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.