Sistem bertenaga surya ada banyak macamnya. Sistem pembangkit listrik bertenaga surya yang besar dapat berupa sistem yang mengubah cahaya matahari menjadi panas yang memanaskan air dalam ketel pada sebuah menara pembang
kit, lalu menghasilkan uap yang akan memutar turbin dan akhirnya menghasilkan listrik seperti generator listrik pada pembangkit lainnya. Sistem ini melakukan konversi energi secara bertahap dan tidak langsung menjadi energi listrik, seperti yang ditampilkan dalam Gambar 1. Sistem tersebut dikenal dengan nama Concentrated Solar Power System karena cahaya matahari diarahkan ke ketel dengan bantuan
cermincermin konsentrator yang tersusun dalam sebuah lapangan besar. Karena sistem ini berskala besar dan berada di luar jangkauan komunitas, serta sistem serupa tidak ada di Indonesia, maka kami tidak membahasnya lebih lanjut.
Gambar 1. Sistem pembangkit listrik bertenaga surya tak langsung jenis Concentrated Solar Power System [1]
Selain sistem tak langsung seperti di atas, ada juga sistem yang langsung menghasilkan tenaga listrik dari tenaga cahaya matahari. Sistem yang disebut photovoltaic ini diperlihatkan pada Gambar 2 dan relatif lebih sederhana serta sangat scalable. Ada sistem yang sangat kecil di bawah 20 Wp (Watt peak) yang disebut pico solar [2], sehingga berbiaya relatif murah dan terjangkau oleh perorangan atau komunitas. Selain itu, ada sistem photovoltaic berukuran menengah dari ukuran 1 kWp ke atas yang bisa dipasang oleh orang atau lembaga yang punya kemampuan finansial memadai di atapatap rumah atau lapangan di desa untuk sistem microgrid, dan ada sistem besar berukuran raksasa dengan kapasitas ratusan sampai ribuan kWp untuk solar farm (pembangkit listrik tenaga surya skala utilitas) yang diusahakan oleh perusahaan produsen energi.
Gambar 2. Sistem bertenaga surya yang langsung mengubah energi cahaya menjadi energi listrik yaitu sistem photovoltaic [1]
Dalam makalah ini akan dibahas sistem berukuran menengah (1 kWp ke atas) untuk rumah tinggal yang disebut sistem surya atap di mana panel surya dipasang di atap rumah/bangunan. Sistem semacam ini ada 3 macam, yaitu sistem off-grid, sistem on-grid, dan sistem hybrid.
Gambar 3. Sistem bertenaga surya off-grid [1]
Sistem off-grid dapat dilihat pada Gambar 3, di mana sistem tidak terhubung ke jalajala (jaringan listrik PLN).
Sistem ini secara mandiri menghasilkan listrik untuk keper
luannya, di mana pada siang hari panel surya yang terjemur matahari akan menghasilkan listrik yang sebagian dipakai oleh peralatan listrik yang dibutuhkan pada siang hari, tetapi jika ada kelebihan akan disimpan secara kimiawi di baterai (accu). Pada malam hari, listrik akan dikeluarkan dari baterai untuk menghidupkan peralatanperalatan listrik yang perlu dihidupkan pada malam hari. Selain untuk rumah, sistem off-grid dalam ukuran lebih kecil sangat cocok untuk lampu
penerangan jalan (PJU), listrik bagi peralatan kecil seperti lampu teras, CCTV, sensorsensor IoT (internet of things), halte bus, pos keamanan, dan sebagainya. Sistem semacam ini juga cocok untuk daerah pedalaman yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik jalajala. Kelemahan sistem ini adalah dia membutuhkan baterai yang merupakan suatu komponen yang relatif mahal dan berumur pendek serta berukuran relatif besar.
Sistem on-grid diperlihatkan pada Gambar 4, di mana sistem ini terhubung ke jalajala (PLN). Sistem ini paling cocok dipakai untuk area perkotaan di mana jaringan listrik jalajala (PLN) tersedia dengan baik. Pada siang hari, panel surya akan memanen energi dari cahaya matahari dan menghasilkan listrik DC yang kemudian dikonversi menjadi AC oleh inverter. Sebagian energi listrik yang dihasilkan digunakan oleh peralatan rumah tangga, dan kelebihan produksinya disuntikkan ke jaringan jalajala untuk dijual atau dititipkan ke PLN untuk disalurkan ke pelanggan lain. Karena terhubung ke jaringan PLN, maka sistem ini harus memenuhi syarat yang ketat baik dari sisi tegangan, frekuensi, fasa, dan harmonisa agar tidak mengganggu operasi jaringan sehingga membutuhkan sertifikat layak operasi dari PLN. Pada malam hari, di mana sistem tidak memproduksi energi, listrik akan ditarik dari PLN untuk mencatu peralatan di rumah tersebut.
Karena sistem ini menggunakan prinsip jual/beli listrik dengan PLN, maka meteran listriknya perlu diganti dengan meteran khusus yang disebut meter exim atau net meter.
Listrik yang dijual ke PLN tidak dijual dengan harga yang sama dengan listrik yang dibeli dari PLN, tetapi lebih murah untuk mengompensasi biayabiaya yang timbul dari sisi administrasi maupun operasional jaringan PLN, seperti masalah rugi
rugi di kabel listrik. Karena jaringan PLN digunakan sebagai
tempat untuk menyimpan kelebihan energi yang diproduksi, maka sistem ini tidak membutuhkan baterai. Tidak perlunya baterai ini sangat meringankan biaya investasi sistem ini.
Sebagian besar sistem surya atap yang dipasang di rumah
rumah menggunakan sistem ini.
(a)
(b)
Gambar 4. Sistem bertenaga surya on-grid: a. Sistem pada siang hari memproduksi listrik untuk dipakai dan menjual kelebihannya ke jaringan jalajala (PLN); b. Sistem pada malam hari yang membeli listrik dari PLN [1]
Selain itu, ada juga sistem hybrid yang merupakan gabungan antara sistem on-grid dengan sistem off-grid, yaitu dia terhubung ke jalajala sekaligus juga memiliki baterai.
Sistem ini menjaga agar kelebihan panen energi sebisa mungkin disimpan ke baterai dan pemakaian listrik pada malam hari sebisa mungkin menggunakan energi dari baterai sehingga mengurangi jumlah listrik yang diperjualbelikan dengan PLN, misalnya untuk mengurangi dampak dari harga jual ke operator listrik yang terlalu murah.