Perencanaan Sistem Penerangan Jalan Umum Dan Taman Di Areal Kampus Usu Dengan Menggunakan Teknologi Tenaga Surya (Aplikasi Pendopo Dan Lapangan Parkir)

BAB II
LAMPU PENERANGAN JALAN UMUM TENAGA SURYA (PJU-TS)

2.1

Umum

Lampu Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya (PJU-TS) adalah lampu penerangan jalan
yang menggunakan cahaya matahari sebagai sumber energi listriknya. Penerangan Jalan Umum
Tenaga Surya ( PJU-TS ) sangat cocok digunakan untuk jalan-jalan di daerah-daerah yang belum
terjangkau oleh listrik PLN dan juga daerah-daerah yang mengalami krisis energi listrik terutama
di daerah terpencil. Namun belakangan ini PJU Tenaga Surya juga marak diaplikasikan di daerah
perkotaan seperti di kawasan jalan-jalan utama, jalan kawasan perumahan, lampu taman, area
kampus, area pabrik, halte bis, tempat parkir, pompa bensin (SPBU) dsb.

Penerangan Jalan Tenaga Surya merupakan sebuah alternatif yang murah dan hemat
untuk digunakan sebagai sumber listrik penerangan karena menggunakan sumber energi gratis
dan tak terbatas dari alam yaitu energi matahari. Lampu Jalan Tenaga Surya ( PJU Tenaga
Surya) menggunakan Modul/Panel Surya dengan lifetime hingga 25 tahun yang berfungsi
menerima cahaya (sinar) matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses
photovoltaic. Lampu ini secara otomatis dapat mulai menyala pada sore hari dan padam pada

pagi hari dengan perawatan yang mudah dan efisien selama bertahun tahun. Lampu Jalan Tenaga
Surya menggunakan Lampu LED jenis hi-power yang sangat terang, hemat energi dan tahan
lama, seperti terlihat pada Gambar 2.1 di bawah ini.

6

Gambar 2.1 Lampu Penerangan Jalan Tenaga Matahari (PJU-TS)

Lampu penerangan jalan (PJU) tenaga matahari mempunyai ketinggian tiang yang
berbeda-beda, mulai dari 5m s/d 14m. Jarak antar tiang juga bervariasi mulai dari 15m s/d 40m.
Jarak antar tiang tergantung ketinggian tiang, jenis lampu, dan cahaya yang dibutuhkan
(brightness).
Warna cahaya yang dipilih lampu penerangan jalan biasanya yang tergolong 'warm light'
bukan 'cool light'. Cool light atau identik dengan warna putih sepintas jauh lebih terang, tetapi
untuk cuaca buruk seperti asap, kabut, hujan gerimis maupun hujan deras warna 'cool light'
sangat tidak dianjurkan. Sedangkan 'warm light' yang identik dengan warna kuning dipilih
karena masalah safety. Dalam kondisi cuaca buruk maka warna kuning masih dapat tembus
sampai ke retina mata kita.
Terang tidaknya suatu penerangan biasanya diukur dalam satuan lumen yang merupakan
satuan luminasi flux. Sedangkan bila perangkat penerangannya sudah terpasang maka kekuatan

cahaya ( illuminasi rata-rata ) yang sampai ke obyek biasanya diukur dalam satuan lux atau
lumen/m2. Untuk aplikasi Penerangan Jalan Umum (PJU) biasanya diukur dalam lux per berapa

meter ketinggian sumber cahaya ke alat ukur. Contoh PJU yang mempunyai luminasi flux
sebesar 6075 lumen mempunyai illuminasi rata-rata 15 flux / 10 m.

Keunggulan Lampu Penerangan Jalan Tenaga Surya :
a. Terang dan tahan lama
b. Hemat energi
c. Ramah lingkungan
d. Bebas polusi
e. Cepat dan mudah dalam pemasangan
f. Hemat biaya perawatan
g. Life time yang lama (lampu LED hingga 11 tahun & solar panel hingga 25 tahun)
h. Cocok dipasang di segala lokasi
i. Tersedia dengan daya mulai dari lampu dengan daya 15w (950Lm) -168w (14.558 Lm)

Lampu Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya (PJU-TS) membutuhkan beberapa komponen
perangkat pendukung, yaitu :
a. Modul Solar Cell Mono/Polycrystalline : Alat ini merubah dari cahaya matahari menjadi

energi listrik DC dengan satuan WP ( WattPeak ).
b. Battery dan charger : Berfungsi sebagai alat menyimpan energi listrik.
c. Controller : Alat ini berfungsi untuk mengatur arus dari solar module ke battery dan
battery ke beban.

d. Beban : Sebagai objek beban berupa DC atau AC. Kalau Beban DC biasanya tanpa
coventer atau converter tergantung tegangan sama atau tidak dengan battery. Kalau beban
AC harus menggunakan inverter untuk merubah arus DC ke AC.
e. Solar bracket
f. Kabel listrik 2 core untuk wiring

2.2

Solar Cell (Panel Surya)
Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi

energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Listrik tenaga matahari dibangkitkan oleh
komponen yang disebut solar cell yang besarnya sekitar 10 - 15 cm persegi. Komponen ini
mengkonfirmasikan energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik. Solar cell merupakan
komponen vital yang umumnya terbuat dari bahan semi konduktor. Tenaga listrik yang

dihasilkan oleh satu solar cell sangat kecil maka beberapa solar cell harus digabungkan sehingga
terbentuklah satuan komponen yang disebut module.
Sel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silicon yang berperan sebagai
insulator pada temperatur rendah dan sebagaikonduktor bila ada energi dan panas. Sebuah
Silikon Sel Surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari 3 lapisan atas silikon tipe n
(silicondoping of “phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe p (silicondoping of “boron”).
Elektron-elektron bebas terbentuk dari milion photon atau benturan atom pada lapisan
penghubung (junction = 0.2-0.5 micron ) menyebabkan terjadinya aliran listrik.
Produk yang dikeluarkan oleh industri-industri solar cell adalah dalam bentuk module
yang ditunjukan pada Gambar 2.2. Pada aplikasinya, tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu
module masih cukup kecil (rata-rata maksimum tenaga listrik yang dihasilkan 130 W) maka

dalam pemanfaatannya beberapa module digabungkan dan terbentuklah apa yang disebut array.
Sebagai contoh untuk menghasilkan listrik sebesar 3 kW dibutuhkan array seluas kira-kira 20 30 meter persegi. Beberapa gambar panel surya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut ini.

Gambar 2.2 Panel Surya (Solar Cell)

Sel silikon di dalam solar cells panel yang disinari matahari/ surya, membuat photon
bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah sel silikon
menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang

lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

Solar cells panel module memiliki kapasitas output: Watt hour. Solar cell 50 WP 12 V,
memberikan output daya sebesar 50 Watt per hour dan tegangan adalah 12 Volt. Untuk
perhitungan daya yang dihasilkan per hari adalah 50 Watt x 5 jam (maximun peak intensitas
matahari). Kapasitas 10 WP artinya menghasil 10 watt dalam 1 jam apabila terjadi penyinaran
matahari dalam 5 jam dan menghasilkan arus dc 0,5 Ampere.

2.2.1

Modul Surya
Modul Surya ( Photovoltaic), berfungsi mengubah energi matahari menjadi arus listrik

DC yang diteruskan ke alat BCU untuk selanjutnya disimpan pada baterai. Modul surya terdiri
dari beberapa sel surya (Solar cell) yang disambung secara seri untuk menghasilkan system
tegangan tertentu. Apabila dilihat secara melintang, modul surya terdiri dari beberapa lapisan
seperti terlihat pada Gambar 2.3 dibawah ini :

Gambar 2.3 Modul Surya dan Penampang Lintang Modul Surya

Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi
energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Modul surya adalah unit rangkaian lengkap
(dilapisi bahan kedap air dan tahan terhadap perubahan cuaca), tersusun dari sejumlah sel surya
yang dirangkai secara seri dan paralel. Hal ini bertujan untuk meningkatkan tegangan dari arus
yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian system catu daya beban.
Bila foton yang terdiri dari jutaan partikel berenergi tinggi akibat radiasi sinar matahari
menumbuk atom silikon dari sel surya dan menghasilkan energi yang cukup mendorong elektron
terluar keluar dari orbitnya, maka akan timbul elektron-elektron bebas yang siap mengalir di
ujung-ujung terminal sel surya. Kemudian bila beban seperti lampu dipasang di antara terminal
negatif dan positif dari sel surya, maka elektron-elektron akan mengalir sebagai arus Iistrik

searah yang dapat menghidupkan lampu tersebut, Energi matahari tersedia terus-menerus, maka
arus listrik akan dialirkan ke beban terus menerus. Semakin besar radiasi matahari yang
mengenai sel surya, maka semakin besar pula arus yang dihasilkan oleh sel surya tersebut. Sel
surya akan selalu memproduksi energi listrik bila disinari oleh matahari. Oleh karenanya sel
surya tidak akan pernah habis atau rusak dalam membangkitkan listrik. Biasanya kerusakan
terjadi disebabkan karena sel surya tersebut pecah atau karena faktor lain, sehingga bila sel surya
dilindungi dengan baik, maka usianya bisa mencapai dua puluh tahun.

2.2.2

Jenis – jenis Solar Cell
Berdasarkan pada tipe bahan solar cell nya, modul surya yang umum dipakal

dikategoñkan kedalam 3 tipe dengan efisiensi konversinya yaltu perbandingan antara daya yang
dihasilkan modul surya dengan radiasi mataai yang ditangkap modul surya dalam satuan (%):
a. Type Mono Crystalline; terbuat dari silicon kristal tunggal, efisiensi konversi paling
tinggi(12%-18%). Secara visual dapat dilihat dimana wama solar cell merata. Harga tipe
modul ini relatif paling mahal.
b. Type Poly Crystalline;terbuat dari silicon kristal banyak (Poly), saat ini paling banyak
dipakai, efisiensi lebih rendah dari monokristal tetapi lebih tinggi dari amorphous. (10%15%). Secara visual dapat dilihat dimana wama permukaan solar cell tidak
merat&seragam. Harga tipe modul ni relatif lebih murah dari monokristal.
c. Type Amorphous; terbuat dari silicon yang tidak terbentuk kristalnya, oleh karenanya
disebut juga sebagai non kristalin. Secara visual tipe modul surya ini dapat dilihat dari
solar cell nya yg berupa lembaran (sheet, dan bukan kotak-kotak kecil seperti tipe
kristalin) dan juga dari ukuran fisiknya. Karena efisiensi konversinya yang rendah (paling

rendah diantara kedua type di atas berkirsar 8%-12%), maka ukuran modul surya tipe ini
hampir dua kali lipat dari ukuran modul surya kristalin dengan kapasitas yang sama.
Beberapa tahun yang lalu tipe ini ditinggalkan para pemakainya karena ketidakstabilan

outputnya apabila terkena matahari langsung. Belakangan beberapa produsen meng-claim
bahwa teknologi amorphous telah diperbaiki dan dapat menghasilkan listrik yang lebih
stabil. Tipe ini paling murah di antara dua tipe lainnya.

Output standar setiap modul surya umumnya dicantumkan pada label yang di lekatkan di
bagian belakang dari modul surya. Output tersebut di ukur pada STC (Standard Test Condition 1
kW/m2 pada distribusi spectral AM 1,5 dan Temperatur cell 25°C). Sedangkan output harian
yang dihasilkan oleh modul surya sangat tergantung pada tingkat radiasi matahari yang
menyinari modul surya.

2.2.3

Prinsip Kerja Solar Cell
Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan

n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran
electron, aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Bagian utama perubah
energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masingmasing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri
dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada
Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Spektrum radiasi sinar matahari

Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon- photon, jika
menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber) akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan
begitu saja dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan elektron dari
ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap
yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari
ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari
ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit lebih besar atau diatas dari pada energi bandgap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan
dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk
mengatur

bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari

semikonduktor yang dipergunakan. Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton
yang berasaldari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian
memperkecil refleksi dan rekombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.
Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber
harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa

menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu

bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang dikenal merupakan salah satu dari direct
semikonductor.
Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari menjadi
photon) tidak tergantung pada besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan
menghasilkan energi berkisar ±0.5 volt — max. 600 mV pada 2 amp , dengan kekuatan radiasi
solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per
sel surya.
Pada Gambar 2.5 grafik I-V Curve di bawah yang menggambarkan keadaan sebuah Sel
Surya beroperasi secara normal. Sel Surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan
Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol;
Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai
arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang
memungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.

Gambar 2.5 Grafik kurva I-V
Keterangan:
Isc

= Short-circuit current

Voc

= Open-circuit voltage

Vm

= Voltage maximum power

Im

= Current maximum power

Pm

= Power maximum-output dari PV array (watt)

2.2.4

Faktor Pengoperasian Solar Cell
Pengoperasian maximum Sel Surya sangat tergantung pada :

a. Ambient air temperature
Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secara maximum jika temperatur sel tetap normal
(pada 25o C), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperature normal pada PV sel akan
melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan temperatur Sel Surya 1o C (dari 25o C) akan
berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah 2x lipat
untuk kenaikkan temperatur Sel per 10o C.
b. Radiasi solar matahari (insolation)
Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung
keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh
pada current (I) sedikit pada volt.
c. Kecepatan angin bertiup
Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV array dapat membantu mendinginkan
permukaan temperatur kaca-kaca PV array.
d. Keadaan atmosfir bumi
Keadaan atmosfir bumi — berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air
udara (Rh), kabut dan polusi sangat mementukan hasil maximum arus listrik dari deretan
PV.

e. Orientasi panel atau array PV
Orientasi dari rangkaian PV (array) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar
panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maximum. Selain arah orientasi, sudut
orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi
maximum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak di
belahan Utara latitude, maka panel/deretan PV sebaiknya diorientasikan ke Selatan,
orientasi ke Timur—Barat, walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari
panel- panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum.
f. Posisi letak sel surya (array) terhadap sudut orientasi matahari (Tilt Angle)
Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus
akan mendapatkan energi maximum 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. Kalau sinar matahari
dengan bidang PV tidak tegak lurus, maka extra luasan bidang panel PV dibutuhkan
(bidang panel PV terhadap sun latitude yang berubah setiap jam dalam sehari).
Solar Panel PV pada Equator (latitude 0o) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan
menghasilkan energi maximum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus
dicarikan tilt angle yang optimum (maksimal).

2.3

Baterai (Battery)
Baterai adalah obyek kimia penyimpan arus listrik. Dalam sistem solar cell, energi listrik

dalam baterai digunakan pada malam hari dan hari mendung. Karena intensitas sinar matahari
bervariasi sepanjang hari, baterai memberikan energi yang konstan. Baterai tidak seratus persen
efisien, beberapa energi hilang seperti panas dari reaksi kimia, selama charging dan discharging.
Charging adalah saat energi listrik diberikan kepada baterai, discharging adalah pada saat energi

listrik diambil dari baterai. Satu cycle adalah charging dan discharging. Dalam sistem solar cell,
satu hari dapat merupakan contoh satu cycle baterai (sepanjang hari charging, malam digunakan/
discharging).
Baterai tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran. Ada dua jenis baterai yaitu "disposable"
dan rechargeable. Baterai rechargeable digunakan oleh sistem solar cell adalah aki/ baterai leadacid seperti terlihat pada Gambar 2.6 di bawah ini.

Gambar 2.6 Baterai

2.4

Battery Charger
Pengertian dari Battery Charger adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisi battery

dengan arus konstan hingga mencapai tegangan yang ditentukan. Bila level tegangan yang
ditentukan itu telah tercapai, maka arus pengisian akan turun secara otomatis ke level yang aman
tepatnya yang telah ditentukan dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat
sehingga indicator menyala menandakan battery telah terisi penuh. Rangkaian baterai charger
dapat dilihat pada Gambar 2.7 di bawah ini.

Gambar 2.7 Rangkaian Baterai Charger

Didalam rangkaian battery charger terdapat rangkaian regulator dan rangkaian
comparator. Rangkaian regulator berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran agar tetap
konstan, sedangkan rangkaian comparator berfungsi untuk menurunkan arus pengisian secara
otomatis pada battery pada saat tegangan pada battery penuh ke level yang aman tentunya dan
menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat sehingga menyebabkan indicator aktif
menandakan battery telah terisi penuh.

2.4.1

Metode Charge Discharge
Baterry (accumulator) merupakan salah satu komponen yangsangat penting untuk

memberikan supply tenaga terutama pada kendaraan bermotor, akan tetapi dalam tugas proyek
akhir ini yang berjudul Sistem Pengisian Battery Charger Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin
ini, accumulator digunakan untuk menyimpan energy listrik yang berasal dari generator
dikarenakan kecepatan angin yang berubah-ubah sehingga tegangan keluaran dari generator dc

juga berubah-ubah. Penelitian atau percobaan tentang Proses Charge dan Discharge telah
menghasilkan banyak sekali metode yaitu antara lain:
a. Proses Charge dan Discharge dengan Arus Konstan.
Proses Charge dan Proses Discharge dengan arus konstan yang ditunjukkan pada Gambar
2.8 dan Gambar 2.9 dapat diambil kesimpulan bahwa, proses charge discharge akan
berakhir ketikawaktu yang telah diset terlampaui atau apabila kapasitas battery
(accumulator) yang ditentukan telah terpenuhi.

Gambar 2.8 Proses Charge dengan Arus Konstan

Gambar 2.9 Proses Discharge dengan Arus Konstan

b. Proses Charge Discharge dengan Daya Konstan.
Proses Charge dengan daya konstan yang ditunjukkan pada Gambar 2.10 dilakukan
ketika tegangan naik dan arus turun, proses ini berakhir ketika set time terpenuhi atau

tegangan pada battery terpenuhi. Sedangkan Proses Discharge dengan daya konstan yang
ditunjukkan pada Gambar 2.11 dilakukan ketika tegangan baterryturun dan arus naik dan
discharge berakhir saat set time terlampaui atau tegangan beban terpenuhi.

Gambar 2.10 Proses Charge dengan Daya Konstan

Gambar 2.11 Proses Discharge dengan Daya Konstan

c. Gambar 2.12 menunjukkan Proses Charge dengan arus konstan ketika tegangan terminal
lebih rendah dari pada tegangan charge.

Gambar 2.12 Proses Charge dengan arus konstan / tegangan konstan

d.

Gambar 2.13 menunjukkan Proses Discharge dengan resistansi konstan ketika tegangan
baterry turun dan arus juga turun.

Gambar 2.13 Proses Charge dengan resistansi konstan

Untuk mengetahui waktu dalam proses pengisian accumulator, dapat menggunakan perhitungan
pada persamaan (2.4.1) dan persamaan (2.4.2) berikut ini.
Lama pengisian Arus:
Ta =

Ah
A

(2.4.1)

Keterangan :
Ta

= Lamanya pengisian arus (jam).

Ah

= Besarnya kapasitet accumulator (Ampere hours).

A

= Besarnya arus pengisian ke accumulator (Ampere).

Lama pengisian Daya:
Td =

daya Ah
daya A

(2.4.2)

Keterangan :
Td

= Lamanya pengisian Daya (jam).

Daya Ah = Besarnya daya yang didapat dari perkalian Ah dengan besar tegangan accumulator
(Watt hours).
Daya A = Besarnya daya yang didapat dari perkalian A dengan besar tegangan accumulator
(Watt).

2.5

Solar PV Controller
PV (Photovoltaic) Controller bekerja seperti alat pengatur tegangan. Fungsi utama dari

PV controller ini adalah untuk menghindari baterai dari pengisian ulang yang berlebihan
(overcharged) dari solar cells. Beberapa PV controller juga melindungi baterai dari kehabisan
dini (overdrain) oleh beban (alat listrik). Overcharge dan overdrain mengurangi umur baterai.
PV Controller menghindari overdischarging dengan:
-

Mengaktifkan indikator ataupun buzzer untuk menyatakan tegangan baterai yang rendah

-

Mendiskonek beban pada nilai tegangan baterai tertentu
PV controller secara konstan mengawasi tegangan baterai. Ketika baterai sudah terisi

penuh, pengontrol akan berhenti atau mengurangi jumlah arus yang mengalir dari solar cells ke
dalam baterai. Ketika baterai sudah habis sampai tingkat terendah, PV controller akan
mematikan arus yang mengalir dari baterai ke beban (alat listrik).
PV controller tersedia dalam berbagai ukuran, dari beberapa ampere sampai dengan
80amps. Untuk arus yang tinggi, dua atau lebih pengontrol PV dapat digunakan. Saat
menggunakan lebih dari satu PV controller, diperlukan untuk membagi solar cells dalam
beberapa kelompok. Berikut diagram kerja controller seperti ditunjukkan pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Diagram Kerja Controller

2.5.1

Jenis PV Controller
Ada 4 jenis controller :

a. Shunt PV Controller
Shunt PV controller diciptakan untuk sistem yang sangat kecil. Mereka menghindari
pengisian ulang yang berlebihan dengan shunting atau sirkuit/lingkaran pendek solar cells
saat baterai sudah terisi penuh. Shunt controller mengawasi tegangan baterai dan
mengalihkan arus dari solar cells melalui power transistor saat nilai pre-set tegangan
tercapai. Transistor bertindak sebagai resistant dan mengubah arus dari solar cells
menjadi panas. Shunt controller memiliki heat sinks untuk membantu menghilangkan
produksi panas. Shunt controller juga memiliki blocking diode untuk menghindari arus
dari arus balik dari baterai ke solar cells pada malam hari.
b. Single Stage Controller
Single stage controller menghindari pengisian baterai secara berlebihan dengan
mematikan sakelar dari solar cells ketika tegangan baterai mencapai nilai yang telah

ditentukan. Di luar dari nilai tersebut, arus dari solar cells akan mengisi baterai.
Single stage controller menggunakan relay atau transistor untuk memutuskan aliran arus
pada saat pengisian baterai dan menghindari arus balik pada malam hari, dari baterai ke
solar cells. Single stage controller ini kecil dan tidak mahal, dan mempunyai kapasitas
muatan yang lebih besar dari tipe shunt. controller.
c. Diversion Controller
Controller ini otomatis mengatur arus yang mengalir ke baterai dengan memonitor
tegangan baterai yang sedang diisi, arus yang berlebih dialihkan ke resistor load. Arus
dari solar cells dapat mengalir ketika tegangan baterai rendah. Saat baterai mendekati
penuh, controller mengalihkan sebagaian arus ke muatan resistors.
d. Pulse Width Modulation (PWM) Controller
PWM controller adalah pengontrol yang saat ini tersedia di pasaran. seperti namanya
menggunakan 'lebar' pulse dari on dan off elektrikal, sehingga menciptakan seakan-akan
sine wave electrical form. Lamanya arus pulse yang sedang diisi ulang secara perlahanlahan berkurang sebagaimana tegangan baterai meningkat, mengurangi rata-rata arus ke
dalam baterai.

2.6

Inverter
Inverter adalah perangkat elektrika yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah

(DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti
batere, accu, panel surya / solar cell menjadi AC. Tujuan dasar dari sistem inverter panel surya
adalah untuk mengubah listrik arus searah dari modul PV (saat terhubung dengan utilitas grid)
dan baterai (berdiri sendiri atau diikat dengan baterai cadangan) untuk listrik arus alternating,

dan untuk daya beban arus bolak balik. Berikut ini adalah skema rangkaian sederhana 12V DC
to 220V AC seperti ditunjukkan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Skema Rangkaian Inverter

2.7

Lampu LED ( Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Diode) adalah dioda semi konduktor dan dapat menyala jika

mendapat arus, biasanya LED ditambahkan dengan reflektor yang berguna sebagai dari pantulan
dari LED tersebut, warna cahaya yang dipancarkan tergantung pada material semikondukting
yang digunakan, dapat kita lihat didalam dioda terdapat Anode dan katoda.
Lampu LED (Light Emitting Diode) pada saat ini tidak hanya ditemui sebagai lampu
indikator-indikator peralatan elektronika. Karena lampu LED bisa seterang lampu pijar bahkan
neon dapat saya contohkan lampu Ostar Lighting LED buatan Osram yang siap dipasarkan dapat
memancarkan cahaya 1000 lumens sehingga cukup untuk menerangi ruangan dari ketinggian
sekitar 2 meter. Lumen merupakan satuan yang menunjukkan kekuatan cahaya yang
dipancarkan. Sebagai gambaran, sebuah lampu pijar 60 watt dapat memancarkan cahaya 730
lumen dan lampu halogen 50 watt memancarkan 900 lumen. Gambar 2.16 menunjukkan contoh
lampu LED yang dipakai dalam system penerangan tenaga surya.

Gambar 2.16 Lampu LED

Sebagai pengganti lampu, LED sangat potensial. Selain ukurannya kecil, LED juga hemat
daya sebab efisiensinya tinggi. Ostar Lighting LED saja menghasilkan 75 lumen per watt dengan
arus kerja 350 miliampere. Rasio perubahan energi listrik menjadi cahaya jauh lebih besar
daripada lampu pijar. Selain itu, untuk membuat LED tidak dibutuhkan logam beracun timbal
atau merkuri sehingga lebih ramah lingkungan. Daya tahannya juga mencapai 10 kali lipat
daripada lampu halogen dan 50 kali lipat dibandingkan lampu pijar sehingga secara kesleuruhan
lebih murah. Namun, selama bertahun-tahun LED belum digunakan sebagai sumber penerangan
ruangan karena tidak dapat menghasilkan cahaya yang terang. Berbagai jenis LED telah dibuat
dan dipakai sebagai lampu latar pada layar ponsel, lampu indikator berbagai alat elektronik, atau
lampu papan reklame.