Para ilmuwan dari Swedia telah mengembangkan model baru untuk sudut pemasangan PV yang optimal di wilayah lintang tinggi yang dingin. Model ini menggunakan data besar cuaca dan juga memperhitungkan pengaruh perubahan transmisi yang disebabkan oleh salju, yang dihitung dengan memperhitungkan kedalaman salju, serta laju pencairannya.
“Hilangnya salju yang disebabkan oleh salju mungkin hanya sebagian kecil di wilayah lintang rendah/menengah,” kata para peneliti. “Namun, untuk daerah dataran tinggi dimana musim dingin umumnya panjang, efek salju memainkan peran penting sehingga pengecualian efek salju akan secara signifikan mempengaruhi keandalan hasil.”
Metode baru ini memadukan model sudut pemasangan PV yang optimal untuk memaksimalkan pembangkitan listrik PV dengan model hasil PV salju (SPYM) yang disederhanakan. Model sudut PV dijalankan dengan sudut berkisar antara 0 derajat hingga 90 derajat dengan interval 0.1-derajat, mencari posisi optimal berdasarkan total penyinaran matahari global pada sistem PV, yang diberikan oleh jumlah iradiasi langsung, difus, dan refleksi.
Iradiasi yang disesuaikan dihasilkan dari model SPYM, yang didasarkan pada kedalaman salju, suhu udara, dan iradiasi. Meskipun suhu dapat memprediksi apakah salju di panel mencair atau menutupi modul, kedalaman salju menentukan transmisinya.
“Perhitungan faktor kehilangan salju ini mengacu pada model transmitansi dari Perovich,” kata para akademisi. "Transmisi turun tajam dari 1 menjadi 0.1 ketika kedalaman salju meningkat dari 0 menjadi 2 cm. Kemudian, penurunannya menjadi lebih halus, dan nilainya mencapai 0.{{9} }1 bila kedalaman salju bertambah menjadi 12 cm. Bila kedalaman salju lebih tebal dari 12 cm, nilainya diasumsikan 0."
Pengurangan pembangkitan PV karena salju
Gambar: Energi Terapan, KTH Royal Institute of Technology, CC BY 4.0 Akta
Setelah pengembangan model, para ilmuwan menggunakan data meteorologi historis Solcast untuk 2012-2021 untuk kota Hammarby Sjöstad di Swedia sebagai masukan. Perhitungan optimal dilakukan untuk satu tahun, lima tahun, dan sepuluh tahun. Dalam studi kasusnya, mereka mengasumsikan modul PV dengan efisiensi 19,2% dan output sebesar 430 MW.
Kemudian, mereka membandingkan dan menggunakan model baru mereka untuk tiga skenario. Kasus pertama adalah kasus dasar tanpa kondisi salju, hanya mempertimbangkan data riwayat iradiasi dan suhu. Dalam skenario kedua, efek salju dihitung dengan asumsi salju mencair setelah 12 jam. Skenario terakhir mengasumsikan adanya agen penghilangan salju, yang mempersingkat waktu penghilangan salju menjadi satu jam. Semua hasil dibandingkan dengan sudut isolasi komersial sebesar 15 derajat dan sudut geometris untuk Swedia, 40,7 derajat.
“Sistem PV dengan sudut optimal tahunan mengungguli sistem dengan sudut komersial, sehingga menghasilkan peningkatan pembangkit listrik sekitar 4,8%,” kata kelompok peneliti tersebut. “Sudut pemasangan PV yang optimal menurun jika mempertimbangkan kondisi salju, dengan perbedaan bergantung pada kondisi cuaca lokal setiap tahunnya, mencapai hingga 7,8 derajat.”
Selain itu, kelompok ilmiah menemukan bahwa kondisi salju menurunkan kondisi pembangkit listrik sebesar 14,7%. Mereka juga menemukan bahwa penerapan agen penghilangan dapat meningkatkan kinerja PV sebesar 0,1%–2,3%.
Temuan mereka disajikan dalam "Model sudut pemasangan PV optimal baru di wilayah dingin lintang tinggi berdasarkan data besar cuaca historis," Diterbitkan diEnergi Terapan.Penelitian tersebut dilakukan oleh akademisi dari KTH Royal Institute of Technology Swedia dan Swedish Meteorological and Hydrological Institute.
