Energi terbarukan menjadi lebih populer untuk diadopsi dan dimasukkan ke dalam jaringan listrik nasional oleh negara-negara. Hal ini juga semakin menjadi pilihan bagi komunitas kecil dan individu. Kemampuan untuk menghasilkan listrik sendiri dan hidup tanpa ketergantungan pada jaringan listrik publik merupakan pilihan yang tepat bagi banyak orang.
Sistem tenaga hibrida dapat mengintegrasikan dan memanfaatkan berbagai bentuk energi alam, termasuk matahari, angin, dan air, serta terhubung ke generator mandiri dan jaringan listrik publik. Artikel ini menjelaskan cara kerja sistem ini dan pilihan apa saja yang tersedia.
Daftar Isi
Pertumbuhan pasar sistem tenaga hibrida
Pengenalan sistem tenaga hibrida
Komponen sistem tenaga hibrida
Bagaimana memilih ukuran sistem tenaga hibrida yang tepat
Pesan terakhir
Pertumbuhan pasar sistem tenaga hibrida
Sistem tenaga listrik hibrida kini semakin populer di seluruh dunia, terutama bagi rumah-rumah yang menginginkan fleksibilitas dan penghematan biaya dalam memanfaatkan energi terbarukan untuk meminimalkan ketergantungan pada jaringan listrik publik yang semakin mahal.
Di banyak negara, terdapat dukungan pemerintah dan keringanan pajak bagi rumah-rumah yang menggunakan sistem energi terbarukan, dan beberapa negara akan membeli kembali kelebihan listrik dari pengguna jika tersedia.
Pasar global untuk sistem tenaga hibrida adalah US$ 2 miliar pada tahun 2022, dan diproyeksikan tumbuh sangat positif 10.4% tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR), Dari US$ 2.4 miliar pada tahun 2023 menjadi sekitar US$ 4 miliar pada tahun 2028. Kawasan Eropa dan Asia Pasifik menunjukkan pertumbuhan tertinggi seperti terlihat pada grafik grafik di atas.
Pengenalan sistem tenaga hibrida
Ketenagalistrikan dapat dihasilkan dari berbagai sumber alam dan teknologi hadir untuk menangkap dan mengintegrasikan kekuatan tersebut di tingkat nasional. Namun, semua teknologi ini kini tersedia dalam skala kecil yang dapat digunakan untuk pertanian, komunitas kecil, dan bahkan untuk rumah individu.
Kebanyakan orang akrab dengan panel surya di rumah untuk membantu menghasilkan listrik untuk rumah. Mereka yang tinggal di pertanian mungkin juga akrab dengan penggunaan turbin angin sebagai pembangkit listrik. Dan ada pula yang menggunakan sumber air terdekat untuk menghasilkan listrik. Semua ini merupakan cara yang sudah mapan dalam menggunakan sumber energi alami untuk melengkapi atau memenuhi kebutuhan listrik rumah secara lengkap.
Rumah yang hanya menggunakan listrik dari jaringan utilitas publik disebut sebagai 'grid-tied', atau 'on-grid', sedangkan rumah yang menghasilkan seluruh kebutuhan listriknya sendiri dan tidak menggunakan jaringan publik disebut 'off-grid'. . Masyarakat yang tinggal di daerah terpencil seringkali hidup di luar jaringan listrik, baik karena kebutuhan atau karena pilihan.
Sistem tenaga hibrida, seperti sistem 5-10 Kw yang ditunjukkan di atas, dapat mengintegrasikan listrik yang dihasilkan dari berbagai sumber alami. Jika diperlukan, pembangkit listrik ini dapat digabungkan dengan sumber listrik lain seperti jaringan listrik umum dan generator bahan bakar yang berdiri sendiri. Sistem dapat beralih di antara mode jaringan yang berbeda tergantung pada sumber daya yang tersedia.
Sistem tenaga hibrida dapat menggunakan satu atau lebih cara untuk menangkap energi, dengan pilihan yang biasanya berupa panel surya fotovoltaik (PV) dan turbin angin skala kecil, namun juga dapat mencakup turbin mini hidro.
Untuk setiap sumber, energi ditangkap, baik sebagai arus searah (DC) atau sebagai arus bolak-balik (AC). Ini diatur dan disimpan sebagai DC di bank, atau susunan baterai. Arus DC ini kemudian disalurkan ke rumah sebagai arus DC, atau dengan diubah menjadi AC menggunakan inverter, yang kemudian dapat digunakan oleh peralatan rumah tangga sesuai kebutuhan.
Komponen sistem tenaga hibrida
Sebagian besar tersedia secara komersial sistem tenaga hibrida termasuk solusi tenaga surya dan angin. Hal ini biasanya tidak mencakup solusi lain seperti generator, solusi pembangkit listrik tenaga air, atau bentuk penyediaan energi lainnya seperti biomassa. Sistem yang hanya mencakup panel surya PV, dan tidak ada pilihan turbin angin, biasanya diiklankan sebagai sistem 'surya' hibrida.
Panel surya tersedia dalam berbagai ukuran dan daya, mulai dari sekitar 100 watt hingga lebih dari 700 watt per panel. Merupakan hal yang biasa untuk membangun susunan panel melintasi atap, melintasi ruang datar, atau pada sudut menghadap matahari.
Turbin angin hadir dalam dua versi utama, tipe horizontal (baling-baling), dan tipe vertikal (pengocok telur). Ada paket sistem tenaga hibrida yang tersedia dengan kedua jenis turbin.
Beberapa penyedia memberi harga pada paket mereka dari harga awal, dan harga akhir tergantung pada jumlah panel surya, turbin angin, dan daya pengontrol dan inverter.
Pengontrol daya dan inverter
Inti dari sistem tenaga hibrida adalah pengontrol dan inverter.
Peran utama inverter daya hibrida adalah mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC). Jaringan listrik publik menggunakan AC karena ini adalah arus paling efisien untuk transmisi jarak jauh. Pasokan listrik rumah tangga juga berupa AC, seperti halnya sebagian besar peralatan rumah tangga.
Namun, panel surya PV menghasilkan arus DC yang tidak stabil, sedangkan turbin angin dan air menghasilkan daya AC yang tidak stabil. Baterai penyimpanan menggunakan DC sebagai cara paling efisien untuk menahan arus. Oleh karena itu sistem harus mampu menstabilkan setiap daya yang diterima, dan mengubahnya menjadi arus DC untuk disimpan. Itu adalah tugas dari pengontrol daya hibrida.
Menstabilkan dan mengubah daya dapat dikelola dengan pengontrol terpisah, seperti pada diagram pemasok off-grid di atas a sistem tenaga angin dan surya hibrida, menunjukkan pengontrol hibrida angin/surya yang dimasukkan ke dalam baterai. Daya baterai yang tersimpan kemudian diubah menjadi AC oleh inverter yang mengalirkan listrik ke peralatan rumah tangga.
Namun, beberapa inverter modern berfungsi baik sebagai pengontrol sekaligus inverter, dan juga dapat menyediakan fungsionalitas manajemen tingkat lanjut, seperti pelaporan data cloud dan komputer.
Dalam diagram sistem tenaga hibrida di atas, semua pasokan terhubung langsung ke inverter, termasuk dari sumber terbarukan (tenaga ramah lingkungan), jaringan publik, dan generator rumah. Itu inverter daya hibrida mengatur arus dari semua sumber yang berbeda, menyimpannya, dan mengaksesnya bila diperlukan untuk pasokan rumah.
Inverter cerdas modern memberikan manajemen daya yang fleksibel untuk:
- mengendalikan biaya energi terbarukan,
- menyimpan energi dalam susunan baterai,
- memantau dan melaporkan tingkat pengisian daya baterai,
- mengalihkan penggunaan antara jaringan utilitas publik dan baterai,
- mengubah arus DC yang tersimpan menjadi arus AC,
- memasok listrik untuk aplikasi rumah,
- memasok kelebihan listrik kembali ke jaringan utilitas publik
- menyediakan data waktu nyata ke cloud dan komputer lokal.
Inverter gelombang sinus murni menghasilkan arus AC yang sangat stabil dan sesuai dengan arus jaringan utilitas publik. Hal ini diperlukan untuk menyediakan listrik berkualitas tinggi, bersih, dan andal untuk peralatan rumah tangga, yang sebagian besar berisi perangkat elektronik sensitif.
Rangkaian baterai lithium ion
Apapun energi yang ditangkap, harus disimpan untuk digunakan bila diperlukan. Hal ini dilakukan dengan susunan, atau kumpulan, baterai lithium ion. Penyimpanan baterai tersedia dalam berbagai bentuk, mulai dari baterai sederhana yang 'diikat' dengan kabel, hingga lemari bersih modern yang tidak terlihat janggal di rumah dan juga memungkinkan pemantauan jarak jauh.
Jumlah penyimpanan baterai yang diperlukan akan bergantung pada kebutuhan konsumsi daya domestik pengguna, dan sejauh mana pengguna ingin tetap independen dari jaringan listrik lokal. Semakin banyak daya yang disimpan, semakin banyak listrik yang tersedia untuk penggunaan di luar jaringan listrik.
Kredensial mikro baterai bertumpuk dan rangkaian inverter memiliki tampilan kabinet yang bersih sehingga cocok ditempatkan di dalam rumah. Baterai ini dapat ditumpuk dan dikonfigurasi dalam beberapa lapisan baterai 5 Kw, dan hadir sebagai sistem all-in-one bersama dengan inverter dan lapisan pengontrol. Dengan empat lapisan baterai, baterai ini dapat menyalurkan daya 20 Kilowatt per jam ke rumah. Kinerja dan tingkat baterai dapat dipantau melalui tampilan LED serta online melalui cloud dan komputer. Harganya mulai sekitar US$749 dan akan bergantung pada jumlah lapisan baterai yang dipesan.
Bagaimana memilih sistem tenaga hibrida yang tepat
Pilihan penangkapan energi terbarukan
Saat memilih sistem tenaga hibrida, keputusan pertama yang harus diambil adalah jenis energi terbarukan apa yang akan dipasang, dengan sistem yang paling lengkap termasuk tenaga angin dan surya, dan apakah sistem tersebut akan bersifat off-grid atau hybrid.
Ada banyak sistem yang tersedia yang menawarkan pilihan turbin angin dan panel surya. Periksa peringkat daya (dalam Kilowatt) yang ditentukan untuk dihasilkan oleh sistem, baik untuk komponen angin maupun panel surya.
Jika pembangkit listrik tenaga air atau generator lokal juga diperlukan, maka pembeli harus memeriksa masalah konektivitas apa pun dengan pemasok. Jika sistem tersebut akan terhubung ke jaringan utilitas publik, pembeli harus mengetahui dengan jelas apakah listrik akan disuplai terutama dari energi terbarukan, atau terutama dari jaringan listrik publik, dan bagaimana sistem akan beralih di antara keduanya.
Kapasitas pembalik
Keputusan mengenai inverter ditentukan oleh jumlah daya yang akan digunakan oleh rumah pada satu waktu.
Pembeli harus menghitung perkiraan permintaan energi maksimum secara bersamaan, dan berapa banyak daya yang mungkin dibutuhkan setiap jam. Misalnya, berapa banyak peralatan berbeda yang akan dijalankan pada waktu yang sama, dan peralatan apa saja yang akan digunakan?
Memasak adalah salah satu contoh permintaan yang tinggi karena sebagian besar peralatan dapur digunakan pada waktu yang sama dan semuanya dapat menghabiskan hingga 3 Kw satu per satu. Inverter harus memiliki kapasitas Kw per jam (Kwh) yang cukup untuk memenuhi kebutuhan yang paling ekstrim, atau inverter dapat kelebihan beban.
Pengontrol, penyimpanan energi, dan susunan baterai
Keputusan mengenai pengontrol dan kapasitas baterai ditentukan oleh jumlah daya yang akan dikumpulkan dan disimpan. Pembeli harus menghitung berapa banyak penyimpanan baterai yang dibutuhkan setiap hari dan memperkirakan di mana (dan kapan) daya tersebut akan dihasilkan.
Misalnya, jika turbin angin digunakan, berapakah kemungkinan jumlah listrik yang dihasilkan sepanjang hari pada rata-rata hari yang berangin? Berapa jumlah sinar matahari yang dapat ditangkap oleh panel surya PV dan pada jam berapa siang hari? Jika jaringan utilitas publik akan digunakan, apakah akan dilakukan pada jam-jam tertentu, misalnya di luar jam sibuk?
Pilihan pengontrol harus memadai untuk berbagai sumber energi, dan kapasitas baterai harus memadai untuk semua kemungkinan kebutuhan sepanjang hari, dengan mempertimbangkan kapan kemungkinan pengisian daya baterai akan dilakukan.
Bantuan pemasok
Pemasok Anda harus dapat membantu perhitungan, dan mungkin menawarkan spreadsheet untuk membantu Anda memperkirakan kebutuhan harian, termasuk puncak perolehan energi serta puncak penggunaan energi.
Biasanya merencanakan penggunaan dalam Kilowatt, berdasarkan perhitungan harian dan penggunaan bersamaan. Tagihan utilitas bulanan Anda, dibagi menjadi jumlah harian, dapat memberikan rata-rata penggunaan keseluruhan, dan oleh karena itu diperlukan penyimpanan keseluruhan.
Namun, Anda juga harus mencari puncak penggunaannya. Waktu makan adalah waktu puncak yang umum, dan beberapa peralatan yang umum digunakan memiliki kebutuhan daya yang tinggi. Oven, microwave, ketel listrik, penggorengan udara, dan pemanggang roti adalah contoh-contoh yang dapat menggunakan daya antara 1-4Kw, jadi ketika semuanya dijumlahkan, kemungkinan besar terjadi penurunan daya secara bersamaan. Ingat juga bahwa peralatan lain dapat digunakan pada waktu yang bersamaan. Pemanas rumah, pemanas air, power amplifier, tv dan WiFi rumah, serta pengisian daya mobil listrik. Semua ini juga menggunakan kekuatan.
Kelebihan daya dan umpan balik jaringan
Jika model biayanya adalah untuk menghasilkan surplus pasokan yang dapat diumpankan kembali ke jaringan utilitas publik, maka perkiraannya harus mencakup surplus tersebut, karena hal ini mungkin memerlukan tambahan turbin angin atau panel surya.
Saat memasang sistem tenaga hibrida, penting untuk diingat bahwa terdapat biaya awal yang besar sebelum penghematan biaya dapat dicapai. Turbin dan panel PV, pengontrol dan inverter, serta rangkaian baterai bisa mahal, ditambah biaya pemasangan dan biaya tambahan untuk pemeliharaan berkala.
Pengembalian investasi mungkin memerlukan waktu bertahun-tahun, bukan berbulan-bulan, sehingga sistem yang dimaksudkan tidak hanya harus sesuai dengan anggaran, namun juga mempertimbangkan biaya yang berkelanjutan.
Pesan terakhir
Ketersediaan sistem tenaga hibrida skala kecil memungkinkan pasar perumahan memanfaatkan berbagai sumber energi terbarukan, dikombinasikan dengan jaringan utilitas publik. Sistem tipikal dilengkapi dengan turbin angin vertikal atau horizontal yang cocok untuk digunakan di rumah. Sistem ini juga dilengkapi dengan panel surya PV yang dapat ditempatkan dengan nyaman di atap.
Terdapat beragam pilihan sistem tenaga hibrid yang tersedia, yang mencakup komponen utama pengontrol daya hibrid, inverter, susunan baterai penyimpanan, dan perangkat lunak pemantauan cerdas. Pembeli harus mengetahui dengan jelas kebutuhan listriknya, berapa banyak yang perlu dihasilkan dan berapa banyak yang dibutuhkan untuk digunakan oleh rumah pada satu waktu.
Sistem tenaga listrik hibrida memerlukan investasi di muka untuk peralatan dan pemasangannya, dan pembeli harus menyadari bahwa ROI kemungkinan besar akan tersebar dalam jangka waktu yang lama. Pemasok harus dapat membantu perhitungan untuk menentukan ukuran sistem yang tepat, dan berbagai pilihan dapat ditemukan di showroom online di Chovm.com.
