Tenaga Suria untuk Kecerdasan Buatan Bandar: Pendekatan Seorang Jurutera

Gambaran permintaan tenaga, dengan angka yang konkrit

Laporan “Electricity 2024” oleh IEA menganggarkan bahawa pada tahun 2022, pusat data, AI, dan aktiviti penambangan mata wang kripto menggunakan sekitar 460 TWh tenaga, iaitu kira-kira 2% daripada jumlah tenaga global. Laporan tersebut meramalkan bahawa jumlah penggunaan tenaga tersebut akan melebihi 1,000 TWh pada tahun 2026, iaitu pada tahap yang setara dengan penggunaan tenaga tahunan Jepun. Kami merujuk kepada laporan ini berbanding angka pertumbuhan yang tidak disokong oleh sumber yang sah, kerana sumber maklumat tersebut mempengaruhi kebenaran angka yang diberikan.

Kelas 1: Pusat data – di mana sistem PV+storaj membantu, dan di mana tidak

Untuk pusat data, sistem PV+storaj memainkan tiga peranan utama:

1. Pengurangan beban puncak (Peak shaving) : Mengeluarkan tenaga dari bateri semasa waktu permintaan yang tinggi untuk mengurangkan kos bilangan elektrik.
2. Pengisian beban pada waktu rendah (Valley filling) : Menyimpan tenaga yang dihasilkan oleh panel solar pada waktu tengah hari, ketika pengeluaran tenaga banyak dan murah.
3. Pemeliharaan bekalan tenaga semasa gangguan grid (Ride-through) : Memastikan bekalan tenaga kepada komponen kritikal pusat data tetap berjalan walaupun terdapat gangguan pada grid.

Namun, sistem ini tidak dapat menggantikan sumber tenaga yang stabil untuk beban yang berterusan. Untuk menyokong beban sebanyak 1 MW secara berterusan menggunakan sistem PV+storaj, diperlukan panel solar berkapasiti besar dan sistem penyimpanan tenaga yang mampu menyimpan tenaga dalam jangka masa empat jam. Dalam praktiknya, grid atau perjanjian pembelian tenaga yang tetap tetap menjadi sumber bekalan utama. Jika ada cadangan projek yang menyatakan “solar menyediakan tenaga untuk pusat data”, mintalah penjelasan terperinci mengenai kalkulasi faktor kapasiti sebelum menerima dokumen terperinci projek tersebut.

Kelas 2: Kawasan bandar – di mana sistem tenaga solar yang berdiri sendiri merupakan pilihan yang sesuai

Di kawasan bandar, sistem tenaga solar yang berdiri sendiri merupakan pilihan yang paling sesuai untuk menyediakan tenaga yang boleh dipercayai dan efisien.

Beban tepi (edge load) adalah kawasan di mana peralatan elektronik kita digunakan. Sebuah kamera lalu lintas menggunakan kuasa sekitar beberapa watt, manakala tiang lampu jalan pintar menggunakan kuasa antara 10 hingga 60 watt semalaman. Sebuah nod sensor pula menggunakan kurang daripada satu watt. Beban-beban ini bersifat kecil, dan biasanya terletak di kawasan di mana pembinaan saluran kabel (trenching) adalah mahal, serta proses mendapatkan permit untuk sambungan grid memerlukan masa yang lama. Untuk keperluan mereka, sumber kuasa DC yang disimpan dalam bateri sudah cukup. Sistem tenaga suria bersama penyimpanan bateri (PV-plus-storage) bukanlah suatu kompromi, tetapi merupakan penyelesaian yang tepat.

Metode penentuan saiz peralatan yang kita gunakan adalah seperti berikut:

1. Perbaiki beban (load) terlebih dahulu. Jumlah kuasa panel suria (wattage) × jam operasi setiap malam, ditambah dengan tambahan sebanyak 10–20% untuk kos pengurusan dan komunikasi, kerana angka yang tercatat pada plat nama panel suria biasanya kurang daripada jumlah sebenar.
2. Pilih saiz panel suria berdasarkan bulan dengan keadaan paling buruk, bukan purata tahunan. Gunakan bulan dengan jumlah jam sinar matahari paling rendah, dan tetapkan faktor pengurangan kuasa (system derate) sebanyak 0.75–0.85 untuk mengambil kira faktor-faktor seperti kotoran pada panel, suhu, kabel, dan kehilangan tenaga akibat penggunaan kawalan (controller). Jika saiz panel suria dipilih berdasarkan purata tahunan, sistem tersebut akan gagal berfungsi dengan baik pada bulan Disember.
3. Pilih saiz bateri berdasarkan jangka masa autonomi yang diinginkan. Jangka masa operasi sistem seharusnya mencukupi untuk tiga hingga lima hari; untuk kawasan berlatitud tinggi atau iklim monsun, keperluan bateri menjadi lebih tinggi. Kapasiti bateri = jumlah hari autonomi × jumlah tenaga yang disimpan setiap malam (Wh) ÷ kedalaman pengosongan bateri yang boleh digunakan (usable depth of discharge). Untuk bateri jenis LiFePO4 (lithium iron phosphate), nilai kedalaman pengosongan yang boleh digunakan adalah sekitar 0.8–0.9.
4. Pilih kawalan (controller) yang sesuai dengan panel suria yang digunakan. Panel suria moden dengan kuasa tinggi (high-Wp) yang beroperasi pada voltan 12/24 V memerlukan sistem pengurusan tenaga jenis MPPT (Maximum Power Point Tracking). Peraturan pemilihan kawalan boleh dilihat dalam panduan kami MPPT vs PWM, dan kalkulator untuk menentukan saiz kawalan boleh digunakan dalam /app-a7-controller-sizing.

Penjanaan tenaga teragih (Distributed Generation) pada bangunan bandar

Sistem tenaga suria (PV) yang dipasang di atas bumbung dan dinding bangunan pejabat serta pusat beli-belah akan terlebih dahulu menyediakan tenaga untuk keperluan sistem kecerdasan buatan (AI) di dalam bangunan tersebut. Dakwaan mengenai keberkesanan sistem ini dapat dipertahankan setelah asumsi-asumsi yang berkaitan diperiksa dan dibuktikan. Sebuah bangunan komersial bersaiz sederhana yang menggunakan seluruh permukaan bumbungnya untuk sistem PV (anggaplah luas kawasan yang boleh digunakan adalah 1,000 meter persegi dengan kekuatan panel suria sekitar 150 watt per meter persegi) dapat menghasilkan kira-kira 150 kilowatt-jam tenaga suria (kWp) setiap hari. Dengan kadar pengeluaran tenaga sebanyak 1,200 hingga 1,500 kilowatt-jam setiap kilowatt-jam setiap tahun (bergantung pada lokasi), jumlah tenaga yang dihasilkan setiap tahun adalah sekitar 180,000 hingga 225,000 kilowatt-jam. Manfaat sebenar dari sistem ini bukan hanya dari segi tenaga, tetapi juga dari segi struktur bangunan: tenaga yang dihasilkan berada berdekatan dengan tempat penggunaannya, sehingga kehilangan tenaga semasa penghantaran dapat dikurangkan, dan bangunan tersebut dapat mengatur penggunaan tenaganya sendiri mengikut kadar pengeluaran tenaga suria.

Loji tenaga suria terpusat dan grid elektrik

Loji-loji berskala utiliti yang terletak di pinggir bandar menyuplai tenaga secara langsung ke grid elektrik bandar, di mana sistem penyimpanan tenaga yang terletak di sisi grid berfungsi untuk mengalihkan tenaga suria ke waktu puncak permintaan yang ditentukan oleh kecerdasan buatan (AI). Pihak yang bertanggungjawab dalam koordinasi proses ini adalah pengendali grid, bukan pemilik bangunan, dan isu-isu teknikal seperti penghubungan antara sistem (interconnection), kadar penyaluran tenaga (ramp rates), serta pengurangan penggunaan tenaga (curtailment) merupakan topik perbincangan yang berkaitan dengan pengendali grid tersebut. Kami menyatakan hal ini kerana dokumen projek sering kali menyatukan kedua-dua skala ini menjadi satu narasi yang sama, iaitu “tenaga suria untuk keperluan AI”. Sebenarnya, kedua-duanya merupakan projek yang berbeza.

Apa yang tidak dibincangkan dalam halaman ini:

Halaman ini membincangkan konsep-konsep dan reka bentuk peranti tepi (edge devices) yang digunakan dalam sistem PV-plus-storage untuk beban elektrik di kawasan bandar yang berkaitan dengan keperluan AI. Namun, halaman ini tidak membincangkan reka bentuk pusat data (data center EPC), kajian penghubungan antara sistem utiliti, atau pengoptimuman tarif elektrik; hal-hal tersebut merupakan aspek khusus bagi setiap projek masing-masing. Bagi penggunaan lampu jalan, produk kami yang berupa lampu jalan suria berkonsep “all-in-one” suria berkonsep “all-in-one” merupakan peranti keras yang dihasilkan oleh kaedah ini. Selain itu, aspek ekonomi dari pengurangan penggunaan tenaga pada waktu puncak bergantung pada struktur tarif elektrik, bukan pada teknologi yang digunakan; oleh itu, anda perlu merancang jadual kadar tarif terlebih dahulu sebelum merancang sistem penyimpanan tenaga (bateri).