ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Bangunan Hightech memiliki sejumlah karakter, diantaranya adalah : -
terbuka -
struktur yang trasparan dan maju. -
menggunakan material dan teknik yang terbaru -
penggunaan warna penting pada bangunan -
terdiri dari lapisan yang banyak -
pengeksposan rangka yang menunjukkan artikulasi dari tiap lantai dan dinding.
Hal yang dapat dipelajari adalah bangunan High Tech pada dasarnya memiliki keseimbangan antara fungsi dan simbolisme
Secara ringkas dapat dikatakan bahwa pengertian arsitektur High-Tech adalah: -
arsitektur yang mempunyai karakteristik material kaca dan baja. -
Pada pokoknya mengikuti ekspresi “kejujuran”suatu keagungan yang ditampilkan melalui kejelasan material yang digunakan, maupun material yang digunakan
diproduksi secara massal. -
Biasanya membutuhkan ide-ide tentang produksi industri -
Digunakan oleh industri-industri lainnya tidak hanya sebagai bangunan namun juga sebagai sumber imajinasi.
3.3. Keterkaitan Tema dengan Judul Proyek
Medan Science Center adalah bangunan yang bergerak dibidang pendidikan yaitu IPTEK yang berhubungan dengan science, sehingga berhubungan erat dengan
mengekspresikan teknologi modern saat ini yaitu penerapan photovoltaiv system agar fungsi dan tujuan bangunan ini dapat dikenal dengan mudah oleh masyarakat sebagai sebuah
bangunan yang mewadahi suatu pendidikan science dalam hal ini yang berhubungan dengan bidang fisika.
Medan science center merupakan pusat kegiatan pengenalan dan pemahaman IPTEK sehingga dibutuhkan teknologi yang dapat menggambarkan perkembangan IPTEK tersebut.
Selain itu, didalam Medan Science Center ini dibutuhkan juga suasana yang bernuansa IPTEK yang mampu mengekspresikan fungsi dari bangunan itu sendiri.
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
3.4. Photovoltaic System 3.4.1. Sejarah dan Perkembangan Photovoltaic
Sel photovoltaics konvensional pertama diproduksi di akhir 1950-an, dan sepanjang 1960-an terutama digunakan untuk menjalankan satelit orbit-bumi. Tahun 1970-an,
peningkatan dalam manufaktur, kinerja dan kualitas modul PV membantu mengurangi biaya dan membuka peluang untuk menjalankan aplikasi jarak jauh yang berhubungan dengan
bumi. 1980-an, photovoltaics menjadi sumber energi yang populer untuk para pengguna alat- alat elektronik. Mengikuti krisis energi 1970-an, usaha signifikan juga mulai
mengembangkan sistem tenaga PV untuk kegunaan residensial dan komersial.Selama periode yang sama, aplikasi anternasional ujntuk sistem PV meningkat secara dramatis untuk
menjalankan klinik kesehatan pelosok, pendinginan, pompa air, telekomunikasi, dan peralatan rumah tangga tanpa jaringan. Sekarang, industri produksi modul PV tumbuh kira-
kira 25 setiap tahun, kebanyakan program di Amerika Serikat, Jepang dan Eropa mempercepat implementasi sistem PV pada bangunan dan interkoneksi ke jaringan utilitas.
Perkembangan arsitektur surya di USA dipresentasikan dengan Skytherm System of Harold Hay, Steve Baer’s Zome House dan
dilanjutkan di Eropah dengan Hysolar Institute Stutgart di Jerman, Achen power utilities dan Flachglas AG headquarter merupakan demontrasi panel photovoltaics sebagai fasade
bangunan tinggi. Teknologi photovoltaics PV adalah konversi langsung cahaya matahari menjadi
listrik menggunakan alat semi-konduktor yang disebut solar cells sel surya. Photovoltaics hampir tidak membutuhkan perawatan dan sepertinya mempunyai jangka waktu penggunaan
yang lama. Proses konversi photoelektrik tidak menghasilkan polusi dan dapat menggunakan secara bebas energi matahari.
3.4.2. Jenis-jenis Photovoltaic
Macam-macam bahan dasar sel surya A.
sel surya dari selenium pada tahun 1873, seorang ahli listrik bernama willoughby Smith dari perusahaan “
Telegraph Construction” menemukan bahan Selenium yang sangat resistan terhadap listrik jika tidak terkena cahaya maka ikatan elektron atom listrik dilepas dan menjadi
bahan yang sangat konduktif terhadap muatan listrik.
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Lorenzo Eduardo solar electricity hal 2 Tingkat kenaikan Selenium menghantar listrik sebanding dengan beradanya intensitas
cahaya. Sel surya Selenium pertama kali dihasilkan pada tahun 1883 oleh Charles Fritts dari Jerman, tetapi tingkat efisiensi konversi energi dari cahaya menjadi listrik
berkisar antara 1 sampai 2. B.
Sel surya Silicon Pada tahun 1954, para ahli di lab. Bell menemukan bahan silikon sebagai
bahanpengahantar listrik yang lebih baik dari pada Selenium. Tingkat efisiensi konversi energi dari cahaya surya menjadi listrik sel surya silikon dapat mencapai
sampai 6. Sel surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon-berperan sebagai
insulator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas. Sebuah silikon sel surya adalah sebuah dioda yang terbentuk dari lapisan atas silikon tipe n silicon
doping “phosphorus”, dan lapisan bawah silikon tipe p silicon doping of “boron”. Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom° pada lapisan
penghubung junction = 0,2-0,5 micron menyebabkan terjadinya aliran listrik. Pengembangan Sel surya Silikon secara individu chip:
1. Monocyristalline Silicon Cell
Dibuat menggunakan gergaji pemotong sel dari sebuah kristal silindris silikon, ini adalah teknologi photovoltaic yang paling efisien. Keuntungan dasar monocyristalline
cells adalah efisiensinya yang tinggi, khususnya sekitar 15 , walaupun proses manufakturnya yang diperlukan untuk memproduksinya rumit, sehingga harganya
agak mahal daripada teknologi lain. 2.
Multicyristalline Silicon Cells Terbuat dari potongan sel dari sebuah batang baja cair dan silikon yang dihablrkan
ulang. Dalam proses manufakturnya, silicon cair dituangkan pada batang baja silikon polycrystalline, batang-batang baja ini kemudian dipotong gergaji menjadi biskit yang
sangat tipis dan disusun menjadi sel yang lengkap. Multicrystalline cells lebih murah untuk diproduksi daripada monocrystalline, karena proses manufaktur yang lebih
sederhana. Bagaimanapun, mereka cenderung agak kurang efisien, dengan efisiensi rata-rata sekitar 12 menciptakan tektur yang butir-butir kecil.
Morin Leo,D 1988. Photovoltaic workshop infor mational literature
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
3. Thick-Film Silicon
Teknologi multicrytalline yang lain dimana silikon disimpan dalam proses yang berlanjut diatas sebuah material dasar memberikan urat yang baik, penampilan yang
berkilau. Seperti semua PV cyrstalline, ini dikapsulkan dalam sebuah penutup tempered glass dan biasanya dibatasi dengan bingkai aluminium yang kuat.
4. Amorphous Silicon
Amorphous silicon cells terdiri dari atom-atom silikon dalam sebuah layer homogen tipis daripada sebuah struktur kristal. Amorphous silicon menyerap cahaya lebih
efektif daripada crystalline silicon, jadi selnya dapat menjadi lebih tipis. Untuk alasan ini, amorphous silicon juga dikenal dengan teknologi PV “film tipis”. Amorphous
silicon dapat disimpan pada sebuah substrat tingkat yang luas, kaku dan fleksibel, yang membuatnya ideal untuk permukaan lengkung dan modul lipat. Amorphous cell
adalah kurang efisien daripada sel yang berasal dari cyrstaline, dengan efisiensi khususnya sekitar 6 tetapi lebih mudah dan bagaimanapun lebih murah untuk
diproduksi. Harganya yang murah membuatnya cocok untuk banyak aplikasi dimana efisiensi tinggi tidak dibutuhkan dan biaya rendah dibutuhkan.
5. Film Tipis lainnya
Sejumlah material menjanjikan lainnya seperti cadmium telluride CdTe dan copper indium diselenide CIS sekarang digunakan untuk modul PV. Menariknya teknologi
ini adalah mereka dapat dimanufaktur oleh proses industri yang relatif tidak mahal. Sebuah sel surya dalam menghasilkan energi listrik energi sinar matahari menjadi photon
tidak tergantung pada besaran luas bidang silikon, dan secara konstan akan menghasilkan energi berkisar lebih kurang 0,5 volt-max 600 mV pada 2 ampere, dengan kekuatan radiasi
sinar matahari 1000 Wm
2
= 1 ‘sun’ akan menghasilkan arus listrik sekitar 30 mAcm
2
per sel surya Mintorogo,2000.
3.4.3. Cara Kerja Solar Sel
Solar sel adalah perangkat fisisi yang berfungsi untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi daya listrik efek photovoltaic. Solar sel terbuat dari sambunganjunction
p-n semikonduktor dioda. Suatu kristal semikonduktor intrinsik murni bila dicampur dengan atom ketidakmurnian tertentu golongan IIIAdan IVA dapat berubah menjadi
semikonduktor tipe p positf dan tipe n negatif. Bila kedua tipe ini diletakkan berdekatan
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
maka akan diperoleh junction p-n semikonduktor. Daerah sambungan junction ini akakn mengalami deplesi, yait suatu daerah yang tidak memiliki muatan bebas elektron dan Hole.
Pada batas ujung daerah deplesi dijatuhkan seberkas cahaya partikel foton maka partikel foton akan lenyap dan berubah menjadi dua partikel baru yang bermuatan berlawanan yaitu
elektron dan hole. Muatan bebas ini segera dihanyutkan oleh medan listrik internal, hole bergerak dari tipen ke tipe p dan elektron bergerak pada arah sebaliknya. Konsentrasi
pembawa muatan didalam bahan akan bertamabah sehingga dapat terjadi aliran arus difusi dan terjadi pula aliran arus drift karena pada daerah deplesi terdapat medan listrik internal.
Akibatnya sistem junction p-n semikonduktor dapat berfungsi sebagai sumber daya listrik, dimana tipe p berfungsi sebagai kutub positif dan tipe n sebagai kutub negatif.
Sebuah sel PV silikon tipikal tersusun dari sebuah lapisan tipis yang terdiri dari sebuah layer ultra-tipis silikon phosphorous-doped tipe-N di puncak layer yang lebih tebal
dari silikon boron-doped tipe-P. Sebuah medan listrik tercipta dekat puncak permukaan sel dimana terjadi kontak antara kedua material ini, yang disebut P-N junction. Ketika cahaya
matahari mengenai permukaan sel PV, medan listrik ini menghasilkan momentum dan arah pada elektron stimulasi-cahaya, menghasilkan aliran arus ketika sel surya dihubungkan pada
beban listrik.
Gbr.3.1 cara kerja solar
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Proceeding International Seminar on Sustainable Environment and archtecture ITB Pengaturan Sel-Sel Surya Dalam Modul Secara Panel atau Deretan.
Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel tetap normal pada 25ºC, kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel akan
melemahkan voltage Voc. Setiap kenaikan temperatur sel surya 1 C dari 25
C akan berkurang sekitar 0,4
c pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah 2x kali lipat untuk kenaikan temperatur sel per 10
C. A.
Sel-sel surya dalam modul Sebuah sel surya akan secara konstan dan tidak terlalu berpengaruh pada besaran
dimensi sebuah sel surya akan menghasilkan kira-kia 0,5 volt. Tujuan dari penggabungan sel-sel surya dalam suatu rentetan baik secara vertikal maupun
horizontal adalah untuk mendapatkan sutau tegangan “ voltage “, aliran listrik dan tenaga “power” watt yang cukup besar dan efisien dalam suatu bentuk “ Modul ”.
sedangkan penggabungan antara satu sel dengan sel surya lainnya dapat dilakukan secara paralel atau serial.
Untuk peningkatan voltase dapat dilakukan dengan penggabungan sel-sel surya dalam suatu “Modul” ke Modul lainnya secara serial + ke -; sebaliknya untuk mendapat
aliran listrik amper yang besar, maka setiap sel surya dalam sebuah Modul dihubungkan secara paralel. Sel-sel surya dalam modul akan kemudian dinamakan
“generator” yang dihubungkan antara satu modul dengan modul berikutnya menjadi “panel” lihat gambar 2; kemudian panel-panel ‘photovoltaics’ PV dapat
dilipatgandakan secara horizontal dan vertikal dalam deretan-deretan, yang model deretannya sangat tergantung temapat atau lahan untuk penempatan PV tersebut
B. Sel-sel surya dalam PanelDeretan
Orientasi dari rangkaian PV array ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum. Selain arah orientasi,
sudut orientasi tilt angle dari panelderetan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum. Untuk lokasi yang terletak dibelahan utara latitude, maka
panelderetan PV sebaiknya diorientasikan ke selatan. Orientasi ke timur-barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panelderetan PV,
tetapi tidak akan mendapatkan energi optimum. Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara
tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum 1000wm
2
atau 1 kWhm
2
. kalau
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
tidak dapat mempertahankan ketegaklurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka extra luasan bidang panel PV dibutuhkan bidang panel PV terhadap sun
altitude yang berubah setiap jam dalam sehari. Agar dapat memperoleh sejumlah voltage atatu ampere yang dikehendaki,
maka umumnya masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lain baik secara hubungan seri atatupun secara paralel untuk membentuk suatu rangkaian PV yang
disebut modul. Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel. Beberapa modul PV dihubungkan untuk membentuk satu rangkaian tertentu
disebut panel, sedangkan jika berderet-deret modul PV dihubungkan secara baris dan kolom disebut PV array.
Aliran listrik yang didapat dari panel PV akan berupa listrik DC-direct current, kemudian disimpan ke accu, dan sebagian listrik DC diubah ke AC-alternating current
dengan alat inverter untuk dipakai dengan peralatan listrik seperti AC, lampu, pompa air, dsb. Kemudian sebagian DC dapat dipakai langsung sebagai alat dan spesifikasi
DC. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current, sedikit pada volt.
Ada 3 sistem rangkaian PV: 1.
sistem DC semua 2.
Sitem DC dan AC 3.
Sistem interaktif DC, AC, dan jaringan listrik lokal PLN Terdapat 5 cara perletakan modul PV:
Fixed Array
Deretan modul PV diletakkan pada struktur penyangga PV rangka tersendiri atau menyatu ke struktur atap. Perhitungan sudut kemiringan pada suatu lokasi
berdasarkan latitude optimum pada posisi 21 Maret dan 21 September. Ada 2 macam cara pemasangan photovoltaic pada atap, yaitu single module, deretan modul
dikaitkan diatas penutup atap, dan integral Roof Modules; deretan modul dipasang secara integral dengan struktur rangka atap. Sedangkan pada lisplank overstack. Pada
wall-cladding dipakai silikon efisiensi tinggi yaitu “Mono-crystalline”, dan sebagai glass cladding dipakai silikon amorphous dan “crystalline”. PV bisa dipasang pada
bangunan yang telah ada, atau bisa diletakkan terpisah dari bangunan tapi dihubungkan oleh kabel untuk mensuoly power ke bangunan wikipedia.org
Seasonly Adjusted Tilting
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Deretan modul PV dapat diubah secara manual sesuai waktu yang dikehendaki untuk pengoptimalan tilt angle.
One Axis Tracking
Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari dari timur ke barat secara otomatis, akan mendapatkan efisiensi 20 dibandingkan dengan fixed arrays.
Two Axis Tracking
Panel modul PV dapat mengikuti lintasan pergerakan matahari darai timur ke barat serta orientasi Utara-Selatan secara otomatis; akan mendapatkan efsiensi 40
dibandingkan fixed arrays.
Concetrator Deretan lensa optik dan cermin yang memfokuskan pada suatu area sel surya efisiensi
tinggi.
Iklim tropis memilki karakteristik temperatur dan kelembapan yang tinggi. Temperatur udara berkisar antara 22
C-32 C. Temperatur udara yang dicatat BMG
mengidentifikasikan peningkatan temperatur tiap tahunnya. Kelembapan sangat tinggi, lebih dari 75. Perubahan cuaca sulit ditebak karena adanya tutupan awan. Radiasi matahari
tersaring tapi masih cukup kuat dan juga menghasilkan silau. Daerah tropis memiliki durasi penyinaran matahari yang tidak mengalami perbedaan
yang signifikan sepanjang tahun. Rata-rata durasi penyinaran matahari didaerah tropis adalah 66. Maksimum pada bulan Maret dan April adalah 72, minimum di bulan Juni 61.
Awan dimusim panas memotong intensitas radiasi matahari Olgyay, 1992
Kondisi Sinar Matahari Terhadap Hasil Solar Energi
Berbicara mengenai kualitas dan keadaan tersedianya matahari perbulan dalam satu tahun dari suatu lokasi dari sumber energi matahari terhadap PV sama pentingnya terhadap
penentuan suatu sistem PV yang hendak dipakai. Hasil output listrik dari suatu modul atau deretan PV akan berbanding langsung terhadap
jumlah sinar matahari yang jatuh paada permukaan bidang datar suatu modul atau deretan PV dimana sudut datang sinar matahari = 0.
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Ada 5 hal yang harus dipertimbangkan untuk mengahsilkan listrik surya optimal dari suatu modul, panel, deretan PV adalah:
Pemasangan panel-panel PV dalam deretan pada umumnya dipasang pada bingkai- bingkai besi lihat gambar 4 secara statis. Ada pula pemasangan modul-modul PV pada
suatu alat yang dapat melacakmengikuti lintasan matahari untuk mendapatkan arus listrik maksimal yang umumnya disebut “Azimuth Trackers” atau “Solar Sun Tracker” lihat
gambar 5 .
1. Orientasi dari modul PV terhadap matahari
Bidang modul PV yang tegak lurus terhadap sinara matahari sudut datang = 0 akan mengasilkan lebih banyak energi listrik daripada bidang modul PV yang
mempunyai sudut datang sinar matahari. Dari hasil observasi oleh NASA dari udara yang dekat pada lintasan bumi, bahwa
nilai intensitas energi listrik dari matahari terbit sampai terbenam hampir tidak banyak berbeda yaitu 1,35 kilowatt per meter persegi. Sedangkan pengukuran di muka bumi
pada solar siang hari didapatkan 1 KW per meter persegi. Hal ini dikarenakan ada bantuan dari pantulan dan absorbsi dari atmosfer udara. Maka dapat juga dikatakan
standar rata-rata”Full Sun Power = 1 kWm2” Tetapi jika permukaan bidang dari panel PV membentuk sudut terhadap sinar datang matahari, maka nilai 1 kWm2
dikalikan cox sudut tersebut lihat gamba 6.
Gbr.3.2 modul solar
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
2. Untuk daerah belahan bumi ekuator, maka normalnya pemasangan modul-modul PV
diarahkan ke Selatan dan panel-panel PV diarahkan dekat dengan sudut lebih kurang 15 derajat dari latitut di daerah tersebut.
3. Keadaan Debu pada bidang datar modul, panel, deratan PV.
Sifat dari debu adalah menyerap sinar matahari; jika banyak debu pada permukaan datar kaca modul, panel sel-sel surya akan menghalangi sinar matahari mencapai sel-
sel surya. Output listrik akan tidak optimal dari standar normal pengoperasian.
4. Pembayangan oleh obyek lain atau penempatan deretan-deretan PV.
Terjadinya pembayangan oleh benda-benda seperti: pohon-pohon, antena, bangunan tinggi sekitarnya dan bahkan akibat tidak cermatnyasalah prosedur dalam
penempatan deratn-deratan PV, akan sangat mempengaruhi hasil tenaga listrik yang optimal. Jika jarak antar deretan PV di perbesar menghindari pembayangan, akan
memperbesar biaya karena lahan pemasangan PV meluas. Maka dibutuhkan suatu kaidah untuk menentukan Jarak Optimum antar PV Optimum Separation.
Gbr.3.3 orientasi PV
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
5. Refleksi Sinar Matahari
Memperkuat dari pantulan sinar matahari dari sekitar penempatan PV akan sangat mempengaruhi hasil output listrik optimal. Elemen-elemen yang dapat dipakai untuk
memperbesar solar insolasi seperti: awan, pasir, putih, cermin, atau salju, dan benda- benda berwarna ringan sekitar PV pemantulan lingkungan.
3.4.4. BIPV BUILDING INTEGRATED PHOTOVOLTAIC
BIVP adalah pengintegrasian PV pada kulit permukaan bangunan. Biaya keseluruhan BIVP lebih rendah daripada sistem PV. . Modul PV memberikan fungsi ganda kulit
bangunan-menggantikan material konvensional bangunan-dan penghasil energi.
Sebuah sistem BIPV lengkap termasuk: a. Modul yang mungkin film-tipis atau crystalline, transparan, semi-transparan, atau tak
tembus cahaya; b. Sebuah charge controller, untuk untuk mengatur energi ke dalam dan keluar baterai
penyimpanan dalam stand-alone system; c. Sebuah sistem penyimpanan energi, secara umum terdiri dari jaringan utilitas dalam
interactive-systems atau, sejumlah baterai dalam stand-alone systems; d. Peralatan konversi tenaga termasuk sebuah alat pembalik untuk mengubah arus DC
menjadi AC; e. Perlengkapan tenaga cadangan seperti generator disel; dan
f. Peralatan penyusun dan pendukung yang tepat, kabel, safety disconnects
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam mendesain BIPV adalah:
1. perhatikan secara hati-hati penggunaan praktek desain sadar energi danatau
pengukuran efisiensi energi untuk mengurangi kebutuhan energi bangunan. 2.
Pilih antara Utilities-Interactive PV system dan stand alone PV system.
Sebagian besar sistem BIPV yang sangat banyak akan diikat pada jaringan utilitas, menggunakan jaringan sebagai penyimpan dan cadangan. Sistem
harus disesuaikan ukurannya untuk menemui tujuan pemilik-biasanya didefinisikan dengan budget atau ketidakleluasaan tempat; dan, pembalik
harus dipilih dengan sebuah pemahaman akan kebutuhan jaringan.Untuk stand-alone system yang dijalankan oleh PV sendirian, sistem, termasuk
penyimpan, harus disesuaikan ukurannya untuk cocok dengan permintaan energi puncakterrendah bangunan.
Untuk menghindari kelebihan ukuran sistem PV atau baterai untuk beban puncak yang tidak biasa atau kadang-kadang, generator cadangan biasanya
digunakan. Sistem semacam ini kadang-kadang berkenaan dengan “PV-genset hybrid”.
3. Ganti beban puncak
Jika beban puncak bangunan tidak tepat dengan puncak tenaga yang dihasilkan panel PV, mungkin secara ekonomis menyediakan untuk menggabungkan baterai kedalam
sistem jaringan tertentu untuk mengimbangi periode permintaan daya yang termahal. Sistem ini juga dapat berlaku sebagai Uninterruptible Power System UPS
4. Menyediakan ventilasi yang cukup
Efisisensi konversi PV berkurang karena temperatur operasi yang tinggi. Ini lebih nyata dengan sel PV silikon crystalline daripada film-tipis amorphous silicon.
Strong, Steven J. 1987. The Solar Electric house. A design Manual for home-scale photovoltaic powersystem.
Gbr.3.4 BIPV system diagram Courtesy of
Australian CRC for
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Untuk meningkatkan efisiensi konversi, berikan ventilasi yang cocok dibbelakang modul untuk menghilangkan panas.
5. Mengevaluasi penggunaan Hybrid PV-solar Thermal System.
Sebagai sebuah pilihan untuk mengoptimalkan efisiensi sistem, seorang disainer bisa memilih untuk menangkap dan memanfaatkan sumber panas matahari yang
dikembangkan melalui pemanasan modul-modul. Ini dapat menjadi menarik dalam iklim dingin untuk pra-pemanasan dari ventilasi yang baru memasukkan udara.
6. Memperhatikan integrasi pencahayaan siang hari dan pengumpulan photovoltaics
Menggunakan modul film-tipis semi-transparan, atau modul crystalline dengan sel dengan tempat yang diatur antara dua layer kaca, disainer bisa menggunakan PV
untuk menciptakan pencahayaan pada siang hari yang unik pada fasad, atap, atau skylight. Elemen BIPV juga dapat membantu mengurangi beban pendinginan yang
tidak diinginkan dan silau berhubungan dengan permukaan yang luas dari pemasangan kaca arsitektural.
7. Menggabungkan modul PV kedalam alat-alat shading.
Plat PV diyakini sebagai “alis” atau tenda diatas area kaca sebuah bangunan dapat memberikan passive solar shading yang tepat. Ketika bayangan matahari diperhatikan
sebagai sebuah pendekatan disain yang terintegrasi, kapasitas chiller dapat menjadi leih kecil dan perimeter distribusi pendinginan berkurang atau bahkan hilang.
8. Desain untuk iklim dan lingkungan lokal
Disainer harus mengerti pengaruh iklim dan lingkungan pada hasil plat PV. Hari yang dingin, cerah akan meningkatkanproduksi energi, sedangkan hari yang panas, dengan
masukan berlebih dapat mengurangi produksi energi; •
Permukaan yang memantulkan cahaya pada plat misal salju akan meningkatkan produksi energi;
• Plat PV harus didisain untuk kondisi salju potensial-dan angin-pembebanan;
• Plat PV dengan sudut yang tepat akan menumpahkan beban salju dengan
relatif lebih cepat; dan, •
Plat PV dalam lingkungan kering, berdebu atau lingkungan dengan lalu polusi lintas atau industri berat mobil, pesawat akan membutuhkan pencucian untuk
membatasi kehilangan efisiensi. 9.
menunjukkan perencanaan tapak dan isu-isu orientasi
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
Pada awal tahap disain, pastikan bahwa plat PV Anda menerima pencahayaan matahari maksimum dan tidak akan dibayangi oleh gangguan pada site seperti
bangunan terdekat atau pepohonan. Terutama sekali penting sistem tidak dibayangi sama sekali selama periode pengumpulan cahaya puncak yang terdiri dari tiga jam
pada sisi lain surya tengah hari. 10.
Memperhatikan orientasi panel surya Orientasi plat PV yang berbeda dapat mempunyai pengaruh signifikan pada hasil
energi tahunan sistem, dengan plat miring menghasilkan 50-70 listrik lebih daripada fasad vertikal.
11. Mengurangi kulit bangunan dan beban tapak lain.
Meminimalkan beban yang dialami sistem BIPV. Memakai pencahayaan siang hari, motor energi-efisien, dan strategi pengurangan puncak lain kapanpun memungkinkan.
3.4.5. CONTOH APLIKASI PADA BANGUNAN
Sistem PV dapat digabungkan pada bangunan dengan cara yang bervariasi. Atap yang miring adalah tempat yang ideal, dimana modul-modul dapat secara sederhana ditempelkan
menggunakan bingkai. Sistem photovoltaics dapat juga digabungkan pada pabrik bangunan sebenarnya, contohnya ubin atap PV sekarang sudah tersedia yang mana dapat dicocokkan
dengan ubin standard. Sebagai tambahan, PV dapat juga digabungkan sebagai fasad
bangunan, kanopi, dan skylight diantara banyak aplikasi lain. Beberapa tempat yang mungkin
untuk pemasangan sistem BIPV:
1. Atap
Atap sangat ideal untuk pemasangan PV. Biasanya lebih sedikit terjadi pembayangan di atas atap dibandingkan di tanah. Atap biasanya mempunyai permukaan yang luas
dan tidak tergunakan. Sebuah perbedaan antara atap miring dan datar harus dibuat.
Gbr.3.5 solar sel p[ada
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
a. Atap miring
Modul PV dapat dengan mudah dipasang pada atap miring. Tipe pemasangan dengan biaya rendah ini sering digunakan untuk rumah pribadi dan atap
eksisting dan dikenal dengan nama Building Adapted PV BAPV. Sebuah cara yang lebih elegan untuk memasang PV adalah dengan menggunakan sirap
PV atau ubin PV. Modul PV ditempelkan seperti sirap atau ubin dan pekerjaan tersebut dapat dikerjakan oleh kontraktor atap.
b. Atap datar
Atap datar mempunyai keuntungan mudah diakses, pemasangan yang mudah, dan menyediakan pilihan bebas untuk orientasi unit PV. Ketelitian harus
diperhatikan selama pemasangan plat PV untuk menghindarkan kerusakan keutuhan atap. Penambahan berat plat PV pada atap harus diperhatikan,
sebagaimana gaya angkat angin , yang dapat menerbangkan modul.
2. Dinding eksternal bangunan
Modul-modul PV dapat ditambahkan pada dinding yang sudah ada untuk menambah estetika pada fasad bangunan. Mereka dapat dengan mudah ditambahkan pada
struktur. Tidak perlu untuk memberikan barrier penahan cuaca karena peranan ini sudaj digantikan struktur dibawah modul-modul. Modul –modul PV juga dapat
menjadi bagian utuh dari fasad bangunan. PV kaca laminasi, menggantikan material kulit konvensional, pada dasarnya sama dengan kaca berwarna. Mereka memberikan
proteksi cuaca tahan lama dan dapat disesuaikan dengan berbagai ukuran, bentuk, pola dan warna. Modul PV juga dapat dikonfigurasikan sebagai elemen bangunan
multifungsi.
Gbr.3.6 solar sel pada
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
3. Fasad semi-transparan
PV kaca laminasi dapat diaplikasikan pada jendela memberikan sebuah fasad semi- transparan. Ketransparanan biasanya didapat menggunakan salah satu metode berikut:
a. Sel PV dapat menjadi begitu tipis sehingga mungkin melihat melaluinya. Ini
memberikan sebuah pandangan terfilter keluar. Modul film-tipis semi- transparan terutama cocok untuk aplikasi ini. pilihan lain adalah menggunakan
sel surya crystalline semi-transparan. b.
Sel surya crystalline pada laminasi diberikan jarak jadi cahaya parsial disaring melalui modul PV dan menerangi ruangan. Efek cahaya pada panel ini
menyebabkan pola pergantian sesungguhnya dari bayangan pada bangunan itu sendiri. Ruangan menjadi berbayang, tetapi tidak terpaksa.
Menambah layer kaca pada unit dasar modul kaca PV semitransparan dapat menawarkan sebagai contoh insulasi panas dan akustik. Kebutuhan khusus lain dapat
juga didisain berdasarkan pada kebutuhan individual setiap aplikasi. Modul kaca PV seperti ini adalah komponen bangunan multifungsi sesungguhnya.
4. Skylights
Struktur skylight biasanya tempat paling menarik untuk mengaplikasikan PV. Mereka mengkombinasikan keuntungan difusi cahaya dalam bangunan sementara
memberikan permukaan yang tak terhalang untuk instalasi modul atau laminasi PV. Pada tipe aplikasi ini, elemen PV memberikan listrik dan juga cahaya pada bangunan.
Modul PV dan struktur pendukung yang digunakan pada tipe aplikasi ini mirip dengan yang digunakan pada fasad kaca semi-transparan. Strukturnya, yang mungkin
tidak menakjubkan dari luar, menghasilkan gang jalan dan lantai dengan cahaya yang
Gbr.3.7 solar sel pada fasad
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
menarik dan mengakibatkan disain arsitektural cahaya dan bayangan yang menimbulkan semangat.
5. Sistem Pembayangan
Ada pertumbuhan kebutuhan akan disain sistem pembayangan yang teliti berhubungan dengan peningkatan penggunaan bukaan jendela besar dan dinding kaca pada
arsitektur masa sekarang. Modul PV dari bentuk yang berbeda dapat digunakan sebagai elemen bayangan diatas jendela atau sebagai bagian struktur kaca atas. Sejak banyak
bangunan sudah menyediakan beberapa macam struktur untuk membayangi jendela, penggunaan pembayang PV harus mengikutkan beban tambahan untuk struktur bangunan.
Eksploitasi efek sinergi mengurangi biaya total pemasangan seperti ini dan menciptakan nilai tambah pada PV yang sama baiknya dengan bangunan dan sistem pembayangannya. Sistem
pembayangan PV mungkin menggunakan alat untuk mengikuti jejak satu arah untuk memiringkan plat PV untuk energi maksimum sementara memberikan derajat yang berubah-
ubah untuk bayangan.
Gbr.3.8 solar sel pada sky
Gbr.3.9 solar sel system
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
3.5. Penerapan penggunaan Baja pada bangunan
Penggunaan baja pada bangunan high-tech sebagai elemen struktur yang mendukung seluruh beban bangunan termasuk pada struktur atap merupakan salah satu representasi tema
pada bangunan. Menampilkan elemen struktural baja secara jujur. Baja Stainless
Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5 Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30 Cr atau kurang dari 50 Fe. Karakteristik khusus
baja stainless adalah pembentukan lapisan film kromium oksida Cr
2
O
3
. Lapisan ini berkarakter kuat,tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium
oksida dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan baja stainless didasarkan dengan sifat-sifat materialnya antara lain ketahanan korosi,
fabrikasi, mekanik, dan biaya produk. Penambahan unsur-unsur tertentu kedalam baja
stainless dapat dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan keriteria baja yang diinginkan.
Umumnya berdasarkan paduan unsur kimia dan presentasi baja stainless dibagi menjadi lima katagori[4]. Lima katagori tersebut yaitu :
• Baja stainless martensitik.
• Baja Stainless austenitik
• Baja stainless dupleks
• Baja stainless pengerasan endapan
Kesimpulan
Melalui sejumlah penjelasan diatas, Medan Science Center yang menerapkan tema High-Tech yang cukup menonjolkan penggunaan baja akan menggunakan baja jenis Stainless
Dupleks yang memiliki sejumlah spesifikasi khusus terutama ketahanan terhadap nilai teganagan tarik yang lebih tinggi dibanding jensi baja lainnya. Selain itu, baja jenis ini juga
memiliki nilai leleh yang lebih tahan. Ketahanan korosi juga melebihi jenis baja lainnya.
ARSITEKTUR HIGH-TECH `
Rudolf Bastian Sijabat : Medan Science Center Arsitektur Hightech Science Fisika, 2010.
3.6. Studi Banding A. Bangunan Pavilion Inggris