Indonesia, berlokasi di garis ekuator, mendapatkan sinar matahari sepanjang tahun, menjadikan negara ini ideal untuk pemanfaatan energi surya. Sinar matahari yang melimpah tidak hanya berpotensi besar untuk dikonversi menjadi energi listrik tetapi juga memainkan peran penting dalam upaya negara untuk mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil. Dalam konteks ini, efisiensi pengumpulan energi menjadi kunci, dan inovasi dalam teknologi panel surya, seperti pelacak surya, berperan vital dalam mengoptimalkan output daya yang dapat dicapai dari instalasi fotovoltaik.
Panel surya konvensional, yang tetap stasioner, mengalami variasi efisiensi sepanjang hari tergantung pada sudut datang sinar matahari. Ketidakcocokan antara posisi tetap panel dan pergerakan matahari dari timur ke barat setiap hari mengakibatkan kehilangan potensi energi yang signifikan. Inilah yang memicu pengembangan sistem pelacak surya, yang memungkinkan panel bergerak mengikuti pergerakan matahari, memastikan panel tersebut selalu berada dalam orientasi optimal terhadap matahari.
Penelitian terbaru yang dilakukan oleh tim dari Universitas Airlangga dan Institut Teknologi Kalimantan, menyelidiki efektivitas pelacak surya unidireksional dalam meningkatkan output daya dari panel surya dibandingkan dengan sistem stasioner. Lebih lanjut, penelitian ini juga mengevaluasi dampak dari penambahan reflektor pada sistem pelacak surya ini dalam berbagai kondisi cuaca.
Dalam metodologi yang diterapkan, penelitian menggunakan Arduino Uno untuk mengontrol sistem pelacak surya. Arduino Uno adalah mikrokontroler yang umum digunakan dalam prototyping elektronik karena fleksibilitas dan kemudahan penggunaannya. Sistem ini menggunakan motor servo yang diatur oleh Arduino untuk mengubah posisi panel surya berdasarkan data yang dikumpulkan melalui sensor light dependent resistor (LDR). LDR mengukur intensitas cahaya dan mengubahnya menjadi nilai resistansi yang kemudian digunakan untuk mengorientasikan panel surya agar selalu perpendicular terhadap sinar matahari.
Eksperimen dilakukan menggunakan tiga konfigurasi berbeda: panel surya stasioner, panel surya dengan pelacak surya, dan panel surya dengan pelacak surya serta penambahan reflektor. Reflektor dirancang untuk meningkatkan jumlah cahaya yang mengenai permukaan panel surya dengan memantulkan sinar matahari tambahan ke arah panel. Setiap konfigurasi diuji di bawah kondisi lingkungan yang sama untuk memastikan keakuratan perbandingan hasil.
Hasil penelitian menunjukkan peningkatan signifikan dalam output daya dari panel surya yang dilengkapi dengan sistem pelacak surya, mengkonfirmasi efektivitas pelacak dalam memaksimalkan penyerapan energi surya. Namun, penambahan reflektor tidak memberikan peningkatan yang berarti dalam output daya. Sebaliknya, reflektor malah menghasilkan penurunan efisiensi, yang diduga disebabkan oleh peningkatan suhu panel surya. Reflektor, sambil memantulkan lebih banyak cahaya ke panel, juga meningkatkan suhu operasional, yang berdampak negatif pada efisiensi konversi energi.
Analisis lebih lanjut mengungkapkan bahwa peningkatan suhu ini cukup signifikan untuk mengimbangi keuntungan yang diperoleh dari peningkatan iradiasi cahaya yang dipantulkan. Hal ini menunjukkan adanya trade-off antara keuntungan dari peningkatan cahaya yang diterima dan kerugian efisiensi karena peningkatan panas. Penemuan ini penting karena memberikan wawasan baru tentang desain dan penggunaan reflektor dalam sistem fotovoltaik, menggarisbawahi pentingnya mempertimbangkan manajemen suhu dalam desain panel surya yang lebih efisien.
Temuan tersebut mengindikasikan bahwa, meskipun penambahan reflektor pada awalnya tampak sebagai metode yang menjanjikan untuk meningkatkan output energi, faktor-faktor seperti pengelolaan panas dan efisiensi termal harus dipertimbangkan secara hati-hati. Dalam konteks ini, perlu adanya strategi yang lebih canggih dalam desain reflektor, mungkin dengan menggunakan material yang tidak hanya memaksimalkan refleksi cahaya tapi juga minimisasi penyerapan panas.
Dari segi aplikasi praktis, hasil penelitian ini berpotensi mempengaruhi bagaimana panel surya dirancang dan diterapkan, terutama di wilayah tropis seperti Indonesia di mana radiasi surya sangat tinggi. Menariknya, penelitian ini juga membuka jalan bagi inovasi lebih lanjut dalam teknologi pelacak surya dan reflektor. Salah satu arah yang mungkin dijelajahi adalah pengembangan sistem pelacak surya yang dilengkapi dengan elemen pendinginan aktif atau penggunaan material baru yang lebih efisien dalam mengelola panas yang dihasilkan oleh reflektor.
Selain itu, penelitian ini juga menyoroti pentingnya pengujian lebih lanjut di bawah berbagai kondisi cuaca dan selama periode yang lebih panjang. Karena variabilitas kondisi cuaca dapat sangat mempengaruhi kinerja panel surya, studi lanjutan yang mencakup rentang data yang lebih luas dan dalam berbagai kondisi operasional akan sangat berharga dalam mengkonfirmasi keefektifan dan keandalan solusi yang diajukan.
Dalam konteks pengembangan berkelanjutan, penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi dalam teknologi energi terbarukan tidak hanya berkutat pada peningkatan kinerja langsung melalui teknologi, tetapi juga melibatkan pemahaman yang lebih dalam tentang interaksi antara komponen teknologi dan lingkungan. Oleh karena itu, integrasi sistem pelacak surya dengan teknologi manajemen panas mungkin menjadi kunci untuk mengoptimalkan pemanfaatan energi surya di masa depan.
Peningkatan efisiensi energi surya juga memiliki implikasi ekonomi yang signifikan. Dengan meningkatkan efisiensi panel surya, biaya per watt energi yang dihasilkan dapat dikurangi, membuat energi surya lebih kompetitif dibandingkan dengan sumber energi konvensional. Ini, pada gilirannya, dapat mempercepat adopsi energi surya sebagai bagian dari matriks energi yang lebih berkelanjutan, mendukung transisi energi global ke sumber yang lebih ramah lingkungan.
Akhirnya, hasil penelitian ini juga membantu menetapkan dasar ilmiah yang lebih kuat untuk kebijakan energi, khususnya dalam mendukung pengembangan standar dan insentif yang dapat mendorong adopsi teknologi solar yang lebih canggih. Dengan kebijakan yang tepat, inovasi seperti pelacak surya dan teknologi panel yang efisien secara termal bisa lebih cepat diintegrasikan ke dalam infrastruktur energi nasional dan global.
Sistem pelacak surya unidireksional meningkatkan output daya panel surya secara signifikan dibandingkan dengan panel stasioner. Namun, penambahan reflektor pada sistem tersebut tidak berdampak signifikan dalam meningkatkan output daya dan malah dapat mengurangi efisiensi karena peningkatan suhu yang dihasilkan oleh refleksi cahaya tambahan. Hal ini mengindikasikan bahwa, sementara pelacak surya dapat efektif dalam memaksimalkan penyerapan energi surya, penggunaan reflektor perlu dipertimbangkan dengan hati-hati, terutama dalam hal manajemen panas yang dapat mempengaruhi kinerja panel.
Berdasarkan hasil penelitian ini, disarankan untuk melakukan pengembangan lebih lanjut pada desain reflektor yang dapat meminimalkan penyerapan panas atau mengintegrasikan teknologi pendinginan dalam sistem pelacak surya. Selain itu, melakukan penelitian lebih lanjut untuk menguji berbagai jenis material reflektor di bawah kondisi cuaca yang berbeda bisa memberikan wawasan lebih tentang cara mengoptimalkan penggunaan reflektor tanpa menimbulkan efek samping negatif. Pengembangan protokol pengujian standar untuk evaluasi kinerja sistem pelacak surya dengan reflektor juga akan membantu dalam mengidentifikasi konfigurasi terbaik yang menyediakan keseimbangan optimal antara peningkatan output daya dan pengelolaan suhu.
Penulis: Aji Akbar Firdaus
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85192157772&doi=10.11591%2fijape.v13.i2.pp328-334&partnerID=40&md5=01d2c78a0ad9746a34affbe6c9997c06
Kusuma V.A., Firdaus A.A., Suprapto S.S., Yuniar R.J., Trimulya H., Priyanto Y.T.K.: Comparative analysis of single-axis solar tracker performance with and without reflector under various weather conditions. International Journal of Applied Power Engineering, Vol 13, No 2: June 2024
