Một nhóm nghiên cứu từ Trung Quốc đã tiến hành khảo sát nhằm xác định liệu hệ thống điện mặt trời mái nhà có thể góp phần giảm nguy cơ sốc nhiệt tại các trang trại nuôi bò sữa hay không.
Nhóm nghiên cứu chia sẻ: “Nghiên cứu cung cấp những dữ liệu định lượng đáng tin cậy, hỗ trợ quá trình tư vấn và ra quyết định cho các chủ trang trại, các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp và các đơn vị lắp đặt điện mặt trời”.
Bằng việc chứng minh hệ thống quang điện áp mái vừa sản xuất điện sạch, vừa đóng vai trò như một giải pháp làm mát thụ động giúp hạ nhiệt độ tối đa trong chuồng bò tới 2,3 độ C vào những giờ cao điểm buổi chiều – công trình của nhóm nghiên cứu là cơ sở trực tiếp để định hướng các quyết định đầu tư vào cơ sở hạ tầng bền vững.
Các nhà khoa học đã xây dựng một mô hình thuật toán mô phỏng và đối chiếu với thực tế vận hành của một hệ thống điện mặt trời được lắp đặt trên mái một trang trại bò sữa thương mại. Mô hình này cho phép tính toán thông lượng nhiệt qua mái (mật độ dòng nhiệt truyền xuyên qua kết cấu mái) để đi vào bên trong chuồng bò.
Để đánh giá tác động của các tấm pin mặt trời đối với thông lượng nhiệt qua mái, nhóm chuyên gia đã tiến hành đo lường thực địa tại một khu chuồng trại thông gió tự nhiên ở tỉnh Sơn Đông (Trung Quốc). Khu chuồng rộng 32m, chiều dài 372m và chiều cao mép mái là 4,5m.
Công trình được thiết kế mái dốc hình chữ A, nghiêng 17,17 độ về hướng Nam, sử dụng kết cấu tôn lợp một lớp và không có hệ thống cách nhiệt.
Khu trang trại được chia thành hai phân khu. Một khu vực được giữ nguyên trạng không lắp đặt hệ thống pin mặt trời, trong khi khu vực còn lại được lắp 1.152 tấm pin với tổng công suất 299,52 kW. Các tấm pin được lắp đặt song song với độ dốc của mái, chừa ra một khe hở thông gió không khí 0,1m giữa tấm pin và bề mặt mái, đồng thời bao phủ 60% diện tích phần mái hướng Nam. Hai phân khu này lần lượt làm nơi sinh sống cho 164 và 316 con bò sữa.
Để so sánh hiệu suất cách nhiệt giữa hai khu vực, các nhà khoa học đã giám sát liên tục nhiệt độ bầu khô (nhiệt độ không khí thực tế) cả trong và ngoài chuồng, độ ẩm tương đối, tốc độ lưu thông gió và mức độ bức xạ mặt trời từ tháng 6 đến tháng 9/2023.
Bên cạnh đó, nhóm cũng tiến hành đo nhiệt độ bề mặt bên trong của mái bằng thiết bị chụp ảnh nhiệt hồng ngoại, đồng thời áp dụng chỉ số nhiệt ẩm để đánh giá mức độ sốc nhiệt ở đàn bò.
Các tập dữ liệu thu thập được sau đó được sử dụng để kiểm chứng một mô hình tính toán của khu chuồng trại do nhóm xây dựng trên phần mềm SolidWorks. Quá trình kiểm chứng cho thấy sai số phần trăm tuyệt đối trung bình chỉ dao động ở mức 4-6% so với số liệu đo đạc tại hiện trường. Với một mô hình đạt độ tin cậy cao, nhóm nghiên cứu đã có thể định lượng chính xác động lực truyền nhiệt đi qua lớp vỏ bọc bên ngoài của công trình.
Nhóm nghiên cứu cho biết, việc ứng dụng phân tích mô hình hỗn hợp tuyến tính chỉ ra rằng các tấm pin mặt trời đã làm giảm đáng kể thông lượng nhiệt qua mái vào ban ngày, trong đó mức sụt giảm mạnh nhất diễn ra vào khung giờ bức xạ mặt trời đạt đỉnh, từ 11h đến 13h.
Hiệu quả này phần lớn đến từ tác dụng che bóng mát, khả năng chuyển đổi quang điện và quá trình làm mát đối lưu diễn ra bên trong khe hở thông gió ngay dưới các tấm pin.
Bên cạnh đó, các tấm pin cũng góp phần đáng kể trong việc hạ nhiệt độ bên trong chuồng vào ban ngày. Ở mức cao nhất, nhiệt độ có thể giảm tới khoảng 2,3 độ C trong khung giờ dễ xảy ra sốc nhiệt nhất vào buổi chiều (14-16h).
Các phát hiện này khẳng định việc tích hợp hệ thống điện mặt trời vào các công trình chăn nuôi có thể mang lại những “lợi ích kép” rõ rệt: vừa cung cấp nguồn điện tái tạo, vừa cải thiện điều kiện vi khí hậu bên trong, qua đó đảm bảo sức khỏe và phúc lợi của vật nuôi trong các điều kiện thời tiết nắng nóng khắc nghiệt.
Theo PV
