Daya yang dibutuhkan oleh beban harian kami berkisar dalam beberapa watt atau terkadang dalam kilo-Watt. Sel surya tunggal tidak dapat menghasilkan daya yang cukup untuk memenuhi permintaan beban seperti itu, hampir tidak dapat menghasilkan daya dalam kisaran 0,1 hingga 3 watt tergantung pada area sel. Dalam hal pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan dan industri, kami membutuhkan daya dalam kisaran Mega-watt atau bahkan Giga-watt.
Dengan demikian, satu sel PV tidak mampu memenuhi permintaan setinggi itu. Jadi, untuk memenuhi permintaan yang tinggi ini sel surya disusun dan dihubungkan secara elektrik. Koneksi dan pengaturan sel surya seperti itu disebut modul PV. Modul PV ini memungkinkan untuk memasok permintaan yang lebih besar daripada yang dapat dipasok oleh satu sel.
Bila radiasi matahari jatuh pada satu sel surya, potensial dihasilkan melintasinya dua terminal anoda dan katoda (yaitu anoda adalah terminal positif dan katoda adalah terminal negatif). Untuk meningkatkan potensi daya diperlukan N-jumlah sel yang dihubungkan secara seri. Terminal negatif dari satu sel terhubung ke terminal positif dari sel lain seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Ketika kita menghubungkan N-number sel surya secara seri maka kita mendapatkan dua terminal dan tegangan pada kedua terminal ini adalah jumlah dari tegangan sel yang terhubung secara seri. Misalnya, jika sel tunggal adalah 0,3 V dan 10 sel tersebut dihubungkan secara seri, maka tegangan total pada tali akan menjadi 0,3 V × 10 =3 Volt.
Jika 40 sel 0,6 V dihubungkan secara seri, tegangan totalnya adalah 0,6 V × 40 =24 Volt. Penting untuk dicatat bahwa ketika sel-sel dihubungkan secara seri, tegangan akan ditambahkan sementara arus tetap sama.
Demikian pula, ketika sel-sel terhubung secara paralel, arus sel-sel individual ditambahkan. Terminal anoda dari satu sel terhubung ke terminal anoda sel berikutnya dan demikian pula terminal katoda terhubung ke terminal katoda sel berikutnya seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.
Tidak seperti koneksi seri, tegangan total string dalam koneksi paralel tetap tidak berubah. Misalnya, jika sebuah sel memiliki kapasitas produksi arus 2 A dan 5 sel surya tersebut dihubungkan secara paralel. Maka total kapasitas produksi arus sel akan menjadi 2 A × 5 =10 A.
Parameter modul PV disebutkan oleh produsen di bawah Kondisi Uji Standar (STC) yaitu suhu 25 °C dan radiasi 1000 W/m 2 . Di sebagian besar waktu dan lokasi, kondisi yang ditentukan di bawah STC tidak terjadi. Hal ini terjadi karena radiasi matahari selalu kurang dari 1000 W/m 2 dan suhu operasi sel lebih tinggi dari 25 °C, ketidakpastian ini mengakibatkan berkurangnya daya keluaran modul PV.
Seperti yang telah kita bahas sebelumnya bahwa modul PV terdiri dari jumlah sel surya, sehingga parameter dan faktor yang mempengaruhi pembangkitan listrik serupa dengan sel surya yang sudah kami bahas di artikel kami sebelumnya. Jadi kami tidak akan membahas bagian itu lagi di sini.
Salah satu persyaratan dasar modul PV adalah menyediakan voltase yang cukup untuk mengisi baterai dengan level voltase berbeda di bawah radiasi matahari harian. Ini menyiratkan bahwa tegangan modul harus lebih tinggi untuk mengisi baterai selama radiasi matahari rendah dan suhu tinggi.
Modul PV dirancang untuk menyediakan voltase dalam kelipatan level baterai 12 V yaitu 12 V, 24 V, 36 V, 48 V, dan seterusnya. Untuk mengisi baterai 12 V melalui modul PV, kita memerlukan modul yang memiliki VM dari 15 V dan untuk baterai 24 V kita membutuhkan modul dengan VM sebesar 30 V dan seterusnya. Perangkat lain yang digunakan dalam sistem PV dibuat kompatibel untuk bekerja dengan tingkat tegangan baterai.
Untuk memberikan tingkat tegangan yang diperlukan, kita perlu menghubungkan sel secara seri. Tergantung pada teknologi berbeda yang digunakan dalam sel PV, jumlah sel yang diperlukan untuk dihubungkan secara seri akan berbeda. Jumlah sel yang akan dihubungkan secara seri tergantung pada tegangan pada titik daya maksimum yaitu VM sel individu dan penurunan tegangan yang terjadi karena peningkatan suhu sel di atas STC.
Mari kita pahami ini dengan sebuah contoh, modul PV dirancang dengan sel surya untuk mengisi baterai 12 V. Tegangan rangkaian terbuka VOC sel adalah 0,89 V dan tegangan pada titik daya maksimum VM adalah 0,79 V.
Suhu operasi sel adalah 60 °C dan ada penurunan tegangan sebesar 2 mV untuk kenaikan suhu per derajat Celcius. Berapa banyak sel yang diperlukan untuk dihubungkan secara seri untuk mengisi baterai?
Langkah 1: Temukan tegangan pada titik daya maksimum VM =0,79 V .
Jika VM tidak ditentukan maka ambil VM sebagai 80 hingga 85% dari VOC .
Langkah 2: Temukan kehilangan tegangan di bawah suhu operasi yaitu pada 60 °C.
Kenaikan suhu di atas STC =Suhu pengoperasian – Suhu pada STC.
Kenaikan suhu di atas STC =60 °C – 25 °C =35 °C
Oleh karena itu, hilangnya tegangan karena kenaikan suhu di atas STC:
Kehilangan Tegangan =35 °C × 0,002 V =0,07 V
Langkah 3 :Menentukan tegangan pada kondisi pengoperasian.
Tegangan pada kondisi operasi =Tegangan pada STC (VM ) – kehilangan tegangan karena kenaikan suhu di atas STC.
Oleh karena itu, Tegangan pada kondisi operasi =0,79 V – 0,07 V =0,72 V
Langkah 4: Tentukan tegangan modul PV yang diperlukan untuk mengisi baterai.
Untuk mengisi baterai 12 V kita membutuhkan tegangan modul sekitar 15 V.
Langkah 5: Tentukan jumlah sel untuk dihubungkan secara seri.
Jumlah sel yang terhubung seri =tegangan modul PV / Tegangan pada kondisi operasi.
Jumlah sel terhubung seri =15 V / 0,72 V =20,83 atau sekitar 21 sel
Jadi, kita membutuhkan 21 sel yang terhubung seri untuk mengisi baterai 12V . Penting untuk dicatat bahwa untuk teknologi sel surya yang berbeda kita akan membutuhkan jumlah sel yang berbeda secara seri untuk tegangan keluaran yang sama. Foto sebenarnya dari modul PV yang terdiri dari N-jumlah sel yang terhubung secara elektrik ditunjukkan pada gambar 3 di bawah ini.
Untuk pengukuran parameter modul seperti VOC , sayaSC , VM, dan sayaM kita membutuhkan voltmeter dan amperemeter atau multimeter , reostat , dan menghubungkan kabel.
Saat mengukur VOC , tanpa beban harus dihubungkan di dua terminal modul. Untuk menemukan tegangan rangkaian terbuka modul fotovoltaik melalui multimer , ikuti langkah-langkah sederhana berikut.
Pos Terkait:
Saat mengukur ISC , tanpa beban harus dihubungkan di dua terminal modul.
Untuk menemukan arus hubung singkat modul fotovoltaik melalui multimer , ikuti langkah-langkah sederhana berikut.
Untuk mengukur kurva IV, modul PV surya harus dihubungkan secara seri dengan resistor variabel seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.
Terminal negatif modul terhubung ke terminal positif ammeter dan voltmeter terhubung langsung melintasi modul PV seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.
Jika tanpa disadari penyambungan dilakukan sebaliknya maka pembacaan yang diperoleh akan bertanda negatif, sambungkan kembali meteran untuk mendapatkan nilai yang benar. Setelah selesai, sesuaikan resistor variabel (rheostat) di satu sisi dengan benar sehingga tegangan maksimum dan arus minimum.
Catat nilai arus dan tegangan pada posisi rheostat ini. Sekarang perlahan-lahan geser rheostat ke sisi lain dan catat pembacaan untuk setiap penyesuaian slide sampai rheostat benar-benar korsleting. Hitung daya untuk setiap nilai tegangan dan arus dengan menggunakan persamaan di bawah ini.
P =V × I
Dengan demikian, dengan menggunakan nilai terukur ini, semua parameter lain dari modul PV dapat diperoleh.
Salah satu sel paling umum yang tersedia di pasar adalah teknologi "Crystalline Silicon Cell". Sel-sel ini tersedia di area seluas 12,5 × 12,5 cm 2 dan 15 ×15 cm 2 . Sulit untuk menemukan sel di luar area ini di pasar, sebagian besar pembangkit listrik tenaga surya yang lebih besar menggunakan modul dengan area sel ini.
Tetapi berapa watt yang lebih tinggi yang dapat disediakan oleh modul ini dan bagaimana cara mendapatkan daya yang lebih tinggi per modul? Modul PV yang dirancang biasanya memiliki VM dari 15 V untuk mengisi baterai 12 V. Untuk mendapatkan tegangan ini, 32 hingga 36 sel dihubungkan secara seri tergantung pada suhu operasi dan tegangan puncaknya VM dari sel individu.
Arus yang dihasilkan oleh sel tergantung pada area, jumlah cahaya yang jatuh padanya, sudut cahaya yang jatuh padanya, dan kerapatan arus. Sel Silikon Kristal memiliki kerapatan arus JSC dalam kisaran 30 mA/cm 2 hingga 35 mA/cm 2 .
Mari kita ambil rapat arus sebesar 30 mA/cm 2 untuk contoh kita. Maka arus hubung singkat untuk luas 12,5 × 12,5 cm 2 dapat dihitung sebagai;
SayaSC =JSC × Luas =30 mA/cm 2 × 12,5 × 12,5 cm 2 =4,68 J
Demikian pula, untuk 15 ×15 cm 2 arus hubung singkat dihitung sebagai;
SayaSC =JSC × Luas =30 mA/cm 2 × 15 × 15 cm 2 =6,75 A
Untuk sebagian besar produsen, IM adalah sekitar 90 hingga 95% dari ISC . Untuk contoh kita, mari kita ambil IM sebagai 95% dari ISC .
SayaM =0,95 × ISC
Lalu sayaM untuk luas 12,5 × 12,5 cm 2 dapat dihitung sebagai;
SayaM =0,95 × 4,68 A =4,446 A
Demikian pula, untuk 15 ×15 cm 2 SayaM dihitung sebagai;
SayaM =0,95 × 6,75 A =6,412 A
Sekarang kita dapat menentukan daya puncak maksimum untuk kedua sel ini;
PM =VM × SayaL
PM =15 V × 4,446 A =66,69 W (untuk luas 12,5 × 12,5 cm 2 )
PM =15 V × 6,412 A =96,18 W (untuk luas 15 × 15 cm 2 )
Oleh karena itu, dengan memanfaatkan teknologi sel terbaik yang ada memiliki luas 12,5 × 12,5 dan 15 × 15 cm 2 kita mendapatkan output daya masing-masing 66,69 W dan 96,18 W (Mengingat IM menjadi 95% dari ISC dan rapat arus 30 mA/cm 2 ).
Untuk meningkatkan tegangan dan arus modul lebih banyak jumlah sel yang harus dihubungkan secara seri dan paralel, ini akan meningkatkan daya keseluruhan modul lebih dari yang telah kami hitung .
Sekarang untuk pemahaman yang lebih baik, mari kita rancang modul PV yang dapat memberikan tegangan pada daya maksimum VM 45 V di bawah STC dan 33,5 V di bawah suhu operasi 60 °C. Kami akan menggunakan sel yang memiliki tegangan rangkaian terbuka VOC sebesar 0,64 V, mengalami penurunan 0,004 V pada VM per °C kenaikan suhu.
Langkah 1: Temukan tegangan pada titik daya maksimum VM .
Jika VM tidak ditentukan maka ambil VM sebagai 80 hingga 85% dari VOC
Mari kita asumsikan VM =0,85 × VOC =0,85 × 0,64 V =0,544 V
Langkah 2: Cari kehilangan tegangan di bawah suhu operasi yaitu pada 60 o C.
Kenaikan suhu di atas STC =Suhu pengoperasian – Suhu pada STC.
Kenaikan suhu di atas STC =60 °C – 25 °C =35 °C
Oleh karena itu, kehilangan tegangan akibat kenaikan suhu di atas STC =35 °C × 0,004 V =0,14 V
Langkah 3: Menentukan tegangan pada kondisi operasi
Tegangan pada kondisi operasi =Tegangan pada STC (VM ) – kehilangan tegangan karena kenaikan suhu di atas STC.
Oleh karena itu, Tegangan pada kondisi operasi =0,544 V – 0,14 V =0,404 V
Langkah 4: Tentukan tegangan modul PV yang diperlukan
kita membutuhkan tegangan modul sekitar 33,5 V.
Langkah 5: Tentukan jumlah sel yang akan dihubungkan secara seri
Jumlah sel yang terhubung seri =tegangan modul PV / Tegangan pada kondisi operasi.
Jumlah sel yang terhubung seri =33,5 V / 0,404 V =82,92 atau sekitar 83 sel.
Sekarang mari kita hitung berapa banyak daya yang dapat dihasilkan 83 sel ini di bawah STC, memiliki VM =45 V, dan mari kita ambil nilai arus yang sama untuk dua sel dari contoh sebelumnya.
SayaM =4,446 A (untuk luas 12,5 × 12,5 cm 2 )
SayaM =6,412 A (untuk luas 15 × 15 cm 2 )
Sekarang kita dapat menentukan daya puncak maksimum untuk kedua sel ini pada tegangan 45 V;
PM =VM × SayaL
PM =45 V × 4,446 A =200,07 W (untuk luas 12,5 × 12,5 cm 2 )
PM =45 V × 6,412 A =288,54 W (untuk luas 15 × 15 cm 2 )
Jadi, sesuai dengan kebutuhan daya yang besar, sel-sel dengan area yang lebih besar dihubungkan secara seri dan paralel untuk membentuk modul PV. Selanjutnya, modul PV ini dapat dihubungkan secara seri dan paralel untuk membentuk susunan PV yang menghasilkan daya dalam MW.
Semua sel yang terhubung secara seri dalam modul PV adalah identik, mereka semua menghasilkan arus ketika cahaya mengenainya. Tetapi jika salah satu sel surya dinaungi oleh suatu objek, cahaya yang jatuh di atasnya akan terputus dan menghasilkan arus yang lebih rendah atau hampir tidak ada arus karena gangguan cahaya yang jatuh pada sel tersebut.
Sel ini sekarang akan bertindak sebagai resisten terhadap aliran arus dalam rangkaian rangkaian sel. Ini akan bertindak sebagai beban dan daya yang dihasilkan oleh sel lain akan hilang di sel yang diarsir menyebabkan suhu sel naik dan membentuk titik panas. Ini bahkan dapat menyebabkan pecahnya kaca modul, kebakaran, dan kecelakaan di sistem.
Dioda bypass digunakan untuk menghindari bencana seperti itu dalam sistem yang kami rancang. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 5 dioda bypass terhubung secara paralel ke sel surya dengan polaritas yang berlawanan.
Dalam kondisi normal tanpa bayangan, dioda bypass dibias terbalik bertindak sebagai rangkaian terbuka. Tetapi jika bayangan terjadi pada rangkaian sel yang terhubung seri, sel yang diarsir akan menjadi bias balik dan ini akan bertindak sebagai bias maju ke dioda bypass karena terhubung dengan polaritas yang berlawanan dengan sel surya.
Sekarang dioda bypass sel yang diarsir ini akan membawa arus melalui ini daripada sel yang diarsir. Dengan demikian, dioda melewati sel menghindari kerusakan yang disebabkan oleh panas berlebih maka nama dioda bypass. Idealnya, harus ada satu dioda per sel surya dalam satu modul, tetapi praktis untuk membuat modul hemat biaya, satu dioda bypass dihubungkan untuk kombinasi seri 10-15 sel.
Dalam sistem off-grid, modul digunakan untuk memasok daya ke beban dan mengisi daya baterai. Pada malam hari ketika tidak ada sinar matahari, modul tidak menghasilkan energi dan baterai pengisi daya mulai memasok daya ke beban dan modul PV. Catu daya ke modul PV adalah kehilangan daya. Untuk menghindari kerugian dioda ditempatkan untuk memblokir aliran arus dari baterai ke modul PV. Dengan demikian, karena dioda inilah hilangnya daya dapat dihindari dengan menghalangi aliran arus dari baterai ke modul.
Posting Terkait:
Kami telah menjelaskan topik ini dengan sangat baik di posting kami sebelumnya yang diberi label sebagai Koneksi Seri, Paralel &Seri-Paralel Panel PV . Anda akan dapat menyambungkan ke string modul surya dan array seri, array paralel, atau kombinasi string dan array seri dan paralel.
Teknologi Industri
Parameter dan Karakteristik Sel Fotovoltaik Apa sebenarnya Sel Fotovoltaik Surya itu? Sel surya adalah perangkat semikonduktor yang dapat mengubah radiasi matahari menjadi listrik. Kemampuannya untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik tanpa konversi menengah membuatnya unik untuk memanfaatkan
Perusahaan perangkat lunak robot RoboDK telah bermitra dengan DIY-Robotics dan ATI Industrial Automation untuk merilis bundel aplikasi gabungan untuk deburring robot. Perusahaan mengatakan mereka memilih deburring karena tugas itu membosankan bagi manusia untuk dilakukan dan mendapat manfaat dari pe
Heat sink adalah komponen yang paling mudah diabaikan di mesin dan sirkuit listrik. Tapi ini tidak terjadi ketika merancang perangkat keras karena heat sink memiliki fungsi yang sangat penting. Hampir semua teknologi termasuk CPU, dioda, dan transistor menghasilkan energi panas yang dapat menurunkan
Manufaktur ramping melibatkan penyesuaian proses untuk menghasilkan produk tepat waktu secara efisien. Memproduksi terlalu banyak atau terlalu sedikit menyebabkan pemborosan atau pelanggan yang tidak bahagia. Saat menyesuaikan dengan lini produksi yang ramping, desain sel merupakan langkah penting u
