KabarHijau.com – Peneliti dari Jerman dan Belanda telah menginstal modul fotovoltaik pada kendaraan listrik komersial ringan dan mengevaluasi kinerjanya selama empat bulan.
Selama periode ini, kendaraan listrik tersebut melakukan perjalanan harian selama 45 menit dari rumah seorang peneliti di daerah Hannover, Jerman, menuju Institut Penelitian Energi Surya di Hamelin (ISFH). Kendaraan tersebut diparkir di sana selama beberapa jam sebelum kembali ke rumah pada sore hari dan kemudian dibawa ke stasiun pengisian daya.
“Penelitian ini merupakan kelanjutan dari artikel sebelumnya yang menyajikan analisis aliran energi dari data yang dikumpulkan dalam satu hari. Di sini, kami menyajikan analisis yang lebih mendetail dan secara statistik sah selama periode empat bulan, dari April hingga Juli 2021,” ujar para ilmuwan.
“Perhatian diberikan pada komponen individu dari sistem, seperti modul fotovoltaik, MPPT, baterai tegangan rendah, konverter DC-DC, baterai traksi kendaraan tegangan tinggi (HV), dan kerugian umum yang terjadi dalam sistem.”
Kinerja, Efisiensi, dan Otonomi Kendaraan Listrik
Kendaraan listrik yang digunakan adalah model StreetScooter Work L. Daya maksimum modul fotovoltaik silikon wafer M2 adalah 2.180 W, yang dibagi di atap (875 W), belakang (215 W), dan sisi kiri serta kanan (545 W).
Modul atap terhubung secara individual ke lima MPPT independen, sementara di bagian kendaraan lainnya, setiap dua modul terhubung secara seri ke satu tracker MPPT. Semua MPPT ini terhubung ke baterai LV dan konverter DC-DC, yang menyuplai daya ke baterai HV kendaraan.
“Bagian depan kendaraan menghadap ke arah barat laut di kedua lokasi, namun di ISFH, kendaraan diparkir pada pagi hari ketika matahari terbit, sedangkan di rumah, ketika matahari terbenam,” jelas para peneliti. “Bagian belakang memiliki profil radiasi serupa di kedua posisi parkir, karena orientasi kendaraan hampir identik. Selama fase berkendara, orientasi kendaraan terus berubah terkait dengan matahari, dan karena penghalang dari objek sekitar, bagian belakang, kiri, dan kanan menerima radiasi yang relatif lebih sedikit.”
Berdasarkan pengukuran mereka, durasi parkir mencapai sekitar 106,7 jam di ISFH dan 382,22 jam di rumah. Setelah fase konversi MPPT, total energi yang tersedia adalah 49,06 kWh untuk parkir di ISFH dan 153,32 kWh untuk parkir di rumah.
Dari total tersebut, 29,16 kWh (ISFH) dan 98,57 kWh (rumah) mengisi baterai LV, 19,9 kWh (ISFH) dan 54,75 kWh (rumah) langsung dipindahkan ke konverter DC-DC, dan 5,96 kWh (ISFH) dan 12,92 kWh (rumah) digunakan untuk kerugian konsumsi sistem.
“Pada sisi LV dari konverter DC-DC, 38,73 kWh (ISFH) dan 129,18 kWh (rumah) disalurkan ke baterai HV. Mempertimbangkan kerugian pada baterai tegangan tinggi, energi yang dapat digunakan untuk traksi adalah 29,65 kWh (ISFH) dan 99,74 kWh (rumah),” tambah para ilmuwan.
“Selama fase berkendara, modul fotovoltaik menghasilkan 9,8 kWh listrik dengan efisiensi konversi 18,01%. Setelah fase konversi MPPT, 8,3 kWh listrik tersedia untuk tahap selanjutnya, di mana 4,3 kWh mengisi baterai LV dan 4 kWh disalurkan langsung ke konverter DC-DC. Daya akhir dari konverter DC-DC adalah 5,5 kWh, yang dipindahkan ke baterai HV kendaraan selama fase berkendara.”
Kesimpulan Studi tentang Energi Surya pada Mobil Listrik
Ditemukan bahwa efisiensi keseluruhan sistem, dengan mempertimbangkan berbagai tahap konversi energi, kerugian pengisian/pengosongan baterai, dan kerugian tambahan, adalah 60,44% untuk parkir ISFH, 65,05% untuk parkir rumah, dan 66,26% untuk perjalanan.
Berdasarkan konsumsi rata-rata per kilometer dari semua perjalanan dan total energi fotovoltaik yang disuntikkan ke dalam baterai, tim memperkirakan bahwa listrik surya berkontribusi pada 530 km otonomi kendaraan listrik selama periode yang diukur, yang mewakili 30% dari total jarak 1.750 km.
Hasil tersebut dipresentasikan dalam artikel berjudul “Performance analysis of an onboard photovoltaic system on a light commercial demonstration vehicle in Hannover, Germany,” yang diterbitkan di Progress in Photovoltaics.
Penelitian ini dilakukan oleh para ilmuwan dari Institute of Energy, Materials, and Devices – Photovoltaics (IMD-3) di Jerman, Institute for Solar Energy Research in Hamelin (ISFH), dan Eindhoven University of Technology di Belanda.
