Integrasi Tenaga Surya: Dasar-Dasar Layanan Inverter dan Jaringan

APA ITU INVERTER?

Inverter adalah salah satu peralatan terpenting dalam sistem energi surya. Ini adalah perangkat yang mengubah listrik arus searah (DC), yang dihasilkan oleh panel surya, menjadi listrik arus bolak-balik (AC), yang digunakan oleh jaringan listrik. Di DC, listrik dipertahankan pada tegangan konstan dalam satu arah. Di AC, listrik mengalir di kedua arah di sirkuit saat tegangan berubah dari positif ke negatif. Inverter hanyalah salah satu contoh dari kelas perangkat yang disebutelektronik daya that regulate the flow of electrical power.

Pada dasarnya, inverter menyelesaikan konversi DC-ke-AC dengan mengalihkan arah input DC bolak-balik dengan sangat cepat. Akibatnya, input DC menjadi output AC. Selain itu, filter dan elektronik lainnya dapat digunakan untuk menghasilkan tegangan yang bervariasi sebagai gelombang sinus yang bersih dan berulang yang dapat disuntikkan ke jaringan listrik. Gelombang sinus adalah bentuk atau pola yang dihasilkan tegangan dari waktu ke waktu, dan itu adalah pola daya yang dapat digunakan jaringan tanpa merusak peralatan listrik, yang dibangun untuk beroperasi pada frekuensi dan tegangan tertentu.

Inverter pertama dibuat pada abad ke-19 dan bersifat mekanis. Motor berputar, misalnya, akan digunakan untuk terus mengubah apakah sumber DC dihubungkan maju atau mundur. Hari ini kami membuat sakelar listrik dari transistor, perangkat solid-state tanpa bagian yang bergerak. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau gallium arsenide. Mereka mengontrol aliran listrik sebagai respons terhadap sinyal listrik luar.

Jika Anda memiliki tata surya rumah tangga, inverter Anda mungkin menjalankan beberapa fungsi. Selain mengubah energi surya Anda menjadi listrik AC, ia dapat memantau sistem dan menyediakan portal untuk komunikasi dengan jaringan komputer. Sistem penyimpanan baterai surya plus mengandalkan inverter canggih untuk beroperasi tanpa dukungan apa pun dari jaringan listrik jika terjadi pemadaman listrik, jika memang dirancang demikian.

MENUJU GRID BERBASIS INVERTER

Secara historis, tenaga listrik sebagian besar dihasilkan dengan membakar bahan bakar dan menghasilkan uap, yang kemudian memutar generator turbin, yang menghasilkan listrik. Gerakan generator ini menghasilkan daya AC saat perangkat berputar, yang juga mengatur frekuensi, atau berapa kali gelombang sinus berulang. Frekuensi daya merupakan indikator penting untuk memantau kesehatan jaringan listrik. Misalnya, jika ada terlalu banyak bebanâterlalu banyak perangkat yang mengonsumsi energiâmaka energi akan dikeluarkan dari jaringan lebih cepat daripada yang dapat disuplai. Akibatnya, turbin akan melambat dan frekuensi AC akan berkurang. Karena turbin adalah objek berputar yang masif, mereka menolak perubahan frekuensi sama seperti semua objek menolak perubahan gerakannya, sebuah properti yang dikenal sebagai inersia.

Karena lebih banyak tata surya ditambahkan ke jaringan, lebih banyak inverter yang terhubung ke jaringan daripada sebelumnya. Pembangkit berbasis inverter dapat menghasilkan energi pada frekuensi apapun dan tidak memiliki sifat inersia yang sama dengan pembangkit berbasis uap, karena tidak ada turbin yang terlibat. Akibatnya, beralih ke jaringan listrik dengan lebih banyak inverter memerlukan pembangunan inverter yang lebih cerdas yang dapat merespons perubahan frekuensi dan gangguan lain yang terjadi selama pengoperasian jaringan, dan membantu menstabilkan jaringan terhadap gangguan tersebut.

LAYANAN GRID DAN INVERTER

Operator jaringan mengelola pasokan dan permintaan listrik pada sistem kelistrikan dengan menyediakan berbagai layanan jaringan. Layanan jaringan adalah kegiatan yang dilakukan operator jaringan untuk menjaga keseimbangan seluruh sistem dan mengelola transmisi listrik dengan lebih baik.

Saat jaringan berhenti berperilaku seperti yang diharapkan, seperti saat ada penyimpangan voltase atau frekuensi, inverter cerdas dapat merespons dengan berbagai cara. Secara umum, standar untuk inverter kecil, seperti yang terpasang pada tata surya rumah tangga, adalah untuk tetap menyala selama atau ânaik melaluiâ gangguan kecil pada voltase atau frekuensi, dan jika gangguan berlangsung lama atau lebih besar dari biasanya, mereka akan memutuskan sendiri dari jaringan dan mati. Respons frekuensi sangat penting karena penurunan frekuensi dikaitkan dengan pembangkitan yang dimatikan secara tidak terduga. Menanggapi perubahan frekuensi, inverter dikonfigurasikan untuk mengubah output dayanya untuk mengembalikan frekuensi standar. Sumber daya berbasis inverter mungkin juga merespons sinyal dari operator untuk mengubah keluaran dayanya karena suplai dan permintaan lain pada sistem kelistrikan berfluktuasi, layanan jaringan yang dikenal sebagai kontrol pembangkitan otomatis. Untuk menyediakan layanan jaringan, inverter perlu memiliki sumber daya yang dapat mereka kendalikan. Ini dapat berupa pembangkitan, seperti panel surya yang saat ini menghasilkan listrik, atau penyimpanan, seperti sistem baterai yang dapat digunakan untuk menyediakan daya yang sebelumnya disimpan.

Layanan jaringan lain yang dapat disediakan oleh beberapa inverter tingkat lanjut adalah pembentukan jaringan. Inverter pembentuk kisi dapat memulai kisi jika turunâproses yang dikenal sebagai start hitam. Inverter âgrid-followingâ tradisional memerlukan sinyal luar dari jaringan listrik untuk menentukan kapan peralihan akan terjadi untuk menghasilkan gelombang sinus yang dapat disuntikkan ke jaringan listrik. Dalam sistem ini, daya dari jaringan memberikan sinyal yang coba dicocokkan oleh inverter. Inverter pembentuk jaringan yang lebih canggih dapat menghasilkan sinyal itu sendiri. Misalnya, jaringan panel surya kecil mungkin menunjuk salah satu inverternya untuk beroperasi dalam mode pembentuk jaringan sementara yang lain mengikuti jejaknya, seperti pasangan dansa, membentuk jaringan yang stabil tanpa pembangkitan berbasis turbin.

Daya reaktif adalah salah satu layanan grid terpenting yang dapat disediakan oleh inverter. Pada jaringan listrik, teganganâ gaya yang mendorong muatan listrikâselalu bolak-balik, demikian pula arusâpergerakan muatan listrik. Tenaga listrik dimaksimalkan ketika tegangan dan arus disinkronkan. Namun, ada kalanya tegangan dan arus mengalami penundaan antara dua pola bolak-balik seperti saat motor sedang berjalan. Jika tidak sinkron, sebagian daya yang mengalir melalui rangkaian tidak dapat diserap oleh perangkat yang terhubung, sehingga mengakibatkan hilangnya efisiensi. Lebih banyak daya total akan dibutuhkan untuk menciptakan jumlah yang sama dari âdaya nyataââdaya yang dapat diserap oleh beban. Untuk mengatasi hal ini, utilitas memasok daya reaktif, yang membawa voltase dan arus kembali sinkron dan membuat listrik lebih mudah dikonsumsi. Daya reaktif ini tidak digunakan sendiri, melainkan membuat daya lain berguna. Inverter modern dapat menyediakan dan menyerap daya reaktif untuk membantu jaringan menyeimbangkan sumber daya penting ini. Selain itu, karena daya reaktif sulit untuk diangkut dalam jarak jauh, sumber daya energi terdistribusi seperti atap surya merupakan sumber daya reaktif yang sangat berguna.

JENIS INVERTER

Ada beberapa jenis inverter yang mungkin dipasang sebagai bagian dari tata surya. Di pabrik utilitas skala besar atau proyek surya komunitas skala menengah, setiap panel surya dapat dilampirkan ke satuinverter pusat. Rangkaian inverters connect a set of panels—a string—to one inverter. That inverter converts the power produced by the entire string to AC. Although cost-effective, this setup results in reduced power production on the string if any individual panel experiences issues, such as shading. Mikroinverter are smaller inverters placed on every panel. With a microinverter, shading or damage to one panel will not affect the power that can be drawn from the others, but microinverters can be more expensive. Both types of inverters might be assisted by a system that controls how the solar system interacts with attached battery storage. Solar can charge the battery directly over DC or after a conversion to AC.