Mengenal Panel Surya (Solar Panel) - 2

Perkiraan Biaya Panel Surya Solar Cells

Jadi kalau dari tadi kita membicarakan penggunaan tenaga surya untuk pembangkit listrik sendiri / mandiri, berapakah harga panel surya / solar cell?

Harga panel surya / solar cell tergantung dari beberapa faktor:
* Type panel/ teknologi/ efisiensi
* Ukuran panel dan daya dalam Watt yang dihasilkan per jam
Perkiraan harga panel untuk 50 Watt Peak adalah sekitar Rp. 2.500.000 di Jakarta. Jadi harga per Watt Peak adalah sekitar Rp. 50.000 (per Agustus 2009). Harga tersebut akan terus turun karena beberapa faktor:

• Jumlah pengguna yang semakin besar (karena kesadaran penggunaan energi hijau)
• Produksi panel surya / solar cell semakin banyak
• Harga minyak dan batu bara yang semakin mahal
• Perkembangan teknologi sel surya (solar cell)

Harga solar cells panel per Agustus 2010 adalah Rp. 32.500 untuk satu Watt Peak.

Pemeliharaan Panel Surya

Pada umumnya panel surya / solar cell tidak membutuhkan pemeliharan yang rutin seperti genset. Genset umumnya diharuskan untuk dihidupkan satu kali seminggu, pemeriksaan oli, pemeriksaan batere, dll. Pemeliharaan panel surya / solar cell:

• Dibersihkan berkala untuk tidak mengurangi penyerapan intensitas matahari.
• Mengatur letak dari panel surya / solar cell supaya mendapatkan sinar matahari langsung dan tidak terhalangi objek (pohon, jemuran, bangunan, dll) 

Ukuran Panel Surya : Solar Cells

Beberapa contoh implementasi panel surya / solar cell dan perangkat yang menggunakan energi yang dihasilkan: Ukuranpanel sel surya - solar cells 10 WP 20 WP 50 WP 80 WP 120 WP Jumlah Watt untuk pengisian batere (5 jam sehari) 50 W, 4.17 A 100 W, 8.33 A 250 W, 20.83 A 400 W, 33.33 A 600 W, 50 A Lampu LED 3 Watt (pemakaian 12 jam) 1 (36 W) 3 (108 W) 7 (252 W) 11 (396 W) 16 (576 W) Lampu jalan LED 21 Watt (pemakaian 12 jam)     1 (252 W) 1 (252 W) 2 (504 W) Spesifikasi teknis panel surya / solar cell (dapat berubah sesuai dengan produk): Output power 20 50 80 80 120 Cell type Multi Multi Amorphous Multi Multi Max Power (W) 20 50 88 85 120 Min Power (W)     76 76 114 Open circuit voltage (Voc) 21.6 21.6 63.3 21.6 21.3 Short circuit current (Isc) 1.3 2.98 2.08 5.15 7.81 Max Power Voltage (Vpm) 17.2 17.6 47.6 17.3 17.1 Max Power Current (Ipm) 1.17 2.85 1.68 4.63 7.02 Max System Voltage (V)     600 600 540 Dimension L x W x H(mm) 639 x 294 x 23 835 x 540 x 28 1129 x 934 x 46 1214 x 545 x 35 1499 x 662 x 46 Module Efficiency     7.6 14.1 13.1 Weight (kg) 2.4 5.5 17 9 14

   






Solar Cells Panel

Perbedaan utama dari solar cell panel adalah bahan produksi dari solar cells panel. Bahan solar cells panel yang paling umum adalah crystalline silicon. Bahan crystalline dapat terdiri dari single crystal, mono or single-crystalline, dan poly atau multi-crystalline. Selain itu solar cells panel ada yang terbuat dari lapisan tipis amorphous silicon. Sel Crystalline silicon mempunyai 2 tipe yang hampir serupa, meskipun sel single crystalline lebih efisien dibandingkan dengan poly-crystalline karena poly-crystalline merupakan ikatan antara sel-sel. Keunggulan dari amorphous silicon adalah harga yang terjangkau tetapi tidak se efisien crystalline silicon solar cell.

Mengenal Performansi Solar Cell Panel

Total pengeluaran listrik (wattage) dari solar cell panel adalah sebanding dengan voltase/ tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi saat ini. Solar cell panel dapat menghasilkan arus dari voltase yang berbeda-beda. Hal ini berbeda dengan baterai, yang menghasilkan arus dari voltase yang relatif konstan.

Karakteristik output dari solar cell panel dapat dilihat dari kurva performansi, disebut I-V curve. I-V curse menunjukkan hubungan antara arus dan voltase.

Gambar diatas menunjukkan tipikal kurva I-V. Voltase (V) adalah sumbu horizontal. Arus (I) adalah sumbu vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam Standar Test Conditions (STC) 1000 watt per meter persegi radiasi (atau disebut satu matahari puncak/ one peak sun hour) dan 25 derajat Celcius/ 77 derajat Fahrenheit suhu solar cell panel. Sebagai informasi STC mewakili kondisi optimal dalam lingkungan laboratorium. 

Kurva I-v terdiri dari 3 hal yang penting:

1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp)
2. Open Circuit Voltage (Voc)
3. Short Circuit Current (Isc)

Maximum Power Point (Vmp&Imp)

Pada kurva I-V, Maximum Power Point Vmp dan Imp, adalah titik operasi, dimana maksimum pengeluaran/ output yang dihasilkan oleh solar cell panel saat kondisi operasional. Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat solar cell panel diberi beban pada 25 derajat Celcius dan radiasi 1000 watt per meter persegi. Pada kurva di atas voltase 17 volts adalah Vmp, dan Imp adalah 2,5 ampere. Jumlah watt pada batas maksimum ditentukan dengan mengalikan Vmp dan Imp, maksimum jumlah watt pada STC adalah 43 watt.

Output berkurang sebagaimana voltase menurun. Arus dan daya output dari kebanyakan modul solar cell panel menurun sebagaimana tegangan/ voltase meningkat melebih maximum power point.

Open Circuit Voltage (Voc)

Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current). Pada kurva I-V, Voc adalah 21 volt. Daya pada saat Voc adalah 0 watt.
Voc solar cell panel dapat diukur dilapangan dalam berbagai macam keadaan. Saat membeli modul, sangat direkomendasikan untuk menguji voltase untuk mengetahui apakah cocok dengan sepisifikasi pabrik. Saat menguji voltase dengan multimeter digital dari terminal positif ke terminal negatif. Open Circuit Voltage (Voc) dapat diukur pada pagi hari dan sore hari.

Short Circuit Current (Isc)

Short Circuit Current Isc, adalah maksimum output arus dari solar cell panel yang dapat dikeluarkan (output) di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau short circuit. Pada kurva I-V diatas menunjukkan perkiraan arus 2,65 Ampere. Daya pada Isc adalah 0 watt.

Short circuit current dapat diukur hanya pada saat membuat koneksi langsung terminal positif dan negatif dari modul solar cell panel.

Label Spesifikasi Solar Cell Panel

Semua nilai ditemukan pada kurva I-V digunakan untuk menciptakan label yang spesifik untuk setiap modul solar cell panel. Semua model ditera di bawah standar kondisi tes. Label Spesifikasi dapat ditemukan di bagian belakang dari module solar cell panel:
Electrical rating at 1.000 Watt/m2
AM 1.5, Temperature Cell 25 degree Celcius
Max. Power: 43 W
Voc: 21.4 V
Vmp: 17.3 V
Isc: 2.65 A
Imp: 2.5 A

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Solar Cells Panel

Lima hal utama yang mempengaruhi unjuk kerja/ performansi dari modul solar cells panel:

1. Bahan pembuat solar cells panel
2. Resistansi beban
3. Intensitas cahaya matahari
4. Suhu/ temperatur solar cells panel
5. Bayangan/ shading.

Resistansi Beban

Tegangan baterai adalah tegangan operasi dari solar cell panel module, apabila baterai dihubungkan langsung dengan solar cell panel modul. Sebagai contoh, umumnya baterai 12 Volt, voltase/ tegangan baterai biasanya antara 11.5 sampai 15 Volts. Untuk dapat mencharge baterai, solar cell panel harus beroperasi pada voltase yang lebih tinggi daripada voltase baterai bank.

Effisiensi paling tinggi adalah saat solar panel cell beroperasi dekat pada maximum power point. Pada contoh di atas, tegangan baterai harus mendekati tegangan Vmp. Apabila tegangan baterai menurun di bawah Vmp, ataupun meningkat di atas Vmp, maka effisiensi nya berkurang.

Intensitas Cahaya Matahari

Semakin besar intensitas cahaya matahari secara proposional akan menghasilkan arus yang besar. Seperti gambar berikut, tingkatan cahaya matahari menurun, bentuk dari kurva I-V menunjukkan hal yang sama, tetapi bergerak ke bawah yang mengindikasikan menurunnya arus dan daya. Voltase adalah tidak berubah oleh bermacam-macam intensitas cahaya matahari.

Suhu solar cell panel

Sebagaimana suhu solar cell panel meningkat diatas standar suhu normal 25 derajat Celcius, efisiensi solar cell panel modul effisiensi dan tegangan akan berkurang. Gambar di bawah ini mengilustrasikan bahwa, sebagaimana, suhu sel meningkat diatas 25 derajat Celcius (suhu solar cell panel module, bukan suhu udara), bentuk kurva I-V tetap sama, tetapi bergeser ke kiri sesuai dengan kenaikan suhu solar cell panel, menghasilkan tegangan dan daya yang lebih kecil. Panas dalam kasus ini, adalah hambatan listrik untuk aliran elektron.

Untuk itu aliran udara di sekeliling solar cell panel module sangat penting untuk menghilangkan panas yang menyebabkan suhu solar cell panel yang tinggi.

Shading/ Teduh/ Bayangan

Solar cell panel, terdiri dari beberapa silikon yang diserikan untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt, untuk membentuk solar cell panel 12 Volt, 36 silikon diserikan, hasilnya adalah 0.46 Volt x 36 = 16.56.

Shading adalah dimana salah satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel tertutup dari sinar matahari. Shading akan mengurangan pengeluaran daya dari solar cell panel. Beberapa jenis solar cell panel module sangat terpengaruh oleh shading dibandingkan yang lain. Tabel di bawah ini menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada satu sel dari modul panel surya single crystalline yang tidak memiliki internal bypass diodes. Untuk mengatasi hal tersebut solar cell panel dipasang bypass diode, bypass diode untuk arus mengalir ke satu arah, mencegah arus ke silikon yang kena bayangan.

Persentase dari bayangan pada satu sel	Pesenttase dari loss solar panel module
0%	0%
25%	55%
50%	50%
75%	66%
100%	75%
3 sel terkena bayangan	93

* data diambil dari buku Photovoltaics Design and Installation Manual

Hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan adalah agar solar cell panel tidak terhalang/ shading.