Giám sát pin năng lượng mặt trời bằng công nghệ viễn thám

Hiện nay, việc giám sát các tấm pin năng lượng mặt trời tại các nhà máy, cánh đồng sản xuất năng lượng mặt trời tại Việt Nam chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công. Trong khi đó, công nghệ viễn thám với ưu thế là giám sát trên diện rộng với tần suất liên tục, sẽ là một giải pháp giúp giải quyết bài toán trên của ngành năng lượng mặt trời.

Bài toán giám sát pin năng lượng mặt trời

Điện mặt trời là một phần của chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030.

Điện mặt trời hay điện năng lượng mặt trời là quá trình biến đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng nhờ tấm pin mặt trời. Các tấm pin năng lượng mặt trời trong hệ thống đóng vai trò hấp thụ ánh nắng mặt trời, chuyển hóa quang năng thành điện năng. Đây là nguồn năng lượng sạch, tái tạo có tính chất phân tán, quy mô nhỏ, được tiêu thụ tại chỗ, giảm tổn thất của quá trình truyền tải, phân phối, tận dụng hạ tầng lưới điện hiện có của ngành điện, có thời gian phát chủ yếu vào ban ngày, trong giờ cao điểm của hệ thống điện giúp giảm đỉnh phụ tải, đem lại sự phát triển bền vững, cần được đầu tư bài bản. Việt Nam là nước có tiềm năng dồi dào về nguồn năng lượng này.

Với lợi thế là một trong những nước nằm trong giải phân bổ ánh sáng mặt trời nhiều nhất năm trên bản đồ bức xạ của thế giới cung cấp, dải bờ biển dài trên 3600km, sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam như một nguồn năng lượng thay thế tại chỗ cho sản xuất điện năng truyền thống đáp ứng nhu cầu của dân cư đảm bảo kinh tế an ninh quốc phòng. Tiềm năng có thể khai thác cho sản xuất điện năng từ năng lượng mặt trời tại Việt Nam ước tính khoảng 13.000 MW. 

Chính vì vậy, ngày 6/4/2020, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg về cơ chế hỗ trợ phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam áp dụng tiếp theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án điện mặt trời tại Việt Nam.

Tổng số dự án đang xếp hàng để triển khai là 332, với tổng công suất lên đến hơn 26,2 nghìn MW, bằng một nửa tổng công suất điện cả nước hiện nay (46 nghìn MW). 

Tuy nhiên, ngoài những dự án đáp ứng đầy đủ điều kiện theo quy định, qua công tác kiểm tra hồ sơ và thực địa một số dự án phát triển điện mặt trời (trong đó có điện mặt trời mái nhà) tại một số tỉnh, thành phố, đã phát hiện một số tồn tại trong quá trình thực hiện dự án trên địa bàn các địa phương.

Nguy cơ này đặt ra nhu cầu phát triển để giải quyết các vấn đề như giám sát và kiểm soát chặt chẽ các công trình điện mặt trời, lượng điện được sản xuất bởi các tấm pin mặt trời. Việc thực hiện giám sát thủ công bằng con người, tốn nhiều sức người, sức của và thời gian thực hiện, khó có thể cập nhật một cách nhanh chóng và kịp thời, gây khó khăn cho việc tính toán sản lượng điện.

Trong khi đó, công nghệ viễn thám với ưu thế là giám sát trên diện rộng với tần suất liên tục, hỗ trợ công tác quản lý được chặt chẽ hơn. Đây sẽ là một giải pháp giúp giải quyết bài toán trên của ngành năng lượng mặt trời.

Ứng dụng viễn thám trong giám sát pin năng lượng mặt trời

Mục tiêu của giải pháp này là giúp các đơn vị sản xuất điện mặt trời có thể tính toán một cách nhanh chóng, chính xác và kịp thời sản lượng điện sản xuất từ các tấm pin năng lượng mặt trời. Tùy theo nhu cầu của khách hàng, chuyên gia của Trung tâm VegaGeospatial sẽ đề xuất những dữ liệu viễn thám chất lượng, phù hợp nhất.

 Một trong những sản phẩm đầu ra của dự án giám sát pin năng lượng mặt trời bằng công nghệ viễn thám do Trung tâm Vega Geospatial thực hiện

Việc khai thác và sử dụng dữ liệu viễn thám là quá trình lựa chọn, xử lý, giải đoán các thông tin cần thiết từ dữ liệu viễn thám cho những mục đích sử dụng cụ thể. Để thực hiện giám sát các tấm pin năng lượng mặt trời cần ảnh vệ tinh quang học có độ phân giải siêu cao và tần suất chụp lặp lại liên tục. Một số nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh quang học khác có độ phân giải ảnh tương đương cũng có thể được thu thập phù hợp với khu vực nghiên cứu, giám sát thực tế.

Ngoài ra, một thành phần đầu vào không thể thiếu đó là các công cụ để thực hiện phân tích và xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh. Bao gồm:

• Phần mềm xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh
• Phần mềm biên vẽ đối tượng
• Phần mềm biên tập bản đồ

Việc giám sát các tấm pin năng lượng mặt trời bằng công nghệ viễn thám được thực hiện theo quy trình như sau:

1. Bước 1: Thu thập, hiệu chỉnh dữ liệu ảnh vệ tinh: Căn cứ theo yêu cầu của khách hàng về phạm vi, vị trí và thời gian cần giám sát, sẽ tiến hành đặt chụp ảnh vệ tinh với các nhà cung cấp dữ liệu ảnh vệ tinh. Sau khi nhận được ảnh từ nhà cung cấp, sẽ tiến hành hiệu chỉnh hình học và nắn chỉnh ảnh để giảm sai số vị trí của dữ liệu ảnh vệ tinh.
2. Bước 2: Biên vẽ các tấm pin năng lượng mặt trời. Tính toán diện tích của từng tấm pin năng lượng mặt trời, tính toán diện tích theo từng nhà máy, cánh đồng năng lượng mặt trời và diện tích của toàn bộ khu vực cần giám sát.
3. Bước 3: Thành lập bản đồ vị trí phân bố các tấm pin năng lượng mặt trời, biểu đồ diện tích của từng nhà máy, cánh đồng năng lượng mặt trời
4. Bước 4: Hoàn thành sản phẩm đầu ra và trả kết quả cho Quý Khách hàng.

Các sản phẩm đầu ra của dự án bao gồm:

• Cơ sở dữ liệu về các tấm pin năng lượng mặt trời. Bao gồm các thông tin: tọa độ (kinh độ, vĩ độ), thời gian giám sát, thuộc nhà máy sản xuất năng lượng mặt trời nào, diện tích của tấm pin.
• Sản phẩm báo cáo, thuyết minh. Bao gồm:
• Vị trí các tấm pin năng lượng mặt trời
• Diện tích của từng tấm pin năng lượng mặt trời, diện tích của mỗi nhà máy
• Biến động về vị trí, diện tích so với kỳ giám sát trước