Sensor-sensor Terbaik yang Harus Ada dalam Setiap Sistem Pemantauan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit listrik fotovoltaik tidak menghasilkan daya dalam kondisi laboratorium yang tetap. Radiasi matahari berubah sepanjang hari, suhu modul naik dan turun, angin memengaruhi perpindahan panas, curah hujan dapat mengubah kondisi permukaan, dan penumpukan debu secara bertahap dapat mengurangi jumlah sinar matahari yang mencapai modul.

Oleh karena itu, data pembangkitan listrik saja tidak selalu menjelaskan semuanya. mengapa pembangkit listrik tenaga surya berkinerja pada tingkat tertentu.

Sistem pemantauan PV yang dirancang dengan benar menggabungkan data kelistrikan dengan pengukuran lingkungan sehingga operator dapat membandingkan sumber daya surya yang tersedia, kondisi operasi, dan pembangkitan daya aktual.

Pedoman pemantauan PV internasional seperti IEC 61724-1:2021 menyediakan kerangka kerja untuk pemantauan kinerja sistem fotovoltaik, termasuk peralatan pemantauan, pengukuran iradiasi, pengumpulan data, dan pengukuran pengotoran.

Namun, tidak setiap proyek tenaga surya membutuhkan paket sensor yang persis sama.

Sistem komersial di atap gedung, ladang surya skala utilitas, pembangkit listrik fotovoltaik di gurun, dan proyek surya terapung mungkin memerlukan konfigurasi pemantauan yang berbeda.

Panduan ini menjelaskan hal-hal terpenting. sensor pembangkit listrik PV, apa yang diukur oleh masing-masing, dan di mana hal itu dapat memberikan nilai tambah.

1. Mengapa Pemilihan Sensor Penting dalam Sistem Pemantauan PV

Bayangkan jika output dari panel surya tiba-tiba menurun.

Data daya menunjukkan kepada operator bahwa produksi telah menurun, tetapi tidak langsung menjelaskan penyebabnya.

Beberapa pertanyaan mungkin perlu dijawab:

Apakah intensitas radiasi matahari menurun karena awan?
Apakah suhu modul meningkat?
Apakah debu telah menumpuk pada modul-modul tersebut?
Apakah salah satu bagian tanaman menerima kondisi lingkungan yang berbeda?
Apakah terjadi peristiwa cuaca yang memengaruhi lokasi tersebut?
Ataukah kerugian tersebut lebih mungkin berasal dari inverter, kabel, modul, atau peralatan listrik lainnya?

Sensor lingkungan menyediakan data referensi yang dibutuhkan untuk memisahkan Variasi terkait cuaca dari potensi masalah kinerja yang berkaitan dengan peralatan..

Arsitektur pemantauan yang lengkap dapat menggabungkan:

Sensor lingkungan → Pencatat data / RTU → Jaringan komunikasi → Platform pemantauan → Analisis kinerja PV

JW-IoT Solusi Pemantauan PV Surya Mengintegrasikan radiasi matahari, suhu modul, pemantauan cuaca, akuisisi data, komunikasi, dan pemantauan berbasis cloud untuk aplikasi fotovoltaik.

Oleh karena itu, tujuannya bukanlah untuk memasang sensor sebanyak mungkin.

Tujuannya adalah untuk mengumpulkan variabel lingkungan yang tepat untuk tingkat analisis kinerja yang dibutuhkan.

2. Sensor Radiasi Matahari: Landasan Pemantauan Kinerja PV

Di antara semua pengukuran lingkungan yang digunakan di pembangkit listrik fotovoltaik, Intensitas radiasi matahari adalah salah satu yang terpenting..

Iradiasi menggambarkan daya matahari yang sampai ke suatu permukaan dan umumnya dinyatakan dalam watt per meter persegi (W/m²).

Karena modul fotovoltaik mengubah radiasi matahari yang masuk menjadi listrik, operator membutuhkan data iradiasi untuk memahami sumber daya matahari yang tersedia bagi susunan panel tersebut.

Tanpa pengukuran iradiasi di lokasi, penurunan produksi listrik akan sulit diinterpretasikan.

Misalnya:

Output PV lebih rendah + iradiasi lebih rendah

Hal ini mungkin hanya menunjukkan bahwa energi matahari yang tersedia lebih sedikit.

Tetapi:

Intensitas radiasi normal + output PV yang rendah secara tak terduga

dapat membenarkan penyelidikan lebih lanjut mengenai suhu modul, pengotoran, bayangan, pengoperasian inverter, kerugian listrik, atau kondisi pabrik lainnya.

Pengukuran Iradiasi Umum

Tergantung pada tujuan pemantauan, proyek PV dapat menggunakan:

Intensitas radiasi bidang susunan
Intensitas radiasi horizontal global
Pyranometer
Sensor iradiasi silikon
Perangkat iradiasi tipe sel referensi

Untuk pemantauan kinerja, lokasi, orientasi, bidang pemasangan, teknologi sensor, dan akurasi pengukuran Semua hal tersebut harus dipertimbangkan.

Sebagai contoh, sensor bidang susunan (plane-of-array sensor) biasanya diposisikan untuk mewakili radiasi matahari yang diterima oleh modul PV.

Untuk proyek yang membutuhkan pemantauan radiasi matahari, jelajahi JW-IoT. Sensor Radiasi Matahari untuk Pemantauan PV dan sensor radiasi matahari terkait.

Mengapa Data Iradiasi Sangat Berharga

Data iradiasi dapat mendukung:

evaluasi kinerja PV
Analisis rasio kinerja
Perbandingan antara sumber daya surya dan pembangkit listrik
Identifikasi tren generasi abnormal
Pemantauan sumber daya surya
Analisis kinerja jangka panjang

Untuk instalasi besar, beberapa titik pemantauan representatif juga dapat dipertimbangkan ketika ukuran lokasi, medan, orientasi susunan, atau kondisi lokal membuat satu titik pengukuran tidak mencukupi.

3. Sensor Suhu Modul PV

Selama beroperasi, modul surya dapat menjadi jauh lebih hangat daripada udara di sekitarnya.

Itu membuat Suhu modul berbeda dari suhu lingkungan., dan perbedaan ini penting ketika menganalisis kinerja fotovoltaik.

Karakteristik listrik modul PV bergantung pada suhu. Oleh karena itu, analisis kinerja menjadi lebih bermakna ketika pengukuran iradiasi dievaluasi bersama dengan suhu modul.

Sensor suhu modul PV biasanya dipasang dalam kontak termal dengan modul, umumnya di permukaan belakang, sesuai dengan desain pemantauan dan persyaratan pemasangan sensor.

Data Suhu Modul Dapat Membantu Operator:

Bandingkan suhu modul dengan iradiasi.
Memahami variasi kinerja yang terkait dengan suhu.
Bandingkan kondisi pengoperasian antar array.
Selidiki suhu modul yang luar biasa tinggi.
Meningkatkan konteks lingkungan untuk analisis kinerja.

Oleh karena itu, daripada hanya melihat iradiasi saja, operator dapat menganalisis:

Intensitas Radiasi + Suhu Modul + Keluaran Listrik

Kombinasi ini memberikan dasar yang jauh lebih kuat untuk mengevaluasi apakah perubahan keluaran daya sesuai dengan kondisi lingkungan yang sebenarnya.

Arsitektur pemantauan PV JW-IoT dapat mengintegrasikan Sensor suhu modul PV bersama dengan pengukuran iradiasi dan meteorologi.

4. Sensor Kecepatan dan Arah Angin

Angin terkadang dianggap sebagai pengukuran sekunder dalam proyek tenaga surya, tetapi angin dapat memberikan konteks yang berharga baik untuk analisis kinerja PV maupun pengoperasian lokasi.

Pergerakan udara memengaruhi pertukaran panas di sekitar modul fotovoltaik. Oleh karena itu, kondisi angin dapat berkontribusi pada perbedaan suhu operasi modul meskipun intensitas radiasi dan suhu lingkungan tampak serupa.

Tergantung pada proyeknya, pemantauan angin dapat mencakup:

Kecepatan angin
Arah angin
Pengamatan maksimum atau terkait hembusan angin jika diperlukan oleh sistem pemantauan.
Tren angin historis

Di mana Pemantauan Angin Sangat Berguna

Pengukuran angin dapat bermanfaat untuk:

Pembangkit listrik tenaga surya skala besar
Ladang surya di lahan terbuka yang terekspos
Instalasi gurun
Pembangkit listrik tenaga surya terapung
Proyek PV pesisir
Lokasi yang rentan terhadap kondisi angin kencang atau sangat berubah-ubah.

Data angin juga dapat memberikan konteks lingkungan tambahan saat menyelidiki suhu modul atau kondisi lokasi yang tidak biasa.

JW-IoT menyediakan berbagai macam layanan. sensor kecepatan angin dan arah angin yang dapat diintegrasikan ke dalam sistem pemantauan cuaca PV sesuai dengan persyaratan proyek.

5. Alat Pengukur Curah Hujan, Sensor Suhu dan Kelembaban Lingkungan

Tidak setiap parameter lingkungan secara langsung menghitung kinerja pembangkitan PV, tetapi informasi cuaca dapat membantu operator memahami kondisi di sekitar pembangkit listrik.

Suhu Sekitar

Suhu udara sekitar memberikan acuan untuk mengevaluasi lingkungan termal di sekitar susunan panel fotovoltaik.

Jika dicatat bersamaan dengan suhu dan iradiasi modul, data ini membantu operator membedakan antara kondisi cuaca umum dan pemanasan spesifik modul.

Kelembaban Relatif

Pemantauan kelembapan dapat bermanfaat untuk memahami kondisi iklim mikro di suatu lokasi.

Pentingnya hal tersebut sangat bergantung pada lokasi dan jenis proyek.

Contohnya meliputi:

Pembangkit listrik tenaga surya di pesisir
Instalasi PV tropis
Sistem PV terapung
Lokasi dengan kondensasi yang sering terjadi atau kelembapan tinggi
Stasiun pemantauan lingkungan yang terintegrasi dengan pembangkit listrik tenaga surya.

Oleh karena itu, kelembapan harus dianggap sebagai parameter yang bergantung pada proyek, bukan sensor kinerja universal..

Curah hujan

Alat pengukur curah hujan mencatat curah hujan di lokasi tersebut.

Informasi curah hujan dapat memberikan konteks yang berguna saat mengevaluasi perubahan lingkungan dan kondisi permukaan modul.

Sebagai contoh, catatan curah hujan dapat dibandingkan dengan:

Tren pengotoran
Peristiwa cuaca
Catatan pemeliharaan
Kegiatan pembersihan
Perubahan kondisi lingkungan

Curah hujan tidak boleh secara otomatis diartikan sebagai pembersihan modul yang efektif. Hasilnya dapat bervariasi tergantung pada intensitas curah hujan, karakteristik debu, sudut modul, lingkungan lokasi, dan faktor lainnya.

Oleh karena itu, proyek-proyek di mana kehilangan akibat pengotoran memiliki nilai komersial penting harus mempertimbangkan pengukuran pengotoran secara langsung daripada hanya mengandalkan data curah hujan.

6. Sensor Pengotoran Panel Surya: Mengukur Kerugian yang Mungkin Sulit Dilihat

Debu, pasir, serbuk sari, polusi, dan endapan lainnya dapat menumpuk di permukaan modul PV.

Ketika endapan mengurangi radiasi matahari yang mencapai sel fotovoltaik, pembangkitan daya dapat terpengaruh.

Pentingnya pengotoran sangat bervariasi tergantung lokasi.

Hal ini dapat sangat relevan dalam hal:

Pembangkit listrik tenaga surya di gurun pasir
Daerah kering dan semi-kering
Lokasi di dekat jalan yang belum diaspal
Daerah pertanian
Lingkungan industri
Daerah dengan periode kekeringan yang panjang

NREL telah melakukan penelitian ekstensif tentang pengotoran fotovoltaik karena operator perlu memahami hubungan antara kontaminasi, kehilangan energi, dan persyaratan pembersihan.

A Sensor pengotoran PV atau sistem pengukuran pengotoran Memberikan operator informasi yang lebih langsung tentang kontaminasi permukaan daripada hanya curah hujan atau inspeksi visual.

Data Pengotoran Dapat Mendukung:

Deteksi peningkatan kontaminasi
Perbandingan kondisi bersih dan terkontaminasi
Keputusan jadwal pembersihan
Evaluasi efektivitas pembersihan
Analisis Operasi dan Pemeliharaan jangka panjang

Ini tidak berarti setiap sistem PV atap kecil membutuhkan sensor pengotoran khusus.

Namun, untuk ladang tenaga surya gurun yang besar, bahkan perubahan kecil dalam kondisi pengotoran dapat menjadi penting ketika diterapkan pada kapasitas terpasang yang besar.

JW-IoT menyediakan Sistem Pengukuran Pengotoran PV untuk Pemantauan Panel Surya untuk aplikasi yang membutuhkan pemantauan langsung terhadap pengotoran.

7. Pencatat Data (Data Logger) adalah penghubung antara sensor dan pengambilan keputusan.

Memasang sensor yang akurat hanyalah sebagian dari sistem pemantauan PV.

Data tersebut juga harus dikumpulkan, diberi cap waktu, disimpan, ditransmisikan, dan tersedia untuk analisis.

Inilah peran dari pencatat data, RTU, gerbang IoT, atau pengontrol pemantauan.

Tergantung pada arsitektur proyek, sistem akuisisi data dapat mengumpulkan informasi dari:

Sensor iradiasi
Sensor suhu modul
Sensor suhu dan kelembaban udara
Sensor angin
Alat pengukur curah hujan
Sensor pengotoran
Meteran listrik
Inverter
Peralatan pabrik lainnya

Opsi komunikasi dapat mencakup teknologi seperti:

RS485 / Modbus
Ethernet
LoRaWAN
4G LTE
Transmisi data berbasis MQTT
Integrasi API

Arsitektur yang tepat bergantung pada skala pabrik, distribusi sensor, infrastruktur SCADA yang ada, cakupan komunikasi, ketersediaan daya, dan platform pemantauan yang dibutuhkan.

Aturan yang bermanfaat adalah:

Sensor yang bagus namun tanpa akuisisi data yang andal tetap menghasilkan sistem pemantauan yang lemah.

Akurasi sensor, kualitas instalasi, akuisisi data, konsistensi cap waktu, keandalan komunikasi, dan analisis data harus bekerja bersama-sama.

8. Rekomendasi Paket Sensor PV berdasarkan Jenis Proyek

Tidak ada satu pun paket sensor yang cocok untuk setiap proyek fotovoltaik.

Pendekatan yang lebih baik adalah mengkonfigurasi sistem pemantauan sesuai dengan skala proyek, iklim, kondisi lokasi, dan tujuan pemantauan kinerja.

Panel Surya Atap Komersial

Paket pemantauan lingkungan yang umum mungkin mencakup:

Sensor iradiasi matahari
Sensor suhu modul PV
Sensor suhu lingkungan
Pencatat data atau gerbang

Parameter cuaca tambahan dapat ditambahkan jika diperlukan oleh proyek.

Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Besar

Konfigurasi yang lebih komprehensif mungkin mencakup:

Sensor iradiasi bidang susunan
Pengukuran iradiasi referensi tambahan jika diperlukan.
Sensor suhu modul PV
Suhu dan kelembapan lingkungan sekitar
Kecepatan dan arah angin
Alat pengukur curah hujan
Pencatat data / RTU
Gerbang komunikasi
Platform pemantauan

Pabrik yang besar atau tersebar secara geografis mungkin memerlukan beberapa titik pemantauan yang representatif.

Pembangkit Listrik Tenaga Surya Gurun

Pengotoran menjadi jauh lebih penting di lingkungan yang berdebu.

Oleh karena itu, sebuah konfigurasi dapat mencakup:

Sensor iradiasi
Sensor suhu modul
Suhu dan kelembapan lingkungan sekitar
Pemantauan angin
Pengukuran curah hujan
Sistem pengukuran pengotoran PV
Pengumpulan data dan komunikasi jarak jauh

Sistem pemantauan lingkungan kemudian dapat menyediakan data untuk mendukung analisis kinerja dan keputusan pembersihan.

Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terapung

Instalasi fotovoltaik terapung menghadirkan lingkungan operasi yang berbeda.

Tergantung pada persyaratan proyek, pemantauan dapat mencakup:

Intensitas radiasi matahari
Suhu modul
Suhu dan kelembapan lingkungan sekitar
Kecepatan dan arah angin
Curah hujan
Pemantauan lingkungan terkait air jika diperlukan.
Pencatat data
Komunikasi jarak jauh

JW-IoT juga menyediakan Solusi Stasiun Pemantauan Surya Terapung untuk aplikasi PV berbasis waduk dan aplikasi PV terapung lainnya.

9. Sensor Inti vs Sensor yang Bergantung pada Proyek

Salah satu kesalahan umum saat mendesain stasiun cuaca PV adalah memperlakukan setiap parameter lingkungan yang mungkin ada sebagai sama pentingnya.

Pendekatan yang lebih praktis adalah membagi sensor menjadi dua kelompok.

Pengukuran Referensi Kinerja Inti

Untuk banyak aplikasi pemantauan kinerja, pengukuran lingkungan yang paling penting meliputi:

Radiasi matahari + suhu modul PV

Hal ini secara langsung meningkatkan kemampuan untuk membandingkan energi surya yang tersedia, suhu operasi, dan pembangkitan daya.

Pengukuran yang Bergantung pada Proyek

Pengukuran lain kemudian dapat dipilih sesuai dengan kondisi lokasi sebenarnya:

Angin — berguna untuk konteks termal dan kondisi lokasi.

Curah hujan — berguna untuk pencatatan curah hujan dan lingkungan.

Kelembaban — sangat relevan di lingkungan lembap, pesisir, tropis, atau terapung.

Pengotoran — sangat berharga terutama di tempat di mana kehilangan akibat debu dan optimalisasi pembersihan menjadi penting.

Oleh karena itu, konfigurasi pemantauan akhir harus didasarkan pada persyaratan teknik dan bukan sekadar memaksimalkan jumlah sensor.

10. Cara Memilih Sensor Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Sebelum memilih sensor untuk proyek pemantauan fotovoltaik, pertimbangkan pertanyaan-pertanyaan berikut:

Indikator kinerja apa yang perlu dianalisis?
Apakah proyek tersebut berupa PLTS atap, skala utilitas, di gurun, di pesisir, atau terapung?
Apakah iradiasi bidang susunan diperlukan?
Berapa banyak titik pemantauan representatif yang diperlukan?
Apakah pengotoran merupakan risiko operasional yang signifikan?
Parameter cuaca apa yang penting untuk lokasi tersebut?
Sinyal keluaran apa yang dibutuhkan?
Apakah sistem ini akan terhubung ke platform SCADA atau pemantauan yang sudah ada?
Infrastruktur komunikasi apa yang tersedia?
Tingkat perlindungan lingkungan apa yang dibutuhkan?

Sensor itu sendiri tidak boleh dipertimbangkan secara terpisah.

Posisi pemasangan, orientasi, strategi kalibrasi, pemeliharaan, pencatatan data, komunikasi, dan analisis semuanya memengaruhi kegunaan kumpulan data akhir.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

1. Sensor apa saja yang paling penting untuk pembangkit listrik fotovoltaik?

Intensitas radiasi matahari dan suhu modul PV termasuk di antara pengukuran lingkungan yang paling penting untuk pemantauan kinerja PV. Pengukuran angin, curah hujan, kelembaban, dan pengotoran dapat ditambahkan sesuai dengan skala proyek, iklim, tujuan pemantauan, dan kondisi lokasi.

2. Mengapa pembangkit listrik tenaga surya membutuhkan sensor iradiasi?

Sensor iradiasi mengukur energi matahari yang tersedia di lokasi tersebut. Membandingkan iradiasi dengan pembangkitan listrik membantu menentukan apakah perubahan keluaran konsisten dengan perubahan kondisi sinar matahari atau apakah diperlukan penyelidikan lebih lanjut.

3. Mengapa mengukur suhu modul PV?

Kinerja listrik modul PV berubah seiring dengan suhu. Oleh karena itu, data suhu modul memberikan konteks penting ketika menganalisis kinerja pembangkitan bersama dengan iradiasi matahari.

4. Apakah setiap pembangkit listrik tenaga surya membutuhkan sensor pengotoran?

Tidak. Nilai pengukuran langsung tingkat pengotoran bergantung pada lokasi. Metode ini sangat berguna di lingkungan berdebu, gurun, pertanian, industri, atau lingkungan lain di mana kontaminasi dapat secara signifikan memengaruhi strategi pembersihan dan kinerja pabrik.

5. Apakah pembangkit listrik tenaga surya membutuhkan sensor angin dan hujan?

Parameter-parameter ini berguna dalam banyak proyek, tetapi harus dipilih sesuai dengan tujuan pemantauan. Angin memberikan konteks lingkungan dan termal, sementara curah hujan mencatat presipitasi dan dapat mendukung analisis kondisi lokasi dan peristiwa pengotoran.

6. Apa fungsi dari pencatat data PV?

Pencatat data (data logger) mengumpulkan pengukuran dari sensor lingkungan dan perangkat lain, memberi cap waktu dan menyimpan data, serta dapat mengirimkannya ke platform SCADA, IoT, atau pemantauan cloud untuk visualisasi dan analisis.

Bangun Sistem Pemantauan Berdasarkan Pertanyaan yang Perlu Anda Jawab

Sistem pemantauan PV terbaik belum tentu sistem yang memiliki jumlah sensor terbanyak.

Sistem inilah yang mengumpulkan pengukuran yang dibutuhkan untuk menjelaskan kinerja pabrik secara andal.

Bagi banyak pembangkit listrik tenaga surya, ini dimulai dengan:

Radiasi matahari → Suhu modul → Pembangkitan listrik

Data cuaca kemudian dapat menambah konteks lingkungan, sementara pemantauan pengotoran dapat mengatasi risiko kontaminasi spesifik lokasi.

Ketika sensor-sensor ini dihubungkan melalui arsitektur akuisisi dan komunikasi data yang andal, operator akan mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang hubungan antara sinar matahari, cuaca, kondisi modul, dan produksi energi aktual.

JW-IoT menyediakan sensor iradiasi matahari, pemantauan suhu modul PV, sensor cuaca, perangkat pemantauan pengotoran, peralatan akuisisi data, gerbang komunikasi, dan solusi pemantauan PV terintegrasi untuk proyek tenaga surya di atap, skala utilitas, gurun, dan terapung.

Minta Kit Sensor PV Lengkap

Merencanakan proyek pemantauan PV?

Kirimkan ke JW-IoT:

jenis pembangkit listrik PV
Kapasitas terpasang
Lokasi situs dan kondisi lingkungan
Parameter pemantauan yang dibutuhkan
Jumlah titik pemantauan
Persyaratan komunikasi
Persyaratan platform SCADA atau pemantauan yang sudah ada

Tim kami dapat merekomendasikan yang sesuai. Konfigurasi sensor dan pemantauan PV untuk proyek Anda.

CTA: Minta Kit Sensor PV Lengkap

Referensi Teknis

Artikel ini didasarkan pada prinsip-prinsip pemantauan PV yang telah mapan, termasuk IEC 61724-1:2021 — Kinerja sistem fotovoltaik — Bagian 1: Pemantauan, bersama dengan pemantauan fotovoltaik dan penelitian sumber daya surya yang diterbitkan oleh Laboratorium Energi Terbarukan Nasional AS (NREL).

Referensi-referensi ini mendukung penggunaan iradiasi, suhu, data meteorologi, akuisisi data, dan informasi pengotoran dalam pemantauan dan analisis kinerja sistem fotovoltaik.

Sensor-sensor Terbaik yang Harus Disertakan dalam Setiap Sistem Pemantauan Pembangkit Listrik Tenaga Surya