Solar Panel Terkonsentrasi, Apa Itu?

Oleh Dr. Eng. Tika Erna Putri, S.Si., M.Sc.

Seiring dengan perkembangan dan kemajuan teknologi disegala aspek membuat kebutuhan akan energi semakin besar. Kebutuhan energi yang semakin besar ini tidak diimbangi dengan kuantitas ketersediaan sumber energi fosil yang terus mengalami penurunan. Sebagai upaya untuk menghadapi krisis sumber energi fosil, dunia sedang berbenah untuk beralih ke era society 5.0, dimana kemandirian energi menjadi tokoh utama.

Kemandirian energi adalah proses transisi penggunaan sumber energi fosil ke sumber energi yang bersih, ramah lingkungan, dan everlasting. Keberadaan sumber energi yang bersih, ramah lingkungan dan everlasting, atau yang biasanya disebut sebagai energi terbarukan ini masih jarang di-explore sebagai sumber energi yang diperhitungkan. Di Indonesia sendiri, dengan letak astronomisnya yang berada di garis khatulistiwa, memiliki potensi sumber energi terbarukan yang terbilang banyak jumlahnya dibandingkan dengan beberapa negara lain di dunia. Salah satu sumber energi terbarukan yang dimiliki Indonesia adalah energi matahari yang diperoleh hampir sepanjang tahun. Menurut data dari East Ventures, dengan posisi Indonesia yang berada di garis equator, Indonesia memiliki potensial energi mencapai 4,8-5,1 KWh/m2/hari atau 112.000 GWp/hari [1]. Selain itu, penggunaan energi matahari sebagai energi terbarukan menunjukan tingkat kenaikan yang lebih tinggi dibandingkan dengan sumber energi terbarukan yang lain. Hal ini dikarenakan rendahnya biaya produksi, keterjangkauan dan kemudahan produksi dari energi matahari. Selain itu, ketidakterikatan pada suatu lokasi tertentu membuat energi matahari menjadi salah satu primadona diantara sumber energi terbarukan lainnya.

Salah satu teknologi yang digunakan untuk mengubah sumber energi matahari menjadi listrik adalah solar panel/photovoltaic (PV). Sayangnya, meningkatnya penggunaaan solar panel untuk mengubah sumber energi matahari menjadi listrik ini tidak diimbangi dengan efisiensi kinerja dari solar panel/ photovoltaic (PV) itu sendiri. Menurut US National Renewable Energy Laboratory efisiensi silicon solar panel masih sekitar 24% saja [2]. Nilai tersebut cukup rendah mengakibatkan perlu banyaknya instalasi solar panel untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan. Selain efisiensi solar panel yang masih rendah, keterbatasan tempat instalasi dan tingginya biaya awal untuk instalasi menjadi faktor tambahan terhambatnya perkembangan penggunaan solar panel [3].

Beberapa penelitian telah dilakukan sebagai upaya meningkatkan efisiensi kinerja dari solar panel, mulai dari segi teknologi material untuk solar panel, tracker untuk solar panel, hingga teknologi untuk meningkatkan intensitas cahaya yang masuk ke solar panel. Salah satu penelitian yang telah dilakukan untuk meningkatkan intensitas cahaya pada solar panel adalah dengan menggunakan konsentrator membentuk sistem concentrated photovoltaic (CPV). Dengan konsentrator, input cahaya yang diterima solar panel meningkat mengakibatkan output daya yang dihasilkan solar panel menjadi lebih besar. Dengan begitu, untuk dapat menghasilkan output daya yang sama, penggunaan solar panel dapat dikurangi sehingga menghemat biaya dan instalasi.

Pada system CPV, peningkatan intensitas cahaya yang masuk ke solar panel dapat menggunakan konsentrator berbentuk cekung dan datar. Konsentrator berbentuk datar biasanya disebut dengan reflector. Konsentrator yang sering digunakan untuk meningkatkan intensitas cahaya yang mengenai solar panel adalah lensa fresnel (fresnel lens), cermin parabola (parabolic mirror) dan cermin concave (concave mirror). Sedangkan untuk reflector umumnya menggunakan cermin datar, atau sejenisnya. System CPV menurut konsentrator sendiri terbagi menjadi empat kategori, yaitu low (< 10 suns), medium (10 – 100 suns), high (100 – 2000 suns) dan ultrahigh (di atas 2000 suns) menurut jumlah suns yang dikonsentrasikan [4-5]. Umumnya, aplikasi solar panel menggunakan system CPV ini masuk ke dalam kategori low CPV (LCPV).

 

Penelitian dengan CPV umumnya menekankan pada prinsip pemantulan cahaya sederhana menggunakan konsentrator untuk meningkatkan intensitas cahaya yang mengenai solar panel. Beberapa kajian penelitian yang umumnya digali oleh para peneliti meliputi pengaruh sudut konsentrator, suhu solar panel akibat dari penggunaan konsentrator, pengaruh bahan dari konsentrator itu sendiri, desain konsentrator, dan masih banyak lagi. Salah satu hasil penelitian menyatakan bahwa dengan menggunakan reflector pada sudut 45o, diperoleh efisiensi kinerja dari solar panel meningkat paling tinggi yaitu 15,9% dibandingkan dengan solar panel tanpa reflector yaitu sebesar 12,1% [6-7]. Adanya potensi solar panel dengan system CPV ini memberikan harapan bahwa bidang teknologi rekayasa untuk energi surya masih banyak yang bisa digali lebih dalam. Melalui penelitian juga diharapkan dapat memberikan sumbangsih bagi kemajuan teknologi di bidang energi terbarukan yang siap untuk diterapkan, dan menambah wawasan pengetahuan bagi civitas academia, khususnya prodi TRE.

Sumber:

  1. East Ventures. 2023. The future is green: unlocking Indonesia`s renewable energy potential. https://east.vc/news/insights/the-future-is-green-unlocking-indonesias-renewable-energy-potential/
  2. Santros, B., 2022, NREL updates interactive chart of solar cell efficiency, PV Magazine, https://www.pv-magazine.com/2022/11/21/nrel-updates-interactive-chart-of-solar-cell-efficiency/
  3. Alzahrani, M., Shanks, K., and Mallick, T. K., 2020, “Advances and limitations of increasing solar irradiance for concentrating photovoltaics thermal system”, Sustain. Energy. Rev., Vol.138, pp. 110517, DOI: 10.1016./j.rser.2020.110517.
  4. Velmurugan, S. Kumarasamy, T. Wongwuttanasatian, and V. Seithtanabutara,“Review of PCM types and suggestions for an applicable cascaded PCM for passive PVmodule cooling under tropical climate conditions,” J. Clean. Prod., vol. 293, p. 126065, 2021, doi: 10.1016/j.jclepro.2021.126065.
  5. Putri, T. E., Chawarambwa, F. L., Son, M. K., Attri, P., Kamataki, K., Itagaki, N., Koga, K., and Shiratani, M., 2021, Performance characteristic of bifacial dye sensitized solar cells with a V-shaped low concentrating light, American Chemical Society (ACS) Applied Energy Materials, Vol. 4, pp: 13410-13414, DOI: https://doi.org/10.1021/acsaem.1c02774.
  6. Fallo, A. M., Jafri, M., Adoe, D. G. H., 2023, “Analisis efisiensi panel surya menggunakan reflector dan system pendingin berbasis microcontroller”, Jurnal Rotasi, Vol. 25, No. 2, pp. 61-69.
  7. Kaban, S. A., Jafri, M., dan Gusnawati, 2020, “Optimalisasi penerimaan intensitas Cahaya matahari pada permukaan panel surya (solar cell) menggunakan cermin”, Jurnal Fisika: Fisika Sains dan Aplikasinya, Vo. 5., No. 2, pp: 108-117. ISSN: 2503-5274(p), 2657-1900(e).

Leave A Comment

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

*