Ketika kita membuat sebuah perangkat/alat yang hanya disupply dengan baterai, maka lambat laun baterai akan habis. Agar baterai tetap hidup perlu dicas, dan kita tinggal cas pakai adapter listrik PLN saja.
Namun ini tidak berlaku jika alat yang kita buat akan di tempatkan pada tempat yang tidak ada sumber PLN. Bagaimana solusinya? Tentunya pilihan yang tepat adalah memakai Solar Panel.
Solar panel mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Kapasitas listrik yang dihasilkan tentunya bergantung pada ukuran solar panel dan kecerahan lingkungan. Oleh sebab itu dalam menggunakan solar panel, perlu dilihat dan dihitung masalah serta aspek apa saja yang harus dipertimbangkan.
Beberapa pertanyaan tersebut:
Berapa ukuran solar panel yang cocok untuk mensupply alat/arduin?
Berapa ukuran baterai yang dibutuhkan agar perangkan bertaan hidup tanpa cahaya matahari (malam)?
Pertanyaan-pertanyaan ini mengarah ke deretan pertanyaan berikutnya:
- Berapa banyak energi yang bisa dipanen dalam setaun
- Berapa banyak energy yang dipakai perangkat selama satu tahun?
- Bagaimana energi didistribusikan sepanjang hari dan sepanjang tahun?
- Berapa lama perangkat bertahan hidup ketika berkurang atau tanpa matahari?
Nah untuk skema seluruh sistemnya ditunjukkan oleh diagram blok ini:
Kita mulai dari berapa banyak energi yang dapat di panen dari solar panel? Ini tergantung dari
- Lokasi penempatan solar panel dan arahnya ke matahari
- Ukuran fisik solar panel
- Efisiensi Rangkaian untuk mentransfer daya listrik ke esp8266/arduino
Eps32 mengkonsumsi arus 100mA, yang berarti dayanya adalah 0.33W.
Dari data web solaris.info, panel surya daerah eropa (divideo) mengasilnkan energi 1200kWh/m². Sehingga diperoleh hitungan:
kWh/m² per jam = 1200kWh/8760 jam (setaun) = 137 W/m²
Energi diatas tentunya hanya akan diserap (efisiensi) solar panel 15% saja, sehingga:
Efisiensi solar panel= 15% x 137 W/m² = 20 W/m²
Energi solar panel tersebut tentunya akan berkurang lagi ketika mencas baterai karena efisiensi rangkain cas dan power loses baterai sehingga berkurang lagi 33%
Efisiensi rangkain = 20 W/m² - (33%x20) = 14 W/m² atau 1.4 mW/cm².
Ada kejanggalan sata kita melihat spesifikasi solar panel tersebut. Dimana solar panel menghasilkan 4.5 W sedangkan esp8266 membutuhkan 0.33 W kenapa? Tentu saja karena tegangan solar panel tersebut adalah tegangan optimal, namun secara praktik tegangan solar cell naik turun/fluktuatif dan ada saat dimana tidak terdapat matahari (malam/mendung).
Selain itu juga di berbagai tempat nilai cahaya matahari (irradiation) itu berbeda-beda setiap hari dan setiap bulan dan kadang. Oleh karena itu harus dilakukan perhitungan lanjutan lagi.
Terdapat dua jenis bahan solar panel, monikristalin dan polykristalin. Mono lebih baik dari segi efisiensi dari pada poly namun dengan harga yang lebih mahal. Pada kenyataannya keduanya tidak jauh berbeda.
Mono yang berwarna hitam pekat sedangkan poly berwarnya agak cerah.
Perbandingan keduanya ditunjukan oleh gambar dibawah. Terlihat bahwasanya daya yang dihasilkan per cm² itu antara 5-10 mW.
Terlihat juga di solar panel ada garis tebal, garis tersebut adalh cell yang memproduksi 0.5V dan dihubungkan seri-paralel sehingga menghasilkan 6V.
Selanjutnya karena teorinya sudah tau, maka kita akan menghitung secara real ukuran solar panel dan ukruan baterai agar mencukupi supply esp8266 selama beberapa tahun.
Di daerah Basel, terlihat nilai kWh antara desember dan juli berbeda 2.6 x (1xx dengan 5xx)
Bahkan kita juga harus menghadapi malam selama beberapa jam setiap harinya. Juga harus kehilangan matahari ketika cuacanya buruk atau adanya musim dingin.
Dari paparan diatas kita mendapatkan pertanyaan masalah baru yakni
- Memastikan perangkat dapat bertahan di malam musim dingin yang panjang
- Memastikan perangkat dapat bertahan pada cuaca buruk tanpa matahari
- Memastikan perngkat dapat bertahan pada bulan desember yang sedikit matahari
Masalah satu sudah terselaikan karena adanya charging pada siang hari (jika cahayanya cukup)
Masalah 3, dibulan Desember mendapatkan matahari bagus hanya 8.5 jam, sisanya gelap 15.5 jam sehingga diperlukan baterai 1.6 Ah (15.5x0.1A).
Masalah 2, cuacah buruk misalnya dua minggu maka diperlukan baterai 34Ah (14x24x0.1) yanh berarti butuh 14 baterai 18650 :(. Masalah baterai sudah terpecahkan :D
Selanjutnya adalah ukuran solar panel, untuk melakukannya kita harus melihat pancaran cahaya matahari atau solar irradiance di bulan tertentu, kita bisa memanfaatkan situs Solarelecticiryhandbok. Di situs tersebut kita ambil nilai irradiance terendah daerah basel yakni pada bulan Desember yakni 1.62. lalu kita hitung daya yang diperoleh solar panel.
- Rata-rata daya matahari dalam sehari= 1600 Wh/m² : 24 h = 67W/m²
- Daya solar cell = 67 x 10% = 6.7W/m²
- Ukuran solar panel = 0.33W (esp8266): 6.7W/m² = 448 cm²
- Berarti kita butuh solar panel dipasaran ukuran 25x25 cm (625). Lebih besar lebih baik!
Kasus lain di daerah dubai
- Rata-rata daya matahari dalam sehari= 3680 Wh/m² : 24 h = 152.33W/m²
- Daya solar cell = 152 x 10% = 15.2W/m²
- Ukuran solar panel = 0.33W (esp8266): 15.2W/m² = 197 cm²
- Berarti kita butuh solar panel dipasaran ukuran 10x10 cm (625). Lebih besar lebih baik!
Kasus lain di swiss
- Menemukan dan menyimpan MPP (maximum power point) agar dapat menyimpan daya disemua kondisi yakni kondisi kurva maximumnya.
- Harus menjaga tegangan esp23 konstan 3.3V
- Otomatis off ngecas ketika diatas 4.2V agar aman dan mengalihkan energi langsung ke esp32 saat kondisi tersebut
- Proteksi ketika baterai berada pada tegangan sangat rendah
- Mengirim kan pesan sinyal ketika low voltage untuk reaksi akan berada pada tegangan rendah
0 Response to "Perhitungan Solar Panel untuk Arduino ESp8266 dan Esp32 "
Posting Komentar
Berkomentarlah dengan baik ^_^