ANALISA PENERAPAN VENTILASI DENGAN EFEK VENTURI PADA PEMBANGKIT HYBRID PLTS ATAP DENGAN KOMBINASI TURBIN CROSSFLOW
Anggawa Rudradiantono, Dr. Ir. Rachmawan Budiarto, S.T., M.T., IPU. ; Dr. Eng. Ir. Dwi Joko Suroso, ST, M.Eng., IPP.
2026 | Tesis | MAGISTER TEKNIK FISIKA
Performa panel fotovoltaik (PV) sangat
dipengaruhi oleh suhu operasional, terutama pada instalasi atap yang memiliki
sirkulasi udara terbatas sehingga menyebabkan akumulasi panas dan penurunan
efisiensi. Penelitian ini bertujuan menerapkan pendinginan konveksi paksa
menggunakan ventilasi dengan efek Venturi yang dipasang di bawah panel PV untuk
meningkatkan aliran udara dan perpindahan panas. Desain ventilasi dibuat
menggunakan SolidWorks dan dianalisis melalui simulasi CFD dengan variasi satu,
tiga, dan lima lubang Venturi. Hasil simulasi menunjukkan konfigurasi lima
lubang Venturi mampu menurunkan suhu panel hingga 1,5°C dibandingkan
konfigurasi lainnya.
Prototype eksperimental kemudian
dikembangkan menggunakan lima ventilasi Venturi dan diuji pada kecepatan angin
0,5–4 m/s. Hasil pengujian menunjukkan bahwa ventilasi efek Venturi mampu
meningkatkan kecepatan aliran udara di dalam saluran sehingga menurunkan suhu
panel sekitar 2°C dibanding ventilasi konvensional dan sekitar 4°C dibanding
panel tanpa ventilasi. Selain itu, tegangan open circuit (Voc) panel tetap
stabil pada kisaran 20 V dengan nilai heat transfer coefficient sebesar 90–200
W/m²°C, lebih tinggi dibanding konfigurasi lainnya. Sistem ini juga berpotensi
dikombinasikan dengan turbin angin crossflow yang mampu berputar 20 rpm pada
kecepatan angin 1 m/s dan mencapai 1191 rpm pada 5 m/s. Penelitian ini
menunjukkan bahwa ventilasi efek Venturi merupakan metode pendinginan yang
efektif, berbiaya rendah, dan berpotensi meningkatkan performa termal serta
stabilitas tegangan panel PV tanpa konsumsi energi tambahan.
The performance of photovoltaic (PV)
panels is strongly influenced by their operating temperature, particularly in
rooftop installations where airflow beneath the panels is limited, causing heat
accumulation and reduced efficiency. This study aims to apply a forced
convection cooling method using a Venturi-effect ventilation system installed
beneath the PV panel to enhance airflow and heat transfer. The ventilation
design was developed using SolidWorks and analyzed through CFD simulations with
variations of one, three, and five Venturi openings. The simulation results
showed that the five-hole Venturi configuration reduced the panel temperature
by up to 1.5°C compared to the other configurations. An experimental prototype
consisting of five Venturi vents was then developed and tested at wind speeds
ranging from 0.5 to 4 m/s. The experimental results demonstrated that the
Venturi-effect ventilation increased airflow velocity inside the channel, reducing
the panel temperature by approximately 2°C compared to conventional ventilation
and about 4°C compared to a panel without ventilation. In addition, the PV
panel equipped with Venturi ventilation maintained a stable open-circuit
voltage (Voc) of around 20 V and achieved a heat transfer coefficient of 90–200
W/m²°C, which was higher than that of the other configurations. The system also
showed potential for integration with a crossflow wind turbine, which rotated
at 20 rpm at a wind speed of 1 m/s and reached 1191 rpm at 5 m/s. This study
confirms that Venturi-effect ventilation is an effective and low-cost cooling
method capable of improving the thermal performance and voltage stability of
rooftop PV panels without requiring additional energy consumption.
Kata Kunci : Pendinginan Panel surya, ventilasi efek venturi, Venturi effect.
