Pembuatan Model Aplikasi Photovoltaic

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL DIREKTORAT JENDERAL PENINGKATAN MUTU PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN

PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN (PPPPTK) Bidang Mesin dan Teknik Industri Bandung, Indonesia

PENGENALAN PROGRAM ENERGI TERBARUKAN PADA SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN DI INDONESIA

MODUL SISWA SMK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) Modul No. ET- PLTS-S01-10

MODEL APLIKASI PLTS

Editor : Usman Effendi, SST Anita Widiawati, S.Pd. Tatang Rahmat, S.Pd. Iman Permana

Didukung oleh

Disponsori oleh

Bandung, September 2008 PROYEK i

PENGENALAN PROGRAM ENERGI BARU TERBARUKAN PADA SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN DI INDONESIA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

Modul No. ET- PLTS-S01-10 MODEL APLIKASI PLTS Diedit oleh: Usman Effend, SST Anita Widiawati, S.Pd. Tatang Rahmat, S.Pd.

Diterbitkan oleh: PUSAT PENGEMBANGAN DAN PEMBERDAYAAN PENDIDIK DAN TENAGA KEPENDIDIKAN (PPPPTK) Bidang Mesin dan Teknik Industri Bandung, Indonesia Bekerja sama dengan KEDUTAAN BESAR BELANDA SENTERNOVEMSENTERNOVEMEDUCATION AND TRAINING CONSULTANT (ETC) ENERGY Technical Training Program Belanda Didukung oleh Direktorat Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi Pusat Pendidikan dan Pelatihan Ketenagalistrikan dan Energi Baru Terbarukan Micro Hydro Power Project- GTZ PT. Entec Bandung

Hak cipta dilindungi undang-undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apa pun, termasuk fotokopi, tanpa ijin tertulis dari Penerbit

Edisi 1 Bandung, September 2008

KATA PENGANTAR ii

Mulai Mulai tahun tahun 2006 2006 sampai sampai denga dengan n 2009 2009 Pusat Pusat Pengem Pengemban bangan gan dan Pembe Pemberda rdayaa yaan n Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ PPPPTK BMTI Bandung Bandung (Technica (Technicall Education Education Developm Development ent Centre Centre Bandung Bandung)) bekerjas bekerjasama ama dengan dengan Senter Novem Novem dan ETC/ Technical Training Program the Netherlands, memperkenalkan Program Program Energi Energi Terbaruka Terbarukan n pada Sekolah Sekolah Menenga Menengah h Kejuruan Kejuruan di Indonesia Indonesia.. program program Energy Terbarukan diperkenalkan kepada siswa SMK sebagai hasil rekomendasi dari Bilat Bilatera erall Energy Energy Workin Working g Group Group Meeti Meeting ng Indon Indonesi esia-t a-the he Nethe Netherla rlands nds y ang a ng ke-1 ke-15 5 di Lombok. Ada empat bidang teknik energi terbarukan yang akan diperkenalkan diperkenalkan secara bertahap, yaitu yaitu Pemba Pembang ngkit kit Listr Listrik ik Tenaga Tenaga Mikro Mikro Hidro Hidro (PLTMH (PLTMH), ), Pemban Pembangki gkitt Listr Listrik ik Tenaga Tenaga Mataha Matahari ri (PLTS) (PLTS),, Pemban Pembangki gkitt Listr Listrik ik Tenaga Tenaga Bayu Bayu (PLTB) (PLTB) dan Pemba Pembangk ngkit it Listr Listrik ik Tenaga Biomassa (PLTBM). Pengenalan PLTS pada SMK dilakukan oleh PPPPTK BMTI Bandu Bandung ng dengan dengan bimbi bimbinga ngan n tekni teknis s dari dari PT Entec Entec Indone Indonesia sia dan PT GMN, GMN, sebua sebuah h perusahaan konsultan bidang PLTS. Ada 10 judul modul PLTS yang telah berhasil dibuat oleh Tim Pengembang Pengembang Program Energi Terbarukan dari PPPPTK BMTI Bandung yang dirancang berdasarkan kurikulum PLTS yang juga disusun oleh tim tersebut. Dengan adanya kebijakan Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan (KTSP), hingga saat ini modul-modul PLTS tersebut dapat dipelajari di SMK sebagai: 1. ModulModul-mod modul ul tambah tambahan an (suppl (suppleme ement) nt),, pelen pelengka gkap p (compl (compleme ement) nt),, atau atau pengga pengganti nti (subsitu (subsitute) te) pada program program studi studi keahlian keahlian Ketenaga Ketenagalistr listrikan ikan,, khususny khususnya a kompeten kompetensi si keahlian Pembangkitan 2. Modul-mo Modul-modul dul pembelaj pembelajaran aran pada mata pelajar pelajaran an Muatan Muatan Lokal Energi Energi Terbarukan, Terbarukan, dimana dimana SMK yang membuka membuka kompeten kompetensi si keahlian keahlian Pembangk Pembangkitan itan dapat dapat memilih memilih Energi Terbarukan sebagai mata pelajaran Muatan Lokal di sekolah tersebut. Untuk Untuk menduk mendukung ung implem implement entasi asi pembel pembelaja ajaran ran PLTS PLTS di SMK, SMK, maka maka PPPPTK PPPPTK BMTI BMTI Bandung menyelenggarakan Diklat Guru PLTS yang dilaksanakan selama empat level, masing-masing satu bulan. Karena sifat pembelajaran PLTS yang multi disiplin, maka para para pese pesert rta a dikl diklat at pun pun terd terdir irii dari dari para para guru guru Keli Kelist stri rika kan n dan dan Elek Elektr tron onik ika a yang yang diorganisasikan secara khusus.

Bandung, 24 September 2008 PPPPTK BMTI Bandung Kepala,

Drs. Murtoyo, MM. NIP 131126143

PETA KOMPETENSI DAN MODUL PLTS Nama dan Kode Modul ET-PLTS untuk SMK iii

04-01 05-01 04-02 05-02 04-03 05-03 04-04 S01-01

S01-02

S01-06

S01-07

S01-03

S01-08

S01-04

S01-05

S01-09

S01-010

N0

Nama Modul

Kode

1

Kerj Kerja a Bang Bangku ku Elek Elektr tro o (Pen (Pengg ggun unaa aan n dan dan

ET-PLTS-S01-01

Pemeliharaan Peralatan Elektro) 2

Gambar Teknik Elektro

ET-PLTS-S01-02

3

Pengukuran Elektro

ET-PLTS-S01-03

4

Pengenalan Teknologi Tenaga Surya

ET-PLTS-S01-04

5

Komponen-komponen PLTS

ET-PLTS-S01-05

6

Pemasangan Sistem PLTS

ET-PLTS-S01-06

7

Pengoperasian PLTS

ET-PLTS-S01-07

8

Perawatan Unit PLTS

ET-PLTS-S01-08

9

Penginspeksian Sistem PLTS

ET-PLTS-S01-09

10

Pembuatan Model Aplikasi PLTS

ET-PLTS-S01-10

iv

ET-PLTS-S01-8 Pembuatan Model Aplikasi PLTS Pengenalan Program Energi Terbarukan pada SMK Kerjasama Indonesia-Belanda 2006-2009

Daftar Isi Daftar Isi............................................. Isi.................................................................... .............................................. .............................................. ..................................... .............. v Daftar Tabel......................................... Tabel................................................................ .............................................. .............................................. ..................................vii ...........vii Daftar Gambar........................................... Gambar.................................................................. .............................................. ..................................................viii ...........................viii Daftar Rumus..................................... Rumus............................................................ .............................................. ................................................. .......................... ..........ix .......... ix Daftar Istilah Is tilah dan Singkatan..................................... Singkatan............................................................ ............................................................. ...................................... x 1 Aplikasi SESF Off-Grid.......................................................... Off-Grid...................................................................................................... ............................................ 2 1.1 Sistem Pembangkit Listrik Individual (Solar Home System)......................................2 1.2 Sistem Pembangkit Listrik Terpusat ...........................................................................3 1.3 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida.................................................................4 1.3.1 Kelebihan dan Kekurangan Sistem Hibrida PV-Genset.................... PV-Genset........................................5 ....................5 1.3.2 Karakteristik Konsumsi Bahan Bakar...................................................................5 1.4 Sistem Pompa Air Tenaga Surya........................................................... Surya..................................................................................7 .......................7 2 Aplikasi SESF On-Grid.......................................... On-Grid................................................................. .............................................. ...................................... ...............9 9 2.1 Pemanfaatan Atap Rumah................................................... Rumah............................................................................................ ......................................... 9 2.2 Fotovoltaik sebagai Arsitektur Bangunan................................................................ Bangunan................................................................ ..10 2.3 Pembangkit Listrik Terpusat..................................................... Terpusat............................................................................. ........................ .........11 ......... 11 3 Perancangan Sistem........................................... Sistem.................................................................. .............................................. .........................................12 ..................12 3.1 Komponen-komponen Komponen-komponen dalam Sistem PV:.......................................... PV:........................................................ ........................ ..........12 12 3.2 Problema Umum pada SESF.................................... SESF........................................................... .................................................. ........................... 13 3.4 Disain Sistem PV......................................... PV................................................................ .............................................. ........................................13 .................13 3.5 Pemilihan Baterai........................ Batera i............................................... .............................................. ............................................... ........................ .........15 ......... 15 3.6 Pemilihan BCR....................................... BCR.............................................................. .............................................. .............................................16 ......................16 3.7 Pemilihan Inverter........................ Inverter............................................... .............................................. ................................................... ............................ ....17 3.7.1 Fungsi dan Jenis Inverter.............................................. Inverter..................................................................... .......................................17 ................17 3.8 Instalasi............................ Instalasi................................................... .............................................. .............................................. .............................................18 ......................18 3.9 Sistem Pengkabelan (Wiring System)..................................................... System)....................................................................... ...................19 .19 3.10 Komponen Kabel Penghantar....................................... Penghantar.............................................................. ............................................20 .....................20 3.11 Problem Umum Kabel Penghantar..................................................... Penghantar...........................................................................21 ......................21 3.12 Pemilihan Kabel Penghantar................................................... Penghantar........................................................................... ........................ .........21 ......... 21 3.13 Tegangan Jatuh (Voltage Drop)............................................................................... Drop)............................................................................... 21 4 Perangkat Lunak Perancangan................................................ Perancangan.................................................................................. .................................. ........23 ........ 23

v PPPPTK BMTI Bandung September 2008


4.1 Kategori Perangkat Lunak........................................................ Lunak..........................................................................................23 ..................................23 4.2 RETScreen....................................... RETScreen.............................................................. .............................................. ....................................................24 .............................24 4.3 HOMER.................................... HOMER........................................................... .............................................. .............................................. ....................................26 .............26 4.4 PVSyst...................................... PVSyst............................................................. .............................................. ........................................................... .................................... 27 4.5 INSEL..................................... INSEL............................................................. ............................................... .............................................. .....................................29 ..............29

vi PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Daftar Tabel Tabel 1: Spesifikasi konduktor tembaga berdasarkan luas penampangnya.........................20

vii PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Daftar Gambar

viii PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Daftar Rumus Rumus 1: Rugi-rugi Tegangan.................................... Tegangan........................................................... ................................................... ............................ ......20 Rumus 2: Tegangan hilang pada kabel ....................................................... ................................................................................22 .........................22

ix PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Daftar Istilah dan Singkatan π ρ η A APV AC Ah

: : : : : : :

BCR

: Battery Control Battery Control Unit Unit , alat pengatur baterai

(°)C CB

: (derajat) Celcius, satuan untuk suhu : Circuit Breaker , alat pemutus rangkaian

Cos Cos

: Cosi Cosinu nus, s, sudu sudutt kemi kemirin ringa gan n

DC

Phi, simbol matematis dan fisika Simbol fisika untuk Albedo dalam istilah radiasi matahari Simbol fisika untuk efisiensi Ampere, satuan untuk arus listrik listrik Luas Luasan an pan panel el fot fotov ovol olta taik ik Alternating Current Alternating Current , arus bolak-balik Ampere hour , satuan untuk kapasitas baterai

Direct Current , arus searah

DOD

: Deep of Discharge of Discharge,, kondisi yang menunjukkan banyaknya energi

E

baterai yang digunakan dalam prosentasi : Energi

EFG

: Edge-defined Film Growth, Growth, teknik pembuatan modul surya

EVA

: Ethylene Vinyl Acetate

G

: Global Global irradiance irradiance,, simbol simbol fisika fisika untuk untuk radias radiasii global global mataha matahari, ri,

h

dengan satuan W/m2 : Hour , satuan waktu untuk jam

H

: Energi per satuan luasan, dengan satuan Wh/m2

HOMER

: Hybrid Hybrid Optimi Optimiza zation tion Model Model for Electr Electric ic Renew Renewabl able e, perang perangkat kat lun lunak

sebag ebagai ai

ala alat

simu simula las si

dalam alam

pera erancan ncanga gan n

I

pembangkit tenaga alternative : Intensitas penyinaran matahari dengan satuan W/m2

I

: Simbol untuk arus, dengan satuan Ampere

ISC Ib KBI KTI kT kW kWh m m2

: Short circuit current atau current atau arus hubung singkat : Arus beban : Kawasan Barat Indonesia Kawasan Timur Indonesia : Konstanta Clearness Index : Kilo Watt, satuan untuk daya : Kilo Watt Hour, satuan untuk energi : Meter, satuan panjang : Mete Meterr per perse segi gi,, sat satua uan n lua luasa san n

MPP

: Maximum Power Point

MPPT

: Maximum Power Point Tracker

NREL

: National Renewable Energy Laboratory

P

: Power, simbol untuk daya

sist siste em

x PPPPTK BMTI Bandung September 2008


PLN PLTA PLTS PV PWM S SESF SHS SOC SSD t UV V V VOC Vref VS VRLA W Ibat, Vbat Imax, Vmax Imin, Vmin Imp, Vmp, Pmp Imod, Vmod, Pmod IPV, VPV

: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :

Perusahaan Listrik Negara Pembangkit Listrik Tenaga Air Pembangkit Listrik Tenaga Surya Photovoltaic Pulse Width Modulation Switch, Switch, simbol untuk saklar Sistem Energi Surya Fotovoltaik Solar Home System State of Charge, Charge, kondisi yang menunjukkan banyaknya energi yang tersisa di baterai dalam prosentasi Standard Solar Day Time, Time, simbol untuk waktu Ultra Violet, salah satu jenis spektrum matahari Simbol untuk tegangan Volt, satuan untuk tegangan Open circuit voltage atau tegangan rangkaian terbuka Reference voltage atau tegangan referensi Tega Tegang ngan an pada pada swit switch ch Valve-Regulated Lead Acid , jenis baterai Watt, satuan daya Arus Arus dan dan teg tegan anga gan n pad pada a bat bater erai ai Arus Arus dan dan tega tegang ngan an maks maksim imum um Arus dan tegangan minimum minimum Arus, Arus, tega teganga ngan, n, dan dan daya daya pada pada maxim maximum um powe power r Arus, Arus, tega teganga ngan, n, dan dan daya daya pada pada modul modul surya surya Arus Arus dan tegan tegangan gan pada pada fotovo fotovolta ltaik ik

xi PPPPTK BMTI Bandung September 2008


xii PPPPTK BMTI Bandung September 2008


BAB I PENDAHULUAN

Pada bagian pertama dari modul pelatihan fotovoltaik telah diuraikan dasar-dasar dan pengenalan komponen dari sistem energi surya fotovoltaik (SESF). Sehingga pada bagian kedua modul pelatihan fotovoltaik ini, akan dibatasi pada uraian aplik aplikasi asi SESF SESF khusu khususny snya a yang yang terkai terkaitt pada pada pener penerapa apan n dipede dipedesaa saan n secara secara opera operasio siona nall sendir sendirii (stand-alone). Sistem em apli aplika kasi si ini ini serin sering g dike dikena nall seba sebaga gaii stand-alone). Sist aplikasi off-grid . Ruang lingkup aplikasi off-grid pada dasarnya sangat luas, namun pada umumnya dapat dibagi menjadi tiga penerapan umum, yaitu: •

Penyediaan listrik perdesaan

•

Pompa air dan penyediaan air bersih perdesaan

•

Aplikasi produktif, seperti: telekomunikasi telekomunikasi dan telpon perdesaan. perdesaan.

Dida idalam lam

beber ebera apa

pener enera apan pan

aplik likasi

off-g ff-gri rid d

foto fotov volta oltaik ik

seri serin ngkal gkalii

dikomb dikombina inasik sikan an dengan dengan sumber sumber pemban pembangki gkitt terbar terbaruka ukan n lainny lainnya a (misal: (misal: hidro, hidro, angin angin,, dan dan biomas biomassa sa)) atau, atau, seper seperti ti pada pada umumn umumnya, ya, dikomb dikombina inasik sikan an dengan dengan pembangkit konvensional seperti genset-disel atau bensin. Sistem energi surya fotovoltaik ini dikenal sebagai sistem pembangkit listrik hibrida. Aplikasi SESF yang diinterkoneksikan dengan jaringan (on-grid ( on-grid ) di Indonesia baru pada tahap penelitian dan uji coba. Karena, secara umum pemanfaatan listrik fotovoltaik di Indonesia dewasa ini lebih sesuai untuk kebutuhan energi yang kecil pada daerah terpencil dan terisolasi. Meskip Meskipun un pemban pembangk gkit it fotovo fotovolta ltaik ik skala skala sangat sangat besar besar pernah pernah dibang dibangun un di luar luar neger negerii yang yang member memberika ikan n energi energinya nya langsu langsung ng kepada kepada jaring jaringan an listri listrik. k. Namun Namun seca secara ra finan finansi sial al kelih kelihat atan anny nya a belu belum m laya layak k untu untuk k diba dibang ngun un di Indo Indone nesi sia. a. Pene Penera rapa pan n on-g on-gri rid d akan akan menj menjad adii ekon ekonom omis is bila bila disa disatu tu sisi sisi harg harga a list listri rik k konvensional menjadi mahal dan disi lain biaya investasi SESF menurun secara signifikan. 1 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


1 Apli plikasi kasi SESF ESF Off Off-G -Gri rid d

Aplikasi SESF tidak hanya digunakan untuk kebutuhan rumah tangga dan pene penera rang ngan an saja saja.. Seca Secara ra umum umum,, apli aplika kasi si SESF SESF dapa dapatt dika dikate tego gori rika kan n untu untuk k kebu kebutu tuha han n

ruma rumah h

tang tangga ga,,

indu indust stri ri,,

kome komers rsil il

dan dan

peme pemeri rint ntah ahan an..

Seca Secara ra

koneksinya, SESF dapat dikoneksikan secara off-grid ataupun off-grid ataupun on-grid . Sistem off-grid adalah sistem pembangkit yang tidak terhubung dengan jaringan listrik AC dari PLN. Sistem ini biasanya terpasang karena belum adanya listrik jaringan, dengan pertimbangan penyambungan jaringan PLN akan memakan biaya yang sangat mahal karena faktor lokasi yang terlalu pedalaman. Bisa juga untuk alasan pribadi seperti membangun sistem pembangkit mandiri untuk tujuan komersil. Bebe Bebera rapa pa satu satu keun keuntu tung ngan an deng dengan an sist sistem em ini ini adal adalah ah inde indepe pend nden ensi si dala dalam m memanfaat memanfaatkan kan energi energi alternatif alternatif sebagai sebagai sumber sumber pembangk pembangkit, it, dan mengurang mengurangii ketergantungan terhadap pasokan PLN, serta biaya infrastrukturnya menjadi lebih murah dibanding menarik jaringan PLN. Pada bab ini akan dijelaskan mengenai beberapa macam sistem energi surya fotofoltaik off-grid.

1.1 Sistem Sistem Pemban Pembangki gkitt List Listrik rik Indivi Individua duall ( Solar Solar Home System) System) SESF SESF untuk untuk penerang penerangan an yang yang paling paling sederhan sederhana a adalah adalah sistem sistem pembangk pembangkit it individual yang umum disebut Solar Home System (SHS). Sistem ini umumnya mempunyai tegangan kerja 12 volt DC, dengan kapasitas modul surya berkisar antar antara a 50Wp 50Wp sampa sampaii deng dengan an 300Wp. 300Wp. Yang Yang palin paling g banya banyak k terda terdapat pat dipas dipasar ar adalah sistem dengan kapasitas modul surya 50Wp. SHS selain terdiri dari modul surya juga terdiri dari komponen-komponen lain seperti baterai dengan kapasitas 70Ah, sistem pengontrol kondisi baterai (BCR), lampu DC 12 volt, dan stop kontak, seperti pada gambar 50 berikut ini: 2 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Gambar 1: Solar Home System

SHS ini umumnya dipasang pada rumah-rumah didaerah terpencil dengan pola penyebaran rumah yang terpencar.

1.2 Sistem Sistem Pemban Pembangki gkitt Listri Listrik k Ter Terpus pusat at Sistem energi surya fotovoltaik terpusat dipasang di daerah terpencil dengan pola penyebaran rumah yang terkumpul atau jumlah rumah untuk setiap km 2 nya cuku cukup p banya banyak. k. Sistem Sistem terpus terpusat at ini umumn umumnya ya mempun mempunya yaii kelua keluaran ran sistem sistem tegangan 220 V AC, karena itu diperlukan inverter untuk merubah arus searah menjadi arus bolak-balik.

3 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Gambar 2: Sistem pembangkit listrik terpusat

1.3 Sistem Sistem Pemban Pembangki gkitt Listr Listrik ik Tena Tenaga ga Hibr Hibrida ida Sistim pembangkit listrik tenaga hibrid (PLTH) adalah suatu sistim pembangkit listrik dengan menggunakan beberapa sumber energi, seperti misalnya sumber energi matahari dengan diesel, sumber energi matahari-angin-mikrohidro. Blok diagram Sistem PLTH dapat dilihat pada gambar 52 dibawah ini:

Gambar 3: Sistem pembangkit listrik tenaga hibrida



Pada sistem hibrida sumber energi matahari dengan pembangkit diesel dirancang untuk untuk pengo pengopti ptimas masian ian sistem sistem diesel diesel guna guna memenu memenuhi hi kebut kebutuh uhan an beban beban yang yang bervariasi sebagai fungsi waktu.

1.3.1 1.3.1 Kelebihan Kelebihan dan Kekurangan Kekurangan Sistem Hibrida Hibrida PV-Genset PV-Genset

Kelebihan-kelebihan Kelebihan-kelebihan sistem hibrid PV-genset adalah sebagai berikut: •

Daya listrik tersedia sesuai dengan kebutuhan.

•

Secara teknis handal.

•

Layanan purna jual relatif mudah diperoleh.

•

Biaya Investasi (Rp/kW) relatif murah.

Kekurangannya Kekurangannya antara lain: •

Biaya operasi dan pemeliharaan relatif agak mahal.

•

Masih diperlukan transportasi penyediaan bahan bakar.

•

Pada jam-jam tertentu akan menimbulkan kebisingan dan polusi udara.

•

Memerlukan pemeliharaan yang rutin.

•

Perlu pengoperasian yang ekstra aktif agar sistem selalu bekerja efisien pada pada kondis kondisii beban beban yang yang berva bervaria riasi si (harus (harus dihind dihindark arkan an pengo pengoper perasi asian an genset disel pada beban rendah). r endah).

1.3.2 1.3.2 Karakteristi Karakteristik k Konsumsi Konsumsi Bahan Bakar Bakar Konsumsi bahan bakar pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) sangat bervariasi sesuai perubahan beban. Pada kondisi tanpa beban (beban nol), 5 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


diese diesell tetap tetap memerlu memerlukan kan sejuml sejumlah ah bahan bahan bakar bakar yang yang selan selanjut jutnya nya konsu konsumsi msi terse tersebut but akan akan mening meningkat kat sesuai sesuai denga dengan n mening meningkat katnya nya jumlah jumlah beban. beban. Jika Jika konsumsi bahan bakar dikonversikan menjadi spesific spesific fuel consumpti consumption on (SFC) dalam satuan kWh/liter, akan diperoleh kurva seperti ditunjukan pada gambar 4.

Gambar 4: Kurva SFC dan konsumsi bahan bakar

Seba Sebaga gaii ilust ilustra rasi si dapa dapatt dico dicont ntoh ohka kan n sebu sebuah ah PLTD PLTD kapa kapasi sita tas s 4,55 4,55kW kW yang yang dioperasikan 24 jam/hari untuk memenuhi kebutuhan daya beban konstan 3kW, dengan kurva beban seperti pada gambar 5.



Gambar 5: Profil beban dengan konsumsi bahan bakar diesel genset

Sesuai kurva pada gambar 53 diperoleh bahwa operasi sistem PLTD dengan beban beban 3 kW, memerlu memerlukan kan bahan bakar 1,12 Ltr/ja Ltr/jam m atau atau dengan dengan SFC 2,69 2,69 kWh/ltr. Hal ini menunjukan bahwa operasi diesel relatif efisien. Jika dibandingkan dengan kondisi beban berbeda seperti profil beban yang ditunjukan pada gambar 55, maka operasi sistem PLTD memerlukan bahan bakar 0,8 Ltr/jam atau dengan SFC 1,87kWh/ltr, sedikit lebih rendah dari SFC pada kondisi beban sebelumnya.

Gambar 6: Kurva beban harian dan konsumsi bahan bakar

Oleh Oleh karena karena sistem sistem PLTD PLTD sangat sangat tidak tidak efisie efisien n jika jika dioper dioperas asika ikan n pada pada beban beban rendah, rendah, maka diperluka diperlukan n upaya upaya penyedia penyediaan an dan pemilihan pemilihan sistem sistem pembangk pembangkit it yang lebih efisien. efisien. Salah Salah satu alternatif yang banyak banyak digunaka digunakan n adalah adalah sistem sistem pembangkit listrik hibrida.

1.4 1.4 Siste Sistem m Pom Pompa pa Air Air Te Tena naga ga Sur Surya ya SESF dapat juga untuk mencatu daya sistem pompa air, terutama bagi daerahdaerah yang sulit untuk mendapatkan air, serta tidak terdapat jaringan listrik.



Sistem Pompa air tenaga surya terdiri dari komponen-komponen modul surya, motor, motor, pompa pompa,, dan dan invert inverter er apabi apabila la motor motor mempu mempuny nyai ai sistem sistem tegan teganga gan n AC, sedangkan sedangkan untuk motor dengan Sistem Tegangan DC dipakai “solarverter’, yang berfungsi untuk menselaraskan keluaran listrik dari modul surya yang berubahubah menjadi relatif constant sebelum mencatu daya motor sebagai penggerak pompa air. Besa Besarny rnya a kapasi kapasitas tas sistem sistem pompa pompa air tenag tenaga a surya surya sanga sangatt tergan tergantun tung g dari dari tingginya total head pemompaan serta debit air yang akan dipompakan.

Gambar 7: Sistem pompa air tenaga surya 1

1

Sumber: Transenergie, Perancis



2 Apli plikasi kasi SESF ESF OnOn-Gr Griid Sistem energi surya fotovoltaik on-grid, menghubungkan sistem energi alternatif tersebut dengan jaringan PLN. Sebagai ilustrasi, pada saat produksi listrik sistem energi alternatif rendah atau tidak mencukupi, jaringan PLN menggantikan fungsi baterai baterai berfungsi berfungsi sebagai sebagai back-up daya. daya. Sebalikny Sebaliknya a pada saat produksi produksi listrik listrik sistem sistem energi energi altern alternati atiff berleb berlebih, ih, dapat dapat disalu disalurka rkan n dan dijual dijual ke jaring jaringan an PLN PLN dengan sistem metering .

2.1 2.1 Pema Pemanf nfaa aata tan n Ata Atap p Ruma Rumah h

Gambar 8: SESF on-grid pada on-grid pada aplikasi atap rumah 2

Atap rumah dapat dimanfaatkan sebagai area pemasangan modul surya dengan sudut sudut kemiringan kemiringan tertentu. Aplikasi ini umumnya umumnya dihubung dihubungkan kan secara secara on-grid. on-grid. Salah Salah satu tujuan utamanya utamanya adalah menambah menambah pendapatan pendapatan melalui melalui penjualan penjualan listrik ke pihak PLN.

2

http://www.eere.energy.gov/consumer/images/residential_grid_pv.gif



Pemasa Pemasang ngan an modul modul surya surya dengan dengan memanf memanfaat aatkan kan area area atap atap rumah rumah berbed berbeda a dengan dengan pemasang pemasangan an dengan dengan penyangg penyangga a modul, modul, dengan dengan mempertimb mempertimbangk angkan an bebe bebera rapa pa fakt faktor or sepe seperti rti suhu suhu ling lingku kung ngan an,, kons konstr truk uksi si bang bangun unan an dan dan sudu sudutt penyinaran matahari. Dengan demikian, biaya komponen-komponen pendukung dalam hal ini penyangga modul dapat ditekan.

2.2 Fotovo Fotovolta ltaik ik sebagai sebagai Arsite Arsitektu kturr Bang Banguna unan n

Integrasi modul surya ke dalam arsitektur bangunan atau Building-integrated PV (BIPV) merupakan aplikasi dengan mengganti komponen umum dalam struktur bangu bangunan nan seper seperti ti atap, atap, tembok tembok dan dan kanopi kanopi,, denga dengan n modul modul fotovo fotovolta ltaik ik yang yang pemasangannya pemasangannya pada saat proses konstruksi. Selain suplai listrik dari energi yang bebas polusi dan unsur keindahan, salah satu keunggulan disain BIPV yang efisien adalah mengurangi emisi yang berasal dari gedung.

Gambar 9: Contoh arsitektur arsitektur bangunan pemadam kebakaran kebakaran dengan modul fotovoltaik 3

3

http://www.solarcentury.com/knowledge_base/articles/building_integrated_pv



2.3 2.3 Pemb Pemban angk gkit it List Listri rik k Ter Terpu pusa satt Seperti halnya sistem energi surya fotovoltaik terpusat off-grid , SESF on-grid terpusat dipasang di daerah dengan pola penyebaran rumah yang terkumpul atau jumlah rumah untuk setiap km 2-nya cukup banyak. Sistem ini tanpa baterai untuk menyimpan energi, karena energi berlebih langsung dipasok ke jaringan PLN.

Gambar 10: Pembangkit listrik on-grid terpusat on-grid terpusat



3 Pera erancang canga an Si Siste stem

Pada perencanaan sistem fotovoltaik, faktor yang penting adalah bagaimana menen menentua tuan n jenis jenis kompon komponen en yang yang diperlu diperluka kan n sesuai sesuai dengan dengan kebutu kebutuhan han beban, beban, lokasi lokasi dimana dimana sistem sistem akan ditempatkan, ditempatkan, kondisi kondisi lingkunga lingkungan n serta batasan-batasan lain yang perlu diperhatikan. Untuk menjamin agar tidak terjadi kegagalan pada sistem atau memperkecil semaksimum mungkin kegagalan sitem, maka perlu diketahui juga problema apa yang umumnya terjadi dalam perencanan suatu perencanaan sistem Fotovoltaik ini. Selain itu dalam perencanaan suatu sistem, tentunya diperlukan langkahlangkah apa saja harus dikerjakan untuk mencapai hasil yang diinginkan, demikian juga halnya dalam perencanaan sistem Fotovoltaik ini. Oleh Oleh karena karena itu pada pada pembah pembahasa asan n perenc perencana anaan an sistem sistem Fotovo Fotovolta ltaik ik ini, ini, antara lain akan dikemukakan hal-hal yang berhubungan dengan Komponenkomponen dalam sistem Fotovoltaik termasuk juga penentuan kapasitasnya (dalam (dalam hal hal ini akan akan dikem dikemuka ukakan kan seca secara ra terse tersend ndiri iri pene penent ntua uan n kapa kapasi sita tas s Fotovoltaik dan kapasitas baterai), problema yang umum terjadi pada sistem Fotovolta Fotovoltaik, ik, langkah-la langkah-langka ngkah h dalam merencana merencanakan kan sistem sistem fotovo fotovoltai ltaik, k, dan juga pembahas pemb ahasan an secara seca ra singkat sin gkat sifat sif at atau ata u perfor per forman mansi si yang yan g diperlu dipe rlukan kan untuk un tuk memilih komponen yang bersangkutan.

3.1 Kompon Komponen-k en-komp ompone onen n dalam dalam Sistem Sistem PV: Pada umumnya komponen-komponen dalam sistem Fotovoltaik terdiri dari : •

Modul PV

•

Baterai

•

•

Alat Al at pengat pen gatur ur bater bat erai ai (BCR) (B CR) Inverter (jika terdapat beban ac)


ET-PLTS-S01-8 Pembuatan Model Aplikasi PLTS Pengenalan Program Energi Terbarukan pada SMK Kerjasama Indonesia-Belanda 2006-2009 •

Asseso Ass esori ri:: pengka pen gkabe belan lan,, konekt kon ektor or,, sakel sak elar ar,, sikr si kring ing,, penta pen tanah nahan an dan rangkaian proteksi, dsb .

3.2 3.2 Prob Proble lema ma Umum Umum pada pada SE SESF SF Pada umumnya terjadinya kegagalan dan problem disebabkan oleh: •

ketidak pahaman terhadap persyaratan teknis yang diperlukan sesuai dengan kapasitas sistem;

•

disain dan pemilihan yang tidak tepat dalam menentukan komponen yang sesuai untuk sistem yang diinginkan;

•

pengabaian terhadap kode and standard listrik yang berlaku;

•

instalasi yang sembarangan;

•

pemakaian sistem proteksi yang tidak sesuai.

3.3 3.4 3.4 Disai isain n Si Sistem stem PV

Berikut adalah langkah-langkah dalam mendisain sistem fotovoltaik: 1. menentuka menentukan n jenis beban dan dan menghitung menghitung kebutuha kebutuhan n energi maksimum maksimum per hari (Wh/day), dengan membuat tabel beban yang menjelaskan kebutuhan daya dan lama pemakaian tiap beban per jam per hari. 2. survei survei lokasi lokasi untuk menentukan menentukan radiasi, radiasi, sudut-mat sudut-matahari ahari, dan bayangan bayangan (yang mungkin bisa menghalagi jatuhnya sinar matahari ke permukaan modul surya) untuk instalasi modul PV. 3. menghitung menghitung kapasita kapasitas s panel surya surya sesuai sesuai kebutuhan kebutuhan energi energi dan ratarata radiasi matahari. 4. meng menghi hitu tung ng kapa kapasi sita tas s bate batera raii

untu untuk k meny menyim impa pan n

ener energi gi sebe sebesa sar r

kebu kebutu tuha han n ener energi gi sela selama ma hari hari oton otonom omii ( autono autonomy my day ) dima dimana na 13 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


matahari diasumsikan tidak bersinar pada hari tersebut. Autono Aut onomy my day da y biasanya ditentukan selama 3 hari, yaitu asumsi bahwa selama 3 hari matahari tidak bersinar karena cuaca yang buruk. 5. mem memili ilih

kompon mpone en

yang yang

lulu lulus s

kuali ualifi fika kas si

dan

sesua esuaii

deng engan

kebutuhan sistem, seperti BCR dan inverter (jika terdapat beban AC). 6. membuat membuat perenca perencanaan naan instalasi instalasi dengan dengan daftar ( list ) yang lengkap untuk peralatan (tool ( tool ) dan aksesoris yang diperlukan.

Dalam merencanakan sistem Fotovoltaik banyak hal-hal yang perlu dibahas, pada diagram alir (flowchart ( flowchart ) dibawah ini diberikan langkah-langkah dalam merencanakan sistem fotovoltaik tersebut:



Gambar 11: Flowchart perancangan sistem energi surya fotovoltaik

3.5 3.5 Pemi emiliha lihan n Bate Batera raii

Dalam pemilihan tipe baterai, disarankan untuk menggunkan battery Deepdischarge. discharge. Kapasitas baterai sangat tergantung pada tipe, umur, temperatur, dan kecepatan discharge baterai ( rate of discharge). discharge ). Dianju Dianjurka rkan n menggu menggunak nakan an tipe tipe batera bateraii untuk untuk SHS dengan dengan kapasi kapasitas tas yang yang mampu memberikan DOD (Depth (Depth of Discharge) Discharge) regular 40% dan dapat men15 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


suplai suplai energi selama 3-4 hari (autonomy ( autonomy day ) pada saat tidak ada matahari dengan DOD maksimum 80%. Umur Umur batera bateraii sanga sangatt tergan tergantun tung g pada pada pemaka pemakaian ian,, DOD, DOD, laju laju charge charge dan discharge, perawatan, dan instalasi hubungan series/parallel. Baterai untuk keperluan SHS harus dirancang mampu mencapai umur 2 s/d 5 tahun.

3.6 Pemilihan BC BCR

Khusus untuk pemakaian Solar Home System (SHS), BCR yang digunakan haru arus

lulu lulus s

tes tes

kuali ualifi fik kasi

dan memen emenu uhi

pers persy yarat arata an

tek teknis dala dalam m

pemakaian SHS, yang meliputi: •

Kapasitas maksimum input dan output.

•

Mempunyai tegangan batas bawah dan batas atas terhadap pemutusan baterai baterai Konsumsi diri yang sangat kecil.

•

Mempunyai proteksi hubung singkat dan beban lebih.

•

Tegangan jatuh yang kecil (<0,5V) pada sisi PV-baterai dan pada sisi baterai–beban.

•

Mempunyai blocking diode dan sesuai dengan kapasitas maksimum.

Suatu Suatu contoh contoh BCR jenis jenis seri seri dan hubung hubungann annya ya dengan dengan PV, batera bateraii dan dan beban:



Gambar 12: Wiring diagram SHS

3.7 3.7 Pemi Pemili liha han n Inve Invert rter er

3.7.1 3.7.1 Fungsi Fungsi dan dan Jenis Jenis Inverte Inverter r Fung Fungsi si inver inverte terr adal adalah ah mengubah mengubah tegangan tegangan output dc dari PV atau baterai baterai menjadi tegangan ac, umumnya 120V atau 220V, dengan frekwensi 50 Hz dan 60 Hz. Bentuk gelombang, efisiensi, dan dan surge capability memegang peranan penting, serta berkaitan dengan biaya. Jenis inverter pada umumnya ditentukan oleh bentuk gelombang output yang dihasilkan oleh suatu inverter, yaitu: •

Gelombang kotak (square ( square wave) wave )

•

Modifikasi gelombang kotak (modified ( modified square wave) wave ) atau juga disebut modified sine wave. wave .

•

Gelombang sinus (sine ( sine wave) wave )

CiriCiri-ci ciri ri dari dari gelo gelomb mban ang g diat diatas as adal adalah ah seba sebaga gaim iman ana a ditu ditunj njuk ukka kan n pada pada gambar 13. Dari Dari sisi sisi kualit kualitas as invert inverter er denga dengan n gelomb gelombang ang sinus sinus adalah adalah yang yang terba terbaik ik karena sama dengan gelombang listrik PLN, bahkan pada umumnya lebih 17 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


baik aik

kual kualit itas asny nya. a.

Sehi Sehing ngga ga

inve invert rter er

deng dengan an

gelo gelomb mban ang g

sinu sinus s

dapa dapatt

digunakan untuk segala keperluan seperti layaknya listrik PLN. Kelemahan inverter sinus adalah harganya yang lebih mahal.

Gambar 13: Gelombang output inverter

Gelombang kotak atau modifikasinya pada umumnya juga sudah dapat digunakan untu untuk k

berb berbag agai ai

kepe keperl rlua uan. n.

Bebe Bebera rapa pa

apli aplika kasi si

gelo gelomb mban ang g

kotak otak

sepe sepert rtii

penggunaan pada printer, sebaiknya dihindarkan. Penggunaan gelombang kotak pada motor-motor listrik bisa menyebabkan suhu motor lebih tinggi bila motor yang sama sama dioper dioperasi asikan kan dengan dengan gelomb gelomban ang g sinus. sinus. Keungg Keunggula ulan n invert inverter er denga dengan n gelombang kotak adalah harganya yang lebih murah dan mudah didapat. Fungsi lain dari inverter adalah sebagai Ballast untuk lampu TL-Flourocent pada SHS. Umumnya tegangan output ac bervariasi antara 45 s/d 70Vac (rms), dan frekuensi>20kHz. Term Termin inal al outp output ut inve inverte rterr umum umumny nya a ada ada yang yang 2, 3 atau atau 4 kabe kabel. l. Haru Harus s dipe diperh rhat atik ikan an adan adanya ya inter interfe fere rens nsii pada pada gelo gelomb mban ang g radio radio AM Broa Broadc dcas ast. t. Inverter untuk keperluan SHS harus lulus tes kualifikasi dan memenuhi syarat teknis sesuai pemakaiannya.

3.8 Instalasi Dalam instalasi SESF, ada beberapa hal lain yang penting diperhatikan: 18 PPPPTK BMTI Bandung September 2008

ET-PLTS-S01-8 Pembuatan Model Aplikasi PLTS Pengenalan Program Energi Terbarukan pada SMK Kerjasama Indonesia-Belanda 2006-2009 •

KomponenKomponen-kompo komponen nen pendukung pendukung seperti seperti saklar saklar dc, circuit circuit breaker, breaker, dan dan sikr sikrin ing g (fus (fuse) e) dipi dipilih lih dari dari komp kompon onen en yang yang hand handal al dan dan taha tahan n terh terhad adap ap peru peruba baha han n

para parame mete terr

fisi fisis, s, a.l. a.l.::

arus arus,,

tega tegang ngan an,,

dan dan

temperature, yang mendadak. •

Pengka Pengkabe belan lan dan koneks koneksii disesu disesuaik aikan an denga dengan n kondi kondisi si lingku lingkunga ngan n loka lokasi si,,

yait yaitu u

terh terhad adap ap

peng pengar aruh uh

kelem kelemba baba ban, n,

temp temper erat atur ure e

dan dan

kemungkinan penyinaran matahari langsung. •

Rancang dan pasang sistem pentanahan ( grounding ) secara baik dan pasang pasang penan penangka gkall petir petir bila bila instal instalasi asi SESF SESF merupa merupakan kan bangun bangunan an tertinggi.

•

Seyogyanya gunakan komponen yang mempunyai umur panjang (bila dimung dimungkink kinkan an bisa bisa bertaha bertahan n selama selama 20 tahun tahun sesuai sesuai dengan dengan umur umur teknis modul fotovoltaik).

•

Mengam Mengamank ankan an area area sistem sistem dengan dengan pagar, pagar, tanda, tanda, ataupu ataupun n alarm, alarm, sebagai tanda area berbahaya.

3.9 3.9 Sist Sistem em Peng Pengka kabe bela lan n (Wiring (Wiring System) System) Beberapa hal penting dalam sistem pengkabelan antara lain: •

Meminimumkan rugi daya and tegangan hilang (voltage (v oltage drop) drop) dgn cara: −

menyesuaikan kapasitas kabel untuk kompensasi temperature

−

membuat pengkabelan yang pendek-pendek

−

menyesuaikan diameter kabel terhadap arus yang mengalir

−

menyesuaikan panjang kabel untuk meminimumkan tegangan jatuh

•

Menggunakan pelindung kabel yang sesuai, conduit/ ditanam langsung.

•

Minimu Minimumka mkan n jumlah jumlah koneks koneksii agar agar reliab reliabilit ilitas as tinggi tinggi,, biaya biaya tenaga tenaga kerja kerja rendah, dan sistem yang lebih aman.



3.10 Komponen Komponen Kabel Kabel Penghan Penghantar tar Komponen-komponen Komponen-komponen kabel penghantar adalah sebagai berikut: •

Gunaka Gunakan n konduk konduktor tor dengan dengan logam logam yang yang mempun mempunyai yai sifat sifat sebaga sebagaii penghantar arus listrik yang baik, contoh: tembaga.

•

Gunakan konduktor untuk aplikasi luar (outdoor ( outdoor cable) cable )

•

Lindungi Lindungi konduktor konduktor,, sebagai sebagai pengaman, pengaman, dari panas, panas, sinar sinar matahari, matahari, serangga, dan lain sebagainya..

•

Pelind Pelindung ung kabel kabel ( conduit ) dari dari loga logam m atau atau plas plasti tik k yang yang berf berfun ungs gsii sebagai pengaman tambahan kabel penghantar. Tabel Tabel 1 menjel menjelask askan an luas luas penam penampa pang ng kondu kondukto ktorr ( metric ) deng dengan an kapasitas arus dan faktor kehilangan tegangannya.

Tabel 1: Spesifikasi konduktor tembaga berdasarkan luas penampangnya

Penampang konduktor (mm2) 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150

Kapasita s arus (A) 32 42 54 73 98 129 158 198 245 292 344 391

Faktor kehilangan tegangan (V/A.m) 0.002823 0.001775 0.001117 0.0007023 0.0004416 0.0002778 0.0001747 0.0001385 0.0001099 0.0000871 0.0000691 0.0000548

Rugi-rugi tegangan atau tegangan hilang dapat dihitung dengan persamaan: Rumus 1: Rugi-rugi Tegangan

ΔV = Arus (A) x Panjang kabel kabel (m) x Faktor kehilangan tegangan tegangan (V/A/m)



3.11 Problem Problem Umum Umum Kabel Kabel Penghantar Penghantar

Problem yang menimpa kabel penghantar pada umumnya adalah: •

Gangguan hubung singkat pada titik sambungan listrik dalam kotak pengaman akibat air, serangga, dan lain sebagainya.

•

Kegagalan isolasi kabel panas yang berlebihan.

•

Kerusakan akibat korosi (karat).

3.12 Pemilihan Pemilihan Kabel Penghantar Penghantar

Pemilihan kabel penghantar berdasarkan atas pertimbangan sebagai berikut: •

Tegang Tegangan an hilan hilang, g, yaitu yaitu perbe perbeda daan an anta antara ra tegan teganga gan n pada pada sisi sisi pengir pengirim im (sum (sumbe ber) r) den dengan gan tega tegang ngan an pada pada sisi sisi pene peneri rima ma (beb (beban an). ). Umum Umumny nya a dinyatakan dalam %.

•

Tipe Isolasi kabel: outdoor atau indoor

•

Kemampuan hantar arus yang berdasarkan: −

Ukuran penampang konduktor

−

Jenis dan bahan konduktor

3.13 Tegangan Tegangan Jatuh Jatuh (Voltage (Voltage Drop) Drop) Faktor yang mempengaruhi besarnya drop tegangan : −

Panjang kabel (meter)

−

Jenis material konduktor kabel 21

PPPPTK BMTI Bandung September 2008

ET-PLTS-S01-8 Pembuatan Model Aplikasi PLTS Pengenalan Program Energi Terbarukan pada SMK Kerjasama Indonesia-Belanda 2006-2009 −

Ukuran penampang konduktor (mm2)

Standar tegangan hilang maksimum pada sistem SHS: 3% ~ 5%. Contoh sifat resistif (tahanan) konduktor: kabel tembaga ukuran 1 mm 2 mempunyai resistansi 0,0365 ohm/meter (pada temperatur 25°C). Perhitungan tegangan jatuh kabel tembaga tersebut dapat dicari dengan rumus umum:

Rumus 2: Tegangan hilang pada kabel ∆V = ρ

L ∗ I A

dimana: ΔV

: Tegangan Tegangan hilang hilang (volt) (volt)

ρ

: Ta Tahanan je jenis konduktor (C (Cu, Al Al)

L

: Panjang kabel positif itif dan negatif (meter ter)

I

: Arus nominal (Ampere)

A

: Ukuran Ukuran penampang penampang konduktor konduktor (mm2)



4 Pera Perang ngka katt Lun Lunak ak Pera Peranc ncan anga gan n

Dalam perancangan sistem, ada beberapa perangkat lunak atau software untuk membantu merancang dan menganalisa Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF). Perangkat lunak tersebut pada aplikasinya dikategorikan menjadi dua. Misalkan, praktisi lapangan biasanya menggunakan perangkat lunak yang lebih praktis untuk mendisain mendisain sistem. sistem. Sedangka Sedangkan n peneliti peneliti atau ilmuwan ilmuwan membutuhk membutuhkan an perangkat perangkat lunak yang lebih kompleks atau simulation tool untuk tool untuk optimisasi.

4.1 4.1 Kate Katego gori ri Pera Perang ngka katt Lu Luna nak k

Dalam Dalam peran perancan cangan gan SESF, SESF, perang perangkat kat lunak lunak penduk pendukung ung peranc perancang angan an dapat dapat dikategorikan menjadi: 1. Pre-feasibility tools, tools, contohnya RETScreen 2. Sizing tools, tools, contohnya HOMER dan PVSyst 3. Simulation tools, tools, contohnya INSEL

Pre-feasib Pre-feasibility ility tools adal adalah ah pera perang ngka katt luna lunak k yang yang rela relati tiff sede sederh rhan ana a untu untuk k membantu memperkirakan apakah SESF dapat memenuhi spesifikasi dalam hal kebu kebutu tuha han n ener energi gi dan dan biay biaya a ener energi gi sela selama ma masa masa paka pakaii sist sistem em.. Bias Biasan anya ya digunakan sebagai rancangan kasar sebagai perhitungan awal. Sizing tools atau perangkat lunak perancangan membantu mengoptimalkan tiap komponen yang terlibat dalam sistem. Salah satu input utamanya adalah data kebutuhan energi. Software-software kategori ini bisa memberikan informasi lebih detil mengenai energi yang dihasilkan tiap komponen dan masa-masa kritis dalam kurun waktu setahun. Terdapat dua perspeksi pada perancangan menggunakan 23 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


sizi sizing ng tool tools: s: meng mengop opti tima malk lkan an sist sistem em seca secara ra ekon ekonom omis is sela selama ma kuru kurun n masa masa pakai pakainya nya,, atau atau mengop mengoptim timalk alkan an fungsi fungsi sistem sistem dengan dengan mengab mengabaik aikan an aspek aspek ekonomi. Simulation tools atau perangkat lunak simulasi merupakan kebalikan dari sizing tools, tools, karena karena perancang perancang terlebih dahulu dahulu menentuk menentukan an karakteris karakteristik tik dan ukuran ukuran komp kompon onen en yang yang dibu dibutu tuhk hkan an.. Pera Perang ngka katt luna lunak k kemu kemudi dian an akan akan memb member erik ikan an informasi informasi detil mengenai mengenai karakteris karakteristik tik sistem sistem yang diusulkan diusulkan.. Perangkat Perangkat lunak kategori ini dapat juga digunakan sebagai sizing tool . Hal ini dapat dilakukan dengan dengan mengiden mengidentifika tifikasi si variabel-v variabel-variab ariabel el utama utama dan kemudian kemudian mengekse mengeksekusi kusi simulasi simulasi secara secara berulangberulang-ulang ulang.. Variabel-v Variabel-variab ariabel el utama tersebut tersebut di-input di-input dan disesu disesuaik aikan an secara secara manual manual sampa sampaii didapa didapatt ranca rancanga ngan n yang yang dihara diharapka pkan n dan optim optimal. al. Dalam Dalam optima optimasi, si, peranc perancan angan gan dengan dengan simulation simulation tools mengabaikan aspek ekonomi.

4.2 RETScreen

Perangkat lunak ini dikembangkan oleh CANMET Energy Diversification Research Laboratory (CEDRL). Perangkat lunak ini menganalisa data berstandar Microsoft Excel, digunakan untuk membantu memperkirakan produksi energy, life-cycle cost atau atau biay biaya a masa masa paka pakaii sist sistem em,, dan dan peng pengur uran anga gan n emis emisii gas gas ruma rumah h hija hijau u (greenhouse gas emission) emission ) untuk berbagai sistem energi terbarukan.



Gambar 14: Tahapan perancangan menggunakan RETScreen

Gamba Gambarr

15: Analis Analisa a finan finansia siall pada pada peranc perancan angan gan siste sistem m fotov fotovolt oltaik aik menggu mengguna nakan kan

RETScreen

Program RET-Screen dapat diperoleh dengan cara download gratis. download gratis.



4.3 HOMER

Dikemb Dikembang angkan kan oleh oleh Nation National al Renewa Renewable ble Energy Energy Labora Laborator tory y (NREL) (NREL).. Hybrid Hybrid Optimization Model for Electric Renewables (HOMER) lebih banyak digunakan untuk perancangan sistem hibrida atau sistem yang mengkombinasikan dua atau lebih lebih sumber sumber energi, energi, misalnya: misalnya: fotovoltaik fotovoltaik-gene -generator rator diesel, diesel, fotovoltaik fotovoltaik-angi -anginngenerator diesel, fotovoltaik-mikrohidro-angin-generator diesel, dan seterusnya. Keunggulan HOMER adalah optimasi dan sizing dengan mengeksekusi berulangulang ulang secara secara otomatis otomatis kombinas kombinasii komponen komponen yang dimasukkan dimasukkan sebagai sebagai input. input. Para Parame mete terr utam utama a adal adalah ah:: prof profil il beba beban n dan dan data data mete meteor orol olog ogii dari dari loka lokasi si implement implementasi. asi. Setelah Setelah itu baru memasukk memasukkan an input komponenkomponen-komp komponen onen yang akan digunakan, misalnya panel surya, diesel generator, turbin angin, baterai, inverter, dan sebagainya. Dengan memberikan input ekonomi dari masing-masing komponen, HOMER akan menunjukkan konfigurasi sistem sebagai hasil optimasi, yang diurut berdasarkan fisibilitas dan cost-effectiveness. cost-effectiveness.

Gambar 16: Tampilan utama HOMER



Gambar 17: Contoh layout komponen

Gambar 18: Konfigurasi sistem sebagai hasil optimasi HOMER

Program HOMER pada mulanya dapat diperoleh dengan cara download gratis, tetapi perkembangan terakhir memerlukan lisensi.

4.4 PVSyst

Dike Dikemb mban angk gkan an oleh oleh Univ Univer ersi sita tas s

Gene Genewa wa di Swis Swiss. s. Pera Perang ngka katt

luna lunak k

ini ini

mengintegrasikan pre-feasibility mengintegrasikan pre-feasibility , sizing dan sizing dan simulation tools terutama untuk sistem hibr hibrid ida. a. Lang Langka kah h awal awal adal adalah ah mene menent ntuk ukan an loka lokas si dan dan beba beban. n. Kemu Kemudi dian an perancan perancang g memasukk memasukkan an input komponen komponen dari product database yang dimiliki dimiliki PVSy PVSyst st,, dan dan soft softwa ware re ini ini akan akan seca secara ra otom otomat atis is meng mengka kalk lkul ulas asii ukur ukuran an tiap tiap komponen (misalkan fotovoltaik, turbin angin, dan sebagainya).



Untuk modul pre-feasibility, PVSyst akan memberikan analisa finansial SESF yang seder sederha hana na berda berdasar sarkan kan input input lokasi lokasi dan beban, beban, namun namun modul modul ini tidak tidak dapat dapat melayani kebutuhan perancangan sistem hibrida.

Gambar 19: Layout opsi disain PVSyst

Gambar 20: Tahapan simulasi dengan PVSyst



Gambar 21: Contoh simulasi rugi-rugi akibat bayangan dengan peletakan sumber bayangan

Program PVSyst harus diperoleh dengan cara download dan download dan memerlukan lisensi.

4.5 INSEL

Program simulasi INSEL pertama kali dikembangkan oleh Universitas Oldenburg, Jerm Jerman an.. Berd Berdas asar arka kan n kara karakt kter erny nya, a, sist sistem em simu simula lasi si INSE INSEL L masu masuk k keda kedala lam m simulasi fisis ( physical physical simulation), simulation), dimana model dan hubungan setiap komponen sistem ditampilkan. Insel Insel merupa merupakan kan perang perangkat kat lunak lunak untuk untuk memban membantu tu meranc merancang ang,, memoni memonitor tor,, sekali sekaligus gus visual visualisa isasi si sistem sistem energi energi.. Fungsi Fungsi-fu -fungs ngsii yang yang dapat dapat di-int di-interk erkone oneksi ksi dala dalam m satu atu pera peranc ncan anga gan n sist sistem em deng dengan an pera perang ngka katt ini ini anta antara ra lain lain data data meterorologi, komponen listrik, dan komponen energi termal. 29 PPPPTK BMTI Bandung September 2008


Keist Keistime imewaa waan n perang perangkat kat ini adalah adalah simula simulasi si yang yang lebih lebih komple kompleks ks dan dan detil, detil, dengan memasukkan parameter-parameter dan fungsi-fungsi yang berhubungan dengan kondisi meteorologi dan karakteristik tiap komponen sistem. Gambar 22 mengilustrasikan model simulasi sistem energi surya fotovoltaik ongrid menggunakan Insel.

Gambar 22: Contoh model INSEL untuk SESF on-grid

Program INSEL harus diperoleh dengan cara download dan download dan memerlukan lisensi.


Pembuatan Model Aplikasi Photovoltaic

Recommend Documents