Theo báo cáo năm 2023 của GreenTech, chúng ta đang chứng kiến các khu vực công cộng lắp đặt thêm khoảng 23 phần trăm màn hình LED sử dụng năng lượng mặt trời mỗi năm, chủ yếu vì những đèn này tiêu thụ ít hơn khoảng 40% điện năng so với các màn hình thông thường. Hệ thống hiển thị thế hệ mới có thể đạt độ sáng từ 1500 đến 2500 nit và duy trì khả năng hiển thị cả ngày dài, ngay cả khi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng gay gắt trong thời gian dài. Lấy ví dụ thí nghiệm gần đây tại các trạm xe điện ngầm ở Paris, nơi họ đã giảm mức sử dụng điện từ lưới điện chính gần tới hai phần ba. Kết quả ấn tượng này đạt được nhờ kết hợp công nghệ LED thích ứng đặc biệt với các tấm pin mặt trời đơn tinh thể hiệu suất cao. Bài kiểm tra thực tế này cho thấy tính khả thi đến đâu trong việc nhân rộng các hệ thống kết hợp LED chạy bằng năng lượng mặt trời như vậy trên khắp các khu vực khác nhau của các thành phố thông minh đang không ngừng phát triển.
Các đơn vị vận hành đạt được mức tiết kiệm 55–70% chi phí năng lượng trong vòng 12 tháng bằng cách áp dụng hệ thống ki-ốt lai ghép năng lượng mặt trời và đèn LED. Những cải thiện hiệu suất chính đến từ:
Dự án Thành phố Thông minh Barcelona đã chứng minh mức tiết kiệm 8,2 nghìn USD/năm cho mỗi TOTEM LED chạy bằng năng lượng mặt trời bằng cách loại bỏ sự phụ thuộc vào lưới điện.
Theo báo cáo Biển Báo Năng Lượng Mặt Trời mới nhất từ năm 2024, việc chuyển sang các màn hình LED sử dụng năng lượng mặt trời giúp giảm khoảng 4,8 tấn khí thải carbon dioxide mỗi năm cho mỗi thiết bị được lắp đặt so với các biển hiệu truyền thống dùng điện xoay chiều. Các phiên bản mới hơn cũng rất ấn tượng, chủ yếu được làm từ những vật liệu có thể tái chế tới khoảng 87% và thường kéo dài khoảng mười năm trước khi cần thay thế. Thậm chí còn có một hệ thống gọi là thu hồi năng lượng, đưa mọi thứ lên một bước cao hơn. Khi nhiều tấm pin mặt trời hoạt động cùng nhau như một dãy, lượng điện dư thừa được tạo ra trong những giờ ánh sáng mặt trời mạnh nhất thực tế giúp giảm khoảng 15% lượng điện mà các tòa nhà lân cận khác cần lấy từ lưới điện. Hiệu quả như vậy thực sự tích lũy đáng kể theo thời gian.
Màn hình LED chạy bằng năng lượng mặt trời yêu cầu độ sáng 7.000 nit trở lên để duy trì khả năng đọc được dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp, vì các mức độ thấp hơn sẽ bị chói và phai màu. Lớp phủ chống phản xạ và tỷ lệ tương phản động giúp bảo tồn độ rõ nét mà không làm giảm hiệu suất năng lượng. Để tham khảo, màn hình thương mại trong nhà hoạt động ở mức 1.500–3.000 nit – không đủ cho môi trường ngoài trời.
Màn hình LED ngoài trời phải có Vỏ bọc đạt tiêu chuẩn IP65 để chống bụi và tia nước áp lực cao. Hợp kim nhôm cấp hàng hải và vật liệu composite polycarbonate ngăn ngừa sự ăn mòn ở khu vực ven biển hoặc ẩm ướt. Hệ thống quản lý nhiệt tích hợp đảm bảo hiệu suất ổn định trong dải nhiệt độ từ -30°C đến 50°C (theo nghiên cứu NREL 2023), ngăn tình trạng tắt máy trong điều kiện nóng cực đoan.
Pin LiFePO4 kéo dài khoảng 6.000 chu kỳ sạc, cao hơn khoảng hai đến ba lần so với pin axit-chì thông thường. Chúng có thể cung cấp năng lượng cho màn hình LED hoạt động liên tục hơn 72 giờ khi sử dụng năng lượng mặt trời tích trữ. Khi kết hợp với nhau, hệ thống tấm pin mặt trời 300 watt cùng hệ thống lưu trữ pin 2,4 kilowatt giờ sẽ cung cấp thời gian vận hành hàng ngày khoảng 10 giờ ở độ sáng 400 nits. Các con số này được lấy từ dữ liệu ngành do Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời (Solar Energy Industries Association) thu thập về lượng điện thực tế mà các tấm pin mặt trời sản xuất được trong điều kiện thực tế.
Các nền tảng CMS dựa trên nền tảng đám mây điều chỉnh độ sáng thông qua cảm biến ánh sáng môi trường, giảm tiêu thụ năng lượng tới 40% (DOE 2022). Mạng đa người dùng cho phép cập nhật firmware đồng thời trên hơn 500 TOTEM, trong khi tích hợp API với lưới thành phố thông minh cho phép dịch chuyển tải trong thời gian nhu cầu đỉnh điểm.
Hệ thống kết hợp các bảng LED có độ sáng 2.500 nits cùng với các tế bào năng lượng mặt trời đơn tinh thể hiệu suất cao mà chúng ta đã đề cập, có khả năng chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng ở mức khoảng 22%. Những bảng này vẫn hiển thị rõ ràng ngay cả khi ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp từ trên cao. Các bài kiểm tra thực tế tại các công trình lắp đặt cho thấy các mảng tích hợp này giúp giảm tiêu thụ điện từ lưới khoảng 40%, một con số khá ấn tượng. Và còn một điểm đáng chú ý nữa – thiết kế bao gồm các tính năng quản lý nhiệt rất tốt, giúp hệ thống vận hành ổn định ngay cả khi nhiệt độ lên tới khoảng 50 độ C. Một cơ quan tại châu Âu đã triển khai công nghệ này để hiển thị lịch trình tàu hỏa, và họ phát hiện rằng trong giờ ban ngày, các màn hình gần như không cần bất kỳ nguồn điện dự phòng nào. Báo cáo của họ cho thấy mức độ tự chủ khoảng 98% chỉ từ ánh sáng tự nhiên.
Các tấm mô-đun 2’x2’ với khớp nối không cần dụng cụ cho phép lắp đặt linh hoạt từ 32 đến 320 sq.ft. Mỗi thiết bị tiêu thụ 80W ở độ sáng tối đa và chia sẻ năng lượng mặt trời dư thừa qua mạng lưới. Thời gian triển khai giảm 60% so với các thiết kế tùy chỉnh, và các mô-đun có thể được thay thế trong vòng chưa đầy 10 phút – lý tưởng cho các hành lang thành phố thông minh quy mô lớn.
Màn hình này được chế tạo bằng kính cường lực dày 6mm kết hợp với lớp phủ chống phản chiếu, tất cả đều được đặt trong vỏ bọc đạt tiêu chuẩn IK10 về khả năng chịu va đập. Thiết bị có thể chịu được những cú va chạm khá mạnh, tương đương với việc làm rơi một vật nặng 5kg từ độ cao 40cm. Điều này khiến nó bền gấp ba lần so với các mẫu IP65 thông thường hiện có trên thị trường. Khi có người cố gắng can thiệp vào thiết bị, các khóa điện từ sẽ kích hoạt ngay lập tức, làm cho màn hình trở nên mờ đục. Ngoài ra còn có cảm biến hạt bụi tích hợp tự động tăng cường làm mát khi nồng độ ô nhiễm tăng lên ở một số khu vực nhất định. Các công ty đã lắp đặt khoảng 150 màn hình như vậy tại khu vực Shinjuku ở Tokyo đã chứng kiến chi phí bảo trì giảm mạnh, xuống khoảng 73% so với năm trước theo báo cáo.
Mạng nơ-ron phân tích các bản tin dự báo thời tiết, mô hình lưu lượng người đi bộ và mức pin để điều chỉnh độ sáng động trong khoảng 800–2.200 nit, đồng thời đảm bảo hoạt động liên tục 16 giờ. Trong một thử nghiệm vào mùa hè tại Madrid, hệ thống đã giảm 31% lượng năng lượng lãng phí so với lịch giảm độ sáng cố định và tăng mức độ tương tác trong các cơn mưa bằng cách khuếch đại thông điệp khi hành vi tìm chỗ trú tăng 22%.
Hệ thống kết hợp bộ pin mặt trời 600 watt cùng với kết nối lưới dự phòng, hoạt động hiệu quả ngay cả ở những nơi ánh sáng mặt trời không quá dồi dào. Khi mọi thứ diễn ra thuận lợi trong điều kiện thời tiết tốt, khoảng bảy mươi phần trăm nguồn điện đến từ năng lượng mặt trời thuần túy. Màn hình vẫn đạt được mức độ sáng ấn tượng 1900 nit, đồng thời tiêu thụ ít hơn khoảng ba mươi lăm phần trăm điện năng bổ sung so với hầu hết các hệ thống lai khác. Chi phí ban đầu thực tế rẻ hơn bốn mươi phần trăm so với các giải pháp cao cấp hiện có trên thị trường. Chúng tôi đã chứng kiến sự hoàn vốn trong vòng sáu năm tại các biển báo giao thông và màn hình thông tin trong mạng lưới không gian công cộng của thành phố São Paulo.
Thành phố Barcelona đã triển khai khoảng 72 màn hình LED sử dụng năng lượng mặt trời tại các trung tâm giao thông và những địa điểm phổ biến như một phần trong dự án thành phố thông minh của họ. Những màn hình TOTEM này kết hợp các tấm pin mặt trời hiệu quả với công nghệ đơn tinh thể và được quản lý thông qua nền tảng điện toán đám mây. Phần lớn chúng được đặt ở những nơi tự nhiên tập trung đông người, ví dụ như quảng trường Plaça Catalunya hoặc dọc theo đại lộ Diagonal nhộn nhịp. Điều gì làm cho những màn hình này trở nên hữu ích? Chúng hiển thị thời gian xe buýt và tàu điện ngầm cập nhật liên tục, các sự kiện sắp diễn ra gần đó, đồng thời hỗ trợ người dân định vị khi bị lạc đường. Một số màn hình thậm chí còn có bản đồ chỉ dẫn các lễ hội hoặc buổi hòa nhạc đang diễn ra vào cuối tuần đó.
| Đường mét | Trước lắp đặt | Sau khi lắp đặt | Cải thiện |
|---|---|---|---|
| Chi phí năng lượng hàng năm | €86,400 | €54,300 | 37% |
| Khí CO2 Phát Thải | 28,1 tấn | 9,7 tấn | 65.5% |
| Số lần lỗi màn hình/tháng | 4.2 | 0.8 | 81% |
Thống kê sử dụng hàng tháng cho thấy có khoảng 4,7 triệu lượt tương tác trên toàn mạng lưới, trong khi gần 7 trong số 10 cư dân được hỏi cho biết các màn hình TOTEM này rất hữu ích trong việc di chuyển hằng ngày. Hệ thống thực tế đã tự trang trải chi phí chỉ trong hơn ba năm nhờ việc giảm số lượng người đến các trung tâm thông tin du lịch (giảm gần 19%) và tiết kiệm gần 290 nghìn đô la mỗi năm cho các tài liệu in ấn như tờ rơi và bản đồ. Các nhà sản xuất lớn liên tục lấy dự án này làm minh chứng thực tế cho thấy công nghệ màn hình LED chạy bằng năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả ngay cả trong môi trường thành phố nơi không gian và nguồn điện bị giới hạn.
Các hệ thống quản lý điện thông minh hiện nay sử dụng các thuật toán dự đoán để duy trì thời gian hoạt động 98% trong các giai đoạn nhiều mây kéo dài bằng cách điều chỉnh độ sáng xuống 700 nit (từ 1.500 nit), giảm tiêu thụ điện năng 40% trong khi vẫn đảm bảo khả năng đọc rõ. Các hệ thống này tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng dựa trên mức dự trữ thực tế và điều kiện dự báo.
Các màn hình LED năng lượng mặt trời hàng đầu tích hợp lớp phủ bề mặt chống tĩnh điện và kỵ nước, giúp giảm chi phí bảo trì hàng năm 12 USD/m² (Báo cáo Bảo trì Màn hình Ngoài trời 2023). Các hệ thống làm sạch được hỗ trợ robot đang xuất hiện, với các nguyên mẫu ở vùng khí hậu sa mạc duy trì 90% độ sáng trong suốt 18 tháng.
Tại các thành phố như Oslo và Reykjavík, các màn hình LED sử dụng năng lượng mặt trời đạt hiệu suất 76% vào mùa đông nhờ tận dụng ánh sáng phản xạ từ tuyết và góc nghiêng tấm pin 180°. Tuy nhiên, nhu cầu lưu trữ năng lượng của chúng cao gấp 3,2 lần so với các hệ thống lắp đặt ở vùng xích đạo. Các hệ thống quản lý nhiệt mới sử dụng vật liệu thay đổi pha giúp các dự án triển khai ở khu vực phía bắc giảm tần suất thay thế pin lên đến 50% (Tạp chí Công nghệ Năng lượng Mặt trời Bắc Âu 2024).
Tế bào quang điện Perovskite hiện nay đã đạt hiệu suất chuyển đổi 29,8% – tăng 63% kể từ năm 2021 – cho phép hoạt động 24/7 chỉ với 4 giờ ánh sáng mặt trời mỗi ngày. Khi được tích hợp với màn hình LED, chúng mang lại hiệu suất đáng tin cậy trong các hành lang đô thị nhiều mây như London và Seattle.
Các màn hình LED năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo hỗ trợ cập nhật nội dung thời gian thực thông qua kết nối LPWAN, chỉ tiêu thụ 8W trong quá trình truyền tải. Các chương trình thử nghiệm cho thấy mức độ tương tác tăng 38% khi quảng cáo theo ngữ cảnh được kết hợp với các cảm biến môi trường giám sát chất lượng không khí và mức độ tiếng ồn.
Thị trường toàn cầu về màn hình LED năng lượng mặt trời dự kiến sẽ đạt 12,3 tỷ USD vào năm 2028, được thúc đẩy bởi tốc độ tăng trưởng kép hàng năm 16,4% trong các dự án thành phố thông minh (Allied Market Research 2024). Các đổi mới nổi bật bao gồm kính quang điện trong suốt dùng cho màn hình tích hợp cửa sổ và các mối hàn tự phục hồi giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm lên trên 15 năm.
Tin Tức Nổi Bật
EN
