PERANCANGAN SISTEM PENERANGAN JALAN UMUM MENGGUNAKAN PHOTOVOLTAIK DI DUSUN GUNUNG BATU DESA TANGKIL KECAMATAN CARINGIN KABUPATEN BOGOR

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PENERANGAN JALAN UMUM MENGGUNAKAN PHOTOVOLTAIK DI DUSUN GUNUNG BATU DESA TANGKIL KECAMATAN CARINGIN KABUPATEN BOGOR Oleh, Budi Mulyawan 1), H. Didik Notosudjono 2), Evyta Wismiana 3) ABSTRAK Dengan adanya program pemerintah tentang Listrik Masuk Desa (Lisdes), yang salah satunya ada di Dusun Gunung Batu Desa Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor, maka terdapat beberapa unit Photovoltaik yang sudah terpasang dibeberapa rumah warga. Seiring dengan perkembangan jaringan listrik PLN yang masuk kewilayah tersebut, maka terdapat beberapa unit photovoltaik yang sudah dalam kondisi tidak terawat dan tidak dipergunakan lagi oleh masyarakat, untuk itu dirancanglah lampu untuk PJU dengan menggunakan Photovoltaik tersebut. Pada proses perancangan lampu untuk PJU yang pertama kali dilakukan adalah menentukan beban terpasang, kemudian menghitung jumlah kebutuhan panel surya atau photovoltaik, selanjutnya menghitung kebutuhan batere dan menentukan kapasitas battery charge regulator (BCR). Kemudian agar lampu PJU bisa beroperasi secara otomatis dipasanglah sensor cahaya atau light dependent resistor (LDR) sebagai saklar untuk menghidupkan dan mematikan lampu PJU. Setelah proses perancangan, kemudian proses pemasangan yang selanjutnya proses pengukuran dan analisa terhadap lampu PJU dengan menggunakan photovoltaik maka dapat diambil kesimpulan bahwa pengoperasian lampu PJU tersebut beroperasi sesuai dengan perhitungan secara teoritikal dan lampu PJU tersebut bisa bekerja selama 2 hari dengan kondisi tanpa proses pengisian terhadap batere. Kata Kunci : PJU, Photovoltaik, BCR, Batere, LDR 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Berdasarkan program pemerintah berkaitan dengan pemanfaatan energi terbarukan untuk menunjang kesejahteraan dan perekonomian masyarakat maka pemerintah daerah Kabupaten Bogor melaui Dinas Energi dan Sumber Daya Mineral melakukan program bantuan langsung kepada masyarakat yaitu Listrik Masuk Desa (LISDES) dengan menggunakan Sumber Energi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Program ini salah satunya sudah dilakukan di Dusun Gunung Batu Desa Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor pada tahun Seiring dengan berjalannya program perluasan jaringan PLN dan swadaya masyarakat pada tahun 2012 masyarakat Dusun Gunung Batu mendapatkan suplai listrik dari jaringan PLN secara reguler. Dengan adanya suplai listrik dari PLN hal ini secara langsung menyebabkan pemanfaatan program LISDES PLTS hanya berjalan secara efektif selama empat tahun dan bahkan sekarang sebagian sudah tidak digunakan lagi oleh masyarakat. 1.2 Maksud dan Tujuan Memanfaatkan photovoltaik yang sudah tidak digunakan oleh masyarakat menjadi sumber listrik yang kemudian akan digunakan sebagai lampu PJU yang mempunyai nilai manfaat lebih bagi masyarakat di Dusun Gunung Batu Desa Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor sebagai alat bantu pengguna jalan untuk meningkatkan keselamatan pengguna jalan serta mendukung keamanan 1

2 lingkungan serta menunjang aktifitas perekonomian dan mobilitas masyarakat di malam hari. 2. LANDASAN PUSTAKA 2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Pembangkit Listrik Tenaga Surya ( PLTS ) adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya atau energi matahari menjadi energi listrik. Pembangkit listrik ini merupakan salah satu bentuk pemanfaatan energi matahari menjadi salah satu sumber energi alternatif yang ramah lingkungan (energi terbarukan). (Sumber : org/2014/12/08/pembangkit-listrik-tenaga-suryadiindonesia) 2.3. Photovoltaik Sel photovoltaik adalah bahan semikonduktor yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga listrik. Jadi photovoltaik ini adalah bahan semikonduktor yang diproses sedemikian rupa sehingga apabila bahan tersebut terkena sinar matahari atau cahaya, maka akan mengeluarkan tegangan listrik arus searah. Photovoltaik ini juga sejenis dengan dioda yang tersusun atas PN junction. (Zuhal, 1995 : 194) photovoltaik padat dihitung menggunakan rumus di bawah ini : (Sumber : undip.ac.id/41408/2/bab_ii.pdf) P out = V oc I sc [Watt]... (2.2) Dimana : Pout = Daya yang dibangkitkan oleh Photovoltaik (Watt) V oc = Rangkaian Tegangan Terbuka Isc = Arus hubung singkat pada photovoltaik Prinsip kerja sel surya. Energi surya dapat langsung di konversi menjadi energi elektrik, melalui cahaya yang di terima oleh suatu sel surya. Perubahan energi cahaya menjadi energi elektrik ini disebut sebagai efek foto elektrik (photo electric effect), sehingga perangkat suryanya dikenal dengan photovoltaik (PV). Dengan demikian prinsip pembangkitan elektriknya sama dengan prinsif pengaktifan elektron pada bahan semikonduktor melalui proses ionisasi foton (photoionization), sehingga terjadi aliran elektron melalui media penghantar yang dihubungkan dengan beban. Pita logam pada permukaan sel berfungsi sebagai kotak positif, sedangkan lapisan logam di punggung sel berfungsi sebagai kotak negatifnya, seperti terlihat pada gambar 2.5 di bawah : Karakteristik Photovoltaik Karakteristik tegangan versus arus untuk radiasi yang berbeda-beda pada suatu photovoltaik dapat dilihat pada gambar 2.2. Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa tegangan open circuit yang terjadi (V oc) konstan, tetapi arusnya akan berubah sesuai dengan besarnya radiasi yang mengenainya. Sumber : Ir. Unggul Wibawa.,MSc,2001 :4-10 Gambar 2.5 Efek foto-elektrik 2.4. Komponen PLTS Penerangan Jalan Umum Sumber : Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, 1995: 195 Gambar 2.2 Karakteristik Photovoltaik Adapun persamaan lain untuk besarnya daya output pada solar cell (P output ) yaitu perkalian rangkaian terbuka (Voc), dengan arus hubung singkat (Isc) yang dihasilkan oleh sel Prinsip dasar lampu jalan tenaga surya hampir sama dengan lampu jalan konvensional. Bedanya hanya sumber listriknya yang diperoleh dari energi matahari yang telah disimpan di Batere. Seperti terlihat pada gambar 2.14 merupakan konfigurasi dasar dari sistem lampu jalan tenaga surya. Modul surya berfungsi untuk mengubah sinar 2

3 matahari menjadi energi listrik arus searah. Energi listrik arus searah ini kemudian disimpan di batere. Tetapi penyimpanan energi ini harus diatur, tidak boleh diisi berlebihan (Over-Charged) juga tidak boleh dipakai dibebani secara berlebihan (Over- Load). Karena itu harus dipasang alat yang disebut Battery Control Regulator (BCR) yang bertugas sebagai pengatur lalu-lintas arus pada batere dan sebagai pengaman sistem dari kerusakan akibat hubungan pendek, Over Charged dan Over Load. Sumber : Gambar : 2.14 Diagram Konfigurasi PLTS Komponen utama Penerangan jalan umum tenaga surya diantaranya sebagai berikut : (Sumber : penerangan -jalan-umum-tenaga-surya-pjuts-20wtiang-6m.html) Panel surya Panel surya adalah sebuah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaik. Photovoltaik dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Tahapan perhitungan yang harus dilalui untuk dapat menentukan jumlah modul surya, dan untuk radiasi total hariannya (*G) diasumsikan adalah Wh/m 2 yaitu : ( Ir. Unggul Wibawa. MSc, 2001 : 4-20) 1. Mengetahui daya nominal setiap modul (PN) Untuk mendapatkan daya nominal dari sebuah modul surya dapat diperoleh dengan persamaan 2.3 berikut : : (Ir. Unggul Wibawa. MSc, 2001 : 22) P n = U I [Watt]... (2.3) dimana, P n = Daya nominal (Watt) U = Tegangan I = Arus 2. Mengetahui radiasi matahari total rata rata harian (tr). Untuk mengetahui lama waktu radiasi ratarata (tr) dapat diperoleh dengan menggunakan pesamaan 2.4 berikut : (Ir. Unggul Wibawa. MSc, 2001 : 22). Potensi energi matahari rata rata Wh/m2 (t r ) = Intensitas radiasi Wh/m 2... (2.4) 3. Mengetahui Energi Modul Surya (Emodul) Untuk menentukan energi modul surya (Emodul), dapat diperoleh dengan menggunakan rumus : E modul = P n t r [Wh]... (2.5) dimana, Emodul = Energi modul (Wh) tr = Lama waktu radiasi rata rata (jam) Mengetahui temperature kerja harian. 4. Penentuan/perkiraan waktu outonomi sistem (toton) Penentuan waktu regenerasi sistem (tregen) Jadi jumlah modul modul yang diperlukan untuk mensuplai kebutuhan beban perhari : (Ir. Ungul Wibawa. MSc, 2001 : 23) N = ( E total t oton ) (2. 6) ( E modul t regen ) dimana, N = jumlah modul E total = total energi (Wh) t oton = waktu otonomi (h) t regen = waktu renegerasi (h) Adapun untuk penentuan jumlah modul surya dapat digunakan persamaan lain yakni persamaan 2.7 di bawah ini : (Sumber : ( -listrik-tenaga-surya) Pemakaian Daya Total n Panel = Kap Modul Surya X Penyinaran Matahari... ( 2.7 ) Battery charge regulator (BCR) Digital Battery Control Regulator merupakan otak pengaturan sistem charging dari solar panel yang didesain multi fungsi. Digital BCR bisa difungsikan sistem normal atau auto load. Untuk menghitung kebutuhan kapasitas BCR, maka harus mengetahui dulu karakteristik dan spesifikasi dari solar panel dan yang harus diperhatikan adalah angka Isc, nilainya dikalikan dengan jumlah panel surya, hasilnya merupakan nilai berapa nilai minimal dari charge controller yang dibutuhkan seperti pada persamaan 2.8 berikut : (sumber : blogspot.co.id/2012/10/menghitung-kebutuhan-tenaga -surya.html) 3

4 Kapasitas BCR = n Panel x Isc Panel. ( 2.8) Dimana, n Panel = Jumlah panel yang digunakan I sc Panel = I sc masing-masing panel Batere Batere merupakan peralatan penting pada suatu PLTS. Batere menyimpan energi listrik yang diterimanya pada siang hari dan akan dikeluarkan pada malam hari untuk melayani beban (terutama untuk penerangan). Ada tiga faktor yang perlu diperhatikan dalam penentuan kapasitas batere adalah tegangan kerja sistem, Penentuan waktu otonomi [t oton] sistem dan tingkat pengosongan dan pengisian batere. (Ir. Unggul Wibawa. MSc, 2001:4-19) otonomi batere dipahami sebagai estimasi lama waktu operasional batere, saat tidak ada suplai dari modul surya. Makin lama waktu otonomi, makin tinggi kapasitas batere yang diperlukan. Untuk menentukan muatan batere dapat hitung dengan persamaan 2.9 dan 2.10 berikut : (Sumber : Ir. Unggul Wibawa. MSc, 2001:4-21) (Q) = E total U Jadi... (2.9) (Q oton ) = Q t oton... (2.10) Dimana (Q) = muatan batere harian (Ah) (Q oton ) = muatan batere (Ah) (E total) = energi (Wh) (U ) = tegangan batere toton = waktu otonomi (h) Sedangkan untuk kapasitas suatu batere, tidak mungkin suatu batere dikosongkan penuh 100%. Perlu diperhitungkan tingkat pengosongannya, biasanya 50 % - 75 %, tergantung dari jenis baterenya. Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.11 sebagai berikut : K N = Q oton Pengosongan batere [Ah]... (2.11) Dimana K N = Kapasitas batere (Ah) Pengosongan baterai = persen (%) Beban Secara umum, agar pemakaian energi PLTS menjadi efektif, pengelolaan bebannya juga harus optimal, yaitu : (sumber : dokumen.tips/ documents/et-plts-s01-5-komponen-komponen-plts. html) a. Menggunakan peralatan listrik yang memiliki efisiensi dan kehandalan yang tinggi. b. Titik kerja beban sesuai (match) dengan titik kerja optimum PLTS. Hal ini akan sangat penting untuk PLTS yang tidak menggunakan batere seperti PLTS untuk pompa air dengan skema direct coupling. c. Penggunaan energi secara efektif (benarbenar digunakan pada saat yang diperlukan) dan menganut asas Demand Side Management (DSM) Tiang Tiang adalah kontruksi bangunan yang kokoh, berfungsi untuk menyangga atau merentangkan penghantar dengan ketinggian dan jarak yang cukup agar aman bagi manusia dan lingkungan sekitarnya. Penempatan atau pemasangan tiang lampu penerangan jalan merupakan keputusan teknis yang harus didasarkan pada karakter jalan raya, ciri-ciri fisik, lingkungan, pemeliharaan yang tersedia, ekonomis, estetika, dan tujuan penerangan secara keseluruhan.( Sumber : SNI 7391 : 2008) 2.5. Komponen-Komponen Elektronika Dalam bidang elektronoka mengenal dua macam komponen elektronika yaitu, komponen aktif dan komponen pasif. Seperti terlihat pada gambar 2.22 bentuk fisik semua komponen elektronika. (Dedy Rusmadi 2007: 15). Sumber : Gambar 2.22 Komponen-Komponen Elektronika 2. PENENTUAN LOKASI DAN PERANCANGAN ALAT 3.1. Lokasi Rencana Pemasangan Lampu Penerangan Jalan Umum Menggunakan Photovoltaik. Salah satu lokasi potensial untuk pemasangan lampu penerangan jalan umum menggunakan photovoltaik yang telah di survey terletak di pertigaan Dusun Gunung Batu berdampingan dengan pos kamling Rukun Tetangga 04 Rukun Warga 02, yang merupakan bagian dari Desa Tangkil, Kecamatan Caringin, Kabupaten Bogor, Provinsi Jawa Barat. 4

5 3.2. Perancangan PJU Photovoltaik Perancangan alat ini di tujukan sebagai proyek percontohan yang tidak menutup kemungkinan di kemudian hari akan dilakukan pemasangan lampu PJU berbasis photovoltaik secara menyeluruh di wilayah yang tidak memungkinkan untuk pemasangan penerangan jalan umum oleh jaringan PLN. Kemudian sebelum membahas langkah selanjutnya mengenai bagian-bagian yang ada pada perancangan PJU photovoltaik secara umum dapat dilihat pada konfigurasi gambar 3.2 diagram dibawah ini : Modul Surya Regulator (BCR) Batere Beban Listrik : Gambar 3.2 : Konfigurasi Sebuah PJU Photovoltaik Sederhana Selanjutnya untuk kontruksi secara keseluruhan perancangan PJU Photovoltiak dapat dilihat pada gambar 3.3. Dimana pada perancangan PJU ini terdiri dari beberapa komponen yang terpisah dengan fungsi yang berbeda kemudian setelah itu dilakukan perakitan sesuai dengan desain kontruksi PJU sehingga menjadi sebuah alat penerangan jalan umum yang dapat dipasang dan berfungsi sebagaimana mestinya. PJU yang meliputi Tiang utama, dudukan panel surya (Photovoltaik), tiang lampu, dudukan lampu (armatur lampu), box panel kontrol dan dudukan pondasi bawah. Seperti akan dijelaskan dibawah ini masing masing bagian kontruksi tiang PJU adalah sebagai berikut : 1. Kontruksi tiang a. Perancangan tiang utama (tiang 1). b. Perancangan tiang menara (tiang 2) c. Kontruksi tiang lampu d. Kontruksi tiang dudukan photovoltaik 2. Kontruksi dudukan lampu (armatur lampu) 3. Kontruksi box panel kontrol. 4. Kontruksi pondasi tiang bawah Perancangan rangkaian eletronika Dalam perancangan PJU Photovoltaik diperlukan sistem rangkaian elektronika yang berfungsi sebagai alat kendali dan juga pengaturan sistem penyaluran energi matahari yang kemudian dirubah menjadi energi listrik setelah itu akan dimanfaatkan sebagai penerangan dengan menggunakan lampu LED untuk merubah dari energi listrik menjadi cahaya. Didalam rangkaian elektronika untuk PJU photvoltaik perancangan sistem kontrol rangkaian elektronika adalah proses dimana perancangan rangkaian kontrol ini dibagi menjadi dua bagian yaitu yang pertama membuat ragkaian kontrol BCR dan saklar otomatis menggunakan sensor LDR. Adapun bentuk fisik BCR dan sensor LDR dapat dilihat pada gambar 3.11 serta tahap perancangan rangkaian terbut dapat dijelaskan sebagai berikut : Gambar 3.11 : Bentuk Fisik BCR dan Sensor LDR Gambar 3.3 : Rancangan PJU Photovoltaik Tahap perancangan konstruksi tiang PJU. Pada tahap ini adalah proses dimana perancangan pembuatan konstruksi tiang a. Perancangan rangkain BCR Salah satu rangkain eletronika yang digunakan dalam perancangan PJU photovoltaik ini adalah rangkaian BCR. Fungsi dari BCR dalam perancangan ini adalah sebagai kontrol atau pengendali arus listrik yang dihasilkan oleh photovoltaik yang 5

6 akan dialirkan untuk di simpan ke batere. Rangkaian diagram skematik dari BCR dapat dilihat pada gambar 3.11 dibawah ini : Gambar 3.12 : Skema Rangkaian BCR b. Perancangan rangkain sensor LDR Untuk mempermudah dan membuat sistem yang lebih otomatis dimana penyalaan dan pemadaman lampu LED PJU dilakukan tanpa intervensi manusia maka dirancanglah rangkaian sensor dengan menggunakan LDR. Secara keseluruhan rangkaian sensor LDR dapat dilihat pada skema gambar 3.12 di bawah ini : spesifikasinya dari modul surya tersebut, adapun data teknis modul surya dapat dilihat pada tabel 4.1 dibawah ini : Tabel 4.1 Spesifikasi Modul Surya Peak Power (Pmax) Warranted Minimum Pmax Voltage (Vmp) Current (Imp) Open Circuit Voltage (Voc) Short Circuit Current (Isc) Minimum Byapass Dioda Maxcimum Serieus Fuse Standard Test Condition 50 Watt 45 Watt 17,5 Volt 2.9 Ampere 21.8 Volt 3,2 Ampere 9 Ampere 20 Ampere Sumber : Data Teknis Peralatan 1000W/m 2, AM 1,5 and 25 o C Dengan spesifikasi modul surya diatas, dengan demikian daya nominal modul dapat digunakan persamaan (2.3) adalah sebagai berikut : PN = U x I P N = 17,5 Volt x 2,9 Ampere P N = 50,75 Watt = 50 Watt Untuk mengetahui lama waktu radiasai ratarata (t r) sebelum menentukan jumlah modul surya, mengetahui terlebih dahulu potensi energi rata-rata (G) dalam (Wh/m 2 ) dalam hal ini, diambil untuk nilai radiasi hariannya adalah Wh/m 2 yang telah dibahas pada bab sebelumnya, sedangkan untuk intensitas radiasi terdapat pada spesifikasi modul surya pada tabel 4.1, maka didapat dengan menggunakan persamaan (2.4) dibawah ini : Potensi energi matahari rata rata Wh/m2 (t r ) = Intensitas radiasi Wh/m 2 Gambar 3.13 : Skema Rangkaian Sensor LDR 4. ANALISA DAN PENGUJIAN Dalam perancangan lampu penerangan jalan umum menggunakan photovoltaik, yang pertama kali dianalisa adalah beban yang terpasang pada PJU Photovoltaik, jumlah modul (panel surya), kapasitas batere. Beban yang terpasang pada tiang PJU adalah satu buah lampu LED dengan daya 12 Watt jam, 12 Vollt DC dan penerangan ini digunakan pada malam hari atau cuaca mendung tanpa ada sinar matahari sama sekali, diasumsikan penggunakan penerangannya selama 12 jam/hari Menentukan Kebutuhan Panel Surya Dalam menentukan kebutuhan panel surya terlebih dahulu harus mengetahui dari (t r ) = harinya Wh/m Wh/m 2 = 2,267 hours, setiap Untuk menentukan energi modul surya (Emodul) dengan menggunakan persamaan (2.5) jadi dapat di ketahui barapa besar energi listrik rata-rata yang di dapat oleh sebuah modul surya yaitu dengan cara : Emodul = Pn x tr E modul = 50,751 W x 2,267 h = 115,05 Wh perhari Jadi energi listrik yang didapat oleh modul surya (photovoltaik 50 Wp) adalah 115,05 Wh perhari. Dimana data dari beban yang direncanakan terpasang sebesar 12 Watt dengan tegangan 12 Volt maka, energi listrik perhari yang akan dibutuhkan adalah sebesar 144 Wh perhari. Setelah mendapatkan jumlah total kebutuhan energi listrik perhari, untuk menghitung 6

7 jumlah kebutuhan modul surya yang akan digunakan pada PJU photovoltaik yang kemudian diasumsikan bahwa waktu otonom batere 2 hari serta lama waktu regenerasi batere selama 1 hari maka dapat dihitung menggunakan persamaan (2.6) : N = N = ( E total t oton ) ( E modul t regen ) 144 x 2 = 1,98 modul = 2 modul. 115,05 x 1 Berdasarkan hasil perhitungan jumlah panel surya yang dibutuhkan PJU photovoltaik sebanyak 2 unit dengan kapasitas 50 Wp. Adapun untuk menentukan jumlah kebutuhan modul dengan menggunakan persamaan lainnya, yaitu meggunakan persamaan 2.7, seperti yang dapat dilihat di bawah : n Panel = n Panel = Pemakaian Daya Total Kap Modul Surya X Penyinaran Matahari Wp x 5 Jam = 0,57 dibulatkan 1 modul surya Jadi modul surya yang dibutuhkan adalah 1 modul surya dengan ukuran 50 WP. Maka pada perancangan PJU photovoltaik ini menggunakan 1 buah modul surya dengan kapasitas 50 Wp Menentukan Kebutuhan Batere Kapasitas batere yang akan digunakan pada PJU photovoltaik ini adalah jenis batere sekunder atau batere kering batere yang bisa diisi berulang ulang dengan tegangan kerja batere 12 Volt arus searah. Untuk efisiensi daya tahan batere, karena tidak mungkin suatu batere dikosongkan penuh (100%), perlu diperhatikan tingkat pengosongannya. Penggunaan efisiensi sebaiknya tidak lebih dari 75 % dari kapasitas batere, dan dapat mempertimbangkan hari otonom yaitu kemampuan batere untuk mensuplai beban ketika tidak ada sinar cahaya matahari, waktu otonom yang biasa digunakan atau diasumsikan sekitar 2 hari. Maka kapasitas batere dapat diamati sebagai berikut yaitu dengan menggunakan persamaan (2.9) dan (2.10): Muatan Batere (Q) harian = Etotal / U (Q) harian = 144 Wh / 12 V = 12 Ah Jadi Muatan batere (Q oton ) = Q x t oton (Q oton ) = 12 Ah/h x 2 h = 24 Ah Dan untuk Kapasitas batere menggunakan persamaan (2.10) berikut ini : KN =Qoton / Pengosongan batere K N = 24 Ah / 0,75 = 32 Ah. Maka perlu diperhatikan batere yang harus disediakan sebanyak 1 unit dengan kapasitas 32 Ah, 12 volt atau lebih baik menggunakan 45 Ah, 12 Volt. Karena bahwa tingkat pengosongan batere, juga berpengaruh terhadap usia guna batere Menentukan Kebutuhan BCR Untuk menentukan kapasitas dari Batere Control Regulator (BCR) pada PJU photovoltaik harus disesuaikan dengan nilai arus short circuit (Isc), dimana arus short circuit (Isc) bisa dilihat pada tabel 4.1, sedangkan jumlah panel surya sebanyak 1 unit maka kapasitas arus BCR yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8) berikut ini : Kapasitas BCR = n Panel x Isc Panel Kapasitas BCR = 1 x 3,2 = 3,2 Ampere Jadi kapasitas BCR yang diperlukan sebanyak 1 unit dengan kapasitas BCR minimum 3,2 Ampere Pengujian Photovoltaik Adapun untuk mengetahui besarnya nilai daya keluraan dari photovoltaik, maka dilakukan pengujian selama 3 hari berturutturut pada bulan Desember 2015, adapun pengujian perharinya yaitu selama 10 jam yang dimulai pukul WIB sampai dengan pukul WIB dengan berbagai keadaan kondisi cuaca, baik itu pada saat kondisi cuaca cerah, berawan, mendung dan pada saat kondisi hujan. Adapun hasil Pengujian photovoltaik 50 Wp dapat terlihat pada tabel 4.2 sampai dengan tabel 4.4 di bawah ini : Tabel 4.2 Hasil Pengujian Photovoltaik 50 Wp Hari ke 1 PV tanpa beban Voc Isc Cuaca ,13 0,29 Berawan ,22 0,32 Berawan ,36 0,31 Berawan ,62 1,50 Cerah ,66 1,83 Cerah ,48 1,65 Cerah ,56 1,55 Cerah ,05 1,33 Cerah ,43 0,84 Hujan ,93 0,38 Mendung ,62 0,01 Mendung 7

8 arus Daya (Watt) Tegangan Tabel 4.3 Hasil Pengujian Photovoltaik 50 Wp Hari ke 2 PV tanpa beban Voc Isc Cuaca ,66 0,23 Hujan ,23 0,40 Hujan ,00 0,59 Hujan ,69 0,97 Hujan ,86 0,78 Hujan ,74 0,75 Hujan ,91 0,94 Hujan ,72 0,73 Mendung ,96 1,09 Berawan ,63 0,42 Mendung ,43 0,02 Mendung Tabel 4.4 Hasil Pengujian Photovoltaik 50 Wp Hari ke 3 PV tanpa beban Voc Isc Cuaca ,22 1,96 Cerah ,86 2,04 Cerah ,96 2,13 Cerah ,04 2,56 Cerah ,18 2,40 Cerah ,52 2,09 Cerah ,98 3,26 Cerah ,27 0,92 Mendung ,88 0,41 Hujan ,16 0,40 Hujan ,09 0,12 Mendung Untuk perubahan tegangan output photovoltaik digambarkan pada gambar 4.1 yaitu kurva perubahan nilai tegangan ratarata photovoltaik tanpa beban. Sedangkan untuk perubahan nilai arus output photovoltaik digambarkan pada gambar 4.2 yaitu kurva perubahan nilai arus rata-rata photovoltaik tanpa beban di bawah ini : Output tegangan photovoltaik berdasarkan waktu penyinaran matahari 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 19,00 19,44 19,44 19,45 19,57 19,25 19,48 19,01 19,09 18,24 14, Voc rata-rata Gambar 4.1 Kurva perubahan nilai tegangan rata-rata photovoltaik Pada gambar 4.1 dan 4.2 kurva perubahan nilai tegangan dan nilai arus photovoltaik diatas dapat diketahui bahwa tegangan dan arus output dari photovoltaik nilainya selalu berubah-ubah setiap jamnya, dimana faktor utama yang mempengaruhi perubahan nilai tegangan dan arus dari photovoltaik yaitu faktor perubahan tingkat kondisi cuaca serta tingkat radiasi matahari yang diserap photovoltaik. Di bawah ini perubahan daya output rata-rata photovoltaik selama 10 jam perhari seperti terlihat pada tabel 4.5 berikut ini : Tabel 4.5 Nilai Perubahan Daya Rata-Rata Photovoltaik Berdasarkan Penyinaran Matahari Selama 3 Hari (WIB) Voc rata-rata Isc rata-rata Pout rata-rata (Watt) ,00 0,83 15, ,44 0,92 17, ,44 1,01 19, ,45 1,68 32, ,57 1,67 32, ,25 1,50 28, ,48 1,92 37, ,01 0,99 18, ,09 0,78 14, ,24 0,40 7, ,05 0,05 0,70 sumber : Author Pada tabel 4.5 di atas nilai perubahan daya dari photovoltaik setiap jamnya dapat terlihat jelas, dengan perubahan kondisi cuaca dari cerah, cerah redup, berawan, mendung hingga turun hujan, dapat mempengaruhi daya output dari photovoltaik seperti terlihat pula pada Gambar 4.3 kurva perubahan daya output rata-rata photovoltaik di bawah ini : Output daya photovoltaik berdasarkan penyinaran matahari 45,00 40,00 32,61 32,68 37,34 35,00 30,00 28,81 25,00 19,63 20,0015,71 18,89 15,00 17,88 14,89 10,00 5,00 7,30 0,00 0, (WIB) 2,00 1,60 1,20 0,80 0,40 0,00 Output arus photovoltaik berdasarkan waktu penyinaran matahari 0,83 0,92 1,01 1,68 1,67 1,50 1,92 0,99 0,78 0,40 0, Gambar 4.2 Kurva Perubahan Nilai Arus Photovoltaik Gambar 4.3 Kurva Perubahan Daya Output Rata-Rata Photovoltaik 4.5. Pengujian Batere Adapun untuk mengetahui besarnya nilai daya keluraan dari batere, maka dilakukan pengujian selama 3 hari berturut-turut, adapun pengujia perharinya yaitu selama 12 jam yang dimulai pukul WIB sampai dengan pukul WIB, dimana diasumsikan bahwa batere tidak 8

9 Tegangan dan Persentasi mendapatkan pasokan energi listrik dari photovoltaik atau dalam kondisi cuaca tanda tanpa ada sinar matahari selama 2 hari dan 1 hari batere mendapat pasokan energi matahari. Adapun hasil Pengujian Batere dengan kapasitas 45 Ah, tegangan 12 Volt dc, dengan beban 12 watt lampu LED dapat dilihat pada tabel 4.6 sampai dengan tabel 4.8 di bawah ini : Tabel 4.6 Hasil Pegujian Batere Hari 1 Tanpa Pengisian Tabel 4.7 Hasil Pegujian Batere Hari 2 Tanpa Pengisian Tabel 4.8 Hasil Pegujian Batere Hari 3 Dengan Pengisian Tabel 4.9 Tabel Rata-Rata Penurunan Tegangan Batere Terhadap waktu Vbatere Vbatere rata2 Ibatere rata2 persentasi penurunan tegangan terhadap waktu ,11 0,58 0,00% ,09 0,60 0,17% ,08 0,60 0,13% ,06 0,60 0,12% ,05 0,61 0,08% ,04 0,61 0,08% ,03 0,61 0,08% ,01 0,60 0,17% ,00 0,60 0,12% ,98 0,60 0,17% ,96 0,60 0,13% ,95 0,60 0,13% Batere Ibatere Vbeban Beban Rata-rata 0,12% Ibeban Kondisi lampu ,21 0,63 11,86 0,58 Terang ,19 0,63 11,86 0,58 Terang ,18 0,62 11,86 0,58 Terang ,17 0,63 11,86 0,58 Terang ,16 0,62 11,85 0,59 Terang ,15 0,62 11,86 0,58 Terang ,13 0,62 11,86 0,58 Terang ,10 0,63 11,85 0,58 Terang ,07 0,63 11,85 0,58 Terang ,04 0,63 11,86 0,58 Terang ,03 0,63 11,86 0,57 Terang ,01 0,63 11,86 0,58 Terang Vbatere Batere Ibatere Vbeban Beban Ibeban Kondisi lampu ,03 0,58 11,60 0,53 Terang ,01 0,61 11,47 0,57 Terang ,99 0,62 11,47 0,58 Terang ,98 0,62 11,47 0,57 Terang ,97 0,62 11,45 0,57 Terang ,96 0,62 11,44 0,57 Terang ,95 0,62 11,44 0,57 Terang ,93 0,61 11,44 0,57 Terang ,92 0,61 11,43 0,57 Terang ,89 0,61 11,43 0,57 Terang ,88 0,61 11,43 0,57 Terang ,86 0,61 11,43 0,57 Terang Vbatere Batere Ibatere Vbeban Beban Ibeban Kondisi lampu ,19 0,58 11,82 0,54 Terang ,17 0,58 11,82 0,55 Terang ,16 0,57 11,84 0,54 Terang ,14 0,58 11,75 0,55 Terang ,13 0,59 11,68 0,55 Terang ,12 0,59 11,60 0,54 Terang ,11 0,59 11,62 0,53 Terang ,09 0,58 11,50 0,55 Terang ,07 0,59 11,47 0,55 Terang ,06 0,59 11,45 0,54 Terang ,04 0,58 11,42 0,54 Terang ,03 0,58 11,44 0,54 Terang total penurunan tegangan selama 2 hari 2,71% Dengan melihat tabel 4.6 sampai dengan tabel 4.9 maka dapat disimpulkan bahwa nilai tegangan output batere selalu berubah setiap jamnya yaitu dimana terdapat penurunan tegangan batere rata-rata persatu jam sebesar 0,12% atau sebesar 2,71% selama 2 hari tanpa pengisian energi listrik oleh photovoltaik. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada gambar 4.4 Kurva penurunan tegangan batere di bawah ini. 12,15 12,10 12,05 12,00 11,95 11,90 11,85 12,11 12,09 12,08 0,17% 12,06 12,05 0,13% 0,12% Penurunan tegangan batere Gambar 4.4 Kurva Penurunan Tegangan Batere 12,04 0,00% Vbatere rata2 5. KESIMPULAN Setelah melakukan analisa dan pengujian pada pelalatan, perencangan PJU photovoltaik didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Berdasarkan hasil perhitungan dan pengujian bahwa jumlah panel surya yang dibutuhkan pada perancangan PJU photovoltaik adalah sebanyak 1 buah modul surya dengan kapasitas 50 Wp, lebih efisien dengan jumlah beban yang akan disuplai sebesar 12 Watt dengan waktu penyalaan selama 12 jam dan aktualnya sesuai dengan kebutuhan modul PJU photovoltaik. 2. Berdasarkan hasil perhitungan batere dan kapasitas batere pada perancangan PJU Photovoltaik sebanyak 1 buah batere dengan kapasitas 32 Ah, 12 Volt dc, untuk mensuplai beban 144 Wh/perhari, akan tetapi pada aktualnya, perancangan PJU photovoltaik digunakan batere dengan kapasitas 45 Ah, 12 Volt dc, dikarena berdasarkan pertimbangan lokasi penempatan PJU photovoltaik yg berpotensi pengosongan batere selama 3 hari. 12,03 12,01 0,08% 0,08% 0,08% (WIB) 0,17% 12,00 0,12% 11,98 0,17% 11,96 0,13% 0,13% 0,12% 11,95 persentasi penurunan tegangan terhadap waktu 0,18% 0,16% 0,14% 0,10% 0,08% 0,06% 0,04% 0,02% 0,00% 9

10 6. DAFTAR PUSTAKA [1] Dedy Russmadi 2007, Mengenal Teknik Elektronika, Pionir Jaya, Bandung. [2] Prihono.,ST.,MT, Dkk 2010, Jago elektronika secara Otodidak, Kawan Pustaka, Jakarta. [3] Sulasno 2009, Teknik Konversi Energi Listrik dan Sistem Pengaturan, Graha Ilmu, Yogyakart [4] Unggul Wibawa.,Ir.,MSc. 2001, Sumber Daya Energi Alternatif, Penerbitan Universitas Brawijaya, Malang. [5] Zuhal, 1995, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, PT. Gramdia Pustaka Utama, Jakarta. [6]..., pembangkit-listrik-tenaga-suryadiindonesia. [7]..., BAB_II.pdf. [8]..., blogspot.co.id. [9]..., penerangan-jalan-umum-tenaga-suryapjuts-20w-tiang-6m.html. [10]..., php/home/instalasi-listrik-tenaga-surya. [11]..., gspot.co.id/2012/10/menghitungkebutuhan-tenaga-surya.html. [12]...,dokumen.tips/documents/et-pltss01-5-komponen-komponen-plts.html. [13]...,SNI 7391 : [14]..., -jenis-komponen-elektronika-besertafungsi-dan-simbolnya/ 7. PENULIS : 1. Budi Mulyawan, ST. Alumni (2016) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 2. Prof. Dr. Ir. H. Didik Notosudjono, M.Sc. Guru Besar Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 3. Evyta Wismiana, ST.,MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor. 10