Dilihat: 0 Penulis: Editor Situs Waktu Publikasi: 10-08-2023 Asal: Lokasi
Pembangkit listrik fotovoltaik, memanfaatkan efek fotovoltaik pada antarmuka semikonduktor, secara langsung mengubah energi optik menjadi energi listrik. Teknologi ini terdiri dari tiga komponen penting: panel surya (modul), pengontrol, dan inverter. Komponen-komponen ini, terutama terdiri dari elemen elektronik, digabungkan menjadi sistem pembangkit listrik fotovoltaik yang terintegrasi.
Dengan keunggulannya yang khas, energi surya menjadi sorotan. Radiasi matahari yang melimpah telah muncul sebagai sumber energi penting, yang mewujudkan ciri-ciri seperti ketersediaan tanpa batas, atribut bebas polusi, keterjangkauan, dan aksesibilitas tidak terbatas. Masuknya energi matahari di permukaan tanah dapat mencapai tingkat yang luar biasa yaitu 800 MWhm per detik. Atribut energi surya yang menawan telah mendorong pertumbuhannya sejak tahun 1980an.
Inti dari pembangkit listrik fotovoltaik terletak pada efek fotolistrik dalam semikonduktor. Setelah disinari oleh foton, semikonduktor ini menyerap energi dan membebaskan elektron. Ketika energi yang dibebaskan ini melampaui gaya pengikatan dalam atom, maka akan terbentuk arus listrik. Silikon, dengan empat elektron terluarnya, berubah menjadi semikonduktor tipe-N setelah penggabungan lima elektron terluar dari unsur-unsur seperti fosfor. Sebaliknya, boron menghasilkan semikonduktor tipe-P. Persimpangan semikonduktor tipe P dan tipe N menghasilkan perbedaan potensial, sehingga melahirkan sel surya. Ketika sinar matahari menyinari sambungan PN, arus mengalir dari sisi tipe-P ke sisi tipe-N.
Efek fotolistrik, sebuah fenomena penting dalam fisika, terwujud ketika zat tertentu menyerap energi dari gelombang elektromagnetik di atas frekuensi tertentu, menghasilkan arus—listrik optik.
Produksi silikon polikristalin berujung pada ingot, irisan, dan wafer silikon, yang kemudian diproses. Memasukkan sejumlah kecil boron dan fosfor ke wafer silikon membentuk sambungan PN. Pencetakan jaring sutra selanjutnya, penerapan pasta perak yang sangat cocok, sintering, penerapan elektroda belakang, dan pengendapan lapisan anti-reflektif melengkapi perakitan sel surya. Sel-sel ini digabungkan menjadi modul, dibungkus dalam casing aluminium dengan kaca menutupi bagian depan, dan dilengkapi dengan elektroda belakang. Ditambah dengan perangkat tambahan, ini membentuk sistem pembangkit listrik fotovoltaik. Konversi DC-ke-AC memerlukan inverter, yang memungkinkan injeksi daya ke jaringan publik atau penyimpanan baterai. Komponen baterai biasanya menyumbang 50% dari biaya sistem, dan sisanya terdiri dari konverter, biaya pemasangan, komponen tambahan, dan biaya lainnya.
Dengan latar belakang terbatasnya sumber energi konvensional di seluruh dunia, energi surya muncul sebagai sebuah mercusuar. Cadangan bahan bakar fosil Tiongkok yang terbatas jumlahnya tidak seberapa jika dibandingkan dengan rata-rata global, yaitu hanya 10%. Energi surya, sumber daya yang dapat diisi ulang, aman, bebas kebisingan, dan bebas polusi, tidak dibatasi oleh batasan geografis. Penerapannya mencakup atap rumah, wilayah dengan medan yang kompleks, dan banyak lagi. Energi surya meniadakan kebutuhan konsumsi bahan bakar dan pembangkit listrik di lokasi, sehingga selaras dengan strategi energi jangka panjang.
Dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga panas konvensional, pembangkit listrik fotovoltaik memiliki beberapa keunggulan:
1：Tidak ada bahaya bawaan
2：Benar-benar aman dan andal, tanpa kebisingan dan polusi
3：Tahan terhadap batasan geografis, cocok untuk beragam lokasi
4：Tidak bergantung pada bahan bakar, menghilangkan kebutuhan akan pembangkit listrik di lokasi
5:Menawarkan energi berkualitas tinggi
6：Diterima secara emosional oleh pengguna
7：Siklus konstruksi cepat dan pembangkitan energi hemat biaya
Namun, produksi panel surya bisa memakan banyak energi dan merugikan lingkungan. Pembuatan panel surya saat ini, meskipun bermanfaat bagi dunia, dapat menimbulkan polusi secara eksternal sekaligus mencemari dalam negeri. Pembuatan panel surya berukuran 1m x 1,5m memerlukan pembakaran lebih dari 40 kg batu bara, sedangkan pembangkit listrik tenaga panas Tiongkok yang paling efisien dapat menghasilkan 130 kWh listrik dengan jumlah batu bara yang sama. Selain itu, tantangannya meliputi:
1: Kepadatan energi rendah membutuhkan penggunaan lahan yang luas
2: Produksi energi variabel berdasarkan kondisi meteorologi
3: Biaya pembangkitan lebih tinggi dibandingkan dengan tenaga panas
4: Proses pembuatan panel fotovoltaik yang tidak ramah lingkungan
Pembangkit listrik fotovoltaik mandiri, juga dikenal sebagai pembangkit listrik fotovoltaik off-grid, terdiri dari panel surya, pengontrol, dan baterai. Dalam kasus yang membutuhkan daya AC, inverter sangat penting. Ini melayani aplikasi seperti pasokan listrik desa di daerah terpencil, sistem tenaga surya rumah tangga, pasokan listrik sinyal komunikasi, perlindungan katoda, dan penerangan jalan tenaga surya.
Pembangkit listrik fotovoltaik yang terhubung ke jaringan mengubah listrik DC dari panel surya menjadi listrik AC yang memenuhi standar jaringan listrik kota melalui inverter yang terhubung ke jaringan. Klasifikasi ini mencakup sistem dengan dan tanpa penyimpanan baterai.
Sistem yang terhubung ke jaringan dengan baterai menawarkan fitur yang dapat disesuaikan dan dapat menyambungkan atau memutuskan sambungan dari jaringan listrik sesuai kebutuhan. Mereka dapat bertindak sebagai cadangan darurat saat listrik padam. Sistem seperti ini sering dipasang di bangunan tempat tinggal. Di sisi lain, sistem yang terhubung ke jaringan tanpa baterai menyediakan penjadwalan daya dan fungsi cadangan dan biasanya digunakan untuk instalasi yang lebih besar.
Pembangkit listrik fotovoltaik terdistribusi memerlukan sistem fotovoltaik skala kecil di atau dekat lokasi pengguna untuk memenuhi kebutuhan energi spesifik atau memperkuat jaringan listrik yang ada. Ini terdiri dari komponen seperti panel fotovoltaik, braket, kotak sambungan DC, inverter yang terhubung ke jaringan, dan lemari distribusi daya AC. Beroperasi di bawah radiasi matahari, sistem ini mengubah energi matahari menjadi daya DC dan menyesuaikan keseimbangan energi dengan menghubungkan ke jaringan listrik.
