Pompa bertenaga surya beroperasi dengan listrik yang dihasilkan oleh panel fotovoltaik atau energi panas terpancar yang tersedia dari sinar matahari yang dikumpulkan bertolak belakang dari listrik jaringan atau pompa air diesel. Pengoperasian pompa bertenaga surya lebih ekonomis terutama sebab biaya operasi dan pemeliharaan yang lebih murah serta mempunyai dampak lingkungan yang lebih sedikit dibandingkan dengan mesin pembakaran internal (ICE). Pompa surya berguna jika listrik jaringan tidak tersedia dan sumber alternatif (khususnya angin) tidak memberikan energi yang cukup.
Komponen
Sistem pompa bertenaga panel surya fotovoltaik memiliki tiga bagian:
- Panel surya
- Pengontrol
- Pompa
Panel surya memakan sebagian besar (hingga 80%) dari biaya sistem. Ukuran sistem PV secara langsung bergantung pada ukuran pompa, jumlah air yang dibutuhkan (m³/d) dan radiasi matahari yang dibutuhkan.
Tujuan dari pengontrol sendiri ada dua. Pertama, mencocokkan daya output yang diterima pompa dengan daya input yang tersedia dari panel surya. Kedua, pengontrol biasanya menyediakan perlindungan voltase rendah, dimana sistem akan dimatikan jika tegangan terlalu rendah atau tinggi untuk mengoperasikan rentang tegangan dari pompa tersebut. Hal ini meningkatkan masa pakai pomba sehingga mengurangi kebutuhan akan perawatan. Fungsi tambahan lainnya termasuk mematikan sistem secara otomatis ketika tingkat sumber air rendah atau saat tangki penyimpan penuh, mengatur tekanan output air, mencampur daya input dengan panel surya dan sumber daya alternatif seperti listrik jaringan dan generator bensin, dan memantau serta mengelola sistem dari jarak jauh melalui portal online yang ditawarkan sebagai layanan cloud oleh produsen.
Voltase motor pompa surya dapat berupa AC (arus bolak-balik) atau DC (arus searah). Motor arus searah digunakan untuk pengaplikasian hal yang kecil hingga sedang sampai dengan 4 kW, dan cocok untuk penerapan seperti air mancur taman, landscaping, air minum untuk ternak atau proyek irigasi kecil. Sebab sistem DC cenderung memiliki tingkat efiesiensi yang lebih tinggi dibanding pompa AC yang berukuran sama, juga biayanya berkurang karenan panel surya yang lebih kecil dapat dipakai.
Terakhir, jika pompa surya arus bolak-balik digunakan, diperlukan inverter untuk mengubah arus searah dari panel surya menjadi arus bolak-balik untuk pompa. Rentang daya inverter yang didukung berkisar dari 0,15 hingga 55 kW dan dapat digunakan untuk sistem irigasi yang besar. Akan tetapi, panel dan inverter harus memilki ukuran yang sesuai untuk mengakomodasi karakteristik arus masuk motor AC. Dalam membantu penyesuaian ukuran, produsen terkemuka menyediakan perangkat lunak pengatur ukuran yang telah diuji oleh perusahaan sertifikasi pihak ketiga. Perangkat lunak pengatur ukuran ini dapat mencakup proyeksi output air bulanan yang bervariasi akibat perubahan musim dalam isolasi.
Pompa air
Pompa air bertenaga surya juga bisa menyalurkan air minum serta air untuk keperluan ternak maupun irigasi. Pompa air surya sangat berguna dalam skala kecil atau irigasi berbasis komunitas, sebab irigasi berskala besar membutuhkan air dalam volume besar yang pada nantinya juga membutuhkan panel surya yang besar. Karena air mungkin hanya diperlukan selama beberapa waktu dalam setahun, susunan panel surya yang besar ini akan menyediakan energi berlebih yang tidak diperlukan, sehingga membuat sistem tidak efisien.
Sistem pompa air PV surya digunakan untuk irigasi dan air minum di India. Mayoritas pompa dilengkapi dengan motor 2-3,7 kW yang menerima energi dari susunan PV 4,8 kW. Sistem 3,7 kW dapat menyalurkan sekitar 124.000 liter air per hari dari total setoff head 50 meter dan dynamic head 70 meter. Hingga 30 Agustus 2016. total 120.000 sistem pompa air PV surya telah dipasang di India dan banyak tempat lain di seluruh dunia. Penyimpanan energi dalam bentuk tampungan air lebih baik daripada dalam bentuk baterai untuk pompa air tenaga surya karena tidak ada perantara transformasi dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya. Mekanika pompa yang paling umum digunakan ialah pompa sentrifugal, pompa multistage, pompa lubang bor, dan pompa heliks. Konsep ilmiah penting dari dinamika fluida seperti tekanan vs head, head pompa, kurva pompa, kurva sistem, dan net suction head sangat penting dalam keberhasilan penerapan dan desain pompa bertenaga surya.
Minyak dan gas
Dalam menghadapi publikasi negatif terkait dengan dampak lingkungan dari bahan bakar fosil, termasuk fracking, industri mulai menggunakan sistem pompa bertenaga surya. Banyak sumur minyak dan gas memerlukan injeksi (pengukuran) yang akurat dari berbagai bahan kimia di bawah tekanan untuk mempertahankan operasi mereka dan meningkatkan tingkat ekstrasi. Secara historis, pompa injeksi kimia (CIP) ini digerakkan oleh motor penggerak gas yang memanfaatkan tekanan sumur gas dan membuang gas mentah menuju atmosfer. Pompa listrik bertenaga surya (Solar CIP) dapat mengurangi emisi gas rumah kaca tersebut. Susunan surya (sel fotovoltaik) tak hanya menyediakan sumber energi yang berkelanjutan bagi CIP tetapi juga dapat menyediakan sumber listrik untuk menjalankan diagnostik tipe SCADA dengan kendali jarak jauh dan komunikasi satelit/sell dari lokasi yang terpencil hingga desktop atau monitor komputer notebook.
Mesin Stirling
Alih-alih menghasilkan listrik untuk menghidupkan motor, sinar matahari bisa difokuskan pada penukar panas dari mesin Stirling dan digunakan untuk menggerakan pompa secara mekanis. Ini membebani biaya panel surya dan peralatan listrik. Dalam beberapa kasus, mesin Stirling mungkin cocok untuk fabrikasi lokal, sehingga menghilangkan kesulitan dalam mengimpor peralatan. Salah satu bentuk mesin Stirling ialah fluidyne engine yang beroperasi langsung pada pada fluida yang dipompa sebagai piston. Pompa surya Fluidyne telah dipelajari sejak tahun 1987. Setidaknya satu pabrikan telah melakukan tes dengan pompa bertenaga surya Stirling.
Sumber Artikel: id.wikipedia.org