6 AB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Acuan Pustaka
Analisis Korelasi suhu dan intensitas cahaya terhadap daya panel solar cell. Tingkat efisiensi tegangan dan arus yang dihasilkan oleh solar cell sangat bergantung pada suhu dan intensitas cahaya di lingkungan sekitar. Energi yang menerpa sel surya adalah energi yang berasal dari foton sinar matahari. Energi foton diubah menjadi tegangan listrik DC yang bervariasi sesuai intensitas matahari yang dirasakan. Energi foton dari matahari diubah menjadi energi listrik DC oleh bahan semikonduktor berbahan silicon amorphous, tegangan keluar dari sel surya dihubungkan ke charger controller yang berfungsi mengatur tegangan yang bervariasi untuk dialirkan ke baterai yang range tegangannya 12V, DC.
(Rafli Zulkausar Mahmud, 2012).
Pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber energy listrik rumah tinggal di daerah terpencil. Di daerah-daerah yang terpencil atau yang belum dijangkau oleh fasilitas listrik, banyak orang berpikir keras bagaimana caranya sehingga kebutuhan akan energi listrik dapat terpenuhi. Salah satu alternatifnya adalah dengan dibuatnya suatu Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLT). Pada perancangan PLTS di daerah terpencil ini menggunakan panel surya dengan daya 50 WP (Watt Peak), Solar Charge Controller 10A, dan daya inverter 200W. beban
yang dipaki adalah lima buah bola lampu dengan total daya 58W. (Arif Nugroho, 2013).
Pemanfaatan energi matahari sebagai penyiraman kebun salak dimusim kemarau dengan menggunakan inverter sebagai perubahan tegangan DC ke AC pada solar cell. Tegangan yang dihasilkan oleh panel surya adalah tegangan DC, sehingga dalam pemanfaatannya jika menggunakan beban AC, perlu adanya konversi tegangan listrik DC menjadi tegangan AC dengan menggunakan Inverter.
Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti batere, panel sel surya menjadi AC. Penggunaan inverter dari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah untuk perangkat yang menggunakan AC (Alternating Current). (Chandra Ferlian, 2014).
2.2.1 Pengertian Energi
Pemanfaatan energi cahaya matahari pada setiap zaman semakin meningkat seiring dengan pengetahuan yang kita dapatkan. Salah satu pemanfaatan energi cahaya matahari adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang memanfaatkan energi foton cahaya matahari menjadi energi listrik.
Indonesia sendiri, sebuah negara yang dilewati oleh garis khatulistiwa dan menerima panas matahari yang lebih banyak daripada negara lain, mempunyai potensi yang sangat besar untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya
sebagai alternatif batubara dan diesel sebagai pengganti bahan bakar fosil, yang bersih, tidak berpolusi, aman dan persediaannya tidak terbatas. (Rotib, 2007).
2.2.2 Pengertian Solar Cell (Sel Surya)
Sel surya (photovoltaic cell) bekerja dengan menangkap sinar matahari oleh sel-sel semikonduktor untuk diubah menjadi energi listrik. Sel-sel ini termuat dalam panel-panel yang ukurannya dapat disesuaikan dengan keperluannya, apakah untuk rumah tangga, perkantoran atau pembangkit listrik skala besar. Sel surya merupakan komponen vital yang terbuat dari bahan semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi arus listrik DC.
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. (Sungkar, 2006).
Pagi hari pukul 6.00 WIB tingkat kelembaban besar yaitu 88% dan terjadi pengembunan sambil menurunkan partikel-partikel padatan akibat polusi kendaraan bermotor dan industri ke permukaan bumi, sehingga pada saat ini kondisi atmosfir mempunyai kebeningan yang tinggi dan langit biru. Fenomena tersebut mengakibatkan pada pagi hari yang cerah pukul 9.00 WIB sel surya memiliki efisiensi terbesar yaitu dengan efisiensi 10%. Pada siang hari partikel partikel padatan akibat pulusi kembali ke angkasa, dengan meningkatnya temperatur udara gerakan partikel semakin hebat, sehingga meningkatkan
hamburan radiasi surya yang masuk ke bumi. Hal ini mengakibatkan difusi ratio membesar dimana jumlah radiasi difusi lebih besar radiasi langsung, dan efisiensi sel surya pada pukul 12.00 WIB adalah sebesar 9%, lebih rendah dari pada pagi hari. Pada sore hari akibat terjadi penguapan pada siang hari dan semakin meningkatnya partikel padatan polusi di udara, sehingga indek kecerahan terendah dimana tampak banyak awan. Selain itu radiasi surya global sangat kecil, sehingga pada sore hari sekitar pukul 17.00 WIB dengan efisiensi 3%, kemampuan sel surya menurun secara drastis. (Yushardi, 2002)
Oleh karena itu, tujuan dari penulisan skripsi ini adalah bagaimana memanfaatkan energi matahari yang mana kita semua tahu bahwa jumlahnya tidak terbatas dan cuma-cuma menggunakan teknologi solar cell sehingga dapat menghasilkan energi listik agar dimanfaatkan oleh mahasiswa IST AKPRIND Yogyakarta sebagai salah satu fasilitas charger leptop di lingkungan kampus IST AKPRIND Yogyakarta.
2.2 Matahari Sebagai Sumber Energi
Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Negara-negara maju juga telah bersaing dan berlomba membuat terobosan-terobosan baru untuk mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi.
Semakin menipisnya persediaan energi dan juga ketergantungan pada salah satu jenis energi dimana hingga saat ini pemakaian bahan bakar minyak sangat besar sekali dan hampir semua sektor kehidupan menggunakan bahan bakar ini,
sementara itu bahan bakar merupakan komoditi ekspor bagi surya yang dominan untuk pendapatan negara.
Dalam upaya pencarian sumber energi baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu menghasilkan jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan tidak berdampak negatif terhadap lingkungan. Oleh karena itu pencarian tersebut diarahkan pada pemanfaatan energi matahari baik secara langsung maupun tidak langsung dengan menggunakan panel surya yang dapat merubah energi matahari menjadi energi listrik yang dinamakan Solar Cell. Teknologi Solar Cell telah lama dikenal oleh manusia, penangkap panas yang dibawa sinar matahari untuk diubah menjadi sumber energi listrik.
Penggunaannya juga sudah cukup luas dari menggerakkan mobil hingga menggerakkan robot.
Pada umumnya, Solar Cell merupakan sebuah hamparan semi konduktor yang dapat menyerap photon dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Sinar matahari yang mampu diserap oleh Solar Cell berkisar antara 30%
hingga 50%. Setiap jenis semikonduktor yang berbeda hanya dapat menyerap photon pada tingkat energi tertentu saja yang dikenal dengan istilah handgap.
Sekarang ini, Solar Cell yang baik adalah Cell dengan dua semikonduktor berbeda yang disatukan untuk menyerap sinar matahari pada tingkat energi yang berbeda pula. Meski demikian daya serapnya tetap berkisar 30% hingga 50% dari energi sinar matahari.
Solar Cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan
beragam jenis. Penggunaan Solar Cell ini telah banyak digunakan di negara- negara berkembang dan negara maju dimana pemanfaatannya tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah banyak digunakan untuk keperluan industri sehingga energi matahari dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif.
Dalam proses pemanfaatan energi matahari selain ramah terhadap lingkungan, dan tidak menimbulkan pencemaran, energi matahari tidak akan pernah habis terpakai atau dengan kata lain, energi matahari adalah salah satu energi terbarukan. Yang menjadi kendala dalam pemanfaatan energi matahari adalah pada proses penyerapan intensitas matahari, dimana intensitas matahari akan berkurang karna adanya penyerapan dan pemantulan oleh atmosfer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (infra merah). Selain pengurangan radiasi bumi langsung (sorotan) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air dalam atmosfer.
Ada dua macam cara radiasi matahari / surya sampai ke permukaan bumi yaitu:
1. Radiasi Langsung (Beam / direct radiation)
Adalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi yang diterima oleh bumi dalam arah sejajar sinar datang.
2. Radiasi Hambur (Diffuse Radiation)
Adalah Radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan penghamburan.
Sampai sekarang sumber energi berasal dari bahan bakar yang tak terbaharui (unrenewable) seperti batu bara, gas bumi, dan minyak bumi yang jumlahnya makin lama semakin berkurang, sementara penggunaan tenaga air (hidroelektrik) terbatas. Oleh sebab itu para ilmuwan telah mulai meneliti kegunaan energi surya, sebab tanpa kita sadari bahwa energi surya merupakan sumber energi utama bagi seluruh permukaan bumi.
2.3 Karakteristik Radiasi Sinar Surya
Energi Sinar Surya dipancarkan dalam bentuk radiasi gelombang elektromagnetik yang terdistribusi atas radiasi energi surya dan energi foton.
Energi Sinar Surya sampai ke bumi dalam spectrum radiasi infra merah, sinar tampak dan radiasi ultraviolet. Di luar atmosfer spectrum distribusi radiasi sinar surya ini sebagian diserap oleh lapisan troposat dan berdebu, dan awan.
Sedangkan sebagian lagi dipantulkan kembali ke ruang angkasa.
Besar tenaga radiasi sinar pada umumnya didasarkan jarak rata-rata antara bumi dan surya. Tenaga radiasi sinar surya persatuan waktu yang diterima pada satu-satuan luas permukaan yang tegak lurus pada arah datangnya radiasi, pada jarak rata-rata bumi dan surya disebut Solar Konstan (Tetapan Surya). Pada dasarnya gelombang elektromagnetik tersebut adalah radiasi thermal. Adapun jenis radiasi itu selalu merambat dengan kecepatan cahaya.
Secara fisik perambatan radiasi diperoleh dengan mengganggap setiap
kuantum sebagai suatu partikel yang memiliki energi, massa, dan momentum. Jadi pada hakekatnya, radiasi dapat digambarkan sebagai suatu partikel foton yang dapat bergerak dari suatu medium ke medium lain. Bila energi radiasi menimpa permukaan suatu bahan, maka sebagian dari radiasi itu:
Dipantulkan (refleksi)
Diserap (absorsi)
Diteruskan (transmisi)
Ada dua fenomena refleksi yang dapat diambil bila menimpa suatu permukaan yakni:
1. Jika sudut jatuhnya sama dengan refleksi, maka di katakan refleksi itu spekular.
2. Bila berkas yang jatuh tersebar secara merata sesudah refleksi, maka refleksi itu disebut difusi atau baur.
2.4 Sel Surya
Sel surya adalah suatu elemen aktif yang mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Sel surya pada umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3mm, Tiap sel surya biasanya menghasilkan tegangan 0,5 volt. Dalam satu panel sel surya biasanya tedapat 35 sampai 36 sel. Sel surya terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan kutub negatif. Prinsip dasar pembuatan sel surya adalah memanfaatkan efek fotovoltaik , yaitu suatu efek yang dapat mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik. Prinsip ini pertama kali diketemukan oleh Bacquere , seorang ahli fisika berkebangsaan
Perancis tahun 1839. Apabila sebuah logam dikenai suatu cahaya dalam bentuk foton dengan frekwensi tertentu, maka energi kinetik dari foton akan menembak ke atom-atom logam tersebut. Atom logam yang iradiasi akan melepaskan elektron-elektronnya. Elektron-elektron bebas inilah yang mengalirkan arus dengan jumlah tertentu. Pada sel surya terdapat sambungan (function) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing yang diketahui sebagai semikonduktor jenius “P” (positif) dan semikonduktor jenis “N” (Negatif).
Semikonduktor jenis –“P” juga terbuat dari kristal silikon yang didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain (umumnya posfor) dalam batasan bahwa material tersebut dapat memberikan suatu kelebiha elektron bebas.
Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif, sehingga silikon paduan dalam hal ini disebut sebagai semi konduktor jenis “N” Negatif.
Semikonduktor jenis P juga terbuat dari kristal silikon yang didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain (umumnya boron) yang mana menyebabkan material tersebut kekurangan satu elektron bebas. Kekurangan atau hilangnya elektron ini disebut lubang (hole). Karena tidak ada atau kurangnya elektron yang bermuatan listrik negatif maka silikon paduan dalam hal ini sebagai semikonduktor jenis “P”
(Positif).
2.5 Prinsip Kerja Solar Cell
Susunan sebuah Solar Cell sama dengan sebuah dioda, terdiri dari lapisan yang dinamakan PN Junction. PN Junction itu diperoleh dengan jalan menodai sebatang bahan semikonduktor silikon murni (valensinya 4) dengan impuriti yang
bervalensi 3 pada bagian sebelah kiri, dan yang disebelah kanan dinodai dengan impuriti bervalensi 5. Sehingga pada bagian kiri terbentuk silikon yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis N. Didalam silikon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa muatan listrik yang positif dinamakan hole, sedangkan yang negatif dinamakan elektron. Setelah dilakukan proses penodaan itu. Didalam silikon jenis P terbentuk hole (pembawa muatan listrik positif) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu didalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan elektron merupakan pembawa muatan minoritas.
Sebaliknya didalam silikon jenis N terbentuk elektron dalam jumlah yang sangat besar sehingga disebut pembawa muatan mayoritas dan hole disebut pembawa muatan minoritas.
Didalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian N. Oleh karena itu dinamakan PN Junction. Bila sekarang, bagian P dihubungkan dengan kutub positif dari sebuah baterai, sedangkan kutub negatifnya dihubungkan dengan bagian N, maka terjadi hubungan yang dinamakan “Forward Bias”. Dalam keadaan forward bias, didalam rangkaian itu timbul arus listrik yang disebabkan oleh kedua macam pembawa muatan. Jadi arus listrik yang mengalir di dalam PN Junction disebabkan oleh gerakan hole, tapi berlawanan arah dengan gerakan elektron. Sekedar untuk lebih menjelaskan, elektron yang bergerak di dalam bahan konduktor dapat menimbulkan energi listrik. Dan energi listrik inilah yang disebut sebagai arus listrik yang mengalir berlawanan arah dengan gerakan elektron.
Tapi, bila bagian P dihubungkan dengan kutub negatip dari baterai dan bagian N dihubungkan dengan kutub positipnya, maka sekarang terbentuk hubungan yang dinamakan “reverse bias”. Dengan keadaan seperti ini maka hole (pembawa muatan positip) dapat tersambung langsung ke kutub positip, sedangkan elektron juga langsung ke kutub positip. Jadi, jelas di dalam PN Junction tidak ada gerakan pembawa muatan mayoritas baik yang hole maupun P bergerak berusaha untuk mencapai kutub positipnya baterai, demikian pula pembawa muatan minoritas (hole) didalam bagian N juga bergerak berusaha mencapai kutub negatip. Karena itu dalam keadaan reserver bias didalam PN Junction ada juga arus yang timbul meskipun dalam jumlah yang sangat kecil (mikro ampere). Arus ini sering disebut dengan reserve saturation current atau leakage current (arus bocor).
Ada yang menarik dalam keadaan reverse bias itu. Bila suhu PN Junction tersebut dinaikkan ternyata dapat memperbesar arus bocor yang timbul itu. Bearti bila diberi energi (panas), pembawa muatan minoritas di dalam PN Junction bertambah banyak. Karena cahaya itu merupakan salah satu bentuk energi, maka bila ada cahaya yang menimpa suatu PN Junction dapat juga menghasilkan pembawa muatan. Gejala seperti ini dinamakan fotokonduktif. Berdasarkan gejala fotokonduktif itu maka dibuat komponen lektronik fotodioda dari PN Junction itu.
Dalam keadaan reverse bias dengan memperbesar intensitas cahaya yang menimpa fotodioda dapat meningkatkan arus-arus bocornya. Arus bocor dapat juga diperbesar dengan memperbesar tegangan baterai (tegangan reserve), tapi penambahan arus bocornya itu tidak signifikan. Bila baterai dalam rangkaian
reserve bias itu dilepas dan diganti dengan bahan tahanan, maka pemberian cahaya itu dapat menimbulkan pembawa muatan baik kole maupun elektron. Jika iluminasi cahaya itu ditingkatkan ternyata arus yang timbul semakin besar. Gejala seperti ini dinamakan photovoltare. Cahaya dapat meneruskan energi yang cukup besar untuk memperbesar jumlah hole pada bagia P dan jumlah elektron pada bagian N. Berdasarkan gejala Photovaltaic ini maka dapat diciptakan komponen elektronik photovoltaie cell karena biasanya matahari sebagai sumber cahaya maka photovoltaie cell sering juga disebut solar cell (sel surya) atau solar energi converter.
Cara kerja sel surya dapat diterangkan seperti prinsip kerja dioda yang digambarkan pada gambar 2.7. Sambungan p-n yang terkena radiasi matahari dengan energi lebih dari 1,1 eV akan menghasilkan satu pasangan elektron- elektron lubang dalam hablur silikon. Gambar 2.7.a menunjukkan bahwa pasangan-pasangan elektron lubang agak terpisah-pisah letaknya sedemikian hingga daerah p akan memiliki muatan positip terhadap daerah n, dan terdapat beda potensial antara kedua apitan pada gambar 2.7. Jika kedua apitan dipasang beban R seperti gambar 2.7.b akan mengalir arus I. Dengan demikian terdapat secara langsung suatu konversi elektronika antara radiasi surya yang masuk dan energi listrik yang dihasilkan antara kedua apitan A dan B (Kadir, 1995).
Gambar 2. 1 Sambungan p-n
Bagian terkecil energi yang dapat dipindahkan disebut kuantum. Cahaya merupakan bentuk energi dan kuantum cahaya disebut foton. energi foton
sebanding dengan frekuensi radiasinya, dinyatakan dalam persamaan:
E = h . f
...(2.1) Dimana:E = energi foton (joule)
h = tetapan Planck (6,624 x 10-34 Joule.detik) f = frekuensi cahaya dalam Hz
Persamaan 2.1 menyatakan bahwa untuk frekuensi tertentu panjang gelombangnya tertentu pula, karena terdapat persamaan:
C
f = Hz
...(2.2)λ
Dimana:
C = kecepatan cahaya dalam ruang hampa (3 x 108 meter/detik).
λ
= panjang gelombang dalam meter.Energi radiasi dari sinar ultraviolet sampai inframerah dapat mengupas elektron valensi dari silikon kristal sehingga dapat membengkitkan energi listrik. Dalam keadaan tanpa penyinaran kondisi sel surya seperti sambungan p-n tanpa bias dan terjadi kesetimbangan aliran-aliran pembawa pada kedua arah sehingga tidak akan dihasilkan arus listrik bila dihubungkan dengan beban, seperti terlihat pada gambar 2.2.
Gambar 2. 2 Kesetimbangan aliran penyinaran.
(a) Kesetimbangan aliran pada kondisi tanpa penyinaran matahari (b)
Kesetimbangan aliran pada kondisi penyinaran matahari.
Bila sel surya mendapat penyinaran maka foton-foton akan bereaksi dengan elektron valensi di dekat sambungan p-n dan menimbulkan efek yang sama dengan pemberian bias mundur. Foton-foton yang diserap sel surya akan masuk ke lapisan tipis dari semikonduktor dan diubah menjadi energi panas.
Energi panas ini akan menghasilkan pembawa-pembawa minoritas berupa elektron bebas disisi p dan lubang disisi n, kedua jenis pembawa minoritas ini akan berdifusi melintasi sambungan dan membentuk pasangan ion yang akan mengurangi medan listrik di sambungan dan membentuk aliran arus.
2.5.1. Bahan Pembentuk Sel Surya
Berdasarkan bahan pembentuknya maka sel surya dibedakan dalam beberapa jenis sebagai berikut :
1. Sel Surya Silikon Monokristal
Sel surya ini dibentuk dari bahan dasar monokristal. Bahan outputnya adalah SiO2 dalam bentuk kwarsa atau kristal kwarsa. Bentuk kwarsa ini dalam suatu open melalui reduksi dengan arang baru, dibentuk bahan mentah silikon, yang terdiri dari 98% silikon dan 2% kotoran.
Panel surya Monokristal juga merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam
cuaca berawan.
2. Sel Surya Silikon Polykristal
Pembuatan sel surya silicon sebagai sumber arus konstan, tidaklah sesederhana pembuatan silikon untuk bahan semikonduktor. Secara kuantitatif sel surya polykristal menduduki tempat kedua. Efisiensinya terletak antara 10- 13% lebih rendah dari sel monokristal. panel surya Polykristal memiliki susunan kristal acak. Type Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung.
3. Sel Surya a-silikon (a -Si)
Sel surya a-silikon ini sering disebut Amorphous silicon, digunakan sebagai bahan sel surya photovoltaik pada kalkulator. Meskipun kemampuannya lebih rendah dibandingkan sel surya jenis c-Si, hal ini tidak penting pada kalkulator, yang memerlukan energi yang kecil.
Sel surya a-silikon susunan atomnya tidak beraturan, bahwa sel surya ini pada dasarnya lebih produktif, dimana absorbsi a-silikon terhadap cahaya hampir 40 kali lebih baik dari silikon kristal.
Keuntungan sel surya a-silikon antara lain:
a. Daya absorbsi besar b. Daerah band tinggi
c. Kebutuhan bahan lebih sedikit
d. Kemungkinan cara pembuatannya dapat secara otomatis
Kelemahannya adalah efisiensinya masih rendah, akibat tahanan dalamnya besar dan arus foto yang ditimbulkannya sangat kecil.
4. Sel Surya Banyak Lapisan
Sel surya ini mempunyai lapisan lebih tipis dari yang lain, sehingga cahaya yang mengenai sel kedua pas setengah dari cahaya diatasnya.
5. Sel Surya Galiumarsenid Bahan ini mempunyai sifat:
a. Daya listriknya meningkat bila dilakukan pemusatan sinar.
b. Pengurangan daya pada suatu kenaikan temperatur lebih kecil dari bahan silikon.
c. Dapat beroperasi pada temperatur yang tinggi.
Kelemahan utamanya adalah penyediaan bahan mentah gallium dan arsen sangat mahal.
Gambar 2. 3 Jenis-jenis Panel Surya di Pasaran
2.5.2. Sistem Pengumpulan Sel Surya
Sistem pengumpulan sel surya secara umum dapat dibagi kedalam tiga kategori utama yakni, sistem-sistem yang menghasilkan energi termal temperatur rendah (lebih kecil dari 150º) untuk pemanas dan pendingin bangunan, sistem konversi sel surya yang menghasilkan listrik langsung dari energi elektromagnetiknya matahari, dan sistem-sistem yang menghasilkan energi termal bertemperatur tinggi berguna membangkitkan energi listrik.
Sistem pemanas pendingin surya bertemperatur rendah biasanya menggunakan kolektor pelat pipih yang dilapisi dengan plastik atau kaca.
Kaca atau plastik dapat menjebak radiasi surya berpanjang gelombang pendek secara efektif. Panas yang dibangkitkan pada kolektor dikeluarkan oleh udara atau oleh suatu larutan air-glycol ethylene. Sel surya banyak dipakai dalam program ruang angkasa oleh karena angka perbandingan daya beratnya yang tinggi.
Tenaga surya yang diserap bumi adalah sebanyak 120 ribu terawatt.Pada prinsipnya tenaga surya sebagai pembangkit listrik dengan dua cara:
Produksi uap dengan ladang cermin yang digunakan untuk menggerakkan turbin. Pembangkit listrik tenaga surya besar.
Mengubah sinar surya menjadi listrik dengan panel surya / solar cell photovoltaik. Pembangkit listrik tenaga surya portabel / kecil.
Tenaga surya dapat diaplikasikan sebagai berikut:
1. Tenaga surya untuk penerangan di rumah.
2. Tenaga surya untuk penerangan lampu jalan (PJU) 3. Tenaga surya untuk penerangan lampu taman
4. Tenaga surya sebagai sumber listrik untuk kamera CCTV.
5. Tenaga surya sebagai sumber listrik untuk instalasi wireless (WIFI), radio pemancar, perangkat komunikasi.
6. Tenaga surya untuk perangkat signal kereta api, kapal.
7. Tenaga surya untuk rumah walet, irigasi, pompa air.
8. Tenaga surya sebagai portable power supply
9. Tenaga surya sebagai pemanas untuk menggerakkan turbin sebagai pembangkit listrik tenaga surya seperti di Nevada Amerika.
10. Tenaga surya sebagai sumber tenaga untuk perangkat satelit.
Gambar 2. 4 Aplikasi Panel Surya Keuntungan Panel Surya sebagai PLTS adalah :
Mampu menyuplai listrik untuk lokasi yang belum dijangkau
jaringan listrik PLN sehingga dapat digunakan untuk daerah yang terpencil.
Listrik surya merupakan solusi yang cepat, karena proses instalasi yang relatif cepat untuk menghasilkan listrik penerangan dll.
Tenaga Surya merupakan energi yang sangat bersih, karena
sifatnya secara fisika dapat Meng-absorbsi UV radiasi (dari matahari), tidak menghasilkan emisi sedikitpun, tidak menimbulkan suara berisik dan tidak memerlukan bahan bakar yang perlu dibeli setiap harinya.
Sistem tenaga Surya sudah terbukti handal lebih dari 50 tahun
mendukung program luar angkasa, dimana tidak ada sumber energi lain, tidak juga juga nuklir, yang mampu bertahan dalam keadaan extrim di luar angkasa.
Panel Surya merupakan salah satu alat yang dapat memanfaatkan
potensi energi radiasi matahari sebesar 4,8 Kwh/ m2 / hari (* Data BPPT tahun 2005) yang merupakan potensial daya yang cukup besar dan belum maksimal dimanfaatkan di Indonesia.
Panel Surya mempunyai kesan modern dan futuristik, tetapi juga mempunyai
kesan peduli lingkungan dan bersih. Sangat cocok untuk dunia arsitektur modern yang memadukan unsur-unsur penting tersebut.
2.5.3. Karakteristik Sel Surya
Karakteristik dari sel surya dapat diperoleh berdasarkan tiga parameter yaitu tegangan hubung singkat ( Isc ) dan factor isi. Besarnya factor isi dapat diketahui dari persamaan berikut ini:
Im p . Ump
Ff = ...(2.3) Isc . Uo
Dimana:
Ff = Faktor isi
Imp = Arus maksimum (Ampere ) Ump = Tegangan maksimum (Volt) Isc = Arus hubung singkat (Ampere)
Uo = Tegangan hubung terbuka (Volt)
Bila sel surya tak berbeban maka dapat ditemukan suatu arus hubung singkat ( Isc ) dan suatu titik karakteristik sel surya . 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 2.5.
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.
Gambar 2. 5 Karakteristik sel surya pada keadaan penyinaran dan gelap
1. Karakteristik efisiensi energi.
Efesiensi konversi adalah perbandingan antara daya yang dapat diperoleh sebuah sel surya dengan daya yang diterima dari matahari.
Kepadatan daya cahaya matahari yang mencapai bagian luar atmosfir bumi sekitar 136 m.W/cm² tetapi setelah melewati atmosfir sebagian dihamburkan, sedangkan kepadatan daya matahari yang sampai di permukaan bumi pada siang hari yang cerah sekitar 100 m.W/cm² (Kadir,1982).
Persamaan untuk efesiensi konversi dirumuskan sebagai berikut:
V . I
η = % ...(2.4) P . A
Dimana:
η = efesiensi tegangan
V = tegangan yang dibangkitkan (Volt) I = arus sel surya
P = rapat daya yang mengenai sel A = luas penampang solar sel
2. Karakteristik tegangan terhadap arus sel surya
Gambar 2.6 Karakteristik arus tegangan suatu sel surya
Pada gambar 2.6 tampak bahwa tegangan hubung terbuka (Voc) kira- kira konstan, tetapi arus hubung singkat (Isc) akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya.
3. Karakteristik respon spectral
Pada gambar 2.7 menunjukkan bahwa sumbu horizontal merupakan panjang gelombang dari cahaya yang mengenai sel surya dan sumbu vertical adalah respon relatif. Panjang gelombang ini mencakup panjang gelombang ultraviolet sampai inframerah. Hal ini berarti sel surya akan menghasilkan energi listrik pada spectrum yang luas mulai dari panjang gelombang 300
sampai 1.100 nanometer. Respon relatif terbesar diberikan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 525 nanometer yaitu pada cahaya hijau.
Gambar 2.7 Karakteristik respon spectral
Sel surya juga menghasilkan energi listrik bila disinari oleh lampu pijar atau sumber cahaya yang lain. Sel surya berguna dalam penerapan fotoelektrik.
Terdapat beberapa kemungkinan perbedaan, tentang bagaimana sel surya dibuat dalam pengertian bahwa sel surya adalah hubungan antara bahan- bahan semikonduktor atau bahan semikonduktor dengan bahan metal lainnya, yang pada kenyataannya adalah sel silikon.
4. Pengaruh temperatur terhadap daya solar sel
Dengan penyinaran yang konstan, daya solar sel berkurang sesuai dengan kenaikan temperatur. Hal ini sesuai dengan sifat tegangan beban nol dan berlawanan dengan arus hubung singkat. Tegangan beban nol berkurang sesuai dengan kenaikan temperatur yang besarnya lebih kurang 3 mV/K.
Sedangkan arus hubung singkat akan bertambah sesuai dengan naiknya temperatur yang besarnya lebih kurang 0,1%/K. Grafik kenaikan temperatur terhadap daya dapat dilihat pada grafik dibawah ini.
Gambar 2.8 Pengaruh temperatur terhadap daya solar sel
Dari grafik dapat dilihat bahwa penurunan tegangan jauh lebih besar dibandingkan dengan kenaikan arus. Sebaiknya solar sel ditempatkan pada temperatur yang agak dingin agar penurunan tegangan tidak terlalu besar.
Walaupun hal ini agak sulit sebab solar sel akan memanas sendiri apabila ada sinar yang jatuh padanya.
5. Pengaruh luas permukaan solar sel terhadap daya
Luas solar sel mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh solar sel tersebut dalam hal ini hubungannya adalah linier. Misalnya solar sel dengan luas penampang 100 cm dayanya akan dua kali lebih besar dibandingkan dengan solar sel yang luasnya 50 cm (Sigalingging, 1994).
6. Efesiensi solar sel
Daya suatu solar sel dipengaruhi oleh variabel yang lain yaitu:
a. Kerugian refleksi
Kerugian refleksi adalah bagian dari sinar matahari yang melalui permukaan sel direfleksikan dan menghilang. Beban silikon dapat merefleksikan sinar matahari sampai 36%. Untuk mengurangi refleksi ini dimungkinkan dengan penyempurnaan permukaan sel sehingga kerugian refleksi dapat dibatasi ± 4%
(Sigalingging, 1994).
b. Cahaya tak terabsorbsi
Cahaya tak terabsorbsi adalah bagian penyinaran yang hanya mendapatkan energi kecil dan mengakibatkan tidak adanya valensi elektron pada daerah ikatan (Sigalingging, 1994).
7. Rangkaian solar sel
Untuk mendapatkan arus, tegangan, dan daya yang besar sesuai dengan yang dibutuhkan, maka beberapa sel surya harus dikombinasikan pemasangannya, diantaranya:
a. Rangkaian Seri Dari Sel Surya
Hubungan seri suatu sel surya didapat apabila bagian depan (+) sel surya utama dihubungkan dengan bagian belakang ( - ) sel surya kedua. Hubungan seri dari sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.9. Dari rangkaian seri ini didapatkan persamaan:
- Sel surya apabila dihubungkan seri satu sama lain maka tegangan yang
dihasilkan akan bertambah besar :
V total = V
1+ V
2+ V
3+...+ Vn
...(2.5) - Sel surya apabila dihubungkan seri satu sama lain maka arus yang dihasilkan tetap :I total = I
1= I
2= I
3=...= In
... (2.6) Hal – hal yang perlu mendapatkan perhatian pada pelaksanaan pemasangan sel surya adalah, kemungkinan adanya daun – daunan yang menutupi sel – sel surya yang dapat berakibat daya menjadi nol.I
V
b. Rangkaian Paralel Dari Sel Surya
Rangkaian paralel sel surya di dapat apabila terminal kutub positif dan negatif sel surya dihubungkan satu sama lain. Hubungan paralel dari sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.10. Dari rangkaian paralel didapatkan persamaan:
- Sel surya yang dihubungkan paralel maka tegangan yang dihasilkan tetap :
V total = V
1= V
2= V
3=....= Vn
...(2.7) Gambar 2.9 Hubungan Seri Sel SuryaGambar 2.10 Hubungan Paralel Sel Surya
- Sel surya yang dihubungkan paralel maka arus yang dibangkitkan akan bertambah besar :
I total = I
1+ I
2+ I
3+....+ In
...(2.8)I
V
Kejadian yang kemungkinan muncul adalah apabila panel tertutupi sesuatu atau malam hari, dimana efek penyinaran kecil sekali, maka arus dapat mengalir dari beban Panel Surya, yang berupa batere atau accu akan kembali ke panel yang dapat mengakibatkan sel surya panas. Semua sel surya pada panel yang dihubungkan seri, maka arusnya harus sama pada titik kerjanya. Sejumlah hubungan seri sel pada panel surya perlu dipasang bypass secara paralel dengan dioda. Seperti diperlihatkan pada gambar 2.11 satu bypass dioda dapat melayani antara 12 – 14 sel surya. (Sigalingging, 1994)
Gambar 2.11 Hubungan Seri Sel Surya dengan Bypass Dioda
c. Rangkaian Seri dan Paralel (campuran) pada Sel Surya.
Sigalingging (1994) menyatakan bahwa, dalam prakteknya kebanyakan sel surya dihubungkan secara gabungan / kombinasi dari seri dan paralel dan bersamaan dengan itu harus dipasangkan beberapa buah dioda. Rangkaian seri dan paralel (campuran) pada sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Beberapa Panel Surya Paralel di Seri dengan dioda 8. Pengaruh posisi cahaya matahari terhadap daya solar sel
Cahaya matahari yang mengenai permukaan sambungan p-n solar sel akan maksimal bila cahaya yang jatuh pada permukaan solar sel dan tegak lurus, karena matahari terus mengorbit pada lintasan tertentu maka hal ini
sulit untuk dilakukan. Hal ini sangat penting untuk pemasangan solar sel agar dapat menangkap sinar matahari secara maksimum.
Untuk wilayah Indonesia pemasangan panel surya dengan kemiringan sampai 12º.
Gambar 2.13 Pemasangan panel surya
2.6 Media Penyimpanan Energi Listrik
Media penyimpanan energi listrik yang dimaksud disini adalah Accumulator / Akumulator yang sering disingkat dengan Aki. Akumulator atau aki
adalah salah satu elemen sumber arus listrik searah. Akumulator termasuk elemen elektrokimia yang dapat diperbarui bahan pereaksinya setelah dialiri arus dari sumber lain yang arahnya berlawanan dengan arus yang dihasilkan elemen tersebut. Yang dimaksud dengan elemen elektrokimia adalah sistem sumber arus yang pada dasarnya mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Di dalam sumber ini terjadi reaksi oksidasi reduksi sehingga menimbulkan elektron bebas yang dapat terus-menerus mengalir selama jangka waktu tertentu jika kutub – kutub sumber ini berada dalam keadaan tertutup.
Pada akumulator, digunakan larutan H2SO4 sebagai elektrolit. Sebagai elektroda positif digunakan PbO2 dan elektroda negatif digunakan Pb. Akumulator
dikatakan habis atau tidak dapat menjadi sumber arus lagi jika elektroda – elektrodanya berubah menjadi PbSO4 . Proses saat akumulator berfungsi sebagai sumber arus dikatakan pengosongan akumulator. Prinsip pengosongan dan pengisian akumulator dapat dilihat pada Gambar 2.14.
Pengosongan Pengisian
Gambar 2.14 Prinsip pengosongan dan pengisian akumulator Menurut Sigalingging (1994) bahwa ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dari peralatan batere ini, diantaranya:
a. Kapasitas
Satuan kapasitas suatu batere adalah Ampere Hour (Ah). Biasanya informasi ini terdapat pada label suatu batere, misalnya suatu batere dengan kapasitas 100 Ah akan penuh terisi dengan arus 1 A selama seratus (100) jam.
Waktu pengisian ini ditandai dengan kode K 100 atau C 100, pada temperatur 25°C. Umumnya arus pengisian yang diijinkan maksimum 1/10 dari kapasitas.
Oleh karena itu waktu pengisian yang baik tidak kurang dari 10 jam dan dalam kenyataannya dengan waktu tersebut pengisian baru mencapai 80%. Dan standar
tegangan pengisi batere (charger) yang digunakan untuk mengisi batere 12V adalah 12.5 V (min) – 14 V DC ( maks).
b. Kepadatan Energi
Pada pemakaian tertentu (model pesawat, mobil surya, dan sebagainya) kepadatan energi sangat penting. Nilainya terletak pada 30 Wh/Kg untuk C/10 dan temperatur 20 ° C.
c. Penerimaan arus pengisian yang kecil
Batere harus dapat diisi dengan arus pengisian yang agak kecil pada cuaca yang buruk sekalipun, sehingga tidak ada energi surya yang terbuang begitu saja.
d. Efisiensi Ah (ηAh)
Batere menyimpan dengan jumlah Amper Jam, dengan suatu efesiensi Ah (ηAh) di bawah 100% (biasanya 90%). Efesiensi ini disebut juga dengan istilah efisiensi Coulombseher.
e. Efesiensi Wh (ηWh)
Efesiensi Wh adalah perbandingan energi yang ada dan yang dapat dikeluarkan.
ηWh selalu lebih rendah dengan ηAh dan biasanya ±80%. Hal – hal yang perlu mendapat perhatian dalam memilih batere adalah:
- Tegangan yang dipersyaratkan.
- Jadwal waktu pengoperasian.
- Suhu pengoperasian.
- Arus yang dipersyaratkan - Kapasitas (Ah)
- Ukuran, bobot, dan Umur.
Gambar 2.21 berikut ini merupakan bentuk nyata dari akumulator yang paling sering digunakan oleh konsumen.
Gambar 2.15 Bentuk nyata dari akumulator
Ada beberapa jenis baterai/aki di pasaran yaitu jenis aki basah/
konvensional, hybrid dan MF (Maintenance Free). Pada Solar Power System, battery atau biasa kita sebut sebagai aki, digunakan sebagai back-up power pada system -Off-Grid dan Grid-Tie dengan back-up battery. Battery akan digunakan sebagai sumber energy manakala tidak tersedianya atau terputusnya sumber listrik dari PLN
Berdasarkan waktu penggunaannya, batery dikategorikan menjadi dua jenis:
Starting Battery : Digunakan apabila dibutuhkan tenaga yg sangat besar dalam waktu singkat. Contoh-nya penggunakan dalam automotive dan mesin-mesin
Deep Cycle Battery : Digunakan apabila dibutuhkan sumber energy yang terus
menerus dalam jangka waktu lama. Deep Cycle Battery mempunyai karakteristik untuk discharge (pengeluaran tenaga battery) dan recharge (pengisian tenaga battery) terus menerus.
Dari kedua jenis tersebut Deep Cycle adalah tipe yang sangat cocok digunakan untuk Solar Power System.
Jangan menggunakan battery biasa untuk solar power system, karena battery tidak akan bertahan lama dan membutuhkan perawatan serta penggantian battery yang sering. Tipe VRLA Deep Cycle adalah tipe yang paling cocok digunakan untuk sistem yang menggunakan solar panel sebagai sumber energi.
Tipe VRLA Deep Cycle umumya mempunyai harga yang jauh lebih mahal dari battery biasa, namun VRLA Deep Cycle yang dibuat khusus untuk Solar Power System dapat bertahan antara 5 - 10 tahun dengan rancang disain life time 10 - 20 tahun.
Satu hal yang juga patut diperhatikan dalam memilih battery adalah kapasitas battery. Apabila sebuah battery mempunyai kapasitas 100 AH, maka secara teori battery tersebut akan sanggup menyuplai 100 A dalam waktu 1 jam, dapat menyuplai 25 ampere dalam waktu 4 jam. Namun dalam merancang Solar Power System. Usahakan penggunakan kapasitas jangan melebihi dari 50 % dari kapasitas total. Sehingga battery dapat mempunyai life time yang sangat lama.
Pembebanan maksimal kapasitas battery akan membuat battery cepat rusak.
2.7 Solar charge controller
Solar Charge Controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena batere sudah 'penuh') dan kelebihan voltase dari panel surya. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai.
Solar charge controller menerapkan teknologi Pulse width modulation (PWM) untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban. Solar panel 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 - 21 Volt.
Jadi tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh over-charging dan ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya di-charge pada tegangan 14 - 14.7 Volt.
2.7.1. Fungsi Solar Charge Controller
Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut:
Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan overvoltage.
Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full discharge', dan overloading.
Monitoring temperatur baterai
Untuk membeli Solar Charge Controller yang harus diperhatikan adalah:
Voltage 12 Volt DC / 24 Volt DC
Kemampuan (dalam arus searah) dari controller. Misalnya 5 Ampere, 10 Ampere, dsb.
Full charge dan low voltage cut
Seperti yang telah disebutkan di atas Solar Charge Controller yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel sel surya berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan baterai. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.
Solar Charge Controller biasanya terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel sel surya, 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai / aki dan 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan beban ( load ). Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada 'diode protection' yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel sel surya ke baterai, bukan sebaliknya.
Charge Controller bahkan ada yang mempunyai lebih dari 1 sumber daya, yaitu bukan hanya berasal dari matahari, tapi juga bisa berasal dari tenaga angin ataupun mikro hidro. Di pasaran sudah banyak ditemui charge controller 'tandem' yaitu mempunyai 2 input yang berasal dari matahari dan angin. Untuk ini energi yang dihasilkan menjadi berlipat ganda karena angin bisa bertiup kapan saja, sehingga keterbatasan waktu yang tidak bisa disuplai energi matahari secara full, dapat disupport oleh tenaga angin. Bila kecepatan rata-rata angin terpenuhi maka daya listrik per bulannya bisa jauh lebih besar dari energi matahari.
Solar charge controller, adalah komponen penting dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Solar charge controller berfungsi untuk:
Charging mode: Mengisi baterai (kapan baterai diisi, menjaga pengisian kalau baterai penuh).
Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke beban diputus kalau baterai sudah mulai 'kosong').
2.7.2. Charging Mode Solar Charge Controller
Dalam charging mode, umumnya baterai diisi dengan metoda three stage charging:
Fase bulk: baterai akan di-charge sesuai dengan tegangan setup (bulk - antara 14.4 - 14.6 Volt) dan arus diambil secara maksimum dari panel surya / solar cell. Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption.
Fase absorption: pada fase ini, tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai solar charge controller timer (umumnya satu jam) tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.
Fase flloat: baterai akan dijaga pada tegangan float setting (umumnya 13.4 - 13.7 Volt). Beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimun dari panel surya / solar cell pada stage ini.
Gambar 2.16 Fase Charging Pada Solar Charge Controller
2.7.3. Mode Operation Solar Charge Controller
Pada mode ini, baterai akan melayani beban. Apabila ada over-discharge atau over-load, maka baterai akan dilepaskan dari beban. Hal ini berguna untuk mencegah kerusakan dari baterai.
2.7.4. Sensor Temperatur Baterai
Untuk solar charge controller yang dilengkapi dengan sensor temperatur baterai. Tegangan charging disesuaikan dengan temperatur dari baterai. Dengan sensor ini didapatkan optimun dari charging dan juga optimun dari usia baterai.
Apabila solar charge controller tidak memiliki sensor temperatur baterai, maka tegangan charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperatur lingkungan dan jenis baterai.
Gambar 2.17 Contoh Solar Charger Controller
Gambar 2.18 Contoh Rangkaian Solar Charger Controller
2.8 Inverter
Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti batere, panel sel surya menjadi AC. Penggunaan inverter dari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah untuk perangkat yang menggunakan AC (Alternating Current). Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inverter:
1. Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilih inverter yang beban kerjanya mendekati dgn beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal.
2. Input DC 12 Volt atau 24 Volt.
3. Sinewave ataupun square wave outuput AC.
True sine wave inverter diperlukan terutama untuk beban-beban yang masih menggunakan motor agar bekerja lebih mudah, lancar dan tidak cepat panas. Oleh karena itu dari sisi harga maka true sine wave inverter adalah yang paling mahal diantara yang lainnya karena dialah yang paling mendekati bentuk gelombang asli dari jaringan listrik PLN.
Gambar 2.19 Contoh Power Inverter
Dalam perkembangannya di pasaran juga beredar modified sine wave inverter yang merupakan kombinasi antara square wave dan sine wave. Bentuk gelombangnya bila dilihat melalui oscilloscope berbentuk sinus dengan ada garis putus-putus di antara sumbu y=0 dan grafik sinusnya. Perangkat yang menggunakan kumparan masih bisa beroperasi dengan modified sine wave inverter, hanya saja kurang maksimal. Sedangkan pada square wave inverter beban-beban listrik yang menggunakan kumparan / motor tidak dapat bekerja sama sekali. Selain itu dikenal juga istilah Grid Tie Inverter yang merupakan special inverter yang biasanya digunakan dalam sistem energi listrik terbarukan, yang mengubah arus listrik DC menjadi AC yang kemudian diumpankan ke jaringan listrik yang sudah ada. Grid Tie Inverter juga dikenal sebagai synchronous inverter dan perangkat ini tidak dapat berdiri sendiri, apalagi bila jaringan tenaga listriknya tidak tersedia. Dengan adanya grid tie inverter kelebihan KWh yang diperoleh dari sistem PLTS ini bisa disalurkan kembali ke jaringan listriki PLN untuk dinikmati bersama dan sebagai penggantinya besarnya
KWh yang disuplai harus dibayar PLN ke penyedia PLTS, tentunya dengan tarif yang telah disepakati sebelumnya.
Sayangnya sampai sekarang ketentuan tarif semacam ini masih terus digodok seiring dengan aturan mengenai listrik swasta. Rugi-rugi / loss yang terjadi pada inverter biasanya berupa dissipasi daya dalam bentuk panas.
Effisiensi tertinggi dipegang oleh grid tie inverter yang diclaim bisa mencapai 95- 97% bila beban outputnya hampir mendekati rated bebannya. Sedangkan pada umumnya effisiensi inverter adalah berkisar 50-90% tergantung dari beban outputnya. Bila beban outputnya semakin mendekati beban kerja inverter yang tertera maka effisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya. Modified sine wave inverter ataupun square wave inverter bila dipaksakan untuk beban- beban induktif maka effisiensinya akan jauh berkurang dibandingkan dengan true sine wave inverter. Perangkatnya akan menyedot daya 20% lebih besar dari yang seharusnya.
