Yozeal teknologi energi baru Co, Ltd
Rumah > Berita > Konten
Solar Listrik: Grid-connected Photovoltaic Systems
- May 09, 2017 -

Tenaga surya: Sistem fotovoltaik yang terhubung dengan kabel

Pembangkit listrik fotovoltaik mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Output energi dari tanaman PV tersebut akan mencapai puncaknya pada tengah hari, memenuhi puncak konsumsi energi harian, ketika harga spot pada energi tertinggi.

Sistem PV dengan kapasitas nominal 8,96 kilowatt puncak, seperti yang digambarkan, mencakup kebutuhan listrik dua rumah tangga empat orang. Gambar: Sharp Electronics (Eropa) GmbH

Meskipun daya manfaat fotovoltaik ekonomi ini belum mencapai paritas grid, titik di mana biayanya sama dengan daya grid (kecuali beberapa pulau cerah seperti Hawaii yang menggunakan bahan bakar diesel untuk menghasilkan listrik).

Net metering (AS dan Kanada) dan sistem tarif feed-in

Karena tidak ada fasilitas penyimpanan energi lokal yang dibutuhkan, faktor pembatas yang mengukur sistem fotovoltaik terhubung-grid adalah ruang yang tersedia - seringkali atap - biaya investasi dan kerangka peraturan termasuk program subsidi dan promosi. Program semacam itu dapat mencakup subsidi investasi, pengukuran bersih atau tarif umpan balik. Dengan net metering arus masuk energi listrik dibebankan terhadap konsumsi listrik di kawasan yang sama, menggunakan sebagian besar meteran tenaga kerja dua arah. Sistem ini banyak digunakan di AS dan Kanada. Karena dalam banyak kasus tidak ada kompensasi untuk arus masuk yang melebihi konsumsi tahunan, fasilitas fotovoltaik sebagian besar akan berukuran tidak memberikan energi lebih banyak daripada yang dikonsumsi di kawasan yang sama sepanjang tahun; grid hanya digunakan sebagai fasilitas penyimpanan. Dalam sistem tarif feed-in di sisi lain, dengan menyediakan (seperti di Jerman) pembayaran tetap dan terjamin per kWh, lebih banyak output berarti lebih banyak keuntungan; sehingga fasilitas akan lebih besar ukurannya.

Skema diagram sistem fotovoltaik. Ilustrasi: LGABW

Tenaga Surya: Sinar matahari menjadi sumber listrik.

Sebuah sistem PV yang digabungkan dengan grid pada dasarnya terdiri dari panel PV (modul), satu atau beberapa inverter surya, perangkat perlindungan untuk shutdown otomatis jika terjadi kerusakan grid dan penghitung untuk umpan listrik tenaga surya

Komponen dari sistem PV yang terhubung dengan grid mencakup modul PV, inverter daya, perangkat pengaman untuk mematikan kegagalan pada grid dan meteran listrik. Inverter "induk-commutated" mengubah arus searah (DC) yang disediakan oleh modul menjadi alternating current (AC), sekaligus menyinkronkan output AC ke AC di grid.
Kapasitas pembangkit tenaga dari sistem fotovoltaik dilambangkan dalam kilowatt peak (diukur pada kondisi uji standar dan penyinaran sinar matahari 1000 W per m²). Modul PV hari ini akan mencakup area antara 7 dan 10 m² per kWp. Diasumsikan bahwa modul berorientasi ke selatan dan cenderung pada sudut antara 30 ° dan 35 ° seperti sistem PV akan menghasilkan di Eropa Tengah dan Barat - bergantung pada faktor garis lintang dan faktor yang tepat - antara 800 dan 1.000 kWh energi listrik per tahun dan per kWp kapasitas nominal. Sebagai contoh: Di atap di Cambridge atau Oxford (Inggris), pabrik 4 kWp dengan orientasi modul yang optimal dan sudut kemiringan modul akan menghasilkan 3,380 kWh per tahun, di Sevilla (Spanyol) 5,640 kWh per tahun. Pabrik di Sevilla karena itu membutuhkan inverter dengan voltase masukan yang lebih tinggi daripada yang ada di Oxford.

Beberapa tip untuk merencanakan sistem PV yang terhubung dengan grid

- Ukuran generator PV

Ukuran optimal ekonomi dari sistem PV yang terhubung dengan grid bergantung terutama pada insentif keuangan dan parameter hukum yang berbeda, karena paritas grid - yang berarti biaya listrik yang dihasilkan fotovoltaik sama atau lebih murah daripada harga kekuatan grid - dicapai hanya dalam jarak yang sangat beberapa daerah hari ini. Konsep pengukuran bersih, karena penggunaannya secara luas di AS dan Kanada, disediakan - seperti sistem yang berdiri sendiri - tidak ada insentif untuk membangun sistem yang menghasilkan lebih banyak energi listrik daripada dikonsumsi di kawasan yang sama sepanjang tahun; grid hanya menggantikan penyimpanan baterai lokal. Sistem tarif Feed-in di sisi lain membuat sistem besar dengan keuntungan bersih yang menguntungkan.

Sistem PV dapat menutupi keseluruhan atap; atap surya yang digambarkan (233 meter persegi) memiliki output daya nominal 24,2 kilowatt (kWp). Gambar: Energi regeneratif Hieronimi

- Ruang modul yang dibutuhkan:

Dalam sistem yang lebih besar kebanyakan modul silikon kristal digunakan saat ini. Untuk memasang kapasitas nominal 1 kWp (Kilowatt Peak) dengan modul semacam itu, area antara sekitar 7 m² (menggunakan sel monocrystalline) dan 10 m² (menggunakan sel polikristalin) diperlukan. Atap yang tidak terpakai biasanya dalam banyak kasus paling hemat biaya. tempat untuk memasang sistem PV, terutama jika mereka berorientasi ke selatan dan cenderung mencapai tingkat sekitar 30 ° sampai 37 °.

- Orientasi dan Output PV

Efisiensi proses fotovoltaik berada pada titik tertinggi jika sinar matahari menyentuh panel secara vertikal. Oleh karena itu modul PV harus berorientasi ke selatan (berbicara tentang belahan bumi utara) dan agak miring; sudut kemiringan optimal tergantung pada lokasi (termasuk garis lintang, ketinggian dan faktor lainnya). Sebagai aturan praktis, sudut kemiringan akan menjadi yang terbaik antara 3/4 dan 4/5 dari garis lintang - menghasilkan sudut 32 ° hingga 38 ° di Eropa Tengah dan Barat atau 30 ° sampai 36 ° di sebagian besar wilayah AS. Namun: Divergensi kecil dari orientasi dan kemiringan optimal hanya menghasilkan pengurangan output energi yang lebih kecil per tahun.

Agar paling efektif menggunakan Radiasi Surya, Modul PV atau Kolektor dari sistem fotovoltaik dan Sistem Pemanasan Surya, masing-masing, diselaraskan untuk menyerap atau mengumpulkan sebanyak mungkin radiasi. Sudut radiasi dari kejadian, sudut kemiringan modul atau kolektor, dan sudut azimuth semuanya berperan dalam mencapai produksi daya sebaik mungkin.

Sudut azimuth (β) pada gambar di sebelah kanan) menentukan berapa derajat permukaan modul atau kolektor yang menyimpang dari arah yang menghadap ke selatan. Sudut kemiringan (α) menentukan divergensi dari horisontal.

Percobaan menunjukkan bahwa sistem fotovoltaik beroperasi paling efektif dengan sudut azimut sekitar 0 ° dan sudut kemiringan sekitar 30 °. Tentu saja varians kecil dalam nilai-nilai ini sama sekali tidak bermasalah: dengan sistem yang berorientasi ke arah selatan-timur atau barat daya, sekitar 95% dari jumlah cahaya setinggi mungkin masih dapat diserap. Sistem besar dengan susunan dipasang dengan motor listrik yang melacak matahari agar bisa mengoptimalkan output.

Pemasangan inverter daya dari sistem PV 123 kWp di Jerman.

- Power inverter:

Sistem PV memberikan tegangan arus searah (DC). Untuk memberi makan ke grid, voltase DC ini harus dibalikkan ke voltase arus bolak-balik grid (AC) oleh inverter "listrik-commutated" atau grid-tied inverter, secara otomatis menyinkronkan keluaran AC-nya dengan tegangan AC dan frekuensi grid yang tepat. .

MPP ini berfluktuasi selama operasi dalam interval tergantung pada radiasi, suhu sel dan tipe sel sehingga harus dilacak oleh unit pengendali inverter.

Tugas penting kedua dari inverter tenaga surya adalah mengendalikan sistem PV agar berjalan di dekat Maximum Power Point (MPP), titik operasi di mana nilai gabungan arus dan voltase modul surya menghasilkan output daya maksimum. MPP ini berfluktuasi selama operasi dalam interval tergantung pada radiasi, suhu sel dan tipe sel sehingga harus dilacak oleh unit pengendali inverter.