở Trung Đông tăng khoảng 17%. Đối với các quốc gia trong khối ASEAN phải đối mặt với khí hậu nhiệt đới, lại tồn tại một yếu tố xem xét hoàn toàn khác. Quy định của họ yêu cầu ống luồn dây chống nước phải uốn cong với bán kính ít nhất bằng sáu lần đường kính của ống để chống lại sự ăn mòn trong mùa mưa gió mùa. Các phương pháp nối đất cũng khác biệt đáng kể giữa các khu vực. IEC khuyến nghị sử dụng dây dẫn bằng đồng tiết diện 10 milimét vuông được chôn sâu nửa mét dưới mặt đất, trong khi các hệ thống phù hợp với tiêu chuẩn UL thường dựa vào các cọc nối đất đóng xuống đất sao cho điện trở luôn dưới 25 ôm. Khi kỹ sư không đảm bảo sự phù hợp đúng đắn giữa các tiêu chuẩn khác nhau khi triển khai xuyên biên giới, các hệ thống thường bị ngừng hoạt động bất ngờ. Dữ liệu ngành năm 2023 cho thấy tình trạng này xảy ra trong khoảng một trên bốn dự án năng lượng mặt trời thương mại xuyên biên giới. Vì vậy, việc hợp tác với các kỹ sư am hiểu các yêu cầu cụ thể theo từng khu vực vẫn cực kỳ quan trọng để đảm bảo triển khai thành công các dự án quốc tế.
Việc lắp đặt và vận hành các hệ thống năng lượng mặt trời trên toàn thế giới đòi hỏi phải hiểu rõ cách quy định thay đổi từ khu vực này sang khu vực khác. Ở châu Âu, Liên minh châu Âu (EU) có các quy định nghiêm ngặt về dán nhãn CE thông qua Chỉ thị Điện áp Thấp của họ, nghĩa là phải trải qua các bài kiểm tra an toàn toàn diện và chuẩn bị đầy đủ các loại tài liệu kỹ thuật. Các quốc gia Hội đồng Hợp tác Vùng Vịnh (GCC) cũng có yêu cầu riêng, yêu cầu kiểm tra sự phù hợp GSO với dung sai điện áp rất chặt chẽ. Trong khi đó, các quốc gia Đông Nam Á hợp tác thông qua Thỏa thuận ASEAN EEHS để thiết lập các tiêu chuẩn chung về hiệu quả năng lượng trong số mười quốc gia thành viên. Khi các công ty hiểu sai các yêu cầu này, các dự án thường phải đối mặt với sự chậm trễ từ sáu đến tám tuần, và hơn nữa, họ có thể phải chịu phạt hơn năm mươi nghìn đô la cho mỗi sai phạm tại các khu vực được quy định. Các đơn vị lắp đặt thông minh theo dõi tất cả các chứng nhận của họ theo thời gian thực để biết chính xác tài liệu nào cần thiết ở đâu.
Khi các hệ thống được tính toán quy mô không chính xác, điều này sẽ ảnh hưởng đến lợi nhuận đầu tư, gây ra các vấn đề về độ tin cậy và thậm chí có thể dẫn đến khó khăn trong việc đạt được sự chấp thuận về mặt quy định. Quy mô quá lớn đồng nghĩa với việc phải chi nhiều tiền hơn ban đầu nhưng lại không mang lại hiệu quả đáng kể hơn về mặt tiết kiệm năng lượng. Ngược lại, quy mô quá nhỏ sẽ tạo áp lực bổ sung lên các thành phần và dẫn đến mất doanh thu khi hoạt động phải bị cắt giảm hoặc ngừng hoàn toàn. Việc xem xét kết quả từ 127 hệ thống thương mại khác nhau cho thấy một số xu hướng thú vị tùy theo vị trí địa lý. Ví dụ, những nơi có khí hậu nhiệt đới cần dung lượng thấp hơn khoảng 15 phần trăm do lo ngại về nhiệt độ, trong khi các hệ thống ở khu vực mát mẻ hơn có thể chịu được tỷ lệ DC trên AC cao hơn, đôi khi đạt mức khoảng 1,25 đến 1. Lấy một nhà máy dệt may tại Thái Lan làm ví dụ. Họ đã giảm thời gian ngừng hoạt động gần một nửa sau khi thay thế các bộ biến tần cũ hay bị hỏng mỗi khi có mưa lớn và độ ẩm cao trong mùa gió mùa. Việc xác định đúng quy mô không chỉ đơn thuần là con số; nhiều yếu tố khác cũng đóng vai trò quan trọng để đảm bảo mọi thứ vận hành ổn định theo thời gian.
Các hệ thống điện mặt trời thường hoạt động hiệu quả nhất khi tỷ lệ DC sang AC nằm trong khoảng từ 1,2 đến 1,35, giúp đạt được sản lượng tối đa qua từng năm bất kể vị trí lắp đặt. Khoảng giá trị lý tưởng này cân bằng giữa những tổn thất do cắt xén (clipping losses) với tình trạng các bộ hòa lưới không được khai thác hết công suất. Đối với các hệ thống ngoài lưới, việc đồng bộ chính xác thời điểm giữa pin và bộ hòa lưới trở nên cực kỳ quan trọng, đặc biệt khi có thiết bị y tế nhạy cảm đòi hỏi nguồn điện ổn định với dao động điện áp chỉ trong phạm vi ±2%. Chúng tôi đã ghi nhận những kết quả ấn tượng từ các hệ thống lai tại những khu vực có lưới điện kém ổn định, đạt độ tin cậy gần 99,7% nhờ các bộ hòa lưới tiên tiến có khả năng chuyển chế độ trong vòng chưa đầy mười mili giây. Khi xem xét cách tối ưu hóa các hệ thống này, cần cân nhắc cẩn thận một số yếu tố bao gồm...
Thiết bị được phối hợp đúng cách giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị thêm 35%, theo dữ liệu vận hành đa lục địa—đồng thời đảm bảo tuân thủ các quy định lưới điện khu vực.
Thành công lâu dài của các dự án năng lượng mặt trời trên toàn thế giới thực sự phụ thuộc vào việc chúng ta tích hợp và bảo trì các giải pháp lưu trữ như thế nào trước những điều kiện thời tiết khắc nghiệt tại địa phương. Các pin có xu hướng xuống cấp nhanh hơn ở những nơi như sa mạc nóng hoặc vùng nhiệt đới ẩm ướt. Nếu không được làm mát đúng cách, chúng có thể mất gần một nửa dung lượng sử dụng hữu ích chỉ trong vòng mười năm. Chi phí bảo trì cũng tăng đáng kể ở những môi trường khắc nghiệt so với các khu vực ôn hòa hơn, như đã được ghi nhận trong báo cáo phân tích ngành Lưu trữ Pin năm ngoái. Để xử lý những thách thức này, hầu hết các đơn vị vận hành hiện nay đều tuân theo một phương pháp hai bước. Trước tiên, các cảm biến thông minh liên tục theo dõi các vấn đề về mức sạc và các đột biến nhiệt độ. Sau đó, các đội bảo trì điều chỉnh lịch làm việc tùy theo tình hình tại từng địa điểm — vệ sinh thường xuyên hơn khi có nhiều bụi, thay thế linh kiện sớm hơn nếu không khí mặn gây ăn mòn, hoặc điều chỉnh trong mùa mưa lớn. Các pin dạng container giúp việc vận chuyển dễ dàng hơn giữa các quốc gia và giảm thời gian chờ sửa chữa. Một số nghiên cứu gần đây từ Scientific Reports xác nhận rằng việc sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để dự đoán sự cố trước khi chúng xảy ra thực tế đã giảm sự cố xuống khoảng 18 phần trăm trong các hệ thống năng lượng hỗn hợp. Điều này giúp các công ty lớn duy trì hoạt động ổn định cho các hệ thống điện mặt trời của họ trong nhiều năm. Những công nghệ mới như các vật liệu đặc biệt có khả năng hấp thụ thay đổi nhiệt độ một cách thụ động, cùng với việc tìm ra các ứng dụng mới cho pin cũ sau chu kỳ sử dụng ban đầu, đang giúp kéo dài tuổi thọ của các hệ thống này và tiết kiệm chi phí theo thời gian.
EN