Pemanfaatan Energi Surya Pada Industri Proses

Di luar aplikasi suhu rendah, ada beberapa bidang aplikasi potensial untuk energi panas matahari pada suhu sedang dan tingkat sedang-tinggi (80 – 240 ° C). Yang paling penting adalah produksi panas untuk industri proses, yang mewakili sejumlah besar panas. Misalnya industri permintaan panas merupakan 15% dari keseluruhan persyaratan permintaan energi akhir di negara-negara Eropa selatan. Energi saat ini menjadi tuntutan di eropa untuk suhu sedang dan sedang-tinggi diperkirakan sekitar 300 TWh/a.

Dari sejumlah studi tentang permintaan panas industri, beberapa sektor industri telah diidentifikasi memiliki kondisi yang menguntungkan untuk aplikasi dari energi matahari. Proses industri yang paling penting menggunakan panas pada tingkat suhu rata-rata adalah sterilisasi, pasteurisasi, pengeringan, hidrolisis, distilasi dan penguapan, pencucian dan pembersihan, dan polimerisasi. Beberapa dari sebagian besar proses penting dan kisaran suhu yang diperlukan untuk masing-masing ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Rentang Suhu untuk Berbagai Industri Proses

Jenis industri yang biasa menggunakan sebagian besar energi adalah industri makanan dan pembuatan produk mineral bukan logam. Jenis makanan industri tertentu yang dapat menggunakan proses panas matahari adalah susu (dairies) dan daging babi (sosis, salami, dll.) dan tempat pembuatan bir. Sebagian besar proses panas digunakan dalam industri makanan dan tekstil untuk berbagai aplikasi seperti pengeringan, pemasakan, pembersihan, dan ekstraksi. Kondisi yang menguntungkan ada dalam makanan industri karena pengolahan dan penyimpanan makanan adalah proses dengan konsumsi energi yang tinggi dan waktu proses yang tinggi. Suhu untuk aplikasi ini mungkin berbeda dari lingkungan sekitar dengan uap tekanan rendah yang sesuai, dan energi bisa disediakan baik dari di flat-plate collector atau concentrating collector.

Dalam banyak proses industri, energi jumlah besar dibutuhkan dalam ruang kecil. Oleh karena itu, ada masalah untuk lokasi kolektor. Jika diperlukan, susunan kolektor dapat terletak di gedung atau pekarangan yang berdekatan. Menempatkan kolektor di daerah tersebut daapt menghasilkan pipa atau saluran yang panjang, yang menyebabkan kehilangan panas yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem. Bila tidak ada lahan area tersedia, kolektor dapat dipasang di atap pabrik dalam barisan. Dalam hal ini, bayangan antara baris kolektor yang berdekatan harus dihindari dan dipertimbangkan. Namun, area kolektor mungkin dibatasi oleh luas atap, bentuk, dan orientasi. Selain itu, atap bangunan yang ada tidak dirancang atau berorientasi untuk mengakomodasi susunan kolektor, dan dalam banyak kasus, struktur untuk susunan kolektor dukungan harus dipasang di atap yang ada. Biasanya menjadi lebih baik dan hemat biaya jika bangunan baru siap dirancang untuk dipasang kolektor.

Dalam sistem energi surya pada industri proses, permukaan kolektor dengan pasokan energi konvensional harus dilakukan dengan cara yang sesuai dengan proses. Cara termudah untuk mencapai ini adalah dengan menggunakan penyimpanan panas, yang dapat juga mengizinkan sistem untuk bekerja dalam periode penyinaran rendah dan malam hari.

Sistem sentral untuk suplai panas di sebagian besar pabrik menggunakan air panas atau uap pada tekanan yang sesuai dengan suhu tertinggi yang dibutuhkan dalam proses. Air panas atau uap bertekanan rendah pada suhu sedang ( 150 ° C) dapat digunakan baik untuk air pra-pemanasan (atau fluida lainnya) yang digunakan untuk proses (mencuci, mewarnai, dll.), untuk pembangkitan uap, atau dengan kopling langsung dari sistem panel surya ke proses individu yang bekerja pada suhu yang lebih rendah daripada suhu pasokan uap sentral. Dalam kasus air pra-pemanasan, efisiensi yang lebih tinggi diperoleh karena suhu masukan yang rendah ke panel surya, sehingga kolektor sederhana dapat bekerja secara efektif dan suhu suplai beban yang diperlukan tidak atau sedikit berpengaruh pada performa energi sistem panel surya.

Gambar 1. Kemungkinan skema gabungan sistem energi surya dengan pasokan panas yang ada.

Sistem Udara dan Air di Industri Bertenaga Surya

Dua jenis aplikasi yang menggunakan kolektor surya udara adalah sirkuit terbuka dan aplikasi resirkulasi. Di sirkuit terbuka, udara lingkungan yang dipanaskan digunakan dalam aplikasi industri, karena kontaminan, resirkulasi udara tidak memungkinkan. Contohnya adalah penyemprotan cat, pengeringan, dan penyediaan udara segar ke rumah sakit. Perlu dicatat bahwa memanaskan udara luar adalah operasi yang ideal untuk kolektor karena beroperasi sangat dekat dengan suhu lingkungan, sehingga lebih efisien.

Dalam sistem sirkulasi udara, campuran udara daur ulang dari pengering dan udara lingkungan dipasok ke kolektor surya. Udara panas matahari dipasok ke pengering ruang dapat diterapkan ke berbagai bahan, termasuk kayu dan tanaman-tanaman. Dalam hal ini, kontrol yang memadai dari laju pengeringan, yang dapat dilakukan dengan mengendalikan suhu dan kelembaban pasokan udara dapat meningkatkan kualitas produk.

Sistem energi surya dapat mengirimkan energi ke beban baik secara seri atau paralel dengan pemanas tambahan. Dalam susunan seri, ditunjukkan pada Gambar 2 , energi digunakan untuk beban pra-panas fluidaperpindahan panas yang dapat dipanaskan lebih banyak, jika perlu, oleh pemanas tambahan, untuk mencapai suhu yang dibutuhkan. Jika suhu dari yang fluida di tangki penyimpanan lebih tinggi dari yang dibutuhkan oleh beban, katup tiga jalur digunakan untuk mencampurnya dengan make-up water yang lebih dingin. Konfigurasi paralel ditunjukkan pada Gambar 3. Karena energi tidak dapat dikirim ke beban pada suhu yang lebih rendah dari suhu beban, sistem energi surya harus dapat menghasilkan suhu yang dibutuhkan sebelum energi dapat disalurkan.