Apa itu pembangkit listrik tenaga surya penahan, dan bagaimana cara kerjanya?

Definisi pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri

Pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri adalah fasilitas pembangkit listrik tenaga surya yang dibangun, dimiliki, dan dioperasikan oleh perusahaan, institusi, atau individu untuk memenuhi kebutuhan listrik mereka sendiri. Berbeda dengan pasokan listrik dari jaringan listrik publik, ini merupakan sistem pasokan listrik yang relatif mandiri, dan listrik yang dihasilkannya sebagian besar disediakan untuk para konstruktor itu sendiri, seperti menyediakan listrik untuk pabrik, sekolah, pusat data, atau tempat tinggal besar.

Komponen utama pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri dan fungsinya

Panel surya (modul fotovoltaik)

Ini adalah komponen inti dari pembangkit listrik tenaga surya, fungsinya adalah mengubah energi surya menjadi arus searah. Panel surya terdiri dari beberapa unit sel surya. Ketika sinar matahari menerangi panel, bahan semikonduktor (seperti silikon) dalam sel surya akan menyerap foton, menghasilkan pasangan elektron-lubang. Dibawah pengaruh medan listrik internal sel, elektron dan lubang akan bergerak ke kedua kutub sel masing-masing, sehingga membentuk arus searah. Misalnya, efisiensi konversi fotoelektrik panel surya silikon monokristalin umumnya dapat mencapai sekitar 15% - 20%, sementara panel silikon polikristalin sedikit lebih rendah, berkisar antara 13% - 18%.

Inverter

Karena arus searah dihasilkan oleh panel surya dan sebagian besar peralatan listrik membutuhkan arus bolak-balik, fungsi inverter adalah mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik. Ia menggunakan rangkaian elektronik yang kompleks dan teknik seperti modulasi lebar pulsa (PWM) untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik yang memenuhi persyaratan jaringan listrik atau peralatan beban. Misalnya, dalam inverter berkualitas tinggi, arus searah dapat diubah menjadi arus bolak-balik dengan frekuensi 50Hz atau 60Hz (tergantung pada standar jaringan listrik di berbagai wilayah) dan tegangan yang stabil untuk memenuhi kebutuhan berbagai beban arus bolak-balik seperti motor dan peralatan pencahayaan.

Pengontrol pengisian (dalam beberapa sistem)

Pengontrol pengisian digunakan terutama untuk mengontrol proses pengisian baterai penyimpanan (jika ada) oleh panel surya. Ia dapat mencegah baterai penyimpanan dari overcharging dan overdischarging, melindungi umur layanan baterai penyimpanan. Misalnya, ketika baterai penyimpanan sudah terisi penuh, pengontrol pengisian akan secara otomatis memutus sirkuit pengisian antara panel surya dan baterai penyimpanan; ketika baterai penyimpanan memiliki level pengisian yang rendah, pengontrol pengisian dapat mengontrol koneksi beban untuk menghindari pengurasan berlebihan baterai penyimpanan dan memastikan bahwa baterai penyimpanan dapat bekerja dalam rentang pengisian yang aman.

Baterai penyimpanan (komponen opsional)

Baterai penyimpanan digunakan untuk menyimpan listrik yang dihasilkan oleh panel surya sehingga dapat menyediakan daya ketika cahaya matahari tidak cukup (seperti pada malam hari atau hari mendung). Baterai penyimpanan umum termasuk baterai timbal-asam dan baterai lithium-ion. Baterai timbal-asam memiliki biaya yang lebih rendah tetapi densitas energi yang relatif rendah dan umur layanan yang lebih pendek; baterai lithium-ion memiliki densitas energi yang tinggi dan umur layanan yang panjang tetapi biaya yang lebih tinggi. Misalnya, dalam beberapa pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri yang off-grid, baterai penyimpanan dapat menyimpan listrik berlebih yang dihasilkan oleh panel surya selama siang hari dan menyediakan daya untuk peralatan beban seperti sistem pencahayaan dan peralatan pemantauan pada malam hari.

Kotak distribusi dan sistem pemantauan

Kotak distribusi digunakan untuk mendistribusikan listrik, mendistribusikan arus bolak-balik yang dihasilkan oleh inverter ke setiap cabang beban. Pada saat yang sama, ia juga dapat melindungi sirkuit, seperti menginstal pemutus sirkuit dan pelatih, untuk mencegah overload sirkuit dan korsleting. Sistem pemantauan digunakan untuk memantau status operasional pembangkit listrik tenaga surya, termasuk daya pembangkitan panel surya, tegangan dan arus output inverter, level pengisian baterai penyimpanan (jika ada), dan parameter lainnya. Melalui sistem pemantauan, kerusakan peralatan dan situasi pembangkitan listrik abnormal dapat dideteksi tepat waktu, memudahkan perawatan dan manajemen.

Proses operasi pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri

Tahap pembangkitan listrik

Selama siang hari ketika cahaya matahari cukup, panel surya menyerap energi surya dan mengubahnya menjadi arus searah. Selama proses ini, daya output panel surya akan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti intensitas, sudut, dan suhu cahaya matahari. Misalnya, ketika cahaya matahari langsung dan kuat, efisiensi pembangkitan listrik panel surya tinggi dan daya outputnya besar; sementara pada hari mendung atau ketika sudut matahari rendah, efisiensi pembangkitan listrik dan daya output akan berkurang sesuai.

Tahap konversi listrik dan penyimpanan (jika ada baterai penyimpanan)

Arus searah yang dihasilkan oleh panel surya terlebih dahulu masuk ke baterai penyimpanan untuk penyimpanan melalui pengontrol pengisian (jika ada), atau langsung masuk ke inverter untuk dikonversi menjadi arus bolak-balik. Jika ada baterai penyimpanan, ketika baterai penyimpanan belum terisi penuh, pengontrol pengisian akan menyesuaikan arus pengisian sesuai dengan keadaan pengisian baterai penyimpanan dan daya output panel surya untuk memastikan baterai penyimpanan diisi dengan aman dan efisien. Ketika tidak ada baterai penyimpanan atau baterai penyimpanan penuh, arus searah langsung masuk ke inverter untuk konversi.

Tahap pasokan listrik

Arus bolak-balik yang dikonversi oleh inverter masuk ke kotak distribusi, dan kotak distribusi mendistribusikan listrik ke setiap cabang sesuai dengan kebutuhan beban untuk menyediakan daya kepada berbagai peralatan listrik. Selama proses ini, sistem pemantauan akan memantau situasi pembangkitan dan pasokan listrik secara real-time untuk memastikan stabilitas dan keamanan pasokan listrik. Jika ini adalah pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri yang terhubung ke jaringan, setelah memenuhi kebutuhan listrik sendiri, listrik berlebih dapat dialirkan kembali ke jaringan listrik publik; jika ini adalah pembangkit listrik tenaga surya milik sendiri yang independen dari jaringan, ketika pembangkitan listrik surya tidak cukup (seperti pada malam hari), diperlukan untuk melengkapi pasokan listrik melalui sumber cadangan (seperti generator diesel).