Menghitung Ukuran Sistem PV: Penyesuaian Berdasarkan Lokasi dan Efisiensi Sistem

Dalam segmen ini, kita akan melihat cara mengkorelasikan penggunaan listrik dengan kebutuhan PV (fotovoltaik), sehingga kita bisa beralih dari beban energi ke pasokan fotovoltaik. Tujuan dari artikel ini adalah untuk mendefinisikan perbedaan antara perhitungan energi tahunan dan perencanaan energi berbasis persentase menggunakan tenaga surya. Menggunakan peta insolasi matahari untuk mengidentifikasi tingkat energi matahari harian dan tahunan rata-rata dari lokasi tertentu. Menghitung jumlah panel fotovoltaik yang diperlukan untuk memenuhi permintaan energi tahunan dengan menggunakan batas efisiensi sederhana dari sistem PV surya, dan akhirnya melakukan perhitungan dasar untuk mendefinisikan kebutuhan daya surya untuk memenuhi permintaan energi.

Energi Permintaan

Dalam artikel sebelumnya (Audit Energi: Cara Menghitung Konsumsi Energi Listrik di Rumah Anda), kita telah melihat beberapa cara untuk menentukan permintaan energi dari peralatan individu. Ini termasuk menggunakan meteran listrik dan melihat label produk untuk menentukan daya sesaat saat digunakan. Selanjutnya, kita perlu memperkirakan jumlah waktu penggunaan peralatan selama setahun untuk menghitung permintaan energi tahunan. Cara yang lebih sederhana untuk menentukan permintaan energi saat menangani bangunan yang terhubung ke jaringan adalah dengan menggunakan tagihan utilitas. Perlu di ingat bahwa permintaan energi bersifat tahunan, tetapi bervariasi dari hari ke hari, dan mungkin bulan ke bulan atau secara musiman. Jadi, meskipun kita bisa menghitung penggunaan energi harian, kita biasanya merencanakan tenaga surya untuk permintaan tahunan. Variasi energi harian hanya kritis jika Anda bekerja di luar jaringan, atau perlu memastikan bahwa sistem baterai atau fotovoltaik dapat mendukung permintaan energi harian maksimum.

Contoh Perhitungan

Mari kita pertimbangkan contoh penggunaan tahunan sebesar 12.000 kilowatt jam. Salah satu cara untuk melihat permintaan energi dan desain sistem fotovoltaik adalah dengan merencanakan mengganti 100 persen energi kita dari utilitas tradisional dengan tenaga surya. Jadi, jika kita menggunakan dan membayar 12.000 kilowatt jam per tahun dari utilitas kita, maka kita ingin menghasilkan 12.000 kilowatt jam listrik dari sistem PV selama setahun, agar impas. Itu adalah 100 persen dari permintaan tahunan kita. Karena adanya net metering, kita tidak harus menghasilkan 100 persen permintaan setiap hari, cukup secara tahunan. Net metering adalah sistem keuangan yang memungkinkan Anda menjual kelebihan listrik ke utilitas ketika produksi melebihi kebutuhan, tetapi membeli listrik tersebut ketika sistem PV tidak memenuhi permintaan beban listrik.

Dalam beberapa kasus, kita mungkin ingin memasang sistem yang hanya mencakup sebagian dari total kebutuhan listrik. Ini kadang-kadang ditentukan oleh keterbatasan biaya. Mungkin kita tidak mampu membeli sistem yang cukup besar untuk mendukung 100 persen energi kita, atau keterbatasan ruang. Mungkin atap atau area tanah terlalu kecil untuk menampung sistem sebesar itu. Selain itu, ada keterbatasan finansial dan listrik untuk menghasilkan lebih dari 100 persen kebutuhan listrik. Anda tidak bisa menghasilkan lebih banyak daya daripada yang dapat diterima oleh sistem listrik Anda, dan beberapa negara bagian membatasi pengembalian produksi hingga tidak lebih dari mungkin 100 atau 110 persen dari beban listrik tahunan Anda. Jadi, tinjau aturan federal, negara bagian, dan lokal Anda untuk mengetahui produksi listrik fotovoltaik maksimum yang diizinkan.

Perhitungan Ukuran Sistem PV

Sekarang kita tahu cara menghitung permintaan energi tahunan, kita akan melanjutkan, dan melihat ukuran sistem fotovoltaik secara keseluruhan. Insolasi energi surya atau radiasi matahari yang terjadi bervariasi di seluruh dunia, dan bervariasi karena perbedaan dalam garis lintang, serta iklim. Tempat-tempat yang panas dan cerah cenderung berada di garis lintang yang lebih rendah lebih dekat ke ekuator, dan tempat-tempat yang lebih dingin dan kurang cerah cenderung lebih jauh dari ekuator di garis lintang yang lebih tinggi. Namun, masih ada banyak variasi karena geografi lokal. Kita membutuhkan alat pemetaan untuk membantu kita memahami nilai total insolasi.

Pertama, mari kita lihat cara menggunakan peta sinar matahari, dan mulai menghubungkannya dengan modul fotovoltaik. Jadi, bagaimana kita mengukur kebutuhan daya fotovoltaik? Artinya, berapa banyak modul yang perlu kita rencanakan? Daya keluaran fotovoltaik tergantung pada tingkat sinar matahari. Artinya semakin banyak daya yang keluar dari panel jika cerah, dan semakin sedikit daya yang keluar saat mendung atau malam hari. Energi fotovoltaik yang merupakan pengukuran waktu penggunaan menggabungkan jam sinar matahari dan intensitasnya. Anda bisa memiliki intensitas rendah untuk waktu yang lama, atau intensitas tinggi untuk waktu yang singkat, atau variasi lainnya.

Efisiensi Panel Fotovoltaik

Modul fotovoltaik dinilai berdasarkan daya, dan nilai tersebut adalah keluaran daya di bawah kondisi uji standar. Seperti yang kita bahas sebelumnya, itu sesuai dengan intensitas sinar matahari sebesar 1.000 watt per meter persegi pada suhu 25 derajat Celsius. Artinya, sebuah modul PV di tempat yang cerah dengan banyak jam siang hari menghasilkan lebih banyak energi tahunan daripada panel yang sama di lokasi yang kurang cerah. Jadi, lebih banyak daya sinar matahari yang dikalikan dengan jumlah waktu tertentu berarti lebih banyak energi dan listrik surya. Namun, tidak sesederhana hanya melihat energi sinar matahari atau daya panel, karena kita juga perlu memikirkan efisiensi sistem. Fotovoltaik memiliki efisiensi sekitar 10 hingga 20 persen. Itu berarti hanya 10 atau 20 persen dari cahaya yang mengenai panel yang benar-benar diubah menjadi listrik yang dapat digunakan. Untungnya itu sudah tercantum pada rating daya di panel. Selain efisiensi internal panel surya, ada kerugian dari hal-hal seperti kesalahan kabel dari sambungan dan perbedaan ukuran kabel, inverter yang mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, serta hal-hal sederhana seperti debu yang jatuh di permukaan panel, yang mengurangi jumlah sinar matahari yang tersedia untuk diubah.

Kerugian efisiensi lainnya adalah ketidakcocokan suhu. Panel dinilai di bawah kondisi uji; 25 derajat Celsius sekitar 77 derajat Fahrenheit. Kenyataannya, saat cerah di luar, suhu aktual biasanya jauh lebih tinggi. Yang menarik dari panel fotovoltaik adalah ketika suhu naik, efisiensinya turun. Jadi, secara keseluruhan antara ketidakcocokan kabel, kerugian suhu debu, sebuah modul kehilangan sekitar 10 hingga 20 persen dari rating panel itu sendiri. Jadi daya sebenarnya yang diberikan oleh panel hanya sekitar 80 hingga 85 persen dari yang tertera. Jadi, kita perlu merencanakan itu saat mengukur sistem kita.

Contoh Perhitungan

Mari kita lihat contoh di mana sistem fotovoltaik menghasilkan 10.000 watt daya listrik. Karena keterbatasan efisiensi eksternal, hanya 80 persen dari daya tersebut yang dapat dikumpulkan, atau 8.000 watt. Jadi, kita selalu perlu melebihkan ukuran sistem untuk mengatasi batas efisiensi eksternal itu. Jadi jika kita benar-benar menginginkan 10.000 watt yang akan dikirimkan ke rumah atau bangunan kita, kita perlu membagi dengan 80 persen. Kita lihat kita sebenarnya membutuhkan sistem yang dinilai 12.500 watt, sedikit lebih besar.

Kesimpulan

Perencanaan sistem fotovoltaik memerlukan pertimbangan yang cermat terhadap konsumsi energi tahunan, potensi radiasi matahari, dan faktor efisiensi. Desain sistem harus memperhitungkan berbagai kerugian efisiensi untuk memastikan pasokan energi yang memadai dan sesuai dengan peraturan setempat.