TEKNOLOGI PHOTOVOLTAIC: SALAH SATU STRATEGI · PDF filesebuah software untuk menghitung ......

Teknologi photovoltaic: salah satu strategi menciptakan green architecture Ernaning Setiyowati 3206 204 001

TEKNOLOGI PHOTOVOLTAIC: SALAH SATU STRATEGI MENCIPTAKAN GREEN ARCHITECTURE

Oleh: Ernaning Setiyowati – 3206 204 001

ABSTRAK

Krisis energi dunia dan semakin tingginya harga sumber energi menyebabkan semakin berkembangnya inovasi dalam pemanfaatan energi alternatif yang tidak menimbulkan polusi udara maupun radioaaktif. Salah satu alternatif pemanfaatan energi adalah pemanfaatan matahari sebagai sumber energi. Ada beberapa cara dalam memanfaatkan matahari, salah satunya dengan menggunakan teknologi photovoltaic, yaitu sebuah teknologi tenaga matahari yang menggunakan sel solar untuk mengubah cahaya dari matahari menjadi listrik. Aplikasi photovoltaic pada arsitektur membawa kepada sebuah perancangan arsitektur yang ramah lingkungan dengan penghematan energi, yang sering disebut sebagai konsep green architecture. Kata kunci: energi, photovoltaic, tropis LATAR BELAKANG

Issue-issue mengenai sustainability mulai sering diperdengarkan

belakangangan ini, seiring dengan semakin maraknya orang yang peduli dengan

keselamatan dan keberlajutan bumi. Hal ini disebabkan karena manusia

semakin sadar bahwa sumber daya yang tersedia di bumi ini semakin hari

semakin menipis, dan semakin menyebabkan timbulnya masalah krisis energi

sehingga untuk mendapatkan energi sekarang ini tidaklah murah.

Salah satu hal yang bisa dilakukan oleh arsitek untuk berperan dalam

menyelamatkan bumi dan menghemat energi adalah dengan melalui

perancangan arsitektur yang berkonsep green architecture atau sering juga

disebut sebagai arsitektur ekologi, yaitu sebuah perancangan arsitektur yang

peduli dengan alam dan sumberdayanya. Fokus dari green architecture adalah

keseimbangan dengan alam dan sumberdaya di sekitar site bangunan, serta

penggunaan material yang tumbuh berlanjut atau dapat didaurulang. Green

architecture sering menitikberatkan pada sumberdaya alam yang dapat

diperbarui, salah satunya dengan cara menggunakan cahaya matahari. Cahaya

matahari merupakan sumber daya yang potensial dan tidak pernah habis,

terutama di negara-negara yang beriklim tropis seperti Indonesia. Jadi

menggunakannya sebagai sebuah sumber energi adalah hal yang potensial untuk

penghematan energi yang semakin menipis ini. Beberapa cara dalam

1


menggunakannya adalah melalui passive solar, active solar, dan teknik

photovoltaic.

PERMASALAHAN

Permasalahan utama pada tulisan ini adalah untuk mengeksplorasi apakah

teknologi photovoltaic cocok diterapkan di iklim tropis. Daerah yang beriklim

tropis adalah daerah yang disinari matahari sepanjang tahun. Ini adalah potensi

yang dapat digunakan dalam menggunakan cahaya matahari sebagai energi.

Sangat berbeda dengan negara-negara dengan 4 musim yang matahari justru

menghilang di musim-musim tertentu. Hal itu akan menyebabkan tenaga

matahari tidak akan bisa digunakan.

Di iklim tropis terdapat suatu fenomena bahwa sinar matahari adalah

sesuatu yang dihindari dan sedapat mungkin tidak dimasukkan ke dalam

bangunan. Sedangkan teknologi photovoltaic berarti akan mencari sinar

matahari yang kemudian digunakan untuk energi. Apakah hal ini mungkin

dilakukan di iklim tropis? Apakah kondisi termal di dalam bangunan tetap

nyaman dengan penggunaan photovoltaic?

LANDASAN TEORI

Green Building yaitu meningkatkan efisiensi di mana bangunan dan

sitenya menggunakan energi, air, dan material, serta mengurangi pengaruh

bangunan pada kesehatan manusia dan lingkungannya, melalui desain yang

lebih baik (wikipedia.org).

Green Building terkadang juga disebut sebagai sustainable building atau

environmental building. Konsep Green Building bisa membawa kepada

keuntungan termasuk mengurangi biaya operasional dengan cara meningkatkan

produktivitas dan menggunakan energi dan air yang lebih sedikit, meningkatkan

kesehatan dengan cara meningkatkan kualitas udara dalam ruangan, dan

mengurangi pengaruh lingkungan. Green building merupakan komponen yang

esensial dari konsep yang berhubungan dengan sustainable design, sustainable

development dan sustainability secara umum (wikipedia.org).

2


Green architecture menitikberatkan kepada penggunaan sumberdaya

yang dapat diperbarui, seperti matahari, yang salah satu penggunaannya adalah

dengan menggunakan teknik photovoltaic atau sel surya (solar cell)

(wikipedia.org).

Photovoltaics (PV), merupakan teknologi di mana cahaya diubah menjadi

tenaga listrik. Dikenal sebagai metode untuk membangkitkan tenaga matahari

dengan menggunakan solar sel dalam modul. Listrik terhubung dalam jumlah

yang banyak sebagai solar photovoltaic arrays untuk mengubah energi dari

matahari menjadi listrik (wikipedia.org).

Solar sel menghasilkan arus langsung listrik dari cahaya, yang bisa

digunakan untuk memberi tenaga peralatan atau untuk mengisi baterai

kembali. Aplikasi praktis pertama dari photovoltaic adalah untuk memberi

tenaga pengorbitan satelit dan kendaraan angkasa, serta kalkulator saku. Tapi

sekarang ini mayoritas modul photovoltaic digunakan untuk tenaga pembangkit.

Ada juga penggunaanya yang lain, yaitu emergency telephon di jalan, remote

sensing, dan lain-lain(wikipedia.org).

Sel surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon, yang

berperan sebagai insulator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila

ada energi dan panas. Sebuah

silikon sel surya adalah sebuah

diode yang terbentuk dari lapisan

atas silikon tipe n (silicon doping

of phosphorous), dan lapisan

bawah silikon tipe p (silicon

doping of boron). Elektron-

elektron bebas terbentuk dari

jutaan photon atau benturan

atom pada lapisan penghubung

menyebabkan terjadinya aliran listrik (Mintorogo, 2000).

Gb1. Diagram potongan sel surya (sumber: Mintorogo, 2000)

Pengembangan sel surya silikon secara individu (chip):

3


1. Mono-crystalline

Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan

silikon dalam bentuk bujur. Mono-crystalline dapat dibuat setebal

200 mikron, dengan nilai efisiensi sekitar 24%

2. Poly-crystalline/multi-crystalline

Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian

pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon

yang akan timbul di atas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif

dibandingkan dengan sel Poly-crystalline (efektifitas 18%), tetapi

biaya lebih murah.

3. Gallium Arsenide

Sel Surya III-IV semikonduktor yang sangat efisien sekitar 25%

Sel surya silikon terpadu ”Thin Film”:

1. Amorphous Silikon

Sebagai pengganti tinted glass yang semi transparan.

2. Thin Film Silikon

Dibuat dari thin-crystalline atau poly-crystalline pada bahan metal

yang cukup murah (cladding system)

3. Cadmium Telluride

Terbentuk dari bahan materi thin film polycrystalline secara

deposit, semprot, dan evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16%.

4. Copper Indium Diselenide

Merupakan bahan dari film tipis polycrystalline. Nilai efisiensi

17.7%

5. Chalcopyrites

6. Electrochemical Cells

Sebuah sel surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari

menjadi photon) tidak tergantung pada besaran luas bidang silikon, dan secara

konstan akan menghasilkan energi berkisar ±0.5 volt – max 600 mV pada 2

amp, dengan kekuatan radiasi sinar matahari 1000 W/m2 = ‘1 sun’ akan

menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya (Mintorogo, 2000).

Pada gambar 2 dapat dilihat bahwa sel surya akan menghasilkan energi

maksimum jika nilai Vm dan Im juga maksimum. Sedangkan Isc adalah arus

4


listrik maksimum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan

tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maksimum pada nilai arus nol; Voc

naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter yang

memungkinkan sel surya untuk mengisi accu (Mintorogo, 2000).

Isc = short-circuit current

Vsc = open-circuit voltage

Vm = voltage maximum power

Im = current maximum power

Pm = Power maximum-output dari PV

array (watt)

Gb2. keadaan sebuah sel surya beroperasi secara normal (sumber: Mintorogo, 2000)

Pengoperasian sel surya sangat tergantung pada:

1. ambient air temperature

2. radiasi solar matahari (insolation)

3. kecepatan angin bertiup

4. keadaan atmosfir bumi

5. orientasi panel atau array PV

6. posisi letak sel surya (array) terhadap matahari (tilt angle)

Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperature sel

tetap normal (pada 25ºC), kenaikan temperature lebih tinggi dari temperature

normal pada PV sel akan melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan

temperature sel surya 1ºC (dari 25º) akan berkurang sekitar 0.4% pada total

tenaga yang dihasilkan atau akan melemah 2x lipat untuk kenaikan temperature

sel per 10ºC (Mintorogo, 2000).

Kecepatan tiup angin di sekitar lokasi PV array dapat membantu

mendinginkan permukaan temperature kaca-kaca PV array (Mintorogo, 2000).

5


Keadaan atmosfir bumi; berawan, mendung, jenis partikel debu udara,

asap, uap air udara (Rh), kabut, dan polusi sangat menentukan hasil maksimum

arus listrik dari deretan PV (Mintorogo, 2000).

Orientasi dari rangkaian PV (array) ke arah matahari secara optimum

adalah penting agar panel/deretan

PV dapat menghasilkan energi

maksimum. Selain arah orientasi,

sudut orientasi (tilt angle) dari

panel/deretan PV juga sangat

mempengaruhi hasil energi

maksimum. Untuk lokasi yang

terletak di belahan utara latitude,

maka panel/deretan PV sebaiknya

diorientasikan ke selatan.

Orientasi ke timur-barat walaupun

juga dapat menghasilkan sejumlah

energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi

matahari optimum (Mintorogo, 2000).

Gb3. efek temperature sel pada voltage (V) (sumber: Mintorogo, 2000)

Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV

secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum 1000 W/m2 atau 1

kWh/m2. kalau tidak dapat mempertahankan ketegaklurusan antara sinar

matahari dengan bidang PV, maka extra luasan bidang panel PV dibutuhkan

(bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari)

(Mintorogo, 2000).

Solar panel PV pada equator yang diletakkan mendatar akan menghasilkan

energi maksimum. Sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus

dicarikan tilt angle yang optimum. Perusahaan BP Solar telah mengembangkan

sebuah software untuk menghitung dan memperkirakan energi optimum dengan

letak latitude, longitude, dan optimum tilt angle untuk setiap lokasi di seluruh

dunia(Mintorogo, 2000).

Agar dapat memperoleh sejumlah voltage atau ampere yang dikehendaki,

maka umumnya masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lain baik secara

hubungan seri ataupun secara paralel untuk membentuk suatu rangkaian PV

6


7

yang disebut modul. Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau

33 sel, dan 72 sel

(Mintorogo, 2000).

Beberapa modul PV

dihubungkan untuk

membentuk satu rangkaian

tertentu disebut PV Panel,

sedangkan jika berderet-

deret modul PV dihubungkan

secara baris dan kolom

disebut PV array (Mintorogo, 2000).

Gb4. Diagram hubungan sel surya, modul, panel, array (sumber: Mintorogo, 2000)

Hubungan sel-sel surya dalam modul dapat dilakukan secara seri untuk

mendapatkan varian voltage umumnya 12 V, dan secara paralel untuk

mendapatkan varian ”arus listrik” (current). Hubungan modul-modul PV pada

array juga dapat dihubungkan secara seri untuk mendapatkan voltage yang

tinggi, dan dihubungkan secara paralel untuk mendapatkan amps yang besar

(Mintorogo, 2000).

Aliran listrik yang didapat dari panel PV akan berupa listrik DC-direct

current, kemudian disimpan ke accu, dan sebagian listrik DC diubah ke AC-

alternating current dengan alat inverter untuk dipakai dengan alat

rumahtangga, seperti lemari es, TV, lampu, pompa air, dsb. Kemudian sebagian

DC dapat dipakai langsung untuk sebagian alat dengan spesifikasi DC. Insolation

solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada volt

(Mintorogo, 2000).

Ada 3 sistem rangkaian PV:

1. sistem DC semua

2. sistem DC dan AC

3. sistem interaktif DC, AC dan jaringan listrik lokal PLN


Gb5. Sistem dan Beban dengan DC

(sumber: Mintorogo, 2000) Gb6. Sistem DC dan AC (sumber:

Mintorogo, 2000)

Gb8. Sistem DC dan AC + Back up Generator

(sumber: Mintorogo, 2000) Gb7. Interaktif DC, AC, dan jaringan local PLN

(sumber: Mintorogo, 2000)

Sistem DC dan AC memungkinkan penggunaan Generator Set sebagai

tenaga cadangan untuk membantu pengisian rangkaian baterai bila cuaca atau

radiasi matahari tidak dapat menghasilkan tenaga listrik (Mintorogo, 2000).

Terdapat 5 cara perletakan modul PV:

• Fixed array

Deretan modul PV diletakkan pada struktur penyangga PV (rangka

tersendiri) atau menyatu ke struktur atap. Perhitungan sudut

kemiringan pada suatu lokasi berdasarkan latitude optimum pada

8


posisi 21 maret dan 21 september. Ada 2 macam cara pemasangan

photovoltaic pada atap, yaitu shingle module; deretan modul

dikaitkan di atas penutup atap, dan Integral Roof Modules;

deretan modul dipasang secara integral dengan struktur rangka

atap. Sedangkan pada lisplank, deretan PV dipasang secara tetap

pada bidang lisplank overstack. Pada wall-cladding dipakai silikon

efisiensi tinggi yaitu ”Mono-crystalline”, dan sebagai glass

cladding dipakai silikon ’amorphous dan ’crystalline’. PV bisa

dipasang pada bangunan yang telah ada, atau bisa diletakkan

terpisah dari bangunan tapi dihubungkan oleh kabel untuk

mensuply power ke bangunan (wikipedia.org).

Gb.11. Modul PV pada overstack rumah (sumber: Mintorogo, 2000)

Gb.10. Integral roof modules (sumber: Mintorogo, 2000)

Gb.9. Shingle Modules (sumber: Mintorogo, 2000)

• Seasonally Adjusted Tilting

9


Deretan modul PV dapat diubah secara manual sesuai waktu sesuai

waktu yang dikehendaki untuk pengoptimalan tilt angle.

• One axis tracking

Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari dari

timur ke barat secara otomatis, akan mendapatkan efisiensi 20%

dibandingkan dengan fixed arrays.

• Two axis tracking

Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari dari

timur ke barat serta orientasi Utara-selatan secara otomatis; akan

mendapatkan efisiensi 40% dibandingkan fixed arrays.

• Concentrator Arrays

Deretan lensa optik dan cermin yang memfokuskan pada suatu

area sel surya efisiensi tinggi.

Tenaga puncak total dari

pemasangan solar panel adalah sekitar

5300 MW di akhir 2005. kapasitas

power photovoltaic diukur dalam Wp

(Watt peak). ’Peak power’ adalah nilai

nominal power. Ini adalah ukuran

power di bawah ‘Standart Test

Condition’. Kondisi buatan ini,

dikembangkan untuk standrardisasi

dan pembadingan solar sel atau modul

yang berbeda. Mereka tidak cocok

dengan kondisi kehidupan nyata, dan tidak mewakili peak power dari sel atau

modul pada pencahayaan matahari yang paling tinggi (wikipedia.org).

Gb.12. Concentrator Array (sumber: Mintorogo, 2000)

Jika sebuah bangunan berada jauh dari supply listrik umum, seperti di

daerah pegunungan, PV bisa digunakan sebagai pembangkit listrik, atau PV bisa

digunakan bersamaan dengan angin, diesel generator dan/atau hydroelectric

power. Normalnya, modul photovoltaic bertahan sampai 25 tahun, tapi tetap

bisa digunakan bahkan sampai 30-40 tahun (wikipedia.org).

10


Tenaga matahari tidak membawa kepada emisi yang berbahaya selama

operasionalnya, tapi produksi panel membawa kepada sejumlah polusi.

Photovoltaic menjadi lebih efisien dan biaya yang lebih sedikit, menyediakan

energi listrik 16 watt per square feet atau lebih (Crowther, 1992).

METODE PENDEKATAN

Aplikasi photovoltaic pada bangunan telah mengalami perkembangan

yang cukup pesat di seluruh dunia, terutama Jepang, Jerman, dan US. Awal

tahun 1980an, deretan PV modul dengan rangka besi hanya diletakkan pada

bidang atap datar bangunan dengan alat penyangga. Tahun 1990an, sel-sel PV

dikembangkan lebih menyatu menjadi bagian material bangunan yaitu bahan

atap. Pada tahun 1997, modul PV dikembangkan menjadi kesatuan integrasi

bangunan arsitektur dalam berbagai materi bangunan dan aplikasi canggih

(Mintorogo, 2000).

Gb.13. perkembangan photovoltaic (sumber: Mintorogo, 2000)

Gb14. thin film crystalline (sumber: Mintorogo, 2000)

11


Gb14. Bentuk cladding (curtain wall) (sumber: Mintorogo, 2000)

Gb15. pemasangan photovoltaic pada rumah (sumber: Mintorogo, 2000)

Pemanfaatan energi sel surya telah dilakukan di beberapa jenis bangunan,

antara lain: perumahan, komersil, dan industri. hanya membutuhkan extra

ruang utilitas untuk penempatan alat regulator, iverter, baterai, dll. Deretan

modul PV integrasi dengan struktur perumahan secara arsitektur pada aplikasi

atap, lisplank overstack, dinding fasade. Instalasi solar panel memberi

pendekatan baru pada perancangan arsitektur dan menyediakan energi yang

bersih pada bangunan. Solar panel performance sangat bergantung pada

beberapa aspek seperti orientasi bangunan, sudut kemiringan, efek

pembayangan, dan massa bangunan itu sendiri (Mintorogo, 2000).

Meskipun harga jual modul ini masih sangat tinggi untuk bersaing dengan

listrik, di Jepang dan Jerman permintaan modul ini tumbuh dengan pesat,

diikuti oleh produksinya. Meskipun harganya masih mahal saat ini, diharapkan

pada 2010 harganya bisa jatuh. Di awal 2006, harga rata-rata tiap pemasangan

watt untuk ukuran tempat tinggal adalah sekitar 6.5 USD sampai 7.5 USD,

termasuk panel, inverter, mount, dan elektrikal (wikipedia.org).

Solar photovoltaic array memiliki factor kapasitas sekitar 20%, yaitu lebih

rendah daripada sumber listrik yang lain. Karena itu pemasangan 2005 telah

menyediakan rata-rata output sekitar 1060 MW (20% x 5300). Hal ini mewakili

0.03% permintaan pada saat itu. Jerman merupakan negara yang paling pesat

mengembangkan pasar PV (wikipedia.org).

12


Installed PV Power as of the end of 2005

PV Capacity Cumulative Installed in 2005 Country

Off-grid PV [kW]

Grid-connected [kW]

Total [kW]

Total [kW]

Grid-tied [kW]

Japan 87,057 1,334,851 1,421,908 289,917 287,105

Germany 29,000 1,400,000 1,429,000 635,000 632,000

United States 233,000 246,000 479,000 103,000 70,000

Australia 41,841 8,740 60,581 8,280 1,980

Spain 15,800 41,600 57,400 20,400 18,600

Netherlands 4,919 45,857 50,776 1,697 1,547

Italy 12,300 15,200 37,500* 6,800 6,500

Tabel 1. pemasangan PV pada tahun 2005 (sumber: wikipedia.org)

Maraknya pemakaian photovoltaic tersebut mengindikasikan bahwa

masalah energi sudah menjadi perhatian banyak orang terutama di negara-

negara maju. Dengan semakin banyaknya pengguna photovoltaic diharapkan

dapat membantu penghematan energi demi tercapainya sustainabiliy. Namun

sayangnya, hal itu masih banyak terjadi di negara-negara maju yang

kebanyakan memiliki lokasi jauh dari equator. Padahal pada lokasi-lokasi

tersebut ada musim tertentu di mana matahari tidak muncul, atau hanya

muncul selama beberapa jam saja, itupun dengan sudut deklinasi yang sangat

miring. Sehingga pada musim-musim tersebut, PV kemungkinan besar tidak

dapat bekerja dengan baik. Bagaimana halnya dengan di Indonesia yang

merupakan negara tropis?

Iklim tropis memiliki karakteristik temperatur dan kelembaban yang

tinggi. Temperatur udara berkisar antara 22ºC-32ºC dengan diurnal yang kecil.

Temperatur udara yang dicatat di BMG mengindikasikan peningkatan

temperatur setiap tahunnya. Kelembaban sangat tinggi, lebih dari 75%.

Perubahan cuaca sulit ditebak karena adanya tutupan awan. Radiasi matahari

tersaring tapi masih cukup kuat dan menghasilkan silau. Curah hujan tinggi

(Ahmad, 2000).

13


Daerah tropis memiliki durasi penyinaran matahari yang tidak mengalami

perbedaan yang signifikan sepanjang tahun. Rata-rata durasi penyinaran

matahari di daerah tropis adalah 66%. Maksimum pada Bulan Maret dan April

adalah 72%, minimum di Bulan Juni 61%. Awan di musim panas memotong

intensitas radiasi matahari (Olgyay, 1992).

Salah satu keharusan di iklim tropis adalah menjauhi radiasi sinar

matahari demi mencapai kenyamanan termal di dalam bangunan. Terdapat

beberapa keharusan dalam perancangan bangunan di iklim tropis menurut

Ahmad, 2000, antara lain:

1. Menghindari sinar matahari langsung ke dalam bangunan. Atap

harus bisa menyediakan pembayangan menyeluruh. Mengerti solar

chart adalah penting. Kita harus mengetahui jalan matahari dan

sudut matahari untuk setiap orientasi bangunan.

2. Semua ruang harus terbayangi sepanjang hari, atau di waktu-

waktu yang kritis.

3. Menggunakan penggunaan maksimum daylighting.

4. Semua ruang harus berhubungan dengan lingkungan ruang. Strategi

ini akan memastikan distribusi dan jumlah daylight yang bagus,

juga menyediakan ventilasi alami.

Dari penjelasan singkat mengenai karakteristik iklim tropis tersebut,

terdapat kontradiksi antara kebutuhan photovoltaic yang mencari sinar

matahari dan keharusan perancangan

bangunan iklim tropis yang menghindari

sinar matahari.

Saat ini sudah terdapat penelitian

mengenai penggunaan photovoltaic pada

perumahan bertingkat di Jakarta.

Penelitian tersebut dilakukan oleh

Hendriana, Surjamanto, dan Mosttavan,

tahun 2005. penelitian itu menggunakan

software PVSYST dan menggunakan solar

panel yang diproduksi oleh Lembaga

Elektronika Nasional (LEN). Para peneliti

Gb16. orientasi bangunan yang digunakan sebagai data input pada penelitian (sumber: Hendriana, Surjamanto,

Mostavan, 2005)

14


itu membandingkan beberapa tipe rumah tinggal dengan beberapa orientasi

berbeda dan bagaimana pengaruhnya terhadap penggunaan photovoltaic. Data

output dari hasil penelitian ini dapat dilihat pada gambar 17, di mana orientasi

1: 45º-225º, orientasi 2: 30º-210º, orientasi 3: 15º-195º, orientasi 4: 0º-180º,

orientasi 5: 345º-165º, orientasi 6: 330º-150º. Penelitian tersebut menyimpulkan

bahwa Building Aspek Ratio sangat berpengaruh terhadap penggunaan

photovoltaic. Yang paling cocok pada penggunaan photovoltaic adalah

bangunan dengan aspek rasio 1:2, tipe 21, menggunakan semi double loaded.

Mempertimbangkan kemampuan photovoltaic untuk membangkitkan listrik,

bangunan dengan orientasi 0º-180º menunjukkan karakteristik terbaik. Jadi

penelitian ini sudah membuktikan bahwa teknologi photovoltaic cukup efektif

untuk dilakukan di negara tropis.

Gb17. energi yang hilang pada tiap orientasi, energi yang tersedia pada tiap

orientasi, dan solar fraction pada setiap orientasi (sumber: Hendriana, Surjamanto, Mostavan, 2005)

15


HASIL KAJIAN

Dari penjelasan di atas disebutkan bahwa pengoperasian sel surya sangat

tergantung pada ambient air temperature, radiasi solar matahari (insolation),

kecepatan angin, keadaan atmosfir bumi, orientasi panel atau array PV, dan

posisi letak sel surya (array) terhadap matahari (tilt angle). Dari sini dapat

dilihat bahwa apa yang mengendalikan sel surya sangat berpengaruh terhadap

kondisi termal yang juga berpengaruh terhadap kenyamanan termal.

Masih dari penjelasan landasan teori di atas, disebutkan bahwa sebuah sel

surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperature sel tetap normal

(pada 25ºC), kenaikan temperature lebih tinggi dari temperature normal pada

PV sel akan melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan temperature sel surya

1ºC (dari 25º) akan berkurang sekitar 0.4% pada total tenaga yang dihasilkan

atau akan melemah 2x lipat untuk kenaikan temperature sel per 10ºC. Bila

dilihat dari keadaan temperatur tersebut, photovoltaic lebih cocok digunakan

di negara tropis. Hal ini disebabkan karena kondisi temperatur di iklim tropis

tidak mengalami fluktuasi yang berarti sepanjang tahun, nilai diurnalnya pun

kecil sekali. Keadaan ini sangat berbeda dengan negara-negara beriklim

subtropis dan panas kering. Dengan kondisi temperatur yang fluktuatif di

negara-negara tersebut, maka tenaga yang dihasilkan sel surya akan sangat

banyak berkurang.

Kalau dilihat dari durasi penyinaran sinar matahari yang sepanjang hari

sepanjang tahun, dan dari kondisi temperatur yang hampir rata sepanjang

tahun, serta kondisi langit yang cerah, photovoltaic punya potensi yang baik

bila digunakan di negara tropis. Tapi bila dilihat dari segi kenyamanan termal,

di mana temperatur udara sangat dipengaruhi oleh radiasi matahari,

penggunaan photovoltaic mungkin saja dapat menyebabkan temperatur udara

di dalam ruangan meningkat. Mungkin juga hal inilah yang menyebabkan

pesatnya perkembangan photovoltaic di negara-negara maju 4 musim. Karena

dengan meningkatnya suhu di dalam ruangan, kenyamanan termal dapat

dicapai di negara-negara tersebut. Berbeda dengan iklim tropis, semakin

meningkatnya temperatur udara di dalam ruangan, maka akan semakin tidak

nyamanlah kondisi termal di dalam ruangan tersebut. Jadi ada kemungkinan

16


penggunaan photovoltaic akan meningkatkan temperatur udara di dalam

ruangan yang dapat menyebabkan ketidaknyamanan termal. Tetapi hal ini

hanya merupakan hipotesa yang belum tentu kebenarannya, dan harus diadakan

penelitian untuk membuktikan kebenarannya.

DAFTAR PUSTAKA Ahmad, Mohd Hamdan (2000), “Ecological Design: the Must, the Extra, and the

Unnecessary For the Tropic”, dalam Proceeding International Seminar on Sustainable Environment and Architecture, 23-24 Oktober 2000, ITS, Surabaya, h. 9-12

Crowther, Richard L. (1992), Ecologic Architecture, Boston: Butterworth

Architecture en.wikipedia.org.htm Hendriana, Patricia D.H. dan Mostavan, Aman (2005), “Architectural Integrated

Photovoltaic Application on Multi-Storey Housing in Jakarta”, dalam Proceeding The 6th International Seminar on Sustainable Environment and Architecture, 19-20 September 2005, Department of Architecture, Institut Teknologi Bandung, Indonesia, h. 128-134

Olgyay, Victor (1992), Design With Climate; Bioclimatic Approach to

Architectural Regionalism, New York: Van Nostrand Reinhold Mintorogo, Danny Santoso (2000), “Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic

Cells) pada Perumahan dan Bangunan Komersial”, dalam Jurnal Dimensi Teknik Arsitektur, vol 28 no 2 Desember 2000, h. 129-141.

17

TEKNOLOGI PHOTOVOLTAIC: SALAH SATU STRATEGI · PDF filesebuah software untuk menghitung ......

Documents

Transcript of TEKNOLOGI PHOTOVOLTAIC: SALAH SATU STRATEGI · PDF filesebuah software untuk menghitung ......