Suhu panas dan dingin panel surya Oktober 2024
Penelitian baru di India menunjukkan sistem panel surya atap dapat menimbulkan konsekuensi di lingkungan perkotaan.
Ada dampak kurang baik, bila sebuah kota dipenuh panel surya. Suhu kota dapat meningkat lebih panas, khususnya pada siang hari.
Misalnya, susunan panel surya atap dapat menurunkan suhu malam hari hingga 0,6 C.
Aliran udara yang berpindah dari permukaan atas sistem panel surya ke dan panas yang terperangkap di antara modul dan atap ke lingkungan sekitar
Modul ini menggunakan model penelitian dan prakiraan cuaca (WRF) , mengintegrasikan model energi bangunan (BEM) dan parameterisasi efek bangunan (BEP) ke dalamnya.
Model ini divalidasi terhadap sepuluh stasiun pengamatan di Kolkata, India, menggunakan model yang divalidasi dalam eksperimental.
Pendekatan gabungan, yang diberi nama model WRF/BEP + BEM, dapat menghitung pertukaran panas, momentum, kelembapan, dan fluks energi kinetik turbulen antara bangunan dan lingkungan luar ruangan dalam kondisi atmosfer yang stabil.
Awalnya uji di kota Kolkata di India dan kemudian divalidasi di Sydney, Australia; Austin, Texas, AS, Athena, Yunani; dan Brussels, Belgia, untuk memastikan temuan tersebut tidak terbatas pada zona iklim tertentu.
Lima percobaan dilakukan untuk menilai dampak regional penyebaran RPVSP yang luas selama gelombang panas di Kolkata.
Simulasi kontrol menggunakan albedo atap sebesar 0,15 dan tanpa RPVSP, jelas kelompok tersebut.
Menurut data yang dikumpulkan di Kolkata, RPVSP dapat meningkatkan suhu udara dekat permukaan pada siang hari hingga 1,5 C.
Karena menyerap sekitar 90% energi matahari, mengubah 20% menjadi listrik, sementara sisanya berkontribusi terhadap pemanasannya.
Di sisi lain, pada malam hari, cakupan PV kota dapat mengurangi suhu udara maksimum dekat permukaan malam hari hingga 0,6 C.
Pada jam-jam puncak panas, suhu permukaan atap akan naik hingga 3,2 C dan mengalami pendinginan rata-rata 1,4 malam hari.
Suhu udara dekat permukaan serupa di seluruh wilayah :
Sydney mengalami pendinginan 0,8 C di malam hari dan kenaikan 1,9 C di siang hari
Austin menunjukkan pendinginan 0,7 C dan kenaikan 1,8 C
Athena masing-masing mengalami 0,4 C dan 1,2 C.
Brussels menunjukkan pendinginan malam hari sebesar 0,3 C dan kenaikan siang hari sebesar 1,1 C.
Studi ini juga mengungkapkan panel surya fotovoltaik atap secara signifikan mengubah energi permukaan perkotaan, medan meteorologi dekat permukaan, dinamika lapisan batas perkotaan, dan sirkulasi angin laut, tambah kelompok tersebut.
Debu panel surya Februari 2024
Lapisan debu yang mengendap di kaca depan mobil mudah dihilangkan.
Menghapus
lapisan itu dari panel surya - terutama yang lokasinya tidak baik
seperti kelembapan mana pun akan membutuhkan lebih banyak pekerjaan.
Instalasi tenaga surya dengan panel VP, operator dapat menghitung kendala.
Kecerahan sinar matahari dan cuaca, luas lahan, produksi listrik dari panel dapat diperkirakan
Debu bukan hal utama, tapi tidak dapat diperhitungkan secara pasti atas dampak penurunan panel surya.
Yang
dimaksud cahaya matahari akan terhalang debu, dan panel tidak efisien
menghasilkan listrik.
Bagi penguna rumah dan kantor mungkin tidak
berdampak besar.
Di industri,
penurunan 5% akan menurunkan pasokan 5% total energi yang dihasilkan
dari situs pembangkit energi surya termasuk berkurangnya pendapatan
operator.
Panel surya akan berkurang menghasilkan listrik, setidaknya percobaan dari Pakistan selama 6 bulan dalam laporan tahun 2024.
Akumulasi
debu, atau partikulat lainnya menyebabkan penurunan tingkat efisiensi
panel fotovoltaik (PV), yang berarti penurunan jumlah daya yang
dihasilkan dan hilangnya penjualan listrik dari operator. Selain
kerugian jangka panjang, membersihkan panel surya juga butuh biaya.
Penelitian baru Pakistan 2024Peneliti melakukan pengujian di dua wilayah di Paksitan.
Peneliti dari Pakistan’s National University of Sciences and Technology (NUST), Islamic University of Bahawalpur, dan tim luar negeri United Kingdom’s University of Warwick.
Mereka menghitung jumlah kepadatan debu yang tepat terhadap panel, juga menganalisa komposisi serta ukuran partikel.
2 tempat berbeda di Islamabad dimana kota cukup hangat dengan suhu tahunan 20,3 deg.C, disana memiliki curah hujan yang cukup untuk membersihkan panel surya.
Kota Bahawalpur ada di gurun, tidak ada curah hujan, tapi sering ada badai angin dan debu, suhu sekitar 26,1 deg.C.
Peneliti mengumpulkan data cahaya matahari, dan berapa watt dan arus yang dihasilkan.
Lalu mengumpulkan partikel dengan yang ada di atas panel surya.
Dibiarkan selama 6 minggu, terpapar atmofer, modul berdebu menunjukan efisien lebih rendah.
Analisis debu juga diperiksa, dan tidak tanggung tanggung. Mengunakan mikroskop elektron untuk mengukur partikel.
Ditemukan kedua kota memiliki partikel berbeda,
Kota Bahawalpur terakumulasi sangat besar mencapai 10.254g/m, rata rata perhari 0,244g.
Oksigen menghasilkan komposisi 46,9% disusul karbon, silikon, dan aluminium dengan komposisi masing-masing 20,11%, 16,98%, dan 4,26%.
Dengan penurunan paling besar 25,42% untuk tingkat efisien.
Kota Islamabad hanya 6.388g/m dengan rata rata 0,152g perhari.
Material debu karbon mendominasi dengan komposisi 55,8% diikuti oksigen, silikon dan kalsium dengan komposisi masing-masing 22,71%, 9,78% dan 3,85%. Yang lain adalah aluminium, zat besi, kalium, magnesium, dan natrium juga ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih sedikit,
Panel surya menurun akibat debu sampai 15,08%
Kesimpulan, debu berdampak dengan cahaya matahari menyinari panel surya.
Tetapi bagian lain adalah suhu debu juga berdampak dengan hasil energi dari panel surya.
Massachusetts Institute of Technology 2022Sedangkan debu di gurun dapat menurunkan output sebanyak 30% dalam 1 bulan.
Pengelola pembangkit listrik surya harus melakukan pembersihan secara teratur.
Pembangkit surya akan mencapai 10% kebutuhan energi di tahun 2030
Teknik biasa membersihkan panel dengan air, tapi air yang dibutuhkan dapat mencapai 38 miliar liter pertahun.
Cukup untuk menyediakan air minum 2 juta orang.
Peneliti
sedang merancang alat pembersih debu tanpa kontak, dan membersihkan
panel secara otomatis untuk mengurangi debu di atas permukaan panel.
Mengunakan
teknik menolak secara elektrostatik, membuat partikel debu terlepas dan
keluar dari permukaan panel kata para ahli yang diterbitkan dalam media
Science Advances.Dengan teknik ini, dapat menghindari goresan di kaca panel, tidak memerlukan air.
Sistem penghantar elektrik berupa batang logam, berada tepat diatas permukaan panel.
Medan magnet yang dihasilkan membuat debu menjadi bermuatan elektrik.
Bagian panel surya yang dilapis konduktif dalam nanometer.
Peneliti menghitung rentang tegangan yang diberikan, untuk menghasilkan tarikan gravitasi dan gaya adhesi.
Sehingga partikel debu dapat terdorong dan jatuh keluar dari permukaan panel.
Untuk memberikan elektrik, dapat ditempatkan di atas seperti sapu elektron.
Kami
melakukan eksperimen pada berbagai kelembapan dari 5 persen hingga 95
persen, kata penulis Sreedath Panat, seorang mahasiswa pascasarjana di
Massachusetts Institute of Technology, AS.
Selama
kelembaban lebih besar dari 30 persen, dapat menghilangkan hampir semua
partikel dari permukaan, tetapi saat kelembaban menurun, itu menjadi
lebih sulit.
Kabar baiknya dengan kelembaban 30 persen, sebagian besar gurun benar-benar termasuk dalam wilayah ini.
Bahkan
daerah yang lebih kering cenderung memiliki kelembaban lebih tinggi di
pagi hari, yang menyebabkan pembentukan embun, sehingga pembersihan
dapat diatur waktunya.
Penelitian yang sedang berlangsung di National Renewable Energy Laboratory (NREL) 2021Yang
berbicara tentang "Soiling" tertutupnya debu pada permukaan PV. Tim
nencari solusi yang mungkin dapat dilakukan serta dampak dengan
kalkulasi kerugian.
Termasuk
teknologi nantinya dapat dipatenkan untuk mengatasi masalah dan
menyediakan peta di mana tingkat debu menjadi masalah terbesar.
Mengotori Masalah dari Awal adalah masalah utamaSejak
tenaga surya pertama kali diterima secara luas beberapa dekade lalu,
para ilmuwan bekerja keras untuk meningkatkan efisiensi panel PV dan
menurunkan biaya produksi listrik dari matahari. Teknologi panel surya
semakin efisien, ukuran kecil dapat memberikan energi lebih besar.
Itu
tugas besar setidaknya sekarang sudah dapat dinikmati masyarakat dengan
harga panel yang murah tapi jauh lebih baik dari generasi pertama.
Sekarang,
tenaga surya sudah meningkatkan persentase kebutuhan listrik biaya
rendah, tapi para peneliti beralih ke masalah sekunder lainnya. Dinamai
faktor X.
“Kita
sudah berhasil,” kata Matthew Muller, seorang insinyur di
NREL yang berspesialisasi dalam keandalan dan kinerja PV.
Tapi tenaga surya kehilangan energi ketika tenaga surya ditempatkan di lokasi berdebu.
Energi
yang hilang setiap tahun dari tertutupnya kaca panel surya mencapai 5%
di beberapa bagian Amerika Serikat hingga 50% di wilayah Timur Tengah.
Hujan dan angin cukup untuk menyapu debu dari panel PV, kata Lin Simpson, yang bekerja bersama Muller.
Keduanya
bekerja sebagai peneliti bersama di NREL untuk penelitian yang didanai
Departemen Energi sebesar $ 6 juta untuk meneliti tingkat debu pada
panel surya dari 2016 - 2019.
Namun tidak seperti yang kita bayangkan, panel surya akan dibersihkan dengan air hujan.
Panel PV mendingin di malam hari dan menarik embun ketika pagi, debu tersebut terbentuk dari proses sementasi.
Kotoran secara harfiah seperti di semen ke panel, membuat kotoran seakan mengeras di seluruh permukaan panel.
Penelitian ini bukan hanya debu di perkotaan, tapi di berbagai wilayah.
Tergantung di daerah mana pemasangan panel, dan jenis mineral apa yang menutup permukaan panel kata Simpson ilmuwan senior NREL
Setelah kotoran menjadi keras, lebih sulit dibersihkan. Walau terjadi hujan deras tidak mampu menghilangkannya.
Sebuah pembangkit tenaga surya dengan kekuatan 10MW, dapat menyediakan listrik sampai 2000 rumah.
Untuk merawat semua panel, dibutuhkan biaya $5.000.
Penelitian
yang dihitung berada di area California, Central Valley, disana panel
surya dapat kotor dan tingkat hujan yang rendah. Itu daerah yang cukup
bersih, tapi kotoran yang menempel di permukaan kaca panel surya
ternyata berbeda beda.
Sebuah panel surya dirancang bekerja antara 25-30 tahun.
Perbaikan teknologi memperpanjang usia panel sampai 50 tahun.
Berinvestasi dengan fasilitas besar harus memperhitungan berbagai faktor.
Dari berapa energi yang diberikan dan diproduksi, biaya energi yang dapat dijual.
Perusahaan dapat menghitung apakah investasi mereka memiliki keuntungan dan menekan kendala selama pengoperasian.
Panel surya yang kotor menjadi salah satu faktor yang diperhitungkan.
Tapi tidak dapat dihitung secara akurat.
Bila
dibiarkan, panel tidak lagi menghasilkan energi optimal. Membuat
perusahaan harus memasukan faktor tersebut lebih detil, termasuk resiko
ketika menentukan lahan untuk pembangkit panel surya.
Sejauh ini operator pembangkit surya belajar dari skala utilitas berdasarkan "Pengalaman".
Misal
berapa kali panel harus dibersihkan di satu tempat. Dan mengukur berapa
besar hilangnya energi, serta biaya untuk membersihkan.
Industri
mencari data yang baik, agar mereka tahu resiko kedepan, dibanding
tidak mengetahui sama sekali faktor hilangnya energi dari panel yang
kotor.
Mendapatkan angka dari
pengalaman ternyata tidak akurat juga. Bisa kurang dan bisa lebih,
dampaknya akan menentukan harga jual listrik ke masyarakat.
Muller dan para peneliti Spanyol mengunakan pendekatan berbeda, sebuah sensor yang ditempatkan di sebuah kaca depan panel surya.
Dari
sana sensor mengunakan lampu LED dan dihitung berapa banyak kotoran
yang menumpuk dan membandingkan transmisi yang menurun melintas kaca
panel surya.
Teknologi tersebut dinamai DUSST - Detector Unit for Soiling Spectral Transmittance
Dari nilai yang di dapat, nantinya operator dapat memasukan faktor X yang diterima berdasarakan data alat sensor tersebut.
Bahwa sebagian panel telah kehilangan daya untuk menghasilkan energi, dan perlu dibersihkan.
Teknologi lain dengan stasiun kontrol
Sensor dipasang pada panel dan dibersihkan dengan baik, panel kedua dibiarkan kotor.
Perbandingan kedua panel dapat memperkirakan angka kerugian dengan asumsi operator listrik tidak membersihkan panel
Tetapi cara dengan perbandingan kedua tidak terlalu akurat, tidak semua panel mendapatkan kotoran yang sama.
Angka
bisa saja salah, mungkin operator tidak perlu membuang biaya untuk
membersihkan. Atau sebaliknya dana seharusnya dikeluarkan untuk pekerja
yang membersihkan tapi tidak di dapat dari angka perbandingan ini.
Peneliti Deceglie dan Muller telah membantu mengembangkan algoritme yang memungkinkan perkiraan pengotoran yang lebih akurat.
Mereka
pertama kali mengembangkan algoritma Stochastic Rate and Recovery
(SRR), dan baru-baru ini Deceglie bekerja dengan peneliti
Åsmund Skomedal untuk mengembangkan metode CODS atau
perhitungan gabungan.
Memungkinkan pengguna secara bersamaan memperkirakan pengotoran dan degradasi alami panel PV.
Kedua algoritma cukup mengambil data produksi energi dari sistem PV.
Tim NREL membuat analisa SRR dan CODS tersedia secara gratis sebagai bagian sistem RdTools nanti.
Menggabungkan
perhitungan SRR atau CODS dengan informasi dari stasiun analisa debu
harus memberikan gambaran yang paling lengkap, kata Deceglie.
“Saya pribadi senang dengan kedua sumber data digunakan
bersama-sama sehingga kita dapat memanfaatkan kekuatan masing-masing dan
mendapatkan gambaran yang sangat baik frnhsn apa yang terjadi di sebuah
area pembangkit listrik surya”
Masalah kedua suhu panas panelKinerja panel surya dibawah 10 derajat, dapat mengandakan usia pakai panel dan meningkatkan kinerja dalam menghasilkan listrik.
Tim peneliti universitas New South Wales (Apr 21) telah menyelesaikan studi mereka.
Metodenya,
mendinginkan panel 2-3 deg.C cukup efektif. Walau panel surya terus
terpapar cahaya dan menjadi panas, akan bekerja lebih baik bila suhu
lebih dingin.
Hasil penelitian dibawah ini
Menurunkan
suhu 5 deg.C, meningkatkan 2% kinerja panel surya dihari yang terik.
Sekaligus usia panel dapat bertahan 50% lebih lama.
Peneliti
mengatakan secara umum panel surya akan dilapis sebuah kaca di atasnya.
Tapi gelombang infra-merah yang tidak digunakan akan menghasilkan
panas. Radiasi tersebut dapat dioptimalkan untuk energi pendingin bagi
panel surya sendiri.
Profesor Egan mengatakan ada 2 teknologi dari uji coba.
Teknologi
Generator Vortex rata rata mempertahankan panel memproduksi listrik
5-8% ketika panel dapat bekerja lebih dingin pada 2-3 deg.C.
Teknologi
tekstur pada kaca. Dapat menurukan panas dan menghasilkan energi lebih
tinggi di panel 3-15%. Suhu panel dapat turun antara 1-5 deg.C dan biaya
paling murah.
Lingkungan Perkotaan Mendapat PandanganKembali
dengan penelitian lain Sarah Toth mengunakan pendekatan dengan memasang
dua sensor silikon murah di kawasan industri yang jauhnya 4,5km dari
pusat kota Denver.
Satu sensor secara otomatis dibersihkan setiap hari; yang lainnya, tidak pernah dibersihkan.
Satu
tahun berlalu, Toth menemukan bahwa mendapat angka akurat dari
memodelkan rasio kekotoran berdasarkan akumulasi partikulat dan curah
hujan.
Dia juga menemukan bahwa
hujan secara alami dapat menyapu sebagian besar partikel debu kasar, dan
hal lain debu berbeda cenderung menempel di permukaan.
Di
kota bahan materialnya berbeda kata Toth seorang Ph.D pakar teknik
lingkungan universitas Colorado yang bekerja sama dengan NREL 2017.
Partikel
di kota adalah partikel halus tapi lengket, berbeda dengan partikel
yang ditemukan di gurun yang tidak banyak mengandung bahan kimia.
Toth,
telah menggunakan percobaan dengan sensor debu di Los Angeles,
mengatakan penelitiannya menunjukkan perawatan pembersihan yang berbeda
diperlukan untuk efektif menghilangkan materi partikel dan partikel
halus bagi oanel di perkotaan.
Apa yang ditemukan dalam beberapa tahun, ada kontaminasi di permukaan yang tidak dapat dihilangkan.
Berapapun anda sudah berupaya mengosok tapi tidak akan hilang, kecuali mengosok dengan kuat seakan mengaruk kaca panel.
Muller mengatakan penelitian mereka masih jalan panjang.
Ada strategi untuk melapis permukaan kaca dengan hidrofobik agar dapat menolak air.
Memungkinkan sebuah panel dipasang dengan posisi miring, maka debu dan air akan mengalir turun.
Tetapi beberapa instalasi mengunakan sudut tidak terlalu miring bahkan hampir horizontal. Bahan tersebut tidak akan berfungsi.
Solusi
yang sudah dilakukan di berbagai area dengan robot otonom. Dilengkapi
sikat yang berputar seperti dipasang di lahan pembangkit Timur Tengah
untuk membersihkan kaca.
Sistem robot mampu membersihkan panel, tetapi harus dilakukan setiap 2 hari sekali.
Bila tidak akan memunculkan semen kotoran yang semakin sulit dibersihkan.
Jamur
akan muncul di area kelembaban tinggi, dan jamur tidak mudah
dibersihkan kecuali dengan bahan kmia dan tekanan untuk mengupas mereka.
Untuk industri masih menjadi masalah dalam meningkatkan energi yang dihasilkan panel surya mereka.
Tapi
debu hal yang sangat sederhana ternyata berdampak jauh ke depan, dimana
kemampuan energi yang dihasilkan akan turun berjalan dengan waktu.