Makalah Seminar Kerja Praktek PROSES PENYIMPANAN ENERGI PADA PLTS 1000 Wp SITTING GROUND TEKNIK ELEKTRO-UNDIP Mira Erviana 1, Dr.Ir. Joko Windarto, M.T 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email: mira.erviana@yahoo.com ABSTRAK - Kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse effect) yang menyebabkan global warming, hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil. Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas. Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya, sistem penyimpanan energi perlu mendapat perhatian khusus karena menyangkut ketersediaan energi secara terus-menerus khususnya pada saat mendung atau malam ketika tidak ada sinar matahari. Kata Kunci : Energi yang dapat diperbaharui, Tenaga Surya, Sistem Penyimpanan I. PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Indonesia memiliki karunia sinar matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan solar sel. Pembangkit listrik tenaga surya merupakan teknologi yang ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara). Sistem Penyimpanan dalam sebuah PLTS perlu mendapat perhatian khusus karena sangat mepengaruhi kelangsungan ketersediaan pasokan energi listrik baik pada saat malam hari atau pada saat siang hari dalam keadaan mendung. 1.2 MAKSUD DAN TUJUAN Hal hal yang menjadi tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah : Mengetahui Sistem Penyimpanan Energi dan Proses Pengisian Baterai (berdasarkan beberapa variabel) pada PLTS 1000 Wp Sitting Ground Teknik Elektro UNDIP 1.3 BATASAN MASALAH Batasan masalah masalah yang diambil oleh penulis pada penulisan laporan kerja praktek ini hanya mengenai proses penyimpanan energi pada PLTS 1000 Wp Sitting Ground Teknik Elektro- UNDIP
II. PROSES PENYIMPANAN ENERGI PADA PLTS 1000 Wp SITTING GROUND TEKNIK ELKTRO UNDIP PLTS 1000 Wp Sitting Ground Teknik Elektro menggunakan baterai Skybatt Deep Cycle N100T (12 V 113 AH 221 RC) yang berarti bahwa baterai memiliki tegangan kerja 12 V dengan kapasitas arus 113 A H serta kemampuan untuk menjaga arusnya stabil 25 ampere pada tegangan di atas 10,5 Volt selama 221 menit. Dalam system ini menggunakan 4 buah baterai yang disusun secara 2 unit seri yang kemudian diparalelkan. 2.1 PROSES PENGISIAN BATERAI BERDASARKAN CUACA 2.1.1 Cuaca Mendung = / Kapasitas Daya Solar Cell / 142,378 W = 38.1 jam Berdasarkan hasil perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa untuk mengisi baterai hingga penuh dalam kondisi mendung tanpa bantuan suplai PLN memerlukan waktu 38.1 jam. 2.1.2 Cuaca Panas Berikut ini profil tegangan baterai saat pengisian cuaca panas: Tabel 2. Profil Tegangan Baterai Saat Pengisian Kondisi Panas Berikut ini profil tegangan baterai saat pengisian cuaca mendung : Tabel 1. Profil Tegangan Baterai Saat Pengisian Kondisi Mendung I total supply = 19 A Vtotal supply = 26.4 V Itotal Supply = 5.54 A Vtotal supply = 25.7 V Berdasarkan data di atas pengisian dilakukan pada saat cuaca mendung sehingga bila dalam kondisi mendung, lamanya waktu yang diperlukan untuk mengisi baterai langsung dari solar sell tanpa PLN dapat diketahui melalui perumusan sebagai berikut : Kapasitas Daya Solar Cell = Vtotal supply x I total Supply = 25.7 V x 5.54 A = 142,378 W Berdasarkan data di atas pengisian dilakukan pada saat cuaca panas sehingga bila dalam kondisi panas, lamanya waktu yang diperlukan untuk mengisi baterai langsung dari solar sell tanpa PLN dapat diketahui melalui perumusan sebagai berikut : Kapasitas Daya Solar Cell = Vtotal supply x I total Supply = 26.4 V x 19 A = 501,6 W = / Kapasitas Daya Solar Cell / 501.6 W = 10.81 jam
Berdasarkan hasil perhitungan diatas, dapat diketahui bahwa apabila dalam kondisi sangat panas diperlukan waktu 10.81 jam intuk mengisi baterai hingga penuh. 2.2 PROSES PENGISIAN BATERAI BERDASARKAN MODE INVERTER Inverter tipe SSL Series 1500 Watt yang digunakan pada pada PLTS 1000 Wp Sitting Ground Teknik elektro ini memiliki beberapa macam mode dalam pengoperasiannya, yakni mode 1, mode 2, inverter only dan charge only. Mengingat sistem yang digunakan hybrid dengan PLN, maka kita perlu menganalisa peranan PLN dalam mengisi baterai berdasarkan masingmasing mode. 2.2.1 Pengisian Baterai dari PLN tanpa Solar Cell Karena ketersediaan intensitas matahari yang tidak menentu setiap harinya sedangkan kebutuhan energi yang harus tetap tersedia setiap harinya, maka pada PLTS Sitting ground menggunakan system hybrid dengan PLN untuk membantu keandalan dari sistem. Berikut ini adalah Profil Tengangan pengisian baterai saat di suplai dari PLN tanpa suplai solar cell berdasarkan mode yang berbeda dari inverter. Hal ini dimungkinkan ketika solar cell tidak dapat menyuplai energi dikarenakan mendung, malam atau dalam kondisi maintenance. Tabel 3. Profil Tegangan Baterai Saat Pengisian dari PLN yang berbeda dalam pengisian baterai dari suplai PLN. Untuk mengetahui ulasan dari tiap modenya dapat diketahui sebagai berikut : MODE 1 Dengan menggunakan mode 1 pada converter, lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pengisian dapat diketahui melalui perumusan berikut ini Kapasitas charging PLN = Vbaterai x I total Supply = 28.9 V x 12.4 A = 358.36 W = / Kapasitas charging PLN / 358.36 W = 15.1 jam Dengan cara yang perhitungan waktu pengisian yang sama, Berikut ini adalah hasil perbandingan lamanya waktu yang diperlukan untuk pengisian baterai menggunakan variasi mode pada inverter dengan menggunakan suplai PLN tanpa solar cell. Tabel 4. Perbandingan Baterai berdasarkan Mode Inverter Berdasarkan data diatas menunjukkan bahwa tiap mode dari inverter memiliki peran Melalui tabel perbandingan di atas, dapat disimpulkan bahwa mode charge only ini sangat efektif dalam mengisi baterai, hanya saja dalam mode ini beban di suplai langsung oleh PLN, sehingga apabila tidak ada AC input, tidak dapat menyuplai beban.
Sedangkan mode yang paling flexible untuk digunakan adalah MODE 1 karena apabila tidak ada AC input, sistem tetap dapat menyuplai beban dari baterai, selain itu pengisian baterai saat ada AC input juga lebih efektif dibandingkan mode 2. Untuk mode inverter only, baterai tidak dapat discharge tanpa adanya sumber DC. 2.2.2 Pengisian Baterai dari PLN dan Solar Cell Untuk memperoleh pasokan energi yang optimum, PLTS Sitting ground Teknik Elektro menggunakan hybrid Solar cell dengan PLN. Sehingga, ketika tidak ada suplai dari solar cell, energi dapat diperoleh dari PLN, begitu pula sebaliknya. Hal ini akan mendukung ketersediaan energi setiap saat, walaupun saat mendung ataupun saat sistem PLN sedang pemadaman bergilir. Berikut ini adalah profil data yang diperoleh ketika Solar cell aktif dan PLN aktif. Tabel 5. Profil Pengisian Baterai Saat PLN aktif, Solar Sell Aktif MODE 1 Dengan menggunakan mode 1 pada converter, lamanya waktu yang dibutuhkan untuk pengisian dapat diketahui melalui perumusan berikut ini Kapasitas TOTAL charging = Vbaterai x I total Supply = 28.9 V x 15.9 A = 459.51 W = / Kapasitas Daya total charging / 459.51 W = 11.8 jam Berikut ini adalah hasil perbandingan lamanya waktu yang diperlukan untuk pengisian baterai menggunakan variasi mode pada inverter dengan menggunakan suplai PLN tanpa solar cell, dengan cara perhitungan yang sama dengan mode 1. Tabel 6. Perbandingan Baterai berdasarkan Mode Inverter Berdasarkan data diatas menunjukkan bahwa tiap mode dari inverter memiliki peran yang berbeda dalam pengisian baterai dari suplai PLN. Untuk mengetahui ulasan dari tiap modenya dapat diketahui sebagai berikut : Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui bahwa setelah menggunakan suplai PLN dan solar sell, waktu pengisian terbukti lebih singkat di bandingkan dengan hanya disuplai PLN. Namun, waktu pengisian sangat tergantung dari intensitas cahaya matahari, mengingat bahwa perubahan terus terjadi setiap waktunya. Data di atas diperoleh ketika cuaca dalam keadaan sangat mendung.
2.3 PROSES PENGISIAN BATERAI BERDASARKAN WAKTU Mengingat intenitas cahaya matahari yang senantiasa berubah-ubah tiap waktunya maka energi yang dihasilkan oleh solar cell akan berbeda juga tiap waktunya. Berikut ini data energi yang dihasilkan oleh solar cell dalam sehari pada waktu yang efektif matahari, yakni pukul 08.00-17.00. data di bawah ini diambil ketika cuaca panas. Tabel 7. Daya yang dihasilkan Solar Cell dalam Sehari semakinberkurang sesuai dengan besarnya intensitas sinar matahari. Untuk lebih jelasnya, dapat ditunjukkan melalui kurva berikut ini. Berdasarkan kedua kurva di atas, dapat dilihat bahwa daya listrik yag dihasilkan oleh solar sell pada pukul 08.00 hingga pukul 13.00 terus mengalami kenaikan, namun setelah pukul 13.00 daya listrik yang dihasilkan menurun seiring dengan berkurangnya intensitas cahaya matahari. Sehingga produksi daya listrik yang paling optimum adalah saat pukul 11.00-13.00. Total Daya yang dihasilkan = 1621.05 watt Berdasarkan data di atas, dapat diketahui bahwa daya yang dihasilkan oleh solar cell tidak konstan tiap waktunya. Energi yang dihasilkan dari pagi hingga siang cenderung mengalami kenaikan dan dari siang hingga sore Tabel 8. Profil Baterai Saat Pengisian dan Berbeban 2.4 PROSES PENGISIANBATERAI SAAT BERBEBAN Berikut ini adalah analisa pengisian baterai ketika kondisi Solar Sell ON, sedangkan PLN Off dan sistem dalam keadan berbeban.
Berdasarkan data di atas terlihat bahwa ketika sistem dalam keadaan berbeban, maka arus yang dihasilkan oleh solar sell digunakan untuk mengecharge dan menyuplai beban. Hal ini dapat berlangsung hingga beban rata-rata. Apabila beban pada sistem berlebih, maka solar sell akan dibantu oleh baterai untuk bersama-sama menyuplai beban. III. PENUTUP 3.1 Kesimpulan 1. Energi yang dihasilkan Sel surya untuk pengisian baterai tidak sama setiap waktunya, hal ini tergantung pada intensitas cahaya matahari. 2. Mode pada Inverter yang paling optimal untuk pengisian baterai adalah mode charge only, namun pada mode ini tidak dapat menyuplai beban tanpa sumber AC. 3. Mode pada inverter yang paling flexible untuk digunakan pada sistem adalah MODE 1, karena pengisian dari solar sell dan PLN. Selain itu, dapat menyuplai beban walaupun saat tidak ada pengisian sekali pun. 4. Penggunaan sistem hybrid PLN dengan solar sell dinilai sangat tepat karena dengan adanya 2 sumber dapat menjaga ketersediaan energi baik saat mendung maupun PLN padam 3.2 Saran 1. Perlu adanya pemeliharaan berkala yang dilakukan pada masing-masing komponen pada PLTS untuk menjaga lifetime dari sistem tersebut. 2. Diperlukan adanya sikap toleransi dari pengguna sitting ground untuk turut menjaga kelangsungan dari sistem PLTS demi kenyamanan bersama. Puspitoningrum, Jatmiko. 2006. Komparasi Kekuatan Penyimpanan Energi Listrik Pada Akumulator Kering Dan Basah Pada Tegangan 12 Volt. Universitas Negeri Semarang. Surono. 1990. Dasar-dasar Fisika, Klaten: Intan Pariwara. Syam Hardi. 1983. Dasar-dasar Teknik Listrik Aliran Rata I. Jakarta: Bina Aksara. BIODATA PENULIS MIRA ERVIANA (L2F008062) lahir di Semarang, 22 Juni 1990. Telah menempuh pendidikan di TK AL- Hidayah, kemudian melanjutkan di SDN 1 Perumnas Banyumanik 09. Lulus kemudian melanjutkan di SMP Negeri 21 Semarang. Lulus tahun 2005, lalu melanjutkan di SMAN 4 Semarang. Saat ini sedang menempuh pendidikan Strata 1 di Universitas Diponegoro Konsentrasi Ketenagaan. Semarang, Maret 2011 Mengetahui Dosen Pembimbing Dr. Ir. Joko Windarto, MT NIP. 196405261989031002 Mahasiswa Kerja Praktek DAFTAR PUSTAKA Daryanto. 1987. Pengetahuan Teknik Listrik. Jakarta: Bina Aksara. E. Budikase dan Nyoman Kertiasa. 1997. Fisika. Jakarta: Balai Pustaka. Hadi, Prabawa. 1997. Ilmu Fisika. Jakarta: Prodnya Paramita. Mira Erviana L2F008062