Lampu tenaga surya

Lampu tenaga surya, juga dikenal sebagai lampu matahari atau lentera surya, adalah sistem penerangan yang terdiri dari lampu LED, panel surya, baterai, pengontrol pengisian daya, dan mungkin juga terdapat inverter. Lampu ini beroperasi menggunakan listrik dari baterai, yang diisi daya melalui penggunaan panel fotovoltaik surya.

Penerangan rumah tangga bertenaga surya dapat menggantikan sumber cahaya lain seperti lilin atau lampu minyak tanah. Lampu surya memiliki biaya operasional yang lebih rendah daripada lampu minyak tanah karena energi terbarukan dari matahari gratis, tidak seperti bahan bakar. Selain itu, lampu surya tidak menghasilkan polusi udara dalam ruangan, tidak seperti lampu minyak tanah. Namun, lampu surya umumnya memiliki biaya awal yang lebih tinggi, dan bergantung pada cuaca.

Lampu tenaga surya untuk digunakan di daerah pedesaan seringkali memiliki kemampuan untuk menyediakan pasokan listrik bagi perangkat lain, seperti untuk mengisi daya ponsel. Investor Amerika telah berupaya mengembangkan lentera tenaga surya seharga $10 per unit untuk menggantikan lampu minyak tanah.

Sejarah

Pangsa pasar global dalam hal produksi tahunan berdasarkan teknologi PV sejak tahun 1990.

Beberapa panel fotovoltaik surya menggunakan panel silikon monokristalin atau polikristalin, sementara teknologi yang lebih baru menggunakan sel surya film tipis. Sejak sel surya modern diperkenalkan pada tahun 1954 di Bell Labs, kemajuan dalam efisiensi sel surya dalam mengubah cahaya menjadi energi listrik, dan teknik manufaktur modern yang dikombinasikan dengan efisiensi skala telah menyebabkan pertumbuhan fotovoltaik secara internasional.

Hingga tahun 2016, lampu LED hanya menggunakan sekitar 10% energi yang dibutuhkan lampu pijar. Efisiensi dalam produksi lampu LED telah menyebabkan peningkatan penggunaannya sebagai alternatif penerangan listrik lainnya.

Komponen

Seluruh struktur lampu tenaga surya ditunjukkan pada Gambar 2.

Panel surya

Panel surya terbuat dari silikon, bahan semikonduktor. Sel surya memiliki dua lapisan silikon yang berbeda. Lapisan bawah memiliki lebih sedikit elektron dan karenanya memiliki muatan positif yang sedikit karena sifat muatan negatif elektron. Selain itu, lapisan atas memiliki lebih banyak elektron dan memiliki muatan negatif yang sedikit. Sebuah penghalang potensial tercipta di antara kedua lapisan ini.

Ketika aliran partikel cahaya yang disebut foton masuk, mereka melepaskan energinya ke atom-atom dalam silikon. Hal ini mendorong satu elektron dari ikatan kovalen ke tingkat energi berikutnya dari lapisan atas ke lapisan bawah. Peningkatan elektron ini memungkinkan pergerakan yang lebih bebas di dalam kristal yang menghasilkan arus. Semakin banyak cahaya yang menembus, semakin banyak elektron yang bergerak, sehingga semakin banyak arus yang mengalir di antaranya. Proses ini disebut efek fotovoltaik dan fotolistrik. Sistem fotovoltaik secara langsung mengubah sinar matahari menjadi listrik.

Panel surya terbuat dari lapisan-lapisan material yang berbeda, seperti yang dapat Anda lihat pada Gambar 2, dengan urutan kaca, lapisan pelindung (enkapsulasi), sel kristal, lapisan pelindung (enkapsulasi), lembaran belakang, kotak sambungan, dan terakhir rangka. Lapisan pelindung (enkapsulasi) mencegah masuknya kelembapan dan kontaminan yang dapat menyebabkan masalah.

Gambar 2

Baterai

Baterai biasanya ditempatkan di dalam wadah logam atau plastik. Di dalam wadah terdapat elektroda termasuk katoda dan anoda tempat terjadinya reaksi kimia. Terdapat juga pemisah antara katoda dan anoda yang mencegah elektroda bereaksi bersamaan sekaligus memungkinkan muatan listrik mengalir bebas di antara keduanya. Terakhir, kolektor menghantarkan muatan dari baterai ke luar.

Baterai di dalam lampu tenaga surya biasanya menggunakan teknologi elektrolit gel dengan kinerja tinggi dalam pengosongan daya yang dalam, agar dapat digunakan dalam rentang suhu ekstrem. Baterai ini juga dapat menggunakan timbal-asam, nikel metal hidrida, nikel kadmium, atau litium.

Bagian lampu ini menyimpan energi dari panel surya dan menyediakan daya saat dibutuhkan di malam hari ketika tidak ada energi cahaya yang tersedia.

Secara umum, efisiensi konversi energi fotovoltaik terbatas karena alasan fisik. Sekitar 24% radiasi matahari dengan panjang gelombang panjang tidak diserap. 33% adalah panas yang hilang ke lingkungan sekitar, dan kerugian lebih lanjut sekitar 15-20%. Hanya 23% yang diserap, yang berarti baterai merupakan bagian penting dari lampu tenaga surya.

Pengontrol pengisian daya

Bagian ini mengontrol seluruh sistem kerja untuk melindungi pengisian daya baterai. Ini memastikan, dalam keadaan apa pun termasuk kondisi cuaca ekstrem dengan perbedaan suhu yang besar, baterai tidak mengalami pengisian daya berlebih atau pengosongan daya berlebih yang dapat merusak baterai lebih lanjut.

Bagian ini juga mencakup komponen tambahan seperti pengontrol lampu, pengontrol waktu, suara, kompensasi suhu, proteksi petir, proteksi polaritas terbalik, dan sakelar transfer AC yang memastikan beban cadangan sensitif bekerja normal saat terjadi pemadaman listrik.

Prinsip kerja

Gambar 3

Lampu LED digunakan karena efisiensi pencahayaannya yang tinggi dan umur pakainya yang panjang. Di bawah kendali pengontrol pengisian daya DC, kontrol tanpa kontak secara otomatis menyalakan lampu saat gelap dan mematikannya di siang hari. Terkadang juga dikombinasikan dengan pengontrol waktu untuk mengatur waktu tirai agar lampu menyala dan mati secara otomatis.

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3, chip tersebut mencakup mikrochip(R), B-, B+, S- dan S+. S+ dan S- keduanya terhubung ke panel surya dengan kawat, salah satunya bermuatan positif dan yang lainnya bermuatan negatif. B- dan B+ terhubung ke dua baterai dalam hal ini. Cahaya akan dipancarkan melalui lampu LED ketika semuanya terhubung.

Manfaat

Lampu tenaga surya lebih mudah dipasang dan dirawat oleh pelanggan karena tidak memerlukan kabel listrik. Lampu tenaga surya dapat menguntungkan pemiliknya dengan mengurangi biaya perawatan dan tagihan listrik. Lampu tenaga surya juga dapat digunakan di

Daerah-daerah yang tidak memiliki jaringan listrik atau daerah terpencil yang kekurangan pasokan listrik yang andal. Ada banyak kisah orang-orang dengan penyakit paru-paru, kerusakan mata, luka bakar, dan terkadang bahkan kematian hanya karena mereka tidak memiliki alternatif penerangan yang sehat di malam hari. Wanita merasa tidak aman berjalan ke toilet di luar setelah gelap. Bayi dilahirkan oleh bidan hanya dengan menggunakan lilin, dan siswa tidak dapat belajar ketika matahari terbenam karena kurangnya penerangan, yang menyebabkan peningkatan buta huruf dan kemiskinan yang terus-menerus. Inilah realitas bagi lebih dari 1 miliar orang di seluruh dunia. Kurangnya penerangan sama dengan kemiskinan yang terus-menerus dirasakan di seluruh dunia. Pada lampu energi surya, energi cahaya diubah menjadi energi listrik, artinya sangat nyaman untuk kehidupan kita sehari-hari.

Keluaran energi surya dibatasi oleh cuaca dan dapat kurang efektif jika berawan, basah, atau musim dingin.

Rumah tangga yang beralih dari lampu minyak tanah ke lampu tenaga surya juga mendapat manfaat dari pengurangan risiko kesehatan yang terkait dengan emisi minyak tanah. Minyak tanah seringkali berdampak negatif pada paru-paru manusia.

Penggunaan energi surya meminimalkan polusi yang dihasilkan di dalam ruangan, di mana minyak tanah telah dikaitkan dengan kasus masalah kesehatan. Namun, panel fotovoltaik terbuat dari silikon dan logam beracun lainnya termasuk timbal yang sulit untuk dibuang.

Penggunaan lampu tenaga surya meningkatkan pendidikan bagi siswa yang tinggal di rumah tangga tanpa listrik. Ketika organisasi nirlaba Unite-To-Light menyumbangkan lampu tenaga surya kepada

Di sekolah-sekolah di wilayah terpencil KwaZulu Natal di Afrika Selatan, nilai ujian dan tingkat kelulusan meningkat lebih dari 30%. Lampu tersebut memberi siswa waktu tambahan untuk belajar setelah gelap.

Sebuah studi eksperimental tahun 2017 di daerah-daerah yang belum teraliri listrik di Bangladesh utara menemukan bahwa penggunaan lentera tenaga surya menurunkan total pengeluaran rumah tangga, meningkatkan jam belajar anak di rumah, dan meningkatkan kehadiran di sekolah. Namun, hal itu tidak meningkatkan prestasi pendidikan anak secara signifikan.

Menggunakan

Lampu jalan tenaga surya

Artikel utama: Lampu jalan tenaga surya

Lampu-lampu ini menyediakan cara yang praktis dan hemat biaya untuk menerangi jalan di malam hari tanpa memerlukan jaringan listrik AC untuk pejalan kaki dan pengemudi. Lampu-lampu ini dapat memiliki panel individual untuk setiap lampu dalam suatu sistem, atau dapat memiliki panel surya pusat yang besar dan bank baterai untuk memberi daya pada banyak lampu.

Lampu jalan LED tenaga surya

Pedesaan

Di pedesaan India, lampu tenaga surya, yang biasa disebut lentera surya, menggunakan LED atau CFL, digunakan untuk menggantikan lampu minyak tanah, lilin, dan alternatif penerangan murah lainnya. Terutama di daerah-daerah di mana listrik sulit diakses, lampu tenaga surya sangat bermanfaat dan juga meningkatkan kualitas hidup.