1.7. Merancang system PLTS
1.7.2. Komponen-komponen dalam Sistem PLTS
Pada perencanaan sistem PLTS, faktor yang penting adalah bagaimana menentukan jenis komponen yang diperlukan sesuai dengan kebutuhan beban, lokasi dimana sistem akan ditempatkan, kondisi lingkungan serta batasan-batasan lain yang perlu diperhatikan.
Untuk menjamin agar tidak terjadi kegagalan pada sistem atau memperkecil semaksimum mungkin kegagalan sitem, maka perlu diketahui juga problema apa yang umumnya terjadi dalam perencanan suatu perencanaan sistem PLTS ini.
Selain itu dalam perencanaan suatu sistem, tentunya diperlukan langkah-langkah apa saja harus dikerjakan untuk mencapai hasil yang diinginkan, demikian juga halnya dalam perencanaan sistem PLTS ini.
Oleh karena itu pada pembahasan perencanaan sistem PLTS ini, antara lain akan dikemukakan hal-hal yang berhubungan dengan Komponen-komponen dalam sistem PLTS termasuk juga penentuan kapasitasnya
44
(dalam hal ini akan dikemukakan secara tersendiri penentuan kapasitas PLTS dan kapasitas baterai), problema yang umum terjadi pada sistem PLTS, langkah-langkah dalam merencanakan sistem fotovoltaik, dan juga pembahasan secara singkat sifat atau performansi yang diperlukan untuk memilih komponen yang bersangkutan.
Pada umumnya komponen-komponen dalam sistem Fotovoltaik terdiri dari:
Modul PV
Baterai
Alat pengatur baterai (BCR)
Inverter (jika terdapat beban ac)
Assesories : pengkabelan, konektor, sakelar, sikring, pentanahan dan rangkaian proteksi, dsb.
Komponen – komponen PLTS tersebut diatas selanjutnya ditetapkan berdasarkan kebutuhan beban dan dipilih spesifikasinya, berikut diberikan contoh cara menentukan komponen PLTS, Untuk kepentingan pembelajaran praktik pemilihan komponen disesuaikan dengan kondisi lapangan.
a. Panel Surya
Berikut contoh cara memilih panel surya, untuk mengidentifikasi panel surya dapat dilihat pada contoh spesifikasi yang ditampilkan dibawah ini :
Tabel 6 : Spesifikasi Panel Surya
Photovoltaic Module
Skytech Solar
Model No: SIP-220
Standard Test Conditions: E=1000W/m2 Temp = 250C
Rated Power (Pmax) : 220 W
Open Circuit Current (Voc) : 36,24 V
Maximum Power Current (Isc) : 7,93 A
Maximum Power Voltage (Vpm) : 29,82 V
System Voltage (Ipm) : 7,39 A
Maximum System Voltage : 12 V
Weight : 19 Kg
45
Panel Surya sistem 48 V berjumlah 48 panel dibagi menjadi tiga array. Dalam satu
array terdapat 16 panel surya, satu panel surya menghasilkan 24 V sehingga perlu
dua panel surya yang diserikan lalu dihubungkan parallel dengan panel lain yang sudah diserikan pada satu array. Sehingga pada satu array teradapat delapan rangkaian seri yang diparalelkan.
Gambar 21 : PV Array Sistem 48V (Sumber: Data Lapangan, 2018)
b. Baterai
Pemilihan baterai kalau perlu tidak menentukan merek pabrikan tetapi yang paling utama adalah memilih kapasitas yang dibutuhkan berdasarkan beban yang ditetapkan
Tabel 7 : Spesifikasi Baterai
Merek Tipe Tegangan output Kapasitas Jumlah
SACRED SUN
GFMU – 1000C
2V 1000Ah/10hr 48
Baterai Sacred Sun, perlu dihubungkan 24 baterai secara seri lalu diparalelkan dengan rangkaian seri lainnya. Sehingga didapat dua rangkaian seri yang diparalelkan agar menjadi sistem 48 V. Jika baterai dihubungkan seri maka tegangan akan bertambah dan kapasitas tetap. Namun jika baterai dihubungkan paralel maka tegangan akan tetap dan kapasitas bertambah.
46
Gambar 22 : Baterai Sistem 48V (Sumber: Data Lapangan, 2018)
c. Inverter
Tabel 8 : Spesifikasi Inverter
Brand : Luminous
Model : CRUZE SINE WAVE UPS
Rating : 3.5 kVA
Max. Bulb Load : 2800 W
Mains Input : 230V , 50 Hz
Battery Mode Output : 230V, 50 Hz (Nominal)
DC Voltage : 48V
Gross Weight : 31.90 kg
Dimension LxWxH : 28 x 30 x 28 (cm)
Inverter Luminous berjumlah tiga unit yang disuplai oleh baterai sistem 48V. Satu inverter melayani satu grup beban agar tidak melampaui spesifikasi yang ada dan kerja dari inverter lebih ringan.
Gambar 23 : Inverter Luminous Sistem 48V (Sumber: Data Lapangan, 2018)
47 Pemilihan Kabel Penghantar
Pemilihan kabel penghantar berdasarkan atas pertimbangan sebagai berikut:
Tegangan hilang, yaitu perbedaan antara tegangan pada sisi pengirim (sumber) dengan tegangan pada sisi penerima (beban). Umumnya dinyatakan dalam %.
Tipe Isolasi kabel: outdoor atau indoor
Daya hantar arus yang berdasarkan:
Ukuran penampang konduktor: Jenis dan bahan konduktor
Untuk menghitung Tegangan Jatuh (Voltage Drop) harus memeperhatikan faktor – faktor : Panjang kabel (meter), Ukuran penampang konduktor (mm2), Jenis material konduktor kabel, Contoh sifat resistif (tahanan) konduktor: kabel tembaga ukuran 1 mm2 mempunyai resistansi 0,0365 ohm/meter (pada temperatur 25°C). Standar tegangan hilang (drop tegangan) maksimum pada sistem PLTS yaitu : 3% ~ 5%.
Perhitungan tegangan jatuh penghantar dapat dihitung dengan rumus umum:
A I L V dimana :
ΔV : Tegangan hilang (volt)
ρ : Tahanan jenis konduktor (Cu, Al) (ohm/meter ) L : Panjang kabel positif dan negatif (meter)
I : Arus nominal (Ampere)
48
Tabel 9 : Spesifikasi konduktor tembaga berdasarkan luas penampangnya
Penampang konduktor Kapasitas arus Faktor kehilangan tegangan (mm2) (A) (V/A.m) 2.5 32 0.002823 4 42 0.001775 6 54 0.001117 10 73 0.0007023 16 98 0.0004416 25 129 0.0002778 35 158 0.0001747 50 198 0.0001385 70 245 0.0001099 95 292 0.0000871 120 344 0.0000691 150 391 0.0000548
Rugi-rugi tegangan atau tegangan hilang dapat dihitung dengan persamaan: ΔV = Arus (A) x Panjang kabel (m) x Faktor kehilangan tegangan (V/A/m)
Pemilihan Penegendali Baterai (Solar Charge Controller)
Solar Charge Controller (SCC) adalah komponen di dalam sistem PLTS yang
berfungsi sebagai pengatur arus listrik baik terhadap arus yang masuk dari panel surya maupun arus beban keluar / digunakan. SCC bekerja untuk menjaga baterai dari pengisian yang berlebihan (over charge). Fungsi dan fitur SCC yaitu:
a. Saat tegangan pengisian di baterai telah mencapai keadaan penuh, maka
controller akan menghentkan arus listrik yang masuk ke dalam baterai untuk
mencegah over charge, dengan demikian ketahanan baterai akan jauh lebih tahan lama. Pada kondisi ini, listrik yang tersuplai dari panel surya akan langsung terdistribusi ke beban atau peralatan listrik dalam jumlah teretentu sesuai dengan konsumsi daya peralatan listrik.
b. Saat tegangan di baterai dalam keadaan hamper kosong, maka controller befungsi menghentikan pengambilan arus listrik dari baterai oleh beban. Pada kondisi tegangan tertentu (umumnya keadaan sekitar 10% sisa tegangan di baterai), maka pemutusan arus beban dilakukan oleh controller. Hal ini menjaga
49
baterai dan mencegah kerusakan pada sel-sel baterai. Pada kebanyakan model controller, indicator lampu akan menyala dengan warna tertentu yang menunjukkan bahwa baterai dalam proses charging. Pada kondisi ini, bila arus listrik dari baterai akan diputus oleh controller, maka beban tidak dapat beroperasi.
Pada controller tipe-tipe tertentu dilengkapi dengan digital meter dengan indicator yang lebih lengkap, untuk memonitor berbagai macam kondisi yang terjadi pada sistem PLTS agar dapat terdeteksi dengan baik.
Gambar 24 : Solar Charge Controller (Sumber: cleanenergy-npt.com, 2014)
a) Charging Mode Solar Charge Controller
Dalam keadaan charging mode, umunya baterai diisi dengan metoda three stage charging, yaitu :
1. Fase bulk: baterai akan di-charge sesuai dengan tegangan setup dan arus diambil secara maksimum dari panel surya. Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption.
2. Fase absorption: pada fase ini, tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai SCC timer tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.
3. Fase float: baterai akan dijaga pada tegangan float setting. Beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimum dari panel surya pada stage ini.
50 b) Sensor Temperatur Baterai
Untuk SCC yang dilengkapi dengan sensor temperature baterai, tegangan
charging disesuaikan dengan temperature dari baterai. Menggunakan sensor ini
didapatkan optimal dari charging dan juga optimasi dari usia baterai. Apabila SCC tidak memiliki sensor temperatur baterai, maka tegangan charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperature lingkungan dan jenis baterai.
c) Mode Operation Solar Charge Controller
Pada mode ini, baterai akan melayani beban, apabila ada over-discharge maupun
over-load, maka baterai akan dilepaskan dari beban. Hal ini berguna untuk
mencegah kerusakan dari baterai.
1.8. Pemilihan alat Proteksi PLTS