materi sesi info listrik tenaga surya -...

Materi Sesi InfoListrik Tenaga Surya

Politeknik Negeri Malang, Sabtu 12 November 2016Presenter: Azhar Kamal

Pengantar

▪ Presentasi ini dipersiapkan oleh Azhar Kamal untuk acara Sesi Info ListrikTenaga Surya yang diselenggarakan oleh AIQSC (Australia Indonesia Quality Solar Collaboration) dan IEC (Indonesia Environment-Energy Center)

▪ Dilarang menggunakan materi ini untuk tujuan komersial tanpa persetujuanAzhar Kamal melalui e-mail [email protected]

▪ Apabila anda membutuhkan informasi lebih lanjut atau jasa konsultasimengenai listrik tenaga surya, hubungi kami di email [email protected]

(c) Azhar Kamal 2

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

(c) Azhar Kamal 3

MATERI 1. Dasar PLTS

Komponen utama PLTS1. Solar Panel2. Solar Charge Controller3. Battery4. Inverter

2. Jenis PLTS1. PLTS Off Grid

Wiring PLTS Off GridKomponen PLTS Off Grid

2. PLTS ON GridWiring PLTS ON Grid 1 fasaWiring PLTS ON Grid 3 fasaKomponen PLTS ON Grid

3. Rooftop Solar Panel1. Apa itu Roftop Solar Panel2. Hal-hal penting sebelum membangun Rooftop Solar Panel3. Dasar mendesain Rooftop Solar Panel4. Contoh mendesain Rooftop Solar Panel5. Cara kerja Inverter untuk Rooftop Solar Panel6. Perhitungan BEP Rooftop Solar Panel7. Jam efektif PLTS

4. Mendesain PLTS Off Grid1. Mendesain PJU dengan PLTS2. Mendesain PLTS off grid skala menengah 10KWp

(c) Azhar Kamal 4

1. Dasar PLTS

Komponen Utama PLTS1. Solar Panel2. Solar Charge Controller3. Battery4. Inverter

On Grid, Off GridOff GridOff Grid

On Grid, Off Grid

1.1 Solar Panel

▪ Jenis Solar PanelPolycrystallineMonocrystalline

▪ Efisiensi Solar PanelCell EfficiencyModul Efficiency

▪ Spesifikasi Teknis Solar Panel

(c) Azhar Kamal 6

1.1 Solar Panel

▪ Jenis Solar PanelPolycrystallineMonocrystalline

Harga : PolycrystallineEfisiensi : MonocrystallinePanas : Polycrystalline

Dimensi/ukuran : Monocrystalline

Perbandingan

PolycrystallineMonocrystalline

PERBEDAAN POLYCRYSTALLINE DAN MONOCRYSTALLINE1. Proses Pembuatan

Monocrystalline : single silicone crystall murni di buat dg proses Czochralski, proses yang rumit dan mahal

Polycristalline : proses pembuatannya sederhana2. Harga

Monocrystalline : mahalPolycristalline : murah

3. Efek PanasMonocrystalline : Temp. coefficient tinggi, shg penurunan power pada setiap

kenaikan temp juga tinggiPolycristalline : Temp. coefficient rendah, shg penurunan power pada setiap

kenaikan temp juga tinggi4. Efisiensi

Monocrystalline : efisiensi tinggi, Polycrystalline : efisiensi rendah5. Dimensi / ukuran

Monocrystalline : kecilPolycristalline : besar

(c) Azhar Kamal 7

1.1 Solar Panel▪ Efisiensi Solar Panel

- Cell Efficiency- Modul Efficiency

Mono Poly

(c) Azhar Kamal 8

1.1 Solar Panel▪ Efisiensi Solar Panel

- Cell Efficiency- Modul Efficiency

MONO

POLY

(c) Azhar Kamal 9

1.1 Solar Panel▪ Spesifikasi Teknis Solar Panel

(c) Azhar Kamal 10


Open-circuit Voltage Short-circuit Current

Voltmeter

Solar panel

+ -

Solar panel

+ -

Amperemeter Clamp

Masing2 terminal + dan – diukurtegangannya dengan Voltmeterarus listrik = 0 A

Terminal + dan – di sambungkanDan diukur arus yang mengalirtegangan listrik = 0V

(c) Azhar Kamal 11


-Degradasi Output Power setelah 10 tahun tidak lebih dari 10%-Degradasi Output Power setelah 25 tahun tidak lebih dari 20%

(c) Azhar Kamal 12

1.2 Solar Charge Controller

Alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC solar panel menjadi tegangan DC battery, dansekaligus mengatur pengisian energi dari solar panel ke battery serta mengatur penggunaanEnergi dari battery ke beban.

(c) Azhar Kamal 13


Metoda Kerja Solar Charge Controller- PWM (Pulse Width Modulation) : harga murah, efisiensi konversi energi nya rendah- MPPT (Maximum Power Point Tracker) : harga mahal, efisiensi konversi energi nya tinggi

(c) Azhar Kamal 14


dengan metoda PWMInput : Output

V = 17.5V V = 13.5 VI = 5.71 A I = 5.71 AE = 100W E = 77.09 W

dengan metoda MPPTInput : Output

V = 17.5V V = 13.5V I = 5.71 A I = ….?E = 100W E = ….?

Energi Input = Energi Output17.5V X 5.71A = 13.5V X I output

I output = 7.41 A

Solar Panel

Solar Charge Controller

Battery 12V

100WpV : 17.5VI : 5.71A

ou

tpu

t

inp

ut

(c) Azhar Kamal 15

1.2 Solar Charge ControllerSpesifikasi Solar Charge Controller

12V

Sistem Battery 12V

12V 12V

Sistem Battery 24V

12V 12V 12V 12V

Sistem Battery 48V

(c) Azhar Kamal 16

1.3 Battery

Battery adalah peralatan untuk menyimpan energi.

* Jenis battery saat ini digunakan untuk kebutuhan PLTS adalah- AGM battery, Deep Cycle VRLA- GEL Battery- Lithium

* Jenis battery berdasarkan tegangan listrik, yang sering digunakan dalam PLTS- Battery dengan tegangan 12 V- Battery dengan tegangan 2 V

(c) Azhar Kamal 17

1.3 BatterySpesifikasi Battery

12V 200AHArtinya : Battery memiliki kapasitas Energi sebesar12V X 200AH = 2400 VAH

= 2400 WH

Dari kapasitas tersebut, -Battery bisa supply energi 2400W selama 1 Hour-Battery bisa supply energi 1200W selama 2 Hour-Battery bisa supply energi 600W selama 4 Hour-Battery bisa supply energi 240W selama 10 Hour

(c) Azhar Kamal 18

1.3 BatteryCycle Battery

1 cycle = 1 charging + 1 discharging

charging

discharging

charging

Solar panel

Solar charge controller

Battery

Lampu

Solar panel


Battery

12V

discharging

Lampu

(c) Azhar Kamal 19

1.3 BatteryCycle BatteryUmur battery ditentukan dari cycle pemakaian dan sangat bergantung padaDOD (Depth Of Discharge)

Spesifikasi Battery dari salah satu maker battery

- Lampu 30 Watt dinyalakan selama 12 jamdari pukul 18:00 – 06:00

-Battery memiliki spesifikasi 12V 100AH

Menghitung DODEnergi Lampu (beban) = 30Watt X 12 Hour = 360 WHKapasitas energi Battery = 12V X 100AH = 1200WH

DOD = Energi beban : Kapasitas Energi battery= 360 WH : 1200WH= 30%

Dengan DOD = 30%, (lihat grafik di samping), Pada cycle ke 1500, kapasitas battery akan turun60%.

1500 cycle = 4 tahun lebih

Solar panel


Battery

Lampu

12V 100AH

30W

(c) Azhar Kamal 20

1.4 INVERTERInverter adalah alat yang fungsinya mengubah dari tegangan DC menjadi tegangan AC

* Inverter untuk OFF Grid- Input : Battery DC 12V

Battery DC 24VBattery DC 48VBattery DC 96VBattery DC 192V

- Output : Tegangan AC 220V (1 fasa)Tegangan AC 380V (3 fasa)

* Inverter untuk ON Grid- Input : Solar Panel (DC 100V – 1000V)- Output : Tegangan AC 220V (1 fasa)

Tegangan AC 380V (3 fasa)

(c) Azhar Kamal 21

1.4 INVERTERInverter untuk OFF Grid

BEBANINVERTER

100W

12V

8.3A

BEBANINVERTER

300W

12V

25A

BEBANINVERTER

700W

12V

58A

DC12V / AC220V

DC12V / AC220V

DC12V / AC220V

BEBANINVERTER

700W

48V

14.5ADC12V / AC220V

P (daya) = Watt (W)V(tegangan) = Volt (V)I (arus) = Ampere (A)

P = V * I

INVERTER

Pure sine wave

modified sine waveX

(c) Azhar Kamal 22

1.4 INVERTERInverter untuk OFF Grid

(c) Azhar Kamal 23

1.4 INVERTERInverter untuk ON GridFungsinya mengubah tegangan DC (tegangan solar panel) menjadi tegangan AC 220V (1 fasa)atau tegangan AC 380V (3 fasa). Output dari Inverter jenis ini mengikuti besaran dan frekuensigrid

DC

INVERTERKWH meter

EXIM

SOLAR PANEL

AC 220V

Ke Beban

(c) Azhar Kamal 24

1.4 INVERTERSpesifikasi

(c) Azhar Kamal 25

2. Jenis PLTS

Jenis PLTS1. PLTS Off Grid

- Wiring PLTS Off Grid & Komponen- Aplikasi PLTS Off Grid

2. PLTS ON Grid- Wiring PLTS On Grid & Komponen- Aplikasi PLTS On Grid

2. 1. PLTS Off GridSistem PLTS off grid adalah sistem dimana pembangkitan bisa bekerja tanpa

ada sumber listrik lain seperti sumber listrik dari jaringan PLN, Genset dll.

Sistem OFF Grid menggunakan Battery untuk penyimpan Energi,

sehingga sistem OFF Grid ini bisa beroperasi meskipun di saat tidak

ada sinar matahari. Oleh karena itu sistem OFF GRID sangat cocok

digunakan di daerah2 yang tidak ada jaringan listriknya sama sekali.

(c) Azhar Kamal 27

2. 1 PLTS Off GridWiring PLTS Off Grid & Komponen

DC

SOLAR PANEL SOLAR CHARGE CONTROLLER

BATTERY BANK

INVERTERDC AC

(c) Azhar Kamal 28

2. 1 PLTS Off GridAplikasi PLTS Off Grid

PLTS jenis ini adalah PLTS yang independent, PLTS yang bisa berdiri sendiri.

PLTS jenis ini banyak di gunakan pada :

1. PJU terpencil

2. BTS telekomunikasi di daerah terpencil

3. PLTS di daerah terpencil yang belum ada jaringan listrik

kantor / asrama perusahaan tambang

kantor / asrama perusahaan kelapa sawit

resort di daerah terpencil

4. Back up sumber listrik

(c) Azhar Kamal 29

2. 2. PLTS ON GridSistem PLTS on grid adalah Sistem dimana pembangkitan hanya bisa bekerja

jika ada sumber listrik lain seperti jaringan PLN, Genset dll. Sistem ON GRID ini di

tujukan untuk mereduksi penggunaan listrik dari jaringan utama (grid).

Atau ditujukan untuk mensupply power ke Grid

PLTS jenis ini banyak di gunakan pada :

1. Rumah tangga

2. Perkantoran

3. Pabrik

4. IPP

(c) Azhar Kamal 30

2. 2 PLTS ON GridWiring PLTS ON Grid & Komponen

Untuk 1 fasa

DC

INVERTER 1 fasaKWH meter

EXIM

SOLAR PANEL

AC 220V

Ke Beban

(c) Azhar Kamal 31


Untuk 3 fasa

DC

INVERTER 3 FASAKWH meter

EXIM

SOLAR PANEL

AC 3 FASA 380V

Ke Beban

(c) Azhar Kamal 32

2. 2 PLTS ON GridWiring PLTS ON Grid & Komponen , Untuk 3 fasa

Terdiri dari 5 Inverter (20KW)Masing2 Inverter dihubungkan dengan 250Wp solar panel 10 series dan 4 paralel

1 2 10. . . . .

(c) Azhar Kamal 33

3. Rooftop Solar Panel

1. Apa itu Rooftop Solar Panel2. Hal-hal penting sebelum membangun Rooftop Solar Panel3. Dasar mendesain Rooftop Solar Panel4. Contoh mendesain Rooftop Solar Panel.5. Cara Kerja Inverter untuk Rooftop Solar Panel6. Perhitungan BEP Rooftop Solar Panel

3. 1. Apa itu Rooftop Solar Panel

Solar panel yang dipasang di atas atap rumah dengan tujuan untuk menghasilkanenergi listrik guna untuk mereduksi penggunaan listrik dari grid (jaringan utama / jaringan PLN)atau bahkan dengan tujuan untuk turut mensupply energi ke jaringan / grid

(c) Azhar Kamal 35

3. 2. Hal-hal penting sebelum membangun Rooftop Solar Panel

a. Pastikan bahwa beban listrik (lampu, kulkas, AC, pompa air, TV, mesin cuci, microwave dll) yang di gunakanadalah peralatan / beban listrik yang memiliki daya yang tidak boros- AC konvensional diganti AC inverter- Kulkas konvensional diganti Kulkas inverter- TV tabung, TV LCD di ganti TB LED- Lampu2 diganti LAMPU LED

b. Harus mengetahui kebutuhan energi rata-rata per hari (satuan energi = KWH)

(c) Azhar Kamal 36

3. 2. Hal-hal penting sebelum membangun Rooftop Solar Panel

Cara menghitung kebutuhan energi rata-rata per hari

1. Catat hasil meteran KWH setiap hari dengan konsisten di jam yang samaKurang lebih 2 minggu berturut-turut

2. Membuat list peralatan-peralatan listrik di rumah tangga dan menghitung secara manual.Contoh :

a.TV 100 watt di nyalakan selama 8 jam , energi = 800W b. kulkas 100 watt di nyalakan selama 24 jam, energi = 2400 WH c. lampu 250 watt di nyalakan selama 6 jam, energi = 1500 WH d. AC 1500 watt di nyalakan selama 10 jam, energy = 15000 WH e. .......... f. ..........

Total penggunaan energi tiap hari = 800Wh + 2400Wh + 1500Wh + 15000W + ..+ ..

(c) Azhar Kamal 37

3. 3. Dasar mendesain Rooftop Solar Panel

Tiga informasi penting sebelum mendesain Rooftop Solar Panel- Kebutuhan energi per hari (dalam KWH)- Daya maksimum kontrak dengan PLN (dalam Watt). 1300W, 2200Watt, 3500Watt, 5500Watt- Jaringan listrik 1 fasa atau 3 fasa

(c) Azhar Kamal 38

3. 4. Contoh mendesain Rooftop Solar Panel

Info dari ‘Pengguna’, - daya terpasang 2200Watt, - energi yang di gunakan tiap hari 15KWH, - dan menggunakan jaringan 1 phase.

Solar Panel yang di perlukan adalah = konsumsi energi per hari (dalam WH) /4.5(maksimum solar panel harus kurang dari atau sama dengan daya yang terpasang)

Solar Panel yang di perlukan adalah = 15000 /4.5 = 3333 W(maksimum solar panel harus kurang dari atau sama dengan daya yang terpasang)

Karena maksimum adalah 2200W, maka kita harus menggunakan 2200Wp

(c) Azhar Kamal 39


Pemilihan Inverter-Inverter yang di pilih harus 1 fasa-Inverter harus mampu memberikan output daya 2200 Watt- Inverter harus mampu di berikan input energi dari solar panel sebanyak 2200 Watt

(c) Azhar Kamal 40


Pemilihan ukuran solar panel dengan total 2200Wp

Solar panel 275W sebanyak 8 buahDihubungkan secara seri

Total tegangan : 37.9V * 8 = 303.2VTotal arus : 9.35A

(c) Azhar Kamal 41


SOLAR PANEL

275Wp X 8 buah di hubungkan scr seri

9.35 A303.2 V

INVERTER 2500VAKWH Meter

EXIM

(c) Azhar Kamal 42


SOLAR PANEL9.35 A303.2 V


EXIM

FAKTOR SAFETY

Di Ground kanDi Ground kan

10 A220 V

10 A220 V

breakerbreaker breaker

KABEL 2.5 mm2

KABEL 2.5 mm2

(c) Azhar Kamal 43

Cara kerja Inverter ON GRIDInverter mengubah tegangan DC dari solar panel ke tegangan AC dan sekaligus menyinkronkan tegangan GRID (dalam hal initegangan PLN), dan kemudian disalurkan ke beban. Energi yang di terima oleh solar panel akan di lanjutkan oleh inverter kebeban, jika beban membutuhkan. Jika energi yang di terima oleh solar panel ternyata lebih besar dari pada kebutuhan beban, maka energi yang lebih tersebut di kirim ke jaringan PLN, pada saat itulah ‘Pelanggan’ mengalami surplus. Energi surplus ini di catat di KWH meter sebagai IMPORT energi. Jika energi yang di terima oleh solar panel ternyata kurang dari yang di perlukanoleh beban, maka kekurangan energi tersebut di supply oleh PLN, pada saat inilah ‘Pelanggan’ mengalami minus. Energi minus ini di catat di KWH meter sebagai EXPORT energi. Inverter akan bekerja secara otomatis mengatur kebutuhan energi beban.

3. 5. Cara Kerja Inverter untuk Rooftop Solar Panel

SOLAR PANEL

275Wp X 8 buah di hubungkan scr seri

9.35 A303.2 V


EXIM

(c) Azhar Kamal 44

3. 6. Perhitungan BEP Rooftop Solar Panel

Contoh Kasus : Pemasangan Rooftop Solar Panel 5000WpBiaya yang harus di keluarkan :

- Solar Panel 5000Wp : 5000 X Rp 12.000 = Rp 60.000.000- Inverter 5KVA 1 fasa : Rp 20.000.000 = Rp 20.000.000- Kabel, MCB, grounding : Rp 2.000.000 = Rp 2.000.000 - Rangka penyangga : Rp 4.000.000 = Rp 4.000.000

TOTAL Rp 76.000.000

Manfaat yang di dapat :5000 Watt solar panel akan menghasilkan energi listrik sebesar5000W X 4.5 (jam efektif) = 22.500 WH = 22,5 KWH per hari

jika di uangkan 22,5KWH X Rp 1410,12 = Rp 31.728 per hari

BEP = 86.000.000 / 31.728 = 2710 hari = 7 tahun 5 bulan

(c) Azhar Kamal 45

3. 7. Jam Efektif PLTS

Energi yang di hasilkan pada hari tsb : 18,6 KWH, dan kapasitas solar panel yang di install adalah 4800 Wp, sehingga jam efektif bisa di dapatdari 18,6 KWH / 4,8 KW = 3,88.

Rata-rata energi yang di hasilkan pada bulan April 2016 adalah 15,6 KWH, sehingga jam efektif PLTS pada bulan april adalah 15,6 KWH / 4,8KW = 3,25 jam

(c) Azhar Kamal 46

3. 7. Jam Efektif PLTS

• Jam efektif PLTS selalu berubah-ubah, tidak ada kepastian. Nah inilah renewable energy, renewable energi tidak bisadi prediksikan value nya.

• Karena jam efektif PLTS selalu berubah-ubah tergantung lokasi dan kondisi, maka seorang desainer PLTS seharusnya memiliki data yang lengkap dan akurat mengenai ‘jam efektif’ ini.

• Sebaiknya desainer PLTS menghitung ‘jam efektif’ PLTS’ di angka minimum, apalagi untuk mendesain PLTS off grid, untuk menjaga kehandalan sistem yang di rancang.

(c) Azhar Kamal 47

4. Mendesain PLTS Off Grid

1. Mendesain PJU dengan PLTS2. Mendesain PLTS off grid skala menengah 10KWp

4.1 Mendesain PJU dengan PLTSInformasi : PJU menggunakan Lampu LED 60 Watt

- Menghitung kebutuhan energi : (asumsi lampu PJU dinyalakan selama 12 jam)

60W * 12 H = 720 WH = 0,72 KWH

- Menghitung kebutuhan solar panel := konsumsi energi per hari / 3 (untuk desain off grid, jam efektif dibuat kecil)

= 720 WH / 3H = 240 Wp = 2 X 120 Wp (menggunakan dua buah solar panel 120Wp)

- Menghitung kapasitas battery : * kita desain dengan DOD 40%

= kebutuhan energy / 40%= 720 WH / 0.4= 1800 WH = 1800 VAH= 12V 150 AH= 2 X 12V 75AH (menggunakan dua buah battery 12V 75AH)

(c) Azhar Kamal 49

4.1 Mendesain PJU dengan PLTS

- Pemilihan Solar Charge Controller :- Mampu menerima daya listrik dari solar panel 240Wp

(2 buah solar panel di seri, tegangan = 43V, arus = 7,65A)- Sistem battery 24V (2 buah battery)- Mampu mengalirkan arus keluaran dari battery

= 60Watt / 24V = 2.5A- Mampu mengalirkan arus charging dari solar panel

=7,65A

max 7,65A

max 7,65A 2,5 A

arus charging max : 7,65Aarus discharging : 2,5A

(c) Azhar Kamal 50

4.2 Mendesain PLTS off grid skala menengahInformasi : Kebutuhan energi per hari 36 KWH

AC 220V 1 fasaDaya maksimum 5000 Watt

- Menghitung kebutuhan solar panel := konsumsi energi per hari / 3 (untuk desain off grid, jam efektif dibuat kecil)

= 36 KWH / 3H = 12.000 Wp = 48 X 250 Wp


= kebutuhan energy / 40%= 36000 WH / 0.4= 90.000 WH

(c) Azhar Kamal 51

4.2 Mendesain PLTS off grid skala menengah


= kebutuhan energy / 40%= 36000 WH / 0.4= 90.000 WH

= 90.000 WH= 4 X 12X 1875AH = 4 X 8 X 12V 230AH (4 seri, 8 parallel)

= 90.000 WH= 4 X 12V X 1875AH (battery 12V 1875AH tidak ada)

= 24 X 2V X 1875AH (battery 2V 1875 tidak ada, tetapi 2V 2000AH ada= 24 X 2V X 2000AH (menggunakan 24 buah battery 2V 2000AH)

(c) Azhar Kamal 52

4.2 Mendesain PLTS off grid skala menengah- Pemilihan Solar Charge Controller :

- Mampu menerima daya listrik dari solar panel 12.000 WpSolar panel dibagi menjadi 2 area, masing2 24 buah 250Wp

- Sistem battery 48V (24 buah battery seri 2V 2000AH)

(c) Azhar Kamal 53

4.2 Mendesain PLTS off grid skala menengah

250Wp, dihubungkan seri hingga 12 pcs

250Wp, dihubungkan seri hingga 12 pcs

451V8,92A

451V8,92A

451V8,92A

451V8,92A

1 2 3 24

......

DC 48V 2000AH

AC 220V Ke beban

Output AC 220V

Output AC 220V

(c) Azhar Kamal 54


DC

INVERTER 1 fasaKWH meter

EXIM

SOLAR PANEL

AC 220V

Ke Beban

SOLAR PANEL

(c) Azhar Kamal 55

materi sesi info listrik tenaga surya -...

Documents