Solar Photovoltaic dan Radiasi Mataharinya

PLTS ITN Malang (sumber : penulis)

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan pembangkit listrik yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber utama energi listrik. Solar Photovoltaic (PV) merupakan teknologi yang mampu mengubah energi yang dihasilkan sinar matahari menjadi energi listrik. Secara sederhana, Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) terdiri dari gabungan beberapa atau banyak jumlah PV untuk menghasilkan energi listrik.

Tentu kita ketahui bersama jarak antara matahari dan bumi itu sangatlah jauh sekitar 147 juta kilometer. Dengan jarak tersebut, tentu sinar yang dipancarkan diatas dengan sinar yang diterima oleh PV akan berbeda.

Seperti halnya jika air yang jatuh dari ketinggian hingga sampai ke permukaan. Kadar kejernihan air tentu akan berbeda. Hal ini bisa disebabkan oleh udara yang kotor, sentuhan cairan yang lain, benda-benda tertentu sehingga menyebabkan terganggunya aliran air yang bersih dari atas ke dasar permukaan dengan gangguan tersebut atau yang sejenisnya.

Sama halnya dengan intensitas cahaya matahari yang diterima oleh panel surya atau PV. Akan ada juga hal-hal yang mengganggu jalannya pencahayaan matahari ke PV. Misalnya, partikel yang ada di udara dan cuaca di suatu tempat akan mempengaruhi irradiance yang dihasilkan pada sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Penasaran apa saja yang mempengaruhi radiasi matahari pada solar PV? Yuk simak penjelasannya!

Pertama, yaitu posisi atau lokasi daerah penempatan panel surya. Setiap daerah atau negara tentu memiliki posisi yang ideal dan tidak ideal dalam penempatan panel surya. Misalnya kita berada di daerah equator bandingkan dengan kita berada di daerah bumi bagian utara pasti posisi matahari akan berbeda. Matahari akan terus berputar mengelilingi bumi dan penyinaran panel surya oleh matahari tentu akan berbeda. Kalau equator mungkin hampir sama antara utara atau selatan. Oleh karena itu, jika kita arahkan solar cell nya ke bagian utara atau selatan perbedaannya tidak terlalu signifikan. Walaupun masih lebih baik kalau kita ada di selatan kemudian kita arahkan PV nya ke utara.

Namun, jika kasusnya kita jauh diatas equator, misalnya negara jerman dan denmark biasanya pasti akan lebih baik PV ini dihadapkan ke arah selatan, karena matahari akan selalu beredar di bagian selatannya. Maka dari itu, lokasi ini menjadi salah satu faktor yang mempengaruhi radiasi matahari terhadap PV yang akan digunakan.

Lalu yang kedua adalah waktu. Setiap negara memiliki waktu yang berbeda. Jangankan waktu antar negara, Indonesia yang masih dalam satu negara pun memiliki tiga waktu wilayah yang berbeda, yaitu Waktu Indonesia Barat (WIB), Waktu Indonesia Tengah (WITA), dan Waktu Indonesia Timur (WIT). Begitupun perbedaan waktu antar negara. Setiap pergantian bulan pasti posisi matahari juga akan berubah dan berpindah. Matahari tidak akan selalu menetap di tempatnya. Dia akan berputar mengelilingi bumi sesuai dengan waktu-waktunya. Idealnya, dimana posisi matahari lalu disana kita ikuti untuk menentukan azimuth dari PV yang akan digunaan

Secara sederhana, azimuth merupakan arah hadap atau arah orientasinya. Orientasinya bisa menghadap ke arah timur, selatan, barat, ataupun utara. Hal yang menyebabkan setiap daerah itu berbeda karena ada perputaran dari bumi itu sendiri dan bumi juga berotasi dengan 23.5º. Untuk waktu Indoesia sendiri biasanya paling tinggi atau waktu di tengah equator itu sekitar bulan maret.

Kemudian yang ketiga adalah cuaca. Adanya perubahan intensitas curah hujan juga mempengaruhi radiasi matahari yang diterima oleh PV. Semakin tinggi intensitas cahaya matahari yang dihasilkan akan semakin besar juga irradiance yang diterima. Perubahan cuaca menjadi salah satu faktor penentu terhadap keefektifan PV dalam menerima energi.

Diambil langsung saat paparan zoom bersama praktisi PLTS, Ing. Bagus Ramadhani, M.Sc. (22/2/2022)

Keempat adalah geometry. Dalam hal ini kita dikenalkan dengan sun angle atau sudut matahari. Semakin tinggi sun angle akan semakin baik. Ada juga yang disebut shading analysis. Shading merupakan bayangan. Dalam pemasangan modul PV tentu tidak terlepas dari bayangan objek yang ada di sekitar, misalnya pepohonan, bangunan lain atau benda mati lainnya. Modul PV sangat sensitif terhadap shading (bayangan). Ketika bagian kecil dari panel surya dinaungi oleh pepohonan atau benda mati lainnya maka akan berdampak pada output daya yang dihasilkan dari panel akan menurun

Terakhir adalah tilt angle (sudut kemiringan). Dalam penerimaan cahaya oleh PV dipengaruhi oleh sudut kemiringan dengan bidang horizontal untuk memaksimalkan kinerja sistem PV itu sendiri. Sebenarnya, kemiringan 0º merupakan keadaan terbaik karena akan langsung terkena sinar matahari. Namun disisi lain, jika kita pasang dengan kemiringan 0º akan ada penumpukan debu dan air pada PV nantinya. PV butuh yang namanya natural cleaning. Jadi dengan adanya curah hujan misalnya, PV bisa melakukan self cleaning dengan air hujan yang mengenai panel ketika panel itu kita miringkan dan tidak pada kemiringan 0º.

Untuk rata-rata kemiringan PV yang dipasang minimum sekitar 8% terutama di Indonesia. Jika kemiringan nya lebih tinggi dan dipasang secara deretan maka jarak antar table panel PV juga harus diperhatikan. Jika kemiringan panel semakin menukik, maka shading akan semakin tinggi dan semakin panjang. Dan ini yang perlu diperhatikan agar output daya yang dihasilkan oleh panel dapat maksimal.

Referensi :

Pertemuan Zoom Gerilya Kementerian ESDM bersama praktisi PLTS, Ing. Bagus Ramadhani, M.Sc. (22/2/2022)

https://www.researchgate.net/publication/273773634_Analysis_of_Shading_Impact_Factor_for_Photovoltaic_Modules

https://www.researchgate.net/publication/265276904_OPTIMIZATION_OF_TILT_ANGLE_FOR_PHOTOVOLTAIC_ARRAY