Menghitung kebutuhan solar panel dan baterai untuk sistem off grid

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Ada dua jenis sistem solar panel, yaitu: off grid dan on grid. Kali ini kita akan membahas bagaimana menghitung kebutuhan solar panel dan baterai untuk sistem off-grid.

Seperti yang telah dikathui sebelumnya bahwa sistem off-grid tidak tersambung dengan jaringan listrik utama, yaitu listrik PLN (khusus di Indonesia). Oleh karenanya sistem off grid dirancang untuk menyuplai energi listrik secara mandiri. Solar panel hanya memproduksi listrik saat menerima radiasi, atau dengan kata lain saat siang hari sehingga perangkat penyimpan energi listrik sangat dibutuhkan, yaitu baterai. Secara umum prinsipnya adalah kelebihan produksi listrik dari solar panel di siang hari disimpan dalam baterai, kemudian energi listrik yang tersimpan ini digunakan di saat produksi listriknya rendah atau sama sekali tidak ada (malam hari). Sistem off grid ini biasanya diterapkan di daerah terpencil atau pulau-pulau kecil dimana listrik PLN belum menjangkaunya.

Untuk mengestimasi berapa banyak solar panel yang dibutuhkan maka yang pertama kali kita perlu cari tahu adalah kebutuhan listrik per harinya. Besarnya kebutuhan listrik tergantung penerapan solar panel tersebut. Misalkan untuk rumah, berarti perlu estimasi alat tapa saja yang ada rumah dan berapa lama dipakai per harinya. Kemudian dihitung berapa energi yang dikonsumsi perharinya (dalan kWh). Mari kita bahas dengan contoh kasus dibawah ini

Sebuah tempat yang tidak terjangkau listrik dari PLN ingin memasang sistem solar panel off grid. Tempat tersebut memiliki kebutuhan listrik rata-rata perhari sebesar 7 kWh. Rumah tersebut terletak daerah jawa barat dengan koordinat (-6.46 Latitud, 107.3 Longitud). Solar panel yang digunakan memiliki nilai Wp 300 W. berapa jumlah solar panel dan kapasitas baterai yang dibutuhkan untuk kasus ini?

1.  Cari nilai Peak Solar Hour (PSH) dari lokasi tersebut

• Yang paling mudah adalah menggunakan website https://globalsolaratlas.info/map

• Masukkan koordinatnya yaitu -6.46, 107.3 di kolom “search location”

• Setelah peta menunjukkan lokasi yang kita inginkan, lihat dibagian kanan ada kata “Per year”. Klik kata tersebut ganti dengan “Per day”. Jika sudah “Per day” tidak perlu diubah.

• Lihat nilai “Global horizontal irradiation” didapat 4.867 (kita bulatkan ke bawah jadi 4.8). Inilah nilai PSH di lokasi tersebut dengan asumsi solar panel akan dipasang horizontal.

 

2. Estimasi jumlah modul yang kita butuhkan 

Karena kita menggunakan komponen lainnya seperti inverter, baterai, dll maka kita perlu perhitungkan loss dan efisiensi total. Misal efisiensi baterai 85%. Kemudian total loss seluruh komponen lainnya 10%. Maka rasio performasinya adalah PR=(efisiensi baterai)x(100-total loss)=76.5%. Ini berarti hanya 76.5% (0.765) energi yang dapat digunakan (listrik AC) dari sistem solar panel ini.

Setelah itu, hitung produksi energi listrik yang dapat digunakan perhari menggunakan satu buah solar panel:

E=PR*PSH*Wp=1101 Wh =1.1 kWh

Artinya satu buah solar panel menghasilkan 1.1 kW. Kemudian, hitung jumlah modul yang dibutuhkan 

N=(Kebutuhan listrik perhari) / (produksi energi lisrik per hari)= 7/1.1 = 6.36 

Karena tidak mungkin menggunakan 6.36 modul maka perlu dibulatkan ke atas menjadi 7 modul.

3. Estimasi kapasitas baterai yang dibutuhkan

Untuk hal ini kita perlu asumsi auntonous day (AD), yaitu banyaknya hari tanpa produksi litrik. Hal ini dibuutuhkan karena terkadang beberapa hari mendung sehingga produksi listrik kecil sekali. Banyaknya AD ini juga sangat subjektif, namun biasanya digunakan 2 atau 3 hari (kita gunakan 3 hari dalam contoh ini). Kemudian DoD baterai juga perlu diperhitungkan, untuk deep cycle battery biasanya diasumsikan 80%. Jadi kapasitas baterai yang dibutuhkan adalah:

Kapasitas baterai=(ADxkebutuhan listrik perhari)/(efisiensi baterai x DoD) = 30 kWh. 

Berdasarkan perhitungan diatas maka untuk kasus ini dibutuhkan:

    - 7 solar panel dengan kapasitas power rated 300 W

    - kapasitas baterai 30 kWh

 Metode ini tidak terlalu sulit diterapkan namun  memiliki beberapa kekurangan yaitu: 

    - Asumsi autonomous day sangat subjektif, perlu pertimbangan fluktuatif cuaca di

    - Perhitungan diasumsikan bahwa solar panel dipasang secara horizontal

 

Keyword: Sizing solar panel, off grid solar system, estimasi kapasitas