topic 03 photovoltaic.pdf

24/03/2015

1

Selamat datang di TEN 3609 Energi Terbarukan.

Agenda Hari Ini Presentasi Tugas Minggu Lalu

Topik 4 Photovoltaic (teknologi listrik surya)

Tugas Minggu Depan

A. Solar cooker

jenis‐jenis solar cooker dan keunggulan/kelemahan masing‐masing, teori fisika pada solar cooker, desain solar cooker terbaik yang anda usulkan (kelebihan, kekurangan, dan caramembuat).

B. Solar Thermal Power

jenis‐jenis teknologi pembangkit listrik solar thermal yang sudah diterapkan (kelebihandan kekurangan), desain solar thermal power terbaik menurut anda (konfigurasi, prinsipkerja).

Ditulis tangan.

Ini adalah salah satu tugas UTS, kerjakan SENDIRI!

24/03/2015

2

Topik 3Photovoltaic

Radiasi matahari juga dapat dikonversi langsung menjadi energi listrik dengan menggunakan perangkat fotovoltaik (sel surya). Sel surya adalah perangkat yang dapat memanfaatkan sumber energi yang paling banyak di planet ini. Diperkirakan bahwa total input tahunan energi matahari ke bumi lebih dari 15.000 kali lebih besar dari energy yang saat ini digunakan di bumi dari bahan bakar fosil dan nuklir

What Is A Solar Cell?

• Solar Cell (Sel surya) mengubah sinar matahari langsung menjadi tenaga listrik dengan memanfaatkan efek photovoltaic (PV).

• Solar Sel output tegangan DC rendah. Ini harus diubah menjadi AC dan ditransformasikan ke tegangan yang lebih tinggi untuk menggerakkan peralatan modern.

24/03/2015

3

Desain Sel Surya

• Ingat pelajaran Elektronika dasar.

• Sel surya dasar adalah perangkat dua‐lapis, sambungan silikon.

• Sinar matahari jatuh pada sambungan dan menghasilkan elektron dan lubang.

• Medan internal memisahkan electron dan lobang dan menghasilkan photovoltage.

• Kerja dihasilkan jika elektron melewati sirkuit eksternal sebelum melakukan rekombinasi dengan lubang.

Desain Dasar Sel Surya

24/03/2015

4

Efek PV pada Sel Surya

Jenis Sel Surya

http://www.eai.in/ref/ae/sol/cs/typ/types_of_solar_cells.html

24/03/2015

5

Jenis Sel Surya

http://www.eai.in/ref/ae/sol/cs/typ/types_of_solar_cells.html

Jenis Sel Surya

24/03/2015

6

Bagaimana Solar Sel Dibuat?

• Kebanyakan sel surya dibuat dari kristal silikon murni.• Silikon murni diproduksi melalui pengurangan unsur

batu kuarsit menggunakan karbon dalam tanur (ruang bakar) listrik.

• Silikon murni dibuat dalam bentuk besar, kristal tunggal yang kemudian diiris dan didoping dan dibuat menjadi dua lapisan sel surya.

• Beberapa sel surya dihubungkan secara seri untuk membentuk modul. Modul ini dibuat di dalam kaca dan logam untuk melindunginya dari cuaca

Proses Produksi Sel Surya

24/03/2015

7

Growing the Si Ingot

Preparing the Wafers

VIDEO

24/03/2015

8

PV Arrays

• Beberapa modul yang berisi sel surya dapat dikombinasikan untuk membentuk panel surya.

• Panel dapat dikombinasikan untuk membentuk array.

• Daya dari array harus dikondisikan menggunakan inverter yang mengubah DC ke AC dan transformator yang mengubah tegangan rendah ke tegangan peralatan listrik standar.

Nomenklatur PV

24/03/2015

9

A PV Test Array

Sel Surya Film Tipis

• Bahan‐bahan lain dapat digunakan untuk membuat sel surya, mislnya polycrystalline silicon, silikon amorf, titanium dioksida, telluride kadmium, tembaga indium diselenide, dll.

• Bahan‐bahan ini dapat dibuat dalam bentuk film tipis kontinyu, bukan kristal.

• Ini mengurangi biaya produksi, tetapi modul memiliki efisiensi yang lebih rendah.

24/03/2015

10

Integrated Thin Film Solar Cell

Proses Pembuatan Fil Tipis

24/03/2015

11

Fabrikasi Film Tipis

Efisiensi Solar Sel

Report terbaru dari NREL, 2014: http://www.nrel.gov/ncpv/

24/03/2015

12

Current Market Shares

©Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report (2014) Updated: 24 October 2014

• Si‐waver: 90 %– Mono: 35%– Multi: 55%

• Film tipis: 10%

Efisiensi


24/03/2015

13

Concentrating Collectors

• Cara lain untuk mengurangi biaya adalah dengan menggunakan kolektor terpusat untuk memfokuskan lebih banyak cahaya menuju sel surya.

• Hal ini juga mengurangi area yang dibutuhkan.

• Pendekatan ini memerlukan tracking collector yang mengikuti matahari dan membutuhkan sistem kontrol yang kompleks.

• Fotovoltaik Konsentrasi tinggi (HCPV) cocok untuk daerah yang memiliki direct radiation tinggi.

• Optik pemusat digunakan untuk memfokuskan cahaya pada sel surya.

• Berbagai desain sistem HCPV tersedia secara komersial.

• Efisiensi tinggi dapat dicapai (lihat tabel).


Concentrating Collectors

24/03/2015

14

Aplikasi PV

• Sel surya terutama digunakan untuk pasokan listrik daerah terpencil (RAPS), atap bertenaga surya dan panel surya grid‐connected.

• Penggunaan tradisional PV:

– satelit ruang angkasa– Bantuan navigasi

(pelampung dan beacon)

– Stasiun repeater terpencil

– Listrik desa– Produk konsumen ‐

mainan, jam tangan, kalkulator.

Aplikasi PV

24/03/2015

15

RAPS System Design

• Energi listrik yang dihasilkan oleh sistem PV perlu dihitung padasaat desain.

• Besarnya produksi listrik sebuah sistem PV ditentukan oleh 7 faktor (Markvart dan Castaner 2003):– Radiasi kumulatif.

Radiasi kumulatif yang mengenai permukaan modul PV tergantung dariarah permukaan modul dan penggunaan tracking. Faktor tersebuttergantung dari lokasi dan bervariasi mulai dari ‐ 25% (permukaanvertikal) hingg + 30% (dengan tracker 2 sumbu), disbanding dengansistem fix.

– Rating daya modul pada standard test condition (STC).

Analisis pada beberapa teknologi PV menunjukkan bahwa untuk rating daya yang sama semua teknologi PV memiliki performa produksi energitahunan yang sama dengan eror sekitar 5%.

RAPS System Design

– Suhu operasi.

Produksi energi tahunan bisa berkurang karena suhu operasi antara 2%‐10% tergantung dari desain modul, kecepatan angina, teknik mounting dan suhu ambien.

– Tegangan power point maksimum tergantung level radiasi.

Modul Si dan CdTe biasanya memiliki nilai tegangan power point maksimum yang lebih besar pada level radiasi rendah. Hal ini bisamenghasilkan produksi tahunan energi 10%.

– Soiling.

Modul Tutupan debu/lumpur tanah bisa mengurangi produksi energitahunan hingga 10%.

– Variasi spectrum sinar matahari.

Efek variasi spectrum sinar matahari per jam sebenarnya cukup kecilsehingga sering tidak dipertimbangkan. Teknologi amorphous silicon adalah yang paling terpengaruh, namun masih di bawah 3%.

24/03/2015

16

RAPS System Design

– Rugi‐rugi optik saat matahari pada high angle of incidence (AOI).

Rugi‐rugi optis muncul karena meningkatnya pantulan kaca penutupmodul untuk AOI di atas 60o. Namun untuk jangka panjang, efeknya di bawah 5%). Namun efek musimannya cukup beser mencapai 10% saatinklinasi vertikal.

RAPS System Design

Blok diagram SHS

24/03/2015

17

Building Integrated Roof Top PV

Sistem PV besar

• Hingga November 2014, Topaz Solar Farm adalah yang terbesar di dunia dengan 550 MW di San Luis Obispo County, California.

24/03/2015

18

Sistem PV besar

• Topaz Solar Farm

PV Cost Projections

• Harga sel surya turun dengan cepat dan listrik PV diharapkan kompetitif dengan bahan bakar fosil pada tahun 2020.

• Biaya sistem PV termasuk mounting, pengkondisian daya, instalasi serta biaya panel.

• Waktu kembali modal, sistem PV tergantung pada lokasi geografis: sistem PV di Eropa Utara membutuhkan sekitar 2,5 tahun untuk menyeimbangkan energi input, sedangkan sistem PV di Selatan hanya membutuhkan 1,5 tahun atau kurang.

24/03/2015

19

PV Cost

PV Cost Projections

24/03/2015

20

Keunggulan PV

• Konversi langsung cahaya menjadi listrik ‐ tidak ada bagian yang bergerak

• Solar panel memiliki daya tahan yang lama> 20 tahun) dan membutuhkan sedikit perawatan.

• Solar panel cocok untuk aplikasi remote karena modular dan dapat diandalkan

• Mereka menghasilkan puncak ouput sekitar tengah hari saat puncak beban musim panas.

• Mereka memiliki hanya sedikit dampak lingkungan atau sosial yang merugikan

Kekurangan PV

• Hanya menghasilkan energi ketika matahari bersinar ‐penyimpanan atau cadangan diperlukan.

• Energi matahari memiliki kerapatan rendah dan oleh karena itu kawasan besar diperlukan. Hal ini meningkatkan biaya awal.

• Biaya saat ini masih tinggi untuk banyak aplikasi.

24/03/2015

21

Masa Depan PV

• Investasi besar‐besaran

• Harga turun terus

• Permintaan bertambah dua kali lipat setiap tiga tahun.

• Teknologi ini makin mapan

• Pasar baru terbuka – BIPV dan grid‐tied

Tugas Minggu Depan Jelaskan gambar ini!

Kerjakan sendiri, ini UTS!

Tidak ada batasan panjang tulisan anda, semakin lengkap semakin tinggi nilai anda.

Presentasi menggunakan Power Point.

topic 03 photovoltaic.pdf

Documents