1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia secara geografis terletak di daerah tropis yaitu 6 0 LU 11 0 LS dan 95 0 BT 141 0 BT. Indonesia dianugerahi berbagai jenis sumber daya yang berpotensi sebagai sumber energi. Potensi sumber daya energi yang dimiliki berupa sumber daya energi fosil dan potensi sumber daya energi terbarukan. Sumber energi fosil meliputi minyak bumi, gas bumi, batubara, dan coal bed methane, sedangkan potensi energi terbarukan terdiri dari panas bumi, tenaga air, tenaga surya, biomassa dan tenaga angin. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari berbagai lokasi di Indonesia menunjukan sumber daya energi surya di Indonesia dapat dikelompokkan berdasarkan wilayah yaitu kawasan barat dan timur Indonesia. Sumber daya energi surya Indonesia berdasarkan wilayah adalah sebagai berikut : Kawasan barat Indonesia = 4.5 kwh/m2.hari, variasi bulanan sekitar 10% Kawasan timur Indonesia = 5.1 kwh/m2.hari, variasi bulanan sekitar 9% Rata-rata Indonesia = 4.8 kwh/m2.hari, variasi bulanan sekitar 9%. Dalam kontek pemanfaatan energi surya untuk penyediaan tenaga listrik, terdapat 3 alternatif yaitu : penyediaan listik individual per rumah (Solar Home System), Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) hybrid
2 dengan pembangkit listrik lainnya (angin dll.) atau PLTS terintegrasi dengan jaringan listrik PLN yang ada. Pada saat ini pemanfaatan energi surya di Indonesia masih sangat rendah yaitu sekitar 8 MW, berupa Solar Home System (SHS) untuk penyediaan listrik di wilayah perdesaan. Rendahnya pemanfaatan potensi energi surya dikarenakan harga peralatan (panel surya) yang masih mahal. Dengan makin berkembangnya permintaan pasar panel surya di dunia, diperkirakan harga panel surya masa mendatang akan cenderung turun. Oleh karena itu, pemanfaatan energi surya Indonesia perlu terus dikembangkan termasuk kemungkinan pemanfaatan dalam skema terintegrasi dengan jaringan PLN. Sistem energy hybrid merupakan kombinasi dari sistem energy konvensional berbahan bakar fosil dan sistem energy baru dan terbarukan, sistem yang handal dalam hal ketersediaanya energy listrik, sehingga suatu unit kerja atau konsumen merasa nyaman dalam bekerja, tidak terganggu karena adanya gangguan/pemadaman dari PLN. Inverter merupakan suatu komponen/hardware yang mempunyai peranan penting dalam sistem energy hybrid, yang berfungsi mengubah tegangan dan arus direct current/dc menjadi tegangan dan arus alternating current/ac. Desain inverter dan penelitian ini dapat digunakan untuk kegiatan pendidikan dan penelitian bidang energy baru dan terbarukan. Media pendidkan ini dikembangkan dan ditujukan untuk kegiatan pembelajaran peserta didik di tingkat SLTA/SMK pada mata pelajaran teknik tenaga listrik
3 maupun di tingkat Perguruan Tinggi agar peserta didik dapat mengetahui sistem hybrid, energy baru dan terbarukan dan rangkaian inverter dengan lebih baik. 1.2 Indentifikasi Masalah Perancangan dan penentuan sistem hybrid dan sistem automatic control and switching merupakan hal yang sangat penting dalam hal suplai energy listrik ke beban/konsumen. Switch akan mengatur secara otomatis pasokan energy listrik dengan skala prioritas, dengan urutan sumber energy listrik PLTS/Accu/Inverter, PLN, dan Diesel generator. Pengaturan waktu tunda/time delay on antar berbagai sumber enegi listrik merupakan hal yang sangat penting. Perancangan dan perakitan inverter yang praktis dan mudah dalam proses manufakturnya guna keperluan kegiatan pembelajaran di Sekolah-sekolah dan kegiatan penelitian di tingkat Perguruan Tinggi. 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang diuraikan di atas, maka rumusan masalah dari penelitian ini adalah : 1.3.1 Bagaimanakah desain inverter yang dapat digunakan dalam sistem energy listrik dan untuk mengetahui efisiensi (η) inverter melalui pengukuran parameter tegangan output dan beban tahanan murni (R)? 1.3.2 Bagaimanakah desain sistem hybrid yang tepat dan dapat diterapkan dalam unit kerja?
4 1.3.3 Kegiatan pendidikan di bidang energy baru dan terbarukan apa saja yang dapat dilakukan dengan menggunakan inverter dan switch? 1.3.4 Bagaimanakah prosedur operasional penggunaan media dalam kegiatan pendidikan dan energy baru dan terbarukan? 1.4 Batasan Masalah Adapun batasan-batasan masalah dalam penelitian ini diantaranya: 1.4.1 Media/inverter dapat dipindah-pindah, sehingga dimensinya disesuaikan dengan sistem hybrid yang akan digunakan dalam pengujian dan penelitian. 1.4.2 Inverter satu phase, 220V, 50Hz, sinusoidal murni berbasis switching menggunakan mikrokontroler ATMega8535. 1.4.3 Battery yang akan digunakan adalah accu dengan spesifikasi yang sudah diketahui, yaitu tegangan 12 V, daya 10 Ah, sebanyak 4 unit. 1.4.4 Modul PV yang digunakan adalah jenis monocrystalline Si cells, daya maksimum 1000 W/m 2, suhu 25 0 C, tegangan output maksimum (V oc ) 26,60V, arus saat daya maksimum 2,29A. 1.4.5 Sumber energy listrik PLN golongan R1, daya 450VA, tegangan 220 V, MCB 2 A. 1.4.6 Sumber energy Diesel-generator ¾ PK. 1.5 Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut: 1.5.1 Mengetahui waktu tunda on/time delay on pada switch yang digunakan pada sistem hybrid.
5 1.5.2 Menghasilkan modul inverter satu phase gelombang penuh (full bridge) dengan pengaturan SPWM. 1.5.3 Mengindentifikasi jenis kegiatan pendidikan di bidang energy baru dan terbarukan, khususnya dalam sistem energy hybrid. 1.5.4 Menghasilkan prosedur operasional penggunaan inverter untuk setiap kegiatan pendidikan dan penelitian. 1.6 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, diantaranya: 1.6.1 Membuka wawasan yang lebih luas bagi peneliti maupun pembaca tentang pentingnya sistem hybrid. 1.6.2 Alat yang dihasilkan dapat dijadikan sebagai media pendidikan dan pelatihan di tingkat SLTA/SMK maupun Perguruan Tinggi. 1.6.3 Dapat digunakan untuk kegiatan penelitian di bidang elektronika daya, khususnya mengetahui karakteristik efisiensi (η) inverter dan karakteristik THD dengan pengaturan SPWM. 1.7 Keaslian Penelitian Sistem energy hybrid telah dikembangkan oleh beberapa kelompok peneliti, yaitu Ismail B et,al.,2002, Afarulrazi Abu Bakar et.al, 2009, Arifin, 2010, Vinoth Kumar et. al., 2010, akan tetapi sistem energy hybrid (energy hybrid system) merupakan kombinasi antara PLN dan PLTS, sehingga dinilai kehandalan pasokan energy listrik ke beban/konsumen kurang begitu bagus. Sistem energy hybrid dengan mengkombinasikan sumber energy PLTS,
6 Battery, PLN dan Diesel-generator belum ada yang mempublikasikan. Sehingga penelitian ini merupakan pengembangan dari peneliti-peneliti sebelumya dengan lebih memfokuskan pada switch otomatis sistem hybrid. Berbagai jenis inverter telah dikembangkan oleh beberapa peneliti, yaitu Slamet M.B, 2009, Jim Doecet, 2007, Warsito A, et. Al., 2007, Afarulrazi Abu Bakar et. al., 2009, pengembangan dan penelitian inverter difokuskan pada karakteristik inverter dan aplikasinya. Pengembangan dan penelitian inverter pada sistem energy hybrid dan difokuskan dalam aplikasi media pendidikan/pengajaran belum pernah dipublikasikan.