Nhóm nghiên cứu trường ĐH ứng dụng IoT vào quản lý năng lượng Mặt trời

Có thể giám sát tự động hệ thống điện Mặt trời qua điện thoại bằng công nghệ IoT.

Mô hình xác định sản lượng năng lượng Mặt trời và hệ thống giám sát, phát hiện, chẩn đoán lỗi dàn pin quang điện dựa trên nền tảng IoT (Internet of Things - Internet vạn vật) là sản phẩm của nhóm các nhà khoa học Trường Đại học Lạc Hồng (TPHCM).

Tính toán được sản lượng điện Mặt trời

TS Lê Phương Trường - Trưởng phòng Khảo khí và Đảm bảo chất lượng – Khoa Cơ điện - Điện tử và Khoa sau đại học, Trường Đại học Lạc Hồng cho biết, mô hình xác định sản lượng năng lượng Mặt trời và hệ thống giám sát, phát hiện, chẩn đoán lỗi dàn pin quang điện dựa trên nền tảng IoT sẽ truyền các dữ liệu về điện thoại hoặc máy tính để tiện theo dõi.

Với phần mềm xác định sản lượng điện Mặt trời, người dùng chỉ cần điền số sản lượng điện thường dùng mỗi tháng, loại pin đang sử dụng và vị trí nhà mình đang ở đâu để xác định lượng bức xạ Mặt trời, diện tích trên mái, từ đó phần mềm sẽ tính toán để đưa ra con số sản lượng điện khá chính xác.

Hệ thống IoT trong năng lượng Mặt trời bao gồm các thiết bị cảm biến, bộ điều khiển và phần mềm phân tích dữ liệu. Các thiết bị cảm biến có nhiệm vụ thu thập thông tin về hiệu suất của tấm pin Mặt trời, điều kiện thời tiết, và mức tiêu thụ năng lượng. Dữ liệu này sau đó được truyền đến bộ điều khiển để phân tích và xử lý.

Dữ liệu được thu thập sẽ được phân tích để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống năng lượng Mặt trời. Chẳng hạn, các bộ điều khiển có thể điều chỉnh góc nghiêng của tấm pin Mặt trời dựa trên dữ liệu thời tiết để đảm bảo hấp thu tối đa ánh sáng Mặt trời. Ngoài ra, IoT còn giúp phát hiện và cảnh báo sớm các sự cố kỹ thuật, từ đó giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và chi phí bảo trì.

“Phần mềm được nhóm xây dựng trên nền tảng web và mở miễn phí, sử dụng được ở mọi nơi trên đất nước Việt Nam. Dữ liệu bức xạ Mặt trời được tính toán chi tiết đến cấp huyện là nhỏ nhất. Khi đăng nhập, người dùng chọn khu vực của mình để chọn dữ liệu bức xạ, sau đó nhập số điện năng tiêu thụ hàng tháng rồi chọn loại pin quang điện mình đang dùng hoặc muốn sử dụng.

Sau đó, phần mềm sẽ đưa ra khuyến cáo loại tấm pin phù hợp nên dùng, diện tích lắp đặt cùng tổng sản lượng của năm và tổng vốn đầu tư, số năm hoàn vốn”, TS Trường nói.

Hệ thống này phù hợp để tính toán cho điện Mặt trời mái nhà. Thông thường chi phí đầu tư khoảng 80 triệu đồng và số năm hoàn vốn khoảng 4 năm trong khi vòng đời của tấm pin quang điện khoảng 20 năm. Về độ chính xác, so sánh với các phần mềm thương mại hiện có dùng cho các hệ thống điện Mặt trời nói chung, tỉ lệ sai lệch khoảng 9%.

Hệ thống giám sát phát hiện chẩn đoán lỗi pin quang điện

Năm 2016, TS Trường đã nghiên cứu ra phần cứng và đăng ký bản quyền. Sau khi làm tiến sĩ ở Đài Loan (Trung Quốc) về nước, dựa trên hệ thống này, TS Lê Phương Trường tiếp tục hoàn thiện nhưng chưa có IoT mà sử dụng mạng wifi và bluetooth để truyền tải thông tin. Sau này, TS Trường phát triển thêm, đưa công nghệ IoT vào để hoàn thiện hệ thống.

Hệ thống gồm cảm biến đo lường bức xạ Mặt trời, cảm biến nhiệt độ. Khi có bức xạ Mặt trời, tấm pin quang điện sẽ tạo ra điện, lúc nào đo được cường độ dòng điện và tính được công suất. Trường hợp hệ thống quang điện bị lỗi đứt cáp hoặc bị che khuất, hệ thống sẽ gửi cảnh báo về điện thoại di động và email đã đăng ký.

Nhóm nghiên cứu tiến hành thực nghiệm hệ thống pin quang điện cho thấy tỉ lệ sai số của hệ thống cảm biến này là khoảng 2%. Với chức năng cảnh báo, chỉ cần che 1 tấm pin đi là hệ thống sẽ lập tức cảnh báo đến người dùng.

Sản phẩm có thể triển khai rộng rãi đến mọi đối tượng có nhu cầu xác định sản lượng điện Mặt trời, dễ sử dụng trên mọi thiết bị di động có kết nối mạng. Hệ thống có ưu điểm là thu được trực tiếp các thông số liên quan đến pin quang điện, truyền các thông số giám sát pin quang điện không dây, theo dõi và đánh giá hiệu suất pin quang điện trong môi trường lập trình nhúng cho vi điều khiển đủ độ chính xác và tin cậy dựa trên mô hình toán học của pin quang điện tích hợp sẵn.

Ứng dụng IoT không chỉ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng mà còn giúp giảm thiểu lãng phí và tối ưu hóa chi phí. Bằng cách liên tục giám sát và điều chỉnh hệ thống, IoT đảm bảo rằng các tấm pin Mặt trời hoạt động ở hiệu suất cao nhất, đáp ứng tốt nhu cầu năng lượng của người dùng.

Thông qua việc áp dụng công nghệ IoT, các hệ thống năng lượng Mặt trời có thể trở nên thông minh hơn, hiệu quả hơn và bền vững hơn, góp phần quan trọng vào việc bảo vệ môi trường và giảm thiểu khí thải carbon.

Nhật Phong