MAKALAH SEMINAR KERJA PRAKTEK SISTEM KONVERTER PADA PLTS 1000 Wp SITTING GROUND TEKNIK ELEKTRO-UNDIP Novio Mahendra Purnomo (L2F008070) 1, DR. Ir. Joko Windarto,MT. 2 1 Mahasiswa dan 2 Dosen Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Jalan Prof. Sudharto S.H Tembalang, Semarang Abstrak- Pemakaian energi yang terus meningkat disertai menipisnya sumber daya alam yang tak terbarukan telah memaksa manusia untuk terus mencari sumber-sumber energi alternative yang bisa membantu memenuhi kebutuhan energy tersebut. Sel surya adalah salah satu penemuan yang mampu mengubah energi yang berasal dari matahari menjadi energi listrik, Namun tanpa didukung dengan kesatuan system yang andal, energi listrik yang dihasilkan tidak mampu maksimal dan tidak dapat memiliki nilai kegunaan yang tinggi. Adapun komponen pendukung sel surya tersebut diantaranya adalah media penyimpanan, konverter, instalasi yang baik, dan juga pengontrolan system yang handal. konverter memegang peranan penting dalam system pembangkitan energy listrik menggunakan perangkat sel surya, yaitu guna mengubah energy listrik DC yang dihasilkan oleh panel surya menjadi listrik AC seperti yang biasa disuplai oleh PLN kata kunci: Energi alternative, sel surya, konverter 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 panel surya. 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). Pada saat ini penggunaan tenaga matahari (solar panel) masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan perusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar. Kemudian menjual energi listrik secara komersial,
tentu harga tarif dasar listrik akan jauh meningkat dibandingkan saat ini. Sistem konverter dalam sebuah PLTS memegang peranan yang penting dalam penyuplaian beban, sebab sebagian besar peralatan elektronik yang banyak terdapat di pasaran menggunakan tegangan AC, sedangkan daya listrik yang dihasilkan panel surya merupakan tegangan DC, sehingga converter ini dapat memudahkan para pengguna dalam mencari peralatan elektronik yang dibutuhkan. d. Menumbuhkan jiwa engineer yang tanggap terhadap aplikasi yang ada di lapangan. e. Sebagai media untuk memperoleh ilmu, pengalaman berpikir kritis dan praktis, melatih ketrampilan serta bertindak dalam lingkungan masyarakat industry yang sesuai dengan disiplin ilmu yang di pelajari mahasiswa. f. Mampu Beradaptasi dengan lingkungan kerja sesungguhnya dengan kualitas yang dipertanggungjawabkan. 1.2 Tujuan 1.2.1 Tujuan Umum a. Memperluas wawasan ilmu mahasiswa tentang orientasi pengembangan teknologi sumber daya energy terbarukan di masa sekarang dan mendatang, sehingga diharapkan mahasiswa dapat memahami teori dan kenyataan yang dihadapi di lapangan. b. Menambah informasi dan pengetahuan mengenai prinsip yang dipelajari selama kuliah dengan aplikasinya di lapangan. c. Mengukur sejauh mana kemampuan analisa perbandingan secara teori dengan kondisi nyata di lapangan. 1.2.2 Tujuan Khusus a. Mengetahui dan mengikuti instalasi dan pemasangan perngkat-perangkat pembangkitan tenaga suya. b. Meningkatkan pengetahuan dan mempelajari khususnya tentang Sistem Penyimpanan dalam PLTS. c. Melihat dan mengamati secara langsung alat-alat yang terdapat pada PLTS serta mengetahui prinsip kerjanya secara umum dari masingmasing alat. d. Mampu mengidentifikasi permasalahan dan menganalisa permasalahan yang berhubungan dengan PLTS yang sesuai bidang keilmuan elektro.
1.3 Batasan Masalah Dalam laporan kerja praktek ini hanya membahas sistem konverter yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 1000Wp Sitting Ground Teknik Elektro UNDIP tanpa membahas rangkaian elektronik yang ada pada bagian dalam konverter tersebut. II. Konverter SSL series Konverter SSL series ini, tepatnya seri PM-1500SSL-24X adalah konverter yang terpasang pada sitting ground teknik elektro Universitas Diponegoro. Secara garis besar, konverter ini berfungsi sebagai pengubah daya listrik arus searah yang berasal dari panel surya dan baterai yang memiliki tegangan DC 26.4 V - 28.8 V, dan keluaran dari inverter adalah gelombang sinus murni 180 V 240 Vdengan frekuensi 50 Hz/ 60 Hz. Inverter ini juga memiliki input dari sumber AC lainnya, misalnya PLN/genset. pada konverter tipe ini merupakan gabungan antara konverter dengan kontroler. Sebenarnya pada konverter ini memiliki tiga jenis sumber input daya listrik, yaitu: 1. Daya input dari panel surya yang berupa arus searah (DC) 2. Daya input dari pembangkit alternative lain maupun PLN yang berupa arus bolak-balik (AC) 3. Daya input untuk menyuplai pada keadaan darurat, biasanya berupa genset (AC) Gambar 2.1 konverter SSL series PM-1500SSL- 24X Untuk pengoperasian konverter tipe SSL series PM-1500SSL-24X dapat dijelaskan pada gambar berikut ini
III. Analisa Dan Pembahasan Gambar 2.2 pengoperasian converter Tabel 2.1 penjelasan dari tombol pada konverter Tabel 2.2 penjelasan lampu indikator pada konverter Pada sitting ground teknik elektro Universitas Diponegoro telah dibangun sel surya dengan daya keluaran maksimal 1000WP, dimana tersusun dari 20 keping sel surya dengan masing-masing daya keluarannya 5WP. Besarnya daya yang dihasilkan sell surya ini terpengaruh dengan intensitas cahaya matahari yang mengenai pada permukaan solar sell tersebut. Cara kerja dari solar sell adalah ketika ada cahaya matahari dengan panjang gelombang elektromagnetik yang cukup yang jatuh pada permukaan panel surya, maka akan terjadi lompatan elektron yang nantinya akan menyebabkan perbedaan potensial antara dua kutub bahan semikonduktor tersebut, sehingga apabila kedua kutub tersebut terhubung dengan beban, akan ada arus listrik yang mengalir. Gambar 2.3 Rangkaian sederhana sollar sell Teknik Elektro UNDIP
Setelah masuk pada konverter, lalu daya listrik langsung digunakan sebagai pengisi baterai (media penyimpanan daya listrik), kali ini baterai yang digunakan adalah jenis aki basah (aki yang memerlukan perawatan berkala dengan memperhatikan level cairan asam sulfat didalamnya). Pada suplai yang berasal dari panel surya dapat langsung digunakan sebagai pengisi baterai karena merupakan arus searah, sedangkan daya listrik yang berasal dari sumber lain yang memiliki arus bolak balik, nantinya harus disearahkan dulu dengan rectifier yang telah terdapat didalam konverter SSL series. 3.1 Pengujian Bentuk Gelombang Keluaran Konverter Seperti yang telah disebutkan di awal, bentuk gelombang keluaran AC yang dibentuk pada konverter SSL series telah mendekati bentuk sinyal sinus sempurna. Pada pengujian kali ini, sebelum masuk ke osiloskop, gelombang output dari konverter terlebih dahulu dilewatkan pada oscilocope protection yang memiliki skala 1:100 Gambar 3.1 oscilloscope protection dengan skala 1:100 Pada pengukuran dengan menggunakan ossiloscope protection seperti diatas maka besar tegangan yang terukur pada layar osiloskop harus dikalikan dengan skala yang terdapat pada ossiloscope protection. Gambar 3.2 contoh gelombang keluaran converter
Tabel 3.1 data hasil percobaan pengujian bentuk gelombang keluaran converter Tanpa suplai PLN Dengan suplai PLN mode Teganga n (volt) Frekuens i (Hz) Teganga n (volt) Frekuens i (Hz) Mode 1 200 49,8975 200 49,9444 Mode 2 200 50,0150 200 49,9369 Mode 3 200 49,9039 200 49,0711 Dari tabel diatas terlihat bahwa dari ketiga mode pada konverter menunjukkan gelombang keluaran berbentuk gelombang sinus yang hampir sempurna, sedang pada frekuensi yang tercatat pun mendekati frekuensi ideal tegangan AC, hanya saja pada tegangan yang terterta pada layar osiloskop adalah 2V, berarti tegangan yang masuk ke osiloskop tersebut adalah sebesar 200V (AC), sedangkan apabila diukur dengan voltmeter, tegangan keluaran dari konverter adalah 220V, perbedaan ini dapat terjadi karena terbaginya tegangan yang masuk ke inverter dengan tegangan pada ossiloscope protection. 3.2 Pengujian beban maksimal yang mampu ditanggung tiap mode pada konverter Tiap-tiap konverter memiliki batasan tersendiri terhadap beban yang mampu ditanggungnya agar sistem tetap terjaga dalam kondisi yang baik dan tetap tidak membahayakan terhadap konverter itu sendiri, karena apabila beban yang dipikul konverter melebihi batasan kemampuannya maka akan dapat menyebabkan kerusakan. Pada konverter tipe SSL series yang terpasang pada sitting ground elektro, konverter ini telah dilengkapi dengan recloser, sehingga apabila terjadi kelebihan beban yang terpasang, konverter akan secara otomatis trip (membuka rangkaian sehingga suplai terhadap beban terputus) namun dalam beberapa saat (sekitar 3 detik) konverter akan secara otomatis menutup kembali (recloser), akan tetapi apabila ternyata beban masih melampaui batas, maka akan trip kembali, dan akan berlanjut hingga 3kali recloser. Apabila setelah tiga kali recloser ternyata beban masih berlebih, makakonverter harus dihidupkan secara manual. Pada pengujian beban maksimal ini, alat yang digunakan sebagai beban adalah lampu pijar dan semua sumber yang digunakan sebagai penyuplai daya telah dilepas, sehingga hanya terdapat suplai daya listrik yang berasal dari baterai, dengan demikian didapatkan besarnya daya listrik yang mampu di ubah inverter dari arus dc yang berasal baterai menjadi arus ac yang mampu digunakan sebagai penyuplai beban.
Tabel 3.2 data pengujian beban maksimal pada converter Daya beban maksimal Mode yang dapat ditanggung Mode 1 2,222kW Mode 2 2,222kW Mode inverter 2,266kW only Mode charge - only Dari table diatas terlihat bahwa besarnya daya listrik yang mampu disuplai tiap mode tanpa adanya suplai dari luar selain baterai adalah sebesar 2,222kW hingga 2,266kW, namun pada mode charge only, ketika suplai PLN dilepas, maka daya yang mengalir pada beban AC pun tidak ada, ini karena pada mode charge only suplai daya listrik yang berasal dari PLN selain sebagai pengisi daya pada baterai, dia pun juga sebagai penyuplai daya listrik yang nantinya digunakan oleh beban, sehingga apabila tanpa suplai PLN tidak aka nada arus yang mengalir melalui beban AC 3.3 Pengujian tanpa beban Pengujian tanpa beban dilakukan untuk mengetahui besarnya daya yang diserap oleh converter guna pengoperasian converter itu sendiri. Pada saat pengujian ini, sumber yang berasal dari PLN dan PV telah dilepaskan, sehingga hanya ada sumber dari cadangan yang telah tersimpan pada baterai. Berikut data yang diperoleh Tabel 3.3 data pengujian converter ketika tanpa beban V (VOLT) I (A) P(WATT) 26,2 0,56 14,6 Dari table diatas dapat dilihat bahwa pada saat kondisi tanpa beban, converter menyerap 14,6 watt daya listrik guna operasinya, sedangkan efisiensi tidak dapat dihitung karena tidak ada daya keluaran yang berasal dari converter. IV. PENUTUP Kesimpulan 1. Energi yang dihasilkan Sel surya tidak sama setiap waktunya, hal ini tergantung pada intensitas cahaya matahari yang ada pada saat itu. 2. Gelombang keluaran dari konverter SSL series PM-1500SSL-24X memiliki bentuk yang menyerupai gelombang sinus murni. 3. Beban maksimal yang mampu ditanggung konverter ketika tidak
disuplai PLN untuk tiap mode (kecuali mode charge only) relatif sama. 4. Mode 1 memiliki efisiensi paling tinggi ketika tidak ada suplai dari PLN dan PV. 5. Daya yang dikonsumsi konverter untuk operasinya sendiri adalah sebesar 14,6 Watt. 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. Yogyakarta: proyek pengembangan kurikulum DEPDIKNAS. [4] SSL user manual BIODATA PENULIS Novio Mahendra Purnomo (L2F008070) lahir di Semarang 27 November 1989, menempuh pendidikan di SDN Siliwangi 03, SMPN 30 Semarang, SMAN 3 Semarang, Dan saat ini masih menempuh pendidikan di Teknik Elektro Univertsitas Diponegoro Semarang konsentrasi ketenagaan DAFTAR PUSTAKA [1] Sulasno, Ir. 2004. Dasar Teknik Konservasi Energi Listrik dan Sistem Pengaturan. Semarang: Badan Penerbit Universitas Diponegoro. [2] Muhammad, H.Rasyid. 1993. Elektronika Daya Edisi bahasa Indonesia jilid I. Jakarta:PT. Prenhallindo, [3] Tim fakultas teknik UNY.2003. Teknik Dasar Rectifier Dan Inverter. Semarang, Maret 2011 Mengetahui dan Mengesahkan, Dosen Pembimbing D.R. Ir Joko Windharto, M.T NIP. 196405261989031002