Pemantauan Suhu Modul PV di Daerah dengan Suhu Sangat Panas

Pembangkit listrik tenaga surya di Timur Tengah, India, Afrika, dan Australia sering beroperasi di bawah sinar matahari yang intens dan suhu lingkungan yang tinggi. Meskipun radiasi matahari yang melimpah menciptakan kondisi yang menguntungkan untuk pembangkitan listrik, panas yang berlebihan juga dapat mengurangi efisiensi modul fotovoltaik (PV).

Bagi pengembang pembangkit listrik tenaga surya, kontraktor EPC, dan tim operasi dan pemeliharaan (O&M), Pemantauan suhu modul PV sangat penting untuk memahami kehilangan panas dan menilai kinerja pabrik yang sebenarnya.

Sistem pemantauan yang dirancang dengan baik menggabungkan suhu modul, radiasi matahari, suhu lingkungan, dan pengukuran angin untuk memberikan gambaran yang lebih jelas tentang kondisi pengoperasian.

Artikel ini membahas tantangan pemantauan modul PV di iklim panas, metode pemasangan sensor praktis, dan konfigurasi pemantauan yang direkomendasikan untuk proyek tenaga surya di gurun dan daerah bersuhu tinggi.

1. Mengapa Suhu Tinggi Mempengaruhi Kinerja Panel Surya PV

1.1 Hubungan Antara Suhu Modul dan Daya Keluaran

Modul PV surya mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Namun, tidak semua radiasi matahari yang diserap diubah menjadi listrik. Sebagian berubah menjadi panas, sehingga meningkatkan suhu operasional modul.

Untuk sebagian besar modul PV silikon kristal konvensional, peningkatan suhu sel menyebabkan penurunan daya listrik maksimum.

Tingkat pengurangan bergantung pada koefisien suhu daya modul, yang biasanya ditentukan dalam lembar data pabrikan.

Perhitungan yang disederhanakan adalah:

Perubahan Daya Terkait Suhu (%) ≈ Perbedaan Suhu (°C) × Koefisien Suhu Daya (%/°C)

Perhatikan contoh modul PV dengan:

• Suhu sel referensi: 25°C
• Suhu pengoperasian sel: 65°C
• Koefisien suhu daya: −0,35%/°C

Perkiraan perubahan daya adalah:

(65 − 25) × (−0.35%) = −14%

Dalam kondisi yang sama, daya maksimum modul akan sekitar 14% lebih rendah daripada nilai suhu referensinya.

Ini adalah perhitungan ilustratif, bukan pengukuran kehilangan daya pada tanaman. Kinerja aktual bergantung pada teknologi modul, iradiasi, kondisi pendinginan, dan faktor sistem lainnya. Selain itu, pengukuran suhu permukaan belakang belum tentu identik dengan suhu sel.

Itu Dokumentasi Model Penasihat Sistem NREL Menjelaskan bagaimana model kinerja PV menggabungkan koefisien suhu dan kondisi operasi.

1.2 Mengapa Suhu Lingkungan Saja Tidak Cukup

Keterbatasan umum dalam pemantauan pembangkit tenaga surya adalah mengandalkan suhu udara sekitar untuk memperkirakan kondisi operasi modul.

Namun, Suhu modul PV bisa jauh lebih tinggi daripada suhu lingkungan sekitar. selama periode radiasi yang kuat.

Suhu modul dipengaruhi oleh:

• Intensitas radiasi matahari
• Suhu udara sekitar
• Kecepatan angin dan pendinginan konvektif
• Struktur pemasangan modul dan ventilasi
• Konstruksi modul dan sifat termal
• Kondisi instalasi lokal

Dua susunan panel fotovoltaik yang mengalami suhu lingkungan yang sama dapat beroperasi pada suhu modul yang berbeda karena perbedaan paparan angin, geometri pemasangan, atau radiasi matahari.

Pemantauan suhu panel surya secara langsung memberikan informasi yang lebih bermanfaat untuk mengevaluasi variasi kinerja yang terkait dengan suhu.

2. Pemantauan Suhu Modul PV di Wilayah Beriklim Panas Utama

Berbagai wilayah geografis menghadirkan tantangan spesifik untuk pemantauan suhu pembangkit tenaga surya.

2.1 Timur Tengah: Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Gurun

Proyek tenaga surya di Arab Saudi, Uni Emirat Arab, Oman, dan pasar Timur Tengah lainnya umumnya menghadapi radiasi matahari yang kuat, suhu musim panas yang tinggi, dan paparan debu.

Persyaratan pemantauan harus mempertimbangkan:

• Suhu modul siang hari yang tinggi
• Penumpukan debu dan pasir
• Terdapat perbedaan suhu yang besar antara siang dan malam.
• Kabel sensor terpapar sinar matahari dan panas.
• Aksesibilitas terbatas di ladang tenaga surya terpencil

Untuk instalasi di gurun, menggabungkan sensor suhu di bagian belakang modul, sensor iradiasi di bidang susunan, dan pemantauan cuaca lokal Membantu operator mengevaluasi bagaimana panas dan kondisi lingkungan memengaruhi pembangkitan listrik.

Kerugian yang disebabkan oleh debu sebaiknya dinilai secara terpisah jika memungkinkan, karena pengukuran suhu saja tidak dapat mengukur kerugian akibat pengotoran.

2.2 India: Pembangkit Listrik Tenaga Surya Suhu Tinggi dan Atap Rumah

India mencakup beberapa zona iklim dengan tantangan pemantauan yang berbeda.

Instalasi tenaga surya di Rajasthan dan Gujarat mungkin mengalami kondisi panas dan kering, sementara wilayah lain menghadapi kombinasi panas, kelembapan, curah hujan musiman, dan polutan udara.

Untuk pembangkit listrik tenaga surya skala besar, pemantauan suhu modul mendukung perbandingan di berbagai blok susunan panel surya.

Untuk sistem panel surya atap industri, perhatian khusus harus diberikan pada jarak pemasangan dan ventilasi alami.

Modul yang dipasang dekat permukaan atap mungkin beroperasi berbeda dari modul setara yang dipasang pada struktur tanah terbuka.

2.3 Afrika: Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terpencil dan Kondisi Lokasi yang Beragam

Pengembangan energi surya di pasar Afrika Utara dan Afrika Selatan dapat mengalami iradiasi tinggi, suhu tinggi, dan lingkungan operasi yang berdebu.

Desain sistem pemantauan harus mempertimbangkan:

• Penempatan sensor representatif
• Perlindungan kabel luar ruangan yang andal
• Perekaman data suhu jangka panjang
• Infrastruktur komunikasi jarak jauh
• Akses perawatan dan paparan lingkungan

Sensor suhu yang terintegrasi dengan pencatat data dan sistem pemantauan jarak jauh dapat mendukung penilaian kinerja berkelanjutan tanpa memerlukan pengamatan langsung di lokasi secara terus-menerus.

2.4 Australia: Radiasi Matahari Tinggi dan Kondisi Musim Panas yang Ekstrem

Ladang tenaga surya di Australia yang terletak di daerah pedalaman dan kering mungkin mengalami radiasi matahari yang intens, cuaca panas, dan perbedaan yang signifikan antara suhu siang dan malam.

Kondisi angin juga memengaruhi pendinginan modul.

Untuk instalasi berskala besar, pengukuran suhu dari bagian-bagian array yang representatif dapat membantu mengidentifikasi variasi antara struktur pemasangan, orientasi, dan kondisi paparan yang berbeda.

Tujuannya bukan sekadar mencatat suhu tertinggi. Tetapi untuk memahami bagaimana perubahan kondisi termal berhubungan dengan ketersediaan sumber daya matahari dan pembangkitan energi.

3. Cara Kerja Sensor Suhu Modul PV

A Sensor suhu modul PV mengukur suhu modul surya, biasanya melalui kontak langsung dengan permukaan belakangnya.

Tergantung pada desain perangkatnya, elemen yang sensitif terhadap suhu dapat menggunakan prinsip pengukuran berbasis resistansi atau semikonduktor.

Sensor tersebut mengubah perubahan suhu menjadi sinyal listrik yang dapat diproses oleh peralatan pemantauan yang kompatibel.

Perangkat integrasi tipikal meliputi:

• Stasiun pemantauan cuaca PV
• Pencatat data dan RTU
• Pengontrol industri
• Sistem SCADA
• Platform pemantauan IoT jarak jauh

Format keluaran sensor dan spesifikasi pengukuran bervariasi tergantung model dan harus dikonfirmasi dengan lembar data produk yang dipilih.

Suhu Bagian Belakang Modul vs. Suhu Sel

Kedua parameter ini berkaitan erat tetapi tidak boleh dianggap identik.

Sensor yang dipasang di bagian belakang mengukur suhu permukaan belakang modul. Sel fotovoltaik internal dapat beroperasi pada suhu yang berbeda karena perpindahan panas melalui material modul.

Untuk pemodelan kinerja yang dikoreksi suhu, hubungan antara suhu modul yang terukur dan suhu sel yang diperkirakan harus ditangani menggunakan metode yang tepat.

Untuk informasi lebih lanjut mengenai dasar-dasar sensor, baca Sensor Suhu Modul PV untuk Pemantauan Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

4. Praktik Terbaik untuk Memasang Sensor Suhu Modul dalam Suhu Panas Ekstrem

Pemantauan suhu yang andal dimulai dengan pemasangan yang tepat.

Standar internasional IEC 61724-1:2021 Memberikan panduan untuk pemantauan kinerja fotovoltaik, termasuk pengukuran suhu modul.

4.1 Pilih Modul Perwakilan

Sensor suhu harus dipasang pada modul PV yang mewakili kondisi operasi yang sedang dievaluasi.

Lokasi pemasangan yang sesuai umumnya adalah:

• Pada permukaan belakang modul PV
• Di dekat pusat sel, dekat dengan pusat modul.
• Jauhkan dari kotak sambungan dan tepi bingkai.
• Pada modul yang tidak rusak dan representatif.
• Dapat diakses untuk inspeksi bila memungkinkan.

Untuk instalasi berskala besar, beberapa titik pemantauan mungkin diperlukan karena suhu bervariasi di seluruh susunan panel.

4.2 Pastikan Kontak Termal yang Tepat

Kontak yang buruk antara sensor dan permukaan modul dapat menyebabkan kesalahan pengukuran.

Sebelum pemasangan, permukaan pemasangan harus dibersihkan sesuai dengan petunjuk dari produsen sensor dan modul.

Gunakan perekat penghantar panas yang sesuai atau metode pemasangan yang telah disetujui.

Bahan perekat harus kompatibel dengan permukaan belakang modul dan mampu mempertahankan kontak yang andal dalam kondisi lingkungan setempat.

4.3 Lindungi Kabel dari Suhu Tinggi dan Paparan Sinar UV

Instalasi di daerah gurun memerlukan perhatian khusus pada pengkabelan dan konektor sensor.

Praktik instalasi yang baik meliputi:

• Memilih kabel yang sesuai dengan suhu dan paparan sinar matahari yang diharapkan.
• Mengamankan kabel untuk mencegah pergeseran dan gesekan.
• Memberikan peredam tegangan kabel yang sesuai.
• Melindungi konektor yang terbuka dari kerusakan lingkungan.
• Hindari kontak yang tidak perlu dengan tepi tajam bingkai modul.

Untuk modul bifacial, penempatan sensor di sisi belakang dan pengaturan kabel juga harus meminimalkan penghalangan cahaya yang mencapai sel-sel belakang.

4.4 Memverifikasi Kinerja Sensor

Inspeksi dan verifikasi sensor harus menjadi bagian dari pemeliharaan rutin pemantauan PV.

Tim O&M harus memeriksa pemasangan sensor, kondisi kabel, stabilitas komunikasi, dan konsistensi pengukuran.

Perbedaan suhu yang tiba-tiba antara sensor suhu yang berdekatan tidak secara otomatis menunjukkan modul PV yang rusak. Masalah pemasangan, kerusakan sensor, kondisi lokal yang berbeda, dan perbedaan suhu yang sebenarnya harus dipertimbangkan.

5. Mengintegrasikan Suhu Modul dengan Iradiasi dan Data Cuaca

Pemantauan suhu menjadi jauh lebih bermanfaat bila dikombinasikan dengan pengukuran lain pada pembangkit tenaga surya.

5.1 Parameter Esensial

5.2 Memahami Kerugian Kinerja yang Berkaitan dengan Suhu

Pertimbangkan pembangkit listrik fotovoltaik (PV) di iklim panas yang mencatat iradiasi bidang susunan yang tinggi tetapi keluaran listrik yang lebih rendah dari yang diharapkan.

Operator dapat menyelidiki kejadian tersebut melalui proses yang terstruktur:

Langkah 1: Verifikasi pengukuran iradiasi.

Periksa apakah data iradiasi secara akurat mewakili kondisi susunan panel fotovoltaik.

Langkah 2: Periksa suhu modul.

Bandingkan suhu yang terukur dengan perkiraan berdasarkan iradiasi dan kondisi lingkungan yang diamati.

Langkah 3: Tinjau data angin.

Evaluasilah apakah kecepatan angin yang rendah atau ventilasi yang terbatas mungkin berkontribusi terhadap suhu modul yang lebih tinggi.

Langkah 4: Bandingkan output yang diharapkan setelah disesuaikan dengan suhu dengan output aktual.

Gunakan model PV dan koefisien suhu modul yang sesuai.

Langkah 5: Selidiki perbedaan kinerja yang tersisa.

Periksa kemungkinan terjadinya pengotoran, bayangan, keterbatasan inverter, kerusakan listrik, dan pembatasan daya.

Pendekatan ini membantu menghindari mengaitkan setiap penurunan produksi listrik dengan suhu tinggi.

5.3 Analisis Data Suhu dan Rasio Kinerja

Rasio Kinerja (Performance Ratio/PR) digunakan untuk mengevaluasi kinerja sistem PV relatif terhadap sumber daya matahari yang tersedia.

PR konvensional dipengaruhi oleh suhu operasi, sehingga data suhu sangat berguna ketika membandingkan kinerja pembangkit listrik antar musim atau kondisi iklim yang berbeda.

Metode PR yang dikoreksi suhu dapat membantu memperhitungkan efek termal yang dapat diprediksi.

Namun, pemantauan suhu saja tidak cukup untuk menghitung PR. Pengukuran pembangkitan energi dan iradiasi yang andal juga diperlukan.

JW-IoT menyediakan Solusi Stasiun Cuaca untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang mengintegrasikan radiasi matahari, suhu modul, pengukuran meteorologi, dan akuisisi data untuk aplikasi pemantauan PV.

5.4 Pemantauan Suhu Jarak Jauh dan Visualisasi Data

Jika didukung oleh sistem akuisisi data yang dipilih, pengukuran suhu dapat ditransmisikan ke platform pemantauan terpusat.

Fungsi-fungsi dasbor yang bermanfaat meliputi:

• Tren suhu modul secara real-time
• Perbandingan suhu antar titik pemantauan
• Bagan korelasi iradiasi dan suhu
• Analisis data historis
• Status komunikasi sensor
• Peringatan suhu abnormal yang dapat dikonfigurasi

Peringatan harus didasarkan pada kondisi operasional spesifik proyek, bukan pada ambang batas suhu universal tunggal.

6. Kit Pemantauan Suhu PV yang Direkomendasikan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Iklim Panas

Bagi kontraktor EPC, integrator sistem, dan operator pembangkit tenaga surya, konfigurasi pemantauan modular memungkinkan pemilihan sensor yang sesuai dengan persyaratan proyek.

6.1 Komponen Pemantauan yang Disarankan

Ini adalah komponen sistem yang disarankan, bukan paket produk tetap. Konfigurasi akhir bergantung pada skala proyek, persyaratan akurasi, dan infrastruktur pabrik yang ada.

6.2 Opsi Peralatan Pemantauan JW-IoT

Opsi A: Stasiun Cuaca PV Surya Terintegrasi

Itu Stasiun Cuaca PV Surya untuk Pemantauan Pembangkit Listrik Menggabungkan radiasi matahari, suhu modul, dan pemantauan meteorologi.

Konfigurasi JW-XF500S-CWB(YN22) yang tercantum meliputi:

• Rentang pengukuran suhu modul: −20°C hingga +80°C
• Akurasi suhu modul: ≤ ±0,2°C
• Pengukuran iradiasi matahari: 0–2000 W/m²
• Komunikasi RS485 Modbus RTU
• Pengukuran angin dan lingkungan terintegrasi

Suhu operasi yang diharapkan dari sensor harus diperiksa terhadap rentang pengukuran yang ditentukan sebelum dipilih untuk aplikasi suhu ekstrem.

Opsi B: Stasiun Pemantauan Cuaca PV yang Dapat Dikonfigurasi

Itu Stasiun Pemantauan Cuaca PV untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terdistribusi Menawarkan fungsi pengukuran lingkungan dan pengumpulan data untuk proyek pemantauan energi surya.

Konfigurasi JW-QTF(LC6) yang dipublikasikan mencantumkan rentang pengukuran suhu modul sebesar −50°C hingga +150°C.

Sistem yang tepat harus dipilih sesuai dengan parameter yang dibutuhkan, arsitektur proyek, dan spesifikasi teknis.

Opsi C: Sistem Pemantauan Surya yang Disesuaikan

Proyek yang membutuhkan beberapa lokasi pemantauan dapat mempertimbangkan hal berikut: Sistem Pemantauan PV Surya dengan Otomatisasi IoT.

Tergantung pada konfigurasinya, solusi ini mendukung integrasi sensor lingkungan, peralatan komunikasi jarak jauh, dan sistem pemantauan terpusat.

Untuk lokasi gurun terpencil, perhatian khusus harus diberikan pada ketersediaan komunikasi, pasokan listrik, kontinuitas data, dan kemudahan pemeliharaan.

7. Pertanyaan yang Sering Diajukan

Di manakah lokasi terbaik untuk sensor suhu panel surya?

Untuk pengukuran kontak belakang konvensional, permukaan belakang modul representatif di dekat bagian tengahnya umumnya lebih disukai. Lokasi akhir dan metode pemasangan harus mengikuti standar pemantauan yang berlaku dan petunjuk dari produsen sensor.

Seberapa panaskah modul PV dapat menjadi di lingkungan gurun?

Suhu modul PV bergantung pada iradiasi, suhu lingkungan, angin, konstruksi modul, dan kondisi pemasangan. Tidak ada satu suhu operasi maksimum yang berlaku untuk semua proyek tenaga surya di daerah gurun.

Mengapa pemantauan suhu modul penting untuk kinerja pembangkit listrik tenaga surya?

Ini membantu mengukur efek kinerja yang terkait dengan suhu dan memberikan konteks untuk membandingkan pembangkitan daya yang diharapkan dan yang sebenarnya. Ini sangat berguna jika digunakan bersamaan dengan pengukuran iradiasi dan listrik.

Bisakah satu sensor suhu memantau seluruh ladang tenaga surya?

Satu sensor saja tidak dapat mewakili setiap kondisi lokal di pembangkit listrik tenaga surya yang besar. Jumlah dan distribusi sensor yang dibutuhkan bergantung pada ukuran susunan panel surya, kelas pemantauan, dan perbedaan jenis modul serta kondisi pemasangan.

Bisakah pemantauan suhu modul tinggi mendeteksi kerusakan panel surya?

Tren suhu dapat membantu mengidentifikasi kondisi pengoperasian yang tidak biasa, tetapi sensor suhu permukaan belakang tunggal tidak dapat secara andal mendiagnosis setiap kerusakan modul atau titik panas lokal. Pengujian listrik tambahan atau pencitraan termal mungkin diperlukan.

8. Kesimpulan: Data Suhu yang Andal untuk Proyek Tenaga Surya Panas Tinggi

Bagi pembangkit listrik tenaga surya yang beroperasi di Timur Tengah, India, Afrika, dan Australia, suhu modul yang tinggi merupakan faktor penting dalam evaluasi kinerja energi.

Pemantauan suhu modul PV yang akurat membantu operator memahami perilaku termal, menafsirkan kehilangan kinerja, dan membandingkan kondisi operasi di seluruh susunan panel surya.

Nilai terbesar diperoleh dengan menggabungkan pengukuran suhu dengan data iradiasi, cuaca, dan pembangkitan listrik.

Dengan sensor yang sesuai, instalasi yang andal, dan pengumpulan data yang konsisten, operator pembangkit listrik tenaga surya dapat membuat keputusan kinerja dan pemeliharaan yang lebih tepat.

Minta Kit Pemantauan Suhu

Merencanakan pembangunan pembangkit listrik tenaga surya atau proyek PV atap di iklim panas?

JW-IoT menyediakan solusi pemantauan suhu dan cuaca PV yang dapat dikonfigurasi untuk kontraktor EPC, integrator sistem surya, dan operator pembangkit listrik.

Hubungi tim kami dengan informasi lokasi proyek Anda, kapasitas pabrik, parameter pengukuran yang dibutuhkan, dan persyaratan komunikasi.

Minta Kit Pemantauan Suhu

Atau, hubungi info@jingelway.com untuk pemilihan peralatan dan informasi teknis.