Tentang Energi Matahari : Definisi Energi Surya

Energi surya menghasilkan energi terbarukan atau "hijau" dengan memanfaatkan cahaya dan panas matahari.

Panel surya, juga dikenal sebagai sel fotovoltaik, adalah cara paling umum untuk memanfaatkan energi matahari.

Mereka hampir ujung ke ujung di pembangkit listrik Tenaga Surya untuk menangkap sinar matahari di bidang yang luas.

Anda kadang-kadang akan menemukannya di atas gedung.

Bahan semikonduktor digunakan untuk membuat sel.

Sinar matahari membebaskan elektron dari atomnya ketika mengenai sel.

Ini memungkinkan elektron mengalir bebas melintasi sel, menghasilkan pembangkitan listrik.

Kolektor surya dapat menghasilkan listrik untuk ribuan individu sekaligus dalam skala yang jauh lebih luas.

Pembangkit listrik tenaga surya-termal menggunakan berbagai metode untuk menghasilkan listrik dari matahari.

Energi matahari digunakan untuk merebus air, yang kemudian menggerakkan turbin uap, yang menghasilkan listrik serupa dengan pembangkit listrik tenaga batu bara atau nuklir.

Teknologi Surya

Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan tiga teknologi yang berbeda:

1. Photovoltaics (PV), yang mengubah cahaya langsung menjadi listrik.

2. Pemusatan Tenaga Surya (CSP), yang menggunakan energi panas matahari untuk menggerakkan turbin listrik skala besar.

3. Sistem pemanas dan pendingin surya (SHC) yang mengumpulkan energi panas dan menggunakannya untuk memanaskan atau mendinginkan air dan udara.

Fotovoltaik (PV)

Fotovoltaik (PV) energi matahari membebaskan elektron dalam bahan ini, yang kemudian dapat diinduksi untuk bergerak melalui sirkuit listrik, perangkat operasi, atau transmisi listrik ke grid.

Gadget PV dapat digunakan untuk menyalakan segala sesuatu mulai dari kalkulator hingga rambu-rambu jalan, serta rumah tangga dan perusahaan komersial besar.

Bagaimana cara kerja teknologi fotovoltaik (PV)?

Foton mengionisasi bahan semikonduktor pada panel surya, menyebabkan elektron luar memutuskan ikatan atomnya.

Elektron didorong dalam satu arah oleh struktur semikonduktor, menghasilkan aliran arus listrik.

Sel surya yang terbuat dari silikon kristal tidak 100% efisien, sebagian karena hanya panjang gelombang cahaya tertentu yang dapat diserap.

Beberapa spektrum cahaya akan dipantulkan, sementara yang lain (inframerah) terlalu redup untuk menghasilkan listrik, dan yang lain (ultraviolet) menghasilkan energi panas daripada listrik.

Teknologi Fotovoltaik dalam Bentuk Lain

Ada dua bentuk dasar teknologi PV, selain silikon kristal (c-Si):

• PV film tipis adalah segmen bisnis surya komersial yang kecil namun berkembang pesat.

  Banyak perusahaan film tipis mulai bereksperimen dengan teknologi baru.

  Mereka kurang efisien dibandingkan modul c-Si, meskipun seringkali lebih murah.

  Susunan PV terkonsentrasi sebagian besar ditemukan di gurun Barat Daya Amerika Serikat.

  Mereka memantulkan Tenaga Surya terkonsentrasi ke sel efisiensi tinggi menggunakan lensa dan cermin.

• Fotovoltaik terintegrasi bangunan

berfungsi sebagai lapisan luar struktur dan menghasilkan daya untuk penggunaan di tempat atau diekspor ke jaringan.

Mereka membutuhkan sinar matahari langsung dan perangkat pelacak untuk menjadi yang paling sukses.

Sistem BIPV dapat menghemat uang untuk bahan dan listrik, mengurangi polusi, dan meningkatkan daya tarik estetika bangunan.

Pemusatan tenaga surya (CSP)

Pabrik CSP menggunakan cermin untuk memusatkan energi matahari, yang kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin uap tradisional atau bahkan mesin untuk menghasilkan listrik.

Energi panas terkonsentrasi pembangkit CSP dapat disimpan dan digunakan untuk menghasilkan listrik kapan pun diperlukan, siang atau malam.

Di Amerika Serikat, sekitar 1.815 megawatt (MWac) fasilitas CSP saat ini beroperasi.

Palung Parabola

Cermin lengkung memfokuskan tenaga matahari ke tabung penerima yang beroperasi di sepanjang pusat palung dalam sistem palung parabola.

Cairan perpindahan panas suhu tinggi (seperti minyak sintetis) menyerap energi matahari di tabung penerima, memanaskan air, dan menghasilkan uap dengan melewati penukar panas pada suhu 750 ° F atau suhu yang lebih tinggi.

Untuk menghasilkan listrik, uap menggerakkan pembangkit listrik turbin uap tradisional.

Ribuan baris paralel palung yang dihubungkan sebagai serangkaian loop diposisikan pada sumbu utara-selatan sehingga palung dapat melacak matahari dari arah timur ke arah barat dalam bidang kolektor surya yang khas.

Modul kolektor individu berkisar dari ketinggian 15-20 kaki hingga 300-450 kaki.

Reflektor Fresnel Linier Ringkas

CLFR didasarkan pada teknologi cermin melengkung tetapi dengan baris paralel yang panjang dari cermin datar yang lebih murah.

Energi matahari difokuskan ke penerima yang ditinggikan, yang terdiri dari struktur tabung tempat air mengalir.

Sinar matahari yang terkonsentrasi dapat merebus air, menghasilkan uap bertekanan tinggi yang dapat digunakan langsung di pembangkit listrik dan aplikasi uap industri.

Menara Listrik

Sebuah sistem penerima pusat digunakan dalam sistem menara listrik, memungkinkan suhu operasi yang lebih tinggi dan efisiensi akibatnya lebih tinggi.

Matahari dilacak sepanjang dua sumbu oleh cermin yang dikendalikan komputer (disebut heliostats), memfokuskan Tenaga Surya pada penerima di bagian atas menara tinggi.

Energi terkonsentrasi digunakan untuk memanaskan cairan transfer ke lebih dari 1.000 derajat Fahrenheit untuk menghasilkan uap dan menyalakan generator listrik pusat.

Proyek-proyek ini dapat dengan mudah dan hemat biaya menggabungkan penyimpanan energi, memungkinkan pembangkit listrik 24 jam.

Mesin Piring

Permukaan parabola ditutupi cermin, yang memusatkan sinar matahari pada penerima tetap pada titik fokus.

Tidak seperti teknologi CSP lainnya yang menggunakan uap untuk menghasilkan tenaga melalui turbin, sistem mesin piringan ini menggerakkan mesin menggunakan fluida kerja seperti hidrogen yang dipanaskan hingga 1.200 ° F di penerima.

Untuk melacak matahari, setiap piringan berputar di sepanjang dua sumbu.

Persyaratan Paling Penting untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terkonsentrasi

• Pendanaan - Pembiayaan proyek adalah aspek tersulit dari infrastruktur penghasil energi skala utilitas, termasuk CSP.

• Area radiasi matahari tinggi - energi matahari tidak boleh terlalu menyebar untuk fokus padanya.

  Intensitas normal langsung (DNI) energi matahari digunakan untuk menentukan ini.

• Lahan bersebelahan dengan sedikit tutupan awan - Pembangkit CSP dengan kapasitas 100 MW dan fungsi yang lebih besar paling efisien dan dengan demikian hemat biaya.

  Sementara jumlah lahan yang dibutuhkan bervariasi tergantung pada teknologinya, fasilitas CSP tipikal membutuhkan kapasitas 5 hingga 10 hektar per MW.

  Penyimpanan energi termal dimungkinkan karena luas lahan yang lebih besar.

• Sumber daya air - Seperti pembangkit listrik termal serupa seperti batu bara, gas alam, dan nuklir, sebagian besar sistem CSP membutuhkan air untuk pendinginan.

  Untuk membersihkan permukaan koleksi dan cermin, hanya diperlukan sedikit air.

  Fasilitas CSP dapat menggunakan sistem pendingin basah, kering, dan hibrida untuk meningkatkan efisiensi dalam pembangkit listrik dan konservasi air.

• Akses transmisi yang tersedia dan dekat - Pembangkit CSP harus dibangun di medan yang sesuai untuk pembangkitan listrik dan memiliki akses yang memadai ke jaringan transmisi yang terlalu padat dan kuno.

  Pembangunan fasilitas Tenaga Surya skala utilitas memerlukan aksesibilitas ke saluran transmisi utilitas tinggi untuk mengangkut listrik ke konsumen akhir dari pembangkit listrik tenaga surya.

  Sebagian besar sistem transmisi Southwest yang ada sudah memenuhi kapasitasnya, dan transmisi baru sangat dibutuhkan.

Sistem SHC (pemanas dan pendinginan surya) adalah jenis sistem pemanas dan pendingin matahari.

Sistem pemanas dan pendingin surya (SHC) menangkap energi panas matahari dan menggunakannya untuk menghasilkan air panas, pemanas ruangan, pendinginan, dan pemanas kolam di lingkungan perumahan, komersial, dan industri.

Listrik dan gas alam tidak lagi diperlukan karena teknologi ini.

Solusi pemanas dan pendingin Tenaga Surya sedang diproduksi dan dipasang di seluruh dunia, mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar impor secara dramatis.

Untuk memperluas sektor yang berkembang pesat dan menciptakan lapangan kerja ini, pemerintah membutuhkan kebijakan yang bijaksana.

Penyimpanan energi surya

Panel surya memiliki satu kelemahan yang bahkan dapat disetujui oleh penginjil surya yang paling antusias: panel surya hanya menghasilkan tenaga saat matahari bersinar.

Di sisi lain, penggunaan energi puncak terjadi pada malam hari, bertepatan dengan rendahnya pembangkitan Tenaga Surya dan mengakibatkan masalah penawaran dan permintaan.

Di sisi lain, panel surya sering menghasilkan energi yang cukup selama jam-jam permintaan rendah ketika matahari bersinar untuk memenuhi permintaan puncak setelah hari itu.

Ini berarti bahwa penyimpanan energi surya yang efektif dapat memberikan berbagai manfaat bagi pemilik rumah dan bisnis.

Artikel ini akan membahas manfaat penyimpanan energi surya, cara kerjanya, dan bagaimana hal itu dapat membantu.

Apa Keuntungan dari Penyimpanan Energi Surya?

Menyimpan kelebihan energi sangat penting untuk mengekstraksi maksimum dari sistem panel surya.

Ini dapat mengarah pada penghematan biaya, jaringan energi yang lebih efektif, dan emisi bahan bakar fosil yang lebih rendah.

Ada beberapa keuntungan untuk menyimpan energi matahari:

1. Penyeimbangan beban listrik

Jika listrik tidak disimpan, harus segera dikonsumsi setelah dihasilkan.

Penyimpanan energi memungkinkan pembangkitan surplus disimpan untuk permintaan puncak.

Dalam hal energi terbarukan, menyimpan kelebihan daya berarti membiarkan lampu tetap menyala bahkan saat matahari terbenam, atau angin berhenti bertiup.

Sederhananya, penyimpanan energi memungkinkan reservoir energi yang akan diisi ketika permintaan rendah, dan pembangkitan tinggi, kemudian dilepaskan ketika permintaan meningkat dan pembangkitan berkurang.

2. Mengisi kekosongan.

Penyimpanan energi surya jangka pendek memastikan aliran energi yang stabil selama generator padam, seperti pemeliharaan rutin atau awan yang lewat.

3. Ketahanan energi.

Dari kebakaran hutan hingga badai ekstrem, jaringan listrik rentan terhadap gangguan dan padam.

Dengan mendesentralisasi di mana kita memperoleh energi kita, penyimpanan energi surya menawarkan gelembung pelindung selama peristiwa bencana.

Apa cara terbaik untuk menyimpan energi matahari?

Penyimpanan energi matahari dapat dikategorikan menjadi tiga bagian: termal, baterai, dan mekanik.

Mari kita lihat masing-masing secara terpisah.

Apa itu penyimpanan termal?

Penyimpanan energi termal menyerap dan menahan panas dari matahari menggunakan berbagai bahan, seperti air atau garam cair.

Media yang dipanaskan ini disimpan dalam tangki terisolasi sampai saatnya digunakan, yang biasanya untuk merebus air untuk produksi energi.

Apa itu penyimpanan baterai?

Baterai elektrokimia juga dapat digunakan untuk menyimpan energi matahari.

Ketika energi matahari disuntikkan ke baterai, energi disimpan melalui proses kimia di antara komponen baterai.

Ketika baterai habis, reaksi dibalik, memungkinkan arus untuk meninggalkan baterai.

Baterai lithium-ion adalah jenis baterai yang paling umum digunakan dalam aplikasi surya, serta teknologi baterai baru yang berkembang pesat, menjanjikan solusi penyimpanan baterai tambahan yang dapat diskalakan dan lebih murah.

Memang, pada tahun 2025, penyimpanan energi tahunan di Inggris diperkirakan akan mencapai hampir 7,5 GW, meningkat enam kali lipat dari tahun 2020, menciptakan nilai pasar lebih dari $7,3 miliar.

Apa itu penyimpanan mekanis?

Untuk menghasilkan listrik, penyimpanan energi mekanik menggunakan energi prospektif suatu benda.

Kelebihan daya listrik diubah menjadi daya mekanik, yang kemudian diubah kembali menjadi daya untuk digunakan nanti.

Perangkat penyimpanan energi mekanik dibagi menjadi tiga kategori:

• Roda gila. Pendekatan ini memanfaatkan kelebihan daya untuk memutar roda gila, yang kemudian menghasilkan listrik untuk memenuhi permintaan puncak.

• Hidro yang dipompa. Air dipompa ke atas ke reservoir di atas generator turbin di pompa air.

  Ketika ada permintaan listrik yang signifikan, air diizinkan mengalir melalui turbin dan menghasilkan listrik.

• Udara terkompresi. Udara terkompresi disuntikkan ke dalam kapal besar seperti tangki atau formasi bawah tanah dengan teknologi penyimpanan energi ini.

  Selama permintaan puncak, udara dikeluarkan untuk menghasilkan tenaga.

Penyimpanan Energi Surya Paling Efektif

Tidak ada satu jawaban yang cocok untuk semua penyimpanan energi surya.

Pilihan penyimpanan energi surya tergantung pada kebutuhan dan sumber daya Anda.

Mari kita lihat beberapa alternatif penyimpanan energi surya yang paling umum untuk penggunaan komersial dan perumahan.

Penyimpanan Energi Surya Komersial

Penyimpanan mekanis dan termal adalah solusi yang layak untuk perusahaan utilitas dan perusahaan lain dengan anggaran lebih besar daripada individu.

Meskipun sistem penyimpanan ini mungkin mahal, mereka membantu utilitas dalam memenuhi permintaan energi puncak.

• Penyimpanan energi grid menampilkan baterai generasi berikutnya. Di Amerika Serikat, 2020 adalah tahun tonggak sejarah untuk penyimpanan daya baru.

  Negara ini memasang 476 MW penyimpanan tambahan pada kuartal ke-3 saja, naik 240% dari total pemecahan rekor kuartal sebelumnya.

  Meskipun sebagian besar penerapan baru adalah sistem penyimpanan front-of-the-meter (FTM) 1 jam, mereka memberikan gambaran yang menjanjikan tentang masa depan penyimpanan energi surya komersial.

• Udara terkompresi. Menurut perkiraan pemerintah terbaru, udara terkompresi berharga $105 per kWh, menjadikannya alternatif penyimpanan mekanis yang paling hemat biaya untuk aplikasi skala besar.

• Hidro yang dipompa. energi matahari yang tidak terpakai dapat dimanfaatkan untuk memompa air ke atas, menghasilkan energi potensial yang sangat besar.

  Biaya hidro yang dipompa saat ini kira-kira $165/kWh, menjadikannya pilihan terbaik kedua untuk penyimpanan energi mekanik skala besar.

  Namun, karena pembangkit listrik Tenaga Air baru yang dipompa melibatkan biaya awal yang besar dan hambatan peraturan yang cukup besar, hidro yang dipompa hanya dapat digunakan di tempat-tempat tertentu.

Penyimpanan Energi Surya Rumah

Penghematan biaya, ketahanan, dan desentralisasi output listrik (kadang-kadang dikenal sebagai "pembangkit listrik virtual") hanyalah beberapa keuntungan dari solar perumahan.

Namun, solusi penyimpanan energi komersial yang kami uraikan di atas kemungkinan sangat mahal bagi pemilik rumah rata-rata.

Penyimpanan baterai, untungnya, sekarang dapat memberi rumah tangga solusi hemat biaya dan andal untuk menyimpan energi surya.

Baterai lithium-ion sejauh ini merupakan pilihan paling populer untuk menyimpan energi matahari di rumah.

Mereka murah (dan semakin murah), memiliki profil rendah, dan dapat digunakan untuk berbagai tujuan.

Baterai air asin dan baterai timbal-asam adalah dua jenis baterai yang sering digunakan di rumah.

Terlepas dari jenis baterai, baterai cadangan rumah memungkinkan pemilik rumah untuk menghemat energi selama periode produksi tinggi dan permintaan rendah (misalnya, sepanjang hari kerja) untuk penggunaan selama periode permintaan tinggi saat produksi turun.

Manfaat penyimpanan energi surya rumah serupa dengan penyimpanan energi surya skala besar, menghasilkan ketahanan, listrik tanpa gangguan, dan penghematan biaya.

Keuntungan ini diteruskan ke pemilik rumah.

Jadi, bagaimana tepatnya fungsi baterai?

Baterai adalah alat yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

Mereka terdiri dari dua elektroda, anoda, dan katoda, yang terbentuk dari bahan konduktif dan dipisahkan oleh pemisah.

Elektrolit, zat kimia yang terdiri dari ion, berada di antara anoda dan katoda, bereaksi dengan elemen konduktif katoda dan anoda untuk menghasilkan arus listrik.

Reaksi redoks kimia (oksidasi-reduksi) di elektroda menyebabkan ion bergerak di antara dua elektroda dan elektron dilepaskan dari satu elektroda.

Elektron bebas berkumpul di satu elektroda, menyebabkan muatan berbeda yang akan coba diseimbangkan oleh elektron dengan pindah ke elektroda lain.

Pemisah, di sisi lain, menghentikan mereka dari bergerak, secara efektif memutus sirkuit listrik.

Elektron dapat bergerak di antara elektroda setelah rangkaian terbentuk (baik anoda dan katoda terhubung), dan baterai secara efektif habis.

Berbagai jenis baterai

Baterai datang dalam berbagai karakteristik kimia, siklus hidup, kepadatan energi, suhu operasi, dan parameter kepadatan daya.

Berikut ini adalah teknologi baterai yang paling umum:

• Timbal-asam (PbA)

• Nikel-Metal Hidrida (NiMH)

• Nikel-Cadium (NiCd)

• Litium-Ion (Li-ion)

• Natrium Sulfur (NaS)

• Karbon-Seng f) Seng-Bromin

Ringkasan Definisi Energi Surya

Karena semakin banyak orang beralih ke energi terbarukan dan hijau, sangat penting untuk memahami manfaat dan kekurangan masing-masing.

Sebelum beralih ke sumber energi modern yang lebih hijau, cobalah untuk membuat anggaran yang Anda dan keluarga mampu.

Kemudian cari tahu berapa banyak pilihan energi surya akan membebani Anda dalam jangka panjang dan berapa banyak yang akan Anda hemat.

Buatlah daftar kelebihan dan kekurangan yang khusus untuk Anda dan keluarga sehingga Anda dapat lebih memahami solusi mana yang lebih membantu Anda daripada yang lain.