Daya Nominal dan Kondisi Uji Standar (STC)
Kinerja modul fotovoltaik umumnya diukur berdasarkan Kondisi Uji Standar (STC), yang ditentukan oleh standar IEC 60904-1:
- Penyinaran 1000 W/m² (sinar matahari optimal)
- Suhu modul pada 25°C
- Spektrum cahaya terstandar (IEC 60904-3)
Modul bifacial, yang menangkap cahaya di kedua sisi, dapat meningkatkan produksi melalui refleksi tanah (albedo). PVGIS belum memodelkan modul-modul ini, namun salah satu pendekatannya adalah dengan menggunakan BNPI (Bifacial Nameplate Irradiance), yang didefinisikan sebagai: P_BNPI = P_STC * (1 + φ * 0,135), dimana φ adalah faktor bifaciality.
Keterbatasan modul bifacial: Tidak cocok untuk instalasi terintegrasi gedung yang bagian belakang modulnya terhalang. Performa yang bervariasi bergantung pada orientasinya (misal, sumbu Utara-Selatan dengan menghadap Timur-Barat).
Estimasi Kekuatan Sebenarnya Modul PV
Kondisi pengoperasian sebenarnya panel PV berbeda dengan kondisi standar (STC), sehingga mempengaruhi daya keluaran. PVGIS.COM menerapkan beberapa koreksi untuk memasukkan variabel-variabel ini.
1. Pemantulan dan Sudut Datang Cahaya
Ketika cahaya mengenai modul PV, sebagian cahaya dipantulkan tanpa diubah menjadi listrik. Semakin lancip sudut datangnya, semakin besar kerugiannya.
- Dampak terhadap produksi: Rata-rata, efek ini menyebabkan kerugian sebesar 2 hingga 4%, berkurang untuk sistem pelacakan surya.
2. Pengaruh Spektrum Matahari terhadap Efisiensi PV
Panel surya sensitif terhadap panjang gelombang spektrum cahaya tertentu, yang bervariasi menurut teknologi PV:
- Crystalline Silicon (c-Si): Sensitif terhadap inframerah dan cahaya tampak
- CdTe, CIGS, a-Si: Sensitivitas berbeda, dengan respons berkurang pada inframerah
Faktor-faktor yang mempengaruhi spektrum: Cahaya pagi dan sore lebih merah.
Hari berawan meningkatkan proporsi cahaya biru. Efek spektral secara langsung mempengaruhi daya PV. PVGIS.COM menggunakan data satelit untuk menyesuaikan variasi ini dan mengintegrasikan koreksi ini ke dalam perhitungannya.
Ketergantungan Daya PV pada Radiasi dan Suhu
Suhu dan Efisiensi
Efisiensi panel PV menurun seiring dengan suhu modul, bergantung pada teknologinya:
Pada radiasi tinggi (>1000 W/m²), suhu modul meningkat: Hilangnya efisiensi
Pada radiasi rendah (<400 W/m²), efisiensi bervariasi menurut jenis sel PV
Pemodelan di PVGIS.COM
PVGIS.COM menyesuaikan daya PV berdasarkan radiasi (G) dan suhu modul (Tm) menggunakan model matematika (Huld et al., 2011):
P = (G/1000) * A * eff(G, Tm)
Koefisien khusus untuk setiap teknologi PV (c-Si, CdTe, CIGS) diperoleh dari pengukuran eksperimental dan diterapkan pada PVGIS.COM simulasi.
Pemodelan Suhu Modul PV
- Faktor-faktor yang mempengaruhi suhu modul (Tm)
- Suhu udara sekitar (Ta)
- Penyinaran matahari (G)
- Ventilasi (W) – Angin kencang mendinginkan modul
-
Model suhu di PVGIS (Faiman, 2008):
Tm = Ta + G / (U0 + U1W)
Koefisien U0 dan U1 bervariasi menurut jenis instalasi:
| Teknologi PV | Instalasi | U0 (W/°C-m²) | U1 (Ws/°C-m³) |
|---|---|---|---|
| c-Si | Berdiri bebas | 26.9 | 26.9 |
| c-Si | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CIGS | Berdiri bebas | 22.64 | 22.64 |
| CIGS | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
| CDTe | Berdiri bebas | 23.37 | 23.37 |
| CDTe | BIPV/BAPV | 20.0 | 20.0 |
Kerugian Sistem dan Penuaan Modul PV
Semua perhitungan sebelumnya memberikan daya pada tingkat modul, namun kerugian lainnya harus dipertimbangkan:
- Kerugian konversi (inverter)
- Kerugian kabel
- Perbedaan daya antar modul
- Penuaan panel PV
Menurut penelitian Jordan & Kurtz (2013), panel PV kehilangan daya rata-rata 0,5% per tahun. Setelah 20 tahun, kekuatan mereka berkurang hingga 90% dari nilai awalnya.
- PVGIS.COM merekomendasikan memasukkan kerugian sistem awal sebesar 3% pada tahun pertama untuk memperhitungkan degradasi sistem, kemudian 0,5% per tahun.
Faktor Lain yang Tidak Dipertimbangkan dalam PVGIS
Beberapa dampak mempengaruhi produksi PV namun tidak termasuk di dalamnya PVGIS:
- Salju di panel: Mengurangi produksi secara drastis. Tergantung pada frekuensi dan durasi hujan salju.
- Akumulasi debu dan kotoran: Mengurangi daya PV, tergantung pada pembersihan dan curah hujan.
- Bayangan sebagian: Memiliki dampak yang kuat jika sebuah modul diarsir. Efek ini harus dikelola selama instalasi PV.
Kesimpulan
Berkat kemajuan dalam pemodelan fotovoltaik dan data satelit, PVGIS.COM memungkinkan estimasi daya keluaran modul PV secara tepat dengan mempertimbangkan dampak lingkungan dan teknologi.
Mengapa Menggunakan PVGIS.COM?
Pemodelan tingkat lanjut dari radiasi dan suhu modul
Koreksi berdasarkan data iklim dan spektral
Estimasi kerugian sistem dan penuaan panel yang andal
Optimalisasi produksi tenaga surya untuk setiap wilayah