RANCANG BANGUN PROTOTYPE SISTEM PEMBANGKITAN ENERGI TERBARUKAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) YANG TERINTEGRASI DENGAN JARINGAN PLN

ABSTRAK

RANCANG BANGUN
PROTOTYPE SISTEM PEMBANGKITAN ENERGI TERBARUKAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) YANG
TERINTEGRASI DENGAN JARINGAN PLN
Oleh:
Riady Amartha

Salah satu masalah yang akan timbul pada panjangnya saluran listrik adalah
Voltage Drop. Oleh karena itu, perlu adanya usaha untuk memperbaiki Voltage
Drop tersebut, seperti dibangunnya pembangkit-pembangkit kecil di sepanjang
saluran.
Sebuah prototype Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang terintegrasi
dengan jaringan Perusahaan Listrik Negara (PLN) dibuat dengan harapan mampu
memberikan gambaran solusi tentang perbaikan Voltage Drop tersebut.
Spesifikasi alat yang dibuat adalah berupa satu unit panel surya dengan kapasitas
daya 20 Wp, Battery Control Regulator (BCR), baterai/aki sealed maintenance
free (aki kering) dengan kapasitas 3,5 Ah, dan inverter 12Vdc-220Vac. Spesifikasi
alat lain yang digunakan untuk proses sinkronisasi adalah dioda bridge 15V 2A,
kapasitor 1mF, IC regulator 7815 dan 7915, indikator led, transformator, VCB,

dan kabel.
Dari hasil pengujian diperoleh bahwa prototype PLTS yang terintegrasi dengan
PLN mampu memperbaiki Voltage Drop dengan waktu pengisian baterai lebih
cepat dan lama pemakaiannya lebih lama, jika dibanding dengan sistem
pembangkitan yang tidak terintegrasi (PLN saja atau PLTS saja).
Kata Kunci : PLTS, sinkronisasi pembangkit, koverter AC-DC.

ABSTRACT

PROTOTYPE DESIGN AND RENEWABLE ENERGY GENERATION
SISTEMS OF SOLAR POWER PLANT WITH INTEGRATED NETWORK
STATE ELECTRITY COMPANY (PLN)
From :
Riady Amartha

One of big problems that may occur during the long electricity transmission is
voltage drop. An attempt to overcome that problem is necessary such as building
small generators through out the line.
A prototype of solar electricity generator that integrated with the national
electricity company made in hope to be able to give solution about fixing the

voltage drop issue.
The tools that are being used are one unit of solar panel that has 20 Wp of
capacity, battery control regulator (BCR), sealed maintenance free (accumulator)
with 30 Ah capacity, and an inverter that works within 12Vdc-220Vac. Anothers
tools that are being used are bridge diode 15V 2A, 1 mF capacitor, 7815 IC
(Regulator IC) and 7915, LED indicator, transformator, PCB, and cables.
From the testing result,conclude that the PLTS prototype which integrated with
PLN can fix voltage drop issue, with faster battery recharging and last longer
operating time, compared with un-integrated generating system (PLN or PLTS
only).
Keywords : PLTS, syinchronization of generator , AC-DC converter

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis dilahirkan di Desa Sukanegara, Kecamatan Bulok
Kabupaten Tanggamus, Provinsi Lampung pada tanggal 18
Maret 1989, sebagai anak pertama dari empat bersaudara,
dari Bapak Zalmuhai dan Ibu Daiyana, S.Pd.
Penulis memasuki dunia pendidikan Taman Kanak-kanak
di TK Aisyah Bustanul Athfal, Sekolah Dasar (SD) di SD

Negeri 1 Sukamara, Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama
(SLTP) di SLTP Negeri 1 Pardasuka, Sekolah Menengah
Atas (SMA) di SMA Negeri 7 Bandar Lampung, lulus
tahun 2007.
Tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Lampung Melalui Jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk
Perguruan Tinggi Negeri). Setelah semester lima, penulis mengambil konsentrasi
Sistem Energi Elektrik (SEE) sebagai pilihan konsentrasi pada jurusan.
Penulis melakukan Kuliah Kerja Nyata pada semester enam di Rt Sidodadi, Desa
Pesawaran Indah, Kecamatan Padang Cermin, Kabupaten Pesawaran, dengan
tema “Rumah Pengering” selama 40 hari terhitung sejak 2 juni 2011 hingga 12
juli 2011.
Penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) selama 1 bulan yakni 16 Januari sampai
16 Februari 2012 di Kementrian Perhubungan Direktorat Jendral Perhubungan
Udara Bandar Udara Radin Inten II Lampung dan menyelesaikan laporan KP
dengan judul: “Sistem Energi Alternatif Surya yang Berintegrasi Pada Sistem
Kelistrikan Bandar Udara Radin Inten II ”.

LEMBAR PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untuk :
1. Ayah dan Ibu tercinta yang tak henti-hentinya mendukungku baik moril
maupun materil serta memberikan doa dan semangat kepadaku sehingga aku
dapat menyelesaikan kuliahku di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.
2. Adik-adikku Okta Miyartha, S.Pd., Deza Arnamitha dan Aulia Novitha yang
telah memberikan doa dan dukungannya yang membuatku semangat dalam
menyelesaikan skripsi ini.
3. Istriku terkasih Yuni Latifa S.Pd yang tak pernah lelah selalu mendoakan dan
membantu dalam penyelesaian laporan skripsi ini.
4. Seluruh rekan-rekan teknik elektro yang membanggakan khususnya angkatan
2008 atas kerjasama dan bantuannya yang telah diberikan kepadaku dalam
segala hal.
5. Almamaterku Universitas Negeri Lampung.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat-Nya penulis dapat
menyelesaikan laporan skripsi ini. Laporan skripsi ini disusun guna memenuhi
salah satu persyaratan kelulusan pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Lampung.
Penulisan laporan skripsi ini tidak dapat berjalan tanpa dukungan dan bimbingan
dari semua pihak, melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas bimbingannya
selama ini kepada:
1. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, S.T., M.T. Selaku Pembimbing I.
2. Ibu Nining Purwasih, S.T., M.T. Selaku pembimbing II.
3. Ibu Dr. Eng. Endah Komalasari, S.T., M.T. Selaku penguji.
Melalui kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
4. Bapak Prof. Dr. Ir. Sugeng P. Harianto, M.S, Selaku Rektor Universitas
Lampung.
5. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., Selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
6. Bapak Agus Trisanto, Ph.D., Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.

7. Ibu Herlinawati, S.T., M.T., Selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.
8. Bapak Dr. Eng Lukmanul Hakim, S.T., M.Sc.

Selaku Pembimbing

Akademik.

9. Bapak Charles Ronald Harahap, S.T., M.T., Selaku Pembimbing
Akademik.
10. Ayahanda Zalmuhai dan Ibunda Daiyana, S.Pd. tercinta yang selalu
mendoakan dan mendukungku agar senantiasa tetap terus berikhtiar dan
bertawakal.
11. Adik-adikku tersayang Okta Miyartha, S.Pd, Deza Arna Mitha, Aulia
Novitha, yang selalu mendoakan dan mendukungku.
12. Istri terkasih Yuni Latifa, S.Pd yang selalu mendoakan dan mendukung
dalam menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini.
13. Keluarga besar Sepakat (Alm), yang senantiasa kebersamaan dan
kekeluargaan yang luar biasa tak terhingga sehingga memberikan motivasi
yang begitu besar kepada saya.
14. Teman seperjuanganku, M. Cahyadi, Andrie Dwi Setyawan, Herdiawan
Yudistira, Jeni Achmat Rinaldi, S.T., dan Felix Manahan A.N yang selalu
ada dalam kebersamaan selama awal perkuliahan sampai dengan
selesainya penulisan laporan ini.

15. Sahabat-sahabatku satu angkatan 2008 yang sangat aku hargai dan aku
banggakan.
16. Mba Ning yang telah mengurus administrasinya dengan lancar.

17. Seluruh teman-teman di Teknik Elektro Universitas Lampung, baik
angkatan 2006, 2007, 2009, 2010 yang telah membantu hingga penulisan
skripsi ini selesai.
18. Keluarga Bapak Wawan Karnawan dan Ibu Puji di Gedong Air yang ikut
serta memberikan motivasi dan doa.
19. Keluarga Mas Agus di Kemiling yang ikut serta memberikan motivasi dan
doa.
20. Keluarga Bapak Yazid di Langkapura yang juga ikut serta memberikan
motivasi dan doa.

Bandar Lampung, 4 September 2014

Riady Amartha

DAFTAR ISI

Halaman
LEMBAR JUDUL ...........................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................

ii

ABSTRAK ....................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR .....................................................................................

v

DAFTAR ISI .................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix
DAFTAR TABEL............................................................................................. xii
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................

1

1.1 Latar Belakang Masalah .....................................................................
1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................
1.3 Manfaat Penelitian ..............................................................................
1.4 Rumusan Masalah ..............................................................................
1.5 Batasan Masalah .................................................................................
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................

1
2
3
3
4
4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................

6

2.1 Spesifikasi Sel Surya...........................................................................
2.1.1 Karakteristik Sel Surya ..............................................................
2.1.2 Sistem Kerja PLTS.....................................................................
2.1.3 Komponen Sistem PLTS............................................................
a. Modul Surya ................................................................................
b. Baterai/Aki ..................................................................................
c. Battery Control Regulator...........................................................
d. Inverter ........................................................................................
e. Komponen Pendukung ...............................................................
2.2 Jaringan PLN (Perusahaan Listrik Negara) .......................................
2.3 Sinkronisasi pada Sistem Tenaga .......................................................
2.3.1 Syarat-Syarat Proses Sinkonisasi ..............................................
2.3.2 Proses Sinkronisasi ....................................................................
2.3.3 Pengaruh yang Ditimbulkan Bila Ketentuan Sinkronisasi

6
6
8
10
10

11
13
14
15
15
18
19
22

viii

Generator Tidak Terpenuhi ........................................................ 23
2.3.4 Jenis-Jenis Sinkronisasi.............................................................. 27

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................... 29
3.1 Waktu dan Tempat ...........................................................................
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................
3.3 Metode Penelitian .............................................................................
3.3.1 Studi Literatur ..........................................................................
3.3.2 Pengambilan Data ....................................................................
3.3.3 Spesifikasi Perancangan...........................................................
3.3.4 Analisa .....................................................................................
3.4 Diagram Alir Penelitian ....................................................................

29
29
31
31
31
32
34
34

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 36
4.1 Cara dan Proses Rancang Bangun Prototype Sistem Energi
Terbarukan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Praktikum
4.1.1 Menentukan Alat-Alat yang Akan Digunakan..........................
4.1.2 Merancang dan Merangkai Alat-Alat pada Prototype ..............
4.1.3 Proses Sinkronisasi Jaringan PLN Terhadap Pembangkitan
PLTS .........................................................................................
4.2 Data Pengukuran ...............................................................................
4.2.1 Sistem Pembangkitan ................................................................
4.2.2 Sistem Distribusi ......................................................................
4.2.3 Sistem Beban ...........................................................................
4.3 Pengujian Prototype Dengan Pembangkitan .....................................
a. Pengujian prototype pembangkitan dengan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) tanpa beban ...................................................
b. Pengujian prototype pembangkitan dengan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) terhadap beban ..............................................
c. Pengujian prototype pembangkitan dengan jaringan PLN tanpa
beban ..............................................................................................
d. Pengujian prototype pembangkitan dengan jaringan PLN terhadap
beban ..............................................................................................
e. Pengujian prototype pembangkitan dengan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) yang terinterkoneksi dengan jaringan PLN,
tanpa beban......................................................................................
f. Pengujian prototype pembangkitan dengan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) yang terinterkoneksi dengan jaringan PLN,
terhadap beban .................................................................................
4.4 Hasil Penelitian....................................................................................

V.

36
36
39
43
46
46
49
49
50
50
50
50
50

50

50
53

SIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 56
5.1 Simpulan ........................................................................................... 56
5.2 Saran .................................................................................................. 57

ix

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 58
LAMPIRAN .................................................................................................... 59
1. Foto-Foto .............................................................................................. 59
a. Peralatan Pembangkitan ................................................................. 59
b. Peralatan Distribusi ........................................................................ 61
c. Peralatan Beban .............................................................................. 62
d. Peralatan Perlengkapan .................................................................. 63

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 4.1 Spesifikasi Alat yang Digunakan pada Sistem Pembangkitan ............ 36
Tabel 4.2 Spesifikasi Komponen-Komponen yang Digunakan pada Alat
Sinkronisasi Kedua Pembagkitan (PLTS dan PLN)............................ 37
Tabel 4.3 Spesifikasi Alat yang digunakan pada Sistem Jaringan
Distribusi ......................................................................................... 39
Tabel 4.4 Data Pengukuran pada Pembangkitan PLTS ..................................... 46
Tabel 4.5 Data Pengukuran Pada Sistem Distribusi Jaringan ........................ 49
Tabel 4.6 Data Pengukuran Pada Sistem Beban ............................................ 50
Tabel 4.7 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) Tanpa Beban ....................................... 50
Tabel 4.8 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) Terhadap Beban .................................. 51
Tabel 4.9 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Jaringan PLN
Tanpa Beban .................................................................................... 51
Tabel 4.10 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Jaringan PLN
Terhadap Beban ............................................................................... 51
Tabel 4.11 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang Terkoneksi dengan
Jaringan PLN Tanpa Beban .............................................................. 51
Tabel 4.12 Data Pengujian Prototype Pembangkitan dengan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang Terkoneksi dengan
Jaringan PLN Dengan Beban ............................................................ 51

DAFTAR GRAFIK

Halaman
Grafik 4.1 Data Pengukuran Tegangan Pada Pembangkitan PLTS............................ 47
Grafik 4.2 Data Pengukuran Arus Pada Pembangkitan PLTS..................................... 48

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1 Skema Sel Surya .......................................................................... 6
Gambar 2.2 Kurva Karakteristik Sel Surya....................................................... 7
Gambar 2.3 Sistem Kerja Sel Surya ................................................................. 10
Gambar 2.4 Panel Surya.................................................................................... 11
Gambar 2.5 Baterai/Aki ................................................................................... 12
Gambar 2.6 Battery Control Regulator (BCR) ................................................ 14
Gambar 2.7 Inverter ......................................................................................... 15
Gambar 2.8 Tarif Dasar PLN ........................................................................... 16
Gambar 3.1 Diagram Alir Sistem PLTS Hingga ke Beban Pada Prototype .... 35
Gambar 4.1 Skema Pembangkitan Beban dengan Pembangkitan PLTS ........ 41
Gambar 4.2 Skema Pembangkitan Beban dengan Pembangkitan Jaringan
PLN ............................................................................................. 42
Gambar 4.3 Skema Sinkronisasi Pembangkitan Sistem Pembangkitan PLTS
Terhadap Jaringan PLN................................................................. 44
Gambar 4.4 Rangkaian Ekivalen Hasil Dari Sinkronisasi Pada Prototype
Pembangkitan Sistem Pembangkitan PLTS Terhadap
Jaringan PLN................................................................................. 45
Gambar 4.5 Transformator Step-Down ........................................................... 45

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perusahaan Listrik Negara (PLN) merupakan penyuplai listrik di Indonesia
dan sebuah Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang bergerak di bidang
industri kelistrikan.
Indonesia merupakan negara yang luas dan memiliki goegrafis yang
bervariatif, seperti dataran tinggi, perbukitan, lembah, dan dataran rendah.
Oleh sebab itu, diperlukan saluran yang panjang dari pembangkit untuk
sampai ke beban.. Salah satu masalah yang akan timbul pada panjangnya
saluran listrik adalah Voltage Drop (Jatuh tegangan). Karenanya perlu adanya
usaha untuk memperbaiki Voltage Drop yang disebabkan oleh rugi-rugi
disepanjang saluran dengan cara membangun pembangkit-pembangkit kecil
di sepanjang saluran. Tujuannyaadalah untuk memperbaiki Voltage Drop.

Tugas Akhir (TA) ini membuat sebuah prototype sistem pembangkitan energi
terbarukan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang terintegrasi
dengan jaringan PLN. Prototype yang dibuat diharapkan dapat memberi
gambaran pada perbaikan Voltage Drop dengan mendekatkan pembangkit
tersebut ke beban.

2

Pemilihan PLTS sebagai pembangkit alternatif adalah karena PLTS
menggunakan sumber energi terbarukan yang memanfaatkan energi surya
matahari (photovoltaic).

Selain merupakan energi terbarukan, PLTS juga merupakan sistem
pembangkitan yang ramah lingkungan dan juga praktis serta flexible untuk
memenuhi kebutuhan listrik dengan kemudahan pemakaian yang dapat
digunakan dimana dan kapan saja.

Komponen sistem rangkaian dari PLTS ini merupakan komponen sistem yang
umumnya terdiri dari rangkaian sel surya yang membentuk modul surya (PV
Panel) dan beberapa komponen pendukung, seperti baterai, inverter, sistem
kontrol, dan lain-lain.

Pada proses penggabungan kedua pembangkitan, maka masalah yang akan
dihadapi adalah proses sinkronisasi. Proses sinkronisasi antar pembangkitan
sistem akan berhasil jika memiliki kesamaan pada tegangan kerja, urutan
phase, frekuensi kerja, dan sudut phase.

Dengan konsep ini, maka diharapkan sistem energi listrik terbarukan PLTS
yang terintegrasi dengan jaringan PLN pada sebuah prototype dapat dijadikan
model sebagai upaya dalam memperkecil Voltage Drop.

1.2 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Merancang skema dan membuat prototype sistem pembangkitan energi

3

terbarukan PLTS terhadap beban dan terhadap beban yang terintegrasi
dengan Jaringan PLN.
2. Menganalisis tegangan, arus dan daya pada sistem prototype.

1.3 Manfaat

Manfaat yang diharapkan agar tercapainya

penelitian ini adalah sebagai

berikut:
1. Dengan berhasilnya pembuatan prototype sistem pembangkitan energi
terbarukan PLTS yang terintegrasi dengan jaringan PLN dapat dijadikan
model sebagai usaha untuk memperbaiki Voltage Drop.
2. Dapat menjadi motivasi agar dapat terciptanya sistem pembangkitan energi
terbarukan dan ramah lingkungan yang lain, bagi mahasiswa yang akan
mengerjakan tugas akhir.

1.4 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah bagaimana membuat sebuah
prototype dari sebuah Sistem pembangkitan dari Pembangkit Listrik Tenaga
Surya (PLTS) yang terhubung dengan sistem jaringan listrik. Mulai dari
proses pembangkitan pada masing-masing pembangkit, selanjutnya dengan
proses sinkronisasi pada kedua pembangkitan, dilanjutkan dengan sistem
pada transmisi, hingga pendistribusian sampai pada beban.

4

1.5 Batasan Masalah

Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir ini
adalah:
1.

Sistem pembangkitan energi terbarukan PLTS.

2.

Perhitungan daya, arus, dan beban pada prototype.

3.

Spesifikasi alat pada rangkaian PLTS.

4.

Perancangan skala pembangkitan hingga pendistribusian.

1.6 Sistematika Penulisan

BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini menjelaskan tugas akhir secara umum, yang berisi latar
belakang, tujuan, manfaat penelitian, batasan masalah, rumusan masalah,
hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menjelaskan secara umum tentang teori dasar yang berhubungan
materi dan peralatan yang akan dibuat, serta hal-hal yang berhubungan
dengan aplikasi alat.

BAB III METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang langkah-langkah yang akan dilakukan pada penelitian.
Di antaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan
perangkat penelitian, serta prosedur kerja dan perancangan.

5

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil pengambilan data terukur, hasil pengujian terhitung dan
terukur, serta analisa hasil perhitungan dan pengukuran yang diuji.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang simpulan dari hasil penelitian yang dilakukan dan saran-saran
untuk pengembangan penelitian lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Spesifikasi Sel Surya

2.1.1 Karakteristik Sel Surya
Skema sel surya secara sederhana yang terhubung pada tegangan
ditunjukkan pada Gambar 2.1. Sedangkan, arus dan kurva karakteristik sel
surya ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.1 Skema Sel Surya[5]
Prinsip kerja dari sistem pembangkitan energi terbarukan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah dengan mengubah energi dari sinar
matahari yang diubah menjadi energi listrik oleh sel-sel surya pada panel
surya dengan cara memisahkan energi yang diterima menjadi tipe positif
(P) dan tipe negatif (N). Setelah diubah kemudian energi listrik disimpan
pada baterai/aki dengan perintah Battery Charge Regulator (BCR) yang
kemudian menyuplai beban (220Vac). Namun sebelum ke beban, teganan

7

dan arus diubah terlebih dahulu oleh inverter dari sebelumnya tegangan
dan arusnya (12Vdc) menjadi (220Vac).

Gambar 2.2 Kurva Karakteristik Sel Surya[5]

Pada grafik di atas, menggambarkan keadaan sebuah sel surya beroperasi
secara normal. Sel surya akan menghasilkan energi maksimum, jika nilai
Vm dan Im juga maksimum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maksimum
pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar
matahari. Voc adalah volt maksimum pada nilai arus nol; Voc naik secara
logaritma dengan peningkatan sinar matahari. Karakter ini yang
memungkinkan sel surya untuk mengisi aki.

Terdapat dua parameter pembatas yang digunakan untuk mengarakteristik
keluaran Photovoltaic (PV) yang dihasilkan dari irradiansi, temperatur
operasional, dan luasan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2:

8

a.

Short circuit current (ISC)
Arus maksimum pada tegangan nol, yaitu

= 0,

=

dalam

hal ini ISC berbanding langsung terhadap cahaya matahari yang
tersedia.
b.

Open circuit voltage (VOC)
Tegangan maksimum pada saat arus nol, nilai VOC meningkat
secara logaritmik terhadap peningkatan cahaya matahari. Bila sel
surya tak berbeban, maka akan terjadi arus hubung singkat (Isc).
Dengan mengatur beban sampai harga tertentu, maka akan
didapatkan kurva karakteristik arus dan tegangan sel surya. Bila
bebannya sangat besar, maka tidak ada arus yang melewatinya.
Kondisi ini sama dengan memutus penghubung pada amperemeter
dan hasil penunjukan voltmeter merupakan tegangan tanpa beban
(Voc). Pada keadaan tanpa penyinaran kondisi sel surya seperti
dioda penyearah dan bila mendapat penyearah akan mengalir arus
yang berlawanan dengan arah arus pada dioda. Grafik karakteristik
antara tegangan dan arus dari sel surya pada kondisi gelap dan
penyinaran terlihat seperti Gambar 2.2. Dari gambar karakteristik
sel surya yang disinari terdapat tiga titik beban (Voc), arus hubung
singkat (Isc), dan titik daya maksimum yang merupakan perkalian
antara arus dan tegangan yang menghasilkan daya maksimum.

2.1.2 Sistem Kerja PLTS
Matahari muncul sebagai sumber dan pemasok utama energi yang akan
mendukung hampir keseluruhan dari proses ini. Energi yang disalurkan

9

matahari akan diserap dan diterima oleh panel surya (solar panel). Panel
surya memiliki alat pembantu yaitu Battery Control Regulator (BCR)
yang berfungsi sebagai pengatur banyaknya energi yang disimpan oleh
panel surya. BCR akan membagikan energi tersebut secara merata kepada
baterai-baterai yang ada sampai seluruh baterai terisi penuh. Baterai
kemudian akan menyalurkan daya yang sudah dimilikinya menuju bebanbeban, baik berupa beban 12Vdc atau pun beban 220Vac. Namun untuk
beban 220Vac harus terlebih dahulu melalui proses perubahan arus dan
tegangan dari baterai. Yaitu melalui DC/AC inverter yang akan merubah
arus listrik sesuai dengan yang diinginkan yaitu 220Vac dan langsung
menghubungkannya dengan alat-alat yang membutuhkan energi listrik.
Setelah proses ini, maka alat-alat tersebut sudah bisa digunakan. Pada
kondisi malam hari, panel surya tidak akan menampung energi dari
matahari lagi. Energi yang didapatkan berasal dari baterai yang telah
menampung energi matahari pada siang hari. Sistem kerja Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) dapat ditunjukkan pada Gambar 2.3.

10

Gambar 2.3 Sistem Kerja Sel Surya[5]

2.1.3 Komponen Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) secara umum terdiri dari
beberapa komponen, yaitu:
a. Modul Surya
Modul surya adalah komponen utama dalam sistem Photovoltaic (PV)
yang mengubah sinar matahari menjadi listrik. Listrik yang dihasilkan
adalah arus DC. Kapasitas daya modul surya diukur dalam satuan Wattpeak (Wp) yang merupakan spesifikasi modul surya yang menyatakan
besarnya daya yang bisa dihasilkan oleh modul surya pada saat insolasi
surya atau radiasi surya yang datang dan diterima sebesar 1000 W/m2
dengan kondisi suhu lingkungan 250C. Daya dan arus listrik yang
dihasilkan modul surya berubah-ubah bergantung pada besar intensitas

11

radiasi surya yang diterima. Daya keluaran modul surya juga dipengaruhi
oleh faktor lingkungan, bayangan, sudut kemiringan instalasi, dan
kebersihan permukaan panel surya.
Contoh panel surya dapat ditunjukkan pada Gambar 2.4 berikut,

Gambar 2.4 Panel Surya[9]

Modul surya menghasilkan listrik dan arus DC. Listrik DC ini dapat
digunakan langsung pada beban-beban DC atau dapat juga untuk mengisi
aki/baterai. Listrik dari modul surya ini juga dapat digunakan pada
peralatan listrik AC dengan menggunakan inverter untuk mengubah arus
DC menjadi AC.

b. Baterai/Aki
Baterai atau istilah umumnya aki, berfungsi untuk menyimpan energi dari
modul surya sehingga dapat digunakan pada saat tidak ada sinar matahari.
Ada beberapa jenis baterai/aki yang digunakan dalam sistem PV.
Baterai/aki pada mobil tidak semuanya cocok untuk pemakaian pada

12

sistem PLTS karena Fluktuasi pemakaian (discharge) yang terjadi dalam
sistem PV. Jenis baterai/aki yang bisa digunakan adalah:
1.

Baterai deep cycle lead acid atau yang biasa digunakan pada
mobil golf.

2.

Baterai yang biasa digunakan pada kapal selam (dapat digunakan
kurang lebih 2—3 tahun).

Contoh baterai/aki dapat ditunjukkan pada Gambar 2.5 berikut:

Gambar 2.5 Baterai/Aki[9]
Menentukan ukuran baterai/aki dengan langkah ini hanya dilakukan
apabila menggunakan baterai dalam sistem PV yang akan dirancang, dapat
dihitung dengan cara[4] :
1. Kebutuhan baterai minimun (baterai hanya digunakan 50% untuk
pemenuhan kebutuhan listrik). Dengan demikian, kebutuhan daya
dikalikan dua :

13

=

×2
=

12

/ 100

2. Kebutuhan baterai (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuan 3
hari tanpa sinar matahari).
=

×3 ×2
=

12

/ 100

Adanya faktor pengali 3 (tiga) pada persamaan yang menghitung
kebutuhan baterai adalah untuk mengantisipasi bila hujan atau mendung
terus-menerus selama 3 (tiga) hari berturut-turut atau tanpa adanya sinar
matahari. Sedangkan, faktor pengali 2 (dua) disebabkan baterai tidak boleh
50% kehilangan kapasitasnya bila ingin baterainya tahan lama, terutama
untuk baterai kering seperti gel dan AGM (Absorbent Glaas Mad).
Dengan kata lain, diusahakan agar Depth of Diodary (DOD) tidak
melampaui 50% karena sangat mempengaruhi lifetime dari baterai itu
sendiri.

Ukuran kapasitas baterai dinyatakan dengan satuan Ampere-hours (Ah).
Ukuran baterai yang digunakan dalam sistem PV berbeda-beda,
bergantung pada kebutuhan beban. Umumnya baterai memiliki efisiensi
sebesar 80%.

14

c. Baterry Control Regulator (BCR)
Komponen ini diperlukan untuk mengatur lalu lintas listrik dari modul
surya ke baterai/aki dan dari baterai/aki ke beban. Saat baterai/aki sudah
penuh, maka regulator akan memberhentikan proses pengisian listrik dari
modul surya ke baterai, dan akan mengisi kembali setelah baterai/aki
berkurang lebih dari atau sama dengan 5% dari kapasitas maksimum.
begitu sebaliknya. Saat listrik di dalam baterai tinggal 20-30% regulator
akan memutus aliran listrik dari baterai ke beban, contoh dari BCR dapat
dilihat pada Gambar 2.6 berikut,

Gambar 2.6 Battery Control Regulator (BCR) [9]

d. Inverter
Inverter berfungsi mengubah listrik DC (yang dihasilkan modul dan
baterai) menjadi listrik AC yang bisa dimanfaatkan sesuai spesifikasi
peralatan elektrik rumah tangga (120 atau 240 Vac, 50 atau 60 Hz).
Inverter banyak terdapat di pasaran dengan ukuran bervariasi mulai dari

15

250 Watt hingga 8000 Watt. Contoh inverter dapat ditunjukkan pada
Gambar 2.7 berikut,

Gambar 2.7 Inverter[9]

e. Komponen Pendukung
Selain komponen-komponen utama, sistem PV juga memiliki beberapa
aksesoris dan komponen pendukung lainnya, seperti pengkabelan,
aksesoris lain bergantung jenis aplikasinya, yang terdiri dari modul, baterai
atau sekelompok baterai, battery control regulator, kabel penghubung,
dan peralatan rumah tangga.

2.2 Jaringan Perusahaan Listrik Negara (PLN)

PLN merupakan sebuah Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang bergerak
dibidang industri kelisrikan didirikan pada 27 Oktober 1945 dan satu-satunya
penyuplai listrik terbesar di indonesia dengan berbagai pembangkitan untuk
memenuhi kebutuhan listrik pada masyarakat luas.

Proses pembangkitan pada PLN yaitu :
1. PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air);
2. PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap);

16

3. PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas);
4. PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Disel), dan lainnya.

Hingga saat ini pada dasarnya PLN masih menggunakan energi fosil yaitu
berupa batu bara dan minyak bumi sebagai energi pembangkitan yang
merupakan energi yang akan berkurang dan habis, jika terus-menerus
digunakan. Hal ini secara tidak langsung memengaruhi perekonomian
pengguna listrik karena dapat kita lihat bahwa Tarif Dasar Listrik (TDL)
setiap tahunnya meningkat.

Gambar 2.8 Tarif Dasar PLN
(http://bisnis.liputan6.com/read/478646/cek-disini-berapa-besar-kenaikanbiaya-listrik-rumah-anda)
Berdasarkan data Tarif Dasar Listrik (TDL) pada Gambar 2.8, kebutuhan
listrik di Indonesia akan semakin meningkat. Secara langsung hal itu akan
berdampak pada kebutuhan energi pada pembangkitan. Contohnya pada
proses pembangkitan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Untuk
memenuhi beban pada konsumen listrik, maka pada proses pembangkitan

17

akan membutuhkan banyak energi berupa batu bara sebagai energi pemutar
turbin agar generator mampu menghasilkan daya yang dibutuhkan oleh
beban.

PT persero Perusahaan Listrik Negara (PLN) menyatakan pada sebuah media
VIVANEWS.COM pada hari Kamis tanggal 3 April 2014 “Kami kesulitan
melakukan penyambungan pembangkit listrik energi terbarukan berkapasitas
di bawah 10 MW ke sistem distribusi PLN. Kesulitan penyambungan
pembangkit listrik energi terbarukan berkapasitas kecil adalah karena belum
adanya pedoman standar terkait teknis dan prosedur”. Direktur Operasi Jawa
Bali Sumatera PLN Ngurah Adnyana mengatakan akibat belum adanya
pedoman yang standar, pihaknya kesulitan menyerap pasokan listrik dari
pembangkit-pembangkit kecil. Padahal, listrik dari pembangkit jenis ini
(energi terbarukan) sangat dibutuhkan PLN guna mengurangi beban
pembelian BBM sebagai bahan baku.“Tahun ini kami menargetkan porsi
BBM sebagai bahan baku pembangkit turun 4% dibanding tahun lalu atau
menjadi 9,3% saja. Karena itu, penyerapan energi listrik dari pembangkit
kecil tersebut perlu ditingkatkan,” ungkapnya, Kamis (3/4/2014) pada media
“vivanews.com”

Sebagai gambaran, pada 2013 sekitar 12,3% energi listrik yang dihasilkan
PLN bahan bakunya berasal dari BBM. Nilai tersebut memang lebih rendah
dibanding tahun sebelumnya yang tercatat sebesar 15% energi listrik bahan
bakunya berasal dari BBM. Adnyana menyebutkan hingga tahun ini, serapan

18

perseroan terhadap energi listrik dari pembangkit kecil ini mencapai 300
MW. Sementara potensi yang ada mencapai 2.400 MW.

2.3 Sinkronisasi Pada Interkoneksi Sistem Tenaga
Pembangkitan dalam sistem interkoneksi adalah suatu sistem tenaga listrik
yang terdiri dari beberapa pusat listrik (pembangkit) dan beberapa Gardu
Induk (GI) yang saling terhubung (terinterkoneksi) antara satu dengan yang
lain melalui sebuah saluran transmisi dan melayani beban yang ada pada
semua

gardu

induk

yang

terhubung.

Adanya

sistem

interkoneksi

menyebabkan :
1. Keandalan sistem yang semakin tinggi
2. Efisiensi pembangkitan tenaga listrik dalam sistem meningkat
3. Mempermudah penjadwalan pembangkitan
Tujuan utama dari operasi sistem tenaga listrik memenuhi kebutuhan daya
(demand) dengan biaya yang minimum, dimana sistem harus aman dengan
dampak terhadap lingkungan di bawah standar, mempunyai keandalan yang
memenuhi standar dan dapat melayani permintaan secara continue sepanjang
waktu.

Namun, pada proses interkoneksi sistem tenaga adalah bagaimana
menggabungkan beberapa pusat listrik (Pembangkit) dan beberapa gardu
induk yang saling terhubung (terinterkoneksi) agar dapat sinkron. Artinya
sinkronisasi pada interkoneksi sistem tenaga merupakan syarat mutlak agar
interkoneksi sistem tenaga mampu terhubung satu sama lainnya untuk saling

19

memenuhi kebutuhan (beban) secara otomatis dan terus menerus dengan
aman.

2.3.1 Syarat-Syarat Proses Sinkronisasi
Sinkronisasi atau menghubungkan paralel atau sejajar perlu dipenuhi tiga
syarat untuk tegangan sistem-sistem yang akan diparalelkan yaitu:
a. Memiliki Tegangan Kerja yang Sama
Dengan power faktor satu berarti tegangan antara dua sumber tegangan
itu berasal dari dua sumber yang sifatnya statis, misal dari battery atau
transformator, maka tidak akan ada arus antara keduanya. Namun,
apabila dua sumber merupakan sumber tegangan yang dinamis
(generator), maka power faktornya akan terjadi deviasi naik dan turun
secara periodik bergantian dan berlawanan. Hal ini terjadi karena
adanya sedikit perbedaan sudut phase yang sesekali bergeser karena
faktor gerak dinamis dari penggerak.

Itu bisa dibuktikan dengan membaca secara bersamaan Rpm, misal dua
generator dalam keadaan sinkron, generator pertama memiliki
kecepatan putar 1500 rpm dan generator kedua memiliki kecepatan
putar 1501 rpm, maka terdapat selisih 1 putaran per menit dengan
perhitungan 1/1500 x 360o, maka terdapat beda fase 0,24o. selisih
tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus sirkulasi
antara 2 buah generator tersebut dan sifatnya tarik menarik. Hal ini
memang tidak akan membahayakan, namun sebaiknya masing-masing
generator menunjukkan power faktor yang sama. Jika terjadi power

20

faktor yang berbeda dengan selisih tidak terlalu akibatnya, salah satu
generator yang memiliki nilai power faktor rendah akan memiliki nilai
arus yang sedikit lebih tinggi. Hal yang harus diperhatikan adalah tidak
melebihi arus nominal dan daya nominal dari generator. Pada generator
yang akan diparalel biasanya di dalam alternatornya ditambahkan
peralatan yang dinamakan “droop kit”. Droop kit ini berupa current
transformer yang dipasang. Di sebagian lilitan dan outputnya
disambungkan ke AVR. Droop kit ini berfungsi untuk mengatur power
faktor berdasarkan besarnya arus beban. Sehingga pembagian beban
KVAR diharapkan sama pada KW yang sama.

b. Memiliki Urutan Phase yang Sama
Yang dimaksud urutan phase adalah arah putaran dari ketiga phase.
Arah urutan ini dalam dunia industri dikenal dengan nama CW (Clock
Wise) yang artinya searah jarum jam dan CCW (Counter Clock Wise)
yang artinya berlawanan dengan jarum jam. Hal ini dapat diukur
dengan alat Phase Sequence tipe jarum. Jika pada saat mengukur jarum
bergerak berputar ke kanan dinamakan CW dan jika berputar kekiri
dinamakan CCW. Disamping itu, dikenal juga urutan phase ABC dan
CBA. ABC identik dengan CW, sedangkan CBA identik dengan CCW.

c. Memiliki Frekuensi Kerja yang Sama
Pada dunia industri dikenal dua buah sistem frekuensi yaitu 50 Hz dan
60 Hz. Dalam pengoperasian sebuah generator bisa saja memiliki
frekuensi yang fluktuatif (berubah-ubah) karena faktor-faktor tertentu.

21

Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang
membatasi frekuensi pada minimal 48,5 Hz dan maksimal 51,5 Hz.
Namun pada generator pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 Hz
sebagai overspeed.Pada saat hendak paralel, dua buah generator tentu
tidak memiliki frekuensi yang sama persis. Jika memiliki frekuensi
yang sama persis, maka generator tidak akan bisa paralel karena sudut
phasanya belum sesuai. Salah satu harus dikurang sedikit atau dilebihi
sedikit untuk mendapatkan sudut phasa yang tepat. Setelah dapat
disinkron dan berhasil sinkron, maka kedua generator memiliki
frekuensi yang sama persis.

d. Memiliki Sudut Phase yang Sama
Memiliki sudut phase yang sama bisa diartikan kedua phase dari dua
generator memiliki sudut phase yang berhimpit sama atau 0o. Dalam
kenyataannya tidak memungkinkan memiliki sudut yang berhimpit
karena genset yang berputar meskipun dilihat dari parameternya
mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan
Synchronoscope pasti bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan
kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit untuk mendapatkan sudut
berhimpit dalam jangka waktu 0,5 detik. Breaker butuh waktu tidak
kurang dari 0,3 detik untuk close pada saat ada perintah close pada
proses sinkron masih diperkenankan perbedaan sudut maksimal 10o.
Dengan perbedaan sudut maksimal 10o selisih tegangan yang terjadi
berkisar 4 Volt. Peralatan modul untuk mengakomodasi kebutuhan

22

sinkron generator, yaitu Load sharing, Synchronizing, Dependent start
stop, dan lain lain.

Apabila salah satu syarat di atas tidak dipenuhi, maka antara kedua sistem yang
diparalelkan akan terjadi selisih tegangan yang dapat menyebabkan arus yang
cukup besar sehingga dapat menimbulkan kerusakan pada mesin. Dalam praktik
ada suatu alat yang dapat mengecek ketiga syarat tersebut diatas yaitu yang
disebut sinkronoskop. Selain sinkronoskop, dapat digunakan juga seperti
sinkronoskop lampu, pengukur volt nol, dan osilograf elektron yang dapat
dipergunakan sebagai sinkronoskop.

2.3.2 Proses Sinkronisasi
Prosedur untuk melakukan proses sinkronisasi dapat diuraikan sebagai
berikut:
1. Menghidupkan Sychronizing Switch untuk memulai proses paralel
•

Untuk proses paralel secara manual, Synchronizing Switch
diposisikan pada posisi manual.

•

Untuk proses Paralel secara otomatis, Synchronizing Switch
diposisikan pada posisi auto.

2. Mengatur Voltage Adjuster untuk menyamakan tegangan Line dengan
generator sambil mengatur Diff Voltage meter.
3. Mengatur Speed Adjuster untuk menyamakan frekuensi Line dengan
generator sambil mengamati jarum Synchronizing meter sampai
bergerak searah jarum jam dengan putaran lambat 0,2 Hz (1 putaran
dalam 5 detik).

23

•

Jika dilakukan dengan manual, maka pada saat jarum Syncron
berada pada posisi 5 s/d 10° sebelum mencapai titik puncak (posisi
jam 12) dengan menggerakkan tuas CB pada posisi ON untuk
melakukan paralel.

•

Jika dilakukan secara otomatis, maka proses sinkronisasi (paralel)
akan bekerja sendiri.

2.3.3 Pengaruh yang Ditimbulkan Bila Ketentuan Sinkronisasi Generator
Tidak Dipenuhi

1.

Pada generator yang diparalel dengan PLN, maka apabila generator
yang akan diparalel memiliki tegangan lebih tinggi, maka begitu
breaker close generator tersebut memiliki power faktor yang rendah.
Namun, tidak membahayakan karena power faktor di PLN masih
induktif dan berdaya besar. Apabila generator itu memiliki tegangan
yang lebih rendah, maka power faktor akan bersifat kapasitif dan
memiliki kecenderungan akan terjadi reverse power. Reverse power
dibatasi pada level 5% dari daya nominal. Pada generator yang
diparalel dengan generator pada saat sama belum berbeban, maka
apabila tegangan power faktor akan rendah (induktif). Namun,
sebaliknya power faktor genset yang lain akan juga rendah namun
bersifat kapasitif. Hingga genset yang lain memiliki kecenderungan
reverse power.

24

2.

Jika urutan phase tidak sama yaitu sistem ABC di paralel
dengan sistem CBA, maka akan terjadi selisih tegangan sebesar 2 kali
tegangan nominal. Hal itu bisa dideteksi dengan diukur secara manual
menggunakan voltmeter, pada saat synchronoscope menunjuk 0
derajat, terdapat selisih sebesar 2 x 400 V.

3.

Jika frekuensi tidak sama diparalelkan, maka akan terjadi beberapa
kemungkinan yaitu dari yang paling ringan sampai yang paling berat.
Sebagai contoh generator 1 memiliki frekuensi 49 hz, sedangkan
generator

2

memiliki

frekuensi

50

hz.

Dengan

melihat

Synchronoscope, maka jarum akan berputar dengan kecepatan sudut 2
phi r/detik atau 1 putaran/ detik. Jika pada saat masuk pas pada sudut
nol, maka generator yang memiliki frekuensi lebih rendah akan
mengalami reverse power pada saat terhubung sinkron fekuensi ada
pada 49,5 Hz dan proteksi reverse power akan bekerja mengamankan,
namun jika pada saat masuk sinkron pas posisi Synchronoscope di
sudut 180 derajat itu berarti terjadi selisih tegangan yang sangat besar
disamping kemungkinan reverse juga terjadi kerusakan yang fatal
terhadap generator, pada Breaker akan muncul arus yang besar dan
menimbulkan percikan api yang besar dan pada Engine akan terjadi
hunting sesaat. Hal itu bisa mengakibatkan kerusakan mekanis sampai
patah pada Cransaft, karena tekanan beban besar yang tiba-tiba.

4.

Jika sudut fase tidak sama, namun kecenderungan frekuensi sama
hanya akan menyebabkan hunting sesaat tanpa ada kemungkinan

25

reverse power Namun juga sangat berbahaya, jika berbeda sudutnya
terlalu besar, Engine akan mengalami tekanan sesaat hingga hunting.

Power Factor Correction
Perbaikan power factor yaitu suatu usaha atau langkah-langkah untuk
dapat mencapai sistem kelistrikan yang optimal. Power factor yang buruk
dapat merugikan suatu sistem kelistrikan. Adapun kerugian yang dapat
ditimbulkan dengan adanya power factor yang buruk atau rendah adalah :

1. Daya terpasang listrik PLN (KVA) tidak dapat optimal. Jika beban yang
ada sudah mencapai batas arus yang diijinkan, maka tidak dapat
menambah beban listrik lagi. Sedangkan, kw yang terpakai masih
dibawah daya terpasang.
2. Dengan power factor yang rendah akan dikenakan penalty/denda dari
PLN yang nilai rupiah/kvarh nya cukup tinggi. Hal ini karena sudah
melebihi ketentuan yang distandarkan dari PLN yaitu sebesar 0,85.
(Sumber : http://pln.co.id)
3. Dengan power factor yang rendah, maka arus menjadi lebih tinggi.
Dengan arus yang tinggi ini akan menjadikan kabel lebih panas karena
energi yang terbuang karena arus, maka dengan tahanan kabel yang
tetap dan arus yang melewati kabel berbanding lurus dengan panas yang
dikeluarkan.
4. Jika instalasi dengan kabel penghantar yang panjang dan jauh, maka
akan menyebabkan tegangan jatuh (V) semakin besar diujung beban.

26

Tegangan jatuh berbanding lurus dengan arus yang melewati
penghantar.

Dengan keempat kerugian yang ditimbulkan oleh karena power factor
yang rendah, maka diupayakan memperbaikinya dengan memasang
kapasitor bank. Konsep dasar sehingga dengan pemasangan kapasitor
bank dapat memperbaiki power factor dari suatu sistem kelistrikan
dapat dijelaskan sebagai berikut :
a.

Beban-beban yang memiliki kecenderungan memiliki cosphi
kurang dari satu tertinggal (leaging) adalah beban beban listrik
yang memiliki unsur lilitan dan inti besi. misalnya lampu tabung
dengan

ballastnya,

motor-motor

listrik,

las

listrik,

dan

transformator regulator.
b.

Daya listrik yang dipakai untuk mengoperasikan peralatan
tersebut terdiri dari dua unsur yaitu daya aktif dan daya reaktif.
Daya aktif adalah daya yang terpakai yang terukur dengan
kilowattmeter. Daya ini membentuk energi aktif persatuan waktu
dan dapat diukur dengan kwh meter. Sedangkan, daya reaktif
adalah daya yang terpakai sebagai energi pembangkitan flux
magnetic

sehingga

timbul

magnetisasi.

Dan

daya

ini

dikembalikan ke sIstem karena efek induksi elektromagnetik itu
sendiri.

27

2.3.4 Jenis-Jenis Sinkronisasi
Berdasarkan jenisnya, sinkronisasi tegangan dapat dibedakan menjadi tiga,
yaitu:

1. Sinkronisasi Tegangan AC—AC
Pada sinkronisasi tegangan arus bolak-balik (VAC) dapat dilihat pada
aplikasi nyata yaitu berupa sinkronisasi dua atau lebih generator AC
pada pembangkitan. Pada dasarnya tegangan, frekuensi, fasa, dan sudut
fasa dari kedua pembangkitan akan berbeda. Output dari proses
sinkronisasi keduanya adalah bagaimana menyamakan tegangan,
frekuensi, fasa, dan sudut fasa dari kedua pembangkiatan tersebut.

2. Sinkronisasi Tegangan AC—DC
Pada proses sinkronisasi jenis tegangan arus bolak-balik (AC) terhadap
tegangan arus searah (DC) memiliki tujuan yang sama yaitu
menyamakan tegangan, frekuensi, fasa, dan sudut fasa dari kedua
pembangkiatan. Namun pada prosesnya berbeda, harus ada yang
diubah jenis tegangan salah satunya. Apakah tegangan arus AC yang
akan diubah menjadi tegangan arus DC atau sebaliknya. Pada
kehidupan sehari-hari dapat dijumpai pada pemakaian laptop, yaitu
tegangan diturunkan oleh adaptor dan diubah arusnya menjadi arus
DC, kemudian menghidupkan laptop dengan kedua sumber tersebut
(battery dan jaringan PLN) atau dengan salah satunya saja.

3. Sinkronisasi Tegangan DC—DC

28

Pada

proses

sinkronisasi

memiliki

tujuan

yang

sama

yaitu

menyamakan tegangan, frekuensi, fasa, dan sudut fasa dari kedua
pembangkitan. Namun, pada dasarnya pada pembangkitan jenis ini
tidak memiliki frekuensi, fasa, dan sudut fasa. Artinya proses
sinkronisasinya hanya membutuhkan penyearah saja dari masingmasing pembangkitan, agar tegangan lebih tidak saling masuk ke arah
pembangkitan. Pada kehidupan sehari-hari dapat dijumpai pada PLTS
yang memiliki lebih dari satu panel surya.

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dan perancangan serta penyelesaian penulisan laporan tugas akhir
“Rancang Bangun Prottype Sistem Pembangkitan Energi Terbarukan Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang Terintegrasi Dengan Jaringan PLN” dilakukan
di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung terhitung mulai
dari awal Juli 2013 hingga akhir Mei 2014.

3.2 Alat dan Bahan

Peralatan yang akan digunakan, yaitu:
1. Satu unit PC dengan spesifikasi core i3 dengan system operasi windows7
2. Perlengkapan pada prototype, antara lain:
a) Rangkaian pembangkitan PLTS, meliputi:
1. PV module
2. Baterai/aki
3. Inverter
4. Kabel
b) Jaringan PLN
c) Rangkaian sinkronisasi (konverter) dari jaringan PLN terhadap rangkaian

30

PLTS, meliputi:
1.

Transformator Step-Down AC

2.

Diode Bridge

3.

Kapasitor

4.

IC Regulator 7815

5.

IC Regulator 7915

6.

Resistor

7.

VCB

8.

Indikator LED

9.

Kabel

d) Rangkaian transmisi, meliputi:
1. Inverter
2. Transformator step-up AC
3. Transformator step-down AC
4. Kabel penghubung
e) Rangkaian beban, meliputi:
1. Beban resistif
f) Perlengkapan prototype, meliputi:
1. Kaca akrilik
2. Triplek
3. Paku ripet
4. Siku sudut
5. Bracket
6. Besi batang

31

7. Cat semprot
8. Lem
9. Aksesoris lainnya

3.3 Metode Penelitian

Pada penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa langkah kerja yang dilakukan
antara lain:

3.3.1 Studi Literatur
Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi baik dari buku, jurnal, bahan
dari internet maupun sumber-sumber lain yang berkaitan dengan penelitian ini, di
antaranya adalah:
a. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS);
b. Jaringan PLN
c. Sinkronisasi dua pembangkitan;
d. Konverter AC-DC
e.