Difference between revisions of "Penerapan ZEB untuk Efisiensi Energi Bangunan (Titin Trisnadewi)"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
 
(3 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
 
'''Progress Tugas Besar'''
 
'''Progress Tugas Besar'''
  
−
Judul topik : Efisiensi energi pada Bangunan dengan menerapkan konsep ZEB
+
Judul topik : '''Aplikasi Photovoltaic pada Bangunan sebagai Penerapan Konsep Zero Energy Building (ZEB)'''
  
 
Nama : Ida Ayu Nyoman Titin Trisnadewi
 
Nama : Ida Ayu Nyoman Titin Trisnadewi
Line 7: Line 7:
 
NPM : 1806268793
 
NPM : 1806268793
  
−
Tanggal : 29 April 2019
+
Tanggal : 6 Mei 2019
  
−
Sesuai Tugas besar terkait desain bangunan dengan menggunakan konsep ZEB (Zero energy Building) adapun beberapa progress yang sudah saya lakukan dan rencana yang akan saya lakukan untuk mendesain bangunan ini adalah sebagai berikut :
+
Berdasarkan hasil pertemuan tanggal 29 April 2019, telah ditentukan beberapa kelompok pengerjaan tugas besar yaitu desain untuk daratan dan laut. Pada pembagian tersebut saya mendapat kelompok desain untuk daratan. Pada desain ZEB pada bangunan daratan terdapat beberapa hal yang dibahas terkait struktur bangunan dan energi. Dari hasil pembagian tugas saya mendapat tugas untuk merancang penggunaan Photovoltaic sebagai pembangkit tenaga listrik.
  
−
1. Penentuan desain bangunan dan fungsi bangunan
+
Ada banyak kemungkinan konfigurasi sistem fotovoltaik. Prosedur ini berlaku untuk sistem dengan karakteristik berikut:
  
−
Pada tugas besar ini saya menggunakan desain apartement minimal 3 lantai dengan basement di bawahnya untuk tempat parkir kendaraan dan tempat meletakkan genzet. Bangunan didesain akan dibangun di daerah padat penduduk yaitu di daerah Depok dengan memanfaatkan lahan seminimal mungkin dengan desain semaksimal mungkin. Ukuran bangunan yang akan di desain secara keseluruhan adalah 15x10 meter.
+
a. Memperbaiki sistem - tidak ada pelacakan
  
−
2. Penentuan efisiensi energi
+
b. Miringkan langsung ke utara atau selatan (tergantung belahan bumi)
  
−
Pada tugas besar kali ini saya lebih berfokus pada desain energi. Perhitungan yang akan saya lakukan adalah tentang penggunaan PV (Photovoltaic) sebagai pembangkit energi. Adapun langkah-langkah perhitungan yang saya lakukan adalah sebagai berikut :
+
c. Untuk konfigurasi yang lebih kompleks, seperti array yang terletak pada sudut ke arah utara-selatan atau sistem pelacakan PV, analisis mencakup lebih banyak variabel dan memerlukan perangkat lunak khusus.
  
−
a. Tentukan kebutuhan daya
+
Untuk mendesain dan menentukan penggunaan PV pada suatu bangunan terdapat beberapa langkah perhitungan yang harus dilakukan, yaitu sebagai berikut :
  
−
Hitung berapa watt daya yang dibutuhkan oleh masing-masing perlatan yang akan disuply oleh PV system, dan berapa jam perhari pemakaian, hasil dari perhitungan ini menghasilkan daya dalam satuan watt jam perhari. Pada modul PV akan selalu ada daya yang hilang, besarnya tergantung pada jenis dan kualitas dari modul surya, untuk amannya maka kalikan total watt jam perhari dengan 1,3, nilai inilah yang harus dihasilkan oleh sistem PV. Berikut adalah contoh data yang saya gunakan.
+
'''LANGKAH 01''' - MENENTUKAN AREA ARRAY FOTOVOLTAIK
 +
 
  
−
[[File:1 Titin.PNG]]
+
Langkah ini mudah, hanya penting untuk dicatat bahwa hanya area array spesifik yang harus diperhitungkan. Jika array dibagi menjadi beberapa bagian karena masalah penentuan posisi, masing-masing area pada masing-masing bagian harus ditambahkan, alih-alih mempertimbangkan total area yang menyertakan spasi di antaranya.
  
−
Total kebutuhan tersebut dikalikan dengan 1,3 = 4160 watt jam perhari. Daya sebesar 4160 WH inilah yang akan kita perhitungkan
+
Untuk tugas ini, area array 20 meter persegi akan dipertimbangkan.
  
−
b. Menghitung kebutuhan modul surya
+
'''LANGKAH 02''' - MENENTUKAN KEMIRINGAN ARRAY PV
 +
 
  
−
Di Indonesia umumnya energi surya yang dapat diserap dan dikonversi kedalam energi listrik berlangsung selama 5 jam, karena itu untuk menghitung berapa kebutuhan modul surya adalah dengan cara membagi angka kebutuhan daya tersebut dengan 5.
+
Saat menentukan sudut kemiringan, ada dua kemungkinan:
  
−
4160 : 5 = 832 wattpeak
+
Jika array akan diperbaiki pada permukaan yang ada, seperti atap, sudut atap harus diukur. Untuk tugas ini, atap dengan kemiringan 15°.
  
−
Misalnya panel surya yang akan digunakan adalah berukuran 100 WP, maka kebutuhan modul surya adalah nilai kebutuhan watt peak tersebut dibagi dengan nilai daya panel surya.
+
'''LANGKAH 03''' - MENENTUKAN KOORDINASI GEOGRAFIS DAN RADIASI SURYA SURYA
 +
 
 +
PUSAT DATA ILMU ATMOSFER NASA adalah sumber daya web yang sangat baik untuk menentukan informasi ini. Halaman wiki berikut menyediakan panduan terperinci tentang cara menggunakan sumber daya:
  
−
832 : 100 = 8,32 ~ dibulatkan ke atas menjadi 9 modul surya
+
Pusat Data Sains Atmosfer NASA: Potensi Tenaga Surya Menurut Lokasi
  
−
jadi modul surya yang dibutuhkan adalah 9 modul surya dengan ukuran 100 WP. Apabila digunakan ukuran modul surya yang meiliki daya yang berbeda, maka faktor pembaginya menyesuaikan dengan besaran watt peak dari modul surya.
+
Koordinat yang sama dari contoh yang ditemukan dalam tautan akan dipertimbangkan:
  
−
c. Kebutuhan Battery
+
Lokasi : Depok, Jawa Barat
  
−
Battery yang digunakan adalah battery yang khusus untuk solar system, dari jenis Seak Lead Acud (SLA) atau Valve Regulated Lead Acid (VRLA). Ukuran battery ditentukan berdasarkan tegangan dalam satuan Volt (V) dan daya dalam satuan Ampere Jam (AH), dipasaran yang umum digunakan adalah battery dengan daya 12V atau 24 Volt. Kebutuhan battery harus juga mempertimbangkan hari otonomi, atau hari-hari dimana matahari tidak bisa bersinar maksimal karena cuaca, biasanya diperhitungkan agar system tetap aktif walaupun cuaca mendung, sehingga PV system tidak bisa mengkonversi daya matahari adalah selama 3 hari, karenanya kebutuhan daya perhari harus dikalikan dengan 3. Disamping itu juga harus diperhitungkan faktor efesiensi battery dan pada saat pemakaian battery tidak boleh dipakai sampai semua daya habis.
+
Latitude: -6.3609
  
−
Kapasitas Battery = (Total daya x 3) / (0,85 x 0,6 x 12) = (3200*3) / (0,6 x 0,85 x 12) = 1568,63 AH
+
Garis bujur: 106.8328
  
−
Apabila battery yang digunakan adalah battery 12V 100AH, maka jumlah battery yang dibutuhkan = 1568,73/100 = 15,687 ~ 16 battery
+
'''LANGKAH 04''' - MENDAPATKAN EFISIENSI KONVERSI MODUL PV SURYA
  
−
d. Menghitung Kebutuhan Solar Charge Controller
+
Nilai ini bervariasi berdasarkan jenis panel surya, sehingga nilai yang digunakan harus yang disediakan oleh penyedia modul PV Anda. Efisiensi modul dapat berkisar dari di bawah 10% hingga sekitar 20% tergantung pada penyedia dan teknologi. Modul film tipis cenderung memberikan output terendah per meter persegi, modul silikon poli-kristalin menengah, dan modul silikon mono-kristal menawarkan efisiensi tertinggi. Penting untuk dicatat bahwa efisiensi berkorelasi dengan harga.
  
−
Untuk menghitung kebutuhan solar charge controller, maka kita harus mengetahui dulu karakteristik dan spesifikasi dari solar panel, pada solar panel terdapat spesifikasi sebagai berikut :
+
Untuk tugas ini, efisiensi 16% akan dipertimbangkan, yang merupakan tipikal dari modul poli-kristal. Kapasitas terpasang proyek dalam kilowatt arus searah adalah:
  
−
Pm = 100 Wp
+
KAPASITAS (kW DC) = (1 kW / m2) x (20 m2) x 16% = 3,2 kW DC
  
−
Vm = 18 VDC               
+
Untuk kapasitas AC, nilai ini harus dikalikan dengan efisiensi inverter, yang biasanya di atas 95%.
  
−
Voc = 21,85 A
+
KAPASITAS (AC kW) = 3,2 kW x 95% = 3,04 kW AC
  
−
Imp = 5,8 A                 
+
'''LANGKAH 05''' - PERTIMBANGKAN PENGARUH SUHU
 +
 
 +
Spesifikasi modul Solar PV mencakup koefisien suhu, biasanya dinyatakan dalam persentase per derajat Celcius. Suhu referensi adalah 25°C, yang digunakan sebagai standar untuk tes laboratorium modul PV surya.
  
−
Isc = 6 A
+
Misalnya, jika modul 150-watt memiliki koefisien suhu -0,40% / ° C, operasi pada 40 ° C akan menghasilkan pengurangan output:
  
−
yang harus diperhatikan adalah angka Isc (short circuit current), nilainya dikalikan dengan jumlah panel surya, hasilnya merupakan nilai berapa nilai minimal dari charge controller yang dibutuhkan
+
Pengurangan output = (150 W) (15°C) (-0,40%/°C) = -6% atau -9 w
 +
Output nyata = (150 W) (94%) = 141 W
 +
Perhatikan tanda negatif dari koefisien - ini berarti bahwa untuk suhu di bawah 25 ° C output sebenarnya meningkat di atas nilai laju. Pertimbangkan, misalnya, 17°C (perbedaan 8°C).
  
−
Daya solar charge controller = 9 x 6 = 63A
+
Peningkatan output = (150 W) (8°C) (0,40%/°C = 3,2% atau 4,8 W
 +
Output nyata = (150 W) (103.2%) = 154.8 W
 +
Untuk menentukan bagaimana efisiensi konversi dipengaruhi, pendekatan yang sama dapat digunakan. Misalnya, jika panel surya ini memiliki efisiensi konversi 15% dalam kondisi standar (25°C), itu akan menjadi 13,65% pada 40°C dan 15,72% pada 17°C.
  
−
Jadi Solar Charge Controller harus memiliki daya minimal 63A
+
'''LANGKAH 06''' - HITUNG OUTPUT ENERGI PADA DASAR BULANAN ATAU TAHUN
  
−
e. Menghitung Kebutuhan Inverter
+
Untuk langkah ini, rumus berikut dapat digunakan:
  
−
Untuk support sistem AC maka perlu disediakan inverter yang mengubah arus DC dari aki menjadi AC sehingga dapat dipergukan untuk instrument berbasis arus AC. Besarnya inverter yang diperlukan adalah minimal sama dengan total daya instrument yang dinyalakan bersamaan, dalam perhitungan ini sebesar 912 Watt ~ 1000 Wat
+
OUTPUT ENERGI (kWh / bulan) = SOLAR ARRAY AREA (m2) x EFISIENSI KONVERSI x RADIASI SURYA UNTUK BULAN (kWh / m2 / hari)
 +
Di sini kita mengasumsikan:
  
−
2. Penggunaan PCM (Phase Change Material) pada dinding bangunan
+
Luas = 20 m2
 +
Efisiensi konversi = 16%
 +
Radiasi matahari menurut tabel NASA
 +
Proses ini dapat disederhanakan dengan mengatur spreadsheet di Microsoft Excel.
  
−
Phase Change Material (PCM) yang akan saya desai menggunakan paraffin yang diisi pada dinding bangunan. Penambahan PCM pada dinding bertujuan untuk mengurangi penggunaan AC untuk  pengkondisian udara dalam ruangan. Adapun langkah-langkah yang perhitungan yang digunakan sebagai berikut :
 
  
−
 
+
'''LANGKAH 07''' - MELAKUKAN ANALISIS KEUANGAN
−
a. Properti PCM
 
−
 
 
−
b. Desain PCM pada dinding
 
−
 
 
−
c. Perhitungan perpindahan panas dalam bangunan
 

Latest revision as of 08:21, 6 May 2019

Progress Tugas Besar

Judul topik : Aplikasi Photovoltaic pada Bangunan sebagai Penerapan Konsep Zero Energy Building (ZEB)

Nama : Ida Ayu Nyoman Titin Trisnadewi

NPM : 1806268793

Tanggal : 6 Mei 2019

Berdasarkan hasil pertemuan tanggal 29 April 2019, telah ditentukan beberapa kelompok pengerjaan tugas besar yaitu desain untuk daratan dan laut. Pada pembagian tersebut saya mendapat kelompok desain untuk daratan. Pada desain ZEB pada bangunan daratan terdapat beberapa hal yang dibahas terkait struktur bangunan dan energi. Dari hasil pembagian tugas saya mendapat tugas untuk merancang penggunaan Photovoltaic sebagai pembangkit tenaga listrik.

Ada banyak kemungkinan konfigurasi sistem fotovoltaik. Prosedur ini berlaku untuk sistem dengan karakteristik berikut:

a. Memperbaiki sistem - tidak ada pelacakan

b. Miringkan langsung ke utara atau selatan (tergantung belahan bumi)

c. Untuk konfigurasi yang lebih kompleks, seperti array yang terletak pada sudut ke arah utara-selatan atau sistem pelacakan PV, analisis mencakup lebih banyak variabel dan memerlukan perangkat lunak khusus.

Untuk mendesain dan menentukan penggunaan PV pada suatu bangunan terdapat beberapa langkah perhitungan yang harus dilakukan, yaitu sebagai berikut :

LANGKAH 01 - MENENTUKAN AREA ARRAY FOTOVOLTAIK  

Langkah ini mudah, hanya penting untuk dicatat bahwa hanya area array spesifik yang harus diperhitungkan. Jika array dibagi menjadi beberapa bagian karena masalah penentuan posisi, masing-masing area pada masing-masing bagian harus ditambahkan, alih-alih mempertimbangkan total area yang menyertakan spasi di antaranya.

Untuk tugas ini, area array 20 meter persegi akan dipertimbangkan.

LANGKAH 02 - MENENTUKAN KEMIRINGAN ARRAY PV  

Saat menentukan sudut kemiringan, ada dua kemungkinan:

Jika array akan diperbaiki pada permukaan yang ada, seperti atap, sudut atap harus diukur. Untuk tugas ini, atap dengan kemiringan 15°.

LANGKAH 03 - MENENTUKAN KOORDINASI GEOGRAFIS DAN RADIASI SURYA SURYA   PUSAT DATA ILMU ATMOSFER NASA adalah sumber daya web yang sangat baik untuk menentukan informasi ini. Halaman wiki berikut menyediakan panduan terperinci tentang cara menggunakan sumber daya:

Pusat Data Sains Atmosfer NASA: Potensi Tenaga Surya Menurut Lokasi

Koordinat yang sama dari contoh yang ditemukan dalam tautan akan dipertimbangkan:

Lokasi : Depok, Jawa Barat

Latitude: -6.3609

Garis bujur: 106.8328

LANGKAH 04 - MENDAPATKAN EFISIENSI KONVERSI MODUL PV SURYA

Nilai ini bervariasi berdasarkan jenis panel surya, sehingga nilai yang digunakan harus yang disediakan oleh penyedia modul PV Anda. Efisiensi modul dapat berkisar dari di bawah 10% hingga sekitar 20% tergantung pada penyedia dan teknologi. Modul film tipis cenderung memberikan output terendah per meter persegi, modul silikon poli-kristalin menengah, dan modul silikon mono-kristal menawarkan efisiensi tertinggi. Penting untuk dicatat bahwa efisiensi berkorelasi dengan harga.

Untuk tugas ini, efisiensi 16% akan dipertimbangkan, yang merupakan tipikal dari modul poli-kristal. Kapasitas terpasang proyek dalam kilowatt arus searah adalah:

KAPASITAS (kW DC) = (1 kW / m2) x (20 m2) x 16% = 3,2 kW DC

Untuk kapasitas AC, nilai ini harus dikalikan dengan efisiensi inverter, yang biasanya di atas 95%.

KAPASITAS (AC kW) = 3,2 kW x 95% = 3,04 kW AC

LANGKAH 05 - PERTIMBANGKAN PENGARUH SUHU   Spesifikasi modul Solar PV mencakup koefisien suhu, biasanya dinyatakan dalam persentase per derajat Celcius. Suhu referensi adalah 25°C, yang digunakan sebagai standar untuk tes laboratorium modul PV surya.

Misalnya, jika modul 150-watt memiliki koefisien suhu -0,40% / ° C, operasi pada 40 ° C akan menghasilkan pengurangan output:

Pengurangan output = (150 W) (15°C) (-0,40%/°C) = -6% atau -9 w Output nyata = (150 W) (94%) = 141 W Perhatikan tanda negatif dari koefisien - ini berarti bahwa untuk suhu di bawah 25 ° C output sebenarnya meningkat di atas nilai laju. Pertimbangkan, misalnya, 17°C (perbedaan 8°C).

Peningkatan output = (150 W) (8°C) (0,40%/°C = 3,2% atau 4,8 W Output nyata = (150 W) (103.2%) = 154.8 W Untuk menentukan bagaimana efisiensi konversi dipengaruhi, pendekatan yang sama dapat digunakan. Misalnya, jika panel surya ini memiliki efisiensi konversi 15% dalam kondisi standar (25°C), itu akan menjadi 13,65% pada 40°C dan 15,72% pada 17°C.

LANGKAH 06 - HITUNG OUTPUT ENERGI PADA DASAR BULANAN ATAU TAHUN

Untuk langkah ini, rumus berikut dapat digunakan:

OUTPUT ENERGI (kWh / bulan) = SOLAR ARRAY AREA (m2) x EFISIENSI KONVERSI x RADIASI SURYA UNTUK BULAN (kWh / m2 / hari) Di sini kita mengasumsikan:

Luas = 20 m2 Efisiensi konversi = 16% Radiasi matahari menurut tabel NASA Proses ini dapat disederhanakan dengan mengatur spreadsheet di Microsoft Excel.


LANGKAH 07 - MELAKUKAN ANALISIS KEUANGAN

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Penerapan_ZEB_untuk_Efisiensi_Energi_Bangunan_(Titin_Trisnadewi)&oldid=6994"