PENGGUNAAN ENERGI SURYA TERBARUKAN (1)
PENGGUNAAN ENERGI SURYA TERBARUKAN
DENGAN MENGGUNAKAN KOMBINASI
OFF GRID DAN GRID TIE INVERTER
D
I
S
U
S
U
N
OLEH
SUBUR EKO WARDOYO
JONGGOL - BOGOR
Desember 2016
DAFTAR ISI
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Tujuan
1.3. Ruang Lingkup
Bab 2. Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
2.1. Panel Surya
2.2. Inverter
2.3. Battery/Aki
2.4. Charge Controller (Cas Kontroller)
Bab 3. Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang digunakan
3.1. Luminous Smart Charging Hybrid Inverter
3.2. Low Voltage Disconnect (LVD)
3.3. Timer
4.3. Grid Tie Inverter (GTI)
3.5. Konfigurasi Sistem
Bab 4. Hasil dan Kesimpulan
4.1. Hasil
4.2. Kesimpulan
BAB 1
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Penggunaan energi terbarukan hingga saat ini sudah semakin berkembang. Peralatan
pendukung serta teknologi yang digunakan semakin ringan dan efisien serta mudah untuk
didapatkan. Dengan menggunakan energi terbarukan yang berasal dari matahari diharapkan
penggunaan tenaga listrik yang berasal dari pembakit masal (PLN) semakin berkurang.
Tenaga listrik yang yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk mengurangi jumlah
komsumsi listrik yang semakin hari semakin besar.
Dengan berkurangnya komsumsi listrik, secara perhitungan ekonomis jumlah
pengeluaran yang terjadi semakin berkurang. Energi alternative sinar matahari ini adalah
salah satu terobosan dalam pemenuhan energi untuk Negara-negara yang mengalami krisis
energi.
1.2. Tujuan
Dalam proyek ini penggunaan perangkat PLTS yang terdiri dari panel surya,
inverter dan battery (AKI) yang digunakan untuk mengurangi jumlah pemakian KWH
listrik rumah sehingga biaya listrik menjadi berkurang.
1.3. Ruang Lingkup
Batasan dalam proyek ini adalah penggunaan mini PLTS yang terdiri dari 400WP
surya panel, 200AH battery, inverter (GTI dan standalone) yang dapat menghasilkan listrik
yang dapat disuntikan melalui instalasi listrik rumah yang sudah ada
BAB 2
Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
2.1. Panel Surya
Sel surya merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi sinar matahari
menjadi energi listrik dengan proses efek photovoltaic, karenanya dinamakan juga sel
photovoltaic (Photovoltaic cell - disingkat PV).
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6 V
tanpa beban (open circuit) atau 0,45 V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik
yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika
36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan nominalsekitar 16 V.
Tegangan ini cukup untuk digunakan mengecas aki 12 V.
Jenis-jenis Sel Surya
Jenis pertama sel surya adalah Kristal silicon. Jenis ini terdiri dari 2 buah tipe yaitu
monocrystallin dan polycristallin. Monocrystalline memiliki efisiensi yang tertinggi (1520%) tetapi memiliki kelemahan dalam hal keadaan mendung tidak bisa menghasilkan
energi seperti polycristalline. Jadi penggunaanya dikhususkan untuk daerah yang memiliki
intensitas cahaya matahari yang stabil
Untuk polycristalline efiensinya berkisar antara 13-16%. Walaupun efisiensinya
kurang tetapi dalam keadaan cuaca yang tidak bersahabat panel surya jenis ini masih
mampu menghasilkan energi listrik jika dibandingkan dengan monocristalline
Untuk jenis kedua yaitu Thin Film adalah panel surya yang menggunakan lapisan
film tipis sehingga sangat ringan. Penggunaan bahan2 seperti cadmium, Indium
menentukan effisiensi panel surya ini. Panel jenis ini mempunyai efisiensi relative kecil
hanya antara 6-12%. Bisasanya digunakan untuk peralatan elektronik yang membutuhkan
daya listrik yang kecil seperti kalkulator, mainan dll
2.2. Inverter
Rangkaian Inverter Sederhana
Inverter adalah sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengubah energi
listrik arus searah menjadi energi listrik arus bolak-balik. Jenis inverter yang dikenal ada
beberapa
1.
Stand-Alone Inverter
Inverter jenis ini dipergunakan untuk menghidupkan peralatan elektronika tanpa perlu
menggunakan energi dari perusahaan listrik. Inverter ini menggunakan tenaga dari battery
ataupun panel surya. Jenis inverter ini juga dibagi berdarkan bentuk output tegangan yang
dihasilkan. Bentuk yang dihasilkan adalah pure sinewave dan modified sinewave.
Betuk Tegangan dan Arus Inverter
Untuk pure sineware maka bentuk gelombang output adalah murni sinus yang
menyerupai dengan tenaga listrikyang dihasilkan oleh perusahaan listrik. Bentuk
gelombang ini yang paling sesuai dengan semua peralatan listrik. Untuk bentuk gelombang
modified sine wave peralatan yang digunakan haruslah bersifat resitif murni. Bila
menggunakan beban yang bersifat induktif seperti motor listrik maka peralatan tersebut
tidak akan bisa bekerja.
2.
Grid-Tie Inverter
Konfigurasi Grid-Tie Inverter
Grid-Tie Inverter(GTI) adalah jenis inverter yang digunakan untuk mengubah
energi listrik DC yang berasal dari panel surya ataupun battery menjadi listrik AC yang
langsung dapat disuntikan kedalam jala-jala listrik pengguna. Bila menggunakan meteran
listrik yang bersifat 2 arah maka energi yang dihasilkan bila berlebih akan menggurangi
penggunaan energi listrik dari sumber listrik (Power Grid/PLN) serta mendapatkan
kompensasi pengurangan penggunaan daya listrik.
Perangkat GTI ini sudah banyak dipasarkan di Indonesia. Beragam bentuk dan daya
yang dihasilkannya bisa diperoleh ditoko online atau dipusat-pusat perdagangan perangkat
listrik. GTI yang dipasarkan biasanya sudah disematkan teknologi MPPT. Teknologi ini
akan mengoptimalkan penggunakan daya yang dihasilkan pada panel surya jika
dihubungkan lansung kepanel surya sebagai sumber energinya.
Beragam Grid-Tie Inverter
Sebagaimana diketahui, energi listrik arus bolak-balik (ABB) merupakan jenis energi listrik
yang memiliki persamaan tegangan dan arus yang berbentuk sinusoidal. Dalam melakukan
pengukuran ABB tidaklah sama dengan Arus Searah (Direct Current). Tegangan dan arus
akan selalu berubah-ubah mengikuti gelombang sinusoidal dengan frekuensi 50Hz.
Akibatnya tegangan akan selalu berubah sebanyak 50 kali dalam 1 detik. Untuk mengukur
tegangan dan arus digunakan persamaan rata-rata kuadrat (root mean squared) untuk
mendapatkan nilai pengukuran sesaat.
Pengukuran daya ABB terdiri dari 3(tiga) buah komponen, yakni: Daya Apparent
(KVA), Daya Real (KWh) dan Daya Reaktif (KVar). Pengukuran daya tersebut mengikuti
hubungan segitiga siku-siku sebagaimana gambar berikut.
Untuk mengukur daya ABB didapatkan suatu parameter yang menunjukan berapa
besar perbandingan antara daya real dan daya apparent yang disebut dengan Power Factor
(PF). Nilai besar sudut tersebut menunjukan perbandingan antara ketiga jenis daya ABB
yang dipergunakan.
Hubungan antara KVA, KWh dan KVar
Pelanggan listrik secara umum mendapatkan sumber listrik yang berasal dari
jaringan listrik (power grid) menggunakan perangkat distribusi menuju peralatan-peralatan
yang membutuhkan energi listrik. Peralatan atau yang sering disebut beban akan menyerap
energi listrik sesuai dengan sifat dari beban yang ada. Bila beban bersifat resistif maka daya
nyata akan timbul, sebaliknya bila ada sifat reaktif beban maka akan membutuhkan juga
daya reaktif.
Penyaluran Energi Listrik
Penggunaan Grid-Tie Inverter(GTI) adalah salah satu solusi untuk mengurangi
penggunaan listrik pelanggan. GTI akan menghasilkan daya nyata yang secara langsung
disuntikan kedalam jaringan listrik pelanggan tanpa perlu merubah konfigurasi sistem yang
telah ada. Daya nyata tersebut akan mengurangi daya nyata yang diambil dari jaringan
listrik sehingga power factor (PF) mempunyai nilai yang berbeda. Perbedaan tersebut
dikarenakan sudut yang dihasilkan semakin besar mengingat daya real yang diukur menjadi
lebih kecil sedangkan daya reaktif tetap.
Penggunaan Grid-Tie Inverter
GTI juga mempunyai beberapa fitur yang ditanamkan dalam modul antara lain
1.
2.
Islanding
Fitur ini berfungsi untuk memberhentikan kerja GTI bila listirk dari sumbernya
padam. Dengan berhentikan kerja GTI maka listrik yang dihasilkan juga ikut berhenti
MPPT
Maximum Power Point Tracking (MPPT) adalah fitur yang digunakan untuk
memaksimumkan penggunaan sumber listrik MPPT yang berasal dari Panel Surya.
Panel surya memliki karakteristik yang khusus sehingga pemanfaatan fitur ini
membuat daya yang digunakan optimal.
2.3. Battery/Aki
Seperti diketahui, penggunaan AKI sangat membantuk hidup kita sehari-hari.
Dengan AKI kita bisa menyalakan kendaraan, menghidupkan lampu cadangan dan lain
sebagainya. Ternyata jenis aki yang dikenal terdiri dari AKI Starter dan Aki Deep Cycle.
Aki Starter Dibuat untuk menghasilkan arus yang sangat besar. AKI starter
digunakan untuk menyalakan mesin kendaraan yang membutuhkan arus yang sangat besar.
Jenis aki ini memiliki plat-plat yang tipis yang disusun secara seri sehingga menghasilkan
tegangan sesuai yang dibutuhkan
Jenis-Jenis Aki
Aki Starter
AKI Deep Cycle adalah AKI yang digunakan untuk menghasilkan arus yang stabil
dengan waktu yang lebih lama. Konstruksi plat yang digunakan lebih tebal jika
dibandingkan dengan AKI Starter. Jenis aki ini biasanya digunakan untuk peralatan yang
menggunakan motor listrik seperti kursi roda, mobil golf, forklift ataupun digunakan untuk
menyimpan energi listrik pada proyek energi alternatif
Aki Deep Cycle
Selain pembagian secara fungsi dikenal juga berdasarkan teknologi yang digunakan
dalam menghasilkan energi listrik.
Flooded Lead Acid Battery (FLA) / Wet cells merupakan jenis aki yang sering
disebut sebagai aki basah. Jenis ini paling banyak ada dipasaran. Ada lubang pengisian air
aki (aquadest) bila tinggi cairan pada aki mengalami pengurangan akrena penguapan
Valve-Regulated Lead Acid Battery (VLRA) merupakan jenis aki yang dikenal
sebagai aki kering. Jenis ini tidak memiliki lubang pengisian air aki (aquadest). Jenis aki ini
memiliki katup ventilasi yang hanya terbuka jika tekanan didalam aki tinggi. Karena
penguapan yang terjadi sangat kecil sekali maka jenis aki ini sering disebut sebagai aki
kering.
Teknologi gel yang disematkan pada jenis aki gel memungkinkan penggunaan aki
dengan cairan elektrolit yang berbentuk seperti gel. Gel ini dibentuk dengan menambahkan
cairan elektrolit dengan pasir silika. Jenis aki ini sudah memiliki seft discharge yang kecil
sehingga aki jenis ini akan sangat efisien dalam menyimpan energi listrik yang
diperolehnya
Absorbent Glass Mat Battery (AGM) adalah jenis aki yang menggunakan pemisah
yang terbuat dari fiberglass. Elektrolit yang terserap akan aman didalam aki. Jenis aki ini
dapat ditempatkan dalam posisi terbalik sekalipun tanpa mengurangi kinerja aki yang
bersangkutan
2.4. Charge Controller (Cas Kontroller)
Charge Controller PWM dan MPPT
Charge controller adalah alat yang digunakan untuk mengisi battery dalam sistem
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Charge controller digunakan untuk memastikan
output yang dihasilkan dari solar panel tidak merusak battery atau perangkat inverter.
Jenis controller terdiri dari PWM dan MPPT. PWM (Pulse-Width Modulation)
adalah jenis charge controller sederhana dan yang paling murah. Controller ini bekerja
dengan mengubah besarnya Duty Cycle (DC) dari beban. Perubahan DC ini disesuaikan
dengan tegangan dan arus yang keluar dari controller sehingga beban (aki/inverter)
mendapatkan tegangan dan arus kerja yang optimal.
Maximum Power Point Tracking (MPPT) bekerja berdasarkan kurva karakteristik
Panel Surya. Karakteristik panel surya seperti terlihat dibawah ini
Kurva Karakteristik Panel Surya
Untuk mendapatkan daya yang tertinggi dari panel surya digunakan maka perlu
adanya pelacakan kurva daya (dengan mengalikan arus dengan tegangan) seperti dilihat
pada kurva warna biru. Pada titik tertinggi daya itulah controller akan mempertahankan
tegangan dan arus yang ada. Bila terjadi perubahan intensitas cahaya matahari maka
controller akan memproses proses pencarian (tracking) sesuai dengan algoritma MPPT
untuk mendapatkan nilai optimum daya.
BAB 3
Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang digunakan
3.1. Luminous Smart Charging Hybrid Inverter
Pada proyek ini digunakan Luminous Smart Charging Hybrid Inverter 850VA 12V adalah sebuah inverter yang didalamnya sudah menggunakan charge controller PWM
dengan daya maksimum 400Wp
Luminous Inverter Pure Sine Wave
Inverter ini menghasilkan gelombang murni sinus sehingga semua peralatan
elektronik dirumah masih dapat digunakan bila alat ini dihidupkan. Tipe ini akan
membackup daya sebesar 850 VA atau sekitar 680 watt.
Beberapa pengaturan yang perlu diatur dengan alat ini terkait jenis aki yang
digunakan (tubular, flat plate atau local) serta setting intelligent charge (on atau off).
Cara kerja alat ini adalah daya yang dihasilkan panel surya akan masuk pada masuk
kedalam charge controller yang terembedded dan akan mengisi aki. Tegangan aki tentunya
akan meningkat seiring dengan lamanya pengecasan. Bila tegangan sudah mencapai 14.5V
(mode unregulated) atau 15V (mode regulated) maka secara otomatis listrik dari PLN akan
diputuskan dan akan menggunakan daya listrik dari alat ini (berasal dari panel surya dan
aki). Hal ini juga terjadi bila terjadi pemadaman listrik, Luminous akan menggunakan
listrik yang berasal dari dirinya(berlaku seperti UPS).
Panel Belakang Luminous Inverter Pure Sine Wave
Alat ini hanya bekerja disiang hari, mengingat panel surya akan bekerja ketika
matahari bersinar. Tetapi malam hari bila menggunakan lampu DC 12V sistem ini bisa
digunakan.
Sumber lampu DC berasal dari terminal load Luminous yang mengeluarkan
tegangan 12V (sesuai Aki). Terminal ini akan mengeluarkan daya yang tersimpan dalam
aki hingga tegangan 11.5V. Bila aki pada Luminous ini mencapat tegangan sebesar 11.5V
maka secara otomatis aki akan diisi oleh alat ini agar tegangan battery tidak sampai drop
lebih bawah lagi. Tegangan yang drop berlebihan dapat merusak aki.
3.2. Low Voltage Disconnect (LVD)
Adalah sebuah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memutus arus dari
suatu sumber listrik (biasanya aki) bila tegangan yang diberikan lebih rendah dari tegangan
batas terendah yang sudah ditentukan. Selain itu LVD akan menyambungkan kembali arus
bila tegangan telah melewati tegangan atas tertentu (threshold)
Rangkaian LVD sederhana
Rangkaian sederhana LVD menggunakan IC 555 sebagai pengendali utama. 4 buah
resistor digunakan untuk menetapkan tengangan terendah dan tertinggi LVD dengan
menggunakan prinsip-prinsip hukum ohm. Relay digunakan untuk menyambungkan atau
memutuskan arus kepada beban.
LVD ini dapat dibuat dengan menggunakan PCB yang sudah terdapat lubang untuk
merekatkan komponenya dengan menggunakan timah patri. Sebuah rangkaian LVD yang
sudah jadi dapat dilihat sebagai berikut
Rangkaian LVD yang sudah dirakit
3.3. Timer
Timer Sinotimer
Timer/pewaktu digunakan untuk menentukan waktu kerja suatu perangkat
elektronik. Pengaturan bisa dilakukan dalam satu minggu. Pada proyek ini digunakan
Sinotimer 12V dalam mengatur waktu menyalanya Grid Tie Inverter. Grid tie ini akan
bekerja hanya dimalam hari saja.
3.4. Grid Tie Inverter (GTI)
Grid Tie Inverter Modul
Grid Tie Inverter (GTI) adalah peralatan yang digunakan untuk menginjeksi
tegangan listrik PLN sehingga penggunaan listrik PLN menjadi lebih rendah. GTI ini
digunakan pada malam hari dengan menggunakan energi yang berasal dari aki yang sudah
diisi panel surya.
3.5. Konfigurasi Sistem
Konfigurasi sistem yang digunakan seperti gambar diatas. Luminous akan bekerja
seperti UPS sehingga memerlukan input tegangan dari PLN (AC input) dan keluar menuju
perangkat elektronik (AC output). Selain itu dibutuhkan aki/battery untuk menyimpan
energi listrik yang diperoleh dari panel surya.
Ouput (DC Load) digunakan untuk menghiduupkan GTI harus melewati timer dan
LVD. Seperti yang dijelaskan sebelumnya timer digunakan untuk menastikan jam kerja
GTI hanya di malam hari. Dengan melakukan setting jam hidup yang mati antara pukul
18.00 – 05.30 dipastikan GTI akan bekerja dengan rentang waktu tersebut.
Sebelum masuk dalam GTI tegangan dari DC Load Luminous di filter oleh Low
Voltage Disconnect (LVD). LVD akan memastikan tegangan yang dipergunakan GTI
diatas 11.6V. Bila tegangan dibawah 11.6V maka Luminous akan melakukan self charging
aki.
AC output
AC input
DC
Konfigurasi Sistem
BAB 4
Hasil dan Kesimpulan
4.1. Hasil
Berdasarkan meter listrik didapatkan data dari bulan Agustus hingga Desember
2016 sebagai berikut:
Bulan
2016-08
2016-09
2016-10
2016-11
2016-12
Stand Awal
25.869
26.225
26.587
26.950
27.263
Stand Akhir
26.225
26.587
26.950
27.263
27.589
Jumlah
356
362
363
313
326
Rata2/Hari
0.12
0.12
0.12
0.10
0.11
Dari table diatas didapatkan penurunan penurunan penggunaan energi listrik sebesar
313/363 x 100% = 86.22%, atau jadi penurunan penggunaan listrik sebesar 13.78%. energi
listrik yang dihasilkan sangat dipengaruhi dengan intensitas cahaya yang didapatkan dari
sinar matahari.
Persentase hasil energi listrik ini didapatkan dengan konfigurasi 400W Panel Surya
polycrystalline dengan Battery/Aki sebesar 200AH dengan kondisi cuaca bulanan yang
relatif cerah.
4.2. Kesimpulan
Penggunaan energi surya merupakan alternatif untuk menggurangi pemakaian
energi listrik konvensional. Penggunaan energi ini memerlukan peralatan yang saat ini
sudah semakin beragam berdasarkan teknologi yang digunakan.
Besarnya energi yang dihasilkan sangat dipengaruhi dengan besarnya daya
perangkat yang dipergunakan. Perangkat yang dipergunakan tersebut antara lain adalah
Battery dan panel surya.
Penggunaan teknologi MPPT merupakan alternatif terbarukan dalam mencapai nilai
effisiensi tertinggi dalam penggunaan energi surya yang dihasilkan panel surya. Teknologi
ini sudah banyak disematkan dalam perangkat penghasil energi listtrik terbarukan.
REFERENSI
http://www.renewableenergyworld.com/articles/print/pvw/volume-1/issue-4/solarenergy/how-pv-grid-tie-inverters-can-zap-utility-power-factor.html
http://sanfordlegenda.blogspot.co.id/2013/09/Lead-Acid-Battery-Mengenal-jenis-jenisaki.html
http://www.reuk.co.uk/wordpress/electric-circuit/simple-low-voltage-disconnect-withne555/
DENGAN MENGGUNAKAN KOMBINASI
OFF GRID DAN GRID TIE INVERTER
D
I
S
U
S
U
N
OLEH
SUBUR EKO WARDOYO
JONGGOL - BOGOR
Desember 2016
DAFTAR ISI
Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
1.2. Tujuan
1.3. Ruang Lingkup
Bab 2. Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
2.1. Panel Surya
2.2. Inverter
2.3. Battery/Aki
2.4. Charge Controller (Cas Kontroller)
Bab 3. Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang digunakan
3.1. Luminous Smart Charging Hybrid Inverter
3.2. Low Voltage Disconnect (LVD)
3.3. Timer
4.3. Grid Tie Inverter (GTI)
3.5. Konfigurasi Sistem
Bab 4. Hasil dan Kesimpulan
4.1. Hasil
4.2. Kesimpulan
BAB 1
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Penggunaan energi terbarukan hingga saat ini sudah semakin berkembang. Peralatan
pendukung serta teknologi yang digunakan semakin ringan dan efisien serta mudah untuk
didapatkan. Dengan menggunakan energi terbarukan yang berasal dari matahari diharapkan
penggunaan tenaga listrik yang berasal dari pembakit masal (PLN) semakin berkurang.
Tenaga listrik yang yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk mengurangi jumlah
komsumsi listrik yang semakin hari semakin besar.
Dengan berkurangnya komsumsi listrik, secara perhitungan ekonomis jumlah
pengeluaran yang terjadi semakin berkurang. Energi alternative sinar matahari ini adalah
salah satu terobosan dalam pemenuhan energi untuk Negara-negara yang mengalami krisis
energi.
1.2. Tujuan
Dalam proyek ini penggunaan perangkat PLTS yang terdiri dari panel surya,
inverter dan battery (AKI) yang digunakan untuk mengurangi jumlah pemakian KWH
listrik rumah sehingga biaya listrik menjadi berkurang.
1.3. Ruang Lingkup
Batasan dalam proyek ini adalah penggunaan mini PLTS yang terdiri dari 400WP
surya panel, 200AH battery, inverter (GTI dan standalone) yang dapat menghasilkan listrik
yang dapat disuntikan melalui instalasi listrik rumah yang sudah ada
BAB 2
Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
2.1. Panel Surya
Sel surya merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi sinar matahari
menjadi energi listrik dengan proses efek photovoltaic, karenanya dinamakan juga sel
photovoltaic (Photovoltaic cell - disingkat PV).
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sebuah sel surya sangat kecil, sekitar 0,6 V
tanpa beban (open circuit) atau 0,45 V dengan beban. Untuk mendapatkan tegangan listrik
yang besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang tersusun secara seri. Jika
36 keping sel surya tersusun seri, akan menghasilkan tegangan nominalsekitar 16 V.
Tegangan ini cukup untuk digunakan mengecas aki 12 V.
Jenis-jenis Sel Surya
Jenis pertama sel surya adalah Kristal silicon. Jenis ini terdiri dari 2 buah tipe yaitu
monocrystallin dan polycristallin. Monocrystalline memiliki efisiensi yang tertinggi (1520%) tetapi memiliki kelemahan dalam hal keadaan mendung tidak bisa menghasilkan
energi seperti polycristalline. Jadi penggunaanya dikhususkan untuk daerah yang memiliki
intensitas cahaya matahari yang stabil
Untuk polycristalline efiensinya berkisar antara 13-16%. Walaupun efisiensinya
kurang tetapi dalam keadaan cuaca yang tidak bersahabat panel surya jenis ini masih
mampu menghasilkan energi listrik jika dibandingkan dengan monocristalline
Untuk jenis kedua yaitu Thin Film adalah panel surya yang menggunakan lapisan
film tipis sehingga sangat ringan. Penggunaan bahan2 seperti cadmium, Indium
menentukan effisiensi panel surya ini. Panel jenis ini mempunyai efisiensi relative kecil
hanya antara 6-12%. Bisasanya digunakan untuk peralatan elektronik yang membutuhkan
daya listrik yang kecil seperti kalkulator, mainan dll
2.2. Inverter
Rangkaian Inverter Sederhana
Inverter adalah sebuah rangkaian elektronika yang digunakan untuk mengubah energi
listrik arus searah menjadi energi listrik arus bolak-balik. Jenis inverter yang dikenal ada
beberapa
1.
Stand-Alone Inverter
Inverter jenis ini dipergunakan untuk menghidupkan peralatan elektronika tanpa perlu
menggunakan energi dari perusahaan listrik. Inverter ini menggunakan tenaga dari battery
ataupun panel surya. Jenis inverter ini juga dibagi berdarkan bentuk output tegangan yang
dihasilkan. Bentuk yang dihasilkan adalah pure sinewave dan modified sinewave.
Betuk Tegangan dan Arus Inverter
Untuk pure sineware maka bentuk gelombang output adalah murni sinus yang
menyerupai dengan tenaga listrikyang dihasilkan oleh perusahaan listrik. Bentuk
gelombang ini yang paling sesuai dengan semua peralatan listrik. Untuk bentuk gelombang
modified sine wave peralatan yang digunakan haruslah bersifat resitif murni. Bila
menggunakan beban yang bersifat induktif seperti motor listrik maka peralatan tersebut
tidak akan bisa bekerja.
2.
Grid-Tie Inverter
Konfigurasi Grid-Tie Inverter
Grid-Tie Inverter(GTI) adalah jenis inverter yang digunakan untuk mengubah
energi listrik DC yang berasal dari panel surya ataupun battery menjadi listrik AC yang
langsung dapat disuntikan kedalam jala-jala listrik pengguna. Bila menggunakan meteran
listrik yang bersifat 2 arah maka energi yang dihasilkan bila berlebih akan menggurangi
penggunaan energi listrik dari sumber listrik (Power Grid/PLN) serta mendapatkan
kompensasi pengurangan penggunaan daya listrik.
Perangkat GTI ini sudah banyak dipasarkan di Indonesia. Beragam bentuk dan daya
yang dihasilkannya bisa diperoleh ditoko online atau dipusat-pusat perdagangan perangkat
listrik. GTI yang dipasarkan biasanya sudah disematkan teknologi MPPT. Teknologi ini
akan mengoptimalkan penggunakan daya yang dihasilkan pada panel surya jika
dihubungkan lansung kepanel surya sebagai sumber energinya.
Beragam Grid-Tie Inverter
Sebagaimana diketahui, energi listrik arus bolak-balik (ABB) merupakan jenis energi listrik
yang memiliki persamaan tegangan dan arus yang berbentuk sinusoidal. Dalam melakukan
pengukuran ABB tidaklah sama dengan Arus Searah (Direct Current). Tegangan dan arus
akan selalu berubah-ubah mengikuti gelombang sinusoidal dengan frekuensi 50Hz.
Akibatnya tegangan akan selalu berubah sebanyak 50 kali dalam 1 detik. Untuk mengukur
tegangan dan arus digunakan persamaan rata-rata kuadrat (root mean squared) untuk
mendapatkan nilai pengukuran sesaat.
Pengukuran daya ABB terdiri dari 3(tiga) buah komponen, yakni: Daya Apparent
(KVA), Daya Real (KWh) dan Daya Reaktif (KVar). Pengukuran daya tersebut mengikuti
hubungan segitiga siku-siku sebagaimana gambar berikut.
Untuk mengukur daya ABB didapatkan suatu parameter yang menunjukan berapa
besar perbandingan antara daya real dan daya apparent yang disebut dengan Power Factor
(PF). Nilai besar sudut tersebut menunjukan perbandingan antara ketiga jenis daya ABB
yang dipergunakan.
Hubungan antara KVA, KWh dan KVar
Pelanggan listrik secara umum mendapatkan sumber listrik yang berasal dari
jaringan listrik (power grid) menggunakan perangkat distribusi menuju peralatan-peralatan
yang membutuhkan energi listrik. Peralatan atau yang sering disebut beban akan menyerap
energi listrik sesuai dengan sifat dari beban yang ada. Bila beban bersifat resistif maka daya
nyata akan timbul, sebaliknya bila ada sifat reaktif beban maka akan membutuhkan juga
daya reaktif.
Penyaluran Energi Listrik
Penggunaan Grid-Tie Inverter(GTI) adalah salah satu solusi untuk mengurangi
penggunaan listrik pelanggan. GTI akan menghasilkan daya nyata yang secara langsung
disuntikan kedalam jaringan listrik pelanggan tanpa perlu merubah konfigurasi sistem yang
telah ada. Daya nyata tersebut akan mengurangi daya nyata yang diambil dari jaringan
listrik sehingga power factor (PF) mempunyai nilai yang berbeda. Perbedaan tersebut
dikarenakan sudut yang dihasilkan semakin besar mengingat daya real yang diukur menjadi
lebih kecil sedangkan daya reaktif tetap.
Penggunaan Grid-Tie Inverter
GTI juga mempunyai beberapa fitur yang ditanamkan dalam modul antara lain
1.
2.
Islanding
Fitur ini berfungsi untuk memberhentikan kerja GTI bila listirk dari sumbernya
padam. Dengan berhentikan kerja GTI maka listrik yang dihasilkan juga ikut berhenti
MPPT
Maximum Power Point Tracking (MPPT) adalah fitur yang digunakan untuk
memaksimumkan penggunaan sumber listrik MPPT yang berasal dari Panel Surya.
Panel surya memliki karakteristik yang khusus sehingga pemanfaatan fitur ini
membuat daya yang digunakan optimal.
2.3. Battery/Aki
Seperti diketahui, penggunaan AKI sangat membantuk hidup kita sehari-hari.
Dengan AKI kita bisa menyalakan kendaraan, menghidupkan lampu cadangan dan lain
sebagainya. Ternyata jenis aki yang dikenal terdiri dari AKI Starter dan Aki Deep Cycle.
Aki Starter Dibuat untuk menghasilkan arus yang sangat besar. AKI starter
digunakan untuk menyalakan mesin kendaraan yang membutuhkan arus yang sangat besar.
Jenis aki ini memiliki plat-plat yang tipis yang disusun secara seri sehingga menghasilkan
tegangan sesuai yang dibutuhkan
Jenis-Jenis Aki
Aki Starter
AKI Deep Cycle adalah AKI yang digunakan untuk menghasilkan arus yang stabil
dengan waktu yang lebih lama. Konstruksi plat yang digunakan lebih tebal jika
dibandingkan dengan AKI Starter. Jenis aki ini biasanya digunakan untuk peralatan yang
menggunakan motor listrik seperti kursi roda, mobil golf, forklift ataupun digunakan untuk
menyimpan energi listrik pada proyek energi alternatif
Aki Deep Cycle
Selain pembagian secara fungsi dikenal juga berdasarkan teknologi yang digunakan
dalam menghasilkan energi listrik.
Flooded Lead Acid Battery (FLA) / Wet cells merupakan jenis aki yang sering
disebut sebagai aki basah. Jenis ini paling banyak ada dipasaran. Ada lubang pengisian air
aki (aquadest) bila tinggi cairan pada aki mengalami pengurangan akrena penguapan
Valve-Regulated Lead Acid Battery (VLRA) merupakan jenis aki yang dikenal
sebagai aki kering. Jenis ini tidak memiliki lubang pengisian air aki (aquadest). Jenis aki ini
memiliki katup ventilasi yang hanya terbuka jika tekanan didalam aki tinggi. Karena
penguapan yang terjadi sangat kecil sekali maka jenis aki ini sering disebut sebagai aki
kering.
Teknologi gel yang disematkan pada jenis aki gel memungkinkan penggunaan aki
dengan cairan elektrolit yang berbentuk seperti gel. Gel ini dibentuk dengan menambahkan
cairan elektrolit dengan pasir silika. Jenis aki ini sudah memiliki seft discharge yang kecil
sehingga aki jenis ini akan sangat efisien dalam menyimpan energi listrik yang
diperolehnya
Absorbent Glass Mat Battery (AGM) adalah jenis aki yang menggunakan pemisah
yang terbuat dari fiberglass. Elektrolit yang terserap akan aman didalam aki. Jenis aki ini
dapat ditempatkan dalam posisi terbalik sekalipun tanpa mengurangi kinerja aki yang
bersangkutan
2.4. Charge Controller (Cas Kontroller)
Charge Controller PWM dan MPPT
Charge controller adalah alat yang digunakan untuk mengisi battery dalam sistem
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Charge controller digunakan untuk memastikan
output yang dihasilkan dari solar panel tidak merusak battery atau perangkat inverter.
Jenis controller terdiri dari PWM dan MPPT. PWM (Pulse-Width Modulation)
adalah jenis charge controller sederhana dan yang paling murah. Controller ini bekerja
dengan mengubah besarnya Duty Cycle (DC) dari beban. Perubahan DC ini disesuaikan
dengan tegangan dan arus yang keluar dari controller sehingga beban (aki/inverter)
mendapatkan tegangan dan arus kerja yang optimal.
Maximum Power Point Tracking (MPPT) bekerja berdasarkan kurva karakteristik
Panel Surya. Karakteristik panel surya seperti terlihat dibawah ini
Kurva Karakteristik Panel Surya
Untuk mendapatkan daya yang tertinggi dari panel surya digunakan maka perlu
adanya pelacakan kurva daya (dengan mengalikan arus dengan tegangan) seperti dilihat
pada kurva warna biru. Pada titik tertinggi daya itulah controller akan mempertahankan
tegangan dan arus yang ada. Bila terjadi perubahan intensitas cahaya matahari maka
controller akan memproses proses pencarian (tracking) sesuai dengan algoritma MPPT
untuk mendapatkan nilai optimum daya.
BAB 3
Perangkat Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang digunakan
3.1. Luminous Smart Charging Hybrid Inverter
Pada proyek ini digunakan Luminous Smart Charging Hybrid Inverter 850VA 12V adalah sebuah inverter yang didalamnya sudah menggunakan charge controller PWM
dengan daya maksimum 400Wp
Luminous Inverter Pure Sine Wave
Inverter ini menghasilkan gelombang murni sinus sehingga semua peralatan
elektronik dirumah masih dapat digunakan bila alat ini dihidupkan. Tipe ini akan
membackup daya sebesar 850 VA atau sekitar 680 watt.
Beberapa pengaturan yang perlu diatur dengan alat ini terkait jenis aki yang
digunakan (tubular, flat plate atau local) serta setting intelligent charge (on atau off).
Cara kerja alat ini adalah daya yang dihasilkan panel surya akan masuk pada masuk
kedalam charge controller yang terembedded dan akan mengisi aki. Tegangan aki tentunya
akan meningkat seiring dengan lamanya pengecasan. Bila tegangan sudah mencapai 14.5V
(mode unregulated) atau 15V (mode regulated) maka secara otomatis listrik dari PLN akan
diputuskan dan akan menggunakan daya listrik dari alat ini (berasal dari panel surya dan
aki). Hal ini juga terjadi bila terjadi pemadaman listrik, Luminous akan menggunakan
listrik yang berasal dari dirinya(berlaku seperti UPS).
Panel Belakang Luminous Inverter Pure Sine Wave
Alat ini hanya bekerja disiang hari, mengingat panel surya akan bekerja ketika
matahari bersinar. Tetapi malam hari bila menggunakan lampu DC 12V sistem ini bisa
digunakan.
Sumber lampu DC berasal dari terminal load Luminous yang mengeluarkan
tegangan 12V (sesuai Aki). Terminal ini akan mengeluarkan daya yang tersimpan dalam
aki hingga tegangan 11.5V. Bila aki pada Luminous ini mencapat tegangan sebesar 11.5V
maka secara otomatis aki akan diisi oleh alat ini agar tegangan battery tidak sampai drop
lebih bawah lagi. Tegangan yang drop berlebihan dapat merusak aki.
3.2. Low Voltage Disconnect (LVD)
Adalah sebuah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk memutus arus dari
suatu sumber listrik (biasanya aki) bila tegangan yang diberikan lebih rendah dari tegangan
batas terendah yang sudah ditentukan. Selain itu LVD akan menyambungkan kembali arus
bila tegangan telah melewati tegangan atas tertentu (threshold)
Rangkaian LVD sederhana
Rangkaian sederhana LVD menggunakan IC 555 sebagai pengendali utama. 4 buah
resistor digunakan untuk menetapkan tengangan terendah dan tertinggi LVD dengan
menggunakan prinsip-prinsip hukum ohm. Relay digunakan untuk menyambungkan atau
memutuskan arus kepada beban.
LVD ini dapat dibuat dengan menggunakan PCB yang sudah terdapat lubang untuk
merekatkan komponenya dengan menggunakan timah patri. Sebuah rangkaian LVD yang
sudah jadi dapat dilihat sebagai berikut
Rangkaian LVD yang sudah dirakit
3.3. Timer
Timer Sinotimer
Timer/pewaktu digunakan untuk menentukan waktu kerja suatu perangkat
elektronik. Pengaturan bisa dilakukan dalam satu minggu. Pada proyek ini digunakan
Sinotimer 12V dalam mengatur waktu menyalanya Grid Tie Inverter. Grid tie ini akan
bekerja hanya dimalam hari saja.
3.4. Grid Tie Inverter (GTI)
Grid Tie Inverter Modul
Grid Tie Inverter (GTI) adalah peralatan yang digunakan untuk menginjeksi
tegangan listrik PLN sehingga penggunaan listrik PLN menjadi lebih rendah. GTI ini
digunakan pada malam hari dengan menggunakan energi yang berasal dari aki yang sudah
diisi panel surya.
3.5. Konfigurasi Sistem
Konfigurasi sistem yang digunakan seperti gambar diatas. Luminous akan bekerja
seperti UPS sehingga memerlukan input tegangan dari PLN (AC input) dan keluar menuju
perangkat elektronik (AC output). Selain itu dibutuhkan aki/battery untuk menyimpan
energi listrik yang diperoleh dari panel surya.
Ouput (DC Load) digunakan untuk menghiduupkan GTI harus melewati timer dan
LVD. Seperti yang dijelaskan sebelumnya timer digunakan untuk menastikan jam kerja
GTI hanya di malam hari. Dengan melakukan setting jam hidup yang mati antara pukul
18.00 – 05.30 dipastikan GTI akan bekerja dengan rentang waktu tersebut.
Sebelum masuk dalam GTI tegangan dari DC Load Luminous di filter oleh Low
Voltage Disconnect (LVD). LVD akan memastikan tegangan yang dipergunakan GTI
diatas 11.6V. Bila tegangan dibawah 11.6V maka Luminous akan melakukan self charging
aki.
AC output
AC input
DC
Konfigurasi Sistem
BAB 4
Hasil dan Kesimpulan
4.1. Hasil
Berdasarkan meter listrik didapatkan data dari bulan Agustus hingga Desember
2016 sebagai berikut:
Bulan
2016-08
2016-09
2016-10
2016-11
2016-12
Stand Awal
25.869
26.225
26.587
26.950
27.263
Stand Akhir
26.225
26.587
26.950
27.263
27.589
Jumlah
356
362
363
313
326
Rata2/Hari
0.12
0.12
0.12
0.10
0.11
Dari table diatas didapatkan penurunan penurunan penggunaan energi listrik sebesar
313/363 x 100% = 86.22%, atau jadi penurunan penggunaan listrik sebesar 13.78%. energi
listrik yang dihasilkan sangat dipengaruhi dengan intensitas cahaya yang didapatkan dari
sinar matahari.
Persentase hasil energi listrik ini didapatkan dengan konfigurasi 400W Panel Surya
polycrystalline dengan Battery/Aki sebesar 200AH dengan kondisi cuaca bulanan yang
relatif cerah.
4.2. Kesimpulan
Penggunaan energi surya merupakan alternatif untuk menggurangi pemakaian
energi listrik konvensional. Penggunaan energi ini memerlukan peralatan yang saat ini
sudah semakin beragam berdasarkan teknologi yang digunakan.
Besarnya energi yang dihasilkan sangat dipengaruhi dengan besarnya daya
perangkat yang dipergunakan. Perangkat yang dipergunakan tersebut antara lain adalah
Battery dan panel surya.
Penggunaan teknologi MPPT merupakan alternatif terbarukan dalam mencapai nilai
effisiensi tertinggi dalam penggunaan energi surya yang dihasilkan panel surya. Teknologi
ini sudah banyak disematkan dalam perangkat penghasil energi listtrik terbarukan.
REFERENSI
http://www.renewableenergyworld.com/articles/print/pvw/volume-1/issue-4/solarenergy/how-pv-grid-tie-inverters-can-zap-utility-power-factor.html
http://sanfordlegenda.blogspot.co.id/2013/09/Lead-Acid-Battery-Mengenal-jenis-jenisaki.html
http://www.reuk.co.uk/wordpress/electric-circuit/simple-low-voltage-disconnect-withne555/