Laporan ini disusun untuk memberikan analisis mendalam terhadap penelitian yang dilakukan oleh Gunawan Rudi Cahyono dkk., ELEMEN Jurnal Teknik Mesin, Vol.8 No.1 (2021)
DOI: https://doi.org/10.34128/je.v8i1.139
1. Ringkasan Hasil Penelitian
Penelitian ini membandingkan performa panel surya dalam empat kondisi berbeda: konveksi alami dan paksa, baik dengan maupun tanpa sirip pendingin.
Gambar 1. Desain 3D Hardware
| Kondisi Pengujian | Peningkatan Daya | Efisiensi Listrik |
| Konveksi Alami + Sirip | +0,12% | 3,31% -> 3,32% |
| Konveksi Paksa + Sirip | +0,78% | 3,38% -> 3,40% |
Kesimpulan Utama: Penambahan sirip memperluas luas permukaan perpindahan panas, menurunkan temperatur maksimal panel, dan mengurangi resistansi elektrik sel surya sehingga daya output meningkat.
2. Tinjauan Pustaka
Berdasarkan paper tersebut, beberapa faktor kritikal yang mempengaruhi kinerja panel surya meliputi:
- Temperatur Sel Surya: Material semikonduktor panel sangat sensitif terhadap panas. Peningkatan temperatur menyebabkan penurunan bandgap (celah energi), yang berakibat pada meningkatnya resistansi dan melambatnya perpindahan elektron. Panel bekerja optimal pada suhu standar 25ยฐC.
- Intensitas Cahaya (G): Banyaknya cahaya yang jatuh pada penampang sel berbanding lurus dengan output yang dihasilkan.
- Panjang Gelombang: Efisiensi sel surya dipengaruhi oleh spektrum cahaya; semakin kecil nilai panjang gelombang, efisiensinya cenderung lebih besar.
- Hukum Kosinus Lambert: Sudut datang cahaya mempengaruhi intensitas yang diterima; intensitas maksimal didapat saat cahaya jatuh tegak lurus (normal) terhadap bidang.
3. Korelasi Pengaplikasian CFD pada Studi Kasus
Computational Fluid Dynamics (CFD) sangat relevan untuk mengembangkan penelitian ini lebih lanjut. Dalam konteks eksperimen Cahyono dkk., CFD dapat digunakan untuk:
- Optimasi Geometri Sirip: Alih-alih hanya menggunakan 3 sirip seng, CFD dapat mensimulasikan berbagai jumlah, ketebalan, dan bentuk sirip (misal: pin-fin atau longitudinal) untuk mencari koefisien perpindahan panas tertinggi.
- Visualisasi Aliran Udara: Pada konveksi paksa menggunakan blower, CFD dapat memetakan titik-titik mati (dead zones) di mana udara tidak mengalir secara efektif di bawah panel.
- Prediksi Distribusi Panas: CFD memungkinkan peneliti melihat gradien suhu di seluruh permukaan panel secara detail tanpa bergantung penuh pada jumlah sensor fisik (seperti DHT11 yang digunakan ).
4. Potensi Aplikasi di Kabupaten Gunungkidul
Melihat profil geografis Gunungkidul yang memiliki paparan sinar matahari tinggi namun seringkali memiliki suhu lingkungan yang panas di musim kemarau, gagasan ini sangat aplikatif:
- PLTS Atap Rumah Tangga: Penggunaan sirip pendingin ekonomis (dari bahan seng atau aluminium bekas) dapat membantu warga meningkatkan yield energi harian tanpa biaya operasional tinggi.
- Pompa Air Tenaga Surya (PATS): Gunungkidul sangat bergantung pada PATS untuk mengangkat air dari sungai bawah tanah. Karena panel surya di lokasi ini sering terpapar panas ekstrem secara statis, pendinginan sirip dapat menjaga efisiensi pompa agar debit air tetap stabil di siang bolong.
- Pengeringan Hasil Tani: Integrasi panel surya berpendingin sirip pada alat pengering mekanis. Udara panas hasil “pembuangan” dari sirip (konveksi paksa) dapat dialirkan kembali ke ruang pengering untuk membantu proses dehidrasi komoditas lokal.
5. Kesimpulan Pendalaman
- Paper ini valid secara eksperimental namun masih sederhana.
- Peningkatan performa kecil tetapi signifikan secara fisika.
- CFD dapat meningkatkan kualitas analisis secara drastis.
- Potensi implementasi sangat relevan untuk wilayah panas seperti Gunungkidul.
- Pengembangan lebih lanjut dapat menghasilkan sistem pendinginan pasif murah dan scalable untuk desa-desa.
