Automatic Weather Station untuk PLTS dan Energi Surya

Dua PLTS dengan kapasitas sama bisa menghasilkan energi yang berbeda jauh pada hari yang sama. Penyebabnya sering ada pada cuaca di tiap lokasi, dan tanpa data irradiansi serta suhu setempat, tim operasi tidak bisa memastikan apakah output yang rendah berasal dari cuaca atau dari kerusakan.

Automatic Weather Station untuk PLTS dan Energi Surya

Pada PLTS, automatic weather station berfungsi sebagai alat ukur pembanding. Data irradiansi, suhu modul, dan angin menunjukkan berapa energi yang seharusnya dihasilkan pada kondisi hari itu, sehingga selisihnya terhadap produksi aktual dapat dinilai.

Mengapa PLTS Membutuhkan Data Cuaca Sendiri

Energi yang dihasilkan modul surya bergantung terutama pada irradiansi yang jatuh di bidang modul, lalu dikoreksi oleh suhu modul, kotoran di permukaan, dan bayangan. Data satelit atau stasiun cuaca kota terdekat memberi gambaran umum, tetapi tidak menangkap awan lokal yang lewat di atas lahan PLTS, dan resolusi waktunya sering lebih kasar. Sensor yang dipasang di lokasi, sejajar dengan modul, menghasilkan pembanding yang sesuai dengan kondisi plant itu sendiri.

Standar IEC 61724-1 mengatur pemantauan kinerja sistem fotovoltaik, termasuk kelas ketelitian sistem pemantauan (A, B, dan C). Dokumen kontrak jaminan kinerja dapat mengacu pada standar ini, sehingga spesifikasi sensor perlu dicek sejak tahap pengadaan.

Sensor yang Umum Dipasang

Parameter	Sensor	Fungsi pada PLTS
Irradiansi bidang modul (POA)	Pyranometer atau reference cell, dipasang sejajar kemiringan modul	Pembanding utama untuk performance ratio dan deteksi penurunan kinerja
Irradiansi horizontal (GHI)	Pyranometer horizontal	Pembanding dengan data satelit dan model, serta bahan prakiraan
Suhu modul	Sensor suhu pada sisi belakang modul	Koreksi pengaruh suhu terhadap efisiensi
Suhu dan kelembapan udara	Sensor dalam radiation shield	Konteks kondisi lingkungan
Kecepatan dan arah angin	Anemometer	Pendinginan modul dan batas aman operasi tracker
Curah hujan	Rain gauge	Kaitan dengan pembersihan alami modul

 

Pyranometer mengukur seluruh spektrum matahari dan dikelompokkan dalam kelas ketelitian menurut ISO 9060. Reference cell adalah sel surya kecil yang respons spektralnya menyerupai modul, sehingga banyak dipakai untuk membandingkan output modul. Ada plant yang memasang keduanya. Pada plant dengan modul bifacial, sensor irradiansi tambahan di sisi belakang modul mengukur kontribusi cahaya pantulan.

BACA JUGA: Jenis-jenis Sensor pada Automatic Weather Station

Dari Irradiansi ke Performance Ratio

Performance ratio (PR) membandingkan energi yang benar-benar diekspor dengan energi teoretis pada irradiansi yang terukur. Rumusnya PR = Yf / Yr. Yf adalah energi AC dibagi kapasitas terpasang, dan Yr adalah irradiasi bidang modul terakumulasi dibagi irradiansi acuan 1 kW/m².

Karena PR dinormalisasi terhadap irradiansi, nilainya dapat dibandingkan antar hari. Suhu tetap berpengaruh. Modul silikon kristalin umumnya kehilangan sekitar 0,3 sampai 0,4 persen output per derajat Celsius di atas 25 °C, sehingga PR cenderung lebih rendah pada siang terik. Banyak laporan memakai PR yang dikoreksi suhu agar perbandingan antar musim lebih adil.

Mengukur Soiling

Debu, kotoran burung, dan abu vulkanik menurunkan output modul. Cara pengukuran yang ideal memakai dua reference cell yang dipasang berdampingan, satu dibersihkan rutin dan satu dibiarkan kotor mengikuti modul. Perbandingan arus kedua sel menunjukkan besar kehilangan akibat kotoran, sehingga jadwal pembersihan dapat ditetapkan dari angka kehilangan energi. Data rain gauge membantu melihat apakah hujan tertentu membersihkan modul secara alami.

Penempatan dan Perawatan Sensor

Sensor irradiansi bidang modul dipasang sejajar dengan kemiringan dan orientasi modul di dalam array, pada posisi yang tidak terkena bayangan struktur atau sensor lain. Pada plant dengan tracker, sensor ikut bergerak mengikuti bidang modul. Stasiun cuaca utama diletakkan di area terbuka, dengan tiang yang tidak membayangi array.

Kubah pyranometer dibersihkan menurut jadwal yang mengikuti kondisi debu di lokasi. Kubah yang kotor menurunkan pembacaan irradiansi dan mengangkat PR yang dihitung, sehingga kinerja plant tampak lebih baik daripada kenyataannya. Pyranometer dan reference cell juga dikalibrasi ulang berkala sesuai rekomendasi produsen, umumnya setiap satu sampai dua tahun.

BACA JUGA: Cara Kalibrasi Automatic Weather Station

Angin, Tracker, dan Keselamatan Struktur

Anemometer memberi dua informasi. Angin mendinginkan modul sehingga suhu modul dan outputnya ikut berubah. Pada plant dengan tracker, kecepatan angin juga menentukan kapan tracker masuk ke posisi aman (stow) untuk mengurangi beban angin pada struktur. Ambang stow mengikuti spesifikasi produsen tracker dan perhitungan struktur.

Dari Data ke Tindakan O&M

Data stasiun cuaca dipakai pada beberapa pekerjaan sehari-hari tim operasi dan pemeliharaan:

• Menilai PR harian dan bulanan,
• Menandai string atau inverter yang kinerjanya turun saat irradiansi tinggi,
• Menjadwalkan pembersihan berdasarkan soiling,
• Menyusun laporan pembuktian jaminan kinerja.

Data dikirim ke SCADA PLTS, umumnya lewat Modbus, sehingga sensor cuaca dan inverter berada dalam satu sistem pemantauan. Pemilihan jalur komunikasinya dibahas dalam artikel jenis komunikasi data pada automatic weather station.

Kesimpulan

Output PLTS hanya bisa dinilai jika ada pembanding yang diukur di tempat yang sama. Automatic weather station menyediakan pembanding itu lewat irradiansi bidang modul, suhu modul, dan angin. Sebelum pengadaan, tuliskan kelas ketelitian sensor, jumlah titik pengukuran, dan jadwal kalibrasi pada spesifikasi, supaya perhitungan PR dapat dipertanggungjawabkan.