Tracking Sistem Tenaga Matahari (Surya)

Sumber Energi Matahari

Dengan perkembangan yang pesat, muncul kebutuhan energi selanjutnya untuk setiap bagian kehidupan manusia. Sumber energi utama adalah alam, yang menyediakan beberapa sumber seperti bahan bakar fosil. Sumber daya alam dapat diklasifikasikan menjadi sumber energi yang tidak terbarukan dan terbarukan.

Sumber energi tidak terbarukan seperti batu bara, minyak, gas alam sebagian besar digunakan, tetapi tidak dapat diisi ulang. Juga faktor-faktor seperti pemanasan global, kenaikan bahan bakar yang terus-menerus menciptakan hambatan dalam penggunaan sumber-sumber energi ini.

Untuk selanjutnya, satu-satunya cara adalah dengan menggunakan sumber energi terbarukan, yang dapat diisi ulang dan diganti. Contohnya adalah energi angin, energi matahari, energi panas. Dan sumber energi matahari ini adalah yang paling utama.

Matahari sebagai Sumber Energi

Perpaduan nuklir dalam inti aktif dari hasil matahari dan suhu bagian dalam 107K dan fluks radiasi bagian dalam dari distribusi spektral yang tidak rata. Radiasi bagian dalam ini diserap di lapisan pasif luar yang dipanaskan hingga sekitar 5800K. Radiasi ini menghasilkan energi cahaya dalam bentuk foton yang membawa energi dan momentum dalam jumlah besar. Foton-foton ini dapat dibelokkan atau dapat diserap selama perjalanan mereka dari matahari ke bumi.

Bumi menerima daya radiasi matahari sekitar 1.73*1014KW. Daya yang diterima secara terus-menerus ini terintegrasi dengan energi total 5.46*1021MJ per tahun. Dengan demikian sumber energi matahari adalah sumber energi paling relevan yang dibutuhkan untuk memenuhi permintaan umat manusia yang terus meningkat.

Ada tiga cara berbeda untuk mengumpulkan energi ini, berdasarkan jenis kolektor:

• Kolektor plat-datar adalah jenis kolektor yang lebih umum digunakan saat ini. Mereka adalah susunan panel surya yang disusun dalam bidang sederhana.

• Kolektor fokus pada dasarnya adalah kolektor bidang datar dengan perangkat optik yang diatur untuk memaksimalkan radiasi yang jatuh pada fokus kolektor. Ini sekarang hanya digunakan di beberapa daerah yang tersebar. Pemanas surya adalah contoh kolektor jenis ini.

• Kolektor pasif sangat berbeda dari dua jenis kolektor lainnya. Kolektor pasif menyerap radiasi dan mengubahnya menjadi panas secara alami, tanpa dirancang dan dibangun untuk melakukannya.

Panel Surya

Dari kolektor plat datar ini yang paling banyak digunakan. Misalnya menjadi panel surya. Panel surya adalah sekelompok sel surya yang tersusun dalam matriks. Panel ini dapat mengumpulkan daya antara 10 hingga 300W.

Sel surya adalah perangkat semikonduktor dua lapis yang digunakan untuk menyerap radiasi. Ia bekerja berdasarkan prinsip fotovoltaik, yang menyiratkan pembangkitan tegangan melalui cahaya yang datang. Ketika cahaya jatuh pada lapisan, itu menggairahkan elektron, menyebabkan mereka melompat dari satu lapisan ke lapisan lainnya, membentuk muatan listrik.

Sistem penerima tenaga surya tipikal terdiri dari bagian-bagian berikut

1. Panel Surya - Untuk mengumpulkan daya.

2. Inverter - Untuk mengubah daya DC yang diterima ke AC.

3. Baterai - Untuk menyimpan daya DC yang diterima.

Pemasangan Panel Surya

Salah satu kendala utama dalam penggunaan panel surya adalah cara mereka dipasang sehingga menerima energi cahaya maksimum dari matahari.

Faktor-faktor yang mempengaruhi output atau efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:

• Arah : Jika lokasi Belahan Bumi Utara, panel harus menghadap ke utara dan lokasi Belahan Bumi Selatan, panel harus menghadap ke selatan.

• Kemiringan atau Orientasi : Panel Surya harus memiliki kemiringan yang sama dengan garis lintang lokasi mereka. Saat kemiringan perubahan rotasi bumi, panel surya perlu disesuaikan untuk mendapatkan cahaya maksimum.

• Jenis Permukaan : Sebagian besar permukaan yang lebih luas lebih disukai, karena menerima jumlah sinar matahari maksimum.

Untuk membuat pemasangan panel yang efisien, sehingga mereka menerima sinar matahari yang memadai, perangkat yang disebut Tracker (pelacak) digunakan yang mengarahkan panel ke arah bumi.

Ada dua jenis Tracker (pelacak)

a. Tracker Pasif 

Pelacak pasif menggunakan sistem dimana cairan bergerak karena dipanaskan oleh matahari dan digunakan untuk memindahkan panel, secara otomatis kembali ke posisi yang benar untuk pagi hari. Pada dasarnya terdiri dari dua tangki tabung ditempatkan di sisi panel surya sedemikian rupa sehingga jika Panel tidak selaras dengan matahari, cairan dalam tangki menjadi tidak merata dipanaskan menyebabkan perbedaan tekanan.

Perbedaan tekanan ini pada gilirannya menyebabkan cairan bergerak ke arah tangki dengan suhu rendah. Jadi ketika tingkat cairan berfluktuasi antara dua tangki, perubahan berat menyebabkan gravitasi untuk memutar pelacak bersama dengan orientasi Matahari. Mereka lebih murah dan tidak memerlukan peralatan listrik dan membutuhkan lebih sedikit perawatan. Namun mekanisme penginderaan cahaya konvensional mungkin tidak terbukti akurat selama hari berawan dan juga tidak efisien.

b. Tracker Aktif

Pelacak Aktif biasanya terdiri dari motor seperti Motor Servo atau Motor Stepperuntuk memutar panel. Idealnya radiasi matahari menyerang panel pada sudut 90⁰. Motor mempertahankan panel pada sudut itu, sehingga dapat menerima radiasi maksimum. Kontrol motor dapat dilakukan dengan salah satu dari dua cara ini.

Salah satu caranya adalah menggunakan sistem elektronik untuk menghitung posisi astronomi matahari di lokasi tertentu dan dengan demikian memutar panel surya pada orientasi tegak lurus terhadap matahari pada interval waktu yang telah ditentukan. Kontrol lain menggunakan pengaturan sensor untuk merasakan kecerahan di langit dan karenanya memutar panel di sudut kanan ke arah matahari.

Penerapan Metode Di Atas

Motor stepper dikendalikan menggunakan mikrokontroler 8051, melalui driver relay IC ULN2003A. Ini terdiri dari panel daya rendah pada porosnya dan memberikan rotasi 0 hingga 180⁰ dalam langkah masing-masing interval 5 detik. Rotasi motor stepper ini sesuai dengan rotasi bumi di sekitar matahari, yang menyebabkan 180⁰ perubahan arah bumi sehubungan dengan matahari. Motor stepper diprogram untuk memberikan rotasi 90⁰ di sebagian besar waktu.