ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINI HIDRO...Part 1

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045

PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MINI HIDRO

DI SUNGAI LOGAWA, KABUPATEN BANYUMAS

Andika Pradnya Satriawan

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, 

Universitas Bhayangkara Surabaya

Jl. Ahmad Yani 114, Surabaya, Jawa Timur,60231, 

Telp.: (031) 8285602

ABSTRAK

Listrik merupakan kebutuhan mendasar bagi manusia. Aktivitas manusia akan terganggu jika ketersediaan energi listrik juga terganggu. Kondisi ini pula yang saat ini tengah dialami oleh bangsa Indonesia. Telah terjadi krisis listrik di beberapa daerah di Indonesia, khususnya di daerah Jawa – Bali dimana di daerah tersebut merupakan pusat kegiatan di Indonesia. Hal ini diindikasikan dengan sering terjadinya pemadaman secara bergiliran seperti di sebagian kota di Indonesia. Krisis yang terjadi disebabkan ketidakseimbangan antara ketersediaan (supply) dan permintaan (demand).

Sementara itu kemampuan pemerintah, dalam hal ini PLN dalam memenuhi kebutuhan energi listrik sangat terbatas. untuk itu, pemerintah sangat mendorong pihak swasta / masyarakat untuk ikut berperan serta dalam usaha-usaha pengadaan energi alternatif, salah satu diantaranya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro (PLTMH).

Daerah Kabupaten Banyumas memiliki sungai yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai PLTMH. Perencanaan pembangkit listrik tenaga mini hidro ini akan memanfaatkan aliran air dari Sungai Logawa. Energi listrik yang dihasilkan nantinya akan masuk dalam jaringan interkoneksi Jawa – Bali sehingga diharapkan menambah pasokan listrik Jawa – Bali yang kebutuhannya terus meningkat.

Dalam tugas akhir ini, PLTMH Logawa direncanakan untuk membangkitkan daya sebesar 616   kWh yang mana dapat melayani kurang lebih 600 rumah dengan asumsi satu rumah memakai daya sebesar   900 Watt dan membutuhkan dana investasi untuk pekerjaan sipil sebesar Rp. 25.265.787.700,- 

PENDAHULUAN

Permintaan energi listrik ( demands ) di Indonesia khususnya untuk pulau Jawa dan Bali sangatlah tinggi. Itu dikarenakan pusat pemerintahan Indonesia terletak di pulau jawa. Sehingga banyak mengundang masyarakat untuk melakukan aktifitas disekitar pusat pemerintahan.  Berdasarkan  harian  KOMPAS,  untuk  pulau  Jawa  dan  Bali  telah  banyak dibangun pembangkit - pembangkit listrik yang mampu mensupply hingga 28.070 MW guna untuk memenuhi permintaan masyarakat akan listrik. dengan nilai sebesar itu memang energi listrik yang ada  masih mampu untuk mencukupi kebutuhan masyarakat di mana beban puncak terbesar yang dicapai sebesar 20.343 MW. akan tetapi reserve margin yang ada hanyalah tinggal 27%, dimana nilai tersebut masihlah termasuk angka yang keritis. Sebaiknya nilai persentase untuk reserve margin yang ada haruslah menembus angka 35%. Apa bila hanya 27% ditakutkan bila terjadi masalah pada salah satu pembangkit yang ada akan menyebabkan ketidak mampuan supply yang ada untuk memenuhi permintaan. Dan diramalkan bahwa permintaan akan kebutuhan listrik akan meningkat setiap tahunnya. Dipastikan kita akan mengalami krisis energi listrik untuk kedepanya apa bila tidak ada penyelesaianya.

Salah satu solusi untuk memenuhi kebutuhan listrik adalah dengan merencanakan pembuatan pembangkit listrik tenaga air ( PLTA ) dengan skala yang kecil atau biasa disebut Pembangkit Listrik Tenaga Air Mini Hidro ( PLTMH ).

Sungai Logawa, di Kabupaten Banyumas, Jawa Tengah. Mempunyai potensi untuk pengembangan pembangkit listrik tenaga air dengan sekala Mini Hidro. Sungai Logawa ini mempunyai  debit  air  yang  cukup  banyak,  aliran  air  yang  deras  dan  mempunyai  daerah terjunan yang dapat dimaanfaatkan sebagai terjunan air guna untuk memutar turbin. Sehingga Sungai Logawa ini dapat digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga air.

ANALISIS HIDROLOGI

Dalam mencari debit andalan yang merupakan debit yang digunakan dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro logawa ini digunakan debit aliran Sungai Logawa dengan kurun waktu 10 tahun terakhir . Data debit aliran Sungai Logawa didapat dari Balai Pengembangan Sumber Daya Air Serayu – Citandui. Dibawah ini merupakan potensi debit aliran rata – rata tiap bulan di Sungai Logawa.

Pengambilan debit andalan  menggunakan  kurva massa debit dengan mengambil nilai debit yang mempunyai probabilitas 85%   - 90 %, yang dimana kurva tersebut merupakan urutan debit Sungai Logawa selama dari yang terbesar hingga yang terkecil. Perhitungan debit andalan dimaksudkan untuk mencari nilai kuantitatif debit yang tersedia sepanjang tahun, baik pada musim penghujan maupun musim kemarau. Ketersediaan air yang biasa didefinisikan sebagai debit andalan, jika tidak tersedia data debit yang memadai, maka dihitung dengan cara mentransformasikan data hujan menjadi data debit. Dari grafik diatas debit yang mempunyai 

keandalan diantara 85 % - 90 % adalah debit 1,39 m3/s hingga 0,953 m3/s. Untuk PLTMH Logawa ini kami mengambil debit sebesar 1 m3/s.

1. Perencanaan Bendung

1.   Bendung didesain dengan mercu bulat dengan jari-jari mercu 2,5 m. Tinggi mercu bendung = 3 m. Elevasi puncak bendung = +427 m. Lebar bendung = 13,736 m. Lebar efektif bendung = 14,83 m. Kolam olak tipe USBR IV.

 2.  Dinding penahan tanah bagian hulu bendung dengan tinggi 13,61 m sepanjang 76,05 m serta dinding penahan tanah di bagian hilir bendung dengan tinggi 13,61 m sepanjang

15,35 m.

2. Perencanaan Bangunan Sistem PLTMH Bendung bangunan pelengkap, yaitu:

1.  Kantong lumpur dengan panjang 180 m, dengan kedalaman endapan 3,4 m pada bagian hilir kantong lumpur.

2.  Saluran pembilas kantong lumpur dengan panjang 107 m, bangunan pembilas kantong lumpur direncanakan dengan lebar 1,3 m, dengan satu pintu. Tinggi pintu pembilas kantong lumpur 4 m.

3.   Pintu  pembilas  dengan  rencana lebar bangunan  pembilas  bendung  adalah  1,25  m, tinggi pintu pembilas 2,1 m

4.  Bangunan pengambilan (intake) direncanakan dengan lebar 0,8 m, tinggi pintu 1,2 m dengan lebar 0,8 m.

  5.    Bak penenang dengan dimensi 8 x 10 m dengan kedalaman 2,4 m.

  6.    Pipa penstock dengan diameter 0,8 m dan tebal 0,9 cm sepanjang 195 m.

      7.   Turbin Crossflow T – 15 – 400 Bo 400 dengan nilai head sebesar 83, 773 m dengan debit yang  digunakan 1 m3/detik .

        8.   Besarnya daya listrik yang dapat di produksi oleh PLTMH Logawa adalah sebagai berikut :

Apabila dicari nilai energi setiap setengah bulan maka didapatlah hasil sebagai berikut:

9.    Saluran pembuang dengan panjang 67 m.

10.  Dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro Logawa ini daya listrik yang dihasilkan akan didistribusikan kedalam jaringan   PLN sehingga PLN yang akan menyalurkan kepada penduduk setempat.

3. Rencana Anggaran Biaya (RAB)

Rencana Anggaran Biaya untuk desain Bendung Lanang adalah sebagai berikut:

     Dengan nilai investasi sebesar Dua Puluh Lima Milyar Dua Ratus Enam Puluh Lima Juta Tujuh Ratus Delapan Puluh Tujuh Ribu Tujuh Ratus Rupiah pada proyek Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hidro ini diasumsikan PLTMH Logawa ini dapat menghasilkan   daya sebesar   5044 Mwatt/tahun dan biaya untuk setiap Kwatt dihargai Rp 1000. Sehingga dalam setahun PLTMH Logawa dihasilkan pendapatan brutonya sebesar Rp 5.044.000.000,00- dan dalam 6 tahun nilai investasi dapat kembali lagi.

KESIMPULAN

1. Dari hasil analisis hidrologi didapat debit rencana rencana sebesar 323,93 m3/detik dengan periode ulang 100 tahun dan debit kebutuhan untuk pengaliran sebesar 1 m3/detik.

2. Tinggi bendung yang didapat adalah 3 m dan lebar efektif bendung adalah 14,83 m dengan lebar sungai 16,3 m.

3. Turbin yang digunakan adalah Turbin Crossflow T – 15 – 400 Bo 400 dengan nilai head sebesar 83, 773 m diharapkan turbin dapat menghasilkan daya sebesar 6161 kW.

4. Biaya pelaksanaan Bendung Lanang adalah sebesar Rp. 25.265.787.700,00 dengan waktu pelaksanaan 128 minggu.

5. Dalam perencanaan bangunan air untuk menghitung analisa hidrologi diperlukan data curah hujan dan data klimatologi yang lengkap, dan semakin lama periode data tersebut maka semakin akurat analisa hidrologi yang didapatkan.

6. Dalam  membuat  hitungan  hidrolis,  struktur,  dan  stabilitas  disarankan  menggunakan software komputer untuk mempermudah perhitungan (Microsoft Excel, AutoCAD 2007, AutoCAD Land Development 2007, ArcGIS). 

Sekian

Terima Kasih

Source : https://id.scribd.com/ ; 

             https://www.portalgaruda.org/article.php?article=132154&val=4693

ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA...Part 6

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045


BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 

4.1. Sistem Distribusi Listrik

Sistem distribusi listrik yang dilakukan pada proses pembuatan pembangkit listrik tenaga surya di Desa Kanding Kecamatan Somagede Kabupaten Banyumas seperti pada gamabar 4.1

Gambar 4.1 diatas adalah gambar diagram sistem Distribusi listrik merupakan bagian dari sistem tenaga listrik. Sistem distribusi ini berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari sumber listrik sampai ke konsumen melalui beberapa tahapan

1. Pertama Dari sumber Listrik yaitu Solar Cell 207 Unit dengan kapasitas 250 Wp dibagi 3 Jaringan ke           Panel Box 3 unit

2. Kedua  Panel Box disalurkan ke Charge Controller 

3. Ketiga dari Charge Controller menyalurkan listrik mengisi Battery.

4. Keempat dari  Battery  ke Inverter yang mengubah dari DC ke AC diteruskan ke LVMDP ( Low                 Voltage Main Distribution Panel ) 

5. Kelima dari LVMDP ke SDP -1 dari SDP -1 ke SDP -2  dan LP-PL ( Penel Penerangan Luar )

6. Keenam dari SDP-1 & SDP-2 didistribusikan ke rumah-rumah   warga.memakai kabel tanah                       NYFGBY.2 x 2.5 mm2. SDP-1 melayani 15 rumah dan SDP-2 melayani 15 rumah.sedangkan LP-PL         melayani penerangan jalan.

4.2. Site Plan

Sesuai dengan Site pada bab sebelumnya  Desa Kanding, Plana Kecamatan Somagede  dengan luas area +  14900 mm2.dengan 30 kk ini,lokasi yang direncakan dibangun pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan kapasitas  15.000 Watt atau 18450 VA.karena daerah ini terletak di pegunungan yang belum terjangkau oleh PLN.

4.3. Perhitungan Kebutuhan Listrik Tenaga Surya Cell

4.3.1. Kebutuhan listrik penduduk  :

a. Kebutuhan per unit rumah = 450 Watt

b. Jumlah Rumah sebanyak 30 unit rumah 

Untuk menghitung kebutuhan listrik penduduk menggunakan pendekatan rumus sebagai berikut :

T=P.U

Dimana : 

T=Total

P = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

U = Unit Rumah

Jadi

     T = P x U

      450 Watt x 30 unit

     Total     =   13.500  Watt = 13,5 Kw

Jadi Total kebutuhan listrik untuk rumah penduduk adalah untuk rumah penduduk  13.5 Kw

4.3.2. Kebutuhan listrik Fasilitas umun  :

Kebutuhan listrik untuk fasilitas umum adalah sebagai berikut :

a. Power house = 450 Watt

b.Penerangan Jalan = 300 Watt

T = P x PL

Dimana : 

T =Total

P = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

PL = Penerangan Jalan 

     T = P x PL

      Total =   15 Watt x 21 lampu

      Total    =   315  Watt

  Total kebutuhan listrik untuk  Fasilitas umum adalah 

        =  450 + 315 Watt

        =  765. Watt

4.3.3 Total kebutuhan Listrik :

Total kebutuhan lsitrik penduduk dan Fasilitas umum adalah 

= 13.500 + 765 Watt

= 14.265   Watt

= 14.265 Watt

Sebagai estimasi awal bahwa dari perhitungan di atas didapat bahwa kebutuhan listrik penduduk dan fasilitas umum adalah 14.625 per jam.

4.3.3. Perhitungan jumlah Panel Surya yang dibutuhkan

Untuk memenuhui kebutuhan listrik tersebut maka dibutuhkan beberapa banyak panel surya dengan menggunakan pendekatan rumus dibawah ini maka kita biasa menghitung berapa panel surya yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan listrik sebesar 14.265 Watt per Jam

T = P x H 

T = WP x H

T = P : ( WP x H )

Dimana : 

T = Total 

P  = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

H = Pemakaian per Jam

Wp = Watt Peak

%  = Pemakaian Inverter & alat lainya

Adalah:

Total kebutuhan listrik, 14.250 Watt 

14.250 x 20% =  17.100 Watt

17.100 x 15 =  256.500 Watt

250 x 5 = 1250 Watt

256.500 : 1250 = 205.2 Wp

Total pemakaian Panel Surya 250 Wp adalah 207 Panel Surya

4.3.4. Charge Controller yang dibutuhkan

Untuk mengetahui jumlah charge controller yang berfungsi sebagai pengontrol battery pada saat pengisian adalah 1800 Amp, ini didapat menggunakan pendekata rumus sebagai berikut :

T = P : V 

Dimana : 

T = Total 

P  = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

V = Tegangan baterai

Jadi Total Total kebutuhan listrik,17.100 Watt 

17.100 : 12 =  1425

1425 x 20% =  1710 Ampere

Charge Controller yang dibutuhkan 1710 Ampere 300 Amp  x 6 =  1800 Amp

Dibutuhkan charge controller yaitu 6 buah dengan kapasitas charge controller 300 A. 

4.3.5. Baterai yang dibutuhkan

Untuk memenuhi kebutuhan listrik rumah dan fasilitas umum maka baterai yang dibutuhkan adalah 216 baterai dengan menggunakan pendekatan rumus sebagai berikut : 

T = P : V : Ah

Dimana : 

T = Total 

P  = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

H = Pemakaian per Jam

V = Tegangan baterai 

I = Arus listrik dalam satuan Ampere (A)

Adalah:

Total kebutuhan listrik,14.250 Watt 

256.500 : 12 : 200 =  106.87 

Battery yang dibutuhkan 107 buah .12 V,200 Ah

107 x 2 =  216 Battery

Total pemakaian Battery adalah 216 Battery

Jumlah batterai 216 buah itu hanya dipakai 50 %,untuk menjaga ketahanan baterai 

4.3.6. Inverter yang dibutuhkan

Inverter untuk merubah arus DC menjadi arus AC dalam penerangan desa Kanding kecamatan Somagede Kabupaten Banyumas adalah 3 Unit Inverter dengan kapasitas masing – masing inverter 15 Kw. Nilai itu didapat mengggunakn pendekatan rumus sebagai berikut :

I = P : V

Dimana : 

P  = Daya listrik dalam satuan Watt (W)

V = Tegangan listrik dalam satuan Volt (V)

I = Arus listrik dalam satuan Ampere (A)

Adalah: Total kebutuhan listrik, 256.500 Watt

256.500 : 12 =  31.375 A 

Inverter yang dibutuhkan 3 Unit dengan kapasitas per unit 15 Kw

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil pembahasan dengan menggunakan metode pendekatan Perencanaan, Desain dan Analisa Kebutuhan didapat bahwa untuk memenuhi kebutuhan listrik di desa kanding dengan jumlah  30 unit rumah dan penerangan umum dibutuhkan listrik 13,5 KW per jam. Untuk memenuhi kebutuhan itu maka diperlukan  207 panel surya, 216 baterai,6 buah charge controller dengan kapasitas 300 Ampere dan 3 Buah inverter dengan kapasitas 15 Kw. Untuk kebutuhna tersebut diatas maka dibutuhkan anggaran biaya 2,266,110,000.00 ( Dua Milyar Dua Ratus Enam Puluh Enam Juta Seratus Sepuluh Ribu Rupiah ).

Selesai..

Terima Kasih

Sumber: http://www.academia.edu/10223211/Analisa_dan_Perancangan_PEmbangkit_Listrik_Tenaga_Matahari

ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA...Part 5

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045


3.2 Analisa Kebutuhan
3.2.1. Kebutuhan listrik Rumah penduduk  :
a.Kebutuhan per umit rumah = 450 Watt
b.Jumlah rumah sebanyak 30 unit rumah Terdiri dari 3 tipe yaitu :

Rumah Tipe A 
Untuk rumah Tipe A Terpasang instalasi penerangan dan stop kontak seperti rincian sebagai berikut :
• 2 Kamar tidur  Terpasang 2 lampu dan 2 stop kontak
• Ruang tamu Terpasang 2 lampu dan 1 stop kontak
• Dapur  Terpasang 1 lampu
• Toilet Terpasang 1 lampu
• Teras Terpasang 1 lampu
Untuk  rumah tipe A terpasang 7 lampu dan 3 stop kontak.

Rumah Tipe B 
Untuk rumah Tipe A Terpasang instalasi penerangan dan stop kontak seperti rincian sebagai berikut :
• 2 Kamar tidur terpasang 2 Lampu dan 2 Stop Kontak
• Ruang Tamu Terpasang 2 Lampu dan 1 Stop Kontak
• Dapur Terpasang Dua Lampu
• Toilet Terpasang Satu lampu
• Teras Terpasang Satu lampu
Untuk  rumah tipe B terpasang 8 lampu dan 3 stop kontak

Rumah Tipe C 
Untuk rumah Tipe A Terpasang instalasi penerangan dan stop kontak seperti rincian sebagai berikut :
• 2 Kamar tidur terpasang 2 Lampu dan 2 Stop Kontak
• Ruang Tamu Terpasang 2 Lampu dan 1 Stop Kontak
• Dapur Terpasang Dua Lampu
• Toilet Terpasang Satu lampu
• Teras Terpasang Satu lampu
Untuk  rumah tipe C terpasang 8 lampu dan 3 stop kontak


3.2.2. Kebutuhan listrik Fasilitas umun  :
Kebutuhan listrik untuk fasilitas umum adalah kebutuhan yang digunakan untuk keperluan umum seperti Power House dan Penerangan Jalan.

Power House
Power House merupakan tempat penyimpanan tegangan listrik tenaga surya yang akan Terpasang instalasi penerangan sebanyak 8 lampu dan 4 stop kontak dengan rincian sebagai berikut :
• Ruang Tunggu Terpasang 1 lampu dan 1 stop kontak
• Ruang Kantor  Terpasang 1 lampu dan 1 stop kontak
• Ruang Panel  Terpasang 2 lampu
• Toilet  Terpasang 1 lampu
• Teras  Terpasang 1 lampu

Penerangan Jalan
Kebutuhan jumlah listrik pada penerangan jalan untuk Desa tersebut adalah sebanyak 20 lampu yang bisa mewakili penerangan jalan untuk menuju desa.


3.2.3 Analisa Kebutuhan Anggaran

Kebutuhan anggaran biaya yang harus dikeluarkan untuk membuat instalasi listrik tenaga surya adalah sebesar 2,266,110,000.00 ( Dua Milyar Dua Ratus Enam Puluh Enam Juta Seratus Sepuluh Ribu Rupiah ). Dengan rincian kebutuhan sebagai berikut :

Bersambung...

ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA...Part 4

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045


BAB III
PERANCANGAN


Metode penelitian yang digunakan untuk menyusun laporan ini yaitu menggunakan beberapa pendekatan dengan membuat prototyping dalam bentuk maket melalui beberapa tahap yaitu tahap Planning dan Desain dan Analisa Kebutuhan.

3.1 Planning dan Analisa Kebutuhan
Pada tahap planning penulis membuat sebuah perencanaan siteplan prototype sebelum tahap analisan dan selanjutnya. Gambar I.7 adalah gambar Site Plan Desa Kanding, Plana Kecamatan Somagede  dengan luas area +  14900 mm2.dengan 30 kk ini,lokasi yang direncakan dibangun pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan kapasitas  15.000 Watt atau 18450 VA.karena daerah ini terletak di pegunungan yang belum terjangkau oleh PLN. Siteplan desa tersebut seperti pada gambar 3.1 dibawah ini.

Selain, membuat site plan penulis juga memebuat perencanaan posisi stop kontak di desain oleh masing – masing rumah yang ada disana seperti pada gambar dibawah 3.2 dibawah ini

Gambar 3.2.B adalah gambar rencana instalasi penerangan Power house dengan mengunakan lampu LED.1 x 187 Watt &  LED.7 Watt + Fitting yang dipasang di  :

  a. Kantor,1 lampu 

  b. Ruang istirahat 1 lampu  

  c. Ruang Panel 2 lampu  

  d.Toilet 1 lampu

  e.Teras 1 lampu

jadi Power house terpasang 6 lampu.instalasi memakai kabel NYM.2x1,5 mm2

Gambar 3.2.C adalah gambar rencana instalasi stop kontak Power house mengunakan stop kontak 1phase 10 A ( type dinding ) dipasang  : 

  a.Kantor,1 stop kontak   

  b. Ruang istirahat 1 stop kontak  

  c. Ruang Panel 2 stop kontak  

Jadi  rumah Power house terpasang 4 stop kontak. instalasi memakai kabel NYM 3x2,5 mm2

Gambar 3.3.A adalah gambar rencana instalasi penerangan Tipe-A dengan mengunakan lampu LED.7 Watt  + Fitting yang dipasang di  :

a.Kamar 2 lampu.  

b.Ruang tamu 2 lampu  

c.Dapur 1 lampu  

d.Toilet 1 lampu

jadi 1 runah terpasang 8 lampu.instalasi memakai kabel NYM.2x1,5 mm2

Gambar 3.3.B adalah gambar rencana instalasi stop kontak  Tipe-A mengunakan stop kontak 1phase 10 A ( type dinding ) dipasang  : 

a.Kamar 2.   

b.Ruang tamu 1.

 Jadi  1 rumah terpasang 3 stop kontak. instalasi memakai kabel NYM 3x2,5 mm2

Gambar 3.3.C adalah skedul panel MCB BOX , Tipe-A merupakan perhitunagan antara penerangan dan stop kontak.kabel dari mcb box ke kwh memakai NYM 3x2,5 mm2,sedangkan dari Kwh ke SDP memakai kabel NYFGBY.3x4 mm2.

Gambar 3.4.A adalah gambar rencana instalasi penerangan Tipe-C dengan mengunakan lampu LED.7 Watt  + Fitting yang dipasang di  :

a.Kamar 2 lampu.  

b.Ruang tamu 2 lampu  

c.Dapur 1 lampu  

d.Toilet 1 lampu

jadi 1 runah terpasang 8 lampu.instalasi memakai kabel NYM.2x1,5 mm2

Gambar 3.4.B adalah gambar rencana instalasi stop kontak  Tipe-C mengunakan stop kontak 1phase 10 A ( type dinding ) dipasang  : 

a.Kamar 2.   

b.Ruang tamu 1.

 Jadi  1 runah terpasang 3 stop kontak. instalasi memakai kabel NYM 3x2,5 mm2

Gambar 3.4.C adalah skedul panel MCB BOX , Tipe-C merupakan perhitunagan antara penerangan dan stop kontak.kabel dari mcb box ke kwh memakai NYM 3x2,5 mm2,sedangkan dari Kwh ke SDP memakai kabel NYFGBY.3x4 mm2.

3.1.2 Model Matematis Perencanaan Sistem

Pembangkit listrik tenaga surya sangat bergantung pada sinar matahari, maka dalam instalasinya memerlukan kebutuhan daya seperti:  

a. Jumlah daya yang dibutuhkan per hari (Watt)

b. Besar arus yang dihasilkan panel (Ampere hour)

c. Jumlah unit baterai (Ampere hour)

Maka dari ke-3 poin tersebut, dapat diberi persamaan matematisnya :

a. Jumlah Pemakaian

 

Dimana :

n =  banyaknya beban/peralatan elektronik yg digunakan

    Pbeban  =  daya yang dibutuhkan untuk dapat menggunakan peralatan tsb. 

Lama pemakaian = lama pemakaian peralatan per hari (dalam satuan jam).

b. Jenis panel surya terdapat beberapa jenis dengan daya yang dihasilkan berbeda. Namun, di Indonesia dipakai 120 Wp yaitu 120 Wh per hari dengan perkiraan selama 5 jam maksimum tenaga surya per hari. 

Maka,

Jumlah panel ygdipakai =  

c. Jumlah baterai 

(Imax) =  

Dimana :

Vs = daya baterai (volt/Ampere hour) 

Bersambung...

ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA...Part 3

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045


2.5. Fungsi Charge Controller 

1. Mengatur arus untuk pengisian ke baterai
2. Menjaga baterai dari overcharging dan overvoltage
3. Mengartur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full  discharge',dan overloading serta memonitor temperatur batera

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 batere. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.Solar Charge Controller 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 kebaterai,bukansebaliknya.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.

2.7. Baterai

Baterai adalah alat yang menyimpan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang tidak segera digunakan oleh beban. Daya yang disimpan dapat digunakan saat periode radiasi matahari rendah atau pada malam hari. Komponen baterai kadang-kadang dinamakan akumulator (accumulator). Baterai menyimpan listrik dalam bentuk daya kimia. Baterai yang paling biasa digunakan dalam aplikasi surya adalah baterai yang bebas pemeliharaan bertimbal asam (maintenance-free lead-acid batteries), yang juga dinamakan baterai recombinant atau VRLA (klep pengatur asam timbal atau valve regulated lead acid). Baterai terbentuk oleh sekelompok elemen atau sel yang diletakan secara seri. 

Baterai timbal-asam terdiri dari dua elektroda timbal yang berada dalam larutan elektrolit air dan asam sulfat. Perbedaan potensial sekitar 2 volt terjadi di antara elektroda, tergantung pada nilai seketika kondisi penyimpanan baterai. Baterai yang paling umum dalam aplikasi surya fotovoltaik mempunyai tegangan nominal sebanyak 12 atau 24 volt. Maka sebuah baterai 12 V berisi 6 sel secaras eri.Baterai memenuhi dua tujuan penting dalam sistem fotovoltaik, yaitu untuk memberikan daya listrik kepada sistem ketika daya tidak disediakan oleh array panel-panel surya, dan untuk menyimpan kelebihan daya yang ditimbulkan oleh panel-panel setiap kali daya itu melebihi beban. 

Baterai tersebut mengalami proses siklis menyimpan dan mengeluarkan, tergantung pada ada atau tidak adanya sinar matahari. Selama waktu adanya matahari, array panel menghasilkan daya listrik. Daya yang tidak digunakan dengan segera dipergunakan untuk mengisi baterai. Selama waktu tidak adanya matahari, permintaan daya listrik disediakan oleh baterai, yang oleh karena itu akan mengeluarkannya.Siklus menyimpan dan mengeluarkan ini terjadi setiap kali daya yang dihasilkan oleh panel tidak sama dengan daya yang dibutuhkan untuk mendukung beban. Kalau ada cukup matahari dan bebannya ringan, baterai akan menyimpan daya. Tentunya, baterai akan mengeluarkan daya pada malam hari setiap kali sejumlah daya diperlukan. Baterai juga akan mengeluarkan daya ketika penyinaran tidak cukup untuk menutupi kebutuhan beban (karena variasi alami kondisi keikliman,awan,debu,danlain-lain).

Jika baterai tidak menyimpan cukup daya untuk memenuhi permintaan selama periode tidak adanya matahari, sistem akan kehabisan daya dan tidak siap memenuhi konsumsi. Di sisi lainnya, memperbesar sistem (dengan menambahkan terlalu banyak panel dan baterai) mahal dan tidak efisien. Ketika mendesain sistem yang mandiri, kita perlu mengkompromikan antara biaya komponen dengan ketersediaan daya dari sistem. Satu cara untuk melakukan ini adalah memperkirakan jumlah hari dimana sistem beroperasi secara mandiri. Sebaliknya, jika sistem surya bertanggung jawab atas daya yang menyediakan ke peralatan pelanggan anda mungkin dapat mengurangi jumlah hari otonomi sampai dua atau tiga. 

Di daerah dengan penyinaran yang rendah, nilai ini mungkin perlu ditambah semakin banyak. Dalam kasus apapun, anda harus selalu menemukan keseimbangan yang baik antara biaya dan kehandalan.Ada dua kondisi istimewa penyimpanan yang dapat terjadi selama siklus penyimpanan dan pengeluaran daya dari baterai. Keduanya sebaiknya dihindari guna memperpanjang umur kegunaan baterai Penyimpanan yang berlebihan (Overcharge) Penyimpanan yang berlebihan atau overcharge terjadi pada saat baterai berada pada kondisi keterbatasan kapasitasnya. Jika daya yang dimasukan di luar batas titik penyimpanan maksimum, elektrolit mulai hancur. Ini menghasilkan gelembung oksigen dan hidrogen, dalam proses yang diketahui sebagai pembuatan gas atau gasification. Ini berakibat hilangnya air, oksidasi di elektroda positif, dan dalam kasus ekstrim, terjadi bahaya ledakan.

Di sisi lainnya, keberadaan gas menghindari stratifikasi asam. Setelah beberapa siklus penyimpanan dan pengeluaran yang terus menerus, asam cenderung terpusat di bagian bawah baterai, sehingga mengurangi kapasitas efektifnya. Proses gasifikasi menggerakan elektrolit dan menghindari stratifikasi. Sekali lagi, adalah perlu untuk menemukan kompromi antara keuntungan (menghindari stratifikasi elektrolit) dan keadaan merugikan (kehilangan air dan produksi hidrogen). Satu pemecahannya adalah lebih sering membiarkan penyimpanan yang sedikit berlebihan. Satu metode yang umum adalah membiarkan tegangan sebanyak 2,35 sampai 2,4 Volt untuk masing-masing elemen baterai sekali dalam beberapa hari, di suhu 25o C. Regulator sebaiknya menjamin penyimpanan berlebihan yang berkala dan terkontrol.

Pengeluaran daya yang berlebihan.

Dengan cara yang sama dimana ada batas atas, ada juga batas bawah dari kondisi penyimpanan baterai. Mengeluarkan melebihi batas itu akan menimbulkan pengrusakan pada baterai. Ketika persediaan baterai yang efektif habis, pengatur mencegah daya yang tersisa agar tidak diambil dari baterai. Kalau tegangan baterai mencapai batas minimum 1,85 Volt setiap selnya di suhu 25° C, pengatur memutuskan beban dari baterai.Jika pengeluaran baterai sangat mendalam dan baterai tetap dalam kondisi pengeluaran untuk jangka waktu yang lama, akan terjadi tiga efek: pembentukan sulfat yang terkristal pada pelat baterai, bahan aktif pada pelat baterai akan lepas / berguguran, dan pelat baterai akan melengkung. Proses membentuk kristal sulfat yang stabil dinamakan sulfasi keras. Ini benar-benar tidak baik karena akan membentuk kristal besar yang tidak turut serta dalam reaksi kimia dan dapat membuat baterai anda tidak dapat digunakan.

2.7. 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 surya / solar cell menjadi AC. Penggunaan inverter dari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah untuk perangkat yang menggunakan AC (Alternating Current). 

Ada beberapa jenis inverter antara lain:

1. Square Wave Gelombang Kotak

Gelombang Kotak. Inverter jenis ini hanya bisa untuk lampu saja, sedangkan untuk beban seperti TV, Komputer bisa merusak inverter dan juga bisa merusak beban. Kelebihannya harganya lebih murah karena difungsikan untuk membackup lampu saja. Seiring perkembangan zaman maka inverter square wave ini jarang dijual dipasaran dikarenakan keinginan dari pasar menginginkan untuk membackup selain lampu 

2. Modified Sine Wave / Gelombang Modifikasi Sinus

Square Wave2. Modified Sine Wave/ Gelombang Modifikasi Sinus, Di belahan dunia dan juga indonesia produk inverter dengan jenis inverter modified sine wave ini sering digunakan untuk beban seperti lampu, kipas, komputer, TV, dll 

Jenis Inverter modified sine wave yang beredar pun ada yang memberikan Low noise atau berarti sangat kecil kebisingan suara yang dihasilkan saat beroperasi. dan ada juga yang menghasilkan noise yang besar.

3.   True Sine Wave/ Pure Sine Wave/ Gelombang Sinus Murni

True Sine wave/ Pure sine wave. Dari segi harga harganya untuk yang berkualitas harga diatas harga inverter modified sine wave. Aplikasi yang cocok dari inverter pure sine wave adalah speaker dan peralatan sensitif seperti alat kedokteran

Bersambung...

ANALISA DAN PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA...Part 2

Tugas Mata Kuliah Sistem Operasi Tenaga Listrik
Andika Pradnya Satriawan
NIM : 1614122045

BAB II
TEORI DASAR


2.1.Konsep Sistem PLTS

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.

Bandingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita. Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.

Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.

Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.

Biasanya panel surya itu siletakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya.

Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal,sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroller macam ini cukup mahal.


2.2. Photovoltaic

Cara kerja sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan menggunakan Grid-Connected panel sel surya Photovoltaic untuk perumahan Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour Meters.

Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi. Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS.

Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silicon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasiuntukpedesaan.

Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.

Bahan sel surya sendiri terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type dan N-type (terbuat dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan listrik, saluran awal dan saluran akhir (tebuat dari logam tipis) untuk mengirim electron ke perabot listrik.Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktordioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik

Spesisifikasi solar sel yang biasanaya dipakai seperti pada table 2.1 dibawah ini : 

Tabel 2.1

Model                                                      FL-P250w 

Cell Type                                                      polycrystalline 

Maximum Power(Pm)                              250w 

Power Tolerance                                      ±5% 

Maximum Power Voltage(Vpm)              36V 

Maximum Power current(IPM)              8.34A 

Open Cirucuit Voltage(Voc)                      43.9V 

Shot Circuit Current(lsc)                              8.78A 

Number of Cells                                      72pcs 

Size of Module                                      1950*990*50mm 

maximum System Voltage                              1000V 

Temperature coefficients of lsc                      0.1%/ 

Temperature coefficients of VOC              -0.38%/ 

temperature coefficients of PM                      0.47%/ 

Temperature coefficients of VM              0.1%/ 

Temperature coefficients of IM                      -0.38% 

Temperature range                                      -40 to+90 

Surface maximum load capacity              60m/s(200kg/sq.m) 

Junction Box Type                                      PPO black 

length of Cables                                      900mm 

Frame                                                      anodized aluminum alloy 

Warranty                                                      90%power for 10years and 

                                                                     80% power for 25 years 

2.3. Komponen-komponen PLTS

Modul Sel Surya (photovoltaics) cell surya atau sel photovoltaic merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi radiasi matahari secara langsung menjadi energi listrik. Pada dasarnya sel tersebut berjenis diode yang tersusun atas P – N junction. Sel surya photovoltaic yang dibuat dari bahan semi konduktor yang diproses sedemikian rupa, yang dapat menghasilkan listrik arus searah (DC). Dalam penggunaannya, sel-sel surya itu dihubungkan satu sama lain, sejajar atau seri, tergantung dari penggunaannya, guna menghasilkan daya dengan kombinasi tegangan dan arus yang dikehendaki.

Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit [bumi], kalkulator genggam, pompa air, dan lain-lain. Sel surya (dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering. Sebuah panel surya terbuat dari banyak sel surya. 

Sel tersambung secara elektrik untuk memberikan arus dan tegangan tertentu. Masing-masing sel di enkapsulasi untuk mengisolasi dan melindungi dari kelembaban dan korosi. Ada perbedaan tipe modul yang tersedia di pasaran, tergantung pada kebutuhan daya yang dibutuhkan. Modul yang paling umum digunakan terbuat dari 32 atau 36 crystalline silicon sel surya. Sel-sel ini berukuran sama, tersambung secara seri, dan terbungkus diantara bahan kaca dan plastik, menggunakan polymer resin (EVA) sebagai insulator termal (thermal insulator). Bagian muka modul biasanya antara 0,1 dan 0,5 m^2. 

Panel surya biasanya memiliki dua kontak listrik, satu positif dan satu negatif. Beberapa panel menyertakan kontak ekstra yang memungkinkan instalasi dioda penyingkat atau bypass diode di antara masing-masing sel. Dioda ini melindungi panel dari gejala yang dikenal sebagai “hot-spots”. Sebuah hot spot terjadi ketika beberapa sel berada dalam bayangan sedangkan sisa panel berada di bawah matahari penuh. Daripada menghasilkan daya, sel yang terteduh bertingkah laku sebagai beban yang membuang daya. 

Dalam situasi ini, sel yang terteduh dapat mengalami peningkatan suhu yang luar biasa (sekitar 85 sampai 100 derajat Celsius.) Dioda penyingkat akan mencegah hot spot di sel yang terteduh, tetapi mengurangi tegangan maksimum panel. Mereka sebaiknya hanya digunakan kalau peneduhan tak dapat dielakkan. Adalah solusi yang jauh lebih baik untuk menggelar seluruh panel di bawah matahari penuh sebisa mungkin. Kinerja modul surya yang direpresentasikan oleh kurva karakteristik IV atau IV characteristic curve, yang merepresentasikan arus yang disediakan berdasarkan tegangan yang ditimbulkan oleh tingkat radiasi surya tertentu.Kurva merepresentasikan semua nilai tegangan-arus yang mungkin. Kurva bergantung pada dua faktor utama: suhu dan radiasi surya yang diterima oleh sel. Untuk sebuah area sel surya, arus yang dihasilkan secara langsung sebanding dengan penyinaran surya (G), sedangkan tegangan berkurang dengan kenaikan suhu. Sebuah pengatur yang baik akan berusaha memaksimalkan jumlah daya yang disediakan oleh panel dengan mengikuti titik yang menyediakan daya maksimum (V x I). Daya maksimum berkaitan dengan lutut kurva IV.

2.4. Prinsip.Kerja.Solar.Cell

Secara sederhana prinsip kerja solar cell photovoltaic dapat dijelaskan dengan memisalkan sebagai dioda. Diode ini terdiri dari semikonduktor tipe N dan semikonduktor tipe P. Untuk membentuk semikonduktor silicon tipe N, yaitu ditambahkan bahan yang bervalensi 5 yang biasa digunakan antara lain Foster dan Arenakum. 

Sedangkan untuk membentuk semikonduktor tipe P maka semikonduktor dengan valensi 4 ditambah dengan bahan yang bervalensi 3 biasanya dikenal dengan bahan ketidakmurnian. Jenis bahan ini adalah Boron, aluminium, kalsium, dan indium. Penambahan bahan ketidakmurnian ini akan menyebabkan satu bahan electron sehingga berbentuk lubang (hole).Lubang ini dapat berpindah tempat yang satu ke tempat yang lain di dalam kristal. Yang terjadi adalah electron-elektron Kristal mengisi lubang yang kosong, sehingga timbul lubang baru. Lubang baru tersebut berpindah disebabkan karena ada electron yang mengisinya, maka setiap lubang akan memiliki muatan positif yang sama dan berlawanan dengan muatan negatif electron. Bila cahaya matahari yang berupa energy foton datang mengenai sisi permukaan lebih besar dari energy ceah atau gap yang memisahkan pita valensi dan pita konduksi, maka elektron-elektron bergerak dari pita valensi ke pita konduksi melalui hubungan (junction) P-N. Lubang yang berada pada sisi tipe N bergerak ke posisi tipe P, dan sebaliknya elektron yang berada pada sisi tipe P bergerak ke sisi tipe N. Jika energy foton yang diterima dan diserap cukup besar, maka lubang akan bertahan di sisi tipe P dan elektron bertahan di sisi tipe N, sehingga mengakibatkan perbedaan tegangan antara kedua sisi tersebut (sisi tipe P dan tipe N). Bila sisi P dan N dihubungkan dengan suatu beban tersebut sehingga dapat diperoleh energi listrik. Karena cahaya menembus kedua lapisan ini, maka akan berbentuk hole elektron. Medan elektrik yang terdapat pada batas lapisan menghalangi lubang (hole) dan elektron yang berkombinasi kembali, dengan demikian alat ini merupakan suatu alat pembangkit listrik kecil yang energinya diperoleh dari cahaya matahari.

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa panel surya / solar cell di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya/solar cells satu dengan panel surya / solar cell lainnya. Kaki / kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki negative charge controller . Tegangan panel surya / solar cell yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai . Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.

Bersambung...