PRO SEDUR PERA NC A NG A N SISTEM PEMBA NG KIT LISTRIK TENA G A SURYA
UNTUK PERUMA HA N (SO LAR HO ME SYSTEM)
Muha m m a d Ba c htia r *
Ab strac t
Ele c tric a l e ne rg y is a vita l o f mo d e rn c o m m unity. The a c tivity o f c a n b e d isturb e d if e le c tric ity is no t a va ila b le . The re fo re its susta ina b ility a nd a va ilib ity m ust b e m a inta ine d .
Fo r the urb a n a nd surro und ing c o m m unity, Ele c tric a l e ne rg y is no t b e a p ro b le m . Be c a use its a va ila b ility in the a re is a lwa ys sup p lie d b y the Na tio na l Ele c tric ity C o m p a ny (PLN). Ho we ve r, fo r the c o m m unity in re m o te a re suc h a s p e o p le who sta y in re m o te a nd sm a ll isla nd s, e le c tric ity a lwa ys to b e a b ig p ro b le m . Be c a q use PLN d iffic ult to m a ke d istrib utio n ne two rk in tho se a re a . The e ffe c tive so lutio n to suc h lo c a tio ns is to c o nve rt the so la r lig ht b e c o m e e le c tric a l e ne rg y using p ho to vo lta ic te c hno lo g y. Siste m like tha t is c a lle d So la r Ele c tric ity G e ne ra tio n (SEG ). The SEG tha t sp e c ia lly use d fo r ind ivid ua l is c a lle d So la r Ho m e Syste m .
In this p a p e r the m e tho d to d e sig n so la r e ne rg y syste m fo r ho m e is d isc usse d . The d e sg n re sult is ho p e d to a re fe re nc e fo r use r a nd e le c tric ity p ra c tic a l in o rd e r to o b ta ine a suita b lib ility b e twe e n e le c tric a l d e m a nd , p ric e , a nd q ua lity.
Ke y wo rds:So la r Ene rg y, p ho to vo lta ic , so la r ho m e syste m, SEG , SHS
A b stra k
Ene rg i listrik m e rup a ka n sa la h ke b utuha n m a sya ra ka t m o d e rn ya ng sa ng a t p e nting d a n vita l. Ke tia d a a n e ne rg i listrik a ka n sa ng a t m e ng g a ng g u ke b e rla ng sung a n a ktivita s m a nusia . O le h ka re na itu ke sina m b ung a n d a n ke te rse d ia a n e ne rg i listrik p e rlu d ip e rta ha nka n. Ba g i m a sya ra ka t ya ng ting g a l d i d a e ra h p e rko ta a n d a n se kita rnya , e ne rg i listrik tid a kla h m e nja d i m a sa la h. Ka re na e ne rg i listrik ya ng d ise d ia ka n o le h Pe rusa ha a n Listrik Ne g a ra (PLN) te la h te rse d ia d i ka wa sa n te rse b ut. Na m un b a g i m a sya ra ka t ya ng ting g a l d i d a e ra h-d a e ra h p e d a la m a n d a n p ula u-p ula u te rp e nc il, e ne rg i listrik m e rup a ka n sua tu m a sa la h b e sa r. Ka re na ja ring a n listrik PLN b e lum m e nja ng ka u p a d a d a e ra h te rse b ut.
So lusi ya ng te p a t untuk m e ng a ta si ke tia d a a n e ne rg i listrik d i d a e ra h te rse b ut a d a la h m e ng ub a h c a ha ya m a ta ha ri ya ng m e lim p a h m e nja d i e ne rg i listrik m e ng g una ka n te kno lo g i p ho to vo lta ic . Siste m p e nye d ia a n listrik se p e rti ini d ise b ut Pe m b a ng kit Listrik Te na g a Surya (PLTS). PLTS ya ng d ig una ka n khusus untuk p e rum a ha n d ise b ut So la r Ho m e Syste m (SHS).
Pa d a m a ka la h ini d ib a ha s m e to d a p e ra nc a ng a n p e m b a ng kit listrik te na g a surya untuk p e rum a ha n. Ha sil d a ri p e ra nc a ng a n ini d iha ra p ka n m e nja d i a c ua n b a g i c a lo n p e ng g una m a up un p ra ktisi listrik a g a r d ip e ro le h ke se sua ia n a nta ra ke b utuha n e ne rg i, ha rg a , d a n kua lita s ya ng te p a t.
Ka ta kunc i: se l surya , PLTS, SHS, p ho to vo lta ic , Ene rg i surya
* Sta f Pe ng a ja r Pro g ra m Stud i D3 Te knik Listrik Fa kulta s Te knik Unive rsita s Ta d ula ko , Pa lu
1. Pe nd a hulua n
Ene rg i m e rup a ka n ke b utuha n uta m a se p a nja ng p e ra d a b a n um a t m a nusia . Pe ning ka ta n ke b utuha n e ne rg i d a p a t m e nja d i ind ika to r p e ning ka ta n ke m a km ura n, na m un p a d a sa a t ya ng sa m a m e nim b ulka n m a sa la h d a la m usa ha p e nye d ia a nnya . De ng a n kia n
m a ksim a l ya ng d iha silka n se l surya b a ru m e nc a p a i 250 Wa tt p e r m 2.
Ko m p o ne n uta m a siste m surya fo to vo lta ik a d a la h m o d ul ya ng m e ru-p a ka n unit ra kita n b e b e ra ru-p a se l surya fo to vo lta ik. Mo d ul fo to vo lta ik te rsusun d a ri b e b e ra p a se l fo to vo lta ik ya ng d ihub ung ka n se c a ra se ri d a n p a ra le l. Te kno lo g i ini c ukup c a ng g ih d a n ke un-tung a nnya a d a la h ha rg a nya m ura h, b e rsih, m ud a h d ip a sa ng d a n d io p e ra si-ka n d a n m ud a h d ira wa t. Se d a ng si-ka n ke nd a la uta m a ya ng d iha d a p i d a la m p e ng e m b a ng a n e ne rg i surya fo to vo lta ik a d a la h inve sta si a wa l ya ng b e sa r d a n ha rg a p e r kWh listrik ya ng d ib a ng kitka n re la tif ting g i, ka re na m e m e rluka n sub siste m ya ng te rd iri a ta s b a te ra i, unit p e ng a tur d a n inve rte r se sua i d e ng a n ke b utuha nnya . C a ra ke rja p ho to vo lta ic d ip e rliha tka n p a d a g a m b a r 1. Pa d a g a m b a r 2 d ip e rliha tka n siste m PLTS.
G a m b a r 1. c a ra ke rja Fo to vo lta ik
G a m b a r 2. Siste m PLTS
PLTS d a p a t d im a nfa a tka n untuk b e rb a g a i m a c a m siste m c a tud a ya ya ng a nta ra la in :
a .Siste m listrik p e ne ra ng a n rum a h
se p e rti : siste m se ntra lisa si, siste m se m ise ntra li-sa si, siste m d e se ntra lisa si d a n siste m hib rid .
b .Siste m Po m p a Air se p e rti : p o m p a a ir
m inum , p o m p a irig a si.
c . Siste m Ke se ha ta n se p e rti:
p e nyim p a n va ksin, p e nyim p a n d a ra h, ko m unika si SSB d i p uske sm a s, d a n p e ne ra ng a n p uske sm a s te rp e nc il.
d .Siste m Ko m unika si se p e rti : te le visi
re p e a te r, ra d io re p e a te r, ko m unika si sta siun ke re ta a p i.
e . Siste m Pe m na d u Tra nsp o rta si se p e rti:
ra d io sinya l b a nd a ra , p e nunjuk ja la n, p e rsim p a ng a n ja la n ke re ta a p i, p e ne ra ng a n te ro wo ng a n, la m p u sua r untuk na vig a si, la m p u-la m p u ra m b u.
f. Siste m p ro te ksi ka ra t se p e rti: p ro te ksi
ka to d ik untuk je m b a ta n, p ip a , p ro te ksi struktur b a ja .
g .La in-la in se p e rti: la m p u p e ne ra ng a n
ja la n, siste m p e nc a ta t g e m p a , la m p u ta m a n, a ir m a nc ur, ka lkula to r, a rlo ji d a n m o b il surya .
Ad a 5 ke untung a n p e m b a ng kit d e ng a n surya fo to vo lta ik:
Ene rg i ya ng d ig una ka n a d a la h e ne rg i
ya ng te rse d ia se c a ra c um a -c um a .
Pe ra wa ta nnya m ud a h d a n
se d e rha na .
Tid a k te rd a p a t p e ra la ta n ya ng
b e rg e ra k, se hing g a tid a k p e rlu p e ng g a ntia n suku c a d a ng d a n p e nye te la n p a d a p e lum a sa n.
Pe ra la ta n b e ke rja ta np a sua ra d a n
tid a k b e rd a m p a k ne g a tif te rha d a p ling kung a n.
Da p a t b e ke rja se c a ra o to m a tis.
2.2 So la r Ho m e Syste m
Siste m PLTS ya ng c ukup b e sa r p e ne ra p a nnya d i Ind o ne sia a d a la h Siste m P jug a se b a g a i siste m p e ne ra ng a n rum a h se c a ra ind ivid ua l
(So la r Ho m e Syste m) d a n d ising ka t SHS.
a ta s ka jia n p e rtim b a ng a n fa c to r-fa kto r b e rikut:
•Po la p e m ukim a n a nta ra rum a h d i
d e sa c ukup m e nye b a r
•Sulit untuk m e nd a p a tka n tra nsp o rta si
d a ra t a ta u la ut
•Be lum m e m e rluka n inte g ra si d e ng a n
p e m b a ng kit la in.
•Mo d ula r, d a n m ud a h d ike m b a ng ka n
•Ka p a sita s ke c il se hing g a m ud a h untuk
d i insta la si
•Ha rg a te rja ng ka u
•Ra d ia si m a ta ha ri se b a g a i sum b e r
e ne rg i m e nc ukup i
•Tid a k te rg a ntung te rha d a p BBM
SHS a d a la h sa la h sa tu a p lika si siste m PLTS untuk p e listrika n d e sa se b a g a i siste m p e ne ra ng a n rum a h se c a ra ind ivid ua l a ta u d e se ntra lisa si d e ng a n d a ya te rp a sa ng re la tif ke c il ya itu se kita r 48-55 Wp . Jum la h d a ya se b e sa r 50 Wp p e r rum a h ta ng g a d iha ra p ka n d a p a t m e m e nuhi ke b utuha n p e ne ra ng a n, info rm a si (TV d a n Ra d io ) d a n ko m unika si (Ra d io ko m unika si).
Ko m p o ne n-ko m p o ne n uta m a SHS te rd iri d a ri :
a .Mo d ul fo to vo lta ic se b a g a i c a tud a ya
ya ng m e ng ha silka n e ne rg i listrik d a ri m a suka n se jum la h e ne rg i m a ta ha ri,
b .Ba te ra i se b a g a i p e nyim p a n d a n
p e ng ko nd isi e ne rg i,
c .Ala t p e ng a tur e ne rg i b a te ra i (BC R)
se b a g a i a la t p e ng a tur o o m a tis, p e nja g a ke ha nd a la n siste m , d a n
d .Be b a n listrik se p e rti la m p u TL (DC ),
sa kla r, ra d io , te le visi d a n la in-la in. Se c a ra g a ris b e sa r ra ng ka ia nnya d a p a t d iliha t p a d a g a m b a r 3.
G a m b a r 3. Ko m p o ne n-ko m p o ne n SHS
3. Pe ra nc a ng a n So la r Ho m e Syste m
Pe ra nc a ng a n d ila kuka n untuk m e ne tuka n ukura n se l Fo to vo lta ik d a n Ba te ra i untuk siste m e ne rg i m a ta ha ri d e ng a n ka p a sita s m a ksim um 1000 Wa tt. La ng ka h-la ng ka h p e ra nc a ng a n a d a la h se b a g a i b e rikut:
3.1 Me ne ntuka n Arus Be b a n To ta l d a la m Am p e re -Ja m (Ah).
Am p e re -ja m d a ri p e ra la ta n d ihitung d a la m DC a m p e re -ja m / ha ri. Arus b e b a n d a p a t d ite ntuka n d e ng a n m e m b a g i ra ting wa tt d a ri b e rb a g a i a la t ya ng m e nja d i b e b a n d e ng a n te g a ng a n o p e ra si siste m PV no m ina l.
Ito t b e b a n DC=Wa tt/Vo p x ja m p a ka i se ha ri
………..(1)
Ito tb e b a nAC= (Wa tt/Vo pxja m p a ka i
se ha ri)/0.85 ………….….. (2)
Ito tb e b a n= Ito tb e b a n DC +Ito tb e b a n AC ….(3)
Dim a na : Ito t b e b a n = Arus to ta l
b e b a n d a la m Ah
3.2 Rug i-rug i d a n Fa kto r Ke a m a na n
Siste m
Untuk siste m PLTS d e ng a n d a ya 1000 Wa tt ke b a wa h, fa c to r 20% ha rus d ita m b a hka n ke p e m b e b a na n se b a g a i p e ng g a nti rug i-rug i siste m d a n untuk fa c to r ke a m a na n. O le h ka re na itu a m p e re -ja m b e b a n ya ng d ite ntuka n p a d a la ng ka h 3.1 d ika lika n d e ng a n 1,20 se hing g a :
To ta l b e b a n + Rug i & Sa fe ty Fa c to r =
= Ito t b e b a n x 1,20 …………(4)
3.3 Me ne ntuka n ja m Ma ta ha ri Ekiva le n
(Eq uiva le nt Sun Ho urs, ESH) te rb uruk
Ja m m a ta ha ri e kiva le n sua tu te m p a t d ite ntuka n b e rd a sa rka n p e ta inso la si m a ta ha ri d unia ya ng d ike lua rka n
o le h So la re x (So la re x, 1996).
Be rd a sa rka n p e ta inso la si m a ta ha ri d unia , d ip e ro le h:
ESH untuk Wila ya h Sula we si = 4,5
3.4 Me ne ntuka n Ke b utuha n Arus To ta l
Pa ne l Surya
Total DC watt-jam/hari (beban DC)
Total DC watt-jam/hari (beban AC) Total DC watt-jam/hari (beban DC+AC) Tegangan nominal DC sistem
+
=
:
Total DC Amp-jam/hari =
1
Rugi 2 & Safety Factor dari sistem
x
Total Amp-jam yg harian dibutuhkan =
2
Jam Ekivalen matahari (ESH) :
3
Total Arus Panel Surya (Amp) =
Pilih Jenis Modul PV
4
Arus Operasi Modul Surya (Amp) :
5
Jumlah modul PV yg diperlukan secara paralel =
Tegangan nominal sistem
Tegangan nominal Modul PV :
Jumlah modul PV yg diperlukan secara seri =
Jumlah modul PV yg diperlukan secara paralel x
Total modul PV yg diperlukan =
Total Amp-jam yg harian dibutuhkan
Waktu cadangan yg disarankan (hari) x
Persen kapasitas baterai yang berguna :
Kapasitas baterai minimum =
6
G a m b a r 4. La ng ka h-la ng ka h Pe ra nc a ng a n SHS
Pe ne ntua n ka p a sita s b a te ra i, jum la h m o d ul d ila kuka n d e ng a n m e ng ikuti b a g a n se p e rti ya ng d itunjukka n p a d a g a m b a r 4.
Ha sil Pe rhitung a n a d a la h se b a g a i b e rikut:
o Jum la h To ta l Ah/ ha ri
Be b a n-b e b a n DC (3 b ua h La m p u TL
DC + 1 b ua h Ra d io ta p e ) :
(3 x 6 Wa tt/ 12 Vo lt x 12 ja m ) + (12 Wa tt/ 12 Vo lt x 8 ja m ) = 24 Ah
Be b a n AC (TV Be rwa rna )
(75 Wa tt x 6 ja m ) / 0,85) / 12 Vo lt = 45 Ah
To ta l Am p e re -ja m p e rha ri
Ito t = (24 Ah + 45 Ah ) = 69 Ah
o Be b a n To ta l + sa fe ty Fa c to r
= 69 Am p -ja m x 1,2 = 83 Ah
oJa m m a ta ha ri e kiva le n (ESH) = 4,5
oTo ta l Arus Pa ne l Pho to vo lta ik
= (83 Ah) / 4,5 ja m = 18,5 A
o Jum la h To ta l m o d ul ya ng d ip e rluka n.
Te rle b ih d a hulu ha rus d ip ilih je nis m o d ul ya ng a ka n d ig una ka n b e rd a sa rka n sp e sifika si ya ng d ib e rika n o le h p a b rik/ d istrib uto r. Misa l d ip ilih m o d ul je nis MSX 60 b ua ta n So la re x. De ng a n d a ta -d a ta : Arus o p e ra si 3,5 Am p e r, Te g a ng a n No m ina l = 12 Vo lt., Se hing g a :
Jum la h Mo d ul ya ng te rsusun p a ra le l
=18,5 Am p e re / 3,5 Am p e re = 6 b ua h
Jum la h Mo d ul te rsusun Se ri
ΣMo d se ri = 12 Vo lt / 12 Vo lt = 1b ua h
Jum la h to ta l Mo d ul = 6 x 1 = 6 b ua h
oKa p a sita s Minim um b a te ra i ya ng
d ip e rluka n. De ng a n m e m ilih wa ktu c a d a ng a n se la m a 5 ha ri, m a ka
Ba te ra ic a p = (Ito t b e b a n x 1,2) x tre c
= 83 Ah/ ha ri x 5 ha ri
Ka re na um um nya b a te ra i m e m p unya i ke m a m p ua n sa m p a i 80%, m a ka ka p a sita s m inim um b a te ra i ya ng a ka n d ip ilh ha rus d ib a g i la g i d e ng a n fa c to r 0,8 se hing g a ka p a sita s m inim um b a te ra i m e nja d i : 415 Am p e r-ja m / 0,8 = 518,75 Am p e r–ja m ( Ah).
Ba te ra i a ta u a ki ya ng d ip ilih ha rus m e m p unya i ka p a sita s d i a ta s 519 Ah.
5. Ke sim p ula n
Be rd a sa rka n ura ia n te rse b ut d ia ta s, m a ka d a p a t d ita rik ke sim p ula n b a hwa se o ra ng c a lo n p e m a ka i listrik te na g a surya ha rus m e m p e rhitung ka n d a n m e re nc a na ka n se c a ra m a ta ng d a n te liti b e sa rnya ke b utuha n m inim um e ne rg i listrik ya ng d ip e rluka n se b e lum m e m b e li ko m p o ne n – ko m p o ne n siste m p e m b a ng kit e ne rg i listrik te na g a surya . Ha l ini d im a ksud ka n untuk m e ng hind a ri p e m b e lia n ko m p o ne n ya ng tid a k se sua i d e ng a n ke b utuha n. Me ng ing a t ha rg a inve sta si a wa l siste m p e m b a ng kit listrik ini re la tif m a ha l. Ap a la g i b a g i c a lo n p e m a ka i ya ng b e ra d a d i d a e ra h ya ng sa ng a t te rp e nc il a ta u p ula u-p ula u ke c il.
Ha l-ha l ya ng p e rlu d ip e rha tika n a d a la h :
a . Be sa rnya b e b a n to ta l ya ng a ka n
d ig una ka n.
b . Jum la h Mo d ul ya ng d ip e rluka n.
c . Je nis a ta u m e re k Mo d ul ya ng a ka n
d ip ilih.
d .Po sisi linta ng lo ka si d im a na siste m
SHS a ka n d ip a sa ng .
e . Be sa rnya ka p a sita s b a te ra i ya ng
d ip e rluka n.
De ng a n m e ng ikuti la ng ka
h-la ng ka h p e re nc a na a n ya ng te h-la h d iura ika n d ia ta s, m a ka ke se sua ia n a nta ra ke b utuha n, ha rg a , d a n kua lita s a ka n d ic a p a i.
6. Da fta r Pusta ka
Ala m a nd a , D., 1997, Pro sp e k PLTS d i
Ind o ne sia, ELEKTRO
INDO NESIA,Ed isi ke Se p uluh.
---,Pe ne ra p a n Te kno lo g i PLTS
Se b a g a i So lusi Untuk Me m b uka Ke te riso la sia n Wila ya h Pe d a la m a n
Da n Te rp e nc il, BERITA BPPT, 2
Ma re t 2004
Me sse ng e r, R., a nd Ve ntre , J.,
Pho to vo lta ic Syste m s Eng ine e ring,
C RC Pre ss, Bo c a Ra to n USA.
Mulya d i, Ra hm a d , 1995, Buku Pa nd ua n
Pe m b a ng kit Listrik Te na g a Surya,
Dire kto ra t Te kno lo g i Ene rg i UPT-LSDE, BPPT.
Pa te l, Mukund . R., 1999, Wind a nd So la r
Po we r Syste m s, C RC Pre ss, Bo c a
Ra to n, Flo rid a , USA.
PT. LEN Ind ustri, Buku Pe tunjuk Insta la si,
Pe ng o p e ra sia n, & Pe m e liha ra a n Pe m b a ng kit Listrik Te na g a Surya (SHS 50 Wa tt p e a k).
So la re x, 1993, Eve rything Yo u Alwa ys
wa nte d to kno w a b o ut So la r
Po we r, Villa wo o d Syd ne y, N.S.W.
Austra lia .
So la re x, 1996, Disc o ve r The Ne we st
Wo rld Po we r, Fre d e ric k C o urt,
Ma ryla nd USA.
---, 1998, Ind o ne sia n Rura l
Ele c trific a tio n Pro je c t, C ha nne ls –
A Ne wsle tte r fo r So la re x’ s C usto m e rs, So la re x e d itio n Fa ll 1998, p a g e 1.
We na s, W. W., 1996, Te kno lo g iSe l Surya :
Pe rke m b a ng a n De wa sa Ini d a n
ya ng Aka n Da ta ng, Ma ja la h
