Desain Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Rumah Tangga

Penerangan dengan listrik seperti suatu hal yang sangat dinanti oleh orang yang tinggal di daerah pedalaman. Pembangunan infrastruktur yang belum memadai membuat keinginan untuk menikmati listrik menjadi sulit. Disisi lain terdapat energi alternatif yang dapat dijadikan energi listrik untuk memenuhi kebutuhan rumahan. Energi alternatif yang dimaksud adalah energi matahari yang mana sebagian kalangan menyebutnya tenaga surya. Ya benar tenaga surya dapat menjadi energi alternatif bagi daerah yang mana infrastuktur listrik belum memadai atau bahkan belum ada.

Untuk menghasilkan energi listrik dari energi matahari maka dibutuhkan beberapa komponen penting diantaranya:

1. Modul Panel atau Solar Panel atau Photo Voltaic module

Berfungsi untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Yang sering beredar di pasaran adalah monocrystalline silicon dan polycrystalline silicon.

Type Solar Panel

2. Baterai Solar Panel

Fungsi: Menyimpan energi listrik di dalam satu atau lebih sel dimana energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik. Jenis-jenis baterai solar antara lain:

- Lithium-ion

- AGM

- dll

* Noted: Jangan gunakan baterai mobil untuk penggunaan solar baterai. Minimal baterai solar itu yang deep cycle dan lebih recommended itu yang Lithium Ion karena prosentase DOD-nya lebih besar.

Baterai Lithium-ion

Baterai AGM

3. Inverter

Fungsinya untuk mengubah listrik arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC). Untuk daerah yang belum ada jaringan listrik gunakan inverter off grid. Saat ini sudah ada inverter hybrid yang mana bisa dipadukan energi dari solar maupun utility sebagai sumber untuk charging battery.

Solar Inverter Hybrid

Inverter PSW convensional

4. SCC (Solar Charge Controler)

Berfungsi untuk mengatur listrik arus searah (DC) yang diisi ke baterai dan yang dikeluarkan dari baterai. Penggunaan SCC sangat penting dalam pengisian batterai solar.

SCC Type MPPT

SCC Type PWM

5. Komponen lainnya seperti kabel, penyangga solar panel, MCB, konektor MC4 dan kebutuhan untuk listrik rumah.

Contoh Perencanaan

Berhubung terdapat sebuah rumah di desa yang mana jauh dari jaringan listrik namun sangat membutuhkan listrik untuk penerangan dan kebutuhan harian lainnya sehingga saya akan mencoba untuk menghitung kebutuhan secara sederhana. Perhitungan yang dibuat secara sederhana untuk kebutuhan rumah tangga kecil sedangkan untuk perhitungan secara kompleks untuk skala besar dilakukan dengan memperhitungkan segala aspek baik dari koordinat lokasi dimana dipasang, arah dan derajat kemiringan, besaran total photovoltaic power out baik tiap hari maupun tiap bulannya serta perhitungan lain baik dalam penentuan jumlah panel, system penyusunan apakah seri atau parallel, jenis batterai solar yang dipakai dan jumlahnya, type inverter dan scc yang digunakan.

Dalam perencanaan ini akan ada 2 type yakni

1. Type rumah dengan Kebutuhan untuk penerangan dan televisi
2. Type rumah dengan Kebutuhan untuk penerangan, televisi dan Kulkas.

Dalam perencanaan ini akan ditentukan beberapa hal yakni:

-        Kebutuhan energi dari masing-masing type,

Cara menentukan kebutuhan energy yaitu dengan menghitung jumlah wattage dari alat elektronik yang dipakai dan dikalikan dengan total waktu penggunaan energynya.

-        Menentukan jumlah solar panel,

Cara perhitungan jumlah kebutuhan solar panel pada rumah bisa menggunakan rumus:

Jumlah solar panel = Total daya (watt) : Waktu effektif untuk pengecasan

Waktu efektif untuk pengecasan sering dipilih 5 jam.

-        Jumlah solar baterai,

Penggunaan energi dari Batterai tidak bisa 100% karena sering kehilangan energi berkisar 5% di inverter sehingga perlu ada cadangan 5% dari total daya. Sedangkan untuk penentuan jumlah batterai adalah jumlah energi listrik yang dibutuhkan dibagi dengan kapasitas baterai yang dipakai. Penggunaan batterai tidak diperbolehkan sampai habis karena akan mempercepat masa pakai atau umur dari batterai tersebut. Dalam beberapa referensi menunjukan bahwa battery lithium -ion DoD-nya 80% sedangkan untuk battery AGM tidak boleh lebih dari 50%. Hal ini berarti dalam setiap perencanaan battery sebagai cadangan energy harus dipersiapkan 2 kali lipat dari perhitungan wattage per kapasitas battery solar tersebut.

-        kapasitas inverter

Penentuan besar inverter dihitung dari jumlah daya jika setiap komponen dijalankan bersamaan dan dalam pemilihan selalu mengambil pilihan inverter yang lebih besar dari daya yang akan di-back up. Contoh total daya yang harus di back up adalah 400 watt maka inverter yang dipilih adalah 500 watt.

-        Kapasitas SCC.

Sebelum menentukan SCC (Sollar Charge Controler) pahami dahulu spesifikasi pada panel surya. Biasanya, pada panel surya tertulis kode seperti berikut:

Pm = 100 WP

Vm = 18 VDC

Voc = 21,25 A

Imp = 5,8 A

Isc = 6 A

Kemudian, perhatikan Isc (short circuit current). Selanjutnya, kalikan Isc dengan jumlah panel surya.

Daya SCC = Isc x Jumlah Panel Surya

Pemilihan SCC sama seperti pemilihan inverter sehingga selalu memilih yang lebih besar dari total arus yang harus di-back up. Besaran arus ditentukan juga dari penyusunan solar panel apakah seri atau parallel. Untuk penyusunan secara seri maka total arusnya adalah sama sedangkan voltagenya bertambah sesuai jumlah panel dan sebaliknya untuk penyusunan secara parallel maka arusnya akan bertambah sesuai dengan jumlah panel sedangkan jumlah voltage-nya tetap.

SCC ada 2 type yakni PWM dan MPPT.

Detail perencanaan sebagai berikut:

MATERIAL

Material yang dibutuhkan dan estimasi harganya :

• Solar Panel 100 WP Monocrystalline @ Rp 1,400,000;
• Solar charge controller 20A : Rp 700,000;
• Battery Solar AGM VRLA 12V 75Ah : Rp 2,000,000;
• Battery Solar AGM VRLA 12V 100Ah : Rp 2,500,000;
• Battery Solar AGM VRLA 12V 150Ah : Rp 3,500,000;
• Solar Inverter 500w berkisar Rp. 400.000;
• Kabel SP slocable 2 x 4mm untuk kabel dari solar panel ke controller, Rp. 30,000 per meter.
• Kabel untuk lampu/beban 2 x 1,5mm, Rp. 15,000 per meter.
• Konektor solar panel MC4 slocable, @Rp. 40,000;
• MCB 6 Amp Schneider @Rp. 40.000;
• Lampu led 5W  3pcs, @Rp. 50,000;
• Lampu led 3W 5pcs, @Rp. 35,000;
• Saklar on off, @ Rp. 5000;
• Socket male female @ Rp. 25,000.
  

  INSTALASI

  Tips tips instalasi :

  1. Bekerja dengan arus DC harus selalu konsisten kabel mana untuk positif dan kabal mana untuk negatif.
  2. Menggunakan tang yang tepat dalam pemasangan konektor mc4.
  3. Pastikan solar panel tidak terhalang bayangan pohon atau bangunan saat matahari bersinar.
  4. Pastikan arah panel. Jika berada di selatan berarti panel harus menghadap ke utara. Dan pengaturan derajat kemiringan sangat perlu dengan maksimal 15 derajat.
  5. Rencanakan dengan baik jalur kabel.
  6. Tambahkan MCB setelah inverter.
  Beberapa gambar untuk pemasangan inverter yang pernah dilakukan oleh penulis, sebagai berikut:
• 

  
  

  
  

  
  
  ** Jika ada yang perlu didiskusikan silahkan tinggalkan saran atau pertanyaannya di kolom komentar.
• By Yefri Salomo.