Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, hiệu suất phát điện và do đó sản lượng điện năng của nguồn điện mặt trời nổi có thể tăng lên gần 9% so với nguồn điện mặt trời mặt đất cùng công suất, cùng lắp đặt ở một địa phương. Nguyên nhân của sự tăng hiệu suất này  được xác định là do nhiệt độ của dàn pin mặt trời của nguồn điện mặt trời nổi giảm đáng kể, có thể giảm trên 10 OC, do được hơi nước bốc lên làm mát.  

Nguồn điện mặt trời nổi (ĐMTN) là một loại hình công nghệ điện mặt trời (ĐMT) mới được phát triển xuất phát từ vấn đề tốn diện tích đất để lắp đặt dàn pin mặt trời (PMT). Như đã biết, để lắp một dàn PMT công suất 1 MW cần trung bình khoảng 1,2 ha. Một nhà máy ĐMT với cỡ công suất trung bình 300 MW cần phải sử dụng diện tích đất 360 ha, một diện tích không nhỏ. Đây là một vấn đề lớn đối với việc phát triển nguồn ĐMT, đặc biệt đối với các nước “đất chật, người đông” và các quốc đảo nhỏ.
Một giải pháp cho vấn đề này là phát triển công nghệ nguồn ĐMTN, trong đó, dàn PMT được lắp nổi trên mặt nước các ao, hồ tự nhiên và nhân tạo (hồ thủy lợi, thủy điện, hồ công nghiệp,v.v…), thậm chí có thể cả mặt nước các mặt biển ven bờ tương đối kín gió. Hình 1 cho hình ảnh của một dàn PMT nổi và các thành phần của nó như phao bè và dây cáp neo.

 

  
       Công nghệ nguồn ĐMTN đã được chứng minh có rất nhiều ưu việt như: Tiết kiệm đất; Hiệu suất phát điện cao, cao hơn nguồn ĐMT mặt đất khoảng trên 10%) nhờ hơi nước làm mát các module pin mặt trời; Đặc biệt, có thể tạo nguồn điện tổ hợp thủy điện – ĐMT, vừa làm tăng công suất và sản lượng điện cho nhà máy thủy điện lại vừa dễ dàng ổn định cho nguồn ĐMT; v.v…
Do có nhiều ưu việt như vậy, nên mặc dù là công nghệ còn rất mới, nhưng tốc độ phát triển của nguồn điện này rất nhanh. Nếu như nguồn ĐMTN thử nghiệm đầu tiên lắp năm 2007 tại Nhật Bản,  công suất 20 kW, thì đến năm 2018 tổng công suất ĐMTN trên thế giới đã là khoảng 1.500 MW. Theo dự báo, đến năm 2025 và 2030, công suất trên thế giới sẽ lần lượt tăng lên 18.000 MW và 81.000 MW (Nguồn: REN21, Global Renewables Report 2019).
Tuy vậy, do phải thêm chi phí cho hệ phao bè nổi và cáp định vị, nên suất đầu tư và giá điện của nguồn ĐMTN hiện nay còn cao hơn nguồn ĐMT mặt đất khoảng từ 5% đến 10% (Nguồn: Where sun meets water, Floating Solar Market Report). Tuy nhiên, suất đầu tư và giá điện của công nghệ ĐMTN có xu hướng càng ngày càng giảm.
Việt Nam là một nước có nguồn sông hồ, đập nước rất phong phú và có bờ biển dài trên 3.400 km, nên có tiềm năng nguồn ĐMTN rất lớn. Và với các ưu việt như đã nói, nguồn ĐMTN đã được xác định là một trong các nguồn điện quan trọng trong cơ cấu nguồn điện ở Việt Nam (Nghị Quyết số 55-NQ/TW, ngày 11/2/2020; QĐ số 13/2020/QĐ-TTg, ngày 6/4/2020).

Trong khuôn khổ của một Nhiệm vụ KHCN cấp Bộ Công Thương, trong các năm 2019 và 2020, Hội KHCN Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đã triển khai thực hiện các nghiên cứu, đánh giá hiệu suất của nguồn ĐMTN trong điều kiện bức xạ mặt trời trung bình ở Việt Nam.
Để đánh giá hiệu suất nguồn ĐMTN, đã lắp đặt 02 hệ nguồn thử nghiệm. Nguồn ĐMTN, công suất 9 kWp, được lắp trên mặt hồ chứa của Nhà máy nước sạch xã Phú Thành, Huyện Yên Thành, Tỉnh Nghệ An và một nguồn ĐMT mặt đất (ĐMTMĐ) công suất 1 kW cũng lắp ở địa điểm Nhà máy nước này để đối chứng. Khu vực thử nghiệm có bức xạ mặt trời trung bình trên lãnh thổ nước ta (cường độ trung bình 4,3 kWh/m2.ngày; số giờ nắng khoảng 1800 h/năm). Hình 2 và hình 3 cho sơ đồ mạch điện các nguồn ĐMT thử nghiệm và hình ảnh các dàn PMT tương ứng của các nguồn ĐMTN và nguồn ĐMTMĐ.
Để đánh giá hiệu suất phát điện của các nguồn ĐMT cần phải đo đạc sản lượng điện của các nguồn ĐMT và nhiệt độ các module pin mặt trời. Trong nghiên cứu này, sản lượng điện năng do các nguồn ĐMT sản xuất ra được thu thập từ các Bộ biến đổi điện (Inverter) TL15000 và X1-3.3; cường độ bức xạ mặt trời đo bằng Sensor bức xạ RK200-04; Nhiệt độ các module đo bằng Sensor nhiệt TH10S. Các phép đo này được thực hiện liên tục từ tháng 5/2020 đến tháng 11/2020. Số liệu đo được thu thập online nhờ một phần mềm riêng do Nhiệm vụ thiết kế.
Các kết quả bước đầu
Các kết quả về sản lượng điện và độ tăng Hiệu suất của nguồn ĐMTN được cho trên các hình 4 và 5.

 

 

 

Như ta thấy trên hình 4,  sản lượng điện các ngày và các tháng do nguồn ĐMTN luôn cao hơn sản lượng điện của nguồn ĐMTMĐ.  Độ tăng Hiệu suất (hình 5) của nguồn ĐMTN nằm trong khoảng từ 0% đối với ngày hoàn toàn không có nắng đến giá trị cực đại là 8,75% (ngày 6/9/2020). Tuy nhiên, độ tăng này phụ thuộc rất vào cường độ bức xạ mặt trời. Ngày càng nắng, độ tăng sản lượng và Hiệu suất phát điện của nguồn ĐMTN càng lớn. 

 

Hình 6 cho kết quả về đo nhiệt độ mặt dưới các module PMT và đo cường độ bức xạ mặt trời. Như đã thấy, nhiệt độ module của nguồn ĐMTMĐ luôn cao hơn nhiệt độ module của nguồn ĐMTN. Độ chênh lệch nhiệt độ giữa chúng cũng tỷ lệ với cường độ bức xạ mặt trời, và có thể lên đến khoảng (7 – 9) OC. Chính do nhiệt độ của module của nguồn ĐMTN thấp hơn nên sản lượng điện của nguồn ĐMTN cao hơn sản lượng điện của nguồn ĐMTMĐ.

Từ các kết quả đo đạc trình bày ở trên có thể thấy rằng:
Hiệu suất phát điện và do đó sản lượng điện của nguồn ĐMTN luôn cao hơn so với nguồn ĐMTMĐ. Nguyên nhân  của sự tăng Hiệu suất phát điện của nguồn ĐMTN là do nhiệt độ các module của nó thấp hơn nhờ hơi nước làm mát, thực tế có thể đến trên 10 OC. Độ tăng hiệu suất của nguồn ĐMTN cũng tỷ lệ với cường độ bức xạ mặt trời. Cường độ bức xạ mặt trời cao, hơi nước bốc lên càng nhiều, nhiệt độ module càng giảm thì độ tăng hiệu suất của nguồn ĐMTN càng lớn. Từ kết quả đo đạc thấy rằng, Độ tăng Hiệu suất ngày có thể đạt cực đại 8,8% (ngày 6/9/2020); còn Độ tăng Hiệu suất tháng có thể đạt cực đại 7,2% (tháng 9/2020).
Nếu ứng dụng công nghệ ĐMTN ở khu vực Miền Nam, nơi có cường độ bức xạ mặt trời cao hơn khu vực Nghệ An, thì chắc chắn Hiệu suất còn tăng cao hơn các con số nói trên.
Với hàng nghìn hồ, đập nước trải khắp đất nước, Việt Nam có tiềm năng ĐMTN rất lớn. Theo ước tính của Dự thảo Quy hoạch phát triển điện VIII do Viện Năng lượng, Bộ Công thương lập, thì tiềm năng nguồn ĐMTN trên các hồ nước ngọt vào khoảng 77.000 MW. Việt Nam lại nằm vào khu vực nhiệt đới, nên có tiềm năng NLMT dồi dào. Đây là những điều kiện tự nhiên rất thuận lợi, và với các ưu việt của nguồn điện sạch này,  ĐMTN cần  được quan tâm phát triển trong thời gian tới.
Điều cần làm hiện nay là sớm tổ chức điều tra, khảo sát đầy đủ về tiềm năng ĐMTN và rà soát, sửa đổi cơ chế, chính sách quản lý hồ, đập và mặt nước,… tạo thuận lợi cho việc xây dựng qui hoạch, lộ trình phát triển nguồn ĐMTN. Đặc biệt, cần khẩn trương nghiên cứu, đánh giá một các khoa học ảnh hưởng của việc lắp đặt các nguồn ĐMTN đến môi trường thủy sinh để có thể kết hợp tốt giữa phát triển nguồn ĐMT và nuôi trồng thủy sản.