Laman Tenaga Surya: Jenis Komponen dan Prinsip Kerja

Lembaga penjana tenaga solar adalah sistem yang menggunakan tenaga solar untuk menghasilkan elektrik. Ia boleh diklasifikasikan kepada dua jenis utama: lembaga penjana tenaga photovoltaic (PV) dan lembaga penjana tenaga solar terkonsentrasi (CSP). Lembaga penjana tenaga photovoltaic menukar cahaya matahari secara langsung menjadi elektrik menggunakan sel solar, manakala lembaga penjana tenaga solar terkonsentrasi menggunakan cermin atau lensa untuk menumpukan cahaya matahari dan memanaskan bendalir yang mendorong turbin atau enjin. Dalam artikel ini, kami akan menjelaskan komponen, susun atur, dan operasi kedua-dua jenis lembaga penjana tenaga solar, serta kelebihan dan kekurangan mereka.

Apakah Lembaga Penjana Tenaga Photovoltaic?

Lembaga penjana tenaga photovoltaic adalah sistem PV berskala besar yang disambungkan ke grid dan direka untuk menghasilkan tenaga elektrik beramai-ramai dari radiasi solar. Lembaga penjana tenaga photovoltaic terdiri daripada beberapa komponen, seperti:

• Modul solar: Ini adalah unit asas sistem PV. Mereka terdiri daripada sel solar yang menukar cahaya menjadi elektrik. Sel solar biasanya diperbuat daripada silikon, yang merupakan bahan semikonduktor yang boleh menyerap foton dan melepaskan elektron. Elektron mengalir melalui litar dan mencipta arus elektrik. Modul solar boleh disusun dalam pelbagai konfigurasi, seperti siri, selari, atau siri-selari, bergantung pada voltan dan keperluan arus sistem.

• Struktur pemegang: Ini adalah rangka atau rak yang menyokong dan mengorientasikan modul solar. Mereka boleh tetap atau boleh disesuaikan, bergantung pada lokasi dan iklim tapak. Struktur pemegang tetap lebih murah dan mudah, tetapi mereka tidak mengikut pergerakan matahari dan mungkin mengurangkan output sistem. Struktur pemegang boleh disesuaikan boleh mencondongkan atau memutar modul solar untuk mengikuti kedudukan matahari dan mengoptimumkan pengeluaran tenaga. Mereka boleh manual atau automatik, bergantung pada tahap kawalan dan ketepatan yang diperlukan.

• Inverter: Ini adalah peranti yang menukar arus terus (DC) yang dihasilkan oleh modul solar menjadi arus berganda (AC) yang boleh dimasukkan ke dalam grid atau digunakan oleh beban AC.

  

• Inverter boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: inverter pusat dan mikro-inverter. Inverter pusat adalah unit besar yang menyambung beberapa modul solar atau array dan memberikan satu keluaran AC. Mikro-inverter adalah unit kecil yang disambungkan ke setiap modul solar atau panel dan memberikan keluaran AC individu. Inverter pusat lebih kos efektif dan efisien untuk sistem berskala besar, manakala mikro-inverter lebih fleksibel dan boleh dipercayai untuk sistem berskala kecil.

• Pengawal cas: Ini adalah peranti yang mengatur voltan dan arus modul solar atau array untuk mencegah overcharging atau over-discharging bateri. Pengawal cas boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: pengawal PWM (pulse width modulation) dan pengawal MPPT (maximum power point tracking). Pengawal PWM lebih mudah dan murah, tetapi mereka membuang sebahagian tenaga dengan menghidupkan dan memadamkan arus cas. Pengawal MPPT lebih kompleks dan mahal, tetapi mereka mengoptimumkan output tenaga dengan menyesuaikan voltan dan arus untuk sepadan dengan titik kuasa maksimum modul solar atau array.

• Bateri: Ini adalah peranti yang menyimpan tenaga elektrik berlebihan yang dihasilkan oleh modul solar atau array untuk penggunaan kemudiannya apabila tiada cahaya matahari atau apabila grid mati. Bateri boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: bateri lead-acid dan bateri lithium-ion. Bateri lead-acid lebih murah dan lebih banyak digunakan, tetapi mereka mempunyai ketumpatan tenaga yang rendah, hayat tempoh yang lebih pendek, dan memerlukan lebih banyak penyelenggaraan. Bateri lithium-ion lebih mahal dan kurang biasa, tetapi mereka mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, hayat tempoh yang lebih panjang, dan memerlukan lebih sedikit penyelenggaraan.

• Sekat: Ini adalah peranti yang menyambung atau memutuskan bahagian-bahagian berbeza sistem, seperti modul solar, inverter, bateri, beban, atau grid. Sekat boleh manual atau automatik, bergantung pada tahap keselamatan dan kawalan yang diperlukan. Sekat manual memerlukan campur tangan manusia untuk mengoperasikannya, manakala sekat automatik beroperasi berdasarkan syarat atau isyarat yang telah ditentukan.

• Meter: Ini adalah peranti yang mengukur dan memaparkan pelbagai parameter sistem, seperti voltan, arus, kuasa, tenaga, suhu, atau irradiance. Meter boleh analog atau digital, bergantung pada jenis paparan dan ketepatan yang diperlukan. Meter analog menggunakan jarum atau dial untuk menunjukkan nilai, manakala meter digital menggunakan nombor atau graf untuk menunjukkan nilai.

• Kabel: Ini adalah wayar yang menghantar elektrik antara komponen-komponen berbeza sistem. Kabel boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: kabel DC dan kabel AC. Kabel DC membawa arus terus dari modul solar ke inverter atau bateri, manakala kabel AC membawa arus berganda dari inverter ke grid atau beban.

Susun atur lembaga penjana tenaga photovoltaic bergantung pada beberapa faktor, seperti keadaan tapak, saiz sistem, objektif reka bentuk, dan keperluan grid. Walau bagaimanapun, susun atur tipikal terdiri daripada tiga bahagian utama: bahagian penjanaan, bahagian penghantaran, dan bahagian pengedaran.

Bahagian penjanaan termasuk modul solar, struktur pemegang, dan inverter yang menghasilkan elektrik dari cahaya matahari.

Bahagian penghantaran termasuk kabel, sekat, dan meter yang menghantar elektrik dari bahagian penjanaan ke bahagian pengedaran.

Bahagian pengedaran termasuk bateri, pengawal cas, dan beban yang menyimpan atau menghabiskan elektrik.

Rajah berikut menunjukkan contoh susun atur lembaga penjana tenaga photovoltaic:

Operasi lembaga penjana tenaga photovoltaic bergantung pada beberapa faktor, seperti keadaan cuaca, permintaan beban, dan status grid. Walau bagaimanapun, operasi tipikal terdiri daripada tiga mod utama: mod cas, mod pelepasan, dan mod grid-tie.

Mod cas berlaku apabila ada cahaya matahari berlebihan dan permintaan beban rendah. Dalam mod ini, modul solar menghasilkan lebih banyak elektrik daripada yang diperlukan oleh beban. Elektrik berlebihan digunakan untuk mengisi bateri melalui pengawal cas.

Mod pelepasan berlaku apabila tiada cahaya matahari atau permintaan beban tinggi. Dalam mod ini, modul solar menghasilkan lebih sedikit elektrik daripada yang diperlukan oleh beban. Elektrik defisit disediakan oleh bateri melalui inverter.

Mod grid-tie berlaku apabila ada ketersediaan grid dan kadar tarif yang menguntungkan. Dalam mod ini, modul solar menghasilkan elektrik yang boleh dimasukkan ke dalam grid melalui inverter.

Mod grid-tie juga boleh berlaku apabila ada gangguan grid, dan kuasa cadangan diperlukan. Dalam mod ini, modul solar menghasilkan elektrik yang boleh digunakan oleh beban melalui inverter.

Apakah Lembaga Penjana Tenaga Solar Terkonsentrasi?

Lembaga penjana tenaga solar terkonsentrasi adalah sistem CSP berskala besar yang menggunakan cermin atau lensa untuk menumpukan cahaya matahari ke penerima yang memanaskan bendalir yang mendorong turbin atau enjin untuk menghasilkan elektrik. Lembaga penjana tenaga solar terkonsentrasi terdiri daripada beberapa komponen, seperti:

• Pengumpul: Ini adalah peranti yang mencerminkan atau merombak cahaya matahari ke penerima. Pengumpul boleh diklasifikasikan kepada empat jenis: parabolic troughs, parabolic dishes, linear Fresnel reflectors, dan central receivers. Parabolic troughs adalah cermin melengkung yang menumpukan cahaya matahari ke receiver tube linear yang berjalan sepanjang garis fokus mereka. Parabolic dishes adalah cermin konkaf yang menumpukan cahaya matahari ke penerima titik pada titik fokus mereka. Linear Fresnel reflectors adalah cermin rata yang mencerminkan cahaya matahari ke receiver tube linear di atas mereka. Central receivers adalah menara yang dikelilingi oleh susunan cermin rata yang dipanggil heliostats yang mencerminkan cahaya matahari ke penerima titik di puncak mereka.

• Penerima: Ini adalah peranti yang menyerap cahaya matahari yang terkonsentrasi dan mentransfernya ke bendalir pemindah haba (HTF). Penerima boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: penerima luaran dan penerima dalaman. Penerima luaran terdedah kepada atmosfer dan mempunyai kerugian haba yang tinggi akibat konveksi dan radiasi. Penerima dalaman tertutup dalam ruang vakum dan mempunyai kerugian haba yang rendah akibat insulasi dan evakuasi.

• Bendalir pemindah haba: Ini adalah bendalir yang beredar melalui penerima dan mengangkut haba dari pengumpul ke blok kuasa. Bendalir pemindah haba boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: bendalir termal dan garam cair. Bendalir termal adalah cecair organik seperti minyak sintetik atau hidrokarbon yang mempunyai titik didih yang tinggi dan titik beku yang rendah. Garam cair adalah gabungan anorganik seperti nitrat natrium atau nitrat kalium yang mempunyai kapasiti haba yang tinggi dan tekanan wap yang rendah.

• Blok kuasa: Di sinilah elektrik dihasilkan daripada haba menggunakan turbin atau enjin yang disambungkan dengan generator. Blok kuasa boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: siklus uap dan siklus Brayton. Siklus uap menggunakan air sebagai HTF dan menghasilkan uap yang mendorong turbin uap yang disambungkan dengan generator elektrik. Siklus Brayton menggunakan udara sebagai HTF dan menghasilkan udara panas yang mendorong turbin gas yang disambungkan dengan generator elektrik.

• Sistem storan: Di sinilah haba berlebihan disimpan untuk penggunaan kemudiannya apabila tiada cahaya matahari atau apabila ada permintaan beban yang tinggi. Sistem storan boleh diklasifikasikan kepada dua jenis: storan haba sensible dan storan haba latent. Storan haba sensible menggunakan bahan seperti batu, air, atau garam cair yang menyimpan haba dengan meningkatkan suhu mereka tanpa mengubah fasa mereka. Storan haba latent menggunakan bahan seperti bahan perubahan fasa (PCMs) atau bahan termoda kimia (TCMs) yang menyimpan haba dengan mengubah fasa atau keadaan kimia mereka tanpa mengubah suhu mereka.

Susun atur lembaga penjana tenaga solar terkonsentrasi bergantung pada beberapa faktor, seperti keadaan tapak, saiz sistem, objektif reka bentuk, dan keperluan grid. Walau bagaimanapun, susun atur tipikal terdiri daripada tiga bahagian utama: medan pengumpulan, blok kuasa, dan sistem storan.

Medan pengumpulan termasuk pengumpul, penerima, dan HTFs yang mengumpul dan mengangkut haba dari cahaya matahari.