Pendahuluan
Perencanaan dan penghitungan ukuran sistem fotovoltaik (PV) adalah langkah krusial dalam memastikan bahwa kebutuhan energi listrik dapat terpenuhi secara optimal dengan memanfaatkan energi matahari. Dalam konteks ini, penting untuk memahami konsep “Full Sun Hours” atau jam matahari penuh, yang merupakan representasi dari jumlah energi matahari yang diterima oleh suatu lokasi dalam satu hari. Artikel ini akan menjelaskan langkah-langkah untuk menghitung ukuran sistem PV dengan memanfaatkan nilai “Full Sun Hours” guna mengoptimalkan efisiensi energi.
Pada artikel kali ini, kita akan menggunakan contoh di mana kita memiliki sekitar 5,5 kilowatt-jam per meter persegi sinar matahari, yang juga dikenal sebagai “jam matahari penuh”. Satu jam matahari penuh didefinisikan sebagai insolasi matahari yang diterima suatu lokasi tertentu jika matahari bersinar pada nilai maksimumnya selama beberapa jam. Nilai maksimum ini ditentukan oleh Kondisi Uji Standar sebesar 1.000 watt per meter persegi.
Menurut legenda pada peta, nilai 5,5 jam matahari penuh ini ditandai dengan warna oranye. Karena kita memerlukan energi matahari tahunan, kita harus mengalikan tingkat jam matahari penuh harian tersebut dengan 365 hari untuk mendapatkan total energi tahunan atau total jam matahari penuh per tahun. Jika kita mengalikan 5,5 dengan 365, kita mendapatkan 2.008 jam matahari penuh, yang merupakan energi matahari tahunan yang tersedia.
Energi Matahari Tahunan = 5,5 × 365 = 2.008 jam matahari penuh per tahun
Kemudian, kita membagi permintaan listrik tahunan sebesar 12.000 kilowatt-jam dengan jumlah jam matahari penuh sebesar 2.008. Kita juga harus memperhitungkan efisiensi eksternal yang mengalami kerugian sebesar 80%, jadi kita bagi dengan 0,8. Ini adalah efisiensi sistem setelah memperhitungkan kerugian yang telah dibahas sebelumnya Menghitung Ukuran Sistem PV: Penyesuaian Berdasarkan Lokasi dan Efisiensi Sistem.
Ukuran Sistem PV (kW) = 12.000 kWh / 2.008 jam matahari penuh × 0,8 ≈ 7,47 kW
Dari perhitungan ini, kita dapat menentukan bahwa ukuran sistem fotovoltaik kita perlu sekitar 7,47 kilowatt untuk memenuhi kebutuhan beban 12.000 kilowatt-jam per tahun di lokasi yang menerima 5,5 jam matahari penuh per hari.
Setelah kita mengetahui total daya, langkah berikutnya adalah menentukan berapa banyak modul fotovoltaik yang diperlukan untuk mencapai daya tersebut. Untuk melakukan ini, kita mengambil total daya sistem dan membaginya dengan peringkat daya modul fotovoltaik yang mungkin Anda gunakan. Dalam contoh ini, panel dengan daya 200 watt adalah ukuran yang umum. Jika kita mengonversi sistem 7,47 kilowatt menjadi watt, kita mendapatkan 7.470 watt. Kemudian kita membagi 7.470 watt dengan 200 watt per panel, yang merupakan peringkat panel tersebut.
Jumlah Panel = 7.470 watt / 200 watt/panel ≈ 37,4 panel
Kita mendapatkan nilai 37,4 panel. Kita tidak dapat memiliki panel pecahan, jadi kita bisa membulatkan ke atas atau ke bawah, tergantung situasinya. Jika kita membulatkan ke bawah menjadi 37 panel, kita akan sangat dekat dengan mencapai kebutuhan 12.000 kWh per tahun.
Ada opsi alternatif jika mungkin kita tidak mampu membeli 37 panel atau tidak dapat menggantikan 100% dari beban, tetapi mungkin kita dapat menggantikan 60% dari beban. Dalam hal ini, 60% dari 12.000 adalah 7.200 kWh per tahun. Jadi jika kita mengambil nilai tersebut dan membaginya dengan jumlah yang sama, yaitu 2.008 jam matahari penuh per tahun, serta efisiensi 80%, kita akan mendapatkan lebih sedikit panel dan daya yang lebih rendah, yaitu hanya 4.480 watt. Jika kita membagi 4.480 watt dengan 200 watt per panel, kita mendapatkan hanya 22,4 panel. Jadi jika kita menghubungkan sekitar 22 panel bersama-sama, kita akan mendapatkan sekitar 60% dari beban listrik tahunan kita yang ditanggung oleh fotovoltaik.
Sebagai ringkasan, kita mulai dengan melihat total beban energi listrik. Kemudian kita melihat tingkat sinar matahari untuk lokasi kita. Kita kemudian membagi total beban listrik dengan jam sinar matahari dan efisiensi sistem. Hal ini akan memberikan ukuran daya sistem fotovoltaik. Kemudian kita mengambil ukuran sistem fotovoltaik tersebut dan membaginya dengan daya dari modul individual, dan ini memberikan jumlah total modul yang dibutuhkan untuk mendukung beban listrik awal tersebut.
Sebagai rangkuman, Anda sekarang harus dapat mendefinisikan perbedaan antara memenuhi beban energi tahunan dan berbasis persentase menggunakan energi surya. Anda juga harus dapat menggunakan peta insolasi matahari untuk menentukan tingkat sinar matahari harian dan tahunan rata-rata untuk lokasi kita. Anda harus memahami beberapa batasan dasar terhadap efisiensi sistem dan dapat memasukkan nilai-nilai efisiensi tersebut untuk menentukan daya sistem. Akhirnya, Anda harus dapat menentukan jumlah modul yang diperlukan untuk memenuhi beban listrik tertentu menggunakan perhitungan dasar.
Kesimpulan
Dalam penghitungan ini, kita telah menunjukkan langkah-langkah penting dalam menentukan ukuran sistem PV yang optimal berdasarkan nilai “Full Sun Hours”. Dengan memulai dari kebutuhan listrik tahunan, kemudian membaginya dengan jumlah jam matahari penuh yang tersedia serta efisiensi sistem, kita bisa menentukan daya sistem fotovoltaik yang diperlukan. Selanjutnya, daya sistem ini digunakan untuk menentukan jumlah modul fotovoltaik yang dibutuhkan. Melalui pendekatan ini, kita dapat mencapai efisiensi energi yang optimal sesuai dengan kebutuhan spesifik lokasi dan beban listrik yang harus dipenuhi.
Referensi
Abrams, Neal. “Calculating System Size.” Solar Energy Basics. Coursera. https://www.coursera.org/learn/solar-energy-basics/lecture/StrU3/calculating-system-size#
Penulis
Desainer
