Peralatan Terkait Pada Panel PV / Fotovoltaik

Modul fotovoltaik dapat dipasang di tanah atau atap bangunan atau dapat dimasukkan sebagai bagian dari struktur bangunan, biasanya di bangunan bagian depan. Modul PV dapat bertahan lebih dari 25 tahun, dalam hal ini struktur dan bangunan pendukung harus dirancang setidaknya selama seumur hidup yang sama. Peralatan terkait terdiri dari baterai, pengontrol muatan, inverter yang mampu menunjang performa PV.

Baterai

Baterai diperlukan di banyak sistem PV untuk memasok daya di malam hari atau saat sistem PV tidak dapat memenuhi permintaan. Pemilihan jenis dan ukuran baterai tergantung pada persyaratan beban dan ketersediaan. Ketika baterai digunakan, mereka harus ditempatkan di area tanpa suhu ekstrem, dan ruang baterai yang memiliki ventilasi memadai.

Jenis utama baterai yang tersedia saat ini adalah asam timbal, nikel kadmium, nikel hidrida, dan litium. Siklus dalam baterai asam timbal adalah yang paling banyak umumnya digunakan.

Persyaratan utama baterai untuk sistem PV adalah baterai harus dapat menerima pengisian dan pemakaian berulang tanpa kerusakan. Meskipun baterai PV memiliki penampilan yang mirip dengan baterai mobil, baterai tidak dirancang untuk pembuangan dalam yang berulang dan tidak boleh digunakan. Untuk kapasitas lebih besar, baterai dapat dipasang secara paralel.

Baterai diklasifikasikan berdasarkan kapasitas nominalnya (q_max) yang merupakan jumlah ampere jam (Ah) yang dapat diekstraksi secara maksimal dari baterai yang ditentukan sebelumnya pada kondisi terpasang. Efisiensi baterai adalah rasio muatan diekstraksi (Ah) selama pelepasan dibagi dengan jumlah muatan (Ah) pemulihan ke keadaan awal pengisian. Oleh karena itu, efisiensi tergantung pada keadaan muatan dan pengisian dan pemakaian saat ini. Status muatan / state of charge (SOC) adalah perbandingan antara kapasitas baterai saat ini dan kapasitas nominal yang dapat ditulis dengan:

SOC = q / q_max

SOC berkisar antara 0 dan 1. Jika SOC = 1, maka baterai terisi penuh dan jika SOC = 0, maka baterai benar-benar habis.

Parameter lain yang terkait dengan baterai adalah rezim pengisian atau pengosongan dan masa pakai baterai. Rezim pengisian (atau pengosongan), dinyatakan dalam jam, adalah parameter yang mencerminkan hubungan antara kapasitas nominal a baterai dan arus di mana ia diisi (atau dikosongkan) misalnya, rezim debit adalah 40 jam untuk baterai dengan kapasitas nominal 200 Ah yaitu habis pada 5 A. Masa pakai baterai adalah jumlah pengisian-pengosongan siklus yang dapat dipertahankan baterai sebelum kehilangan 20% dari kapasitas nominalnya.

Secara umum, baterai dapat dilihat sebagai sumber tegangan, E , secara seri dengan resistansi internal, Ro, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Dalam hal ini, tegangan terminal, V , ditulis menjadi

V = E – IR_o

Gambar 1. Baterai Panel Surya. Sumber: https://www.spaceflightpower.com/is-solar-panel-draining-battery-at-night/

Inverter

Inverter digunakan untuk mengubah arus searah menjadi listrik arus bolak-balik. Keluaran dari inverter bisa tunggal atau tiga fasa. Inverter dinilai dengan kapasitas kekuatan total yang berkisar dari ratusan watt ke megawatt. Beberapa inverter memiliki lonjakan kapasitas yang bagus untuk memulai motor, yang lain memiliki lonjakan kapasitas terbatas. Perancang harus menentukan jenis dan ukuran inverter untuk pemakaian.

Arus DC diubah agar dapat digunakan untuk mengaliri peralatan elektronik yang kebanyakan menggunakan arus AC. Selain itu, arus bolak-balik (AC) dapat dimasukkan kedalam jaringan listrik PLN.

Inverter dicirikan oleh efisiensi yang bergantung pada daya η_inv. Di samping mengubah DC menjadi AC, fungsi utama dari inverter adalah untuk menjaga konstan voltase di sisi AC dan mengonversi daya masukan, P_in, ke dalam keluaran daya, P_out , dengan efisiensi setinggi mungkin yang dapat ditulis menjadi:

η_inv = P_out / P_in = [V_ac I_ac cos(ϕ)] / [V_dc I_dc]

cos(ϕ) = Faktor daya
I_dc = arus yang dibutuhkan oleh inverter dari sisi DC
V_dc = tegangan input untuk inverter dari sisi DC

Berbagai jenis inverter tersedia, tetapi tidak semuanya cocok untuk digunakan saat mengumpan daya kembali ke catu daya.

Gambar 2. Inverter panel surya. Sumber: https://www.sankelux.co.id/blog/Memilih-Inverter-Solar-Panel-Yang-Tepat-Untuk-Rumah-Tangga

Pengontrol Beban (Charge Controllers)

Pengontrol mengatur daya dari modul PV untuk mencegah baterai dari pengisian yang berlebihan. Pengontrol dapat berupa tipe shunt atau tipe seri dan juga berfungsi sebagai pemutus baterai bervoltase rendah untuk mencegah baterai dari pengeluaran berlebiahn. Pengontrol dipilih berdasarkan kapasitas yang benar dan fitur yang diinginkan.

Biasanya, pengontrol memungkinkan tegangan baterai untuk menentukan operasi tegangan sistem PV. Namun, tegangan baterai mungkin tidak pada tegangan operasi PV optimal. Beberapa pengontrol dapat mengoptimalkan tegangan operasi modul PV secara independen dari tegangan baterai sehingga PV beroperasi pada titik daya maksimumnya.

Setiap sistem tenaga mencakup pengontrol dan strategi kontrol, yang: menggambarkan interaksi antar komponennya. Dalam sistem PV, penggunaan baterai sebagai media penyimpanan menyiratkan penggunaan pengontrol muatan. Ini digunakan untuk mengatur aliran energi dari sistem PV ke baterai dan beban dengan menggunakan tegangan baterai dan nilai maksimum dan minimum yang dapat diterima. Kebanyakan pengontrol memiliki dua mode operasi utama:

Normal operating condition , di mana tegangan baterai bervariasi antara nilai maksimum dan minimum yang dapat diterima.
Overcharge or over-discharge condition, yang terjadi ketika baterai tegangan mencapai nilai kritis.