Sistem Energi Matahari Serta Panel Surya

Energi matahari adalah sumber energi terbarukan yang paling bersih dan paling banyak tersedia. Teknologi modern dapat memanfaatkan energi ini untuk berbagai kegunaan, termasuk menghasilkan listrik, menyediakan penerangan dan pemanas air untuk aplikasi rumah tangga, komersial atau industri.

Energi matahari juga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik kita. Melalui sel surya fotovoltaik, radiasi matahari diubah menjadi listrik DC secara langsung.

Listrik ini dapat digunakan apa adanya atau disimpan di dalam baterai. Pada artikel ini kita akan melihat semua tentang energi matahari. Mari kita lihat langkah demi langkah:

Sel Surya Fotovoltaik

Fotovoltaik surya atau sel surya adalah perangkat yang mengubah cahaya menjadi arus listrik menggunakan efek fotolistrik. Sel Surya Fotovoltaik digunakan dalam banyak aplikasi seperti sinyal kereta api, penerangan jalan, penerangan rumah tangga dan sistem telekomunikasi jarak jauh.

Ini memiliki lapisan silikon tipe-p yang ditempatkan dalam kontak dengan lapisan silikon tipe-n dan difusi elektron terjadi dari bahan tipe-n ke material tipe-p. Pada material tipe-p, terdapat lubang untuk menerima elektron.

Material tipe-n kaya akan elektron, sehingga dengan pengaruh energi matahari, elektron-elektron berpindah dari material tipe-n dan pada sambungan p-n, bergabung dengan lubang. Ini menciptakan muatan di kedua sisi persimpangan p-n untuk menciptakan medan listrik. Baca juga Bagaimana Cara Kerja Pemanas Air Tenaga Surya Serta Jenisnya

Sebagai akibatnya, sistem seperti dioda berkembang yang mendorong aliran muatan. Ini adalah arus penyimpangan yang menyeimbangkan difusi elektron dan lubang. Daerah di mana arus penyimpangan terjadi adalah zona penipisan atau wilayah muatan ruang yang tidak memiliki pembawa muatan bergerak.

Jadi dalam gelap, sel surya berperilaku seperti dioda bias terbalik. Ketika cahaya jatuh di atasnya, seperti dioda bias maju sel surya dan arus mengalir dalam satu arah dari anoda ke katoda seperti dioda. Biasanya tegangan rangkaian terbuka (tanpa menghubungkan baterai) panel surya lebih tinggi dari tegangan pengenalnya.

Misalnya panel 12 volt menghasilkan sekitar 20 volt di bawah sinar matahari yang cerah. Tetapi ketika baterai disambungkan, voltase turun menjadi 14-15 volt. Sel surya fotovoltaik terbuat dari bahan luar biasa yang disebut semikonduktor seperti silikon, yang saat ini paling umum digunakan.

Pada dasarnya, ketika cahaya mengenai sel, sedikit darinya diserap di dalam bahan semikonduktor. Ini berarti energi cahaya yang diserap dipindahkan ke semikonduktor.

Sel surya PV juga semuanya memiliki satu atau lebih medan listrik yang bertindak untuk memaksa elektron yang dibebaskan oleh penyerapan cahaya mengalir ke arah tertentu.

Aliran elektron ini adalah arus dan dengan menempatkan kontak logam di bagian atas dan bawah sel Sel Surya Fotovoltaik, kita dapat menarik arus tersebut untuk digunakan dari jarak jauh. Tegangan sel menentukan daya yang dapat dihasilkan oleh sel surya.

Proses pengubahan cahaya menjadi listrik disebut efek fotovoltaik surya. Deretan panel surya mengubah energi matahari menjadi listrik DC. Listrik DC kemudian masuk ke inverter. Inverter mengubah listrik DC menjadi listrik AC 120 volt yang dibutuhkan oleh peralatan rumah tangga.

Panel surya

Panel surya adalah kumpulan sel surya. Panel surya mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Panel surya menggunakan bahan Ohmic untuk interkoneksi serta terminal eksternal. Jadi elektron yang dibuat dalam bahan tipe-n melewati elektroda ke kabel yang terhubung ke baterai.

Melalui baterai, elektron mencapai material tipe-p. Di sini elektron bergabung dengan lubang. Jadi ketika panel surya dihubungkan ke baterai, itu berperilaku seperti baterai lain, dan kedua sistem tersebut di seri seperti dua baterai yang dihubungkan secara serial.

Keluaran dari panel surya adalah daya yang diukur dalam Watt atau Kilo watt. Panel surya dengan nilai keluaran yang berbeda tersedia seperti 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt dll. Jadi sebelum memilih panel surya, perlu diketahui daya yang dibutuhkan untuk beban tersebut.

Watt jam atau Kilowatt jam digunakan untuk menghitung kebutuhan daya. Sebagai aturan umum, daya rata-rata sama dengan 20% daya puncak. Oleh karena itu, setiap kilo watt puncak panel surya memberikan daya keluaran yang sesuai dengan produksi energi sebesar 4.8kWh / hari. Yaitu 24 jam x 1 kW x 20%.

Kinerja panel surya bergantung pada sejumlah faktor seperti iklim, kondisi langit, orientasi panel, intensitas dan durasi sinar matahari, serta sambungan kabelnya. Jika sinar matahari normal, panel 12 volt 15 watt menghasilkan arus sekitar 1 ampere.

Jika dirawat dengan benar, panel surya akan bertahan sekitar 25 tahun. Untuk itu perlu adanya desain penataan panel surya pada bagian atas atap. Biasanya disusun menghadap ke timur dengan sudut 45 derajat. Pengaturan pelacakan matahari juga digunakan yang memutar panel saat matahari bergerak dari timur ke barat.

Koneksi kabel juga penting. Kabel berkualitas baik dengan pengukur yang memadai untuk menangani arus akan memastikan pengisian baterai yang tepat. Jika kabel terlalu panjang, arus pengisian dapat berkurang. Jadi biasanya, panel surya diatur setinggi 10-20 kaki dari permukaan tanah.

Pembersihan panel surya yang benar sebulan sekali dianjurkan. Ini termasuk pembersihan permukaan untuk menghilangkan debu dan kelembaban serta pembersihan dan penyambungan kembali terminal.

Panel surya memiliki total empat langkah proses yang kelebihan beban, dalam kondisi pengisian daya, baterai lemah, dan kondisi pengosongan dalam, mari kita lakukan semuanya.

Dari rangkaian di bawah ini, kami menggunakan panel surya sebagai sumber arus yang digunakan untuk mengisi baterai B1 melalui D10. Sementara baterai terisi penuh, Q1 berjalan dari output komparator.

Ini menghasilkan Q2 untuk menghantarkan dan mengalihkan tenaga surya melalui D11 dan Q2 sehingga baterai tidak terisi penuh. Saat baterai terisi penuh, tegangan pada titik katoda D10 naik. Arus dari panel surya dilewati melalui D11 dan drain dan sumber MOSFET.

Sedangkan beban yang digunakan oleh operasi sakelar Q2 biasanya menyediakan jalur ke negatif sedangkan positif dihubungkan ke dc melalui sakelar pada saat terjadi beban berlebih. Operasi yang benar dari beban dalam kondisi normal ditunjukkan oleh saat MOSFET Q2 bekerja.

Penerapan Energi Matahari

Dari Rangkaian bawah, untuk mengontrol intensitas lampu LED dapat diumpankan dengan siklus kerja yang bervariasi dari sumber dc. Konsep pengendalian intensitas membantu penghematan energi listrik. LED digunakan dalam kombinasi dengan transistor penggerak yang sesuai dari mikrokontroler yang diprogram dengan benar untuk aplikasi praktis.

Untuk menunjukkan hal yang sama dari sumber DC 12v, 4 LED seri membuat string dengan 8 * 3 = 24 string dihubungkan secara seri dengan MOSFET bertindak sebagai sakelar. MOSFET bisa jadi IRF520 atau Z44.

Setiap LED adalah LED putih dan beroperasi pada 2.5v. Jadi 4 LED dalam rangkaian membutuhkan 10v. Oleh karena itu resistor dihubungkan dengan 10ohms, 10watt secara seri dengan LED di mana tegangan keseimbangan dijatuhkan dari 12v dengan membatasi arus untuk operasi LED yang aman.

Misalnya lampu LED yang digunakan untuk lampu jalan dinyalakan pada senja hari dengan intensitas penuh hingga pukul 11 malam dengan 99% siklus yang sesuai untuk led yaitu siklus kerja 1% dari pengontrol.

Dengan setiap jam dari pukul 11 malam siklus tugas untuk LED turun dari 99% secara progresif sehingga pada pagi hari siklus kerja waktu ON mencapai 10% dari 99% dan terakhir ke nol yang berarti lampu MATI dari pagi yaitu, dari fajar sampai senja.

Operasi ini berulang lagi dari senja dengan intensitas penuh sampai jam 11 malam dari jam 6 sore dan jam 12 tengah malam adalah siklus kerja 80%, jam 1'o 70%, jam 2'o 60%, jam 3'o 50%, 4'o jam 40% dan seterusnya sampai 10% dan akhirnya MATI saat fajar.

Intensitas LED berubah sesuai dengan modulasi lebar pulsa seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.