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
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).
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):
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
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).
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
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
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
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
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).
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)
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).
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).
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)
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)
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
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.
