TEKNOLOGI TEKNO LOGI PL P LTS
2. TEKNOLOGI TEKNOLO GI PLTS
Ada empat aplikasi utama Sistem PLTS PLTS PV: • Off-grid domestic – – menyediakan tenaga listrik rumah tangga dan perkampungan yang tidak/belum tersambung ke jaringan listrik (“grid!" • Off-grid non-domestic menyediakan tenaga listrik untuk aplikasi tertentu seperti untuk non-domestic – menyediakan sistem telek#munikasi$ p#mpa air atau bantuan na%igasi" • Grid-con Grid-connec nected ted distribu distributed ted PV – menyediakan tenaga listrik untuk pelanggan dengan jaringan listrik tertentu/tersendiri tertentu/tersendiri (“spe&i'i& grid!" • Grid-connected Grid-connected centralised centralised PV – – menyediakan tenaga listrik sebagai pembangkit tenaga terpusat untuk menyediakan tenaga listrik pada jaringan listrik besar (“#n grid!"
ambar ) menunjukkan suatu sistem PLTS PV skala besar yang tesambung ke jaringan listrik (grid*nne&ted!" +#mp#nen utama PLTS PLTS terdiri dari: * ,#dul ,#dul surya surya PV – Sel surya yang yang mengubah mengubah radiasi radiasi &ahaya &ahaya mataha matahari ri langsun langsung g menjad menjadii listri listrik k melalu melaluii e'ek e'ek ph#t#% ph#t#%#lt #ltai& ai& dengan dengan pr#ses pr#ses yang yang senyap senyap dan bersih bersih tanpa tanpa memerl memerluka ukan n k#mp#n k#mp#nen en yang yang bergera bergerak" k" -'ek -'ek ph#t#% ph#t#%#lt #ltai& ai& adalah adalah suatu suatu e'ek e'ek semik#ndukt#r dimana radiasi &ahaya matahari yang jatuh pada semik#ndukt#r sel surya PV akan membangkitkan membangkitkan gerakan elektr#n" +eluaran #utput dari sel surya surya PV adalah listrik arus searah . (dire&t (dire&t &urrent!" &urrent!" Suatu sistem sistem PLTS PLTS memiliki memiliki banyak banyak sel yang tersambung bersama dalam m#dul dan banyak m#dul terhubung bersama menjadi strings untuk menghasilkan menghasilkan tegangan dan arus #utput #utput . yang yang diinginkan" * 0n%ert 0n%erter er – Alat Alat yang diperlu diperlukan kan untuk untuk mer#bah mer#bah listrik listrik arus . menjadi menjadi listrik listrik arus b#lak* b#lak* balik A (alternating &urrent! untuk disambungkan ke jaringan listrik (utility grid!" 1anyak 1anyak m#dul* m#dul*m#d m#dul ul surya surya yang yang terhub terhubung ung deret deret (serie (serie!! dan sejaja sejajarr (parall (parallel! el! disambungkan ke in%erter ini" * Trans'# Trans'# step*up step*up – Te Tegangan listrik listrik yang yang keluar keluar (#utput! dari dari in%erter in%erter umumnya umumnya masih masih perlu dinaikkan (step*up! agar sesuai dengan tegangan A jaringan (grid %#ltage!" Tra'# step*up (step*up trans'#rmer! menaikkan dan menyesuaikan tegangan keluar dari in%erter dengan tegangan jaringan yang diperlukan (misalnya 234 %#lt$ atau 54 kV$ tergantung tegangan jaringan yang dihubungkan!"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)
TEKNOLOGI TEKNO LOGI PL P LTS
* Penghubung Penghubung ke jaringan jaringan – Alat Alat untuk untuk mengatur mengatur pengalira pengaliran n listrik listrik ke jaringan jaringan (grid!$ (grid!$ yaitu yaitu s6it&hgear yang meliputi peralatan berupa P,T pemutus (1 &ir&uit breakers! dan P,S saklar pemisah (.S disnne&ting s6it&h! untuk menghubungkan$ memisahkan (is#lating! dan melindungi (pr#te&ti#n! sistem PLTS PLTS PV dan peralatan lainnya" lainnya" 7nsur*unsur dari k#mp#nen PLTS PLTS PV$ terutama m#dul surya dan in%erter$ terdiri dari k#mp#nen turunan turunan di#da/semi di#da/semik#nduk k#ndukt#r" t#r" S6it&hgear S6it&hgear dan alat pengukuran pengukuran (metering (metering p#int! merupakan bagian diluar (e8ternal! sistem PLTS PV dan bagian dari sistem #perasi jarinngan .
ambar ): 9%er%ie6 #' S#lar PV P#6er Plant
2.1 Modul Surya PV (S#lar PV ,#dules! Se&ara k#mersial tersedia beberapa #psi tekn#l#gi sel surya PV$ pabrik pembuat$ seti'ikasi dan uraian kinerja serta degradasinya"
2.1.1 Bahan sel surya Photovoltai PV Si'at kelistrikan yang luar biasa yang diperlukan untuk sel surya PV menyebabkan keterbatasan bahan dasar/mentah untuk membuatnya" Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5
TEKNOLOGI TEKNO LOGI PL P LTS
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
2
TEKNOLOGI PLTS
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
TEKNOLOGI PLTS
Silik#n adalah bahan yang paling umum digunakan untuk membuat sel surya$ disamping itu mungkin juga menggunakan &admium telluride dan pper indium (gallium! di*selenide" Setiap material/bahan memiliki karakteristik unik khusus yang mempengaruhi kinerja/per'#rma sel surya$ met#da membuat dan biayanya" Sel surya dapat dibuat berbasis silin 6a'er (dibuat dari silik#n batangan yang dip#t#ng sangat tipis! atau tekn#l#gi thin 'ilm (dimana selapisan tipis semik#ndukt#r bahan sel diendapkan pada substrat yang murah! Sel surya PV dapat dibedakan menurut struktur panjang rentang bahan semik#ndukt#rnya$ yaitu: “m#n#&rystalline$ “multi*&rystalline (dikenal sebagai “p#ly&rystalline! atau bahan “am#rph#us" ambar 5 meringkas kel#mp#k tekn#l#gi sel surya: * Crystalline Silicon (c-Si) – ,#dule sel surya ini dibuat dari salah satu dari mono- crystalline atau multi-crystalline silicon" Sel surya dari silik#n m#n#* &rystalline silin umumnya lebih e'isien$ tetapi juga jauh lebih mahal daripada dari multi*&rystalline" * Thin Film – ,#dule sel surya ini dibuat dari endapan lapisan tipis semik#ndukt#r pada suatu substrat" ;enis ini meliputi semik#ndukt#r yang dibuat dari: o o o o
Am#rph#us silin (a*Si!" admium telluride (dTe!" #pper indium selenide (0S!" #pper indium (gallium! di*selenide (0S!"
ambar 5" +lasi'ikasi tekn#l#gi sel surya PV
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
<
TEKNOLOGI PLTS
,enurut data sampai ;anuari 54)4$ kira*kira =3> dari kapasitas PLTS PV gl#bal terpasang menggunakan m#dul surya jenis 6a'er*based &rystalline silin" ,#dul surya jenis thin 'ilm am#rph#us silin dan &admium telluride digunakan pada PLTS PV sisanya kira*kira 55>"
2.1.2 Modul surya PV !rystalline Silion ,#dul*m#dul &rystalline silin terdiri dari beberapa sel ph#t#%#ltai& PV (umumnya berukuran antara )5"< &m2 dan 54 &m2! dihubungkan bersama se&ara listrik serie dan/atau parallel kemudian dikemas antara lapisan depan transparan (biasanya dari ka&a! dan lapisan belakang bahan plastik atau ka&a" 1ahan m#n#*&rystalline 6a'ers yang diiris dari batang kristal tunggal yang besar dengan pr#ses yang relati' mahal" 1ahan multi*&rystalline 6a'ers yang lebih murah dibuat dengan teknik yang beragam" Salah satu tekn#l#ginya termasuk menuangkan (&asting! &airan p#ly*silin dengan hati*hati dan terkendali$ dan kemudian mengiris*irisnya menjadi 6a'er" 7kurannya bisa lebih besar daripada m#n#*&rystalline 6a'ers" Sel surya multi*&rystalline yang dipr#duksi dengan &ara ini sekarang lebih murah$ tetapi umumnya tidak se*e'isien tekn#l#gi m#n#*&rystalline"
2.1." Thin #il$ PV Modules rystalline 6a'ers merupakan sel surya dengan e'isiensi tinggi$ namun biaya pr#duksinya relati' mahal" .ibandingkan dengan sel thin 'ilm yang umumnya lebih murah baik bahan yang digunakan maupun pr#ses pembuatannya" ?amun$ thin 'ilm kurang e'isien" Tekn#l#gi thin 'ilm yang paling berkembang dengan baik menggunakan silik#n yang bermutu rendah$
berbentuk n#n*&rystalline
(am#rph#us!" Tekn#l#gi
lainnya
9ther te&hn#l#gies
menggunakan &admium telluride dan pper indium (gallium! di*selenide dengan lapisan akti' (a&ti%e layers! yang tebalnya kurang dari beberapa mikr#n" 7mumnya$ tekn#l#gi thin 'ilm belum memiliki jejak rekam (tra&k rerd! seperti kebanyakan tekn#l#gi &rystalline" a"
Am#rph#us Silin Pada tekn#l#gi ini$ am#rph#us silin menyerap &ahaya lebih e'ekti' dari pada &rystalline silin$ sehingga dapat dibuat sangat tipis" Am#rph#us silin (a*Si! dapat diendapkan se&ara luas pada substrat murah yang kaku ataupun yang 'leksibel" @arga a*Si yang murah membuatnya k untuk aplikasi dimana biaya murah lebih penting daripada e'isiensi yang baik"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
TEKNOLOGI PLTS
b"
admium Telluride admium telluride (dTe! adalah senya6a &admium and tellurium" Sel jenis ini terdiri dari lapisan 'ilm semik#ndukt#r yang diendapkan pada glas berlapis #ksida penghantar yang transparan" .apat menggunakan pr#ses pembuatan yang k#ntinyu menggunakan substrat yang luas" ,#dul berbasis dTe menghasilkan #utput energi yang tinggi melalui k#ndisi &ua&a yang ber%ariasi dengan resp#ns &ahaya rendah yang baik dan k#e'isien resp#ns temperatur yang baik"
&"
#pper 0ndium (allium! .i*Selenide (0S/0S! 0S adalah semik#ndukt#r yang terdiri dari senya6a pper$ indium$ gallium dan selenium" 0S menyerap &ahaya lebih e'isien dari &rystalline silin$ tetapi m#dul surya berbasis semik#ndukt#r ini memerlukan 'ilm yang lebih tipis daripada m#dul a*Si" 0ndium adalah bahan semik#ndukt#r yang relati' mahal$ tetapi jumlahnya yang dibutuhkan sangat sedikit dibanding tern#l#gi berbasis 6a'er" Pr#duksi k#mersial m#dul 0S baru pada tingkat a6al pengembangan" ?amun telah memiliki p#tensi untuk memberikan e'isiensi k#n%ersi tertinggi diantara tekn#l#gi thin 'ilm lainnya"
2.1.% &e'radasi Modul Surya PV +inerja per'#rma m#dul surya PV akan menurun bersama umurnya" Laju degradasi biasanya lebih tinggi pada tahun pertama pen&ahayaan a6al dan kemudian menurun dan stabil" Bakt#r*'akt#r yang mempengaruhi tingkat degradasi meliputi: * * * *
kualitas bahan yang digunakan pr#ses pembuatan sel kualitas perangkaian sel menjadi m#dul tingkat pemeliharaan di l#kasi
Pemeliharaan dan pembersihan yang teratur akan mengurangi laju degradasi$ namun pengaruh paling utama adalah karakteristik m#dul yang digunakan" 9leh karena itu$ perlu diperhatikan reputasi pabrik pembuat m#dul dan jaminan dayanya"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
=
TEKNOLOGI PLTS
Tingkat dan si'at degradasi ber%ariasi diantara tekn#l#gi m#dul" Pada m#dul kristalin$ sel akan mengalami degradasi dengan induksi &ahaya yang tak terbalikkan (irre%ersible!" @al ini dapat disebabkan #leh adanya unsur b#r#n$ #ksigen dan unsur kimia lainnya yang tertinggal pada pen&etakan sekat (s&reen! atau pr#ses et&hing ketika mempr#duksi sel" .egradasi a6al terjadi karena &a&at yang terakti%asi pada a6al erkena &ahaya" Sel silik#n am#rph#us terdegradasi karena pr#ses yang disebut e'ek Staebler*Cr#nski" .egradasi ini dapat menyebabkan penurunan daya #utput m#dul hingga )4*24> pada enam bulan pertama terkena pen&ahayaan" Selanjutnya$ degradasi akan stabil dan berlanjut dengan laju yang lebih rendah" ,#dul silik#n am#rph#us umumnya dipasarkan dengan tingkat kinerjanya yang distabilkan" Dang menarik$ degradasi m#dul silik#n am#rph#us se&ara parsial berbalikan dengan temperatur" .engan kata lain$ kinerja m#dul dapat naik kembali selama musim panas$ dan turun kembali selama musim dingin" Table ): +arakteristik berbagai tekn#l#gi PV
.egradasi tambahan untuk kedua tekn#l#gi am#rph#us dan kristalin bisa terjadi pada tingkat m#dul yang dapat disebabkan #leh: • akibat dampak lingkungan pada permukaan m#dul (misalnya karena p#lusi!" • pudarnya lapisan en&apsulant atau ka&a" • &a&at lapisan laminasi" Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
3
TEKNOLOGI PLTS
• ,e&hani&al stress dan humidity pada sambungan struktur penyangga" • kerusakan sambungan sel" • degradasi kabel"
,#dul PV memiliki laju degradasi daya #utput yang lama antara 4"2> hingga )> per tahun" 7ntuk m#dul kristalin$ laju degradasi yang umum 4"<> per tahun dianggap dapat diterima (jika tidak ada pengujian khusus yang dilakukan pada m#dul yang digunakan!" Pihak bank selalu mengasumsikan laju degradasi yang datar yaitu 4"<> per tahun" 7mumnya$ m#dul PV berkualitas baik diharapkan memiliki umur
berman'aat antara 5<*24
tahun" +emungkinan laju degradasinya akan menjadi sangat &epat setelah umur tersebut"
2.1.( )ar'a dan E*isiensi Modul Tabel ) menunjukkan harga dan e'isiensi k#mersial beberapa kateg#ri tekn#l#gi PV" Seperti diharapkan$ ketika tekn#l#gi bere'isiensi tinggi lebih mahal biaya pr#duksinya$ m#dul bere'isiensi rendah memerlukan bidang yang lebih luas untuk menghasilkan daya yang n#minalnya sama" @asilnya$ keuntungan biaya yang diper#leh pada le%el m#dul diimbangi #leh biaya yang terjadi untuk menyediakan in'rastruktur tambahan (kabel dan rangka pemasangan! untuk daya yang
diperlukan karena luas area m#dul menjadi lebih besar" Sehingga
menggunakan m#dul termurah tidak menjadikan biaya per Cp termurah untuk kapasitas daya yang sama" @ingga tahun 54)4$ tekn#l#gi silik#n kristal mend#minasi 34> jenis sel surya yang digunakan di dunia" Tetapi peggunaan tekn#l#gi thin 'ilm sudah semakin tumbuh meningkat" Thin 'ilm jenis admium Telluride paling banyak digunakan$ namun 0S mulai digunakan karena dapat mengurangi biaya sehingga lebih murah"
2.1.+ Serti*i,asi (erti'i&ati#n! 0nternati#nal -le&tr#te&hni&al #mmissi#n (0-! mengeluarkan standar m#dul PV yang diakui se&ara internasi#nal" Standards 0- )5)< (untuk m#dul silik#n kristal! dan 0- ) (untuk m#dul thin 'ilm! meliputi pengujian untuk edaran thermal (thermal &y&ling!$ humiditi dan pembekuan$ me&hani&al Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
E
TEKNOLOGI PLTS
stress dan pelintiran (t6ist!$ tahan bentur (hail resistan&e! dan kinerja/per'#rma pada beberapa k#ndisi pengujian yang ditetapkan$ meliputi k#ndisi pengujian standar (standard testing nditi#ns ST!" Table 5: PV ,#dule StandardsTable 5: PV ,#dule Standards
Tabel 5 meringkas standar kualitas utama m#dul PV Fuality" Ada suatu angka kualitas yang diberlakukan dan mengindikasikan bah6a m#dul mampu bertahan dengan aman pada penggunaan lebih luas" 1agaimanapun$ tabel sangat sedikit menjelaskan tentang kinerja m#dul pada k#ndisi irradiansi dan temperatur yang ber%ariasi yang terjadi pada l#kasi tertentu" Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)4
TEKNOLOGI PLTS
Ada usaha untuk membuat standar baru 0- )3<2 yang akan menguji kinerja dan energi rata* rata m#dul pada k#ndisi irradiansi dan temperatur yang ber%ariasi" Standar ini harus memudahkan untuk membandingkan dan memilih m#dul berdasatkan kinerja"
ambar 2" Perkembangan e'isiensi sel riset. .iagram ini dibuat #leh ?G-L ?ati#nal Gene6able -nergy Lab#rat#ry untuk .9- .epartment #' -nergy Amerika"
2.1.- Pari,an Modul Pabrikan m#dul PV sebagian besar ada di -r#pah$ hina dan Amerika 7tara" Sur%ei #leh Ph#t#n 0nternati#nal pada thaun 544E menunjukkan lebih dari 554 le%eransir (suppliers! m#dul PV dan lebih dari 5$=44 pr#duk" +etika mengasses kualitas suatu pr#duk untuk setiap pr#yek tertentu$ adalah penting untuk mengasses spesi'ikasi$ serti'ikasi$ jejak rekam (tra&k rerd! pr#duk dan pabrik pembuatnya" Sekarang ada beberapa pabrikan m#duluag besar mend#minasi pasar" Lembaga 'inansial biasanya membuat da'tar pabrikan m#dul yang dianggap layak bank" 1ahkan$ da'tar ini harus sering diperbaharui karena
pabrikan mengeluarkan pr#duk baru dan pr#sedur kualitas"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
))
TEKNOLOGI PLTS
A&apkali pabrikan besar (seperti Sunte&h$ Sunp#6er #r Birst S#lar! dianggap layak bank$ tetapi tidak ada da'tar yang tetap dan diakui"
2.1./ Per,e$an'an Te,nolo'i Modul Tekn#l#gi m#dul surya PV berkembang dengan pesat" Sementara pendekatan teknik berbeda yang ber%ariasi luas sedang diselidiki$ e'ek pendekatan ini
ter'#kus pada meningkatkan
e'isiensi dan menurunkan biaya pr#duksi" Peningkatan tambahan sedang dilakukan pada sel surya k#n%ensi#nal &*Si" Salah satu peningkatan ini adalah menempelkan ka&a lapisan atas yang beralur halus dengan laser (laser* &ut mi&r#spi& gr##%es! untuk mengurangi permukaan sentuh k#ntak dan menaikkan luas permukaan sel yang terkena &ahaya sinar matahari" .engan &ara yang sama$ pendekatan lainnya berupa menghubungkan k#ntak depan mendekati bagian belakang sel dan selanjutnya langsung melalui sel ke permukaan depan pada titik tertentu" Sel surya jenis berbeda berkinerja lebih baik sesuai si'atnya pada bagian spektrum &ahaya matahari" Seperti layaknya$ satu hal menarik adalah menumpuk beberapa sel jenis berbeda" ;ika k#mbinasi sel surya yang tepat ditumpuk (dan m#dul &ukup transparan! maka suatu sel bertumpuk atau multi*jun&ti#n dapat dipr#duksi dengan kinerja lebih baik pada rentang spektrum &ahaya matahari yang lebih lebar" Pendekatan ini menggunakan sel surya ekstrim 000* V (dari unsur g#l#ngan 000*V pada Peri#di& Table – lihat gambar ! dimana bahan yang #ptimum digunakan pada tiap bagian spektrum &ahaya matahari" Sel surya 000*V ini sangat mahal tetapi memiliki e'isiensi melebihi 4>" Pendekatan yang tidak terlalu mahal berbasis k#nsep dasar yang sama men&akup sel hibrida (terdiri dari tumpukan &*Si dan sel thin 'ilm! dan sel multi* jun&ti#n a*Si" Tekn#l#gi lainnya yang mun&ul namun belum tersedia di pasaran$ tetapi akan menjadi perhatian k#mersial dimasa depan$ meliputi sel spheri&al$ sel perak dan &elupan tersintesa (dye sensitised! atau sel #rganik" ambar 2 menjelaskan perkembangan e'isiensi sel riset mulai )E=< hingga 54))" Perlu di&atat bah6a e'isiensi sel yang tersedia se&ara k#mersial masih lebih rendah daripada e'isiensi sel yang diriset"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)5
TEKNOLOGI PLTS
ambar " Peri#di& Table
2.2 Siste$ Mountin' dan Serti*i,asi ,#dul PV harus terpasang pada rangka struktur$ agar tetap ter#rientasi ke arah yang tepat dan menyiapkannya dengan penyangga dan pr#teksi struktural" Sistem pemasangan yang tetap akan menjaga rangkaian m#dul tetap pada sudut hadap dan kemiringan yang telah ditetapkan" ambar 2 mengambarkan mengapa sudut kemiringan sangat penting untuk memaksimalkan energi &ahaya pada permukaan sel surya"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)2
TEKNOLOGI PLTS
ambar <" -'ek kemiringan pada penangkapan energi &ahaya matahari
Sudut kemiringan dan #rientasi m#dul surya setiap PLTS PV umumnya di#timalkan sesuai l#kasinya" @al ini membantu untuk memaksimalkan irradiansi &ahaya tahunan t#tal dan hasil energi tahunan t#tal" Tersedia beberapa paket s#'t6are yang dapat digunakan untuk meng#ptimalkan sudut kemiringan dan #rientasi/arahnya sesuai seluk beluk l#kasi dan sumber &ahaya mataharinya" Sistem pemasangan kemiringan tetap &ukup sederhana$ lebih murah dan memerlukan sedikit pemeliharaan dibanding sistem tra&king"
Serti*i,asi Struktur penyangga harus mengikuti standar tertentu dan peraturan negara$ dan pabrikan harus sesuai dengan 0S9 E44):5444$ yang menetapkan perlunya sistem manjemen kualitas$ dimana suatu #rganisasi perlu untuk: • mendem#nstrasikan kemampuannya untuk dengan k#nsisten menyediakan pr#duk yang sesuai kebutuhan pelanggan dan peraturan yang diterapkan" • bermaksud untuk meningkatkan kepuasan pelanggan melalui sistem aplikasi yang e'ekti'$ meliputi pr#ses perbaikan terus menerus seperti jaminan kesesuaian kebutuhan pelanggan dan peraturan yang berlaku"
2.( Inverters 0n%erters adalah peralatan berstruktur elektr#nika$ untuk mengubah listrik . yang dihasilkan #leh m#dul PV menjadi listrik A$ menyesuaikan diri dengan kebutuhan jaringan l#kal" 0n%erter dapat juga melakukan beberapa 'ungsi untuk memaksimalkan hasil #utput PLTS$ mulai dari meng#ptimalkan tegangan dari string dan mem#nit#r kinerja string$ membukukan data (l#gging data!$ dan menyediakan pr#teksi dan is#lasi jika terjadi gangguan pada jaringan listrik atau pada m#dul PV"
2.(.1 Konse0 sa$un'an Inverter Ada dua kel#mp#k besar in%erter: in%erter sentral dan in%erter string" +#n'igurasi in%erter sentral ditunjukkanpada gambar menjadi pilihan utama pada PLTS skala besar maupun ke&il"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)
TEKNOLOGI PLTS
Sejumlah m#dul disambung deret/serie menjadi string tegangan tinggi" 1eberapa string dihubungkan sejajar/parallel ke in%erter" 0n%erter sentral memberi keandalan yang tinggi dan instalasi yang sederhana" ?amun memiliki kekurangan$ yaitu: meningkatnya rugi*rugi tak sebanding/sepadan (mismat&h! dan ketiadaan ,PPT (ma8imum p#6er p#int tra&king! untuk setiap string" @al ini dapat menyebabkanmasalah untuk larik/array yang memiliki sudut kemiringan dan #rientasi berbeda$ mengalami naungan/shading$ atau penggunaan jenis m#dul berbeda" 0n%erter sentral biasanya tiga 'asa dan dapat meliputi tra'# 'rekuensi jaringan" Tra'# ini menambah berat dan %#luma in%erter 6alaupun dapat menjadi is#lasi gal%anis terhadap jaringan/grid" .engankata lain$ tidak ada hubungan listrik antara tegangan input dan #utput – suatu k#ndisi yang kadang diperlukan #leh peraturan keselamatan ketenagalistrikan" 0n%erter sentral kadang digunakan pada k#n'igurasi “master sla%e$ dimana beberapa in%erter dimatikan (shutd#6n! ketika irradiansi rendah$ sehingga in%erter lainnya dengan beban yang lebih #ptimal" ;ika irradiansi tinggi$ beban dibagi bersama seluruh in%erter" Sehingga$ hanya in%erter yang dibutuhkan yang ber#perasi pada suatu saat" Selama 6aktu #perasi didistribusikan se&ara merata antara in%erter$ umur pakai desain dapat diperpanjang"
ambar " +#n'igurasi sistem PLTS PV
Sebaliknya$ k#nsep in%erter string menggunakan banyak in%erter sebanyak string m#dul" 0n%erter string makin banyak digunakan karena dapat men&akup rentang daya yang sangat luas dan dapat dipr#duksi lebih murah dibanding in%eter sentral" Lagi pula menyediakan ,PPT pada tingkat string dengan seluruh string masing*masing terbebas dari lainnya" @al ini berman'aat dalam hal dimana m#dul tidak bisa dipasang dengan #rientasi yang sama$ dimana digunakan m#dul yang berbeda spesi'ikasinya$ atau ketika ada penaungan"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)<
TEKNOLOGI PLTS
0n%erter string yang bisanya digunakan ber'asa satu$ juga memiliki keuntungan lainH diantaranya dapat dilayani dan diganti #leh pers#nil yang tidak harus ahlinya" Lainnya$ menjadi praktis jika menyediakan in%erter string &adangan di l#kasi$ sehingga menjadi mudah mengatasi keadaan tak terduga$ ketika terjadi kerusakan in%erter" ;ika dibandingkan$ kerusakan in%erter sentral yang besar – dengan 6aktu yang lama untuk memperbaikinya – menyebabkan kehilangan pr#duksi daya yang &ukup berarti sebelum in%erter selesai diperbaiki" 0n%erter bisa tanpa tra'# (trans'#rmerless! ataupun dengan tra'# untuk menaikkan tegangan" 0n%erter tanpa tra'# umummnya memiliki eisiensi lebih tinggi$ karena tidak terjadi rugi*rugi tra'#" .alam hal in%erter string tanpa tra'# (lihat ambar =!$ tegangan dari string harus jauh lebih tinggi dari pada tegangan di sisi A$ atau harus menggunakan .*. n%erter untuk menaikkan tegangan" .engan tidak adanya tra'# menyebabkan e'isiensi lebih tinggi$ beratnya dan ukurannya berkurang (<4*=<> lebih ringan dari pada jenis dengan tra'#! dan harga lebih murah karena k#mp#nennya sedikit" Sebalikya$ harus menggunakan alat pengaman tambahan$ seperti pemutus arus b#r ke tanah yang sensiti' (. sensiti%e earth*leakage &ir&uit breakers 1!$ dan bagian yang bertegangan harus dipr#teksi" 0- Pr#te&ti#n lass 00 0- harus dimplementasikan pada instalasi" 0n%erter tanpa tra'# juga menyebabkan meningkatnya inter'erensi elektr#magnetik (ele&tr#magneti& inter'eren&e -,0!"
ambar =: Trans'#rmer and Trans'#rmerless 0n%erter S&hemati& Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)
TEKNOLOGI PLTS
0n%errter dengan tra'# menyediakan is#lasi gal%anik" 0n%erter sentral umumnya dilengkapi dengan tra'#" Tegangan yang aman (I)54 V! di sisi . mungkin diper#leh dengan desain ini" .engan adanya tra'# juga akan menurunkan arus b#r dan -,0" Tetapi desain ini memiliki kelemahan dalam bentuk rugi*rugi saat berbeban dan tanpa beban ((l#sses #n l#ad and n#* l#ad!$ dan bertambahnya berat dan ukuran in%erter"
2.(.2 Pe$enuhan Poer uality3Grid !ode Syarat P#6er Fuality dan grid de berbeda pada setiap negara" Tidak mungkin menyediakan aturan yang berlaku
uni%ersal" Peraturan
dan
standar
nasi#nal harus
dirujuk
dan
dik#nsultasikan ketika memilih in%erter dan meran&ang sistem PLTS" 7mumnya$ salah satu yang digunakan untuk menjelaskan kualitas in%erter yang tersambung ke jaringan adalah dist#rsi harm#nik t#tal
(t#tal harm#ni& dist#rti#n T@.!$ yang mengukur
kandungan harm#nik pada #utput in%erter dan harus dibatasi pada kebanyakan jaringan" Pada peralatan yang berkualitas$ n#rmalnya T@. kurang dari <>
peraturan
.
2.(." E*isiensi Sejumlah ukuran berbeda dari e'isiensi telah ditentukan bagi in%erter$ yang menjelaskan dan mengukur e'isiensi dari berbagai aspek berbeda pada #perasi in%erter" Penelitian dengan &ara #byekti' untuk mengukur kinerja in%erter masih berlangsung" ara baru pengukuran e'isiensi sering diusulkan dalam literatur industri" ,et#da yang paling umum digunakan adalah seperti di ba6ah ini:
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)=
TEKNOLOGI PLTS
ambar 3" +ur%a -'isiensi dari 0n%erter bere'isiensi L#6$ ,edium dan @igh sebagai Bungsi .aya 0nput terhadap Gasi# +apasitas Gata*rata 0n%erter -'isiensi k#n%ersi daya adalah suatu ukuran rugi*rugi yang dialami selama pengk#n%ersian dari . ke A" Gugi*rugi ini disebabkan banyak 'akt#r: adanya tra'# dengan rugi*rugi tembaga dan magnetiknya$ k#nsumsi in%erter itu sendiri$ dan rugi*rugi pada elektr#nika dayanya" -'isiensi k#n%ersi dide'inisikan sebagai rasi# k#mp#nen dasar #utput daya A ('undamental mp#nent #' A p#6er #utput! dari in%erter$ dibagi dengan input daya . (. p#6er input!:
-'isiensi k#n%ersi ini tidaklah k#nstan$ tetapi tergantung pada input daya .$ tegangan #perasi$ dan k#ndisi &ua&a meliputi temperatur udara sekitar dan irradiansi" Perbedaan irradiansi disepanjang hari menyebabkan 'luktuasi #utput daya dan titik daya maksimum (ma8imum p#6er p#int ,PP! dari larik" Akibatnya$ in%erter se&ara terus menerus mengalami beban yang berbeda$ menyebabkan %ariasi e'isiensi" Tegangan dimana in%erter men&apai e'isiensi maksimum adalah %ariabel desain yang penting$ yang memungkinkan peren&ana sistem meng#ptimalkan pengkabelan sistem" .alam kaitan dengan si'at dinamis e'isiensi in%erter$ akan lebih baik melukiskannya le6at diagram dari pada dengan angka numerik yang sama" Suatu nt#h penggambaran ketergantungan e'isiensi in%erter pada beban in%erter disajikan pada gambar 3"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)3
TEKNOLOGI PLTS
-'isiensi -r#pa (-ur#pean -''i&ien&y! adalah met#da yang diakui untuk mengukur e'isiensi in%erter$ yaitu rata*rata e'isiensi yang dihitung pada distribusi daya sesuai k#ndisi &ua&a #perasi suatu l#kasi -r#pa tengah" Sebagai &ara yang berman'aat membandingkan e'isiensi in%erter$ standar e'isiensi juga menba menangkap 'akta bah6a di -r#pa tengah kebanyakan energi dibangkitkan dekat bagian tengah rentang daya m#dul PV" ,et#da lain pembandingan e'isiensi adalah menggunakan ali'#rnian -''i&ien&y" Sementara standar didasarkan pada alasan yang sama seperti -ur#pean -''i&ien&y$ met#da ini dikalibrasi untuk l#kasi dengan irradiansi rata*rata yang lebih tinggi" Table 2" 0ndi&ati%e list #' in%erter*related standards -? )444**): 544=
-le&tr#magneti& mpatibility (-,!" eneri& standards" 0mmunity '#r residential$ mmer&ial and light*industrial en%ir#nments"
-? )444**5: 544<
-le&tr#magneti& mpatibility (-,!" eneri& standards" 0mmunity '#r industrial en%ir#nments"
-? )444**2: 544=
-le&tr#magneti& mpatibility (-,!" eneri& standards" -missi#n standard '#r residential$ mmer&ial and light*industrial en%ir#nments"
-? )444**: 544=
-le&tr#magneti& mpatibility (-,!" eneri& standards" -missi#n standard '#r industrial en%ir#nments"
-? <<455: 544
0n'#rmati#n te&hn#l#gy eFuipment" Gadi# disturban&e &hara&teristi&s" Limits and meth#ds #' measurement"
-? <4)=3: )EE=
-le&tr#ni& eFuipment '#r use in p#6er installati#ns"
0- )32: )EEE
Ph#t#%#ltai& systems – P#6er nditi#ners – Pr#&edure '#r measuring e''i&ien&y"
0n%erter dapat men&apai -ur#pean -''i&ien&y tipikal E<> dan e'isiensi pun&ak E3>" +ebanyakan in%erter memakai alg#ritma ,PPT untuk mengatur impedansi beban dan memaksimalkan daya dari larik PV" -'isiensi tertinggi di&apai #leh in%ertertanpa tra'#" Pabrikan in%erter harus mengukur e'isieni pr#duknya$ sesuai standar 0- )32 standard$ untuk menjamin bah6a hasilnya akurat dan mengikuti standar" ;ika h(45 merupakan e'isiensi pada beban <4> dari daya n#minal$ maka -ur#pean -''i&ien&y ditetapkan sebagai:
nEuro !"!# $ n %& ' !"! $ n !& ' !"# $ n *!& ' !" $ n #!& ' !"+, $ n %!& ' !"*
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
)E
TEKNOLOGI PLTS
2.(.% Serti*i,asi 7ntuk menjamin kualitas dan kinerja bertingkat tinggi$ dan untuk memperke&il resik#$ in%erter harus mematuhi beberapa standar" Persyaratan untuk pemenuhan standar tergantung pada l#kasi pr#yek dan jenis in%erter" PT PL? (Perser#! telah mengeluarkan Standar PL? (SPL?! untuk sistem PLTS$ terdiri dari: *
SP. /#"!**-0*!* $ tentang: +riteria .esain ,#dul B#t#%#ltaik Sel +ristal .an Thin Bilm
* * * * *
7ntuk PLTS 0n%ertter 7ntuk PLTS Persyaratan 7mum dan ,et#de 7ji 1aterai sekunder PLTS Persyaratan 7mum dan ,et#de 7ji P#6er Juality Panduan 7mum Sistem PLTS Persyaratan ,inimum 7ji +#misi#ning dan 0nspeksi PLTS
SP. SP. SP. SP. SP.
/#"!**-*0*!* $ tentang: /#"!**-#0*!* $ tentang: /%"!!*-0*!* $ tentang: /%"!!%0*!* $ tentang: /"!!0*!* $ tentang:
Lembaga standar yang penting lainnya untuk in%erter diantaranya$ .0? V.-$ 0-$ -?$ ?-$ 7L$ 0--- and -?" Tabel 2 adalah da'tar standar yang tidak lengkap (n#n*e8hausti%e! dan rin&i"
2.(.( Pari,an Inverter Pasar in%erter -r#pa did#minasi #leh S,A S#lar Te&hn#l#gy A$ sedangkan %end#r lain diantaranya adalah +a$ Br#nius$ P#6er*9ne dan SiemensH serta ada beberapa pabrikan lainnya di Amerika dan Asia terutamanya ina" Sur%ey pasar gl#bal terakhir untuk in%erter yang dilakukan #leh Ph#t#n 0nternati#nal magaKine (April*54)4! menemukan ada seribu lebih ma&am in%erter$ setengahnya berkapasitas kurang dari )4 kC$ seperempatnya antara )4 t# )44 kC$ dan selebihnya diatas )44 kC" Sejak beberapa tahun lalu$ sejumlah perusahaan industri besar seperti eneral -le&tri& -$ A11 dan S&hneider -le&tri& (setelah mengakuisisi antre8! mulai memasuki pasar in%erter" Pada tahun 54)4$ pertumbuhan pasar sel surya PV dan keterlambatan pr#duksinya (karena kelangkaan k#mp#nen utama elektr#nika! menyebabkan kekurangan in%erter gl#bal"
2.+ Men'u,ur Kiner6a Siste$ PLTS PV +inerja sistem PLTS PV diperkirakan akan menurun selama umur pakainya$ terutama pada umur sepuluh kedua dan ketiga karena m#dul terus menerus mengalami degradasi dan penuaan k#mp#nen PLTS" .isamping kualitas a6al pemasangan$ tanggung ja6ab besar untuk
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
54
TEKNOLOGI PLTS
kinerja PLTS terletak pada penyelenggara #perasi dan pemeliharaannya" Selanjutnya akan dibahas bagaimana kinerja #perasi#nal PLTS PV dapat diukur"
2.+.1 7asio Kiner6a +ualitas suatu PLTS PV bisa dijelaskan dengan Per'#rman&e Gati# (PG!nya" Gasi# kinerja PG biasanya dinyatakan dalam persen >$ dapat digunakan untuk membandingkan sistem PLTS tidak terikat dari ukuran dan sumber &ahayanya" Gasi# kinerja PG bisa dinyatakan sebagai:
AC Yield (kWh) PR =
× 100% *
Installed Capacity (kWp) × Plane of Array Irradiation(kWh! )
.engan men#rmalkan dalam kaitannya dengan irradiansi$ PG mengukur e'ek menyeluruh dari rugi*rugi pada daya #utput n#minal dan memberikan suatu k#mparasi antara sistem PLTS PV pada l#kasi berbeda" PLTS PV dengan PG yang tinggi adalah lebih e'isien ketika mengubah irradiansi &ahaya matahari menjadi energi yang berman'aat" PG suatu PLTS bisa diprediksi dengan menggunakan simulasi$ atau sebagai kemungkinan lain dapat dihitung pada PLTS #perasi#nal engan mengukur irradiansi$ temperatur udara sekitar$ ke&epatan angin$ temperatur m#dul$ tegangan dan arus dengan jangka 6aktu tertentu" +arena rugi*rugi 7nit PLTS ber%ariasi sesuai k#ndisi lingkungan sepanjang tahun$ maka PG juga ber%ariasi" Sebagai nt#h$ semakin besar k#e'isien temperatur negati' dari daya untuk m#dul kristalin akan menyebabkan peningkatan rugi*rugi pada temperatur udara sekitar yang tinggi" ?ilai PG ber%ariasi mulai dari ==> di musim panas hingga 35> di musim dingin (dengan PG rata*rata sepanjang tahun 34>! tidak akan menjadi tidak laKim untuk PLTS PV yang diran&ang dengan baik yang tidak ber#perasi pada k#ndisi temperatur udara sekitar yang tinggi" 1eberapa PLTS yang menggunakan m#dul silik#n am#rph#us menunjukkan e'ek sebalikya: pada bulan*bulan musim panas PG*nya meningkat$ menurun lagi pada bulan*bulan musim dingin" Adalah biasa untuk memperhatikan perubahan musiman pada PG dari PLTS silik#n am#rph#us karena pr#ses annealing thermal ini" .irata*ratakan sepanjang tahun$ harga PG yang lebih dari =4> dan kurang dari 34> adalah harga tipikal bagi PLTS yang diran&ang dengan baik" @al ini
diharapkan akan berkurang karena umur PLTS$ bergantung pada laju
degradasi m#dul"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5)
TEKNOLOGI PLTS
2.+.2 #a,tor Ka0asitas 8!a0aity #ator9 Bakt#r +apasitas suatu PLTS PV (biasanya dalam persen >! rasi# antara energi #utput aktual selama setahun dengan #utput jika di#perasikan dengan daya n#minal sepanjang tahun$ seperti dijelaskan dengan '#rmula: B M (-nergy generated per annum (kCh!!
/ (3=4 (h#urs/annum! N 0nstalled apa&ity (kCp!!
Bakt#r kapasitas suatu PLTS PV dengan kemiringan tetap$ se&ara tipikal akan ada pada kisaran )>" @al ini berarti bah6a PLTS dengan daya <44 kCp akan membangkitkan energi eki%alen 34 kC ber#perasi terus menerus"
2.+." S0ei*i :ield “Spe&i'i& yield (kCh/kCp! adalah energi t#tal setahun yang dibangkitkan per kCp terpasangH sering digunakan untuk membantu menentukan nilai 'inansial suatu larik dan membandingkan hasil #perasi dari tekn#l#gi dan sistem berbeda" Spe&i'i& yield suatu PLTS tergantung pada: • jumlah t#tal irradiansi sepanjang tahun yang diterima permukaan m#dul surya$ bisa di#ptimalkan dengan kemiringan m#dul" • kinerja m#dul$ termasuk sensi%itas temperatur tinggi dan intensitas &ahaya rendah" • l#sses pada sistem termasuk ketika in%erter tidak ber#perasi (d#6ntime!"
1eberapa pabrikan m#dul mengklaim bah6a pr#duk mereka menghasilkan energi kCh/kCp lebih banyak daripada pr#duk pabrikan lainnya" 1agaimanapun$ kajian bebas untuk menentukan perbedaan antara daya pun&ak aktual dengan daya n#minal – dan untuk mengk#reksi penyimpangan/dist#rsi teknis lainnya – &enderung menunjukkan perbedaan yang makin ke&il"
2.- Su$er !ahaya Matahari 2.-.1 Men'hitun' Su$er !ahaya
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
55
TEKNOLOGI PLTS
Pemilihan l#kasi dan peren&anaan PLTS PV membutuhkan data sumber &ahaya matahari yang terper&aya" Pr#duksi daya tergantung se&ara linear pada bidang susunan irradiansi$ setidak* tidaknya perkiraan pertama" Sumber &ahaya matahari suatu l#kasi biasanya ditetapkan dengan nilai irradiasi h#ri#ntal gl#bal (@0 l#bal @#riK#ntal 0rradiati#n!$ irradiasi n#rmal langsung dan irradiasi h#riK#ntal tersebar (.@0 .i''use @#riK#ntal 0rradiati#n!H seperti dijelaskan berikut ini" • @0 l#bal @#riK#ntal 0rradiati#n (irradiasi h#riK#ntal gl#bal! – @0 adalah energi t#tal &ahaya matahari yang diterima pada satu satuan luas permukaan h#riK#ntal$ yang meliputi energi dari matahari yang diterima dari s#r#tan langsung atau dari semua arah ketika radiasi tersebar dari atm#s'ir (irradiasi tersebar!" ;umlah setahun dari @0 menjadi rele%ansi khusus untuk PLTS PV$ yang memungkinkan peman'aatan kedua k#mp#nen (langsung dan tersebar! irradiansi &ahaya matahari" • 0rradiasi ?#rmal Langsung (.?0 .ire&t ?#rmal 0rradian&e! – .?0 adalah energi t#tal &ahaya matahari yang diterima satu satuan luas permukaan yang menghadap langsung ke matahari setiap saat" .?0 kususnya penting untuk PLTS PV tra&king (yang mengikuti arah p#sisi matahari! dan untuk PLTS dengan tekn#l#gi terpusat (n&entrating!" • 0rradiasi @#riK#ntal Tersebar (.@0 .i''use @#riK#ntal 0rradiati#n! – .@0 adalah energi yang diterima pada satu satuan luas permukaan h#riK#ntal dari semua arah ketika radiasi tersebar dari atm#s'ir atau dari bidang sekitarnya"
0rradiasi diukur dalam kCh/m 2$ dan nilainya sering dibuat untuk satu peri#da sehari$ sebulan atau setahun" ?ilai rata*rata sepanjang tahun @0 biasanya lebih menarik bagi pengembang pr#yek PLTS PV" ?ilai rata*rata sebulan sangat penting ketika mengasses pr#p#rsi energi yang dibangkitkan setiap bulan"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
52
TEKNOLOGI PLTS
;ir Mass Air mass adalah besaran tanpa dimensi yang menyatakan rasi# antara jarak lintasan aktual yang ditempuh radiasi &ahaya matahari melalui atm#s'er dengan jarak lintasan %ertikal yang ditempuh radiasi &ahaya matahari melalui atm#s'er pada permukaan laut" ;ika radiasi matahari tidak tegak terhadap bumi$ lintasan transit melalui atm#s'er bumi menjadi lebih panjang dan karena itu energi yang diserap sepanjang lintasannya hingga men&apai larik m#dul surya (lle&t#r!" Pengaruh dari rute yang lebih panjang melalui atm#s'er adalah meningkatnya serapan energi (rugi energi! #leh suatu 'akt#r )/sO$ dimana O adalah sudut penyimpangan (de%iati#n! dari radiasi tegak lurus (perpendi&ular!$ juga disebut sudut Kenith (Kenith angle!" ;adi$ pada daerah kutub dimana sudut O mendekati E4 derajat (sO 4!$ ins#lasi menjadi sangat rendah$ meskipun m#dul surya (lle&t#r! diarahkan langsung ke matahari$ karena lintasan lebih panjang melalui atm#s'er"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5
TEKNOLOGI PLTS
Pada gambar di atas$ hubungan Air ,ass dengan 'akt#r ()/sO!
Irradiansi dan Insolasi 8Irradiane and Insolation9 1rradiansi &ahaya matahari t#tal dide'inisikan sebagai jumlah energi radiasi per detik yang dipan&arkan #leh matahari pada seluruh panjang gel#mbang (tidak hanya yang tampak! yang jatuh membentur pada ) m 2 bidang tipis tegak lurus atm#s'er bumi pada jarak tertentu dari matahari" ?ilai irradiansi biasanya tetap k#nstan$ hanya ada 'luktuasi beberapa permil dari hari ke hari yang berbeda" Pada permukaan terluar atm#s'er bumi$ irradiansi ditetapkan sebagai k#nstanta &ahaya matahari dan nilainya sekitar )2= Catts per meter persegi ()2= Catt/m 2!" 1nsolasi (ins#lati#n M radiasi &ahaya matahari yang masuk! adalah jumlah energi &ahaya matahari yang sesungguhnya mengalir melalui atm#s'er dan membentur bidang tertentu di bumi dengan 6aktu tertentu akan ber%ariasi sesuai garis lintang dan musim dan &ua&a" +etika matahari langsung diatas ins#lasi$ yaitu energi masuk yang men&apai permukaan di tanah dengan tegaklurus sinar matahari$ biasanya besar energinya
)444 Catts/m 2" @al ini
karena penyeraban (abs#rpti#n! energi matahari #leh atm#s'er bumi yang menghamburkan energi radiasi
kira*kira sekitar 5<> t# 24>" 0ns#lasi bertambah jika semakin tinggi" 0stilah
QirradiansiQ and Qins#lasiQ selalu digunakan bertukaran dengan arti yang sama"
2.-.2 ;sses$en Su$er !ahaya Matahari
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5<
TEKNOLOGI PLTS
?ilai rata*rata sepanjang tahun @0 dan .?0 pada suatu l#kasi dapat diper#leh dengan menginterp#lasi mengukuran yang diambil dari sens#r yang terpasang ditanah atau se&ara tidak langsung dari analisa pen&itraan satelit" 0dealnya$ dibutuhkan nilai hist#rikal irradiasi per jam atau harian dengan ruang )4 km atau kurang untuk membuat peta &ahaya matahari regi#nal" +etika jarak antara sumber &ahaya dan sens#r di tanah bertambah$ ketidakpastian nilai interp#lasi irradiasi juga meningkat" Pada keadaan demikian$ data yang diturunkan dari satelit akan lebih baik digunakan" +etidakpastian data yang diturunkan dari satelit akan berkurang karena m#del baru berkembang" Alasan mengapa data satelit menjadi lebih disukai daripada data terinterp#lasi dari sens#r di tanah tergantung pada keadaan indi%idual" ,an'aat relati' sumber data*data relati' ini akan dibahas berikut ini"
2.-." &ata Berasal &ari Satelit .ata yang berasal dari satelit mampu menyajikan data yang me&akupi ge#gra'is yang luas dan bahkan yang berhubungan dengan 6aktu dahulu dapat diper#leh karena peri#da hist#rikal dimana pengukuran dari permukaan tanah belum dilakukan" @al ini berman'aat terutama untuk mengasses rata*rata dengan mas yang panjang" +#mbinasi analitikal$ numerikal dan met#da empiris mampu menyajikan data per setengah jam dengan res#lusi ruang n#minal hingga 5$< km$ tergantung pada l#kasi dan sudut bidang pandang satelit" Satu keuntungan dari assesmen sumber satelit adalah bah6a data tidak rentan pemeliharaan dan kalibrasi yang tidak terus menerus" Sens#r yang sama digunakan mengasses l#kasi meliputi 6ilayah yang luas" 0ni berman'aat terutama ketika membandingkan dan mengurutkan l#kasi karena kesalahan bias tetap ada" Pembandingan nilai @0 menunjukkan bah6a statistik yang diper#leh dari pemba&aan satelit k dengan data yang diukur di tanah" ?amun tidak demikian halnya dengan nilai .?0" Sekarang ini$ tidak jelas apakah ketidakkan ini karena met#d#l#gi satelit atau pusat pengukuran di tanah kurang pemeliharaan$ tapi tampaknya karena k#mbinasi keduanya" 7paya*upaya sedang berlangsung untuk meningkatkan ke&ermatan data dari satelit" Salah satu &aranya adalah menggunakan teknik yang lebih maju untuk peng#lahan permukaan berpantulan tinggi seperti 6ilayah berpermukaan bergaram dan 6ilayah tertutup salju" Teknis lainnya menggunakan met#da yang diperbaharui untuk menaksir kedalaman #ptikal aer#s#l Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5
TEKNOLOGI PLTS
(A9. Aer#s#l 9pti&al .epth!$ yang tergantung pada debu yang terbangkitkan se&ara l#kal$ asap dari pembakaran bi#mass dan p#lusi anthr#p#geni&" -stimasi akurat A9. adalah penting terutama untuk kalkulasi .?0 pada aplikasi PLTS terk#nsentrasi"
ambar ))" #nt#h Pyran#meter pengukuur @0 (0mage urtesy: +ipp R #nen!
2.-.% Pen'u,uran di 0er$u,aan tanah 8 Land 1ased ,easurement 9 Pendekatan
tradisi#nal
untuk
pengukuran
sumber
&ahaya
matahari
adalah
dengan
menggunakan sens#r yang dipasang di permukaan/daratn" Tersedia berbagai tekn#l#gi sens#r dari beberapa pabrikan dengan akurasi berbeda dan biaya implikasinya" Ada dua kel#mp#k tekn#l#gi utama$ yaitu: • Thermal Pyranometers – alat ini dikenal sebagai solarimeters dan biasanya terdiri dari suatu permukaan penyerap pelat metal hitam di ba6ah kubah ka&a setengah b#la dalam rumah metal putih" 0rradiansi &ahaya matahari memanaskan pelat sebanding dengan intensitasnya" Tingkat pemanasan$ dibandingkan dengan rumah metal putih$ dapat diukur dengan therm#k#pel" +e&ermatan tinggi dapat di&apai dengan pembersihan dan kalibrasi teratur" +arena thermal pyran#meter memiliki renp#ns 6aktu yang lambat$ sehingga tidak mampu mengukur dengan &epat perubahan tingkat irradiansi karena a6an" ;uga$ irradiansi tersebar dapat diukur jika suatu piringan pelindung menjejaki matahari digunakan untuk membl#kir lintasan irradiansi dari matahari" Satu nt#h pyran#meter ditunjukkan pada gambar ))" • Silicon Sensors – Sens#r ini lebih murah daripada pyran#meter dan berisi sel PV$ sering menggunakan silik#n kristalin" Arus listrik yang dihasilkan sebanding dengan irradiansi" +#mpensasi temperatur dapat digunakan untuk meningkatkan ketelitian$ namun jangkauannya terbatas karena kepekaan spektral sel tersebut" 1eberapa Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5=
TEKNOLOGI PLTS
panjang gel#mbang (misalnya panjang gel#mbang yang panjang 0G! bisa tidak terukur dengan akurat$ menghasilkan pengukuran irradiansi lebih rendah hingga <> dibanding dengan thermal pyran#meters"
Sens#r yang terpasang di permukaan tanah yang terra6at dengan baik mampu mengukur sumber &ahaya matahari dengan ketelitian relati' 2*<>" .ata jangka panjang dari sens#r seperti ini bisa digunakan untuk mengkalibrasi peta irradiasi yang berasal dari satelit" 1agaimanapun$ pemeliharaan adalah sangat penting karena sens#r yang k#t#r atau dikalibrasi dengan tidak sempurna akan menghasilkan data yang kurang dapat diper&aya" Tidak umum untuk sumber &ahaya matahari diukur di l#kasi PLTS PV untuk rentang 6aktu yang panjang$ sebelum pembangunannya" Prediksi hasil energi biasanya mengandalkan data irradiansi hist#rikal yang diper#leh dari pusat mete#r#l#gi&al (,-T! atau diambil dari pen&itraan satelit" 7ntuk l#kasi yang memiliki pusat ,-T kualitas rendah dan megandalkan pada data satelit$ pemantauan sumber energi di l#kal bisa dilakukan selama tahap kajian kelayakan pr#yek" Pemantauan sumber energi di l#kal bisa digunakan untuk mengkalibrasi estimasi yang berasal dari satelit$ sehingga menurunkan bias dan meningkatkan ketelitian" 7mumnya$ data yang diukur hingga empat bulan dapat mengurangi bias yang ada$ dan meningkatkan estimasi nilai rata*rata data berjangka 6aktu panjang" Selanjutnya$ data yang diukur empat hingga delapan bulan akan meningkatkan kemampuan untuk memper#leh %ariasi musiman" Tetapi$ hasil terbaik diper#leh dengan pemantauan selama setahun penuh atau lebih lama lagi"
2.-.( Variailitas &ala$ Irradiansi !ahaya Matahari .alam istilah irradiasi$ sumber &ahaya matahari sebentar*sebentar naik turun dengan tak terpisahkan" Pada setiap tahun$ irradiasi t#tal gl#bal tahunan pada suatu bidang datar h#riK#ntal ber%ariasi dari rata*rata jangka 6aktu panjang karena 'luktuasi iklim" @al ini berarti bah6a$ meskipun pemilik PLTS mungkin tidak mengetahui hasil energi yang diharapkan dalam setahun$ pemilik dapat memper#leh idea yang baik tentang hasil rata*rata yang diharapkan untuk jangka 6aktu yang panjang" una membantu pemilik dana memahami risik# dan melakukan analisa yang teliti$ adalah perlu untuk menghitung batas %ariasi antar tahun" @al ini bisa di&apai dengan mengasses data irradiasi jangka panjang (disekitar l#kasi! yang bersumber dari pusat ,-T terdekat atau satelit" Sedikitnya$ data sepuluh tahun terakhir biasanya diperlukan untuk memberikan suatu assesmen Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
53
TEKNOLOGI PLTS
%ariasi yang pasti dengan layakH k#e'isien %ariasi (standar de%iasi dengan harga rata*rata! di ba6ah >"
2./ Prote,si Pe$u$ian dan Sur6a 8 -arthing and Surge! Pembumian sistem PLTS PV mempengaruhi beberapa parameter resik#$ diantaranya: • • • •
Gisik# k#ntak listrik #rang di l#kasi Gisik# kebakaran pada 6aktu gangguan Penyebaran surja terinduksi #leh petir" +eparahan -,0 (ele&tr#magneti& indu&ti#n!"
Pembumian sistem PLTS PV meliputi hal berikut: • • • •
pembumian kerangka larik pembumian sistem (pembumian k#ndukt#r .! pembumian 0n%erter pr#teksi petir dan surja
pembumian harus disediakan sebagai sarana pr#teksi
terhadap k#ntak listrik$ bahaya
kebakaran dan piter" .engan menyambungkan ke tanah$ akumulasi muatan pada sistem ketika terjadi sengatan listrik menjadi ter&egah"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
5E
TEKNOLOGI PLTS
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
24
TEKNOLOGI PLTS
Seluruh sistem PLTS PV dan ruang kelistrikan harus terpr#teksi dari petir" Sistem pr#teksi biasanya berbasis pada a6al pita emisi (early streamer emissi#n!$ terminal udara penyambung petir (lightening ndu&t#r air terminals!" Terminal udara akan mampu menangani arus petir berulang dan merupakan instalasi bebas pemeliharaan" Setiap terminal udara ini dihubungkan ke sistem pembumian PLTS PV" Selanjutnya suatu jaringan pembumian terbentuk$ dan menyambungkan seluruh pembumian PLTS melalui pengikat besi gal%anis yang disyaratkan" Skema pembumian pada PLTS berbeda*beda$ tergantung pada beberapa 'akt#r: • • • • •
Syarat kelistrikan ?ati#nal Petunjuk instalasi pabrikan Syarat pemasangan sistem Syarat in%erter Gisik# petir"
Calaupun peran&ang sistem harus menentukan susunan pembumian yang paling k untuk PLTS PV$ ada petunjuk umum yang dapat diikuti: • 1atang yang ditanam di tanah (gr#und r#ds! harus ditempatkan dekat jun&ti#n b#8es" -lektr#da gr#und harus menghubungkan antara gr#und r#d dengan gr#und lug pada jun&ti#n b#8" • ;alur lintas pembumian yang tersambung k#ntinyu harus terjaga di seluruh bagian larik PLTS • Lintasan kabel harus dibuat sependek mungkin • Peralatan surge suppressi#n dapat dipasang di ujung kabel . dan pada jaun&ti#n b#8 array • +edua sisi in%erter harus teris#lasi dengan baik sebelum melakukan pekerjaan$ dan tanda pengaman (sa'ety! yang sesuai harus terpasang sebagai tanda peringatan" • 1anyak m#del in%erter yang men&akup surge arrest#r internal" .isamping itu$ peralatan pr#teksi surja tambahan yang terpisah akan diperlukan" • Dang penting$ k#de dan regulasi nasi#nal$ dan karakteristik tertentu setiap pr#yek PLTS harus dibukukan
2.< &o,u$entasi &esain
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
2)
TEKNOLOGI PLTS
Ada sejumlah d#kumen minimal yang harus dilengkapi/ter&antum dalam sistem d#kumen PLTS PV$ yaitu: • Lembar data (datasheets! dari m#dul PV$ in%erters$ sistem pemasangan larik dan k#mp#nen sistem lainnya" • Ciring diagrams$ meliputi setidak*tidaknya in'#rmasi yang ter&antum dalam tabel ))" • Lay#ut dra6ings yang menunjukkan jarak barisan m#dul dan l#kasi in'rastruktur l#kal • ,#unting stru&ture dra6ings dengan kalkulasi struktural yang berserti'ikat" • Assesmen sumber yang rin&i dan prediksi hasil energi" • .esign Gep#rtH termasuk in'#rmasi l#kasi PLTS$ karakteristik PLTS$ sumber &ahaya matahari$ rekapitulasi hasil sur%ei ge#te&hni&al$ design 6#rk dan prediksi hasil energi"
Table )): Ann#tated Ciring .iagram GeFuirements Se&ti#n Array
PV String 0n'#rmati#n
Array ele&tri&al details
GeFuired details • • • • • • • • • • • •
-arthing and pr#te&ti#n de%i&es
• •
A system
• • • •
,#dule type(s! T#tal number #' m#dules ?umber #' strings ,#dules per string String &able spe&i'i&ati#ns – siKe and type" String #%er*&urrent pr#te&ti%e de%i&e spe&i'i&ati#ns (6here 'itted! – type and %#ltage/&urrent ratings" 1l#&king di#de type (i' rele%ant!" Array main &able spe&i'i&ati#ns – siKe and type" Array jun&ti#n b#8 l#&ati#ns (6here appli&able!" . is#lat#r type$ l#&ati#n and rating (%#ltage/&urrent!" Array #%er*&urrent pr#te&ti%e de%i&es (6here appli&able! – type$ l#&ati#n and rating (%#ltage/&urrent!" .etails #' all earth/b#nding ndu&t#rs – siKe and nne&ti#n p#ints" This in&ludes details #' array 'rame eFuip#tential b#nding &able 6here 'itted" .etails #' any nne&ti#ns t# an e8isting Lightning Pr#te&ti#n System (LPS!" .etails #' any surge pr#te&ti#n de%i&e installed (b#th #n A and . lines! t# in&lude l#&ati#n$ type and rating" A is#lat#r l#&ati#n$ type and rating" A #%er&urrent pr#te&ti%e de%i&e l#&ati#n$ type and rating" Gesidual &urrent de%i&e l#&ati#n$ type and rating (6here 'itted!" rid nne&ti#n details and grid de reFuirements"
Simple, Inspiring, performing, and phenomenal
25