Simulasi Numerik Pengaruh Thermal Paste sebagai Lapisan Encapsulant pada Water-Cooled Photovotaics

Saputra, Sandi (2024) Simulasi Numerik Pengaruh Thermal Paste sebagai Lapisan Encapsulant pada Water-Cooled Photovotaics. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007221017-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (13MB) | Request a copy

Abstract

Instalasi PV di Indonesia adalah solusi yang layak untuk menghasilkan tenaga surya yang tidak berbahaya bagi lingkungan. PV panel mempunyai temperatur operasi di -40 °C hingga 85 °C dengan kinerja optimal 100% di temperatur 25 °C. Sedangkan, di zona khatulistiwa, temperatur lingkungan rata-rata pada hari cerah berkisar antara 34 °C hingga 40 °C, pada temperatur lingkkungan tersebut PV cell dapat menyentuh angka 73 °C yang menyebabkan panel PV beroperasi pada temperatur yang tinggi, sehingga mengurangi efisiensi dan kinerjanya. Berbagai metode pendinginan telah diterapkan, namun temperatur yang dihasilkan belum mencapai tingkat optimal karena tidak efisiennya bahan penghantar dingin. Dalam penelitian ini, panel berpendingin air didesain ulang dengan pasta termal sebagai enkapsulan yang dimodifikasi (lapisan EVA) untuk meningkatkan distribusi perpindahan panas dan efisiensi kinerja pendinginan. Kami membuat simulasi numerik memakai software Ansys Fluent untuk memodelkan aliran fluida di panel PV dan menganalisis perpindahan panas pada pasta termal. Penelitian ini memakai analisis eksperimental dalam melakukan validasi simulasi numerik dengan menggunakan panel rakitan yang dibuat dengan pendingin yang terintegrasi, panel rakitan tanpa pendingin namun sudah mengalami modifikasi, dan panel tanpa pendingin yang dijual dipasaran. Penelitian ini memakai variasi dibagian tebal saluran air pada bejana pendingin, variasi debit input, dan variasi susunan cell PV pada panel. Hasilnya komponen sel PV lebih mudah didinginkan karena penggunaan pasta termal sebagai EVA yang dimodifikasi, ditunjukkan dengan temperatur pendinginan akhir diangka 40,94 °C pada PV cell. Sebagai hasil dari temperatur pendinginan akhir, dilaporkan adanya peningkatan efisiensi antara 3,4%.
=====================================================================================================
PV installation in Indonesia is a viable solution for generating clean solar energy. PV panels have an operating temperature range of -40°C to 85°C, with optimal performance at 100% efficiency at 25°C. However, in the equatorial zone, the average ambient temperature on sunny days ranges from 34°C to 40°C, causing PV cells to reach temperatures as high as 73°C, which reduces the efficiency and performance of the PV panel. Various cooling methods have been applied, but the resulting temperatures have not reached optimal levels due to the inefficiency of the cooling medium. In this research, a water-cooled panel is redesigned with thermal paste as a modified encapsulant (EVA layer) to improve heat transfer distribution and cooling performance efficiency. Numerical simulations using Ansys Fluent software were conducted to model fluid flow in the PV panel and analyze heat transfer in the thermal paste. Experimental analysis was used to validate the numerical simulation using assembled panels with integrated cooling, assembled panels without cooling but with modifications, and commercially available panels without cooling. This study varies the thickness of the cooling vessel's water channel, input flow rate, and PV cell arrangement on the panel. Results show that the PV cells cool more efficiently thanks to the use of thermal paste as a modified EVA. The final cooling temperature at the PV cell is 40.94 °C. As a result of the final cooling temperature, an increase in efficiency of approximately 3.4% was reported.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Photovoltaics, Sistem Pendingin, Studi Numerik, Thermal Paste, Cooling System, Numerical Study
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ810.5 Solar energy T Technology > TS Manufactures > TS170 New products. Product Development T Technology > TS Manufactures > TS171 Product design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Sandi Saputra
Date Deposited:	05 Aug 2024 02:16
Last Modified:	05 Aug 2024 02:16
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/112801

Actions (login required)

View Item