Solar Panel Photovoltaic atau panel listrik tenaga surya adalah salah satu sistem energi terbarukan yang menggunakan panel Photovoltaic (PV) untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik. Listrik yang dihasilkan dapat disimpan atau digunakan secara langsung, disalurkan ke jaringan atau digabungkan dengan satu atau lebih generator listrik lain. Sistem PV surya adalah sumber listrik yang sangat handal dan bersih yang dapat memenuhi berbagai kebutuhan listrik seperti di perumahan, di industri, di pertanian, di peternakan, dan lain-lain.
Komponen-komponen listrik tenaga surya
Sistem solar panel tenaga surya meliputi beberapa komponen pendukung yang diperlukan agar sistim bisa bekerja sebagaimana mestinya, komponen-komponen tersebut diantaranya; solar charge controller, inverter, baterai, sumber energi tambahan dan peralatan listrik sebagai beban.
Fungsi dari masing-masing komponen tersebut adalah:
PV panel : mengubah energi dari sinar matahari menjadi enegi listrik DC
Solar charge controller : alat yang mengatur voltase dan arus listrik yang datang dari PV panels masuk ke batere dan untuk menjaga agar tidak terjadi kelebihan pengisian arus ke batere (overcharging).
Inverter: mengubah arus DC menjadi arus AC agar energi listriknya dapat dipergunakan oleh peralatan yang membutuhkan sumber listrik AC.
Battery: alat yang bisa menyimpan energy agar bisa dipakai hanya pada saat diperlukan.
Load: adalah peralatan listrik yang akan terhubung ke sumber energy dari perangkat PV terpasang seperti, kulkas, TV, radio, mesin cuci, pompa air dan lain-lain.
Auxiliary energy sources: adalah sumber listrik lain yang disalurkan ke jaringan listrik terpasang, seperti dari generator atau dari PV lain.
Metode perhitungan kapasitas sistim panel surya
1.Perhitungan kapasitas listrik berdasarkan kebutuhannya
Agar bisa mendapatkan kapasitas solar panel yang sesuai dengan kebutuhan pertama-tama perlu dihitung berapa total konsumsi listrik yang diperlukan oleh beban terpasang.
1.1. Hitung total Watt-hours per hari (Wh/d) dari tiap-tiap peralatan yang digunakan, lalu jumlahkan berapa totalnya.
1.2. Hitung berapa jumlah Watt-hours per hari yang diperlukan dari PV module, caranya adalah dengan mengalikan jumlah total watt-hours daripada peralatan dengan nilai energi lost factor, dalam hal ini nilai energi lost factor adalah 1,3. Langkah ini untuk mengetahui besarnya total Watt-hours per day yang harus disediakan oleh panel surya.
2. Perhitungan kapasitas PV panel
Ukuran modul PV yang berbeda akan menghasilkan jumlah daya yang berbeda. Untuk mengetahui ukuran modul PV, perlu dikrtahui kebutuhan total watt tertinggi (peak watt-Wp). Watt puncak (Wp) yang dihasilkan tergantung pada ukuran modul PV dan iklim di sekitar lokasi. Kita harus mempertimbangkan faktor generasi panel yang memiliki nilai yang tidak sama disetiap tempat.
Berikut ini adalah cara menghitung kapasitas panel surya;
2.1 Hitung total Watt-peak rating yang diperlukan oleh PV modules.
Caranya adalah sbb; Bagi nilai Watt-hours per day yang dibutuhkan oleh PV panel sebagaimana ditunjukkan dalam langkah 1.2 dengan nilai panel generation factor, dalam hal ini di asumsikan 3.43. Dari perhitungan ini akan didapat total watt-peak rating yang harus dimiliki oleh PV panel agar memenuhi kebutuhan tenaga listrik yang diperlukan oleh peralatan.
2.2 Hitung berapa jumlah PV panel yang diperlukan.
Bagi hasil perhitungan pada langkah 2.1 dengan rating output watt-peak yang
tertera pada spesifikasi PV modul, dengan cara ini akan diketahui berapa PV
modul yang diperlukan. Hasil perhitungan ini menunjukkan berapa banyak jumlah minimum PV panel yang diperlukan, adapun jika dipasang lebih banyak
akan lebih bagus namun jika dipasang dalam jumalh yang kurang sistim bisa jadi
tidak bekerja pada saat kondisi matahari kurang terang dan bisa berakibat batere cepat rusak.
3. Perhitungan kapasitas Inverter
Inverter digunakan dalam sistem di mana output daya AC diperlukan. Peringkat input inverter tidak boleh lebih rendah dari total watt peralatan. Inverter harus memiliki tegangan nominal yang sama dengan baterai.
Untuk sistem yang berdiri sendiri, inverter harus cukup besar untuk menangani jumlah total Watt yang akan digunakan pada satu waktu. Ukuran inverter harus 25-30% lebih besar dari total Watt peralatan.
Dalam hal peralatan terpasang berupa motor seperti pada kulkas atau pompa air motor maka ukuran inverter harus minimal 3 kali kapasitas peralatan tersebut, serta perlu ditambahkan ke kapasitas inverter adanya lonjakan tenaga pada saat alat baru dihidupkan.
Untuk sistem pendistribusian tenaga dari sistim PV panel ke jaringan yang terhubung juga ke sumber tenaga lain, perlu diperhatikan peringkat input inverter harus sama dengan peringkat array rating PV pada jaringan agar sistim beroperasi dengan aman.
4. Perhitungan kapasitas batere.
Jenis baterai yang direkomendasikan untuk digunakan dalam sistem PV surya adalah batere kering. Baterai kering dirancang untuk dapat digunakan hingga tenaga tersisa pada batere ada pada tingkat minimum, serta memiliki sifat dapat diisi ulang dengan cepat. Selain itu batere kering juga awet karena dapat diisi dan di pakai tenaganya berulang-ulang dalam jangka waktu yang panjang. Baterai yang memiliki kapasitas besar dapat menyimpan energi yang besar sehingga sangat berguna manakala kondisi tenaga surya redup seperti pada saat mendung atau di malam hari.
Untuk mengetahui ukuran baterai, perhitungannya adalah sebagai berikut;
4.1 Hitung total Watt-hours per hari yang digunakan oleh peralatan
4.2 Bagi total Watt-hours per hari yang digunakan dengan 0,85 (nilai batere loss).
4.3 Bagi nilai yang didapat pada langkah 4.2 dengan 0,6 (dept of discharge)
4.4 Bagi nilai yang diperoleh pada langkah 4.3 dengan nilai nominal tegangan batere (yang tertera pada spesifikasi batere)
4.5 Kalikan jawaban yang diperoleh pada langkah 4.4 dengan hari otonomi yaitu jumlah hari yang diperlukan sistem untuk beroperasi ketika tidak ada daya yang dihasilkan oleh panel PV, denagn perhitungan ini maka diperoleh kapasitas batere yang diperlukan.
5. Perhitungan kapasitas solar charge controller
Kapasitas solar charge controller dihitung berdasarkan kapasitas arus dan tegangannya. Perhitungan kapasitas diperlukan agar diperoleh solar charge controller yang sesuai dengan voltase PV array dan batere. Ukuran controller dipengaruhi oleh total arus input PV yang dikirim ke pengontrol dan juga oleh konfigurasi panel PV apakah seri atau paralel. Umumnya kapasitas kontroler dihitung dengan mengambil nilai arus hubung singkat dari array PV (Isc) lalu dikalikan dengan 1,3.
Demikian pembahasan tentang solar panel atau panel surya dan minimum perangkat pendukung yang diperlukan agar sistim bisa menghasilkan tenaga listrik dari sinar matahari.
