Perhitungan Ukuran Array Fotovoltaik untuk Kebutuhan Penerangan Malam Hari

Mendesain Panel Surya untuk Penerangan Malam Hari: Prinsip-Prinsip Utama

Penerangan malam hari yang andal dari lampu jalan bertenaga surya menggabungkan penilaian beban yang akurat, asumsi kerugian yang realistis, data sumber daya surya lokal, dan pilihan yang tepat untuk otonomi baterai dan komponen sistem. Bagi pemerintah kota yang mengadakan atau menentukan solusi Lampu Jalan Surya Kota, ukuran susunan PV yang tepat memastikan kinerja melalui variasi musiman, meminimalkan biaya desain yang berlebihan, dan memenuhi tujuan keselamatan publik. Artikel ini membahas prinsip-prinsip teknik, memberikan perhitungan langkah demi langkah, menyajikan tabel skenario, dan menyoroti pertimbangan praktis untuk penerapan di tingkat kota.

Proses Penentuan Ukuran untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota: Langkah demi Langkah

Untuk menentukan ukuran susunan fotovoltaik untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota, ikuti alur kerja teknik yang ringkas ini:

1. Tentukan persyaratan pencahayaan: tingkat luminositas (lux) sesuai standar, daya LED (W), dan jam operasional malam hari.
2. Hitung konsumsi energi per malam (Wh) dari daya dan jam penggunaan LED, lalu tambahkan kerugian pada driver/kabel.
3. Tentukan daya tahan baterai (jumlah hari tanpa sinar matahari) dan jenis kimia/DOD baterai.
4. Pilih tegangan sistem (12/24/48 V) dan hitung kapasitas baterai (Ah).
5. Dapatkan Peak Sun Hours (PSH) atau insolasi lokal dari PVGIS/PVWatts.
6. Perkirakan penurunan kinerja sistem (suhu modul, pengotoran, pengkabelan, pengontrol)—gunakan penurunan kinerja gabungan konservatif 0,70–0,80.
7. Hitung kebutuhan daya array PV (Wp = Kebutuhan energi harian / (PSH * efisiensi sistem)).
8. Lakukan iterasi dengan efisiensi LED yang dioptimalkan, strategi peredupan, atau ukuran baterai untuk mencapai target biaya/kinerja.

Setiap tahapan harus didokumentasikan untuk pengadaan dan pengujian penerimaan dalam proyek-proyek kota.

Asumsi Beban dan Kerugian untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

Input utama dan asumsi dasar konservatif yang digunakan dalam contoh di bawah ini (sesuaikan dengan iklim dan komponen di tempat Anda):

• Daya LED: 20 W, 40 W, 100 W (kisaran umum untuk penggunaan di kota, tergantung pada jarak antar tiang dan target lux)
• Pengoperasian malam hari: 12 jam (desain umum untuk musim dingin; dapat disesuaikan dengan kebutuhan setempat)
• Kerugian driver LED dan pengkabelan: 10% (efisiensi 0,90)
• Kimia baterai: LiFePO4 (direkomendasikan untuk siklus dan ketahanan suhu); DOD yang dapat digunakan: 80% (0,80)
• Efisiensi baterai bolak-balik: 95% (0,95)
• Tegangan sistem: 24 V (umum untuk solusi daya menengah)
• Penurunan daya sistem PV (suhu modul, pengotoran, ketidaksesuaian, kerugian pengontrol): 0,75 konservatif
• Jam Puncak Sinar Matahari (PSH): gunakan nilai lokal — contoh menggunakan 4 dan 5 PSH/hari untuk menunjukkan sensitivitas.

Contoh Perhitungan untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota (LED 40 W)

Perhitungan langkah demi langkah menggunakan contoh LED 40 W mengilustrasikan proses dan rumusnya.

1) Energi malam hari (Wh): E_malam = Daya_LED (W) * jam (h) * (1 + kerugian)
Misalkan daya LED = 40 W, waktu pemakaian = 12 jam, kerugian = 10% → E_malam = 40 * 12 * 1,10 = 528 Wh

2) Kapasitas baterai (Ah) untuk otonomi N hari:
Asumsikan otonomi = 3 hari. Energi yang tersimpan = E_malam * otonomi = 528 * 3 = 1584 Wh
Battery_Ah = Energi_tersimpan / (System_V * DOD * Efisiensi_baterai)
Dengan menggunakan tegangan 24 V, DOD = 0,8, Bat_eff = 0,95 → Battery_Ah = 1584 / (24 * 0,8 * 0,95) ≈ 86,9 Ah → dibulatkan menjadi 90 Ah pada tegangan 24 V.

3) Ukuran susunan PV (Wp) menggunakan PSH dan derate:
Energi harian yang dibutuhkan dari PV = E_malam (528 Wh) (PV harus memanen energi ini setiap hari dengan langit cerah untuk mengganti penggunaan di malam hari)
PV_Wp = E_night / (PSH * system_derate)
Dengan PSH = 4 dan derate = 0,75 → PV_Wp = 528 / (4 * 0,75) = 528 / 3 = 176 Wp
Dengan PSH = 5 → PV_Wp = 528 / (5 * 0.75) ≈ 141 Wp

Interpretasi: Untuk lampu jalan tenaga surya kota 40 W yang dirancang untuk beroperasi selama 12 jam dengan otonomi 3 hari, Anda biasanya akan menentukan bank modul ~200 Wp (pilih ukuran modul standar dan tambahkan margin) di lokasi dengan intensitas sinar matahari sedang, atau ~150 Wp di lokasi yang lebih cerah. Pengadaan akhir menyesuaikan PV dengan ukuran modul yang praktis dan mendukung pemasangan serta jalur kabel.

Tabel Perbandingan: Lampu Jalan Tenaga Surya Kota — Skenario Ukuran

Tabel di bawah ini menyajikan keluaran ukuran untuk tiga skenario daya LED, malam hari selama 12 jam, dan otonomi 3 hari. Tegangan sistem = 24 V, penurunan daya sistem = 0,75, DOD baterai = 80%, efisiensi baterai = 95%.

Catatan tentang perhitungan tabel: Energi Malam = Daya_LED * 12 * 1,10 (kerugian 10%). Ah Baterai diperoleh sebagai Energi * 3 / (24 * 0,8 * 0,95). PV Wp = Energi Malam / (PSH * 0,75). Nilai dibulatkan ke ukuran pengadaan praktis.

Pertimbangan Desain Khusus untuk Pemasangan Lampu Jalan Tenaga Surya di Lingkungan Kota

Proyek-proyek kota menghadapi persyaratan tambahan di luar penentuan ukuran lampu tunggal. Pertimbangan umum meliputi:

• Tingkat pencahayaan dan keseragaman per klasifikasi jalan (gunakan standar IES/EN untuk menetapkan target lumen).
• Tinggi dan jarak antar tiang: memengaruhi fluks cahaya yang dibutuhkan dan, oleh karena itu, daya LED.
• Skenario terburuk PSH musiman (dirancang untuk bulan-bulan musim dingin di iklim sedang atau musim berawan di iklim monsun).
• Perlindungan anti-pencurian dan perusakan: wadah baterai yang aman dan penempatan PV yang dipasang pada tiang.
• Pemantauan jarak jauh dan HMI: telemetri mengurangi biaya perawatan dan memungkinkan penjadwalan peredupan.
• Perencanaan siklus hidup komponen dan penggantian lampu: siklus penggantian baterai dan LED berbeda—sesuaikan anggarannya.

Contoh Optimasi untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

Untuk mengurangi biaya PV dan baterai tanpa mengorbankan keandalan, pemerintah daerah sering kali melakukan hal berikut:

• Gunakan lampu LED dengan efisiensi lebih tinggi (130–160 lm/W) dan optik yang efisien untuk menurunkan daya yang dibutuhkan.
• Gunakan peredupan adaptif atau sensor gerak untuk mengurangi konsumsi energi rata-rata setiap malam.
• Pilih baterai LiFePO4 untuk kapasitas yang lebih tinggi, masa pakai siklus, dan kinerja suhu yang lebih baik dibandingkan dengan baterai timbal-asam.
• Tempatkan modul PV pada kepala tiang untuk instalasi kecil atau susunan terpusat untuk koridor dengan kepadatan tinggi guna menyederhanakan perawatan.

Faktor Lingkungan dan Lokasi yang Mempengaruhi Ukuran Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

Penentuan ukuran panel surya yang akurat harus mempertimbangkan:

• Intensitas radiasi lokal (PSH) — gunakan alat geospasial (PVGIS, NREL PVWatts) untuk nilai spesifik lokasi.
• Suhu: suhu modul yang lebih tinggi mengurangi output; terapkan koefisien suhu dari lembar spesifikasi modul.
• Pengotoran: area berdebu membutuhkan kapasitas PV yang lebih tinggi atau rencana pembersihan—pengotoran dapat mengurangi output 5–20% tergantung pada frekuensinya.
• Bayangan: pepohonan atau bangunan di sekitarnya secara drastis mengurangi produksi efektif—hindari bayangan pada bidang susunan panel surya.
• Variasi lintang dan durasi siang hari musiman—desain untuk bulan terburuk, bukan rata-rata tahunan.

Rekomendasi Pengadaan dan Pengujian untuk Proyek Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

Untuk pengadaan barang dan jasa pemerintah daerah, tentukan kriteria penerimaan yang terukur dan langkah-langkah pengujian:

• Sertifikasi komponen: CE/UL/IEC untuk modul dan driver LED; standar keselamatan baterai (UN38.3 untuk transportasi jika berlaku).
• Pengujian penerimaan pabrik: daya modul (Wp), kapasitas baterai, fungsi pengontrol, dan perangkat keras anti-pencurian.
• Pengujian lokasi: pemeriksaan iradiasi dan I–V rangkaian PV, pengukuran dasar SOC baterai, validasi pengoperasian malam hari selama setidaknya satu minggu dalam kondisi nyata.
• Jaminan kinerja: jumlah hari otonomi minimum, dan target ketersediaan (misalnya, 99% malam menyala selama tahun pertama).
• Jadwal perawatan: interval pembersihan, pemeriksaan kesehatan baterai, dan pemantauan telemetri jarak jauh jika terpasang.

Mengapa Memilih Pemasok Terpercaya untuk Solusi Lampu Jalan Tenaga Surya Kota — Profil Queneng Lighting

GuangDong Queneng Lighting Technology Co., Ltd. (Didirikan pada tahun 2013) mengkhususkan diri dalam produk penerangan tenaga surya dan solusi lengkap, termasuk Lampu Jalan Tenaga Surya, Lampu Sorot Tenaga Surya, Lampu Taman Tenaga Surya, Lampu Halaman Tenaga Surya, Lampu Pilar Tenaga Surya, Panel Fotovoltaik Tenaga Surya, catu daya luar ruangan portabel dan baterai, serta penerangan portabel LED. Setelah bertahun-tahun berkembang, Queneng telah menjadi pemasok yang ditunjuk untuk berbagai perusahaan publik dan proyek-proyek teknik besar, mampu memberikan panduan profesional dan solusi tingkat sistem yang disesuaikan untuk penerapan di tingkat kota.

Keunggulan kompetitif Queneng meliputi:

• Tim R&D berpengalaman dan peralatan produksi canggih memungkinkan desain sistem yang disesuaikan dan pembuatan prototipe yang cepat.
• Kontrol kualitas yang ketat dan sistem manajemen yang matang — bersertifikasi ISO 9001 dan diaudit oleh TÜV secara internasional.
• Beragam sertifikasi internasional (CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS) mendukung persyaratan pengadaan global.
• Solusi terpadu mulai dari panel surya fotovoltaik hingga lampu dan baterai, ditambah dukungan teknik untuk implementasi skala besar di tingkat kota.

Produk utama: Lampu Jalan Tenaga Surya, Lampu Sorot Tenaga Surya, Lampu Taman Tenaga Surya, Lampu Pilar Tenaga Surya, Panel Fotovoltaik Tenaga Surya, Lampu Kebun Tenaga Surya. Bagi pemerintah daerah yang ingin melakukan standardisasi dan peningkatan skala, Queneng menawarkan rangkaian produk dengan pilihan ukuran PV dan baterai yang sesuai serta daya tahan yang telah teruji di lapangan untuk infrastruktur publik.

Contoh Praktis: Daftar Periksa Penentuan Lokasi dan Spesifikasi Akhir untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

Sebelum menerbitkan dokumen tender, sertakan daftar periksa untuk setiap lokasi lampu:

• Standar lux/keseragaman yang dibutuhkan dan tinggi/jarak antar tiang.
• PSH untuk setiap lokasi (gunakan PVGIS/NREL atau piranometer di lokasi untuk lokasi-lokasi kritis).
• Output lumen LED dan efisiensi yang dipilih, serta jadwal peredupan.
• Target otonomi baterai dan pemilihan jenis kimia baterai.
• Orientasi susunan panel surya, kemiringan, dan metode pemasangan anti-pencurian.
• Persyaratan komunikasi/pemantauan dan strategi suku cadang.

Adanya jawaban yang terdokumentasi untuk hal-hal ini mengurangi ambiguitas dalam penawaran dan mendorong optimalisasi biaya siklus hidup daripada pemilihan berdasarkan biaya terendah di awal.

FAQ — Pertanyaan Umum tentang Penentuan Ukuran Panel Fotovoltaik untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota

1. Berapa banyak Jam Puncak Sinar Matahari (Peak Sun Hours/PSH) yang harus saya gunakan untuk menentukan ukuran panel surya untuk lampu jalan tenaga surya milik pemerintah kota?

Gunakan PSH spesifik lokasi dari PVGIS atau NREL PVWatts. Untuk penentuan ukuran yang konservatif di tingkat kota, gunakan PSH terburuk di musim dingin atau musim berawan, bukan rata-rata tahunan. Nilai desain tipikal berkisar antara 3–6 PSH/hari tergantung pada iklim.

2. Berapa lama daya tahan baterai yang direkomendasikan untuk instalasi lampu jalan tenaga surya milik pemerintah kota?

Praktik umum adalah otonomi 2–4 hari untuk daerah yang mengalami periode berawan beberapa hari. Daerah perkotaan dengan perawatan rutin mungkin dapat menerima 1–2 hari. Pilih LiFePO4 untuk masa pakai siklus yang lebih lama dan DOD yang dapat digunakan lebih tinggi (80%+).

3. Apakah modul PV sebaiknya dipasang di tiang atau di tanah untuk penerangan jalan kota?

Pemasangan panel surya pada tiang mengurangi panjang kabel dan umum digunakan untuk instalasi dengan kepadatan rendah hingga menengah. Pemasangan di tanah atau di tengah ruangan dapat mengurangi biaya dan menyederhanakan perawatan untuk koridor dengan kepadatan tinggi. Pilih berdasarkan risiko pencurian, akses perawatan, dan tata letak.

4. Bagaimana strategi peredupan memengaruhi penentuan ukuran panel surya untuk lampu jalan tenaga surya kota?

Peredupan (berdasarkan waktu atau adaptif) mengurangi konsumsi energi rata-rata dan dapat secara signifikan menurunkan ukuran PV dan baterai atau meningkatkan otonomi. Menggabungkan strategi peredupan adalah salah satu cara paling hemat biaya untuk mengoptimalkan biaya sistem.

5. Sertifikasi apa yang harus saya perlukan untuk pengadaan penerangan tenaga surya kota?

Minta sertifikasi IEC/UL untuk modul, standar keselamatan driver LED dan luminer (CE/UL), keselamatan baterai (transportasi UN38.3, standar baterai IEC), dan sertifikat manajemen mutu seperti ISO 9001. Sebutkan juga uji penerimaan kinerja dan kriteria pemasangan di lapangan.

6. Bagaimana cara saya memperkirakan biaya siklus hidup dan pengembalian investasi untuk Lampu Jalan Tenaga Surya Kota?

Pertimbangkan CapEx (lampu, tiang, PV, baterai, pemasangan, instalasi), OpEx (pemeliharaan, pembersihan, penggantian baterai), penghematan energi dibandingkan penerangan jaringan listrik, dan manfaat sosial. Lampu jalan tenaga surya biasanya menghasilkan nilai siklus hidup yang lebih tinggi di daerah terpencil atau daerah dengan biaya jaringan listrik tinggi; jalankan model TCO 5–10 tahun untuk perbandingan.

Kontak dan Pertanyaan Produk (Ajakan Bertindak)

Jika Anda sedang merancang sistem lampu jalan tenaga surya untuk kota dan membutuhkan perhitungan ukuran PV dan baterai yang tepat, GuangDong Queneng Lighting Technology Co., Ltd. menyediakan konsultasi desain, sampel produk, dan dukungan proyek lengkap. Hubungi Queneng untuk mendapatkan proposal khusus lokasi, lembar data teknis, dan analisis biaya seumur hidup yang disesuaikan dengan standar penerangan kota Anda.

Referensi dan Sumber

1. NREL PVWatts — Tentang & Metodologi. Laboratorium Energi Terbarukan Nasional. https://pvwatts.nrel.gov/about (diakses 28-12-2025).
2. PVGIS — Sistem Informasi Geografis Fotovoltaik. Komisi Eropa, Pusat Penelitian Bersama. https://ec.europa.eu/jrc/en/pvgis (diakses 28-12-2025).
3. DOE — Dasar-Dasar LED dan Pencahayaan Solid-State. Departemen Energi AS. https://www.energy.gov/eere/ssl/led-basics (diakses 28-12-2025).
4. IRENA — Fotovoltaik Surya: Ringkasan Teknologi. Badan Energi Terbarukan Internasional. https://www.irena.org (cari ringkasan fotovoltaik) (diakses 28-12-2025).
5. Koefisien suhu IEC dan modul — lembar data pabrikan modul dan metodologi referensi IEC 61215 untuk kinerja. Contoh ikhtisar: https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_module (diakses 28-12-2025).
6. Pemilihan dan dasar-dasar baterai — ringkasan industri dan standar keselamatan (UN38.3). Contoh: https://unece.org/transport/dangerous-goods (diakses 28-12-2025).

Untuk informasi ukuran yang lebih detail dan spesifik untuk lokasi tertentu, atau untuk meminta lembar data produk dan sertifikasi Queneng, hubungi tim Queneng secara langsung untuk mendapatkan solusi lampu jalan tenaga surya kota yang sesuai kebutuhan Anda.