Tentang Energi Matahari : Ikhtisar Sistem Tenaga Surya

Gambaran Umum Cara Kerja Sistem Tenaga Surya

Sistem Tenaga Surya memiliki kolektor yang mengubah sinar matahari menjadi panas dalam cairan, unit daya cadangan yang dimaksudkan untuk mengumpulkan daya saat tersedia dan mendistribusikannya saat diperlukan, perangkat untuk mentransmisikan daya dari penyimpanan ke beban, dan pompa, kontrol yang diperlukan, dll.

proses ekstraksi energi langsung dari sinar matahari disebut sebagai proses fotovoltaik.

Sel fotovoltaik adalah jenis detektor PV yang mengubah fluks radiasi langsung menjadi arus listrik.

Selain itu, daya dapat dihasilkan oleh panas melalui sel PV karena sinar matahari diperlukan.

Saat sinar matahari menyerang, panel menghasilkan tegangan yang lebih besar dari baterai, memungkinkan baterai untuk diisi.

Banyak panel akan memiliki dioda pemblokiran (elemen listrik yang hanya memungkinkan listrik mengalir dalam satu arah), memastikan bahwa baterai tidak keluar melalui panel ketika sinar matahari tidak memadai.

Sambungan ke baterai dapat dibuat untuk menyediakan arus searah tegangan rendah untuk digunakan.

Silikon adalah semi-konduktor, yang menunjukkan bahwa ia memiliki sifat isolator dan logam.

Lapisan puncak mengandung fosfor atau arsenik yang digunakan untuk membuat silikon, sedangkan lapisan bawah mengandung boron atau galium.

Fosfor memiliki 5 elektron kelambu, yang menjelaskan kimia.

Ini mentransfer empat elektron ke silikon, yang kemudian membentuk ikatan dengan melepaskan elektron kelima.

Ketika banyak atom fosfor diganti dalam kristal silikon, banyak elektron bebas hadir, menghasilkan silikon tipe-n.

Silikon tipe-n menunjukkan bahwa sebagian besar elektron ada.

Dalam kasus doping silikon boron, kisi kristal silikon kehilangan elektron.

Akibatnya, itu adalah silikon tipe-p dengan sebagian besar lubang dan sebagian kecil elektron.

Ketika partikel sinar matahari, atau foton, jatuh langsung ke panel surya, elektron dibebaskan.

Pekerjaan belum selesai.

Untuk menghasilkan listrik, ketidakseimbangan harus diciptakan.

Ketika silikon tipe-p dan tipe-n disusun secara kokoh bersama-sama, hal ini dimungkinkan.

Elektron ekstra dari silikon tipe-n bergerak di lubang yang ada di silikon tipe-p, menciptakan medan listrik di seluruh sel.

Selain itu, silikon adalah semikonduktor, yang berarti merupakan isolator dan dapat secara efektif menjaga ketidakseimbangan.

Bahan yang digunakan dalam pembuatan panel surya

Biasanya, silikon didoping dengan fosfor, arsenik, boron, atau galium.

Baru-baru ini, para peneliti mengembangkan elemen baru Argonne III, yang jauh lebih murah, lebih efisien, dan lebih andal.

Selain itu, jika dibandingkan dengan silikon, membutuhkan waktu pembuatan yang lebih sedikit.

Ini akan membuat panel surya lebih terjangkau bagi banyak orang yang tidak dapat memasangnya di rumah mereka karena biaya tinggi.

Oleh karena itu, ini adalah penemuan yang sangat penting untuk pengembangan lingkungan jangka panjang dengan biaya yang efektif.

Ada berbagai jenis panel surya yang digunakan orang berdasarkan kegunaannya.

Saat membeli panel surya, beberapa faktor harus dipertimbangkan, termasuk di mana akan dipasang, tujuan penggunaannya (perumahan atau bisnis), dan biaya.

Berikut ini adalah beberapa contoh panel surya:

Panel Surya Silikon Polikristalin

Ini didasarkan pada polisilikon dan silikon multi-kristal.

Silikon mentah dicairkan terlebih dahulu, kemudian dituangkan ke dalam cetakan persegi, didinginkan, dan dipotong menjadi wafer persegi sempurna.

Selanjutnya, pertama kali diperkenalkan ke pasar pada tahun 1981.

Panel polikristalin memiliki masa pakai yang lama.

Telah ditemukan bahwa panel yang dipasang 25 tahun yang lalu masih berfungsi dengan baik.

Mereka memiliki kinerja 120 hingga 150 watt meter persegi.

Pengecualian 12% hingga 15% dimungkinkan.

Karena batas penguatan kristal dapat menjebak elektron, efisiensinya sangat rendah.

Panel polikristalin memiliki koefisien termal yang berkurang, menyiratkan bahwa peringkat suhu tinggi mereka sedikit lebih rendah.

Meskipun mereka membutuhkan sedikit ruang untuk menginstal dan tersedia secara luas, mereka kurang produktif dibandingkan panel surya silikon monokristalin.

Panel Surya Silikon Monokristalin

Panel Surya Silikon monokristalin dipotong dari paduan, memberikan panel tata letak yang konsisten.

Kristal berukuran astronomis ini sulit diproduksi karena langka, dan proses rekristalisasi sangat mahal.

Ini memiliki rasio power-to-size yang besar, dengan efisiensi 135-170 Watt per meter persegi.

Selanjutnya, beberapa unit sekarang memiliki konversi efisiensi 18%.

Kerugian utama adalah sensitif terhadap naungan dan debu.

Bahkan jika hanya satu sel panel surya yang berada di tempat teduh, kinerjanya akan turun hingga 20%.

Panel Surya Amorf atau Film Tipis

Melalui deposisi uap, silikon disemprotkan ke substrat.

Air silikon memiliki lapisan setebal 1 mikron, menunjukkan bahwa ia membutuhkan lebih sedikit energi untuk menghasilkan dan kurang efisien daripada air mono atau polikristalin.

Ini berkinerja sangat baik di lingkungan yang lebih panas jika dibandingkan dengan dua panel lainnya, tetapi membutuhkan lebih banyak ruang.

Karena menggunakan lebih sedikit silikon dan tidak memiliki bingkai aluminium, efisiensi keseluruhan secara otomatis berkurang.

Efek Staebler-Wronski mengurangi efisiensi modul, dan alasan dasarnya adalah bahwa paparan sinar matahari yang berkepanjangan menyebabkan deformitas pada kerapatan silikon amorf.

Apa Tujuan Inverter Sistem Tenaga Surya?

Inverter adalah komponen tata surya Anda yang paling padat karya.

Fungsi utamanya adalah untuk mengubah arus searah (DC) yang mengalir dari panel surya Anda menjadi arus bolak-balik (AC) yang digunakan oleh rumah Anda.

Selain fungsi utama ini, inverter surya melakukan tiga tugas tambahan: pelacakan tegangan, komunikasi jaringan, dan pemutusan darurat.

Inverter panel surya bertanggung jawab untuk terus memantau voltase tata surya Anda untuk menentukan daya optimal di mana panel surya Anda dapat beroperasi, memastikan bahwa panel menghasilkan daya paling banyak dan paling bersih.

Inverter off-grid umumnya menggunakan teknologi gelombang sinus termodifikasi yang lebih murah.

Sebaliknya, inverter surya rumah yang terikat jaringan menghasilkan gelombang sinus murni listrik AC, memastikan peralatan rumah sensitif Anda beroperasi dengan lancar dan efisien.

Inverter surya harus berkomunikasi dengan jaringan listrik.

Inverter memastikan bahwa tidak ada energi dari panel surya Anda yang mengalir ke saluran transmisi di luar rumah Anda jika terjadi kegagalan daya jangka pendek.

Ini memastikan para ahli yang melakukan perbaikan kabel tidak gagal.

Ketika rumah Anda tidak memerlukan daya atau baterai Anda penuh, inverter Anda memasukkan beban daya ke jaringan (jika Anda menghubungkannya ke tata surya Anda).

Inverter juga diperlukan untuk dimatikan jika mendeteksi busur listrik yang berbahaya, yang dipicu oleh penuaan sistem dan degradasi material di dalam kabel dan panel surya rumah Anda.

Beberapa inverter mengungguli yang lain dalam hal pemutusan keselamatan.

Opsi Inverter untuk Sistem Tenaga Surya Anda

Salah satu keputusan terpenting yang harus diambil saat memasang sistem panel surya untuk rumah Anda adalah jenis inverter yang akan digunakan.

Inverter sangat penting untuk kinerja berkelanjutan sistem Tenaga Surya Anda karena elektronika daya yang kompleks dan perangkat lunak yang terkandung di dalamnya.

Ada 4 jenis utama inverter surya untuk dipilih:

String Inverter

Inverter string dirancang untuk bekerja dengan panel yang pada dasarnya dirangkai dalam kelompok.

Semua listrik DC yang dihasilkan oleh panel dikirim ke saluran sekaligus ke inverter untuk diubah menjadi AC.

Inverter string dapat menangani beberapa set string, dan Anda mungkin memerlukan lebih dari satu, tergantung pada ukuran instalasi surya Anda.

Misalkan salah satu panel dinaungi oleh pepohonan pada waktu tertentu dalam sehari.

Dalam hal ini, efisiensi seluruh rangkaian menurun karena hasil produksi bergantung pada kinerja panel surya dengan kinerja terburuk.

Inverter string biasanya bertahan 10 hingga 15 tahun.

Beberapa bahkan dapat bertahan hingga 20 tahun jika dipasang di lokasi yang sejuk dan berventilasi baik, jauh dari sinar matahari langsung.

Mikroinverter

Ketika beberapa panel terganggu oleh naungan, kerusakan, atau terlalu banyak kotoran burung, beberapa insinyur yang cerdas merancang konsep inverter mikro surya untuk memecahkan masalah kinerja sistem.

Microinverter melakukan pekerjaan mengubah DC ke AC di bagian belakang setiap panel.

Bahkan di bawah kondisi naungan yang bervariasi, tingkat maksimum arus listrik bolak-balik (AC) mengalir dari panel surya Anda ke rumah Anda dan jaringan listrik Penelitian mengungkapkan bahwa menggunakan inverter mikro daripada inverter string menghasilkan peningkatan efisiensi sebesar 27% pada instalasi surya yang diarsir sebagian.

Memiliki komponen di setiap panel juga memungkinkan pemantauan panel individual, yang memberi tahu Anda tentang masalah kinerja yang tidak terduga.

Pengoptimal Daya

Pengoptimal daya, mirip dengan mikroinverter, dipasang di bagian belakang setiap panel surya dan memungkinkan pelacakan panel individual.

Mereka tidak, bagaimanapun, mengubah listrik dari DC ke AC.

Sebaliknya, mereka memantau tegangan dan status arus DC yang mengalir melalui rangkaian panel surya Anda untuk memastikan bahwa jumlah daya maksimum dikirim ke inverter Anda.

Listrik DC yang dioptimalkan dan dikondisikan dialihkan ke inverter yang lebih kecil dan dimodifikasi, yang mengubah daya DC menjadi arus bolak-balik (AC).

Pengaturan pengoptimal daya lebih murah daripada inverter mikro, lebih andal, dan memungkinkan perluasan sistem yang sederhana.

Karena baterai dan panel surya berkomunikasi dalam bahasa DC yang sama, pengoptimal daya sangat cocok untuk sistem cadangan baterai.

Daya dari panel surya Anda dapat langsung mengisi baterai Anda, mencegah kerugian sistem yang disebabkan oleh konversi DC ke AC dan kembali ke DC.

Inverter Hibrida

Dengan meningkatnya penekanan pada keandalan dan kemandirian energi, penting untuk dicatat bahwa inverter hibrida juga melengkapi sistem cadangan baterai rumah.

Inverter hibrida dapat mengubah listrik DC dari panel surya Anda menjadi AC untuk rumah Anda, serta listrik AC dari jaringan ke DC untuk mengisi baterai bank Anda.

Mereka juga termasuk pengontrol muatan, yang secara cerdas mendeteksi kapan harus mengarahkan listrik ke baterai Anda, sirkuit rumah, atau grid, atau kapan harus menarik listrik dari grid untuk mengisi baterai Anda.

Beberapa inverter hibrida memiliki berbagai mode yang dapat dipasang untuk memberi daya pada sirkuit rumah yang kritis saat jaringan mati.

Instrumentasi dan Meter Sistem Tenaga Surya

Panel surya pra-rekayasa dengan semua komponen yang Anda perlukan, sampai ke mur dan baut, tersedia untuk dibeli.

Mempertimbangkan deskripsi lokasi dan kebutuhan Anda, vendor mana pun yang baik dapat mengukur dan menentukan sistem untuk Anda.

Meskipun demikian, pengetahuan tentang bagian-bagian dari sistem, berbagai jenis yang tersedia, dan kriteria pemilihan sangat penting.

Pelindung lonjakan arus mencegah sistem Anda dari lonjakan tegangan yang mungkin terjadi jika petir menyambar panel surya atau jaringan listrik terdekat.

Lonjakan daya adalah peningkatan substansial dalam tegangan di atas tegangan desain.

Panel surya terutama menggunakan dua jenis meter:

Utilitas Kilowatt-Jam Meter

Pengukur kilowatt-jam utilitas mengukur jumlah listrik yang dipasok ke atau diterima dari jaringan.

Perusahaan utilitas biasanya menggunakan meter dua arah dengan tampilan digital di rumah dengan sistem listrik Tenaga Surya untuk memisahkan jalur listrik di kedua arah.

Beberapa perusahaan listrik akan membiarkan Anda menggunakan meteran standar yang dapat berputar mundur.

Dalam hal ini, meteran utilitas berputar ke depan saat Anda menarik daya dari jaringan dan mundur saat sistem Anda memasukkan atau "mendorong" daya ke jaringan.

Pengukur Sistem

Meteran sistem memonitor dan menampilkan kondisi dan efektivitas sistem.

Pembangkitan daya berdasarkan modul, energi yang digunakan, dan pengisian daya baterai adalah contoh titik yang dipantau.

Dimungkinkan untuk menjalankan sistem tanpa meteran sistem, tetapi meter sangat disarankan.

Karena pengontrol pengisian daya modern menyertakan fungsi pemantauan sistem, pengukur sistem terpisah mungkin tidak diperlukan.

Sistem Tenaga Surya Terputus

Keselamatan terputus, baik otomatis maupun manual, melindungi kabel dan modul dari lonjakan tegangan dan kegagalan sistem lainnya.

Mereka juga memastikan bahwa sistem dapat dimatikan dengan aman dan suku cadang dapat dilepas untuk perbaikan dan pemeliharaan.

Untuk sistem yang terhubung ke jaringan, pemutusan pengaman memastikan bahwa peralatan pembangkit diisolasi dari jaringan, yang sangat penting untuk keselamatan personel utilitas.

secara keseluruhan, setiap sumber daya atau perangkat penyimpan energi dalam sistem memerlukan pemutusan.

Tidak selalu diperlukan pemutusan yang berbeda untuk setiap fungsi sistem.

Misalnya, jika inverter diposisikan di luar, satu pemutus DC dapat berfungsi sebagai pemutus DC array dan pemutus DC inverter.

Selama perawatan pada komponen apa pun, pertimbangkan apakah mengabaikan pemutusan terpisah akan berkontribusi pada kondisi berbahaya.

Perhatikan juga posisi pemutusan sambungan.

Putuskan sambungan yang diposisikan secara tidak nyaman dapat mendorong kecenderungan untuk membiarkan daya menyala selama pemeliharaan, yang menimbulkan risiko keselamatan.

Pemutus DC komponen membantu menghentikan aliran arus listrik dari panel surya dengan aman saat melakukan perawatan atau deteksi kesalahan.

Untuk melindungi dari lonjakan tegangan, pemutus rangkaian DC juga dapat menyertakan pemutus sirkuit atau sekering terintegrasi.

Pemutus DC inverter, bersama dengan pemutusan AC inverter, digunakan untuk memutuskan inverter dengan aman dari seluruh sistem.

Dalam kebanyakan kasus, pemutus DC inverter juga berfungsi sebagai pemutus DC array.

Pemutus AC inverter melepaskan panel surya dari kabel rumah serta jaringan.

Pemutus AC biasanya dipasang di dalam panel listrik utama rumah.

Misalkan inverter tidak dekat dengan perusahaan Listrik.

Dalam hal ini, biasanya memerlukan pemutus AC eksterior yang aman, memiliki bilah yang terlihat, dan dipasang di sebelah jaringan utilitas untuk memudahkan akses.

Pemutus AC yang terletak di dalam panel listrik atau sebagai bagian dari inverter tidak akan memenuhi spesifikasi ini.

Penghapusan meteran itu sendiri adalah salah satu opsi yang berlaku untuk beberapa perusahaan utilitas sebagai pemutus AC yang dapat diakses, tetapi itu bukan standar.

Kunjungi perusahaan utilitas untuk memastikan spesifikasi sambungan jaringan mereka sebelum membeli peralatan.

Panel listrik, pemutus AC tambahan harus dipasang di dekat inverter.

Modul Sistem Tenaga Surya

Modul surya adalah inti dari sistem energi surya.

Produsen menghubungkan banyak sel surya untuk membuat modul surya.

Ketika modul surya dipasang di suatu tempat, mereka dihubungkan secara seri untuk membentuk string.

Menghubungkan string modul secara paralel membentuk array.

Sistem PV perumahan yang terhubung ke jaringan menggunakan modul dengan output daya terukur mulai dari 100 hingga 300 watt.

Daya terukur adalah energi optimal yang dapat dihasilkan panel dengan 1.000 watt sinar matahari per meter persegi di udara diam pada suhu sel 25o C.

Kenyataan praktis jarang melengkapi kemanjuran yang dipasarkan, sehingga keluaran energi nyata seringkali lebih sedikit.

Sistem kompleks yang tidak menggunakan baterai biasanya disambungkan untuk menghasilkan 235V hingga 600V.

Tegangan array yang lebih tinggi juga digunakan dalam sistem berbasis baterai, meskipun sebagian besar pengontrol muatan masih memerlukan tegangan 12V, 24V, atau 48V yang lebih rendah untuk melengkapi tegangan rangkaian baterai.

Karena harga dan kemampuan modul terus berubah seiring dengan peningkatan teknologi dan teknik produksi, sulit untuk membuat rekomendasi yang benar di masa mendatang, seperti jenis modul mana yang paling murah atau pilihan terbaik secara keseluruhan.

Perbandingan harus didasarkan pada detail terkini yang diberikan oleh produsen dan pedoman ketat penggunaan Anda.

Modul berkinerja tinggi akan memiliki rasio watt-ke-area yang lebih besar.

Semakin besar efisiensi, semakin kecil area (yaitu, lebih sedikit modul) yang dibutuhkan untuk mencapai keluaran energi panel yang sama.

Modul yang lebih efisien akan mengurangi biaya pemasangan, tetapi ini harus diimbangi dengan biaya modul yang lebih besar.