Panel surya : Bagaimana Panel Surya Bekerja?

Dasar-dasar Pembangkitan dan Distribusi Energi Surya

• Energi matahari mengenai sel surya, menghasilkan medan listrik

• Energi yang dihasilkan bersirkulasi ke tepi panel dan ke kabel konduktif

• Kabel konduktif mentransmisikan energi listrik ke inverter, di mana ia diubah dari arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC), yang digunakan untuk pembangkit listrik.

• Kabel lain mentransmisikan energi listrik arus bolak-balik dari inverter ke panel listrik properti (juga dikenal sebagai kotak pemutus), menyalurkan listrik yang dibutuhkan ke seluruh properti.

• Listrik apa pun yang tidak diperlukan pada saat pembangkitan disalurkan melalui meteran utilitas dan ke jaringan listrik utilitas.

Arus listrik melalui meteran memprovokasi meteran untuk berjalan mundur, mengkredit properti Anda untuk pembangkitan berlebih.

Panel surya memiliki cermin untuk memusatkan radiasi matahari untuk mengubah energi matahari menjadi listrik.

Energi ini dapat diubah menjadi listrik atau disimpan dalam baterai atau penyimpanan termal.

Sementara setiap lokasi bumi mendapat sinar matahari sepanjang tahun, intensitas radiasi matahari yang mencapai lokasi tertentu di permukaan bumi berbeda.

Panel surya menangkap radiasi ini dan mengubahnya menjadi energi yang dapat digunakan.

Rincian Langkah-demi-Langkah tentang Cara Kerja Panel Surya

Berikut adalah panduan 3 langkah sederhana tentang cara kerja panel surya.

Matahari Menghasilkan Kekuatan

Untuk mulai menjawab pertanyaan "bagaimana cara kerja panel surya?" mari kita bahas dulu bagaimana tenaga listrik diproduksi secara tradisional.

Pembangkit listrik memerlukan penggunaan bahan bakar.

Banyak bahan bakar yang digunakan dalam pembangkit listrik dapat memiliki konsekuensi lingkungan yang serius.

Kerusakan tersebut disebabkan oleh ekstraksi dan penggunaan bahan bakar fosil.

Batubara yang ditambang dari pegunungan digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik konvensional.

Uranium diekstraksi dari tambang untuk digunakan dalam tenaga nuklir.

Mendapatkan dan mengirimkan bahan bakar yang digunakan dalam pembangkit listrik adalah proses yang melelahkan dan terkadang merusak.

Proses pembakaran bahan bakar fosil, seperti batu bara dan gas alam menghasilkan polutan udara.

Penggunaan energi nuklir meningkatkan kemungkinan kebocoran radioaktif.

Solar, di sisi lain, menggunakan jenis bahan bakar yang sama sekali berbeda: sinar matahari.

Tidak ada pertambangan, tidak ada jaringan pipa besar, dan tidak ada bumi yang bergerak-hanya sinar matahari alami yang jatuh dari langit.

Sinar matahari berlimpah, mudah dikumpulkan, aman, dan ramah lingkungan.

Karena matahari adalah sumber daya yang tak terbatas, tenaga surya sering disebut sebagai energi terbarukan.

Karena itu, beberapa daerah akan memberikan subsidi konfigurasi surya lokal.

Jenis tenaga surya lain ada, seperti panas matahari dan tenaga surya terkonsentrasi.

Panel Surya Menyerap Sinar Matahari

Ketika sinar matahari bergerak dengan kecepatan cahaya sekitar 93 juta mil dari matahari dan jatuh pada panel surya, proses produksi tenaga listrik dimulai.

Panel surya kemungkinan besar diposisikan di atap yang cerah atau tanah di taman atau lapangan terdekat.

Kemungkinan besar terhubung ke jenis Panel surya populer lainnya.

Sebuah array surya adalah pengelompokan beberapa panel.

Apa sebenarnya Panel surya itu?

Ini adalah struktur seperti pelat bersudut empat yang terbuat dari sel silikon, sejenis semikonduktor.

Hal ini juga dikenal sebagai modul.

Elektron ada di dalam sel.

Beberapa zat (seperti fosfor dan boron) diterapkan pada sel untuk membentuk medan magnet.

Beberapa sel bermuatan positif, sementara yang lain bermuatan negatif.

Sinar matahari mengganggu elektron, memungkinkan elektron bermuatan negatif mengalir ke satu sisi sel silikon.

Aliran atau arus tenaga listrik dihasilkan sebagai akibat dari gerakan tersebut.

Listrik dikumpulkan oleh konduktor logam pada sel dan ditransfer ke kabel.

Sinar Matahari Dikonversi Menjadi Listrik Oleh Solar Inverter.

Tenaga surya masih belum siap untuk digunakan di rumah saat ini.

Di sinilah pemasangan inverter surya mulai berlaku.

Ini adalah kotak logam, juga disebut sebagai konverter surya, yang mungkin terletak di rumah Anda di dekat kotak sekering Anda.

Meskipun penampilannya sederhana, kotak memainkan peran penting dalam memungkinkan kita untuk menggunakan energi matahari.

Anggap saja sebagai penghubung antara Panel surya dan rumah Anda.

Tidak hanya kumparan, kabel, dan magnetnya "membalikkan" daya dari DC ke AC, memungkinkannya digunakan oleh rumah tangga, tetapi inverter juga membantu fungsi manajemen daya lainnya.

Jika terjadi pemadaman, beberapa inverter dapat memutuskan rumah dari jaringan pusat.

Inverter juga dapat menyertakan daya baterai dalam jumlah minimal untuk memastikan bahwa rumah menerima listrik jika terjadi kegagalan daya.

Karena mereka melakukan fungsi manajemen energi dan komunikasi yang membuat tenaga surya Anda lebih andal, inverter baru sering disebut sebagai "kecerdasan" di balik konfigurasi tenaga surya.

Perlu dicatat bahwa ada perbedaan pada inverter tradisional.

Mikro-inverter adalah apa yang Anda lihat.

Inverter mikro, alih-alih ditempatkan di dalam kotak, dipasang langsung di bawah panel surya.

Saat inverter surya Anda beroperasi, langit adalah batas dalam hal berbagai hal yang dapat Anda gunakan dengan solar, seperti pemanas kolam surya, opsi pemasangan pemanas rumah surya, dan pemanas air panas surya.

Ilmu Sel Fotovoltaik (PV)

Panel PV surya terdiri dari sel fotovoltaik yang lebih kecil yang dapat mengubah sinar matahari menjadi listrik.

Sel-sel ini terbuat dari bahan semi-konduktif, paling umum silikon, yang dapat menghantarkan listrik sambil mempertahankan ketidakseimbangan listrik yang diperlukan untuk menghasilkan medan listrik.

Ketika sinar matahari mengenai semikonduktor dalam sel PV surya, energi cahaya, dalam bentuk foton, diserap, menyebabkan banyak elektron dilepaskan dan berkeliaran dengan bebas di dalam sel.

Sel surya terdiri dari semikonduktor bermuatan positif dan negatif yang terikat bersama untuk membentuk medan listrik.

Medan listrik ini memaksa elektron mengalir dalam satu arah menuju pelat logam konduktif yang melapisi sel.

Aliran ini disebut sebagai arus energi, dan kekuatannya menentukan berapa banyak daya listrik yang dapat dihasilkan setiap sel.

Ketika elektron lepas bertabrakan dengan pelat logam, arus diarahkan ke kabel, membiarkan elektron mengalir seperti pada sumber penghasil listrik lainnya.

Ketika Panel surya menghasilkan arus listrik, energi ditransfer ke inverter melalui serangkaian kabel.

Sedangkan Panel surya menghasilkan listrik arus searah (DC), sebagian besar pengguna listrik memerlukan listrik arus bolak-balik (AC) untuk menyalakan rumah mereka.

Fungsi inverter adalah mengubah listrik dari arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC), sehingga dapat digunakan dalam aktivitas sehari-hari.

Setelah listrik diubah menjadi bentuk yang dapat digunakan (daya AC), itu ditransmisikan dari inverter ke panel listrik dan diedarkan sesuai kebutuhan di seluruh rumah.

Energi surya sekarang tersedia secara luas untuk menyalakan lampu, peralatan, dan peralatan elektronik lainnya.

Setiap tenaga listrik yang tidak diserap melalui kotak pemutus dikirim ke jaringan listrik melalui meteran listrik.

Utilitas meter memonitor aliran daya listrik ke rumah Anda dan kembali.

Ketika sistem Panel surya Anda menghasilkan lebih banyak listrik daripada yang Anda gunakan di tempat, meteran ini berbalik dan Anda dikreditkan untuk kelebihan daya yang dihasilkan melalui proses pengukuran bersih.

Saat Anda menggunakan lebih banyak listrik daripada yang dihasilkan Panel surya Anda, Anda menarik daya tambahan dari jaringan melalui meteran ini, menyebabkannya berfungsi secara normal.

Sampai Anda keluar dari jaringan dengan solusi penyimpanan, Anda harus menggunakan beberapa energi jaringan, terutama pada malam hari ketika Panel Surya Anda tidak menghasilkan.

Namun demikian, sebagian besar energi jaringan ini akan dikompensasi oleh kelebihan energi matahari yang dihasilkan pada siang hari dan periode penggunaan yang lebih rendah.

Air Panas Tenaga Surya dan Tenaga Surya Terkonsentrasi

Sistem air panas surya mengumpulkan tenaga surya dan menggunakannya untuk memanaskan air untuk rumah Anda.

Kolektor, tangki penyimpanan, penukar panas, sistem pengontrol, dan pemanas cadangan adalah bagian penting dari sistem ini.

Tidak ada pergerakan elektron dalam sistem air panas matahari.

Sebaliknya, panel mengubah sinar matahari menjadi panas.

Panel sistem panas matahari disebut sebagai "kolektor", dan biasanya dipasang di atap.

Mereka menangkap daya secara berbeda dibandingkan dengan panel fotovoltaik konvensional, menghasilkan panas daripada tenaga listrik.

Sinar matahari melewati kaca penutup kolektor dan menyerang pelat penyerap yang memiliki lapisan yang dirancang untuk mengumpulkan energi matahari dan mengubahnya menjadi panas.

Panas ini ditransmisikan ke "cairan transfer" (antibeku atau air minum) yang ditemukan di pipa kecil di piring.

Tenaga surya terkonsentrasi bekerja dengan cara yang sama seperti air panas matahari dengan mengubah sinar matahari menjadi panas.

Teknologi CSP menghasilkan tenaga dengan memusatkan energi panas matahari melalui penggunaan cermin.

Cermin dalam instalasi CSP memantulkan matahari ke titik fokus.

Penyerap atau penerima menangkap dan menyimpan energi panas pada titik fokus ini.

CSP paling sering digunakan dalam instalasi skala utilitas untuk membantu menggerakkan jaringan listrik.

Komponen Vital Lainnya tentang Cara Kerja Panel Surya

Selain sel surya silikon, Panel surya berisi casing kaca yang memberikan daya tahan dan keamanan untuk sel PV silikon.

Panel tersebut memiliki isolator dan lembaran pelindung di bawah eksterior kaca yang melindungi terhadap penyerapan energi dan suhu di tata surya.

Insulasi ini sangat penting karena suhu yang lebih tinggi mengurangi efisiensi, yang menyebabkan penurunan kinerja panel surya.

Panel surya dilapisi dengan lapisan anti-reflektif, meningkatkan penyerapan sinar matahari dan memungkinkan sel silikon menerima paparan sinar matahari secara maksimal.

Sel surya silikon biasanya diproduksi dalam dua konfigurasi sel: monokristalin dan polikristalin.

Sel monokristalin terdiri dari kristal silikon tunggal, sedangkan sel polikristalin terdiri dari fragmen atau pecahan silikon.

Meskipun format monokristalin biasanya lebih mahal, mereka menyediakan lebih banyak ruang bagi elektron untuk bergerak, menyediakan teknologi surya yang lebih efisien daripada polikristalin.

Apa Tepatnya Panel Surya Yang Efisien?

Saat membeli panel surya, perlu diingat bahwa tidak semua Panel surya sama dalam hal efisiensi.

Inilah sebabnya mengapa sering terjadi variasi dalam biaya pemasangan panel surya.

Efisiensi Panel surya ditentukan oleh seberapa banyak sinar matahari yang mengenainya diubah menjadi tenaga listrik.

Semakin efektif Panel surya Anda, semakin sedikit yang Anda butuhkan.

Efisiensi Panel surya sangat penting jika Anda memiliki ruang atap yang terbatas atau sebagian teduh.

Ketika mencari efisiensi, harga tidak selalu menjadi pertimbangan.

Apa yang Anda hemat dengan membeli lebih sedikit panel, Anda mungkin kehilangan dengan membayar harga yang lebih tinggi untuk model yang lebih efisien.

Sebelum memasang panel surya, Anda harus meneliti skor jumlah matahari untuk rumah Anda, yang menunjukkan potensi Anda untuk tata surya yang sangat efisien berdasarkan lokasi dan jumlah sinar matahari yang diterima.

Kebanyakan sel PV sekitar 15% dan 20% efisien, dengan outlier di kedua ujung spektrum.

Panel Surya canggih dapat melampaui efisiensi 22 persen dalam kasus-kasus tertentu, tetapi sebagian besar sel surya di pasaran tidak lebih dari 20 persen produktif.

Mengingat jumlah sinar matahari yang sama bersinar untuk jangka waktu yang sama pada dua Panel Surya dengan peringkat efisiensi yang berbeda, panel yang lebih efisien akan menghasilkan lebih banyak tenaga listrik daripada panel yang kurang efisien.

Apa Pengaruh Cuaca terhadap Cara Kerja Panel Surya?

Kondisi iklim dapat mempengaruhi jumlah daya yang dihasilkan oleh panel surya, meskipun tidak seperti yang Anda pikirkan.

Tentu saja, kondisi ideal untuk menghasilkan tenaga surya termasuk hari yang cerah dan cerah.

Namun, seperti kebanyakan elektronik, Panel surya lebih produktif dalam cuaca dingin daripada di cuaca hangat.

Hasilnya, panel dapat menghasilkan lebih banyak daya dalam jumlah waktu yang sama.

Panel menghasilkan lebih sedikit tegangan dan menghasilkan lebih sedikit energi saat suhu meningkat.

Meskipun Panel surya lebih andal dalam kondisi musim dingin, mereka tidak selalu menghasilkan lebih banyak daya daripada di musim panas.

Cuaca yang lebih cerah lebih sering terjadi selama bulan-bulan musim panas yang lebih hangat.

Selain awan yang lebih sedikit, matahari biasanya terlihat lebih lama dalam sehari.

Jadi, bahkan jika panel Anda kurang efisien dalam cuaca panas, mereka pasti akan menghasilkan lebih banyak tenaga listrik di musim panas daripada di musim dingin.

Beberapa negara bagian menerima lebih banyak sinar matahari daripada yang lain.

Jadi, jika kondisi iklim dapat mempengaruhi pembangkit listrik tenaga surya, apakah beberapa negara bagian merupakan pilihan yang sangat baik untuk energi matahari daripada yang lain?

Jawaban sederhananya adalah ya, tetapi tidak selalu karena cuaca.

Ambil contoh, awan.

Siapa pun yang terbakar matahari pada hari berawan memahami bahwa radiasi matahari menembus awan.

Untuk alasan yang sama, Panel surya dapat menghasilkan listrik bahkan pada hari berawan.

Namun, berdasarkan jumlah tutupan awan dan kualitas panel surya, efisiensi pembangkit listrik Panel surya dapat berkisar antara 10 dan 25 persen atau lebih jika dibandingkan dengan hari yang cerah.

Fakta Tentang Cara Kerja Panel Surya

Berikut adalah beberapa fakta lain yang mungkin ingin Anda ketahui tentang cara kerja panel surya.

Panel Surya Tidak Memerlukan Sinar Matahari Langsung Untuk Berfungsi

Meskipun kinerja optimal dicapai saat matahari bersinar, tenaga listrik tetap dihasilkan pada hari berawan dan selama musim dingin.

Di sisi lain, tidak ada listrik yang dapat dihasilkan pada malam hari, tetapi masalah ini dapat diselesaikan dengan sistem penyimpanan.

Biaya sistem penyimpanan baterai surya dapat diimbangi dengan menjual kelebihan energi ke jaringan nasional dan keuntungan menjadi mandiri energi sepenuhnya.

Anda harus ingat bahwa Panel surya menghasilkan listrik gratis di siang hari ketika lebih mahal dan dengan demikian lebih berharga.

Masalah potensial

Sebelum memasang panel surya, perhatikan bentuk dan kemiringan atap dan lokasi rumah itu sendiri.

Untuk mencapai kinerja tahunan terbaik, atap harus diorientasikan ke selatan pada sudut 30 derajat.

Ini bukan persyaratan ketat karena Panel surya dapat beroperasi di berbagai lingkungan asalkan sistem bebas dari bayangan antara pukul 10 pagi dan 4 sore.

Pastikan Panel surya Anda jauh dari pohon dan semak-semak karena dua alasan: mereka dapat menaungi instalasi, dan cabang serta daun dapat menggores permukaan, menurunkan kinerjanya.

Penundukan angin dan hujan yang berlebihan juga dapat mengurangi kinerja dalam jangka panjang, sehingga pelindung angin harus diperhitungkan saat menilai penempatan.

Namun demikian, tata surya biasanya memiliki garansi 25 tahun yang menjamin kinerja tidak akan turun di bawah 80% dalam periode tersebut.

Yang mengherankan, tata surya tidak bekerja secara optimal di iklim yang lebih panas.

Ini karena sel surya menggunakan sinar matahari daripada panas, dan suhu tinggi mengurangi kinerjanya.

Panel surya terbuat dari bahan apa?

Panel surya, juga disebut sebagai sel fotovoltaik, adalah sistem berbasis semikonduktor yang mengubah sinar matahari menjadi listrik.

Ketika cahaya menyerang sel, elektron dipisahkan dari atomnya dan mengalir melalui sel, menyebabkan listrik dihasilkan.

Panel surya di instalasi rumah tangga sekarang dapat mengubah sekitar 20% sinar matahari yang mereka terima menjadi tenaga listrik.