Pembangkit listrik tenaga surya termal mirip dengan yang konvensional dengan pengecualian bahwa sebuah kolektor surya berkonsentrasi menggantikan boiler konvensional. Pada unit hybrid, boiler juga disediakan, menggunakan bahan bakar, biasanya gas alam, kapan saja ada kebutuhan. Karena itu, analisis termal pembangkit tenaga surya mirip dengan pembangkit lain dan hubungan termodinamika yang sama diterapkan. Analisisnya menggunakan diagram siklus T – S. Dalam kasus ini, ketidakefisienan pompa dan turbin uap harus dipertimbangkan.
Gambar 1. Siklus rankine dasar dan diagram T-S
Proses pemompaan yang sebenarnya ditunjukkan oleh 1 – 2 dan proses ekspansi turbin yang sebenarnya ditunjukkan oleh 3 – 4 . Berbagai parameter penting pada siklus rankine adalah sebagai berikut:
Umumnya, efisiensi siklus Rankine dapat ditingkatkan dengan mengatur tekanan di dalam boiler. Untuk menghindari peningkatan kelembaban dalam uap keluar dari turbin, uap diekspansi ke tekanan menengah dan dipanaskan kembali dalam boiler. Dalam siklus pemanasan ulang, pemuaian terjadi dalam dua turbin. Uap berekspansi di turbin tekanan tinggi ke beberapa perantara tekanan, kemudian melewati kembali ke boiler, di mana dipanaskan kembali pada tekanan konstan ke suhu yang biasanya sama dengan suhu superheat asli. Uap yang dipanaskan kembali diarahkan ke tekanan rendah turbin, di mana diekspansi sampai tekanan kondensor tercapai.
Efisiensi siklus pemanasan ulang dapat ditulis menjadi:
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/siklus-rankine-dasar-dan-diagram-T-S.jpg285262adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-24 07:29:152024-07-09 05:48:37Analisis Termal Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Output daya listrik dari panel PV tergantung pada radiasi , suhu sel, sudut datang matahari, dan tahanan beban. Di dalam bagian, metode untuk merancang sistem PV disajikan dan semua parameter ini dianalisis. Awalnya, metode untuk memperkirakan beban listrik suatu aplikasi disajikan, diikuti dengan estimasi radiasi matahari yang diserap dari panel PV dan deskripsi metode untuk menentukan ukuran sistem PV.
Beban Listrik
Ukuran sistem PV dapat bervariasi dari beberapa watt hingga ratusan kilowatt. Dalam sistem grid-connected, daya terpasang tidak begitu penting karena daya yang dihasilkan, jika tidak dikonsumsi, diumpankan ke jaringan. Dalam sistem stand-alone, satu-satunya sumber tenaga listrik adalah sistem PV; karena itu, sangat penting pada tahap awal desain sistem untuk menilai beban listrik yang akan ditanggung sistem. Ini sangat penting dalam sistem peringatan keadaan darurat. Pertimbangan utama yang perlu dilakukan oleh perancang sistem PV pertama-tama adalah:
Menurut jenis beban yang akan dipenuhi oleh sistem PV, lebih penting, total output energi harian atau rata-rata atau daya puncak?
Pada tegangan berapa daya akan dikirimkan, dan apakah itu arus AC atau DC?
Apakah diperlukan sumber energi cadangan?
Biasanya hal pertama yang harus diperkirakan oleh perancang adalah beban dan beban profil yang akan dipenuhi oleh sistem PV. Sangat penting memperkirakan tepatnya beban dan profilnya (waktu ketika setiap beban terjadi). Karena pengeluaran awal yang dibutuhkan, sistem berukuran minimum yang diperlukan untuk memenuhi permintaan spesifik. Jika, misalnya, tiga peralatan ada, membutuhkan 500 W, 1000 W, dan 1500 W, masing-masing; setiap peranti harus beroperasi selama 1 jam; dan hanya satu alat menyala pada satu waktu, maka sistem PV harus memiliki daya puncak terpasang 1500 W dan kebutuhan energi 3000 Wh. Jika memungkinkan, saat menggunakan sistem PV, beban harus sengaja disebarkan selama periode waktu tertentu untuk menjaga sistem kecil dan dengan demikian hemat biaya. Umumnya, daya puncak diperkirakan dengan nilai kekuatan tertinggi yang terjadi pada waktu tertentu, sedangkan kebutuhan energi diperoleh dengan mengalikan watt masing-masing alat dengan jam operasi dan menjumlahkan kebutuhan energi dari semua peralatan yang terhubung ke sistem PV.
Radiasi Matahari yang Diserap
Faktor utama yang mempengaruhi keluaran daya dari sistem PV adalah daya serap radiasi matahari pada permukaan PV. S bergantung pada radiasi datang, massa udara, dan sudut datang. Seperti dalam kasus termal kolektor, ketika data radiasi pada bidang PV tidak diketahui, perlu untuk memperkirakan radiasi matahari yang diserap menggunakan data horizontal dan informasi pada sudut datang. Seperti pada kolektor panas, energi surya yang diserap radiasi termasuk balok, difus, dan ground-refl terpengaruh komponen.
Temperatur Sel
Kinerja sel surya tergantung pada suhu sel. Suhu ini dapat ditentukan dengan neraca energi dan mengingat energi matahari yang diserap yang tidak diubah menjadi listrik adalah diubah menjadi panas, yang dibuang ke lingkungan. Umumnya, saat mengoperasikan sel surya pada suhu yang terus naik, efisiensinya diturunkan. Dalam kasus di mana pembuangan panas ini tidak mungkin, seperti di gedung terintegrasi fotovoltaik dan sistem PV pemusatan, panas harus dihilangkan dengan beberapa cara mekanis, seperti sirkulasi udara paksa, atau dengan heat exchanger. Dalam hal ini, panasnya bisa digunakan untuk suatu keuntungan; sistem ini disebut sistem hybrid fotovoltaik/termal (PV/T). Karena sistem ini menawarkan sejumlah keuntungannya, bahkan PV biasa yang dipasang di atap dapat diubah menjadi PV/T hybrid.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Modul PV dirancang untuk penggunaan di luar ruangan dalam kondisi ekstrim seperti: lingkungan laut, tropis, kutub, dan gurun. Array PV terdiri dari jumlah modul fotovoltaik individu yang terhubung bersama untuk memberikan arus dan tegangan keluaran. Kekuatan modul umumnya memiliki kekuatan terukur keluaran sekitar 50- 180 W masing-masing. Sebagai contoh, sistem kecil 1,5 – 2 kWp karenanya dapat terdiri dari sekitar 10 – 30 modul yang mencakup area sekitar 15–25 m2, tergantung pada teknologi yang digunakan dan orientasi array terhadap matahari.
Prinsip dasar sistem PV ditunjukkan pada Gambar 1. Seperti yang terlihat, array PV menghasilkan listrik, yang dapat diarahkan dari pengontrol baik ke penyimpanan baterai atau beban. Kapan pun sinar matahari tidak tersedia, baterai bisa memasok daya ke beban jika memiliki kapasitas yang memuaskan.
Gambar 1. Prinsip kerja sistem energi surya
Jenis-jenis Aplikasi
Ini adalah beberapa aplikasi PV yang paling umum:
Elektrifikasi Lokasi Terpencil
Sistem fotovoltaik dapat menyediakan persediaan listrik jangka panjang di lokasi yang jauh dari pusat listrik. Beban terdiri dari pencahayaan, peralatan kecil, pompa air (termasuk pemanas air tenaga surya) sistem, dan peralatan komunikasi. Dalam aplikasi ini, permintaan dapat bervariasi dari beberapa watt hingga puluhan kilowatt. Biasanya, PV lebih disukai untuk bahan bakar generator, karena mereka tidak bergantung pada bahan bakar fosil yang bisa menjadi masalah, dan terhindar dari masalah polusi lingkungan.
Komunikasi
Fotovoltaik dapat memberikan daya yang andal untuk sistem komunikasi, terutama di lokasi terpencil. Contohnya menara komunikasi relai, pemancar informasi, pemancar telepon seluler, stasiun radio relai, unit panggilan darurat, dan fasilitas komunikasi militer. Jelas sekali, sistem ini adalah unit yang berdiri sendiri di mana baterai menyediakan tegangan DC yang stabil yang memenuhi berbagai permintaan saat ini. Praktik di lapangan telah menunjukkan daya PV bisa beroperasi andal untuk waktu yang lama dengan sedikit perawatan.
Pemantauan jarak jauh
Karena kesederhanaan, keandalan, dan kapasitasnya untuk operasi tanpa pengawasan, modul fotovoltaik lebih disukai dalam menyediakan daya di lokasi terpencil ke sensor, pencatat data, dan pemancar pemantauan meteorologi terkait, irigasi kontrol, dan pemantauan lalu lintas. Sebagian besar aplikasi ini membutuhkan kurang dari 150 W dan bisa didukung oleh modul fotovoltaik tunggal. Baterai yang dibutuhkan sering terletak di selungkup tahan cuaca sebagai akuisisi data atau peralatan pemantauan. Vandalisme mungkin menjadi masalah dalam beberapa kasus. Namun, memasang modul pada tiang yang tinggi dapat menyelesaikan masalah dan menghindari kerusakan dari penyebab lain.
Gambar 2. Panel surya pada lampu lalu lintas. Sumber: https://www.weforum.org/agenda/2019/07/zimbabwe-solar-energy
Pemompaan air
Sistem fotovoltaik yang berdiri sendiri dapat memenuhi kebutuhan untuk aplikasi pemompaan air ukuran kecil hingga menengah. Hal ini termasuk irigasi, keperluan rumah tangga, penyediaan air desa, dan pengairan ternak. Keuntungan menggunakan pompa air yang ditenagai oleh sistem fotovoltaik yaitu perawatan yang rendah, kemudahan pemasangan, dan keandalan. Sebagian besar sistem pemompaan tidak menggunakan baterai tapi menyimpan air yang dipompa dalam tangki penampungan.
Bangunan rumah
Panel PV dapat dipasang baik di fasad atau atap suatu bangunan dan merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari struktur bangunan serta dapat menggantikan komponen bangunan dalam kasus bangunan tertentu. Untuk menghindari peningkatan beban termal bangunan, biasanya celah dibuat antara PV dan elemen bangunan (bata, pelat, dll.) yang berada di belakang PV, dan di celah ini, udara sekitar disirkulasikan untuk menghilangkan panas yang dihasilkan. Selama musim dingin, udara diarahkan ke gedung untuk menutupi sebagian dari beban bangunan. Selama musim panas, udara hanya ditolak kembali ke lingkungan pada suhu lebih tinggi. Contoh umum di mana sistem ini dipasang adalah rumah yang disebut rumah tanpa energi, di mana bangunannya adalah unit penghasil energi yang memenuhi semua kebutuhan energinya sendiri. Dalam aplikasi lain yang terkait dengan bangunan, PV dapat digunakan sebagai perangkat peneduh yang efektif.
Baterai kendaraan listrik
Saat tidak digunakan, baterai kendaraan akan terisi sendiri pada waktu lebih. Ini adalah masalah utama bagi organisasi yang memelihara kendaraan, seperti jasa pemadam kebakaran. Baterai PV pengisi daya dapat membantu memecahkan masalah ini dengan menjaga baterai dalam keadaan tinggi dengan menyediakan arus pengisian kecil saat ini. Dalam aplikasi ini, modul bisa dipasang di atap gedung atau parkir mobil (juga menyediakan shading) atau pada kendaraan diri. Aplikasi penting lainnya dalam hal ini daerah adalah penggunaan modul PV untuk mengisi daya baterai kendaraan listrik.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
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 (qmax) 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 / qmax
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 – IRo
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 ηinv. Di samping mengubah DC menjadi AC, fungsi utama dari inverter adalah untuk menjaga konstan voltase di sisi AC dan mengonversi daya masukan, Pin, ke dalam keluaran daya, Pout , dengan efisiensi setinggi mungkin yang dapat ditulis menjadi:
ηinv = Pout / Pin = [Vac Iac cos(ϕ)] / [Vdc Idc]
cos(ϕ) = Faktor daya
Idc = arus yang dibutuhkan oleh inverter dari sisi DC
Vdc = 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.
Gambar 3. Prinsip kerja pelindung overcharge dan over discharge
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Panel PV, juga dikenal sebagai panel surya, menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Listrik yang dihasilkan oleh panel PV sebagian besar digunakan untuk menyalakan peralatan dan peralatan rumah tangga. Material fotovoltaic dapat memiliki efek penting pada desain dan kinerja sistem. Komposisi material dan struktur atomnya berpengaruh. Bahan fotovoltaik terdiri dari silikon, galium arsenida, tembaga indium diselenida, kadmium telluride, indium phosphide, lainnya. Struktur atom sel PV dapat berupa kristal tunggal, polikristalin, atau amorf. Yang paling umum diproduksi adalah kristal silikon, baik kristal tunggal atau polikristalin.
Prinsip Kerja
Panel PV terdiri dari sel fotovoltaik kecil yang dihubungkan bersama. Sel PV terbuat dari bahan semikonduktor. Silikon yang paling umum digunakan.
Sel PV biasanya sangat kecil tetapi ketika digabungkan bersama untuk membentuk panel surya dan susunan (array) surya, mereka bisa sangat efisien. Saat matahari menyinari sel, medan listrik tercipta. Semakin kuat matahari, semakin banyak energi listrik yang dihasilkan. Namun demikian, sel-sel tersebut tidak memerlukan sinar matahari langsung untuk bekerja, dan mereka masih dapat menghasilkan listrik pada hari yang mendung. Panel PV tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran dan dapat dengan mudah dipasang di atas atap yang ada.
Sistem PV surya terdiri dari beberapa panel, dengan masing-masing panel menghasilkan sekitar 200-350W energi di bawah sinar matahari yang kuat. Sistem berisi 10 hingga 15 panel dan menghasilkan listrik arus searah (DC). Karena listrik yang digunakan untuk peralatan rumah tangga adalah arus bolak-balik (AC), maka dipasang inverter bersama dengan sistem untuk mengubah listrik DC menjadi AC. Listrik ini dapat digunakan di seluruh rumah Anda, atau diekspor ke jaringan listrik.
Gambar 1. Efek Fotovoltaik. Sumber: https://www.solarreviews.com/blog/how-do-solar-panels-work
Setiap sel PV memiliki lapisan negatif dan lapisan positif. Lapisan negatif memiliki elektron ekstra dan lapisan positif memiliki ruang untuk elektron tersebut. Listrik adalah elektron yang bergerak sehingga untuk panel surya menghasilkan listrik kita hanya perlu energi untuk membuat elektron tersebut lepas sehingga akan mengalir dari lapisan negatif ke lapisan positif.
Jenis-Jenis Panel PV
Banyak jenis sel PV tersedia saat ini. Bagian ini memberikan rincian tentang jenis saat ini dan ikhtisar sel yang sedang dalam penelitian dan tahap pengembangan.
Monocrystalline silicon cells: Sel-sel ini terbuat dari silikon monokristalin murni. Dalam sel-sel ini, silikon memiliki kisi struktur kristal kontinu tunggal dengan hampir tidak ada cacat atau kotoran. Keuntungan utama dari sel monokristalin adalah efisiensi tinggi, yang biasanya ada di sekitar 15%. Kerugiannya dari sel-sel ini adalah pembuatan yang rumit proses diperlukan untuk menghasilkan silikon monokristalin, yang menghasilkan biaya yang lebih tinggi daripada teknologi lainnya.
Multicrystalline silicon cells: Sel multikristalin diproduksi menggunakan banyak butir silikon monokristalin. Dalam proses pembuatannya, silikon polikristalin cair dilemparkan ke dalam ingot, yang kemudian dipotong menjadi lapisan yang sangat tipis dan dirakit menjadi sel lengkap. Sel multikristalin lebih murah untuk diproduksi daripada yang monokristalin karena proses manufaktur yang sederhana. Namun sedikit kurang efisien karena efisiensinya sekitar 12%.
Amorphous silicon: Secara umum, perbedaan utama antara sel-sel ini dengan jenis sebelumnya bukannya kristal struktur, sel silikon amorf terdiri dari atom silikon di lapisan homogen tipis. Selain itu, silikon amorf menyerap cahaya lebih efektif daripada silikon kristal. Keuntungan terbesar dari sel-sel ini adalah bahwa silikon amorf dapat diendapkan pada berbagai substrat, baik yang kaku maupun fleksibel. Kerugiannya adalah efisiensi yang rendah sekitar 6%. Saat ini, panel terbuat dari silikon amorf sel surya datang dalam berbagai bentuk, seperti atap yang dapat mengganti ubin bata normal di atap surya.
Perawatan dan Pembersihan Panel PV
Pembersihan panel surya cukup sederhana hanya perlu dijaga kebersihannya masing-masing dan tidak dibayangi pepohonan. Jika debu atau salju menjadi masalah, perlu dibilas dengan air hangat.
Panel PV cenderung bertahan 25-30 tahun atau lebih, tetapi inverter panel surya perlu diganti setelah sepuluh hingga lima belas tahun. Namun, lebih baik untuk bermain aman dan memeriksa dengan pemasang panel Anda untuk mengetahui apa persyaratan pemeliharaan khusus untuk sistem Anda, serta asuransinya.
Ada banyak fakta panel surya yang menunjukkan bahwa sumber energi terbarukan yang sangat baik dan ada banyak alasan mengapa Anda harus mulai memanfaatkan manfaatnya. Selain mengurangi konsumsi karbon Anda, Anda juga akan mengurangi tagihan listrik Anda. Terlebih lagi, panel PV mudah dirawat dan akan bertahan lama.
Proses-proses fisika banyak terjadi pada panel PV. Untuk mendesain panel PV dengan lebih akurat dan cepat, kita dapat menggunakan metode numerik komputasi. Metode yang biasa dipakai adalah Computational Fluid Dynamics (CFD). Dengan CFD kita dapat mensimulasikan perpindahan panas, tegangan termal, aliran udara pada panel, dan apa pun yang berkaitan dengan pergerakan fluida.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Modul photovoltaic (PV) adalah perangkat padat yang paling sering digunakan untuk mengubah energi surya langsung menjadi energi listrik tanpa campur tangan mesin panas atau peralatan berputar. Peralatan PV tidak memiliki komponen bergerak sehingga perawatan menjadi minimal dan memiliki umur yang panjang. PV menghasilkan listrik tanpa menghasilkan emisi rumah kaca atau gas lain dan operasinya hampir diam. Sistem PV dapat dibangun di hampir semua ukuran, mulai dari miliwatt ke megawatt, dan sistemnya modular yaitu lebih banyak panel dapat menjadi mudah ditambahkan untuk meningkatkan output.
Sebuah sel PV terdiri dari dua atau lebih lapisan tipis berbahan semikonduktor, silikon yang paling umum. Ketika silikon terkena cahaya, muatan listrik dihasilkan dan dapat dihantarkan oleh kontak logam sebagai arus searah. Output listrik dari satu sel kecil, sehingga banyak sel terhubung dan dienkapsulasi (biasanya tertutup kaca) untuk membentuk modul (juga disebut panel).
Teori Ikatan Energi pada Bahan Semikonduktor
Gambar 1. Skema ikatan energi pada bahan. a) Isolator, b) Konduktor, c) semikonduktor
Representasi skema dari diagram ikatan (band) energi dari tiga jenis bahan ditunjukkan pada Gambar 1. Bahan yang celah valensinya penuh dan yang ikatan konduksinya kosong memiliki celah (gap) ikatan yang sangat tinggi dan disebut isolator karena tidak ada arus yang dapat dibawa oleh elektron dalam filled band (ikatan yang terisi) dan celah energinya sangat tinggi dalam keadaan biasa, elektron valensi tidak bisa menerima energi, karena ikatan konduksi yang kosong tidak dapat diakses oleh elektron valensi. Celah ikatan dalam bahan ini lebih besar dari 3eV.
Bahan yang memiliki ikatan valensi yang relatif kosong dan memiliki beberapa elektron pada ikatan konduksi disebut konduktor. Dalam hal ini, elektron valensi dan ikatan konduksi tumpang tindih. Elektron valensi dapat menerima energi dari bidang eksternal dan pindah ke keadaan kosong yang diizinkan pada tingkat energi yang sedikit lebih tinggi dalam ikatan yang sama. Logam termasuk dalam kategori ini, dan elektron valensi dalam logam dapat dengan mudah dipancarkan di luar struktur atom dan menjadi bebas untuk menghantarkan listrik.
Bahan dengan celah valensi yang terisi sebagian memiliki celah ikatan menengah dan disebut semikonduktor. Celah ikatan pada bahan ini lebih kecil dari 3eV. Mereka memiliki struktur ikatan yang sama dengan isolator tetapi celah energinya jauh lebih sempit. Dua jenis semikonduktor yaitu yang murni disebut semikonduktor intrinsik dan yang memiliki sejumlah kecil pengotor disebut semikonduktor ekstrinsik. Dalam semikonduktor intrinsik, elektron valensi bisa terpikat dengan cara termal atau optik dan melompat celah energi yang ke dalam ikatan konduksi, di mana elektron tidak ada ikatan atom dan oleh karena itu bisa bergerak bebas melalui kristal.
p-n Junction
Silikon (Si) termasuk dalam golongan 4 dari tabel periodik unsur. Dalam semikonduktor, jika bahan yang didoping/diberi pengotor memiliki lebih banyak elektron dalam celah valensi daripada semikonduktor, bahan yang didoping disebut semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n secara elektronik netral tetapi memiliki kelebihan elektron, yang tersedia untuk konduksi.
Dalam semikonduktor, jika bahan yang didoping memiliki elektron lebih sedikit di celah valensi dari semikonduktor, bahan yang didoping disebut semikonduktor tipe-p. Semikonduktor tipe-p netral secara elektronik tetapi memiliki lubang positif (elektron yang hilang) dalam strukturnya, yang dapat menampung kelebihan elektron.
Kedua jenis semikonduktor ditunjukkan secara skematis pada gambar 2. Keduanya Semikonduktor tipe n dan p memungkinkan elektron dan lubang bergerak lebih mudah dalam semikonduktor. Untuk silikon, energi yang dibutuhkan untuk mendapatkan elektron melintasi persimpangan p-n adalah 1,11 eV. Ini berbeda untuk setiap bahan semikonduktor.
Apa yang dijelaskan dalam paragraf sebelumnya terjadi ketika tipe-p dan n semikonduktor bergabung bersama, yaitu, membentuk persimpangan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Seperti yang dapat dilihat, ketika kedua bahan digabungkan, kelebihan elektron dari tipe-n melompat untuk mengisi lubang di tipe-p, dan lubang-lubang dari tipe-p berdifusi ke sisi tipe-n, meninggalkan sisi n persimpangan bermuatan positif dan sisi p bermuatan negatif. Muatan negatif dari sisi p membatasi pergerakan elektron tambahan dari sisi n. Namun, gerakan penambahan elektron dari sisi p lebih mudah karena muatan positif di persimpangan di sisi n. Oleh karena itu sambungan p-n berperilaku seperti dioda.
Diagram skema pita energi semikonduktor tipe-n dan tipe-p ditampilkan dalam Gambar 4. Dalam semikonduktor tipe-n, karena didoping ketidakmurnian menyumbangkan elektron tambahan untuk konduksi arus disebut donor dan tingkat energinya disebut tingkat donor. Ikatan energi tipe-n diagram ditunjukkan pada Gambar 4a , dan seperti yang dapat dilihat, level donor berada dalam ikatan terlarang. Dalam semikonduktor tipe-p, pengotor yang didoping menerima elektron tambahan. Oleh karena itu, disebut akseptor dan tingkat energinya disebut tingkat akseptor. Diagram ikatan energinya ditunjukkan pada Gambar 4b , dan seperti yang dapat dilihat, level akseptor terletak di ikatan terlarang.
Gambar 2. Skema semikonduktor tipe n dan tipe p
Gambar 3. Skema pertemuan p-n
Gambar 4. Skema ikatan energi pada semikonduktor tipe n dan p
Photovoltaic Effect
Ketika sebuah foton memasuki bahan fotovoltaik, ia dapat dipantulkan, diserap, atau ditransmisikan. Ketika foton ini diserap oleh atom elektron valensi, energi elektron bertambah dengan jumlah energi foton. Jika, sekarang, energi foton lebih besar dari ikatan semikonduktor, elektron, yang memiliki energi berlebih, akan melompat ke ikatan konduksi, di mana ia dapat bergerak bebas. Oleh karena itu, ketika foton diserap, sebuah elektron terlepas dari atom. Elektron dapat dihapus oleh medan listrik di bagian depan dan belakang bahan fotovoltaik, dan ini tercapai dengan bantuan sambungan/pertemuan p-n. Dengan tidak adanya medan, elektron bergabung kembali dengan atom, sedangkan ketika ada medan, akan mengalir, sehingga menciptakan arus. Jika energi foton lebih kecil dari celah ikatan, elektron tidak akan memiliki cukup energi untuk melompat ke ikatan konduksi, dan kelebihan energi dikonversi menjadi energi kinetik dari elektron, yang menyebabkan peningkatan suhu. Perlu dicatat bahwa, terlepas dari intensitas energi foton relatif terhadap energi celah ikatan, hanya satu elektron dapat dibebaskan. Inilah alasan rendahnya efisiensi dari sel fotovoltaik.
Pengoperasian sel fotovoltaik ditunjukkan pada Gambar 5. Sel surya ini mengandung pertemuan semikonduktor tipe-p dan tipe-n, yaitu pertemuan p-n. Sampai batas tertentu, elektron dan lubang berdifusi melintasi batas pertemuan ini, menyetel medan listrik di seberangnya. Elektron bebas dihasilkan di lapisan n oleh aksi foton. Ketika foton sinar matahari menabrak permukaan sel surya dan diserap oleh semikonduktor, beberapa di antaranya membuat pasangan elektron dan hole. Jika pasangan ini cukup dekat dengan pertemuan p-n, medan listrik menyebabkan muatan terpisah, elektron bergerak ke sisi tipe-n dan lubang ke sisi tipe-p. Jika kedua sisi sel surya sekarang terhubung melalui suatu beban, arus listrik akan mengalir selama sinar matahari mengenai sel.
Gambar 5. Efek fotovoltaik
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/efek-fotovoltaik.jpg235222adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-16 10:42:152024-07-09 05:45:54Teori Semikonduktor pada Sel Photovoltaic (PV)
Prinsip operasi sistem pengumpulan tidak langsung melibatkan implementasi dari dua subsistem terpisah yaitu sistem energi terbarukan (pengumpul surya, PV, turbin angin, dll.) dan pabrik untuk mengubah energi yang dikumpulkan menjadi air tawar. Beberapa contoh menggunakan energi terbarukan untuk tenaga pabrik desalinasi disajikan di bagian ini. Subsistem pabrik didasarkan pada salah satu dari berikut:
Proses perubahan fase , yang menggunakan multi-stage flash (MSF), multiple effect boiling (MEB), atau vapor compression (VC) digunakan.
Proses membran, dimana reverse osmosis (RO) atau elektrodialisis (ED) diterapkan.
Prinsip operasi proses perubahan fase memerlukan penggunaan kembali kalor laten penguapan untuk memanaskan umpan sementara pada saat yang sama mengembunkan uap untuk menghasilkan air tawar. Kebutuhan energi sistem ini secara tradisional terdefinisi pada unit distilat yang diproduksi per satuan massa (kg atau lb) dari uap atau per 2326 kJ (1000 Btu) masukan panas, yang sesuai dengan kalor laten dari penguapan pada 73° C. Rasio dimensi ini dalam kg/2326 kJ atau lb/1000 Btu dikenal sebagai rasio kinerja / performance ratio (PR). Prinsip pengoperasian proses membran mengarah pada produksi langsung listrik dari energi matahari atau angin, yang digunakan untuk menjalankan pabrik. Energi konsumsi biasanya diungkapkan dalam kWhe /m3.
The Multi-Stage Flash (MSF) Process
Proses MSF terdiri dari serangkaian elemen, yang disebut tahapan/stages. Di setiap tahap, uap kondensasi digunakan untuk memanaskan umpan air laut. Dengan pemecahan perbedaan suhu keseluruhan antara sumber hangat dan air laut menjadi sejumlah tahap yang besar, sistem mendekati pemulihan kalor laten total yang ideal. Pengoperasian sistem ini membutuhkan gradien tekanan di pabrik. Instalasi komersial saat ini dirancang dengan 10 – 30 tahap (penurunan suhu 2° C per tahap).
Sistem dibagi menjadi bagian pemulihan panas dan penolakan panas. Air laut diumpankan melalui bagian penolakan panas, yang menolak energi panas dari pabrik dan membuang produk dan air garam pada suhu serendah mungkin.
Umpan kemudian dicampur dengan sejumlah besar air, yang disirkulasikan kembali parbik. Air ini kemudian melewati serangkaian heat exchanger untuk menaikkan suhu. Air selanjutnya memasuki array kolektor surya atau pemanas air garam untuk menaikkan suhunya mendekati suhu saturasi pada tekanan sistem maksimum. Air kemudian memasuki tahap pertama melalui lubang orifice sehingga tekanannya berkurang. Karena air awalnya berada di suhu saturasi untuk tekanan yang lebih tinggi, air tersebut menjadi superheated dan menjadi uap. Uap dihasilkan melewati wire mesh (demister) untuk menghapus setiap tetesan air garam masuk dan kemudian ke heat exchanger di mana airnya kental dan menetes ke dalam baki destilat. Proses ini diulangi melalui pabrik karena baik aliran air asin maupun distilat saat mereka memasuki tahap selanjutnya berada pada tekanan rendah berturut-turut.
Gambar 1. Prinsip kerja MSF
The Multiple-Effect Boiling (MEB) Process
Proses MEB juga terdiri dari sejumlah elemen, yang disebut efek. Uap dari satu efek digunakan sebagai pemanas cairan dalam efek lain yang saat mengembun menyebabkan penguapan suatu bagian dari larutan asin. Uap yang dihasilkan melewati efek berikut, di mana, saat mengembun, membuat beberapa larutan lain menguap, dan sebagainya. Agar prosedur ini memungkinkan, efek yang dipanaskan harus dijaga pada tekanan lebih rendah daripada efeknya dari uap pemanas berasal. Larutan-larutan terkondensasi oleh semua efek yang digunakan untuk memanaskan umpan terlebih dahulu. Dalam proses ini, uap air diproduksi oleh flashin dan dengan merebusnya, tapi sebagian besar distilat dihasilkan dengan cara direbus. Tidak seperti pabrik MSF, proses MEB biasanya beroperasi sebagai sistem sekali melalui tanpa resirkulasi massal air garam sekitar pabrik. Desain ini mengurangi persyaratan pemompaan dan kecenderungan scaling.
Seperti halnya pabrik MSF, air garam yang masuk dalam proses MEB lolos melalui serangkaian pemanas, tetapi setelah melewati yang terakhir ini, alih-alih memasuki pemanas air garam, umpan memasuki efek atas, di mana uap pemanas menaikkan suhunya ke suhu saturasi untuk tekanan efek. Sejumlah uap baik dari sistem kolektor surya atau boiler konvensional digunakan untuk menghasilkan penguapan dalam efek ini. Uap kemudian pergi, sebagian memanaskan umpan masuk dan sebagian untuk menyediakan pasokan panas untuk efek kedua yang berada pada tekanan lebih rendah dan menerima umpannya dari air garam efek pertama. Proses ini diulangi sepanjang jalan melalui (bawah) pabrik. Distilat juga melewati pabrik. Baik air garam maupun sulingan flash saat mereka bepergian di pabrik karena pengurangan tekanan progresif.
Gambar 2. Prinsip kerja MEB
The Vapor Compression (VC) Process
Di pabrik VC, pemulihan panas didasarkan pada peningkatan tekanan uap dari tahap dengan menggunakan kompresor. Dengan demikian, suhu kondensasi meningkat dan uap dapat digunakan untuk menyediakan energi ke tingkat yang sama datang dari atau ke tahap lain. Seperti sistem MEB, uap yang dihasilkan pada efek pertama digunakan sebagai masukan panas ke efek kedua, yaitu pada tekanan yang lebih rendah. Uap yang dihasilkan pada efek terakhir kemudian diteruskan ke kompresor uap, di mana ia dikompresi dan suhu saturasinya dinaikkan sebelum dikembalikan ke efek pertama. Kompresor mewakili energi utama masukan ke sistem, dan karena kalor laten secara efektif bersiklus di sekitar pabrik, proses memiliki potensi untuk menghasilkan nilai PR tinggi.
Sistem kompresi uap dibagi dalam dua kategori utama mechanical vapor compression (MVC) dan thermal vapor compression (TVC). MVC mempekerjakan kompresor mekanis untuk mengompres uap, sedangkan TVC menggunakan kompresor jet uap.
Gambar 3. Prinsip kerja VC
Reverse Osmosis (RO)
Sistem RO tergantung pada sifat membran semipermeabel yang ketika digunakan untuk memisahkan air dari larutan garam, memungkinkan air tawar untuk masuk ke kompartemen air garam di bawah pengaruh tekanan osmotik. Jika sebuah tekanan lebih dari nilai yang diterapkan pada larutan asin, air tawar akan lolos dari air garam ke bagian air. Secara teoritis, satu-satunya energi yang dibutuhkan adalah memompa air umpan pada tekanan di atas tekanan osmotik. Dalam prakteknya, tekanan yang lebih tinggi harus digunakan, biasanya 50 – 80 atm, untuk mendapatkan jumlah air yang cukup untuk melewati luasan membran. Umpan diberi tekanan oleh tekanan tinggi pompa dan dibuat untuk mengalir melintasi permukaan membran. Bagian dari umpan ini melewati melalui membran, di mana sebagian besar zat terlarut padat dihilangkan. Pengingat, bersama dengan garam yang tersisa, ditolak pada tekanan tinggi. Di pabrik yang lebih besar, secara ekonomi layak untuk memulihkan air garam yang ditolak energi dengan turbin air garam yang sesuai. Sistem seperti itu disebut sistem pemulihan energi reverse osmosis (ER-RO).
Energi matahari dapat digunakan pada sistem RO sebagai sumber penggerak utama pompa atau dengan produksi langsung listrik melalui penggunaan panel fotovoltaik. Energi angin juga dapat digunakan sebagai sumber penggerak utama. Karena biaya satuan listrik yang dihasilkan dari sel fotovoltaik tinggi, pembangkit RO bertenaga fotovoltaik dilengkapi dengan turbin pemulihan energi. Keluaran sistem RO sekitar 500 – 1500 L/d/m2 membran, tergantung pada jumlah garam dalam air dan kondisinya dari membran. Membran pada dasarnya adalah fliter yang sangat halus dan sangat peka terhadap pengotoran biologis dan non-biologis. Untuk menghindari pengorotan, pra-perawatan umpan diperlukan sebelum diizinkan untuk kontak dengan permukaan membran.
Gambar 4. Reverse Osmosis
Electrodialysis (ED)
Sistem elektrodialisis bekerja dengan mengurangi salinitas dengan mentransfer ion dari kompartemen air umpan, melalui membran, di bawah pengaruh perbedaan potensial listrik. Proses menggunakan medan arus listrik DC untuk menghapus ion garam di air payau. Air garam umpan mengandung terlarut garam dipisahkan menjadi sodium bermuatan positif dan ion klorin bermuatan negatif. Ion-ion ini bergerak ke arah berlawanan elektroda bermuatan yang direndam dalam larutan, yaitu, ion positif (kation) pergi ke elektroda negatif (katoda) dan ion negatif (anion) ke elektroda positif (anoda). Jika membran khusus, sebagai alternatif kation permeabel dan anion berpori, pisahkan elektroda, celah tengah antara membran ini adalah garam habis. Dalam proses yang sebenarnya, membran kation dan anion bolak-balik ditumpuk bersama, terpisah oleh spacer plastik aliran yang memungkinkan lewatnya air. Karena proses beroperasi dengan daya DC, energi matahari dapat digunakan dengan elektrodialisis dengan secara langsung menghasilkan beda potensial yang diperlukan dengan panel fotovoltaik.
Gambar 5. Elektrodialisis
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/prinsip-kerja-MSF.jpg173421adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-15 10:00:322024-07-09 05:45:24Sistem Pengumpulan Surya Tidak Langsung / Indirect Collection Systems pada Desalinasi Air
Di antara metode non-konvensional untuk desalinasi air payau atau air laut adalah distilasi surya. Proses ini membutuhkan teknologi yang relatif sederhana dan dapat dioperasikan lebih mudah. Perawatannya mudah sehingga dapat digunakan di mana saja dengan masalah minim.
Contoh representatif dari sistem pengumpulan langsung adalah penyuling surya /solar stills yang menggunakan efek rumah kaca untuk menguapkan air asin. Terdiri dari cekungan di mana sejumlah air laut tertutup dalam cekungan kaca terbalik kaca berbentuk V. Sinar matahari menembus atap kaca dan diserap oleh dasar cekungan yang menghitam. Saat airnya dipanaskan, tekanan uapnya meningkat. Uap air yang dihasilkan mengembun di bagian bawah atap dan mengalir ke palung yang mengalirkan air suling ke reservoir. Penyuling bertindak sebagai perangkap panas karena atapnya transparan terhadap sinar matahari yang masuk tetapi buram terhadap radiasi inframerah yang dipancarkan oleh air panas (efek rumah kaca). Atap membungkus uap, mencegah kerugian, dan mendinginkan air asin.
Gambar 1 menunjukkan berbagai komponen keseimbangan energi dan kehilangan energi termal di unit distilasi surya simetris kemiringan ganda konvensional (juga dikenal sebagai penyuling surya tipe atap atau tipe rumah kaca). Penyuling terdiri dari baskom kedap udara, biasanya terbuat dari beton, lembaran besi galvanis, atau fiber-reinforced plastic (FRP), dengan penutup atas dari bahan transparan seperti kaca atau plastik. Permukaan bagian dalam alas, yang dikenal sebagai basin liner dengan permukaan menghitam yang efektif menyerap radiasi matahari di atasnya. Air payau atau air garam diumpankan ke dalam basin untuk pemurnian kation menggunakan energi matahari.
Gambar 1. Skema penyuling surya / solar still
Gambar 2. Desain-desain umum penyuling surya
Penyuling membutuhkan pembilasan yang sering biasanya dilakukan pada malam hari. Pembilasan dilakukan untuk mencegah pengendapan garam. Masalah desain yang dihadapi dengan penyuling adalah kedalaman air garam, keketatan uap, kebocoran distilat, metode isolasi termal, dan kemiringan penutup, bentuk, dan bahan. Efisiensi penyuling didefinisikan sebagai rasio energi yang digunakan dalam penguapan air dalam penyuling ke energi matahari di kaca penutup. Biasanya 35% maksimum dan produksi penyuling harian sekitar 3 – 4 L/m2.
Parameter meteorologi seperti: kecepatan angin, radiasi matahari, suhu langit, suhu lingkungan, konsentrasi garam, pembentukan ganggan di air, dan lapisan mineral pada basin memengaruhi dengan tegas kinerja dari tenaga penyuling surya. Untuk kinerja yang lebih baik dari penyuling konvensional, berikut ini modifikasi yang diusulkan oleh berbagai peneliti:
Mengurangi koefisien kerugian dasar
Mengurangi kedalaman air di basin-multiwick solar still
Menggunakan reflektor
Menggunakan kondensor internal dan eksternal
Menggunakan dinding belakang dengan kain katun.
Menggunakan pewarna.
Menggunakan arang.
Menggunakan elemen penyimpan energi.
Menggunakan sponge cube.
Mengondensasi penutup pendingin
Menggunakan penyuling miring
Meningkatkan luasan penguapan
Meskipun hasil dari solar stills sangat rendah, penggunaannya terbukti ekonomis layak jika air yang dibutuhkan sedikit dan biaya pekerjaan pipa dan peralatan lain yang diperlukan untuk memasok area kering dengan produksi alami air tawar tinggi.
Penyuling dapat digunakan sebagai desalinator untuk pemukiman terpencil yang mana air asin adalah satu-satunya air yang tersedia, listrik langka, dan permintaan kurang dari 200 m3/d. Hal ini sangat layak jika pengaturan jaringan pipa untuk area tersebut tidak ekonomis dan pengiriman dengan truk tidak dapat diandalkan atau mahal. Karena pabrik desalinasi lainnya tidak ekonomis untuk kapasitas permintaan air tawar rendah, pembangkit listrik tenaga surya dipandang sebagai sarana bagi masyarakat untuk mencapai kemandirian dan memastikan pasokan air tawar secara teratur.
Kesimpulannya, penyuling adalah yang termurah, sehubungan dengan biaya awalnya, dari semua sistem desalinasi yang tersedia yang digunakan saat ini. Penyuling adalah sistem pengumpulan langsung /direct collection systems, yang sangat mudah dibangun dan dioperasikan. Kerugiannya dari penyuling surya adalah hasilnya rendah yang menyiratkan bahwa tanah yang luas untuk unit perlukan. Dapat dipertanyakan apakah penyuling dapat bertahan di tanah mirip gurun yang tersedia dekat laut. Namun, memperoleh air tawar dari garam atau air payau dengan penyuling berguna untuk daerah kering dan terpencil di mana tidak ada sarana ekonomis yang lain untuk mendapatkan pasokan air.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/skema-solar-still-e1644810942496.jpg200366adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-14 09:12:532024-07-09 05:44:56Sistem Pengumpulan langsung / Direct Collection Systems Pada Desalinasi Surya
Air sangat penting untuk kehidupan. Pentingnya penyediaan air minum dapat hampir tidak tertekan. Air adalah salah satu sumber daya yang paling melimpah di bumi, menutupi tiga perempat permukaan planet. Sekitar 97% dari air bumi adalah air asin di lautan dan 3% (sekitar 36 juta km3) berisi air tawar di kutub (dalam bentuk es), air tanah, danau, dan sungai, yang mensuplai sebagian besar kebutuhan manusia dan hewan. Hampir 70% dari 3% dunia kecil ini air tawar membeku di gletser, penutup salju permanen, es, dan permafrost. Tiga puluh persen dari semua air tawar berada di bawah tanah, sebagian besar di dalam, sulit dijangkau akuifer. Danau dan sungai bersama-sama mengandung sedikit lebih dari 0,25% dari semuanya air tawar. Danau mengandung sebagian besarnya.
Satu-satunya sumber air yang hampir tidak pernah habis adalah lautan. Kelemahan utama mereka adalah salinitas (tingkat kadar garam) tinggi. Oleh karena itu, akan menjadi menarik untuk mengatasi masalah kekurangan air dengan desalinasi air yang secara umum adalah cara untuk menghapus garam dari air laut atau umumnya air asin.
Menurut WHO, batas salinitas yang diizinkan dalam air adalah 500 parts per million (ppm) dan untuk kasus khusus hingga 1000 ppm. Sebagian besar air yang tersedia di bumi memiliki salinitas hingga 10.000 ppm, dan air laut biasanya memiliki salinitas pada kisaran 35.000 – 45.000 ppm. Air payau yang berlebihan menyebabkan masalah perasa, masalah perut, dan efek pencahar. Tujuan dari sistem desalinasi adalah untuk membersihkan atau menjernihkan air payau atau air laut dan suplai air dengan total larut padatan dalam batas yang diizinkan 500 ppm atau kurang.
Proses desalinasi membutuhkan energi dalam jumlah yang signifikan untuk pemisahan garam dari air laut. Sistem desalinasi terpasang pada tahun 2000 dulu sekitar 22 juta m3/d, yang diperkirakan akan meningkat drastis dalam dekade berikutnya. Peningkatan dramatis pasokan air desalinasi akan menciptakan serangkaian masalah, yang paling signifikan adalah yang terkait dengan energi konsumsi dan pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil. Mengingat keprihatinan saat ini tentang masalah lingkungan yang terkait dengan penggunaan bahan bakar fosil, jika minyak jauh lebih banyak tersedia, hal itu dipertanyakan apakah kita mampu untuk membakarnya pada skala yang dibutuhkan untuk menyediakan semua orang air tawar bersih. Mengingat tentang efek rumah kaca dan pentingnya dari kadar CO2, penggunaan minyak ini masih bisa diperdebatkan. Karena itu, selain kecukupan permintaan energi tambahan, lingkungan polusi akan menjadi perhatian utama. Jika desalinasi dilakukan dengan teknologi kuno, kegiatan akan memerlukan pembakaran bahan bakar fosil dalam jumlah yang cukup besar. Di zaman yang semakin modern ini, pemakaian sumber energi terbarukan harus diperbanyak lagi salah satunya menggunakan energi matahari/surya.
Desalinasi surya digunakan alam untuk menghasilkan hujan yang merupakan sumber utama sumber pasokan air tawar. Radiasi matahari jatuh di permukaan laut diserap sebagai panas dan menyebabkan penguapan air. Uap naik di atas permukaan dan digerakkan oleh angin. Ketika uap ini mendingin ke titik embunnya, kondensasi terjadi dan air tawar mengendap menjadi hujan. Semua sistem distilasi buatan manusia adalah duplikasi skala kecil dari proses alami ini.
Desalinasi air payau dan air laut merupakan salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan air. Sistem energi terbarukan menghasilkan energi dari sumber yang bebas tersedia di alam. Ciri utama mereka adalah ramah terhadap lingkungan, yaitu, mereka tidak menghasilkan efek berbahaya. Produksi air tawar menggunakan teknologi desalinasi didorong oleh energi terbarukan dianggap menjadi solusi yang layak untuk kelangkaan air di daerah terpencil yang ditandai dengan kekurangan air minum dan sumber listrik. Meskipun sistem desalinasi dengan energi terbarukan tidak bisa bersaing dengan sistem konvensional dalam hal biaya air diproduksi, mereka berlaku di area tertentu dan kemungkinan menjadi solusi pada area lebih luas yang layak dalam waktu dekat.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.
https://www.absolicon.com/selected-projects-by-absolicon/solar-desalination-plants-swcc/ (diakses pada tanggal 11 Februari 2022)
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/contoh-skema-sederhana-desalinasi-surya-e1644555199206.jpg200348adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-11 04:55:222024-07-09 05:44:29Introduction of Solar Desalination / Pengenalan Desalinasi Surya
Bantalan dibuat untuk menerima beban radial murni, beban dorong murni, atau kombinasi dari dua jenis beban. Nomenklatur bantalan bola diilustrasikan pada Gambar 1 yang juga menunjukkan empat bagian penting dari bantalan. Bantalan terdiri dari cincin luar, cincin bagian dalam, bola atau elemen bergulir, dan pemisah. Pada bantalan harga rendah, pemisah terkadang dihilangkan, tetapi memiliki fungsi penting untuk memisahkan elemen sehingga kontak gesekan tidak akan terjadi.
Beberapa dari berbagai jenis bantalan standar yang diproduksi ditunjukkan pada Gambar 2. Bantalan alur dalam satu baris akan menerima beban radial sebanyak beberapa beban dorong. Bola dimasukkan ke dalam alur dengan menggerakkan cincin bagian dalam ke posisi eksentrik. Bola dipisahkan setelah pembebanan, dan pemisah kemudian dimasukkan. Penggunaan takik pengisi (filling notch) pada gambar 2b di cincin bagian dalam dan luar memungkinkan lebih banyak bola yang akan dimasukkan, sehingga meningkatkan kapasitas beban. Kapasitas gaya dorong berkurang, karena benturan bola ke tepi takik ketika ada beban dorong. Bantalan kontak sudut pada gambar 2c memberikan daya dorong yang lebih besar.
Gambar 1. Nomenklatur Bearing
Gambar 2. Jenis-jenis bantalan bola
Semua bantalan ini dapat diperoleh dengan pelindung di satu atau kedua sisi. Perisai bukan penutupan lengkap tetapi menawarkan ukuran perlindungan terhadap kotoran. Varietas bantalan diproduksi dengan segel di satu atau kedua sisi. Saat segel terletak pada kedua sisi, bantalan dilumasi di pabrik. Meskipun bantalan yang disegel diperkirakan untuk dilumasi seumur hidup, terkadang disediakan metode pelumasan ulang.
Bantalan baris tunggal akan menahan sejumlah kecil defleksi poros yang tidak sejajar, tetapi ketika keadaan lebih parah, bantalan penyelarasan sendiri dapat digunakan. Bantalan baris ganda dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran untuk membawa beban radial lebih berat dan gaya dorong. Kadang-kadang dua bantalan baris tunggal digunakan bersama untuk alasan yang sama, meskipun bantalan baris ganda umumnya akan membutuhkan lebih sedikit bagian dan menempati lebih sedikit ruang. Bantalan dorong bola satu jalur (gambar 2i) dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran.
Beberapa dari berbagai macam bantalan rol standar yang tersedia diilustrasikan dalam gambar 3. Bantalan rol lurus (gambar 3a) akan membawa beban radial yang lebih besar daripada bantalan bola dengan ukuran yang sama karena area kontak yang lebih besar. Namun, mereka memiliki kerugian yaitu membutuhkan geometri raceways dan roller yang hampir sempurna. Sebuah sedikit ketidaksejajaran akan menyebabkan rol miring dan keluar jalur. Untuk alasan ini, penahannya harus berat. Bantalan rol lurus tentu saja tidak akan mengambil beban dorong.
Rol heliks dibuat dengan melilitkan bahan persegi panjang menjadi rol, setelah itu mereka mengeras dan digiling. Karena eksibilitas yang melekat, mereka akan memunculkan banyak ketidaksejajaran. Jika perlu, poros dan housing dapat digunakan pengganti race. Ini sangat penting jika ruang radial terbatas.
Gambar 3. Jenis-jenis rolling bearing
Bantalan dorong rol bulat (Gambar 3b) berguna pada beban berat dan terjadi misalignment. Elemen bola memiliki keuntungan meningkatkan bidang kontak saat beban dinaikkan.
Bantalan jarum (Gambar 3d) sangat berguna di mana ruang radial terbatas. Mereka memiliki kapasitas beban yang tinggi ketika separator digunakan, tetapi dapat diperoleh tanpa separator. Mereka dilengkapi dengan dan tanpa race.
Bantalan rol tirus (Gambar. 3e, f ) menggabungkan keunggulan bola dan bantalan rol lurus, karena dapat menerima beban radial atau dorong atau kombinasi apa pun di antara dua, dan di samping itu, mereka memiliki daya dukung beban yang tinggi dari bantalan rol lurus. Bantalan rol tirus dirancang sedemikian rupa sehingga semua elemen di permukaan rol dan jalur race berpotongan pada titik yang sama pada sumbu bantalan.
Bantalan yang dijelaskan di sini hanya mewakili sebagian kecil dari banyak yang tersedia untuk pemilihan. Banyak bantalan tujuan khusus diproduksi, dan bantalan juga dibuat untuk kelas mesin tertentu. Kelas-kelas untuk tujuan khusus terdiri dari:
Instrument bearing, yang presisi tinggi dan tersedia dalam stainless steel dan bahan suhu tinggi
Nonprecision bearings, biasanya dibuat tanpa separator dan terkadang memiliki split atau race lembaran logam yang dicap
Ball bushings, yang memungkinkan baik rotasi atau gerakan geser atau keduanya
Bearing dengan roller fleksibel
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.
https://pttensor.com/wp-content/uploads/2022/02/nomenklatur-bearing-e1644464446620.jpg200196adminhttps://pttensor.com/wp-content/uploads/2025/05/cropped-Logo-tensor-karya-nusantara-2-300x300.pngadmin2022-02-10 05:47:482024-07-09 05:44:02Jenis-jenis Bearing / Bantalan Pada Elemen Mesin
