Klasifikasi Sistem Energi Surya

Di seluruh dunia, masyarakat saat ini mulai beralih menggunakan sumber energi terbarukan untuk memenuhi kebutuhan energi mereka. Di dunia saat ini, terdapat banyak contoh kemunculan-skala besar dan penerapan sistem/teknologi energi surya ke dalam masyarakat. Mahasiswa yang baru saja lulus atau seseorang yang ingin memanfaatkan teknologi tenaga surya untuk keperluan di rumah atau di tempat kerja perlu mendapatkan informasi tentang jenis tata surya yang ada, cara kerjanya serta kelebihan dan kekurangannya, agar dapat membuat keputusan pembelian yang tepat. Sistem energi surya dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan: 1) cara energi dihasilkan (teknologi); 2) bagaimana sistem terhubung/bekerja bersama dengan jaringan listrik (konfigurasi); dan 3) ukuran suatu sistem dibandingkan dengan jenis sistem lainnya. Tujuan artikel ini adalah memberi Anda beberapa contoh bagaimana kami dapat mengklasifikasikan sistem teknologi energi surya ke dalam tiga kategori ini dan memberi Anda penjelasan rinci tentang masing-masing kategori tersebut.

Klasifikasi paling dasar dari sistem energi surya didasarkan pada bagaimana kita menggunakan energi matahari untuk menghasilkan listrik. Hanya ada dua cara untuk melakukan hal ini: menggunakan fotovoltaik (PV) atau menggunakan tenaga surya terkonsentrasi (CSP); lalu ada sistem panas matahari yang menghasilkan keluaran energi termal (atau penghasil{1}}panas) (pemanas).

Sistem Fotovoltaik (PV).

Jenis penggunaan pembangkit energi surya yang paling umum adalah sistem Fotovoltaik. Dengan bantuan efek fotovoltaik, sistem Fotovoltaik modern mengubah radiasi matahari menjadi energi listrik menggunakan semikonduktor, yang paling umum adalah Silikon, yang merupakan standar industri. Semikonduktor 'tereksitasi' oleh sinar matahari, yang menyebabkan aliran elektron bergerak dan menciptakan arus listrik searah, berbeda dengan Arus Bolak-balik, yang mengalir dalam dua arah berbeda. Di sebagian besar rumah tangga dan tempat kerja, arus ini disebut arus searah (DC). Agar dapat diterapkan di sebagian besar rumah tangga dan tempat kerja, inverter diperlukan untuk mengubah arus searah (DC) sel menjadi arus bolak-balik (AC). Mengingat fleksibilitas dan skalabilitas sistem fotovoltaik, panel komersial modern dirancang untuk mencapai efisiensi hingga 30%. Sistem ini bisa berukuran sekecil beberapa panel fotovoltaik di atap, atau sebesar pembangkit listrik tenaga surya fotovoltaik berskala besar.

Sistem Tenaga Surya Terkonsentrasi (CSP).

Proses CSP (Tenaga Surya Terkonsentrasi)​​ menggunakan cermin dan/atau lensa untuk mengumpulkan energi matahari terkonsentrasi pada area yang luas, dan menggunakan lensa dan cermin tersebut untuk memfokuskan energi tersebut dari area yang luas ke area yang lebih kecil (seperti menara atau tabung penerima). Energi matahari yang terkonsentrasi memanaskan permukaan cermin datar (atau lensa), sehingga menghasilkan panas yang dapat digunakan untuk memanaskan cairan perpindahan panas (saya sendiri, garam cair, minyak, dll). Panas tersebut akan disimpan dalam fluida perpindahan panas sampai suatu saat panas dalam fluida perpindahan panas tersebut akan digunakan untuk menghasilkan uap yang kemudian digunakan untuk memutar turbin yang digabungkan untuk menghasilkan listrik. Efisiensi termal maksimum teknologi CSP diperkirakan sekitar 35%, yang merupakan angka yang sangat baik dibandingkan dengan bentuk pembangkit listrik lainnya karena kemampuannya untuk memiliki elemen penyimpan energi panas yang memungkinkan listrik dapat dikirim setelah matahari terbenam. Secara umum, sistem CSP memiliki cakupan dan kompleksitas yang besar; oleh karena itu, lampu ini terutama cocok untuk-aplikasi jaringan berskala besar yang berlokasi di area yang menerima banyak sinar matahari langsung, seperti gurun.

Sistem Termal Matahari (Pemanasan).

Berbeda dengan CSP, teknologi panas matahari menangkap energi "panas" (panas) untuk penggunaan sebenarnya, bukan untuk menghasilkan listrik (seperti yang dilakukan CSP). Contoh penggunaan teknologi ini meliputi pemanas air panas rumah tangga (misalnya pancuran) dan pemanas kolam renang. Sistem panas matahari umumnya tidak terlalu rumit dan lebih hemat biaya untuk memenuhi kebutuhan pemanasan tertentu dibandingkan dengan sistem CSP.

Dari sudut pandang pemasang atau pemilik rumah, klasifikasi paling praktis dari sistem PV didasarkan pada konfigurasi kelistrikan dan hubungannya dengan jaringan utilitas. Ada tiga jenis utama: sistem-terikat jaringan (di-jaringan), di luar-jaringan (mandiri), dan sistem hibrid.

Sistem Pada-Grid (Grid-Terikat).
Sistem di-jaringan terhubung langsung ke jaringan listrik publik dan merupakan jenis instalasi perumahan dan komersial yang paling umum di seluruh dunia.

Cara kerjanya:Panel surya menghasilkan listrik pada siang hari. Tenaga ini digunakan untuk menjalankan beban-beban bangunan. Jika sistem menghasilkan lebih banyak daya daripada yang dibutuhkan, kelebihan listrik tersebut diumpankan kembali ke jaringan utilitas. Pada malam hari atau selama periode produksi rendah, bangunan ini mengambil listrik dari jaringan listrik.

Komponen Utama:Sistem ini tidak memerlukan bank baterai. Jaringan listrik itu sendiri bertindak sebagai sistem penyimpanan virtual untuk kelebihan energi.

Keuntungan:Ini adalah yang paling-efektif dari segi biaya dan paling sederhana untuk dipasang karena kurangnya baterai. Mereka juga mengaktifkan pengukuran bersih, di mana pemilik rumah menerima kredit atas kelebihan listrik yang mereka pasok ke jaringan listrik.

Kerugian:Kelemahan utamanya adalah sistem mati saat listrik padam karena alasan keselamatan (untuk mencegah-pengaliran balik listrik ke pekerja saluran), yang berarti sistem tidak dapat menyediakan daya cadangan.

Sistem Off-Grid (Mandiri).

Sistem di luar-jaringan berfungsi secara independen dari jaringan utilitas listrik. Mereka ideal untuk digunakan di daerah terpencil tanpa sambungan jaringan listrik yang praktis atau di mana biaya sambungan jaringan listrik terlalu besar.

Operasi:Panel surya menyediakan pengisian bank baterai untuk digunakan pada malam hari atau saat cuaca tidak cerah. Inverter berfungsi sebagai pintu gerbang untuk mengubah arus searah yang dihasilkan baterai menjadi arus alternatif seperti yang digunakan di rumah.

Fitur Utama:Bank baterai yang dapat menyediakan daya yang cukup untuk mendukung-sistem di luar jaringan selama beberapa hari tanpa perlu mengisi ulang, adalah fitur utama sistem di luar-jaringan listrik. Ketika kondisi cuaca tidak memungkinkan untuk melakukan pengisian ulang, banyak rumah-yang tidak terhubung dengan jaringan listrik juga memiliki generator cadangan untuk menyediakan daya yang lebih dari cukup untuk jangka waktu yang lebih lama.

Keuntungan:Hidup mandiri sepenuhnya dari jaringan listrik dan memiliki akses listrik di daerah terpencil yang tidak menerima aliran listrik dari jaringan listrik.

Kekurangan:Sistem ini jauh lebih mahal karena biaya baterai. Baterai juga memerlukan desain yang lebih kompleks dan pengelolaan energi yang cermat oleh pengguna agar baterai tidak terkuras.

Sistem Hibrid
Sistem hibrid menggabungkan elemen terbaik dari teknologi-jaringan dan di luar-jaringan.

Apa Itu Sistem Hibrid:Sistem hibrid terhubung ke jaringan utilitas, sama seperti sistem{0}}terikat jaringan, namun juga memiliki bank baterai yang disertakan dalam sistem. Energi matahari yang dihasilkan pertama-tama digunakan untuk menyalakan beban listrik di rumah, kemudian untuk mengisi baterai. Hanya setelah baterai terisi penuh, sisa listrik tenaga surya yang dihasilkan akan dikirim kembali ke jaringan listrik. Selama pemadaman listrik karena pemadaman jaringan listrik, sistem hibrida memiliki kemampuan untuk keluar dari jaringan listrik dan terus memasok listrik ke rumah melalui bank baterai dan melalui panel surya.

Komponen Kunci Sistem Hibrid:Inverter Hibrid atau Inverter yang dipasangkan dengan pengontrol baterai - komponen ini mengontrol banyak komponen berbeda dalam sistem hibrid.

Keuntungan Memiliki Sistem Hybrid:Keandalan daya cadangan, kemampuan untuk menghemat-energi yang dihasilkan sendiri untuk digunakan selama tarif listrik puncak, dan mungkin bank baterai yang lebih kecil jika dibandingkan dengan-aplikasi khusus di luar jaringan listrik.

Kerugian Memiliki Sistem Hybrid:Biaya baterai tambahan membuat biaya keseluruhan lebih besar dibandingkan sistem{0}}terikat jaringan standar.

Selain jenis sistemnya, instalasi tenaga surya juga dikategorikan berdasarkan ukurannya dan kaitannya dengan beban listrik yang dilayaninya.

Distributed Generation (DG): Ini adalah sistem yang lebih kecil yang terletak paling dekat dengan titik konsumsi. Sebagian besar sistem di atap perumahan dan bangunan komersial termasuk dalam kategori ini. Mereka biasanya diintegrasikan ke dalam jaringan distribusi tegangan rendah dan memungkinkan konsumen menghemat tagihan listrik mereka.

Pembangkitan Terpusat (Skala-Utilitas): Ini adalah pembangkit listrik tenaga surya berukuran besar, biasanya tersebar di ratusan hektar, yang menghasilkan listrik yang kemudian disalurkan melalui saluran transmisi tegangan tinggi ke-pengguna akhir-yang jauh. Pembangkit listrik tenaga surya PV-skala besar dan pembangkit listrik CSP termasuk dalam kategori ini. Secara keseluruhan, klasifikasi sistem energi surya sangatlah kompleks. Baik diklasifikasikan berdasarkan teknologi yang terlibat (PV vs. CSP), konfigurasi operasional (on-grid, off-grid, atau hybrid), atau tingkat penerapannya, setiap klasifikasi memiliki fungsi penting dalam sistem energi dunia. Mengetahui perbedaan-perbedaan ini adalah landasan bagi mereka yang ingin memanfaatkan energi matahari.