Air panas tenaga surya menggambarkan teknologi tenaga surya aktif dan pasif yang memanfaatkan energi panas matahari yang melimpah untuk memanaskan air untuk aplikasi yang diinginkan.
Ini adalah salah satu cara paling efisien untuk memanaskan air (dalam hal energi/limbah), karena tidak memerlukan konversi energi, tidak seperti pemanasan tahan listrik atau pembakaran bahan bakar. Ini adalah perpindahan sederhana dan konsentrasi energi panas dari satu tempat ke tempat lain. ( Lihat Wikipedia:Perpindahan panas . ) Contoh lain dari efisiensi teknologi ini adalah teknologi ini menggunakan energi matahari, yang gratis, dan hanya bergantung pada teknologi yang digunakan, serta biaya dan efisiensinya. Dengan kata lain, energinya gratis, hanya pengumpulan, konversi, dan perangkat penyimpanan yang berkontribusi terhadap biaya sistem. Meskipun demikian, kelemahan utama energi panas matahari adalah energi tersebut hanya tersedia di mana pun/kapan pun Matahari terlihat.
Jika Anda pernah merasakan air panas menetes dari selang taman yang terkena sinar matahari, Anda pernah merasakan aksi air panas matahari.
Pada dasarnya, sistem air panas tenaga surya terdiri dari pengumpul panas matahari , wadah penyimpanan yang terisolasi dengan baik, dan sistem untuk mentransfer panas dari pengumpul ke wadah melalui media fluida, yang dalam beberapa kasus adalah air itu sendiri.
Isi
Aplikasi
Karena terdapat banyak sekali aplikasi yang menggunakan air panas domestik, komersial, dan industri secara global, terdapat peluang untuk menerapkan teknologi panas matahari untuk memanaskan air ini.
Saat ini pasar sedang berubah dan biaya ekonomi dan lingkungan yang terkait dengan penggunaan gas dan listrik untuk memanaskan air ditantang oleh sistem yang lebih efisien dan lebih murah seperti sistem air panas tenaga surya.
Latar belakang
Air panas matahari bukanlah fenomena baru. Bahan bakar ini banyak digunakan di Amerika Serikat hingga sekitar tahun 1920-an ketika digantikan oleh sistem bahan bakar fosil yang dapat diandalkan.
Air panas dianggap oleh sebagian orang memiliki sedikit penerapan di bidang teknologi tepat guna dan sebagian besar merupakan kemewahan yang dimiliki oleh negara maju. Satu teks [ diperlukan verifikasi ] mengenai subjek ini menyatakan bahwa air panas yang dibutuhkan di "Dunia ke-3" dapat dipanaskan menggunakan bahan bakar seperti kayu yang secara bersamaan memanaskan rumah dan air. Pemecatan seperti itu berbahaya dalam dua hal:
- Pertama, Teknologi Tepat Guna bertujuan untuk mengurangi limbah dan meningkatkan efisiensi penggunaan sumber daya alam, meskipun kayu dapat memanaskan air dan rumah, kayu juga merupakan sumber daya alam yang tidak tersedia di banyak negara miskin. Padahal matahari ada dimana-mana dan akan memancarkan energi apapun kita menggunakannya. Banyak perempuan dan anak-anak di negara-negara dunia ke-3 meninggal karena penyakit paru-paru yang disebabkan oleh ventilasi yang buruk dan asap berlebih dari api untuk memasak, penyakit ini cenderung menjadi pembunuh nomor 1 di atas bantuan dan kelaparan.
- Kedua, Ketika ada kebutuhan akan air panas, harus ada cara untuk mendapatkan air panas yang hemat biaya dan sesuai dengan parameter yang ditentukan oleh sumber daya setempat. Teknologi ini, jika disebarkan, dapat menyebabkan pengurangan signifikan dalam ukuran jejak ekologis suatu wilayah yang terkait dengan alat pemanas air konvensional .
Energi dari Matahari
Peta A dan B Insolasi rata-rata tahunan teoretis, di bagian atas atmosfer bumi (atas) dan di permukaan dalam satu meter persegi horizontal.
Peta C Peta sumber daya energi surya global. Warna-warna tersebut menunjukkan rata-rata energi matahari yang tersedia di permukaan (yang diukur dari tahun 1991 hingga 1993). Sebagai perbandingan, dark disk mewakili luas lahan yang dibutuhkan untuk memasok total kebutuhan energi primer menggunakan PV dengan efisiensi konversi sebesar 8%.Radiasi matahari mencapai atmosfer bagian atas bumi dengan kecepatan 1366 watt per meter persegi (W/m 2 ). [1] Peta A menunjukkan bagaimana energi matahari bervariasi di berbagai garis lintang.
Saat melintasi atmosfer, 6% radiasi matahari yang masuk (insolasi) dipantulkan dan 16% diserap sehingga menghasilkan puncak radiasi di ekuator sebesar 1.020 W/m². Kondisi atmosfer rata-rata (awan, debu, polutan) semakin mengurangi insolasi sebesar 20% melalui refleksi dan 3% melalui penyerapan. Kondisi atmosfer tidak hanya mengurangi jumlah insolasi yang mencapai permukaan bumi tetapi juga mempengaruhi kualitas insolasi dengan menyebarkan cahaya yang masuk dan mengubah spektrumnya. [2]
Peta C menunjukkan rata-rata radiasi global yang dihitung dari data satelit yang dikumpulkan dari tahun 1991 hingga 1993. Misalnya, di Amerika Utara, rata-rata insolasi di permukaan tanah sepanjang tahun (termasuk malam hari dan periode cuaca mendung) berkisar antara 125 dan 375 W/m² (3 hingga 9 kWh/m²/hari). [3] Ini mewakili daya yang tersedia, dan bukan daya yang disalurkan. Saat ini, panel fotovoltaik biasanya mengubah sekitar 15% sinar matahari menjadi listrik ; oleh karena itu, panel surya di wilayah Amerika Serikat yang berdekatan rata-rata menghasilkan 19 hingga 56 W/m² atau 0,45 - 1,35 kWh/m²/hari. [4]
Cakram gelap pada Peta C di sebelah kanan adalah contoh wilayah daratan yang, jika ditutupi dengan panel surya dengan efisiensi 8%, akan menghasilkan energi dalam bentuk listrik sedikit lebih banyak dibandingkan total pasokan energi primer dunia pada tahun 2003. [5 ] Meskipun insolasi dan daya rata-rata memberikan gambaran mengenai potensi tenaga surya pada skala regional, kondisi lokal yang relevan merupakan hal yang sangat penting bagi potensi suatu lokasi tertentu.
Setelah melewati atmosfer bumi, sebagian besar energi matahari berbentuk radiasi tampak dan inframerah. Tumbuhan menggunakan energi matahari untuk menghasilkan energi kimia melalui fotosintesis. Manusia secara teratur menggunakan energi ini untuk membakar kayu atau bahan bakar fosil, atau ketika sekadar memakan tumbuhan, bayangkan jika kita menemukan cara untuk memanfaatkan energi ini sehingga tidak ada lagi tanaman dan bahan bakar fosil.
Kekhawatiran terkini adalah peredupan global, dampak polusi yang menyebabkan berkurangnya sinar matahari yang mencapai permukaan bumi. Hal ini terkait erat dengan partikel polusi dan pemanasan global, dan sebagian besar merupakan kekhawatiran terhadap isu-isu perubahan iklim global, namun juga menjadi perhatian bagi para pendukung tenaga surya karena potensi penurunan ketersediaan energi surya saat ini dan di masa depan. (Sekitar 4% lebih sedikit energi matahari yang tersedia di permukaan laut selama jangka waktu 1961–90) sebagian besar disebabkan oleh peningkatan pantulan awan kembali ke luar angkasa. [6]
- Catatan: konten Wikipedia hanya berlaku untuk bagian ini.
Jenis
Sistem Pasif Loop Tertutup di Parras de la Fuente, Coahuila MeksikoSistem air panas tenaga surya dirancang untuk mentransfer energi matahari ke air . Menemukan sistem air panas tenaga surya yang paling efisien dan efektif untuk situasi tertentu dapat menjadi tugas yang menantang. Ada sejumlah faktor kunci yang perlu dipertimbangkan ketika memilih konfigurasi sistem yang paling tepat. Faktor-faktor ini mencakup, sebagian besar, jumlah insolasi matahari, iklim, konstruksi, biaya pemasangan dan material, lokasi dan aksesibilitas sistem, jumlah air yang memerlukan pemanas, frekuensi penggunaan air panas, ketersediaan listrik, ketersediaan material, dan tingkat keterampilan dalam konstruksi.
Klasifikasi sistem berikut ini ada dalam tiga kelompok yang terdiri dari dua dan satu kelompok dari satu sistem unik. Keempat kelompok utama tersebut adalah:
- Loop terbuka vs Loop tertutup .
- Aktif vs Pasif .
- Menggunakan heat exchanger vs Tidak menggunakan heat exchanger .
- Sistem batch .
Setiap sistem tertentu menggunakan satu karakteristik dari setiap kelompok. Misalnya, suatu sistem mungkin merupakan sistem loop terbuka aktif yang tidak menggunakan penukar panas. Atau contoh lain, suatu sistem mungkin merupakan sistem loop tertutup pasif yang menggunakan penukar panas. Beberapa sistem jauh lebih mudah dibuat dibandingkan yang lain dan orang-orang dengan pengetahuan dasar tentang peralatan dan konstruksi dapat dengan mudah membuat sistem yang fungsional. Jika seseorang ingin membuat sistemnya sendiri, variabilitas kompleksitas ini akan mempengaruhi jenis sistem yang dipilih.
Biaya adalah faktor lainnya dan setiap konfigurasi sistem memiliki beragam biaya dan manfaat yang berbeda. Biaya sistem tertentu dapat sangat bervariasi dari satu negara ke negara lain dan wilayah ke wilayah. Konfigurasi tertentu yang menggunakan jenis peralatan tertentu lebih efisien dibandingkan konfigurasi lain dalam situasi tertentu. Informasi berikut memberikan gambaran mendalam tentang berbagai cara membangun kolektor surya air panas.
Berbagai jenis kolektor juga ditampilkan di akhir halaman ini serta contoh berbagai sistem air panas tenaga surya yang umum.
Halaman ini menjelaskan berbagai sistem yang digunakan untuk memanaskan air dengan sinar matahari. Untuk gambaran lebih umum tentang air panas tenaga surya, kunjungi halaman Air panas tenaga surya .
Sistem sederhana
Pancuran tenaga surya yang sangat sederhana, efektif di daerah cerah, menggunakan kantong hitam berisi air yang digantung di bawah sinar matahari langsung.
Sebuah "sistem" yang sangat sederhana dapat dibuat dengan mengalirkan air melalui selang atau pipa yang terkena sinar matahari, dan menghubungkannya ke bejana penyimpanan dalam susunan termosifon . Termosifon menyebabkan air yang dipanaskan menggantikan air yang lebih dingin di atasnya dan selama air yang dipanaskan dapat terus naik, hal tersebut akan terjadi. Pipa/selang tidak boleh ada udara karena akan menghentikan pergerakan. Juga harus ada ketinggian minimal ~4 kaki (1,2 m) dari selang ke wadah penyimpanan. Sebuah lingkaran dapat dipasang untuk mengalirkan air dari wadah ke selang dan sebaliknya, yang melanjutkan proses pemanasan. Air dingin diambil dari bawah, diedarkan melalui selang, dan dikembalikan ke dekat bagian atas bejana. Selama siphon tidak rusak (ada udara), air dapat dicelupkan atau dikeluarkan dari bejana untuk digunakan. Ini adalah sistem loop terbuka sederhana, artinya air masuk dan dikeluarkan untuk digunakan dari sistem.
Pemanas batch.Jenis lain dapat disebut pemanas batch , karena memanaskan sejumlah air menggunakan termosifon, namun menggunakan kolektor surya yang dibangun untuk menyerap energi matahari. Keterbatasannya adalah tangki berada di atas kolektor yang berada di atap atau area yang terkena sinar matahari, sehingga air panas harus disalurkan ke titik penggunaan sehingga menyebabkan hilangnya panas. Sistem pemanas air tenaga surya komunal khusus juga telah diusulkan dengan menggunakan pemanas batch.
Sistem yang lebih canggih
Ada sistem yang lebih canggih, beberapa masih menggunakan sistem loop terbuka (dengan memanfaatkan pemanas air yang ada atau wadah lain). Kolektor surya di bawah sinar matahari dengan pompa dan sumber listrik beroperasi untuk membantu atau menggantikan peralatan pemanas air yang ada. Air bersirkulasi dari tangki pemanas air ke pengumpul terbuka, dan kembali ke tangki, dan ini akan terus mensirkulasi ulang air dan memanaskannya. Pompa sirkulasi volume rendah bertenaga fotovoltaik dapat digunakan dalam sistem ini, sehingga menghindari kebutuhan daya listrik eksternal. Semakin efisien, semakin besar pengumpul dan semakin kecil volume tangki penyimpanan, maka air akan semakin cepat panas. Semakin lama beroperasi, air akan menjadi semakin panas, hingga kehilangan panas mencapai suhu air. Sistem loop terbuka ini bekerja sangat baik di iklim di mana suhu beku tidak ada atau jarang terjadi. Mereka dapat bekerja di iklim yang lebih sejuk dengan menggunakan sistem dengan saluran pembuangan untuk mengosongkan air dari bagian sistem yang mengalami pembekuan. Saluran pembuangan dapat dioperasikan secara manual atau dikontrol secara termostatik secara otomatis. Sistem jenis ini dapat digunakan secara luas untuk membantu atau menggantikan pemanas air konvensional yang sudah ada.
Sistem loop tertutup paling baik diterapkan pada iklim yang membeku dan mencapai suhu lebih rendah, namun lebih canggih dan karenanya lebih mahal. Dalam sistem loop tertutup, cairan pendingin, biasanya propilen glikol, disirkulasikan melalui kolektor kemudian ke penukar panas, dimana panas yang diserap dipindahkan dari cairan pendingin ke air. Propilen glikol tetap cair pada suhu yang jauh lebih rendah dan akan terus menyerap panas dan memindahkannya ke air. Propilen glikol juga tetap berada dalam sistem, oleh karena itu dinamakan "lingkaran tertutup". Penukar panas berada di luar tangki pemanas air yang ada, atau menggantikan tangki yang ada. Pompa sirkulasi volume rendah bertenaga PV juga dapat digunakan dalam sistem ini.
Sistem ini dan teknologi terkait pada dasarnya disusun berdasarkan urutan biaya, kecanggihan, dan energi. Sistem yang sederhana tentunya merupakan “ teknologi tepat guna ” dan dapat digunakan dengan investasi minimal, dan dengan bimbingan, dapat digunakan oleh hampir semua budaya, terlepas dari kecanggihan yang dirasakan. Sistem loop terbuka dapat digunakan di masyarakat berkembang dalam konstruksi asli atau retrofit, dan seperti sistem sederhana, jenis instalasi ini dapat sangat mengurangi biaya energi, gas rumah kaca, dan memungkinkan fokus yang lebih besar pada kebutuhan lainnya. Sistem loop tertutup lebih mahal, oleh karena itu lebih terbatas pada budaya yang lebih kaya, namun manfaatnya serupa dengan sistem lainnya. Berdasarkan penggunaan energi per kapita, sistem yang lebih mahal mungkin dapat mengurangi lebih banyak penggunaan bahan bakar fosil dibandingkan sistem lainnya.
Kolektor Tabung yang Dievakuasi di rumah timahTabung evakuasi modern yang diproduksi secara massal W mengumpulkan panas bahkan di bawah titik beku. Tabungnya sendiri paling cocok untuk produksi massal, tetapi sistem lainnya lebih fleksibel dalam pembuatannya. Tabung yang dievakuasi menggunakan ruang tertutup vakum untuk memisahkan tabung kolektor dari elemen luar. Ketika radiasi matahari diserap oleh kolektor ini dan diubah menjadi panas, penghalang vakum mencegah sebagian besar energi keluar. Pada dasarnya, metode ini beroperasi dengan cara yang mirip dengan termos. Kemampuan untuk menahan radiasi matahari yang ditangkap sekaligus mencegah hilangnya radiasi ke lingkungan luar memungkinkan sistem tabung yang dievakuasi untuk terus memanaskan air, bahkan jika suhu di luar sistem sangat dingin.
Kolam air panas tenaga surya
Aaaannn dan TINDAKAN! Efek nyata dari energi matahari.Kolam renang... kulit Anda terasa kesemutan karena menantikan menyelam di air dingin yang jernih di hari-hari musim panas yang sangat terik. Momen kontak yang tepat ini membuat semua kerumitan dalam membersihkan dan merawat kolam Anda tidak sia-sia, bukan? Kini seandainya hari-hari terik bertahan lebih lama sehingga Anda bisa lebih bermalas-malasan di surga tropis di halaman belakang rumah Anda. Sayangnya, musim tidak mendengarkan Anda, dan mau tidak mau musim gugur, musim dingin, dan musim semi menyerang kolam berharga Anda, mendinginkannya hingga ke tulang-tulangnya, membuatnya sama sekali tidak dapat digunakan oleh Anda. Hampir sepanjang tahun kolam Anda terendam, tidak terpakai dan tidak disayangi, seperti seekor anjing yang menantikan kembalinya pemiliknya, seperti bunga daffodil yang tidak aktif menunggu salju mencair, seperti ... Pastinya karena kami tidak dikirim ke sini untuk Bumi menderita, pasti kita semua bisa mendapatkan apa yang kita inginkan. Dan jika bagi Anda hal tersebut termasuk kolam air panas tanpa biaya finansial dan lingkungan akibat bahan bakar fosil, maka selamat datang di dunia sistem air panas tenaga surya yang luas .
Proyek terkait
Referensi
- ^ Spektrum Matahari: Pusat Data Sumber Daya Terbarukan Nol Massa Udara Standar
- ^ Anggaran Radiasi Bumi Pusat Penelitian Langley NASA
- ^ Peta Surya NREL: Peta Dinamis, Data GIS, dan Alat Analisis
- ^ us_pv_annual_may2004.jpg Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, AS
- ^ Beranda Badan Energi Internasional
- ^ Liepert, BG (2002-05-02) Mengamati Pengurangan Radiasi Matahari Permukaan di Amerika Serikat dan Seluruh Dunia dari tahun 1961 hingga 1990 SURAT PENELITIAN GEOPISIK, VOL. 29, TIDAK. 10, 1421
Lihat juga
- Penyetelan ramah lingkungan pada sistem pemanas ruangan : selain memanaskan air untuk digunakan apa adanya, juga dapat digunakan untuk mensirkulasikannya melalui radiator, yang juga akan membuat sistem pemanas ruangan (lihat juga: Sistem pompa panas#Memasang sistem pompa panas ke rumah dalam praktek )
- Kolektor panas matahari DIY
Tautan eksternal
Tesis Teks Lengkap
- Analisis Eksperimental Pompa Panas Berbantuan Tenaga Surya Tidak Langsung untuk Pemanas Air Domestik oleh BRIDGEMAN, AG
- Evaluasi Penyimpanan Termal Multi-tangki Berstrata untuk Aplikasi Pemanasan Tenaga Surya oleh Cruickshank, C.
- Pembangkit Listrik Tenaga Surya Sentral dengan Penyimpanan Musiman untuk Aplikasi Perumahan di Kanada: Studi Kasus Komunitas Tenaga Surya Drake Landing oleh Wamboldt, J.
![[4]](https://www-appropedia-org.translate.goog/Solar_hot_water_system?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=id&_x_tr_hl=id&_x_tr_pto=sc#cite_note-us_pv_annual_may2004.jpg-4){kind=link}
