Sistem Tenaga Surya 101

Foto: Fafco

Energi matahari dapat digunakan untuk melakukan segala macam pekerjaan di sekitar rumah, dari menyediakan listrik untuk lampu dan peralatan hingga menghangatkan kolam renang, spa, shower atau kamar. Tetapi seberapa baik sistem surya bekerja untuk Anda akan bergantung pada lusinan faktor, termasuk tempat Anda tinggal, paparan Anda terhadap matahari, laju listrik Anda, apa yang Anda bayar untuk memanaskan bahan bakar, anggaran Anda dan komitmen Anda untuk menggambar pada energi matahari lebih tepatnya dari penyedia Anda saat ini.

Jantung tata surya aktif apa pun, terlepas dari apakah itu menyediakan listrik atau panas, adalah kolektor (kadang -kadang disebut panel atau modul). Sistem pasif bergantung pada kekuatan alami untuk beroperasi, seperti pergerakan panas dari dingin ke panas dan fakta bahwa cairan panas naik. Sebaliknya, sistem aktif membutuhkan peralatan lain, seperti blower, pompa, dan inverter, untuk menggunakan energi yang Anda tangkap dari matahari.

Jenis Kolektor Umum
Pada dasarnya ada dua jenis kolektor surya, listrik (yang mengubah sinar matahari menjadi listrik) dan termal (yang mengubahnya menjadi panas). Keduanya biasanya ditemukan di atap, meskipun array mungkin dipasang di tanah atau juga.

Panel listrik matahari (Kadang-kadang disebut sebagai modul PV atau fotovoltaik) biasanya terdiri dari wafer silikon berukuran sel surya, terhubung dan dirakit menjadi panel atau modul. Mereka sering memiliki gips biru atau hijau tetapi bisa menjadi hitam juga. Jenis kolektor listrik tenaga surya perumahan yang paling umum adalah:

• Modul PV kristalterdiri dari sebagian besar kolektor listrik matahari di pasaran. Mereka dibuat dengan mengiris ingot kristal silikon buatan manusia, atau roti, menjadi wafer, masing -masing membawa elektron positif dan negatif. Wafer disatukan untuk membentuk modul dan modul disatukan untuk membentuk array. Saat wafer dipukul oleh sinar matahari, arus listrik berjalan dari kontak depan ke kontak belakang, mendistribusikan muatan dari modul ke modul.

• Modul dan laminasi film tipisdibuat dengan menyimpan berbagai bahan semi-konduktor dalam lapisan yang sangat tipis pada berbagai substrat, termasuk kaca dan backing fleksibel. Mereka juga menghasilkan listrik. Jika bahan semi-konduktor dilindungi oleh kaca, kolektor surya film tipis disebut sebagai modul. Ketika bahan semi-konduktor memiliki penutup pelindung yang fleksibel, mereka disebut laminasi.

Modul film tipis dan laminasi menyumbang sebagian kecil dari total penjualan modul surya, namun, sebagian karena fakta bahwa mereka membutuhkan ruang atap hingga empat kali lebih banyak untuk menghasilkan output KW-HR/tahun yang sama. Aplikasi perumahan yang telah menarik minat terbesar untuk film tipis PV adalah pada atap logam jahitan berdiri (di antara jahitan vertikal) dan sebagai sirap surya.

Kolektor termal surya digunakan untuk aplikasi pemanas, umumnya lebih besar, dan berdiri sedikit lagi. Ada banyak pengecualian. Beberapa kolektor termal terlihat seperti kotak besar dan datar atau memiliki tangki silindris yang terpasang padanya. Lainnya terdiri dari serangkaian tabung kaca besar. Jenis kolektor termal surya yang paling umum meliputi:

• Kolektor pelat datar termal, Dirancang untuk pemanasan, biasanya 4 "- hingga 5"- penutup persegi panjang dengan penutup kaca di atasnya. Di dalam selungkup ada lembaran penyerap yang menghitam dengan saluran integral yang melaluinya cairan mengalir untuk menarik panas matahari. Cairan yang dipanaskan kemudian dapat digunakan untuk air domestik atau untuk pemanasan ruang. Tubing melakukan perjalanan melalui kandang kolektor, sehingga dapat dihubungkan ke kolektor tambahan serta ke pasokan dan pengembalian listrik. Cairan yang bersirkulasi melalui kolektor biasanya air atau antibeku (glikol), atau kombinasi keduanya.

• Kolektor tabung yang dievakuasi, Jenis kolektor termal yang lebih baru, terbuat dari deretan tabung yang dievakuasi, masing -masing dengan pelat penyerap dan tubingnya sendiri. Cairan menghilangkan panas dari pelat penyerap, seperti halnya dengan kolektor termal konvensional. Penggunaan kolektor tabung yang dievakuasi telah meningkat dalam beberapa tahun terakhir, tetapi mereka masih mewakili sebagian kecil dari pasar saat ini.

• Kolektor termal tanpa glasir biasanya diekstrusi dari polimer hitam dan termasuk serangkaian tabung yang melaluinya cairan yang akan dipanaskan dapat dipompa. Kolektor termal tanpa gantung cocok untuk aplikasi suhu rendah, seperti yang digunakan untuk memanaskan kolam renang dan spa.

• Kolektor udara panas cenderung lebih besar dari kolektor yang memanaskan cairan, kadang -kadang menutupi seluruh dinding eksterior bangunan. Akibatnya mereka lebih sering digunakan dalam aplikasi komersial. Beberapa kolektor udara panas, juga disebut kolektor 'berpendingin udara', dilapisi kaca. Kolektor seperti itu digunakan untuk pemanasan ruang. Tidak banyak yang bisa salah dengan mereka, karena pembekuan dan kepanasan bukanlah masalah.

Bagaimana Sistem Surya Bekerja
Kolektor listrik matahari mengubah radiasi matahari langsung ke listrik, yang dapat digunakan segera, disimpan dalam baterai, atau dikirim ke jaringan listrik. Dalam kasus terakhir, pemilik rumah menerima kredit untuk apa yang diproduksi, sehingga menurunkan tagihan listriknya. Akibatnya, perusahaan utilitas berfungsi sebagai penyimpanan listrik yang diproduksi selama periode hari saat Anda tidak membutuhkannya. Kisi -kisi juga ada sebagai cadangan untuk periode mendung, saat Anda tidak menghasilkan banyak listrik matahari.

Kolektor termal mengubah energi matahari menjadi panas. Radiasi menyerang pelat penyerap, dan panas ditarik oleh cairan atau udara. Ketentuan harus dibuat untuk menangani terlalu panas dari sistem yang didinginkan cairan, ketika tidak ada permintaan panas. Jika air digunakan, ketentuan untuk pembekuan harus dibuat. Panas dapat digunakan segera atau disimpan untuk digunakan nanti. Dalam sistem pemanas air panas matahari, sebuah tangki menyimpan air panas. Dalam hal kolam renang, kolam renang bertindak sebagai tangki penyimpanan.

Dalam pemanasan ruang matahari, panas dapat disimpan dalam tangki air besar atau dalam beberapa jenis batu, termasuk tempat sampah yang diisi dengan batu. Udara yang dipanaskan dapat didistribusikan ke berbagai kamar dengan saluran atau pipa dengan cara yang sama seperti sistem pemanas konvensional.

Pengembalian Investasi Terbaik
Berbagai insentif federal dan negara bagian mungkin tersedia untuk pemilik rumah yang ingin memasang tata surya. Anda dapat mengetahui apa yang tersedia di daerah Anda dengan pergi ke database insentif negara untuk energi terbarukan & efisiensi (DSIRE).

Secara umum, pemanas air panas domestik dan aplikasi pemanas kolam renang memiliki pengembalian terpendek (5 hingga 7 tahun) dan membutuhkan investasi terkecil ($ 3.000 hingga $ 10.000 sebelum insentif). Instalasi lebih murah di iklim di mana suhu pembekuan tidak menjadi masalah. Instalasi listrik matahari yang akan memenuhi sebagian besar kebutuhan listrik Anda membutuhkan investasi yang jauh lebih besar, meskipun biaya komponen telah turun dalam beberapa tahun terakhir. Jika dilakukan selama konstruksi, biaya secara signifikan lebih rendah.

Program leasing, jika tersedia di daerah Anda, juga secara dramatis mengurangi biaya pemasangan sistem. Pemanasan ruang matahari juga membutuhkan investasi besar, kecuali jika Anda hanya ingin melakukan pemanasan satu atau dua kamar di sisi selatan rumah Anda.

Terlepas dari jenis tata surya apa yang Anda renungkan, mulailah menghemat energi sekarang. Harganya jauh lebih murah untuk mematikan lampu, mandi lebih pendek, dan mengisolasi loteng dan dinding daripada memasang serangkaian kolektor surya!

Mempertimbangkan matahari untuk rumah Anda? Temukan kontraktor profesional di daerah Anda, di sini.

Catatan Penulis: Selain menjadi kontributor yang sering terjadi pada Bobvila.com, Joe Provey adalah rekan penulis, dengan Everett M. Barber, dari Convert Home To Solar Energy (The Taunton Press, 2010)