364 Perencanaan Sistem Hybrid Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dengan Genset Pada
Laboratorium Lapangan UNISKA Bentok Bati-Bati Muhammad Firman dan Muhammad Irfansyah
Fakultas Teknik Universitas Islam Kalimantan Email: firmanuniska99@gmail.com
ABSTRAK
Sistem hybrid Adalah penggunaan 2 sistem atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Umumnya sistem pembangkit yang banyak digunakan untuk hybrid adalah genset, PLTS, mikrohydro, tenaga angin. Untuk kontinuitas ketersediaan listrik dan pemanfaatan energi listrik sel surya secara maksimum sangat diperlukan hibridasi dengan genset di Laboratorium Lapangan UNISKA Bentok Bati-Bati.Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode atau pendekatan secara teoritis dan perancangan. Kajian secara teoritis untuk mendapatkan parameter-parameter utama sistem hibrid PLTS dengan genset, dengan berbagai sumber literatur baik berupa buku teks, jurnal maupun yang bersumber dari internet. Setelah semua data telah kita dapatkan selanjutnya di analisa sehingga diketahui besar kontinuitas sistem hybrid PLTS dengan genset dan besar biaya yang diperlukan kalau mengunakan sistem hybrid PLTS dengan genset.Dari hasil perhitungan perbandingan antara kapasitas masing-masing komponen yaitu kapasitas yang ditentukan dengan yang terpasang pada sistem PLTS untuk laboratorium lapangan UNISKA kurang memenuhi persyaratan , sehingga kontinuitas sistem PLTS untuk laboratorium lapangan UNISKA tidak dapat terjamin. Yang mana untuk penggunaan modul surya seharusnya 5 modul 100 Wp, tetapi yang terpasang hanya 1 Modul 100 Wp. Dan juga baterai yang digunakan semestinya 2 buah yaitu 200 Ah 12V, tetapi yang terpasang hanya 1 buah 100 Ah 12V. Pada sistem hybrid pemakaian pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) 30% dan genset 70% , jadi besar energi yang disuplai PLTS 2160 Wh. Besar biaya yang perlukan kalau mengunakan pembangkit listrik tenaga surya di laboratorium lapangan UNISKA dengan penggunaan PLTS sebesar 30% adalah Rp. 28.050.000,-
Kata kunci: hybrid, genset, modul surya
PENDAHULUAN
Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian tujuan sosial, ekonomi dan lingkungan untuk pembangunan berkelanjutan serta merupakan pendukung bagi kegiatan ekonomi nasional. Peningkatan energi di Indonesia meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk. Sedangkan akses ke energi yang handal dan terjangkau merupakan prasyarat utama untuk meningkatkan standar hidup masyarakat.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) atau yang lebih dikenal dengan solar cell (sel fotovoltaik) adalah salah satu sistem energi yang bersih dan ramah lingkungan dengan cara mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Indonesia sebagai negara tropis mempunyai potensi energi surya yang cukup berlimpah. Untuk wilayah Banjarmasin potensi
365 tenaga surya diperkirakan memiliki distribusi penyinaran sekitar 4,5 kWh/m2/hari. Energi listrik yang dihasilkan sel surya sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari yang diterima oleh sistem.
Bati-Bati adalah sebuah kecamatan di Kabupaten Tanah Laut, Kalimantan Selatan, Indonesia, Jarak dari ibukota provinsi Kalimantan Selatan/Banjarmasin sekitar 41 km.
Kecamatan ini memiliki 13 desa dan 1 kelurahan. Salah satu desa atau kampung yang ada di kecamatan Bati-Bati adalah kampung Bentok. Rata-rata kelembapan udara tiap bulan berkisar antara 80 persen sampai 83 persen. Untuk keadaan curah hujan terbanyak terjadi pada bulan Desember sebesar 731,0 mm. Sedangkan keadaan penyinaran matahari secara rata-rata selama setahun sebesar 26 persen, dengan penyinaran terbanyak terjadi pada bulan Juni sebesar 40,3 persen dan terendah pada bulan Januari sekitar 9,3 persen. Di kampung Bentok terdapat Laboratorium Lapangan UNISKA yang penerangannya belum tercapai oleh listrik dari PLN dan selama ini penerangannya hanya mengandalkan penerangan dari genset dan baterai (Akki).
Sistem hybrid Adalah penggunaan 2 sistem atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Umumnya sistem pembangkit yang banyak digunakan untuk hybrid adalah genset, PLTS, mikrohydro, tenaga angin. Untuk kontinuitas ketersediaan listrik dan pemanfaatan energi listrik sel surya secara maksimum sangat diperlukan hibridasi dengan genset di Laboratorium Lapangan UNISKA Bentok Bati-Bati. Sistem ini merupakan salah satu alternatif sistem pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang sukar dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti jaringan PLN atau Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).
Atas dasar tersebut peneliti merancang sistem hybrid pembangkit listrik tenaga surya dengan ginset pada laboratorium lapangan UNISKA Bentok Bati-Bati yang bertujuan untuk mengetahui :
1. Kontinuitas sistem hybrid PLTS dengan genset.
2. Besar biaya yang diperlukan kalau mengunakan sistem hybrid PLTS dengan genset.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode atau pendekatan secara teoritis dan perancangan. Kajian secara teoritis untuk mendapatkan parameter-parameter utama sistem hibrid PLTS dengan genset, dengan berbagai sumber literatur baik berupa buku teks, jurnal maupun yang bersumber dari internet.
366 Tempat pelaksanaan penelitian ini adalah Dilaboratorium Lapangan UNISKA Bentok Bati-Bati.
Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan pada bulan September 2015 sampai dengan bulan Maret 2016.
Penelitian ini dilakukan dengan tiga tahapan yaitu:
A. Tahap Pertama
Studi kepustakaan (bibliography research), untuk menemukan filosofis dan teori-teori mengenai sistem hybrid, serta untuk melakukan identifikasi terhadap permasalahan- permasalahan yang sering muncul dalam perancangan sistem hybrid. Keluaran dari tahapan ini adalah diperolehnya rumusan permasalahan dalam perancangan sistem hybrid. Target atau indikator keberhasilan pada tahap ini adalah teridentifikasinya permasalahan-permasalahan perancangan sistem hybrid khususnya pada besar kontinuitas sistem hybrid PLTS dengan genset dan besar biaya yang diperlukan kalau mengunakan sistem hybrid PLTS dengan genset.
B. Tahap Kedua
Setelah semua data telah kita dapatkan selanjutnya di analisa sehingga nantinya akan didapatkan:
1. Beban total penggunaan daya selama satu hari.
2. Beban sistem yang disuplai.
3. Perhitungan kapasitas daya modul surya.
4. perhitungan kapasitas baterai (Amper jam).
5. Perhitungan kapasitas Battery Charger Regulator (BCR).
6. Perhitungan kapasitas inverter
7. Perhitungan investasi yang dibutuhkan untuk penggunaan sistem hybrid PLTS dengan genset.
C. Tahap Ketiga
Berisikan simpulan dari hasil-hasil perhitungan dan analisa data yang telah dilakukan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada tabel 1 diatas menunjukkan penggunaan daya di laboratorium lapangan UNISKA di Desa Bentok Bati-bati selama satu hari.Daya listrik perhari sebesar 6000 Wh ditambahkan sekitar 20 persen untuk digunakan oleh perangkat selain modul surya, yaitu inverter dan controller.Jika Total Daya listrik perhari = 6000 + (6000 x 20%) = 7200 Wh.
367 Tabel 1 Data Penggunaan Daya Di Laboratorium Lapangan UNISKA
No Nama Barang Produk Unit Daya
(Watt)
Tegangan
(Volt) Jam/Hari KET
TOTAL DAYA Wattjam
( Wh ) 1 Lampu di balai
pertemuan Philip 5 x @ 100 W 500 220 4 2000
2 Lampu di rumah
tinggal Philip 5 x @ 25 W 125 220 12 Mala
m 1500 3 Lampu di kandang
sapi dan kambing Philip 4 x @ 25 W 100 220 12 Mala
m 1200
4 Kipas Angin Maspion 1 x @100 W 100 220 5 Mala
m 500
5 Peralatan listrik
lain-lain 150 W 150 220 2 Pagi 300
6 POMPA AIR
SHIMIZ
U PC260 1 X @ 250 W 250 220 1 Pagi 500
Bit (75
L/menit)
Jumlah Daya Perhari
6000
A. Perhitungan Beban Sistem Yang Disuplai
Ada dua sistem penyuplai energi listrik yaitu dari modul surya dan genset yang digunakan dari tabel 1 diatas. Pada sistem hybrid yang di rencanakan penggunaan PLTS sebesar 30%
dan genset 70%.
Besar energi yang disuplai oleh PLTS adalah:
EPLTS = 30% x Total daya listrik perhari EPLTS = 30% x 7200 Wh
= 2160 Wh
B. Perhitungan Kapasitas Baterai (Amper Jam)
Daya listrik perhari 2160 Wh jika dibagi dengan tegangan 12 V maka kuat arus yang dibutuhkan adalah:
Kuat Arus ( I ) = 2160 Wh / 12 V = 180 Amperjam ( Ah ).
Karena digunakan baterai yang mempunyai kapasitas sebesar 100 Ah 12 V, maka membutuhkan baterai sebanyak = 180 Ah / 100 Ah = 1.8 baterai atau 2 baterai.
Maka jumlah daya yang dihasilkan baterai = 100 Ah x 12 V x 2 = 2400 Wh.
368 C. Perhitungan Kapasitas Daya Modul Surya
Modul surya yang digunakan mempunyai kapasitas 100 Watt Peak (WP), jika dalam satu hari mendapat penyinaran matahari selama 5 jam.
Daya listrik yang mampu di suplai = 100 Watt x 5 Jam
= 500 Wattjam ( Wh ) Total modul surya = 2400 Wh / 500 Wh = 4,8 atau 5 modul.
D. Perhitungan Kapasitas Battery Charger Regulator (BCR)
Dari spesifikasi modul surya yang telah di ketahui yang harus diperhatikan adalah angka Isc (short circuit current) = 3,30 A, yang mana nilainya akan kita kalikan dengan jumlah modul surya, sehingga hasilnya merupakan nilai minimal dari charger regulator yang dibutuhkan.5 modul surya 100 Wp yang digunakan akan butuh charger regulator yang mempunyai kuat arus: 3,30 A x 5 = 16,5 A. Maka sebaiknya kita gunakan charger regulator yang 20 A, 12 V agar lebih aman.
E. Perhitungan Kapasitas Inverter
Spesifikasi inverter harus sesuai dengan tegangan kerja dari sistem dan tegangan pada beban AC. Inverter yang baik adalah inverter yang mampu menghasilkan efisiensi tinggi (sekitar 85% - 90% ke atas) dari besar daya yang maksimum. misalnya inverter dengan kapasitas 1000 watt dengan efisiensi 90%, artinya dari kemampuan daya maksimum inverter sebesar 1000 watt tersebut, batas maksimum daya yang dapat dipakai adalah sebesar 900 watt saja. (90% dari 1000 watt).
F. Perhitungan Kapasitas PLTS Terpasang
Modul surya yang terpasang adalah 1 buah dengan daya 100 Wp dan tegangan 12 V. Baterai yang digunakan mempunyai kapasitas 100 Ah dengan tegangan 12 V dengan jumlah 1 buah.
Dua fungsi utama dari BCR adalah sebagai titik pusat sambungan ke beban, modul surya dan baterai. Atau sebagai pengatur sistem agar penggunaan listrik aman dan efektif, sehingga jika terjadi perubahan tegangan semua komponen sistem aman. charger regulator yang digunakan 20 A dengan tegangan 12 V. Inverter berfungsi untuk merubah arus dan tegangan listrik DC yang dihasilkan modul surya menjadi arus dan tegangan listrik AC. Inverter yang digunakan adalah yg efisiensinya 90%.
G. Kontinuitas Sistem Hybrid PLTS dan Genset
Kapasitas komponen yang ditentukan dan yang terpasang telah dihitung seperti pada tabel dibawah ini:
369 Tabel 2 Perbandingan Kapasitas Yang Ditentukan dengan Yang Terpasang
Komponen PLTS Kapasitas yang ditentukan
Kapasitas yang terpasang Modul surya 5 Modul 100 Wp 1 Modul 100 Wp
Baterai 180 Ah 100 Ah
BCR 20 A 20 A
Inverter 90% 90%
H. Aspek Ekonomis
Dari perhitungan jumlah modul surya, baterai, controler (BCR) dan inverter, maka besar investasi yang diperlukan untuk penerapan pembangkit listrik tenaga surya di laboratorium lapangan UNISKA adalah sebagai berikut:
Tabel 3 Investasi PLTS Di Laboratorium Lapangan UNISKA
No Barang Jenis Unit Harga Total Harga
1 Modul Surya 100 Wp 5 4.000.000 20.000.000
2 Baterai 100 Ah 12V 2 2.400.000 4.800.000
3 Controler 20 A 12V/24V 1 1.750.000 1.750.000
4 Inverter SUOER LDA 1000W 1 1.500.000 1.500.000
TOTAL 28.050.000
Dari hasil perhitungan diatas maka perbandingan antara kapasitas masing-masing komponen yaitu kapasitas yang ditentukan dengan yang terpasang pada sistem PLTS untuk laboratorium lapangan UNISKA kurang memenuhi persyaratan , sehingga kontinuitas sistem PLTS untuk laboratorium lapangan UNISKA tidak dapat terjamin. Yang mana untuk penggunaan modul surya seharusnya 5 modul 100 Wp, tetapi yang terpasang hanya 1 Modul 100 Wp. Dan juga baterai yang digunakan semestinya 2 buah yaitu 200 Ah 12V, tetapi yang terpasang hanya 1 buah 100 Ah 12V.
KESIMPULAN
Dari hasil dan pembahasan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pada sistem hybrid pemakaian pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) 30% dan genset 70% , jadi besar energi yang disuplai PLTS 2160 Wh.
2. Kapasitas baterai 2400 Wh, 100 Ah 12 V dengan jumlah 2 baterai.
370 3. Jumlah modul surya yang dibutuhkan sebanyak 5 modul dengan daya tiap modul
sebesar 100 Wp dan lama penyinaran 5 jam perhari.
4. Besarnya amper batery charge regulator yang dibutuhkan adalah 20 A dengan tegangan 12 V agar lebih aman.
5. Inverter yang baik adalah inverter yang mampu menghasilkan efisiensi 90% ke atas.
6. Kontinuitas sistem PLTS untuk laboratorium lapangan UNISKA tidak dapat dijamin karena jumlah kapasitas modul surya dan baterai tidak dapat memenuhi sesuai yang diharapkan.
7. Besar biaya yang perlukan kalau mengunakan pembangkit listrik tenaga surya di laboratorium lapangan UNISKA dengan penggunaan PLTS sebesar 30% adalah Rp.
28.050.000,-
DAFTAR PUSTAKA
Antonio Luque and Steven Hegedus. 2003.Handbook of Photovoltaic
Science and Engineering. England : John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ.
Frank Kreith. & Arko Prijono. 1991. Prinsip-prinsip Perpindahan Panas.
Jakarta. Penerbit ERLANGGA.
Holman. J.P. & Jasjfi E. 1995 .PERPINDAHAN KALOR. Jakarta : Penerbit ERLANGGA.
Jansen. Ted. J. & Wiranto Arismunandar. 1995. TEKNOLOGI REKAYASA SURYA. Jakarta. Penerbit PT PRADNYA PARAMITA.
Journal:
Liem Ek Bien, Ishak kasim & Wahyu Wibowo. 2008. Perancangan Sistem
Hibrid Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dengan Jala-Jala Listrik PLN Untuk Rumah Perkotaan. JETri Vol 8 No.1: 37-56.
SuriadidanMahdiSyukri. 2010.
PerencanaanPembangkitListrikTenagaSurya(PLTS)TerpaduMenggunakanSoftwarePV SYSTPadaKomplekPerumahan diBandaAceh.RekayasaElektrika Vol.9,No.2,
Oktober2010.
Muhammad Firman & Idzani Muttaqin. 2014.
Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Di Laboratorium Lapangan UNISKA Daerah Bentok Kecamatan Bati-Bati Kab Tanah Laut. Prosiding Hasil Penelitian Dosen UNISKA MAB Banjarmasin, hal 169, Maret 2014, ISBN: 978-602-71393-0-5.
