analisa teknis dan ekonomis penerapan sel surya...

Oleh: DIDIK SETIAWAN

4205 100 003

“ANALISA TEKNIS DAN EKONOMIS PENERAPAN

SEL SURYA UNTUK KEBUTUHAN PENERANGAN

JEMBATAN SURAMADU”

TUJUAN

Mendapatkan perancangan system supply

daya, batteray dan solar cell dengan

waktu pemakaian tertentu pada

penerangan jalan di Jembatan Suramadu.

Perhitungan ekonomi penggunaan solar

sel pada penerangan jalan di Jembatan

Suramadu di banding sistem konvensional

BATASAN MASALAH Daya yang dihasilkan solar sel hanya

digunakan untuk memenuhi kebutuhan

PJU (Penerangan Jalan Umum) yang

terdapat di sepanjang jembatan

Dianggap tiang lampu penerangan di

sepanjang Jembatan Suramadu mampu

menopang semua beban yang ada.

Perhitungan di terapkan untuk satu tiang

yang menopang beban satu lampu.

Independent system

PERHITUNGAN KEBUTUHAN DAYA

PENERANGAN

BAGIAN POSISI JUMLAH TIANG KEBUTUHAN LAMPU TOTAL DAYA (kW)

Cause Way Surabaya Kiri 37 1 x 250 9.25

Approach Surabaya Kiri 18 1 x 250 4.5

Main Bridge Kiri 20 1 x 250 5

Cause Way Surabaya Kanan 37 1 x 250 9.25

Approach Surabaya Kanan 18 1 x 250 4.5

Main Bridge Kanan 20 1 x 250 5

Main Bridge Tengah 20 2 x 250 10

Approach Madura Kanan 36 1 x 250 9

Cause Way Madura Kanan 27 1 x 250 6.75

Approach Madura Kiri 36 1 x 250 9

Cause Way Madura Kiri 27 1 x 250 6.75

296 316 79

PERANCANGAN SISTEM SOLAR CELL

Berikut adalah perhitungan DC, 90 %

dipakai karena inverter sendiri

memerlukan 10% untuk komponen-

komponen yang ada di dalam inverter itu

sendiri.

η =P out/ P in= 90 %

90% =250 W / P in= 277,8 watt

Tegangan masukan dari inverter itu sendiri

adalah 24V, maka

I = W/V = 277/24

= 11,6 Ampere.

Penentuan Inverter

Pada perancangan system ini saya memilih

inverter yang mempunyai tegangan 24 volt

untuk beban sebesar 250 watt. Sehingga dipilih

inverter merk MOBIL POWER – POWER

INVERTER PP500/1 500w – 12VDc/24VDc

Perancangan sistem battary 80% SOC (state of charge):

Lama supplay battery ke beban adalah

12jam (18.00 – 06.00)WIB

Jadi, Ah output = 12 x 11,6 = 138,9 Ah

20% SOC = 34,7 Ah

Ah pada 100% = 138,9 + 34,7 = 173,6 Ah

SOC ( State Of Charge ) State Of Charge (SOC), yang didefinisikan

sebagai kapasitas yang tersedia yang

dinyatakan dalam persentase dari

beberapa pertimbangan, biasanya

pertimbangan dapat dilihat dari kapasitas

dan voltase atau tegangan (charge-

discharge siklus). Memonitor State Of

Charge (SOC) pada bateray mungkin

adalah tugas yang paling penting agar

system tetap bekerja.

Soc Battery 24 V Volatage SOC%

24,57 100%

24,36 80%

24,15 60%

24,05 45%

23,94 30%

22,73 20%

battery

Dari perhitungan diatas maka diketahui

bahwa beban yang harus diangkat battery

sebesar 173,6 Ah. Jadi dari perhitungan

daya di atas kita ketahui beban yang

harus di suplai baterai dan sesuai dengan

baterai yang ada di pasaran maka kita

pilih baterai sonnenschein-solar-bloc-

sealed-gel-battery-12-volt-100ah-p-218

Penentuan Solar Cell dan Solar

Modul

Menurut pantauan Stasiun Meteorologi Juanda

dan Badan pengamat cuaca dunia Weather

Centre BBC yang ada di London sinar matahari

tidak menyinari wilayah Surabaya selama 12

jam terus menerus pada siang hari. Didapatkan

data Menurut BBC London, wilayah Surabaya

mendapat sinar matahari setiap harinya rata-

rata 9 jam. Hal ini diperkuat dengan data

intensitas cahaya matahari yang dilakukan

dengan melakukan survey di wilayah area

Surabaya dengan menggunakan solar cell

bermerk BP-Solar selama 9 jam yaitu antara jam

07.00 – 16.00

Month

Average

Sunlight

(hours)

Temperature Discomfort

from heat

and

humidity

Relative

humidityAverage

Precipitation

(mm)

Wet

Days

(+0.25

mm)

Average Record

Min Max Min Maxam pm

Jan 7 24 30 22 35 High 96 76 301 19

Feb 7 24 30 22 34 High 96 76 301 18

March 8 24 31 22 35 High 95 74 212 16

April 9 25 32 22 35 High 95 72 148 12

May 9 25 32 22 35 High 95 70 115 10

June 9 24 32 20 35 High 94 68 98 8

July 9 24 32 20 34 High 93 65 65 6

Aug 10 24 32 20 35 High 91 62 44 5

Sept 10 24 32 20 37 High 91 63 67 6

Oct 9 24 32 22 38 High 91 65 113 9

Nov 8 24 31 21 37 High 93 69 143 13

Dec 7 24 30 20 35 High 93 72 204 15

Average Conditon, For Surabaya Airport

No Hari jam

07.00-

08.00

08.00-

09.00

9.00-

10.00

10.00-

11.00

11.00-

12.00

12.00-

13.00

13.00-

14.00

14.00-

15.00

15,00.16.0

0

1 Minggu 732.67 902.67 930.33 955.67 964.33 990.67 986.67 899.67 764.00

2 senin 752.33 924.67 964.67 978.67 976.00 983.33 977.67 964.33 905.67

3 selasa 650.67 798.00 878.00 954.33 986.33 921.33 823.00 661.33 495.00

4 rabu 646.67 776.67 897.67 967.67 987.67 977.00 958.67 758.67 541.33

5 kamis 696.67 790.00 877.33 955.00 984.67 939.67 798.00 692.00 494.33

6 jum'at 706.00 777.00 898.67 961.33 982.67 927.33 832.33 638.33 490.00

7 sabtu 677.67 795.67 930.67 963.33 990.00 989.33 901.00 785.67 672.00

8 Minggu 714.33 812.33 925.67 958.67 966.67 990.33 986.67 896.00 779.67

9 senin 700.00 757.33 912.00 970.67 982.67 976.00 941.00 861.33 649.00

10 selasa 768.33 897.67 945.67 975.33 922.67 976.67 1011.00 805.00 632.67

11 rabu 799.67 904.00 917.67 961.67 974.67 964.00 916.33 895.00 830.33

12 kamis 716.33 839.00 939.00 947.67 958.67 928.00 837.00 719.33 592.67

13 jum'at 665.67 760.00 894.33 937.00 969.33 946.67 833.67 682.67 557.00

14 sabtu 714.33 854.33 907.33 943.00 970.67 975.67 884.00 705.33 595.33

Rata-

rata710.10 827.81 915.64 959.29 972.64 963.29 906.21 783.19 642.79

Tabel 4.1 Data intensitas matahari watt/m2 wilayah Surabaya, 12-25 September 2008

No

Jam

(WIB)

Rata-rata

Daya rata-rata per jam x

Efisiensi solar modul

perjam x

Dalam

Jam

daya per jam

efisiensi solar modul (16,7%)

luasan mosul yang

dipasang (2,6 m2) x 1 jam

(watt/m2)(watt/m2)

dibagi 24 volt

(Ampere) (Ah)

1 07.00-08.00 710.10118.59

12.85 12.85

2 08.00-09.00 827.81138.24

14.98 14.98

3 09.00-10.00 915.64152.91

16.57 16.57

4 10.00-11.00 959.29160.20

17.36 17.36

5 11.00-12.00 972.64162.43

17.60 17.60

6 12.00-13.00 963.29160.87

17.43 17.43

7 13.00-14.00 906.21151.34

16.39 16.39

8 14.00-15.00 783.19130.79

14.17 14.17

9 15.00-16.00 642.79107.35

11.63 11.63

suplay daya selama 9

jam 137.96

Perhitungan supplay daya selama 1 jam.

Supplay solar ke battery Dan dari perhitungan di atas bisa kita jabarkan

dengan mengambil satu sample.

Pada jam 07.00 – 08.00 daya yang diterima

adalah 710,10 Wattt/m2

710,10 x efisiensi solar modul yaitu 16,7% =

118,59 Watt/m2

Kemudian dikalikan luasan modul yang

dipasang (2,6 m2 ) dan dibagi 24 volt.

W/m 2 x luasan (m2) / V =

118,59 x 2,6 / 24v = 12,85 Ampere = 12,85 Ah

Daya total supplay ke battery selama 9 jam

adalah = 137,96 Ah.

Hal ini sangat sesuai dengan kebutuhan

battery yang membutuhkan charge sebesar

80% kapasitas (sesuai dengan perhitungan

dan aturan SOC) yang selanjutnya di

gunakan untuk mensuplai beban selama 12

jam ke lampu penerangan yang

diasumsikan antara jam 18.00 – 06.00 WIB

Penentuan solar modul

Berdasar perhitungan data di atas maka dapat

dihitung daya solar cell, yaitu:

Lama charge solar cell adalaha 9 jam.

Jadi arus charge =138.9 Ah/ 9 h = 15,4 A

Daya solar cell = 15,4 x 24v = 370 watt

Jadi solar cell yang diperlukan adalah sekitar 370

watt. Dengan daya 370 watt sehingga untuk

memenuhi daya solar cell maka diperlukan 2 modul

solar cell yang masing – masing memiliki daya 185

watt peak dan solar cell ini disediakan oleh

perusahaan dengan MERK FVG energy Type 72-

125

no Merk Tipe

Power

Peak

Tegan

gan

modul

arus

modul

teganga

n open

circuit

arus

short

circuit

p l tb berat luas

(W) (V) (A) (V) (A) mm mm mm kg m2

1 SHARP NT-185UI

185 36,2 5,75 44,9 5,75 1.575 826 36 17 1,28

2

KYOCER

A

KD180GX

-LP

185 23,60 7,84 29,50 8,35 1.341 990 36 16,5 1,33

3 BP Solar BP-7185

185 36,50 5,10 44,80 5,40 1.581 809 35 16 1,28

4

FVG

energy

FVG 72-

125

185 37,50 4,95 44,80 5,50 1.593 790 50 15,4 1,26

Spesifikasi beberapa solar cell.

Charge Controller Membatasi arus charging atau pengaturan

tegangan pada saat solar cell melakukan

pengisian battery, dengan tujuan agar

tidak melebihi batas arus charging yang

ditentukan dari spesifikasi battery. Dengan

charge controller maka umur battery bisa

lebih lama karena perlakuan yang sesuai

dengan aturan spesifikasinya.

Alat ini juga memiliki Plasmatronic regulator yang

mampu untuk melihat tegangan dan kapasitas dari

baterai pada saat baterai discharge (baterai mensuplai

beban) pada saat malam hari dan mampu menjadi

pengontroll pada ATS (Automatic Transfer Switch).

Ketika baterai yang di isi oleh solar sell memenuhi target

untuk proses penerangan maka charge controller

memerintahkan agar switch ini berada pada posisi

penerima arus dari inverter untuk selanjutnya

mengangkat beban dalam hal ini adalah menyalakan

lampu. Tapi ketika baterai tidak memenuhi target, maka

switch ini diperintahkan oleh chage controller untuk

berada pada posisi penerima arus dari pembangkit PLN

no Merk Model

Teganga

n input

max tegangan

output

arus pengisian

rata2

banyak charger

yang

diperlukan

arus output

charger

kapasitas

charger

pada 8 jam

(V) (V) (A) (n) (A) (Ah)

1Morning

STAR

Pro

Star30V 12V/24V 30 1 30 240

Penentuan control charger.

Penentuan ATS (Automatic Transfer

Switch)

Penentuan ATS (Autoatic Transfer

Switch) didasarkan pada keadaan sistem

ini yang menggabungkan 2 sistem yaitu

sistem konvensional yaitu PLN dan sistem

solar cell. Maka dari perhitungan di atas

maka dipilihlah ATS yg mempunyai daya

20 Ampere yaitu BayTech ATS11-20

UC1154 20 Amp Auto Transfer Switch.

Receptacles NEMA L5-20

Plug NEMA L5-20 (x2)

Vac 24

Amps 20

Transfer Time 1/4 of a cycle to detect and 1/2 to react. Approximately 4-8

Milliseconds

Length 16.73 in.

Depth 6.168 in.

Height 1.72 in. (1U)

Automatic Transfer Switch

BayTech ATS11-20 UC1154 20 Amp Auto Transfer Switch

Specifications:

Perencanaan perancangan

Analisa ekonomi

N

oMerk Type

Power

(W)

Votase

(V)

Harga

(Rp)

1 TBE - 500 12 375.000

2 Power Invereter HAD-200C 600 12 850.000

3 Intellegent - 600 12 1.300.000

4 Mobile Power Power Inv. 400 12/24 1.250.000

•Inverter

Table 4.10 Daftar harga inverter

No Merk TypePower

(W)

Capasity

(Ah)

Harga

(Rp)

1 Deka Sealed

Gel Cell

8G4D

24SC180

12 185 2.550.000

2 REMCO RM 12-185 12 185 3.679.000

3 Shonnenschein

Solar

SB 24/185 24 185 4.560.000

4 CROWN

Batteray

CR-185 24 185 5.270.000

•Battery

Table 4.11 Daftar harga battery

No Merk TypePower Peak

(W)

Harga

(Rp)

1SHARP NT-185UI

1854.613.000

2 KYOCERAKD180GX-

LP180

4.510.000

3 FVG energyFVG 185M-

MC185

7.900.000

4BP Solar

BP-7185 1854.873.000

•Solar Modul

Table 4.12 Daftar harga solar modul

No Merk TypeTegangan

(V)

Harga

(Rp)

1 Morning

STARPro Star 12V/24V 1.270.000

•Charge Controll Batery

Table 4.13 Daftar harga charge control battery

No Merk TypeDaya

(V)

Harga

(Rp)

1 BayTech ATS11-20 12/24 2.710.000

•Automatic Transfer Switch

Table 4.13 daftar harga ATS(Automatic Transfer Switch

perhitungan

Berdasar hasil dan data perhitungan harga – harga

peralatan di atas kemudian dapat dijumlahkan secara

keseluruhan:

Inverter = Rp. 1.250.000,-

Battery = Rp. 4.560.000.-

Solar cell dan solar modul@2 = Rp.15.800.000-

Charge Controll Batery = Rp. 1.270.000,-

Automatic Transfer Switch = Rp. 2.710.000,-

jumlah Rp. 25.590.000,-

Sedangkan perhitungan menurut tarif

dasar listrik PLN adalah sebagai berikut:

Daya beban lampu penerang jalan 250

watt yang diginakan selama 12 jam (18.00

– 06.00), jadi 250 x 12= 3000 wh.

Tarif dasar listrik PLN adalah untuk

penerang jalan umum dimasukan dalam

tarif masuk dalam golongan P-2/TM

(diatas 200 KVA) Rp.23.800/KVA atau

Rp.379/Kwh sesuai dengan

WBP : Waktu Beban Puncak

LWBP: Luar Waktu Beban Puncak

Masing2 dikalikan 379/Kwh

Bea beban 500KVA / bulan

= 500 x Rp.23.800 = Rp. 11.900.000.,- kemudian dibagi jumlah tiang yang

menggunakan satu lampu sebanyak 276.

Rp. 11.900.000 / 276 = Rp. 43.116,-

Untuk satu lampu di luar beban puncak

selama 1 bulan

= 250 W x 8 h = 2 kWh

= 2 kWh x 30Day = 60 kWh/day

= 60 kWh/day x 379 = Rp. 22.740,-

Untuk satu lampu di luar beban puncak

selama 1 bulan beban puncak (18.00-22.00)

= 250 W x 4 h = 1 kWh

= 1 Kwh x 30 Day = 30 kWh/day

= 30 kWh/Day x 379 x Faktor K (2) = Rp. 22.740,-

total = Rp. 88.596,-

Break event point

Jadi perhitungan break event point untuk

satu beban lampu penerang jalan adalah=

Rp. 25.590.000/Rp. 88.596 = 288,9 bulan.

Bisa disimpulkan bahwa investasi akan

kembali selama 24 Tahun.