DEGRADASI PV
DEGRADASI
Degradasi dibahas pada 3 standar International Electrotechnical Commission (IEC) 61724 Photovoltaic System Performance
- IEC 61724 – 1 Monitoring
- IEC 61724 – 2 Capacity evaluation method
- IEC 61724 – 3 Energy evaluation method
Merujuk pada standar IEC 61724 diatas dapat disimpulkan bahwa secara standar internasional sudah diakui adanya degradasi ataupun penurunan kinerja atau performa pada PV Modul.
IEC 61724 – 1 MONITORING
Menetapkan tiga klasifikasi sistem pemantauan untuk sistem PV dengan tingkat akurasi yang berbeda (Kelas A, B, C). Pilihan klasifikasi tergantung pada ukuran sistem dan tujuan pengguna. Kelas A atau B cocok untuk sistem PV besar, sementara Kelas B atau C lebih sesuai untuk sistem kecil. Pengguna dapat merujuk pada klasifikasi dengan kode huruf (A, B, C) atau nama (akurasi tinggi, sedang, dasar). Persyaratan tertentu berlaku untuk setiap klasifikasi, dan dokumen ini memberikan keleluasaan kepada pengguna standar untuk menentukan klasifikasi yang sesuai dengan aplikasinya.
Berdasarkan IEC 61724-1 bab 4 pengukuran degradasi menjadi bagian penting yang harus di monitor dan menjadi salah satu syarat untuk memenuhi klasifikasi kelas A atau High Accuracy.
IEC 61724 – 2 CAPACITY EVALUATION METHOD
Beberapa modul PV menunjukkan perubahan kinerja yang dapat diukur dalam hitungan jam atau hari setelah dipasang di lapangan ; tetapi tidak semuanya. Durasi waktu uji sebaiknya dinegosiasikan antara pihak-pihak dengan menggunakan panduan produsen untuk jumlah hari paparan atau paparan radiasi yang diperlukan agar pembangkit listrik mencapai kinerja yang ditargetkan bersama dengan detail tanggal instalasi dan interkoneksi yang sebenarnya. Setiap metastabilitas (variabilitas efisiensi modul yang bergantung pada kondisi operasi sebelumnya) dan asumsi degradasi (termasuk yang memiliki konstanta waktu pendek dan panjang) harus disepakati oleh semua pihak dan didokumentasikan sebagai bagian dari deskripsi target.
Berdasarkan IEC 61724-2 bab 4 perlu dilakukan pengukuran kapasitas PV modul secara periodik dan terjadwal untuk mengetahui kinerja ataupun performa dari PV Modul. Hasil pengukuran ini akan dibandingkan dengan warranty performance dari merk PV Modul yang digunakan.
IEC 61724 – 3 Energy Evaluation Method
Beberapa modul PV menunjukkan perubahan kinerja yang dapat diukur dalam hitungan jam atau hari setelah dipasang di lapangan; yang lain tidak. Awal uji sebaiknya dinegosiasikan antara pemangku kepentingan dengan menggunakan panduan produsen untuk jumlah hari atau paparan radiasi yang diperlukan agar pembangkit listrik mencapai kinerja yang dimodelkan bersama dengan detail tanggal instalasi dan interkoneksi yang sebenarnya. Asumsi degradasi harus disepakati oleh semua pemangku kepentingan dan didokumentasikan sebagai bagian dari deskripsi model. Disarankan uji berlangsung selama 365 hari, dan durasi sebenarnya harus disepakati sebelumnya. Jika uji tidak dilanjutkan selama setahun penuh, variasi musiman dapat menyebabkan kinerja deviasi dari yang akan diperoleh selama setahun penuh. Metrik kinerja, indeks kinerja energi saat beroperasi, dilaporkan hanya untuk saat inverter dan komponen lainnya beroperasi. Energi yang diharapkan untuk saat inverter atau komponen lainnya tidak beroperasi diukur dalam metrik ketidaktersediaan energi. Metrik ketidaktersediaan energi dapat dibagi lagi menjadi situasi dengan penyebab internal dan eksternal, sesuai dengan kesepakatan pemangku kepentingan. (Hal ini sama seperti PCM yang ada pada PPA)
Berdasarkan IEC 61724-3 bab 4 perlu diadakan pengukuran periodik terhadap output PV Modul yang menjadi rujukan terhadap PCM (Predictive Capacity Matrix) yang ada di PPA.
DEGRADASI
Terdapat beberapa jenis degradasi yang dapat mempengaruhi modul PV.
- Degradasi akibat induksi potensial (PID): Jenis degradasi ini sering disebabkan oleh perbedaan potensial tegangan antara sistem grounding dan bagian konduktif modul, menghasilkan arus kebocoran yang dapat merusak modul seiring waktu.
- Degradasi akibat induksi cahaya (LID) : Cahaya ultraviolet (UV) khususnya dapat merusak bahan penutup dan menyebabkan perubahan warna sel PV, yang mengurangi efisiensi. Ini juga dikenal sebagai fotodegradasi.
- Degradasi akibat faktor lingkungan: Faktor lingkungan utama yang menyebabkan degradasi pada modul PV meliputi suhu, sinar matahari, hujan, angin, kelembaban, tekanan mekanis, dan akumulasi kotoran/pasir yang dapat menyebabkan kerusakan fisik pada komponen modul, yang mengakibatkan degradasi. Faktor-faktor ini sering berinteraksi dan ber kombinasi untuk mengurangi efisiensi dan umur panel surya selama masa pakainya. Penutupan, instalasi, dan pemeliharaan modul yang tepat dapat membantu mengurangi beberapa efek degradasi lingkungan ini (Atia al, 2023).
1. DEGRADASI AKIBAT INDUKSI POTENSIAL (PID)
Tegangan pada sel surya memiliki potensi negatif dan positif. Potensi negatif memicu PID dalam sel surya. Biasanya, foton membiarkan elektron mengalir ke konektor sel dan menghasilkan arus. Namun, potensi negatif menarik ion positif dalam sel, seperti ion natrium, yang merangsang polarisasi permukaan dan shunting. Pergerakan ini biasanya terjadi dari pelat kaca melalui lapisan pelindung dan lapisan anti-reflektif ke sel. Elektron kemudian berhenti mengalir dan menghasilkan listrik, yang mengakibatkan gangguan dalam fungsi junction, berarti penurunan kapasitas daya panel.
Setelah beberapa minggu atau bulan, PID terjadi di seluruh sisi negatif string. Panel paling negatif kehilangan 30-80% hasilnya. PID menular, lebih banyak sel terpengaruh seiring waktu, dan sel-sel tersebut menjadi hitam. Kecepatan PID tergantung pada tegangan sistem, tingkat kelembaban, dan suhu sel. PID dapat bersifat reversible atau irreversible. Oleh karena itu, memiliki efek merugikan pada semua tingkatan instalasi sistem PV – pembiayaan, operasi, dan ekonomi. Investor solar harus mengatasi efek PID pada tahap awal untuk memastikan sistem PV berfungsi baik sepanjang siklus hidupnya (Novergy, 2020).
Gambar di atas menunjukan perbandingan kurva I-V antara modul PV yang terkena PID dan tidak terkena PID (Turmino, 2020)
𝑃𝑀𝑃𝑃,u = Daya Maximum Power Point Unaffected
Merupakan daya keluaran maksimal yang dihasilkan oleh modul PV ketika tidak terhubung tegangan (Tidak terkena PID)
𝑃𝑀𝑃𝑃,𝑎 = Daya Maximum Power Point Affected
Merupakan daya keluaran maksimal yang dihasilkan oleh modul PV ketika terhubung dengan tegangan (Terkena PID)
2. DEGRADASI AKIBAT INDUKSI CAHAYA (LID)
Paparan cahaya yang menyebabkan kerusakan pada modul PV. Pada jenis ini, cahaya ultraviolet (UV) khususnya dapat merusak bahan penutup dan menyebabkan perubahan warna sel PV, yang mengurangi efisiensi. Ini juga dikenal sebagai fotodegradasi (Atia et. al, 2023).
Cahaya UV dapat memecah material penutup modul, menyebabkan perubahan warna pada sel PV, yang berdampak pada efisiensi. Proses ini dikenal sebagai fotodegradasi. Paparan berkepanjangan terhadap sinar matahari dan UV dapat merusak struktur dan kinerja sel surya, mengurangi daya output modul. Perlindungan tambahan seperti bahan penutup anti-UV dan pemilihan material yang tahan terhadap radiasi dapat membantu memitigasi efek destruktif ini, meningkatkan daya tahan dan kinerja modul PV terhadap degradasi Cahaya (Rodríguez, 2021).
Gambar di atas menunjukkan perbandingan tegangan open circuit (Voc) yang dihasilkan oleh modul PV dengan durasi waktu pemakaian modul PV. Grafik tersebut menunjukkan terjadi degradasi akibat induksi Cahaya (LID) bahwa semakin lama modul PV digunakan, maka tegangan open circuit (Voc) yang dihasilkan oleh modul PV akan semakin menurun (Sporleder et.al, 2017).
3. DEGRADASI AKIBAT FAKTOR LINGKUNGAN
Faktor lingkungan utama yang menyebabkan degradasi pada modul PV meliputi suhu, sinar matahari, hujan, angin, kelembaban, tekanan mekanis, dan akumulasi kotoran/pasir yang dapat menyebabkan kerusakan fisik pada komponen modul, yang mengakibatkan degradasi. Faktor-faktor ini sering berinteraksi dan ber kombinasi untuk mengurangi efisiensi dan umur panel surya selama masa pakainya. (Atia et. al, 2023).
Saat beroperasi di iklim panas dan lembab, modul PV mengalami perubahan dalam kandungan kelembaban, yang keseluruhannya berkorelasi dengan degradasi kinerja modul. Jika kelembaban mulai meresap ke dalam polimer dan mencapai sel surya, itu dapat melemahkan ikatan perekat antarmuka, menyebabkan delaminasi dan peningkatan jumlah jalur masuk, kehilangan pasivasi, dan korosi pada sambungan solder (Park et.al, 2013).
Gambar di atas menunjukkan perbandingan tegangan dan arus dari modul PV tanpa debu dengan modul PV yang terdapat kotoran debu di atasnya. Efek debu mengakibatkan kinerja modul PV mengalami penurunan karena arus hubung singkat (Isc) mengalami penurunan dari nilai minimum yang ditetapkan (Akter et.al, 2020).
Author : Natasyah Adelina & Dwi Kurniawan