Tenaga surya adalah subjek yang sangat aneh yang menyala di seluruh dunia di semua sektor dari stasiun ruang angkasa hingga irigasi pertanian karena ketersediaan radiasi matahari gratis tanpa batas tanpa kepemilikan dan non-yudisial! Mengenai penggunaan tenaga surya di sektor irigasi mikro berada pada tahap awal karena kurangnya kesadaran pada aspek desain dan jenis mesin elektro-mekanis yang luar biasa untuk sistem irigasi mikro bertekanan. Artikel keprihatinan menyoroti dasar-dasar energi matahari dan aspek-aspek kritis terkait dalam sistem irigasi mikro bertenaga surya.
Dalam irigasi mikro spektrum luas adalah sistem irigasi bertekanan yang membutuhkan rangkaian pompa sentrifugal bertenaga listrik/bensin untuk menghasilkan tekanan yang tidak tergoyahkan untuk irigasi tanaman terutama selama 16-20 jam untuk memenuhi kebutuhan tanaman setiap hari. Artinya, saat mengairi tanaman selama 16-20 jam setiap hari, biaya berulang listrik atau bahan bakar menjadi sangat besar yang mengakibatkan tidak berkelanjutan dan kelangsungan proyek irigasi pertanian. Itulah alasan di banyak bagian dunia pertanian berkurang dan lahan pertanian berubah menjadi penggurunan. Masalah panas kedua adalah kekurangan daya! Rasio permintaan vs pasokan listrik sangat terpotong setiap tahun, sehingga tidak ada Pemerintah yang bertahan untuk mengatasi rasio ini di masa depan meskipun ada alokasi dana yang sangat besar. Laporan PBB menyebutkan bahwa ada defisit 21-85% listrik di banyak negara dan meningkat @ 7-15% setiap tahun. Oleh karena itu, lebih banyak dorongan diberikan pada sumber energi alternatif yang terbarukan dan berkelanjutan yaitu Tenaga Surya! Meskipun, radiasi matahari tersedia secara bebas, ia memiliki keterbatasan dan tidak begitu efektif untuk terjangkau & dapat diandalkan oleh semua orang.
Solar Photovoltaic (PV)
The photovoltaic effect refers to photons of light exciting electrons into a higher state of energy, allowing them to act as charge carriers for an electric current i.e. solar cells convert sunlight energy into the flow of electrons. The photovoltaic effect was first observed by Alexander-Edmond Becquerel (French Physicist) in 1839. Photovoltaic denotes the unbiased operating mode of a photodiode in which current through the device is entirely due to the transduced light energy. Virtually all photovoltaic devices are some photodiode. Solar cells produce direct current electricity from sunlight, which can be used to power equipment or to recharge a battery. The first practical application of photovoltaic was to power orbiting satellites and spacecraft, but today most photovoltaic modules are used for grid-connected power generation and domestic lighting.
350 w/m2 (lihat gambar 1). Potensi energi matahari berkurang saat bergerak menuju kutub utara-selatan @ 3 sampai 5 % per derajat garis lintang.
Namun, pemanenan energi matahari tergantung pada suhu, kelembaban relatif, awan, lintang, bujur dan penghalang di lokasi tertentu. Oleh karena itu, diperlukan data iklim dari stasiun meteorologi terdekat. Berdasarkan data meteorologi, potensi energi surya yang dipanen dapat diperkirakan untuk keperluan desain bersama dengan modul surya dan peralatan terkait.
Tinjauan – Irigasi Mikro
Irigasi Mikro adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan metode irigasi yang dicirikan oleh ciri-ciri berikut:
Air diterapkan pada tingkat rendah.
Air diterapkan dalam jangka waktu yang lebih lama.
Air diterapkan pada interval yang sering.
Air diterapkan langsung ke zona akar tanaman.
Air diterapkan melalui sistem pengiriman tekanan rendah.
Sistem Irigasi Mikro mengalirkan air ke tanaman menggunakan jaringan perpipaan & saluran tetesan dengan tetesan yang ditempatkan pada interval tertentu di sepanjang barisan tanaman umumnya ditenagai oleh rangkaian pompa motor listrik atau rangkaian pompa mesin diesel. Setiap Dripper / penghasil emisi memasok aplikasi air, nutrisi, dan zat pertumbuhan lain yang terukur dan terkontrol dengan tepat langsung ke zona akar tanaman sehingga pertumbuhan tanaman meningkat dan menghasilkan hasil yang lebih tinggi
Irigasi Mikro Bertenaga Surya (SPMI)
Dalam Sistem Irigasi Mikro Bertenaga Surya, energi matahari (modul fotovoltaik surya) digunakan untuk menggerakkan unit pompa motor sebagai pengganti motor listrik konvensional atau mesin diesel. Untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tata letak skema tipikal sistem irigasi mikro bertenaga surya ditunjukkan pada Gambar 2. Sistem SPMI terdiri dari Control Head Unit, Jaringan perpipaan, Driplines, Solar Photovoltaic Module, Control Panel dan Motor Pump-set.
Prinsip & pertimbangan desain
Karena radiasi matahari tersedia di siang hari untuk menghasilkan tenaga, seluruh irigasi untuk tanaman sebaiknya diselesaikan di siang hari. Tentunya semua perhitungan desain didasarkan pada fluktuasi penyinaran matahari dari pagi hingga sore dan musim ke musim untuk memenuhi kebutuhan air tanaman. Namun, faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan dan diintegrasikan saat merancang sistem irigasi mikro.
Radiasi matahari rata-rata – pagi hingga sore hari secara bulanan dan musiman.
Optimalisasi ETcrop (Permintaan Air Tanaman Bersih) secara harian, bergantian dan bulanan.
Kapasitas retensi air berbasis tanah.
Rencana induk tanaman.
Ketersediaan air dan penilaian untuk memenuhi kebutuhan air tanaman.
Operasi / manajemen sistem.
Optimalisasi kebutuhan motor-pump-set (bertenaga surya)
Modul Surya Fotovoltaik.
Parameter tekno-komersial.
Perencanaan induk tanaman sangat penting saat menggunakan sistem Tenaga Surya. Perencanaan tanaman konvensional tidak berguna & cocok dan dapat menjadi mahal secara keseluruhan. Oleh karena itu, perencanaan induk tanaman harus proporsional untuk memenuhi permintaan ETcrop hingga panen maksimal penyinaran matahari. Berarti seharusnya tidak ada kekurangan radiasi matahari saat permintaan air tanaman berada pada tahap maksimal. Tindakan pencegahan seperti kapasitas retensi berbasis tanah harus ditingkatkan dengan menambahkan kondisioner tanah dan pupuk organik untuk menghindari risiko penurunan tingkat kelembaban melebihi tahap layu tanaman meskipun ada celah irigasi. Aplikasi air yang cukup harus dilakukan untuk memenuhi kebutuhan air tanaman pada siang hari dalam radiasi matahari yang tersedia. Desain komponen irigasi mikro seperti jaringan perpipaan, sistem filtrasi dan saluran air dll. harus memadai dan diselaraskan untuk mengatasi permintaan tanaman pada radiasi matahari yang berfluktuasi secara harian dan musiman. Dengan kata lain desain sistem irigasi mikro harus diselaraskan dengan tenaga surya yang dipanen (radiasi) untuk memenuhi kebutuhan air tanaman.
Rata-rata energi surya dapat dipanen hingga 200-300 watt/m2 di berbagai negara berdasarkan garis lintang dan garis bujur. Ini bervariasi dari musim ke musim dan terutama mempengaruhi awan dan kekaburan. Tenaga surya maksimum dapat dipanen di musim panas dan minimum di musim hujan karena mendung. Oleh karena itu, frekuensi irigasi di musim hujan rendah dan maksimal di musim panas. Demikian pula di siang hari energi matahari minimum di pagi hari, maksimum di siang hari dan minimum lagi di malam hari. Dari sketsa/grafik di bawah ini sangat jelas bahwa desain irigasi mikro harus dilakukan untuk memenuhi kebutuhan air tanaman pada siang hari sesuai dengan radiasi matahari yang tersedia saja.
Set pompa motor Submersible Bertenaga Surya
Ini adalah penggerak pompa tipe sentrifugal oleh motor DC. Rancangan impeller dibuat dalam bentuk gelombang tanda yang menghasilkan debit (output) konstan dan head dalam kisaran yang ditentukan terlepas dari radiasi matahari. Fenomena kompensasi tekanan/pelepasan dimasukkan saat merancang dan membuat rangkaian pompa motor semacam itu.
Kesimpulan
Pada tahap ini banyak penelitian dan pengembangan yang dilakukan untuk mengetahui sistem bertenaga surya yang hemat biaya dan ramah di India di berbagai tingkatan. Meskipun investasi pada tahap awal tinggi, mengingat biaya berulang dan ketergantungan seperti kebijakan pemerintah, harga minyak mentah internasional & fluktuasi mata uang, sistem tenaga surya Jain jauh lebih berkelanjutan dan ekonomis dan pilihan yang menjanjikan bagi petani di seluruh dunia untuk beradaptasi untuk mengatasinya. krisis listrik, menjadi mandiri dan mandiri dalam kekuasaan.