Jumlah Panel Surya per String: Hitung di Suhu Pagi dan Siang, Bukan di 25°C

Lembar data modul surya mencetak Voc dan Vmp pada kondisi uji standar (STC): sel 25°C, radiasi 1.000 W/m². Banyak hitungan string berhenti di angka itu. Padahal panel di atap jarang tepat di 25°C. Pagi yang sejuk menaikkan tegangannya, siang terik menurunkannya, dan keduanya menggeser jumlah modul yang aman dirangkai seri.

Ada dua batas yang dijaga sekaligus. Batas atas melindungi inverter. Batas bawah menjaga inverter tetap memanen daya.

Dua batas, dua suhu

Voc dipakai untuk batas atas karena itulah tegangan tertinggi yang bisa keluar dari modul, yaitu saat tidak ada arus mengalir. Lembar data inverter Huawei SUN2000-50KTL-M3 menyebut tegangan masuk di atas batas maksimumnya (1.100 V) kemungkinan besar merusak inverter. Tegangan di luar rentang MPPT (200 sampai 1.000 V) membuat inverter tidak bekerja semestinya.

Kenapa suhu menggeser hitungannya

Menurut PVEducation, parameter sel surya yang paling terpengaruh suhu adalah tegangan tanpa beban. Untuk sel silikon, turunnya sekitar 2,2 mV per °C untuk tiap sel. Di tingkat modul, besarnya tertulis sebagai koefisien suhu. Contoh dari lembar data LONGi Hi-MO 5: koefisien Voc -0,265%/°C, koefisien daya puncak -0,340%/°C, dan koefisien arus hubung singkat hanya +0,050%/°C.

Arusnya nyaris tak bergerak, jadi susut daya saat panas hampir seluruhnya susut tegangan. Karena itu, kalau lembar data tidak mencantumkan koefisien Vmp, koefisien daya bisa dipakai sebagai perkiraan yang aman.

Suhu sel juga jauh di atas suhu udara. PVEducation memberi rumus pendekatan: suhu sel = suhu udara + (NOCT - 20) / 80 x S, dengan S radiasi dalam mW/cm² (1.000 W/m² = 100). NOCT kebanyakan modul ada di kisaran 40 sampai 45°C. Modul yang menempel atap tanpa celah udara bisa 10°C lebih panas lagi. Rumus yang sama juga menunjukkan sisi sebaliknya: pada radiasi pagi yang lemah, suhu sel hanya selisih beberapa derajat dari udara.

Ingin mendalaminya lebih terstruktur? Taalenta punya kelas Desain dan Simulasi Sistem PLTS: Menguasai Perancangan PLTS On-Grid 1.8 MWp.

Contoh hitung

Misalkan modul dengan Voc 49,5 V dan Vmp 41,6 V (STC), koefisien seperti di atas, dan NOCT 45°C. Inverternya bertegangan maksimum 1.100 V dengan MPPT minimum 200 V. Angka modul ini ilustrasi, bukan spesifikasi merek tertentu.

Batas atas. Di 25°C: 1.100 / 49,5 = 22,2, dibulatkan ke bawah jadi 22 modul. Misalkan suhu pagi terendah di lokasi 18°C. Voc naik 7 x 0,265% = 1,9%, jadi 50,4 V per modul. Hitungannya berubah: 1.100 / 50,4 = 21,8, artinya 21 modul. Kalau tetap 22, string menyentuh sekitar 1.109 V pada pagi yang dingin.

Batas bawah. Di 25°C: 200 / 41,6 = 4,8, dibulatkan ke atas jadi 5 modul. Lalu siang terik: udara 34°C, radiasi 1.000 W/m². Suhu sel = 34 + (25 / 80) x 100 = 65°C, atau 40°C di atas STC. Vmp susut sekitar 13,7%, jadi 35,9 V per modul. Lima modul cuma memberi 180 V, di bawah ambang MPPT. Butuh 6 modul (215 V). Untuk modul menempel atap yang 10°C lebih panas, enam modul masih memberi sekitar 207 V.

Rentang aman contoh ini jadi 6 sampai 21 modul, bukan 5 sampai 22.

Yang ikut dicek sebelum desain dikunci

• Suhu terendah diambil dari data lokasi, bukan tebakan. Pakai catatan stasiun BMKG terdekat, apalagi di dataran tinggi yang paginya jauh lebih dingin.
• Vmp string tetap di bawah batas atas MPPT. Dengan 21 modul, 21 x 41,6 = 874 V. Di pagi 18°C tegangannya naik sekitar 2% jadi kira-kira 895 V, masih di bawah 1.000 V.
• Arus per MPPT. String paralel menambah arus. Inverter contoh membatasi arus 30 A dan arus hubung singkat 40 A per MPPT, jadi jumlah string paralel dihitung terpisah dari jumlah modul seri.

Kalau lebih enak melihat penjelasannya langsung, ada klipnya. Gambaran desain PLTS yang lebih luas ada di artikel ini.

Sumber

1. PVEducation (C. Honsberg dan S. Bowden), Nominal Operating Cell Temperature
2. PVEducation (C. Honsberg dan S. Bowden), Effect of Temperature
3. LONGi, Hi-MO 5: Temperature Coefficient (STC test)
4. Huawei, SUN2000-50KTL-M3 Datasheet: Technical Specification