Energi baru dan yang
terbarukan mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan energi.
Hal ini disebabkan penggunaan bahan bakar untuk pembangkit-pembangkit listrik konvensional
dalam jangka waktu yang panjang akan menguras sumber minyak bumi, gas dan batu
bara yang makin menipis dan juga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan.
Salah satunya upaya yang telah dikembangkan adalah Pembangkit Listrik Tenaga
Surya (PLTS). PLTS atau lebih dikenal dengan sel surya (sel fotovoltaik) akan
lebih diminati karena dapat digunakan untuk berbagai keperluan yang relevan dan
di berbagai tempat seperti perkantoran, pabrik, perumahan, dan lainnya. Di
Indonesia yang merupakan daerah tropis mempunyai potensi energi matahari sangat
besar dengan insolasi harian rata-rata 4,5 - 4,8 KWh/m² / hari. Akan tetapi
energi listrik yang dihasilkan sel surya sangat dipengaruhi oleh intensitas
cahaya matahari yang diterima oleh sistem.
Dalam merencanakan pembangunan PLTS terlebih
dahulu diperhitungkan beban dari PLTS sehingga kita dapat menghitung kapasitas
listrik tenaga surya yang akan dibangun. Berikut ini merupakan contoh perhitungan beban pada
perumahan tipe 36 sebanyak 10 unit rumah.
Asumsi Rencana Pembebanan
Asumsi rugi-rugi (losses) pada
sistem dianggap sebesar 15%, karena keseluruhan komponen sistem yang digunakan
masih baru (Mark Hankins, 1991: 68).
Total energi sistem yang disyaratkan
adalah sebesar :
ET =
EA + rugi-rugi system ET : Energi total termasuk rugi-rugi
= EA + (15% x EA) EA : Energi total tanpa rugi-rugi
= 51860 WH + (15% x
51860WH)
= 59639 WH
Jadi total energi sistem yang disyaratkan
sebesar 59639 WH
Perhitungan
Kapasitas Daya Modul Surya
Kapasitas daya modul sel surya dapat
diperhitungkan dengan memperhatikan beberapa faktor, yaitu kebutuhan energi
sistem yang disyaratkan, insolasi matahari, dan faktor penyesuaian (adjustment
factor). Kebutuhan energi sistem hasil perhitungan, yaitu sebesar 59639 WH.
Insolasi matahari bulanan yang terendah adalah pada bulan Januari yaitu 3,91
(sumber BMG, BPPT). Diambil data insolasi matahari yang terendah agar PLTS
dapat memenuhi kebutuhan beban setiap saat. Berikut merupakan tabel insolasi
matahari untuk daerah Jakarta dalam kurun waktu satu tahun.
Tabel Insolasi Matahari
No
|
BULAN
|
INSOLASI MATAHARI
|
1
|
JANUARI
|
3.91
|
2
|
FEBRUARI
|
4.03
|
3
|
MARET
|
4.48
|
4
|
APRIL
|
4.62
|
5
|
MEI
|
4.37
|
6
|
JUNI
|
4.17
|
7
|
JULI
|
4.44
|
8
|
AGUSTUS
|
4.48
|
9
|
SEPTEMBER
|
5.05
|
10
|
OKTOBER
|
4.85
|
11
|
NOVEMBER
|
4.43
|
12
|
DESEMBER
|
4.21
|
13
|
rata-rata
|
4.42
|
Faktor penyesuaian pada kebanyakan
instalasi PLTS adalah 1,1 (Mark Hankins, 1991 Small Solar Electric System for
Africa page 68). Kapasitas daya modul surya yang dihasilkan adalah:
Kapasitas Daya Modul Surya = ( ET / insolasi matahari ) x faktor penyesuaian
= ( 59639 / 3.91 ) x 1.1
= 16702.27 ≈ 16800
WP
Besarnya kapasitas daya modul surya 16800 watt peak.
Satuan energi (dalam WH) dikonversikan
menjadi Ah yang sesuai dengan satuan kapasitas baterai sebagai berikut:
AH =
ET/Vs AH : kapasitas AH
yang dibutuhkan
=
59639 Wh / 24h ET : Energi total termasuk rugi-rugi
= 2484,95 AH yang diperhitungkan
Hari otonomi yang ditentukan adalah satu
hari, jadi baterai hanya menyimpan energi dan menyalurkannya pada hari itu
juga. Besarnya deep of discharge (DOD) pada baterai adalah 80% (Mark
Hankins, 1991: 68).
Kapasitas baterai
yang dibutuhkan adalah:
Cb
=
(AH x d) / DOD Cb :
kapasitas batrei
=
(2484.95 x 1) / 0.8 AH : kapasitas AH yang dibutuhkan
=
3107 AH d :
day (hari)
Perhitungan
Kapasitas Battery Charge Regulator (BCR)
Beban pada sistem PLTS mengambil energi
dari BCR. Kapasitas arus yang mengalir pada BCR dapat ditentukan dengan
mengetahui beban maksimal yang terpasang. Beban maksimal yang terjadi pada sore
hari adalah 4750 watt pukul 17.00 (Gambar 2.). Dengan beban maksimal tegangan
sistem adalah 24 volt maka kapasitas arus yang mengalir di BCR:
I maks = P maks / Vs
= 4750 W / 24V
= 197.9 A
Jadi kapasitas BCR yang digunakan harus lebih besar dari 197,9 A.
Perhitungan Kapasitas Inverter
Spesifikasi inverter harus sesuai dengan Battery
Charge Regulator (BCR) yang digunakan. Berdasarkan tegangan sistem dan
perhitungan BCR, maka tegangan masuk (input) dari inverter 24 V
DC. Tegangan keluaran (output) dari inverter yang tersambung ke
beban adalah 220 V AC. Arus yang mengalir melewati inverter juga harus
sesuai dengan arus yang melalui BCR. Berdasarkan perhitungan kapasitas
BCR, arus maksimal yang dapat melewati BCR sebesar 197,9 ampere. Berarti kapasitas arus Inverter yang
digunakan harus lebih besar dari 197,9 ampere.
Kapasitas PLTS Terpasang
A. Modul
Surya
Modul photovoltaik yang akan digunakan mempunyai spesifikasi
sebagai
berikut:
Kapasitas Daya : 100 WP
Arus Maksimum : 6 Ampere
Tegangan maksimum : 16,5 Volt
Karena kapasitas daya modul surya dibutuhkan 16800 W dan kapasitas
daya 1 unit photovoltaik 100 WP dapat dibuat persamaan:
∑ m = kapasitas daya / kapasitas per unit
= 16800 / 100
= 168 unit.
Modul surya terdiri dari 168 modul PV
yang dihubungkan secara seri dan paralel, 2 modul dipasang secara seri,
kemudian 84 kelompok seri dipasang dipasang
secara paralel. Array PV mempunyai Im = 504 A dan Vm = 33V yang setara dengan
daya keluaran (Pm) 16632 watt.
B. Baterai
Kapasitas baterai yang digunakan adalah
200 AH dengan tegangan 12V. Karena tegangan sistem yang digunakan adalah 24V,
dan kapasitas baterai 3107 ≈ 3200 AH maka baterai sebanyak 16 buah baterai, 2 buah dipasang secara seri
dan 8 kelompok seri di paralelkan.
C.
Battery Charge Regulator
Battery Charge Regulator (BCR) mempunyai dua fungsi utama. Fungsi
utama sebagai titik pusat sambungan ke beban, modul sel surya dan beterai.
Fungsi yang kedua adalah sebagai pengatur system agar penggunaan listriknya
aman dan efektif, sehingga semua komponen-komponen system aman dari bahaya
perubahan level tegangan. BCR yang digunakan adalah BCR dengan kapasitas arus
200A, dan tegangan 24V.
makasih ilmunnya
BalasHapus