Pengertian, Rangkaian Ekivalen, kurva karakteristik dan Parameter Panel Surya (Photofoltaic)

Pengertian dan Parameter Panel Surya (Photofoltaic)

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Surya atau Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai “cahaya-listrik”.

Pada umumnya panel surya atau photofoltaic (PV) memiliki rangkaian ekivalen seperti ditunjukkan pada gambar 1 dan pemodelan matematis sangat diperlukan untuk mengetahui parameter panel surya yang digunakan.

Gambar 1 Rangkaian ekivalen PV [1 - 2]

Sebuah sel panel surya dapat dimodelkan oleh sebuah sumber arus secara paralel dengan dioda. Sebuah resistor shunt dan sebuah resistor paralel ditambahkan untuk model mekanisme kerugian dalam sel panel surya. Dari rangkaian ekivalen pada Gambar 1, yang dihasilkan oleh sel panel surya adalah sumber arus dikurangi arus yang mengalir melalui dioda dan yang mengalir melalui resistor paralel, sehingga dapat dituliskan persamaan (1.1) seperti berikut [3] :

                                                                              (1.1)

Dimana I_L arus yang dibangkitkan cahaya (A), I₀ arus saturasi dioda p-n (A), R_S merupakan resistor seri pada sel PV (W), R_sh resistor paralel sel panel surya (W), a adalah parameter diaoda 1 £ a £ 2 dan V_t tegangan terminal (V) yang dinyatakan seperti persamaan (1.2) berikut :

                                                                                                                    (1.2)

Dimana, T merupakan temperatur (K), k konstanta Boltzmann (1.3806 x 10^-23 J/K) dan q muatan elektron (1.6021 x 10^-19 C). R_p resistor shunt atau resistor paralel menunjukan arus yang bocor (leakage) pada sambungan p-n dioda, dimana nilainya untuk panel surya modul silikon sekitar 0.1 – 10 m2 [2, 4].

Intensitas radiasi matahari tergantung pada posisi geografis, waktu, hari tahun, kondisi iklim, komposisi atmosfer, ketinggian, dan berbagai faktor lainnya. Pada umumnya data informasi tentang karakteristik dan kinerja perangkat panel surya sehubungan dengan apa yang disebut Standard Test Condition (STC), yang berarti intensitas radiasi matahari 1000 W / m² dengan kondisi suhu pada 25 ^oC [4]. Pada Gambar 2 menunjukan kurva karakteristik I dan V pada panel surya seperti berikut:

 Gambar 2 Kurva karakteristik I dan V panel surya [4]

            Pada kurva di atas V_mp merupakan tegangan maksimum dan I_mp adalah arus maksimum. Jumlah daya (watt) pada batas maksimum ditentukan dengan perkalian dari V_mp dan I_mp. Output berkurang sebagaimana tegangan menurun. Arus dan daya output dari kebanyakan panel surya menurun sebagaimana tegangan meningkat melebih maximum power point.

Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current), sehingga daya yang dihasilkan adalah 0 (nol). Short Circuit Current Isc, adalah maksimum keluaran arus dari panel surya yang dapat dikeluarkan di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau short circuit. Daya pada Isc adalah 0 watt.

Efisiensi energi panel surya dinyatakan sebagai rasio energi total (termal dan elektrik) terhadap energi matahari yang jatuh pada permukaan panel surya dirumuskan pada persamaan (1.3) berikut [2, 4] :

                                                                                                         (1.3)

Dimana V_OC (V) menyatakan tegangan open circuit, I_SC arus short circuit (A), S_T radiasi global Matahari (W/m²), dan A luas permukaan modul PV (m²).

Daftar Pustaka :

  [1]   Agus Purwadi, Yanuarsyah Haroen., dkk., " Prototype Development of a Low Cost Data Logger for  PV Based LED Street Lighting System," in International Conference on Electrical Engineering and  Informatics, IEEE., 2011.

  [2] Hamdani, Dadan., Subagiada, Kadek., Subagio, Lambang., "Analisis Kinerja Solar Photovoltaic System (Sps) Berdasarkan Tinjauan Efisiensi Energi dan Eksergi," Jurnal Material dan Energi  Indonesia, Vol. 01, No. 02 (2011), pp : 84 – 92.

  [3]  Di pizza, Carmela, Maria., Ragusa, Antonella., Vitale, Gianpaolo., " Identification of Photovoltaic  Array Model Parameters by Robust Linear Regression Methods," International Conference on      Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ’09), Valencia (Spain), 15th to 17th April, 2009.

 [4]  Marcelo G.V., “Comprehensive Approach to Modelling and Simulation of Photovoltaic Arrays”.    IEEE Transaction on power Electronics Vol. 24 No. 5, pp : 1198-1208, 2009.