Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Sistem Energi Matahari (Surya)

Energi matahari adalah sumber energi terbarukan yang paling bersih dan tersedia. Teknologi modern dapat memanfaatkan energi ini untuk berbagai keperluan, termasuk menghasilkan listrik, menyediakan cahaya dan air pemanas untuk aplikasi domestik, komersial atau industri.


Energi matahari juga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik kita. Melalui sel surya fotovoltaik (SPV), radiasi matahari akan dikonversi menjadi listrik DC secara langsung. Listrik ini dapat digunakan seperti apa adanya atau dapat disimpan dalam baterai. Pada artikel ini kita akan melihat semua tentang energi matahari. Mari kita lihat langkah demi langkah:

Sel Surya Fotovoltaik (SPV)

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

Ini memiliki tipe-p dari lapisan silikon yang ditempatkan dalam kontak dengan lapisan silikon tipe-n dan difusi elektron terjadi dari bahan tipe-n ke bahan tipe-p. Dalam bahan tipe-p, ada holes untuk menerima elektron. Material tipe-n kaya akan elektron, jadi oleh pengaruh energi matahari, elektron bergerak dari material tipe-n dan di persimpangan pn, digabungkan dengan holes.

Ini menciptakan muatan di kedua sisi persimpangan pn untuk membuat medan listrik. Sebagai akibatnya, sistem seperti Dioda berkembang yang mendorong aliran muatan. Ini adalah arus melayang yang menyeimbangkan difusi elektron dan holes.


Area di mana arus melayang terjadi adalah zona penipisan (deplesi) atau wilayah muatan ruang yang tidak memiliki pembawa muatan mobile. Jadi dalam gelap, sel surya berperilaku seperti dioda reverse bias. Ketika cahaya jatuh di atasnya, seperti dioda, forward bias 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 dalam cahaya matahari yang cerah. Tetapi ketika baterai terhubung ke sana, tegangan turun menjadi 14-15 volt.

Sel surya fotovoltaik (SPV) terbuat dari bahan luar biasa yang disebut semikonduktor misalnya silikon, yang saat ini paling umum digunakan. Pada dasarnya, ketika cahaya menyerang sel, sebagian tertentu diserap dalam bahan semikonduktor. Ini berarti bahwa energi dari cahaya yang diserap ditransfer ke semikonduktor.

Sistem Energi Matahari (Surya)

Sel surya Fotovoltaik juga semua memiliki satu atau lebih medan listrik yang bertindak untuk memaksa elektron dibebaskan oleh penyerapan cahaya mengalir ke arah tertentu. Aliran elektron ini adalah arus dan dengan menempatkan kontak logam di bagian atas dan bawah surya fotovoltaik, kita dapat menarik arus itu untuk memanfaatkan dari jarak jauh. Tegangan sel menentukan daya yang dapat dihasilkan sel surya.

Proses mengubah cahaya menjadi listrik disebut efek sel surya fotovoltaik. Berbagai panel surya mengubah energi matahari menjadi listrik DC. Listrik DC kemudian memasuki 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 kawat yang terhubung ke baterai.

Melalui baterai, elektron mencapai bahan tipe-p. Di sini elektron bergabung dengan holes. Jadi ketika panel surya terhubung ke baterai, ia berperilaku seperti baterai lain, dan kedua sistem secara seri seperti dua baterai yang terhubung secara seri.


Output dari panel surya adalah kekuatannya yang diukur dalam satuan Watts atau Kilo watts. Panel surya dengan peringkat keluaran yang berbeda tersedia seperti 5 watt, 10 watt, 20 watt, 100 watt dll. Jadi sebelum memilih panel surya, perlu untuk mengetahui daya yang diperlukan untuk beban.

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


Kinerja panel surya tergantung pada sejumlah faktor seperti iklim, kondisi langit, orientasi panel, intensitas dan durasi sinar matahari dan koneksi kabelnya. Jika sinar matahari normal, panel 12 volt 15 watt memberi arus sekitar 1 ampere. Jika dirawat dengan baik, panel surya akan bertahan sekitar 25 tahun.


Maka perlu untuk merancang susunan panel surya di atas atap. Biasanya diatur menghadap ke timur pada sudut 45 derajat. Pengaturan pelacakan surya juga digunakan yang memutar panel saat matahari bergerak dari timur ke barat. Koneksi kabel juga penting. Kawat berkualitas baik dengan ukuran yang memadai untuk menangani arus akan memastikan pengisian baterai yang benar.

Jika kabel terlalu panjang, arus pengisian mungkin berkurang. Jadi sebagai aturan, panel surya diatur 10-20 kaki dari permukaan tanah. Disarankan pembersihan panel surya yang tepat sebulan sekali. Ini termasuk pembersihan permukaan untuk menghilangkan debu dan kelembaban serta pembersihan dan penyambungan kembali terminal.


Panel surya yang bagus memiliki empat langkah proses overload, di bawah pengisian, baterai rendah dan kondisi debit yang dalam, mari kita semua pelajari.

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 keluaran komparator. Ini menghasilkan Q2 untuk berjalan 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. Sementara beban digunakan oleh operasi sakelar Q2 biasanya memberikan jalur ke negatif sedangkan positif terhubung ke DC melalui sakelar jika terjadi beban berlebih. Pengoperasian yang benar dari beban dalam kondisi normal ditunjukkan dengan saat MOSFET Q2 berjalan.
Sistem Energi Matahari (Surya)

Aplikasi Energi Matahari

Dari rangkaian di bawah ini, untuk mengendalikan intensitas, lampu LED dapat diumpankan dengan siklus kerja yang bervariasi dari sumber DC. Konsep kontrol intensitas membantu menghemat energi listrik. LED digunakan dalam kombinasi dengan Transistor penggerak yang sesuai dari mikrokontroler yang telah diprogram untuk aplikasi praktis.

Untuk mendemonstrasikan hal yang sama dari sumber DC 12v, 4 seri LED membuat deretan (string) dengan 8*3 = 24 string dihubungkan secara seri dengan MOSFET yang bertindak sebagai sakelar. MOSFET dapat berupa IRF520 atau Z44.

Setiap LED adalah LED putih dan beroperasi pada 2.5V. Jadi 4 LED dalam seri membutuhkan 10v. Oleh karena itu Resistor dihubungkan dengan 10ohm, 10 watt dalam seri dengan LED di mana tegangan keseimbangan turun dari 12v dengan membatasi arus untuk operasi yang aman dari LED.

Sistem Energi Matahari (Surya)

Misalnya lampu LED yang digunakan untuk tujuan lampu jalan dinyalakan pada senja dengan intensitas penuh sampai pukul 11 malam dengan 99% siklus sepatutnya untuk dipimpin yaitu 1% siklus kerja dari controller.

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

Operasi ini diulangi lagi dari senja dengan intensitas penuh hingga pukul 11 malam dari pukul 6 sore dan pada pukul 12 tengah malam itu adalah siklus kerja 80%, pukul jam 1, 70%, jam 2, 60%, jam 3, 50%, Jam 4, 40% dan seterusnya hingga 10% dan akhirnya MATI (OFF) saat subuh.

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

Sistem Energi Matahari (Surya)