Teknologi tenaga solar yang tidak rumit telah memudahkan pelaksanaannya dalam projek penjanaan kuasa kecil dan besar. Prasyarat untuk mempunyai sebuah ladang solar PV adalah untuk mempunyai ruang yang mendapat cahaya matahari dengan mudah, termasuk mana-mana ruang terbuka seperti padang pasir terbuka, padang terbuka, di atas bangunan dan kenderaan, dengan masa kini termasuk badan air terbuka air (sungai dan laut).

Baru-baru ini Ketua Menteri Sarawak Datuk Patinggi Abang Johari Tun Openg telah memberikan cadangan kepada LONGi Group of China (pangkalan pembuatan photovoltaic bersepadu pertama di satu lokasi yang menghasilkan jubin silikon Mono crystalline, wafer, sel dan modul) untuk meneroka kemungkinan membangunkan taman solar terapung di empangan dan sungai di negeri ini.

Elektrik adalah teknologi dan sektor yang terlalu besar untuk gagal dalam dunia moden ini kerana kami bergantung kepada tenaga elektrik untuk menjalankan sebahagian besar utiliti, pengangkutan, rutin harian dan alat peribadi kami. Mari mengetahui bagaimana ladang solar terapung boleh menjadi alternatif seterusnya dalam usaha kami untuk penjanaan tenaga yang boleh diperbaruhi.

Pergerakan Global Ladang Solar terapung

Ladang Solar terapung juga dikenali sebagai Sistem Solar Terapung atau Floatovoltaics.

Ladang solar terapung bukanlah idea baru. Bagaimanapun, disebabkan oleh manfaatnya PV Solar Terapung berbanding dengan penempatan PV Solar yang lain (yang akan dibincangkan di bawah), ianya mendapat populariti di China, India, United Kingdom, dan Jepun, di mana terdapat bumbung yang terhad dan / atau ruang tanah yang terhad untuk pemasangan.

Sebelum 2014, hanya terdapat tiga ladang suria yang terapung yang telah disambung secara dalam talian, namun dalam tempoh tiga tahun, bilangan pemasangan dan kapasiti yang berjaya meningkat di seluruh dunia dengan lebih daripada 100 Ladang Solar terapung yang beroperasi . Kira-kira 80% daripada 70 ladang solar terapung terletak di Jepun.

China secara aktif terlibat dalam pemasangan ladang suria yang terapung, dengan ketiga-tiga ladang solar terapung terbesar di dunia adalah milik China (pada awal tahun 2018). Pada masa ini ladang solar Terapung Terbesar adalah ladang suria 40 MW yang besar di atas lombong arang batu terbiar di China (wilayah Anhui berhampiran bandar Huainan), dengan ladang suria terapung yang lebih besar masih dalam pembinaan.

Ladang suria yang terapung kini masih kecil dibanding dengan ladang solar yang atas tanah yang lebih besar. Ladang suria atas tanah terbesar di dunia adalah Tengger Desert Solar Park di China dengan kapasiti dipasang 1,547 MW di sebidang tanah seluas 43 Kilometer.

Dengan jatuhnya harga sel photovoltaics silikon, kos pemilikan kemudahan Solar Power akan jatuh dan menjadi lebih murah, di beberapa kawasan di dunia, kos untuk menjana kuasa dari Solar telah jatuh ke paras yang sama dengan kos untuk menjana kuasa dari bahan api fosil tradisional. Tidak lama lagi sebelum persoalan mengenai tempat untuk meletakkan Ladang Solar menjadi lebih relevan daripada persoalan adakah Kuasa Suria lebih murah daripada bahan api fosil.

Asas Generasi Tenaga Solar PV

Sebelum perbincangan yang panjang mengenai asas penjanaan kuasa Solar PV, sila lihat artikel kami yang lain:perkara yang perlu diketahui sebelum memasang Suria

Konsep penjanaan kuasa Solar PV sangat mudah. Sumber cahaya dengan tenaga yang mencukupi pada bahan Photovoltaic (sel suria) akan menyebabkan pergerakan elektron, jumlah Sel Suria yang mencukupi akan menghasilkan voltan yang mencukupi untuk menjalankan beban, penyongsang atau peranti lain.

Untuk memastikan kecekapan solar , sel-sel solar mesti menghadapi sumber cahaya (matahari) sepanjang masa tanpa masalah teduhan. Terdapat keuntungan dalam kecekapan jika sel suria lebih sejuk.

Konsep penyejukan sel-sel solar semasa penjanaan kuasa telah menyebabkan pembangunan ladang suria terapung, kerana penyejatan dan pemeluwapan air dari badan air boleh mempunyai kesan penyejukan yang ketara ke atas sel-sel solar.

Pemasangan PV Solar – Jenis atas Tanah atau atas Air?

Pemasangan PV solar atas tanah telah menjadi tradisi dalam pemasangan PV solar, kerana ia mudah ditingkatkan selagi ada tanah untuk mengembangkan. Di kebanyakan tempat yang boleh dihuni, bandar dan bandarraya, nilai tanah akan terlalu banyak dibelanjakan untuk bangunan ladang solar. Pada masa ini ladang solar besar-besaran terletak di padang pasir dengan tanah yang luas tanpa dihuni dan sumber cahaya matahari yang baik. Walau bagaimanapun ribut pasir tidak dapat diramalkan, yang boleh menerbangkan panel solar dan menutup panel dengan habuk pasir tebal yang mengurangkan kecekapannya. Di sesetengah negara, padang golf dan dataran yang tidak digunakan digunakan untuk pemasangan panel solar, tetapi apabila tanah menjadi semakin terhad, tanah tersebut masih akan ditebus untuk pengembangan bandar nanti.

Dengan tarif suria yang disediakan untuk rumah dan bangunan pemasangan panel solar, termasuk pemeteran bersih dan Feed In Tariff, pemasangan panel solar di atas bumbung dan panel solar panel bersepadu juga meningkat. Bagaimanapun, disebabkan oleh isu-isu lain seperti tempat pemasangan optimum yang terhad, dan kos pemasangan yang mahal, masih banyak bumbung yang tanpa panel solar.

Oleh itu, jenis ladang solar yang baru akan semakin meningkat, ladang solar terapung. Konsep ini adalah untuk membina ladang solar yang memakan ruang di badan air seperti sungai, takungan, tasik dan laut. Tubuh air ini adalah kawasan yang luas dan tiada tempat yang terlindung (sehingga sekarang, sangat kecil orang akan membina rumah dan tempat di atau di dalam badan air). Ia sesuai untuk ladang solar terapung, tetapi dengan satu masalah utama – panel solar tidak akan terapung di atas air, anda masih memerlukan peranti pengapungan yang tahan lama di bawah panel untuk memegangnya.

Membina Ladang Solar Terapung

Membina ladang suria yang terapung adalah semudah yang boleh dibunyikan – tetapi aspek teknikal boleh menjadi rumit dengan merujuk bahawa ladang suria terapung harus terus bertahan selama beberapa dekad tanpa panel mahal yang tenggelam ke dasar tasik atau sungai.

Anda masih boleh membina ladang solar terapung peribadi dengan panel solar diikatkan dengan rakit kayu, atau apa-apa yang mengapung – tidak terhad kepada balak, tong kosong, papan polistirena dan lain-lain. Tetapi dalam skala utiliti pembinaan ladang solar, pengurus akan mempunyai ketenangan fikiran jika kaedah yang digunakan untuk mengapungkan beribu-ribu panel solar boleh terus selamat selama sekurang-kurangnya 25-40 tahun, kerana jangka hayat purata panel lebih daripada 25 tahun. Memandangkan beberapa panel suria yang mempunyai reputasi mempunyai kuasa pengeluaran 80% kuasa asal selepas 25 tahun perkhidmatan, dan kebanyakan panel solar generasi awal yang dihasilkan 40 tahun yang lalu masih dalam perkhidmatan.

Dalam bahagian ini, kita akan menumpukan kepada konsep sistem pengapungan dan bukannya penjanaan kuasa solar secara keseluruhan. Secara amnya sistem PV suria jenis atas tanah atau terapung atas air adalah sama. Anda masih mempunyai panel solar, pendawaian, pemutus litar, penyongsang dll.

Untuk mempunyai ladang solar terapung, sistem pengapungan perlu mempunyai beberapa sifat berikut:

1. Ia mesti terapung.Sistem pengapungan perlu dapat menampung berat panel, kerangka, pendawaian dan modul penyongsang yang berkaitan. Teknologi yang sama digunakan untuk membina tongkang terapung dan kapal boleh digunakan, tidak terhad kepada sistem tangki balast yang terbuat dari logam, komposit, polimer, kaca serat, plastik dan sebagainya.
2. Ia mesti bertahan selama beberapa dekad.Bahan pilihan mesti bertahan tahun kerosakan air dan matahari terik. Bahan yang mempunyai jangka hayat kerosakan panjang dan mungkin boleh digunakan semula untuk tujuan lain.
3. Ia tidak boleh berkarat atau membocorkan bahan kimia.Isu yang penting kerana penkaratan atau pembocorkan bahan kimia ke dalam perairan boleh menyebabkan kebahayaan alam sekitar dan risiko pencemaran kepada air minuman atau akuakultur yang terkandung.
4. Ia mesti mudah dicagar.Apa-apa yang mengapung mungkin bergerak di atas air apabila terdapat pergerakan air dan udara. Seperti kapal-kapal yang mempunyai sauh untuk menahan diri dalam kedudukan di perairan, ladang-ladang suria yang terapung ini perlu mempunyai mekanisme penambat khusus yang tidak hanya melindungi diri mereka, tetapi juga menghalang mengetuk di antara peranti untuk mencegah kegagalan bahan awal. Ia juga mesti menanggung peningkatan dan penurunan paras air dari semasa ke semasa.
5. Ia mestilah modular.Modularity adalah salah satu konsep utama dalam membina sebuah sistem dengan banyak unit yang sama. Ia membolehkan perkilangan yang mudah dan cepat, pengangkutan yang lebih cepat dan pemasangan mudah dan mudah menukar unit rosak.
6. Ia mesti kos efektif.Kos adalah isu sensitif dalam semua aspek. Sekiranya kos bahan untuk membina ladang suria terapung adalah banyak magnitud yang lebih tinggi daripada kos untuk membeli tanah dan membina ladang solar atas tanah, pulangan dari projek itu akan dikurangkan, dan akan memacu kos untuk pengguna akhir.
7. Dengan Pilihannya, ia mesti menepati kehijauan kepada alam sekitar.Jika anda mempunyai keseluruhan sistem yang mempunyai tujuan ke arah penjanaan tenaga hijau, tetapi menggunakan sistem sokongan dan bahan yang berbahaya kepada alam sekitar, ia akan menjadi pendekatan yang bertentangan.
8. Dengan Pilihannya, ia mesti ada penggunaan lain.Seperti pepatah lama – membunuh dua burung dengan satu batu. Ladang solar terapung boleh mempunyai fungsi lain. Di sesetengah negara, ladang solar terapung juga ladang rumpai laut dan ladang akuakultur. Dengan sistem sensor, ia boleh bertindak sebagai unit kawalan kualiti air dan unit kajian iklim seperti pelampung di laut. Ia juga boleh digunakan untuk menandakan kawasan berbahaya dan cetek di sungai-sungai dan tasik-tasik dan mengelakkan kerosakan lulus dengan kapal. Sebahagian daripadanya akan dibincangkan di bahagian selanjutnya di bawah.

Oleh itu pada akhirnya, ia akan menjadi sistem yang mengapung seperti kapal, keras seperti tank, tahan lama seperti botol di laut, modular seperti LEGO … kita boleh mempunyai banyak teknologi yang dipinjam dari bangunan kapal tentera laut, rumah terapung, ladang rumpai laut terapung, akuakultur terapung dan lain-lain.

Manfaat Ladang Suria Terapung

Terdapat banyak manfaat daripada Ladang Solar Terapung yang boleh diletakkan di atas sungai dan tasik. Berikut adalah beberapa manfaat:

1. Bertindak sebagai penghalang untuk mengelakkan penyejatan air yang berlebihan (kehilangan penyejatan) . Walaupun sebahagian besar permukaan bumi ditutup dengan air, tetapi manusia dan banyak spesies lain hanya hidup di air tawar sahaja. Air tawar ini boleh ditemui di tasik, sungai, takungan, ais dan permafrost. Oleh kerana air tawar adalah sumber yang terhad, yang diancam oleh terlalu banyak penduduk, penebangan hutan, pertanian, pencemaran, desertifikasi dan sebagainya, adalah bijaksana untuk melindungi air ini sebanyak mungkin. Dengan pemanasan global yang dipercepat, semakin banyak air tawar disejat dari badan air tawar. Dengan empangan dan takungan yang lebih besar, terdapat peningkatan luas permukaan air (kawasan takungan) yang terdedah kepada matahari panas, yang diterjemahkan kepada peningkatan penyejatan air pada waktu siang. Kehilangan besar ini boleh berjumlah lebih sedikit daripada air yang ditahan di dalam takungan dan juga mengurangkan potensi output hidroelektrik dari masa ke masa. Secara tradisi kaedah lain seperti bola plastik telah dibebaskan ke takungan untuk mencegah kehilangan penyejatan tetapi tidak tanpa akibat alam sekitar. Sebagai alternatif jika kita boleh membina ladang solar terapung di sekurang-kurangnya 50% daripada permukaan takungan, kita boleh mengurangkan pendedahan cahaya matahari langsung yang menyebabkan kehilangan penyejatan di kawasan tersebut.

   

2. Memotong penggunaan tanah yang boleh dihuni.Harga tanah sentiasa dinaikkan apabila tanah yang sesuai untuk pembangunan semakin terhad. Dengan banyak tekanan dari kumpulan pemuliharaan alam sekitar dan perjanjian, banyak Hutan perlahan-lahan dilindungi dan dibatasi daripada pembangunan. Membina ladang-ladang suria di tanah yang boleh didiami (tidak termasuk ladang suria yang dibina di padang pasir, tetapi mereka juga menghadapi masalah lain seperti ribut pasir dan haba yang berlebihan), lama kelamaan pembangunan ladang suria atas tanah akan menjadi lebih mahal dalam kosnya kerana tanah ini lebih sesuai untuk pembangunan bandar. Oleh itu, ladang solar kini bergerak ke arah tanah yang tidak boleh didiami, termasuk padang pasir dan badan air (lautan, laut, sungai, tasik dan takungan). Dengan banyak empangan hidroelektrik besar dan takungan air minuman telah dibina untuk memenuhi permintaan pengembangan penduduk bandar, banyak tanah yang boleh dihuni juga tenggelam di bawah air dan dapat menjadikan mereka berguna sekali lagi adalah keutamaan kami. Reservoir besar yang dibuat oleh empangan ini menyediakan badan air yang statik dan tenang untuk penempatan panel solar yang terapung.

   

3. Mengurangkan ketumbuhan Algae dan rumpai air dalam empangan. Apabila terdapat badan air permukaan terbuka yang besar dengan pendedahan cahaya matahari yang baik dan nutrien mikro yang mencukupi di dalam air, ia akan menjadi tempat yang baik untuk ketumbuhan Algae dan Rumpai Air. Perkara yang baik tentang rumpai ini adalah menyediakan makanan yang cukup untuk akuakultur untuk dimakan. Walau bagaimanapun di tempat-tempat dengan pencemaran dari tanah pertanian yang berdekatan, terlebihan nutrien seperti fosfat akan menyebabkan Algae Bloom di mana air akan menjadi terlalu padat dengan Algae dalam masa yang singkat. Alga ini mungkin mati selepas seketika menyebabkan kepekatan organik mati yang tinggi yang mula mereput dan menggunakan oksigen terlarut di dalam air yang menyebabkan banyak ikan dan haiwan laut mati. Sesetengah mungkin mengeluarkan toksin ke dalam air. Perkembangan alga boleh dikawal dan dikurangkan dengan menyekat cahaya matahari kepada badan air. Ladang suria terapung boleh menawarkan penyekatan yang besar terhadap cahaya matahari ke perairan.
4. Meningkatkan kecekapan Sel Suria melalui penyejukan pasif.Kebanyakan sel solar menjana kuasa pada kecekapan yang lebih rendah di bawah penggunaan sebenar kerana keadaan dan suhu cahaya. Semakin tinggi suhu, voltan keluaran akan jatuh, diterjemahkan ke dalam kecekapan penurunan. Oleh itu, walaupun anda mempunyai cahaya matahari tengah hari yang terang bersinar di panel anda, tetapi apabila panel dipanaskan oleh matahari, kecekapan output masih kurang dari panel solar yang disejukkan. Penyejukan aktif mungkin berkos berlebihan, tetapi penyejukan pasif juga berkhasiat. Ada yang menunjukan peningkatan kecekapan yang ketara sebanyak 19% (sehingga 50%) dengan panel solar diletakkan di atas air. Di bawah haba matahari waktu siang, sejumlah air akan mengambil haba, dan sejumlah air yang diyejat menyejukkan air. Air memiliki keupayaan untuk memegang sejumlah besar tenaga haba sebelum ia dapat meningkatkan suhunya (kapasiti haba khusus yang tinggi), dibandingkan dengan logam, pasir dan bahan semulajadi yang lain. Semakin besar badan air, semakin banyak ketahanan terhadap perubahan suhu. Oleh kerana air berada berhampiran dengan panel solar, maka suhu boleh lebih baik dikawal oleh sifat-sifat badan air, berbanding dengan penempatan panel suria di padang pasir dan puncak bumbung.

   

   

Ladang solar terapung di setiap badan air?

Terdapat 78% daripada dunia yang diliputi air, membolehkan membina ladang suria terapung di semuanya? bolehkah kita ?

Sebelum kita melompat ke meletakan ladang suria terapung di setiap permukaan air di bumi, mari kita membahagikan air di bumi. 96.5% daripada air bumi adalah lautan, dan hanya 2.5% adalah air tawar, di mana 1.2% daripada air tawar adalah air permukaan, di mana 20.9% air permukaan berada di tasik.

Bolehkah kita membina ladang suria terapung di lautan dan tepi pantai? ya kita boleh, tetapi itu bukan tanpa ancaman. Air garam atau air masin mempunyai ciri-ciri menghakis pada struktur logam yang digunakan untuk memegang panel solar di tempat. Bingkai panel aluminium akan terhakis jika diletakkan di atas badan air masin. Salutan khas dan bahan komposit akan diperlukan. Walau bagaimanapun, badan air masin yang besar seperti lautan dan laut mesti pernah ada gelombang laut. Ribut laut atau Tsunami akan memusnahkan mana-mana ladang solar terapung di atas laut. Ini akan meningkatkan kos penyelenggaraan sistem dari semasa ke semasa. Tidak mustahil tetapi kurang layak.

Sungai boleh menjadi tempat untuk memasang solar terapung, namun kebanyakan sistem sungai dan laluan adalah laluan penting untuk pengangkutan air untuk kapal penumpang boleh kapal kargo. Sungai yang sibuk mungkin mempunyai kawasan keselamatan terhad untuk pembinaan solar yang terapung.

Yang lainnya ialah tasik air segar, sama ada secara semula jadi sebagai lembangan air, atau tasik buatan manusia untuk takungan air minuman, empangan hidroelektrik dan kawalan banjir & empangan pengairan. Badan air ini disumbangkan kepada <1% permukaan air bumi. Air dengan cara apa pun boleh menyebabkan masalah menghakis dalam jangka masa yang panjang tetapi air tawar kurang mengakis daripada air Saline. Masalah gelombang dan gejolak di tasik adalah kurang, yang menjadikan ladang solar terapung sesuai di dalam badan air ini. Dalam takungan sedia ada dan tasik yang sedia ada, sudah ada banyak kegunaan, termasuk kawalan banjir, rekreasi dan tujuan akuakultur, sambil menambah sebuah ladang suria terapung akan meningkatkan pemanfaatan bijak sumber yang sedia ada. Walau bagaimanapun, jika sebuah tasik atau takungan ditakrifkan sebagai tarikan pelancong, tujuan rekreasi dan laluan pengangkutan air utama, penambahan ladang solar terapung mungkin mempunyai kesan negatif yang signifikan terhadap aktiviti sedia ada. Oleh itu, adalah mustahil untuk menempatkan ladang solar terapung pada setiap badan air .

Ladang Suria Terapung, kemungkinan penebusan kerosakan yang dilakukan oleh Hidroelektrik

Sarawak mempunyai dua empangan hidroelektrik terbesar (Empangan Bakun dan Murum) di Malaysia. Kedua-dua empangan ini berada di bahagian atas senarai empangan hidroelektrik di Malaysia, yang mempunyai kapasiti penjanaan kuasa gabungan yang lebih banyak daripada jumlah kuasa yang dihasilkan daripada empangan lain di Malaysia digabungkan.

Maklumat lanjut mengenai empangan hidroelektrik di Sarawak, sila baca artikel kami yang lain: Cerita Dua Empangan – Bakun VS Murum.

Dengan siapnya empangan besar – Empangan Baleh – di Sarawak, tidak dapat dinafikan bahawa Sarawak adalah pakar dalam Hidroelektrik di rantau ini, tetapi ia juga menandakan bahawa banyak jisim tanah dan sumber hutan yang berharga di bawah air.

Takungan empangan besar-besaran mencipta peluang untuk ikan air tawar dan akuakultur udang, namun banyak yang masih tidak puas dengan jumlah banyak tanah tengelam di bawah air yang tidak dapat digunakan.

Ladang Suria terapung boleh menjadi jawapan alternatif kepada isu takungan besar-besaran. Ladang Solar boleh dibina merentasi bahagian besar takungan besar dan membentuk bekalan kuasa alternatif ke rantau ini atau berdekatan dengan kampung.

Ini adalah sebahagian dari usaha penjanaan tenaga yang lebih hijau di mana pelbagai sumber digabungkan untuk menjana tenaga yang berkekalan di rantau ini. Matahari memanaskan tanah dan menhasilkan wap yang membentuk awan. Kemudian awan menuangkan hujan ke lembangan semulajadi yang mengumpulkan semua air hujan ke dalam takungan yang membentuk tenaga berpotensi yang mengendalikan turbin hidroelektrik. Begitu juga, cahaya matahari boleh memancarkan sel photovoltaic untuk menghasilkan tenaga elektrik.

Kedua-dua Hydroelectric dan Photovoltaic akan membekalkan dua permintaan yang berbeza pada hari itu. Pada waktu siang, fotovoltaik akan berfungsi sebagai sumber kuasa untuk memenuhi permintaan Hari, manakala pada waktu malam, takungan empangan yang bertindak seperti bateri akan membekalkan elektrik pada waktu malam. Fotovoltaic juga boleh dioptimumkan untuk kuasa dekat oleh kampung dan bandar sementara Hidroelektrik akan bertanggungjawab untuk bandar dan kawasan lagi.

Nota sampingan: Tiada batasan untuk menerokai sumber kuasa ketiga dari tempat yang sama – Kuasa pelepasan gas Methane. Walau bagaimanapun, ianya bukan penjanaan tenaga yang bersih, bagaimanapun, pelepasan gas Methane dari perairan yang kaya dengan sisa biologi dan kurang oksigen dalam perairan tropika mempunyai 20 kali lebih banyak kesan rumah hijau daripada karbon dioksida sahaja. Pembakaran methane akan menghasilkan karbon dioksida yang kurang memudaratkan alam sekitar.

Mempelbagaikan Profil Tenaga

Elektrik adalah teknologi yang terlalu besar untuk gagal. Setiap kali pemadaman elektrik melanda sebuah bandar, seluruh bandar akan dihentikan. Komunikasi gagal, pengangkutan dihentikan, Kegiatan Perindustrian dan Komersil terhenti, Berjuta-juta dolar hilang dan panik bermula.

Kebanyakan grid utiliti elektrik kami adalah dalam rangkaian tenaga yang kompleks. Di Sarawak, kami mempunyai tenaga elektrik yang dihasilkan daripada pelbagai sumber, terutamanya stesen janakuasa Hidroelektrik, Diesel, kitaran Gabungan dan stesen pembangkit tenaga gas asli dan loji janakuasa arang batu. Walau bagaimanapun dengan mempunyai Ladang Suria Terapung akan menambah ke dalam keselamatan elektrik di rantau ini.

Di luar Potensi Suria Terapung

Ladang Suria Terapung, bukan sahaja mampu menghasilkan tenaga elektrik bersih, tetapi juga berpotensi untuk bergabung dengan teknologi terapung yang lain untuk mengembangkan keupayaannya.

Semuanya terserah kepada kreativiti anda tentang bagaimana membuatnya. Penciptaan ini tidak ada berkesudahan.

Beberapa idea adalah seperti berikut:

1. Ladang Suria Terapung dengan Ladang Akuakultur. Ladang suria terapung boleh membentuk struktur terapung untuk memegang dan melampirkan ladang ikan terapung anda juga.
2. Ladang Solar Terapung dengan terumbu karang tiruan. Melampirkan kerangka kerangka berongga sebagai terumbu karang tiruan di bawah ladang suria terapung boleh membenarkan pembiakan perikanan yang selamat.
3. Ladang Suria Terapung dengan ladang rumpai laut. Ladang rumpai laut boleh dilampirkan ke ladang suria yang terapung.
4. Ladang Solar Terapung dengan peranti deria pendahuluan. Melampirkan peranti deria merentasi Ladang Solar Terapung membolehkan pengumpulan data dari suhu air, perubahan tekanan atmosfera, paras air, kualiti air dan kekonduksian. Data-data ini yang dikumpulkan dari kawasan besar di seluruh takungan akan membolehkan simulasi yang kompleks untuk meramal corak cuaca, jumlah takungan dan bahkan dinamik kehidupan di dalam takungan.
5. Ladang Solar Terapung dengan Rig Mining Crypto. Bukan Tidak mustahil untuk mempunyai rig perlombongan crypto di bawah air, kerana badan air yang besar dapat menyejukkan mesin penghasil panas ini dengan berkesan dan tenaga Solar akan menghasilkan kuasa yang tidak terhad pada waktu siang. Idea ini tidak memberi manfaat kepada mereka yang mencari keuntungan kerana ia hanya akan berjalan pada waktu ada matahari dan kos pendahuluan yang tinggi tidak memberikan pulangan pelaburan yang baik.

Kesimpulannya

Ladang Solar Terapung adalah teknologi yang boleh digunakan di Takungan Empangan Hidroelektrik dan Tasik kami. Bagaimanapun, masih banyak rintangan untuk lulus dan banyak penyelidikan perlu dilakukan untuk menjadikannya pelaksanaan sebenar di rantau kita.

Kami juga mengharapkan pergerakan tenaga hijau yang lebih hebat di seluruh dunia, diperintis oleh negara besar seperti China, Jepun, India, Jerman, dan Amerika.

Generasi muda boleh mengambil ini sebagai satu cabaran dalam usaha mereka untuk mendapatkan tenaga boleh diperbaharui yang hijau.

Mereka adalah teknologi ajaib yang mengubah cahaya matahari menjadi elektrik untuk menyimpan atau kuasa peranti lain termasuk lampu buatan. Jadi apa yang indah tentang mereka? Bagaimana ia berfungsi ? Bagaimana ia dibuat? Mari cari tahu.

Photovoltaic

“Photo” bermaksud lampu, atau foton atau gelombang elektromagnet dalam spektrum cahaya yang dapat diterima. “Volt” bermakna perbezaan potensi elektrik, yang menyebabkan aliran elektron dan menjana arus elektrik.

Fotovoltaik bermaksud bahan yang dapat menunjukkan pergerakan elektron apabila terkena sumber cahaya (sumber semulajadi atau buatan dengan panjang gelombang dan tenaga yang mencukupi).

Operasi sel photovoltaic (PV) memerlukan tiga sifat asas:

• Penyerapan cahaya, menghasilkan sama ada pasangan pasang elektron atau excitons.
• Pemisahan pembawa caj jenis bertentangan.
• Pengekstrakan yang berasingan pembawa tersebut ke litar luaran yang melengkapkan peredaran elektron.

Di Sel Photovoltaik terdapat dua kumpulan berbeza, iaitu persimpangan tunggal dan persimpangan pelbagai.

Sel simpangan tunggal sel solar mempunyai hanya satu persimpangan p-n (Positif-Negatif), manakala sel simpangan pelbagai mempunyai lebih daripada satu simpang p-n. Persimpangan p-n adalah sempadan antara dua bahan semikonduktor, di mana satu daripadanya adalah semikonduktor yang kaya elektron (N-jenis) manakala yang lain adalah elektron habis (P-jenis).

Sel simpangan tunggal dan sel simpangan pelbagai

Sel photovoltaic simpangan tunggal terdapat di kebanyakan sel solar konvensional yang terdapat di pasaran. Sel solar silicon kristal (mono dan poli) adalah salah satu contoh hebat.

Silikon tulen yang ditambahkan dengan sedikit Boron akan membentuk semikonduktor P-Type manakala silikon tulen yang ditambahkan dengan Fosforus akan membentuk Semikonduktor N-Type.

Apabila foton di bawah sinar matahari melanda sel solar, elektron dari rantau n (dengan kepekatan elektron yang tinggi) akan dipisahkan dari rantau ini, dan mencapai kawasan p (kepekatan elektron rendah). Aliran elektron ini menjana arus elektrik.

Dalam usaha untuk menhasilkan photovoltaic dengan kecekapan yang lebih tinggi, pelbagai lapisan simpang p-n dibuat dengan menyusun pelbagai lapisan jenis p dan jenis semikonduktor yang berbeza. Ini membolehkan spektrum tenaga cahaya yang lebih luas dapat ditukar kepada elektrik.

Bahan semikonduktor yang berbeza seperti Gallium indium phosphide (GaInP), gallium indium arsenide (GaInAs), dan germanium (Ge) digunakan. Setiap semikonduktor ini menggunakan pelbagai cahaya matahari yang berbeza untuk menghasilkan tenaga elektrik.

Jenis Sel Suria

Yang paling biasa ialah jenis Crystalline Silicon (c-Si). Seperti namanya, ia dibuat daripada kristal silikon. Ia menduduki hampir 90% daripada penggunaan solar semasa di pasaran. namun terdapat banyak jenis panel suria di pasaran. Ia semua berbeza dengan bahan binaan dan bentuknya.

Mula-mula kita melihat dua Photovoltaics Silicon Solar yang paling biasa – Monocrystalline dan Polycrystaline Photovoltaics.

Mono-Kristal Silicon Solar PV (Sel Solar Monocrystaline) – Sel solar berasaskan silikon yang paling berkesan, yang diperbuat daripada wafer dari satu kristal silikon tunggal yang ditanam melalui proses Czochralski. Ia mempunyai kemurnian tertinggi, kelihatan gelap dan seragam dan biasanya mempunyai ciri-ciri yang berbeza dari tepi potong apabila empat sisi dipotong dari ingot kristal (bersifat cylyndrical) untuk membentuk wafer seragam. Ia berfungsi lebih baik dalam suhu panas dan cahaya rendah, dengan kecekapan berkisar 15-22%. Ia juga lebih mahal sel polycrystaline solar.

Poly-Kristal Silicon Solar PV (Sel Solar Polycrystaline) – Sel solar yang berasaskan Silikon yang paling ekonomik. Ia dikenali sebagai polysilicon (p-Si) dan silikon berbilang kristal (mc-Si). Ciri-ciri yang tersendiri adalah disebabkan oleh beberapa kristal silikon saling berkait yang berkembang bersama. Proses Czochralski tidak digunakan, sebaliknya silikon cair dituangkan ke dalam acuan persegi untuk membentuk kristal. Oleh itu ia kurang kemurnian dan lebih murah untuk dihasilkan. Sedikit kurang cekap daripada monocrystaline, terutamanya dalam haba yang lebih tinggi, dan mempunyai kecekapan sebanyak 13-18%. Untuk membuat kecekapan yang sedikit kurang, poli solar akan mempunyai kawasan yang lebih besar daripada mono untuk panel berbanding dengan watt yang sama. Lebih-lebih lagi panel poli yang lebih baru mempunyai kecekapan yang boleh bersaing dengan panel mono.

Selanjutnya kita melihat variasi sel suria yang lain di pasaran – Sel Suria Thin Film.

Sel Solar Thin-Film (TFSC) – Daripada menggunakan kristal silikon klasik (kristal tebal, keras tetapi rapuh dan retak di bawah tekanan lentur), bahan photovoltaic disimpan sangat tipis pada substrat sokongan, menjadikannya lebih ringan dan fleksibel. Panel filem nipis mudah untuk menghasilkan, kelihatan homogen dan kelihatan menarik, dan fleksibel. Kecekapan sel bergantung kepada bahan photovoltaic. Panel-panel filem nipis boleh dibina dari pelbagai bahan, dengan pilihan utama adalah silikon amorf (a-Si), jenis yang paling lazim, kadmium telluride (CdTe) dan tembaga indium gallium selenide (CIS / CIGS).

• Sel-sel Suria Amorfus Silikon (a-Si) –
  Daripada silikon kristal, silikon didepositkan sangat nipis (sangat sedikit ammount silikon – sekitar 1%) pada substrat sokongan (misalnya kaca dan plastik). Walau bagaimanapun ia kurang efisien pada sekitar 7% – 9% (kecekapan sel reserark terbaik 13.4%). Ia boleh didapati dalam elektronik pengguna kecil seperti kalkulator berkuasa solar.
• Sel Suria Cadmium Telluride (CdTe) – alternatif yang lebih murah. Ia telah melepasi kecekapan kos panel solar silikon kristal. Kecekapan panel solar berdasarkan telluride kadmium biasanya beroperasi dalam lingkungan 9-11% (kecekapan sel reserark terbaik 19.0%). Bagaimanapun, disebabkan kecekapan kosnya, Ia digunakan dalam sistem berbilang kilowatt, jika kawasan tanah tidak menjadi masalah. Ia menduduki 43% saham pasaran filem tipis. Bagaimanapun, Kadmium sangat toksik.
• Sel Suria Indium Gallium Selenide (CIS / CIGS)–
  Ia boleh menggunakan substrat seperti kaca atau substrat lain yang fleksibel. Kadar kecekapan untuk panel solar CIGS biasanya beroperasi dalam lingkungan 10-12% (kecekapan sel reserarch terbaik 20.4%). Ia mempunyai kecekapan tertinggi dalam filem categrory yang paling tinggi tetapi ia adalah yang paling mahal daripada ketiga-tiga.

Photovoltaic Bersepadu Bangunan (BIPV)
adalah satu lagi teknologi suria yang akan datang. Ia lebih seperti hibrid atau intergrasi (sama ada silikon atau filem nipis kristal atau kedua-duanya) teknologi solar ke bahagian-bahagian bangunan. Fasad, bumbung, tingkap, dinding dan banyak perkara lain yang bersentuhan dengan cahaya matahari dapat digabungkan dengan bahan fotovoltaik. Mereka lebih menarik daripada sel suria tradisional.

Bagaimana sel solar dibuat?

Tertanya-tanya bagaimana sel solar dibuat? Ia adalah konsep yang kompleks dan hebat. Kami mengambil contoh bagaimana membuat Sel Solar Monocrystalline. Silikon walaupun terdapat banyak di bumi (unsur yang paling biasa di alam semesta), dan pasir adalah silikon, tetapi jelas anda tidak boleh membuat suria di rumah. Semuanya kembali kepada cara untuk menghasilkan kristal secara buatan melalui Proses Czochralski.

Proses Czochralski adalah kaedah pertumbuhan kristal yang digunakan untuk mendapatkan kristal tunggal (semikonduktor, logam dan batu permata). Polysilicon kemurnian tinggi (hanya beberapa bahagian sejuta kekotoran – dibentuk selepas pengurangan dan penyucian kuarza silikon dioksida) dicairkan dalam tembikar kosong puri tinggi sekitar 1500 darjah Celcius.

Pada masa ini dopan boleh ditambah ke silikon lebur untuk mengubah suai sifat elektrik silikon. Dopan biasa bagi n-jenis silikon (kepekatan elektron lebih daripada kepekatan lubang) adalah Fosforus . Dopan biasa untuk p-jenis silikon (kepekatan lubang lebih daripada kepekatan elektron) adalah Boron .

Batang silikon tulen di penghujung tindak aci sebagai kristal biji akan dicelupkan ke dalam silikon lebur dan perlahan-lahan tarik semasa berputar ke arah lawan jam. Kristal silikon perlahan-lahan akan tumbuh pada benih melalui pemendapan silikon seragam, membentuk kristal silinder besar (atau dipanggil Boule atau Silicon Ingot) di bawah yang boleh memberi berat 200-700kg. Kadar tarik, putaran dan penyejukan (kecerunan suhu) akan menentukan kualiti dan saiz kristal terbentuk. Proses ini boleh mengambil masa beberapa minggu hingga bulan, dan menyumbang satu pertiga daripada kos pengeluaran pengeluaran sel solar monocrystalline.

Ingot silikon kemudian diprocess kepada diameter tertentu dan dihiris dengan gergaji berlian ke dalam konfigurasi tertentu. size 125 mm dengan wafer 125 mm yang dihasilkan daripada jongkong yang mempunyai diameter kira-kira 150 mm, dan size 156 mm dengan wafer 156 mm yang dihasilkan daripada jongkong yang kira-kira 200 mm diameter. Bentuk sel monocrystaline biasanya ada empat tepi dipotong disebabkan permukaan persegi maksimum yang dapat dibentukan dari bulatan telah ditentukan untuk mengurangkan kehilangan silikon yang berlebihan semasa menghasilkan sel yang berupa persegi.

Kemudian, ingot silikon dihiris untuk membentuk wafer silikon dengan dawai. Ia dipanggil wafering. Ia melalui pelbagai proses untuk membuat sel suria dari wafer.

1. precheck dan pretreatment :- untuk memilih wafer yang baik dengan bentuk geometri dan kesesuaian ketebalan tertentu.
2. Texturing :- Tekstur piramid rawak diukir di permukaan untuk mengurangkan kehilangan refleks cahaya.
3. Pembersihan asid :- untuk membersih zarah taburan dari permukaan wafer selepas texturing.
4. Penyebaran :- menambah dopan kepada wafer silikon untuk menjadikannya konduktif elektrik. Sebagai contoh wafer boron p-jenis pra-doping diberi permukaan negatif (n-jenis) dengan menyebarkannya dengan sumber fosforus pada suhu tinggi, mewujudkan persimpangan positif-negatif (p-n).
5. Etching & Pemisahan Tepi :- untuk mengalih keluar laluan elektrik yang tidak diingini yang dibentuk oleh fosfor n-jenis berlainan di sekitar pinggir wafer dan belakang.
6. Pembasuhan selepas Etching :-keluarkan semua residu zarah dari Etching.
7. Pengawetan lapisan anti-reflektif :- untuk mengurangkan pantulan permukaan dan meningkatkan jumlah cahaya yang diserap.
8. percetakan litar dan Pengeringan :- Inline logam dicetak pada kedua sisi wafer untuk membuat penhubung ohmik. Sintering furnance digunakan untuk menguatkan pes logam pada wafer. Selepas pengeringan wafer boleh dipanggil sel solar.
9. Pengujian & sel penyortiran :- Sel solar diuji di bawah lampu simulasi dan disusun mengikut kecekapan dan gred.

Dalam pembuatan sel solar polikristal, ia juga menjalani proses yang serupa di atas, tetapi tanpa Proses Czochralski. Polisilicon kemurnian tinggi dihancurkan dan dicairkan, secara langsung dibuang ke dalam jongkong multicrystalline persegi. Tanpa Proses Czochralski, prosesnya lebih cepat dan mengurangkan 20-30% daripada kos yang membandingkan polikristalin dan monokristalin.

Pertumbuhan fotovoltaik

Amerika Syarikat adalah pencipta dan perintis fotovoltaik solar moden. Ia telah memimpin utama pada tahun 1954-1996. Jurutera Amerika Russell Ohl di Bell Labs mencipta sel suria moden yang pertama pada tahun 1946. Sel silikon kristal praktikal pertama dibangunkan pada tahun 1954. Sejak itu kecekapan sel telah bertambah baik.

Selanjutnya Jepun memimpin sebagai pengeluar elektrik PV terbesar di dunia pada tahun 1997-2004.

Jerman memimpin pada tahun 2005-2014. Pengenalan Akta Tenaga Boleh Diperbaharui pada tahun 2000 menjadikan tenaga boleh diperbaharui menjadi piriotise pada grid. Ramai yang melabur dalam teknologi yang boleh diperbaharui menyebabkan kenaikan dalam pemasangan PV. Pada tahun 2016 kapasiti PV yang dipasang Jerman melebihi 40 GW.

China mula terlibat dalam industri solar PV pada awal tahun 2010. China melepasi kapasiti Jerman menjelang akhir tahun 2015, menjadi pengeluar fotovoltaik terbesar di dunia sehingga hari ini dan terus berkembang.

Oleh kerana permintaan global fotovoltaik meningkat mendadak, pembuatan wafer silikon yang matang, dan peningkatan jumlah loji pengeluaran wafer silikon, fotovoltaik menjadi semakin senang dimiliki pengguna biasa.

Mitos di sebalik kecekapan solar

Bumi menerima 174 petawatts (PW) sinaran suria masuk di atap atas. Kira-kira 30% dicerminkan semula ke ruang manakala selebihnya diserap oleh molekul di atmosfera seperti Ozon, Oksigen, dan Air, sebelum cahaya matahari mencapai paras laut.

Kecekapan solar pada dasarnya menunjukkan berapa banyak kadar tenaga cahaya yang ditangkap dan ditukar kepada elektrik dalam satu meter persegi.

Walau bagaimanapun terdapat batasan berapa foton yang bahan semikonduktor fotovoltaik sebenarnya dapat diserap dan menjadi tenaga elektrik. Foton yang mempunyai tenaga yang lebih rendah (panjang gelombang yang lebih panjang) tidak akan diserap. Hanya foton dengan tenaga yang lebih tinggi daripada tenaga bandgap yang boleh mengetuk elektron dengan membuat pasangan elektron-lubang dalam bahan photovoltaic dan menjana elektrik, bagaimanapun tenaga yang berlebihan dari foton akan ditukar kepada haba.

Ini meletakkan pada had kecekapan maksimum teori sel suria dengan persimpangan p-n tunggal dapat dikumpulkan. Ia dikenali sebagai Had Efisiensi Shockley Queisser atau SQ Limit. Had meletakkan kecekapan penukaran maksimum solar sekitar 33.7% dengan persimpangan p-n tunggal dengan jurang band 1.34 eV (menggunakan AM 1.5 spektrum solar).

AM 1.5 spektrum solar sering biasanya digunakan kerana kebanyakan pemasangan solar dan industri solar terletak di lintang sederhana bumi (Eropah, China, Jepun, Amerika Syarikat, India utara, Afrika selatan dan Australia).

Untuk meningkatkan kecekapan sel solar di luar Had SQ, sel-sel solar biasanya memerlukan pelbagai junction. Lain-lain inovasi termasuk penumpu solar dan titik kuantum digunakan tetapi datang dengan kos yang lebih tinggi.

Photovoltaic yang berpusat dengan sel suria persimpangan pelbagai telah mencapai kecekapan sel solar lebih daripada 44 peratus. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kos dan kerumitan, ia masih tidak dapat dijangkau oleh pasaran pengguna biasa.

Selepas kita memahami bahawa monocrystalline adalah kecekapan yang lebih baik daripada polycrystalline dan filem nipis, apakah itu bermakna pergi dan semua membeli panel mono kristal dan lupa yang lain? Jawapannya adalah tidak.

Panel poli kristal poli 100watt yang dihasilkan menghasilkan hampir jumlah output kuasa yang sama berbanding dengan panel kristal mono bernilai 100watt, tetapi panel kristal poli akan lebih besar di permukaan berbanding dengan panel kristal mono untuk menghasilkan jumlah kuasa yang sama. Panel filem nipis akan lebih besar di permukaan untuk mendapatkan output kuasa yang sama (bergantung kepada bahan photovoltaic yang digunakan).

Keputusan di mana panel untuk dipilih bergantung kepada di mana kita meletakkan panel. Di sebuah rumah kecil dengan bumbung yang kecil, ia akan bijak untuk mendapatkan panel solar kecekapan yang sangat tinggi untuk memanfaatkannya. Jelas sekali ia datang dengan tag harga yang lebih tinggi. Bagaimanapun, jika anda mempunyai tanah rumput yang lengkap untuk projek solar anda, anda boleh dengan mudah mendapatkan keluaran yang sama dengan panel solar kecekapan yang sangat murah, tetapi liputan lebih banyak kawasan.