PEMANFAATAN ENERGI MATAHAR! SEBAGAI CATU DAYA PADA BASE TRANCEIVER STATION (BTS) MAKROCELL Badaruddin, Sugiharto Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana Jakarta
ABSTRAK Energi matahari
/
surya merupakan sumber daya alternatif yang prospektif, karena energi
matahari/surya merupakan sumber energiyang dapat diperbaruidan tidak menimbutkan potuii. Potensi energi matahari lndonesia yang berada di jalur katutistiwa memungkinkan penggunaan secara langsung pada bangunan BTS sebagai pengganti catu daya dari pLN untuk memenuhi kebutuhan manusia, khususnya sebagai sarana telekomunikasi. Pembahasan dari penulisan skriosi ini mengenai proses pemanfaatan energi matahari menjadi energi listrik sebagai catu daya pada Base Tranceiver Station (BTS) Makrocell Telkomset dengan kapasitas daya Photovoltaic 13600 Wp.
di
Kata Kunci : Pembangkit Listrik Tenaga Surya
I.
2.
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
LANDASAN TEORI PLTS 2.1 Modul Surya (Photovoltaic)
Jika
Pembangkit
dicermati dengan baik, energi matahari sangat besar manfaatnya. Misalnya, dengan menggunakan Kollektor
Surya kita dapat mengeringkan ikan, jagung, kacang, dan memanaskan air, serta
Panel
Sel
Surya (Solar Cell)
dibangun
dapat
Surya
dari susunan panel
sel
photovoltaic secara berjajar dalam jumlah
digunakan sebagai alat pembangkit tenaga listrik. Kalau saja energi matahari ini dapat
digunakan dengan
Lishik Tenaga
merupakan sistem pembangkit listrik dengan memanfaatkan panas matahari diubah menjadi tegangan listrik dengan menggunakan sel photovoltaic. PLTS
yang relatif banyak untuk
baik maka
memperoleh
tegangan keluaran yang sesuai.
dapat mengurangi pemakaian energi listrik dari (Perusahaan Listrik Negara), mengingat kondisi sekarang sedang menghadapi krisis energi listrik
PLN
1.2. Tujuan Penelitian
Gambar
Tujuan dari pembuatan suatu
sistem pemanfaatan energi matahari sebagai catu daya pada BTS Telkomsel adalah : '1. Untuk menghasilkan energi listrik alternatif yang ramah lingkungan sebagai pengganti energi listrik utama
'1.
Contoh sel photovoltaic I
dari PLN. 2. Untuk mengurangi dampak polusi asap dan bising yang ditimbulkan dari
Gambar 2. Desain dan prinsip kerja sel photovoltaic Notes: charge separation: recombination;
pemakaian mesin diesel/genset sebagai
1 2 3 4
pembangkit energi listrik.
3. Untuk mengurangi pemakaian energi yang berasal dari fosil seperti : minyak bumi, batubara, uranium dll yang merupakan energi yang tidak dapat diperbaharui.
unused photon energy
reflection and shading caused by front contacts.
285
(e.g.
transmission);
2.2 Baterai Charge Regulator (Controller)
ketinggian dari permukaan laut, Azimuth
adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller mengatur over charging (kelebihan pengisian - karena baterai sudah 'penuh') dan kelebihan Tegangan dari panel surya. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai. Solar charge controller menerapkan teknologi Pulse Width Modulation (PWM) untuk
(Kemiringan Site),Tracking dll.
Solar Charge Controller /BCR
mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban.
2.3 Baterai Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah DC). Berdasarkan aplikasi maka baterai dibedakan untuk automotif,
(
marine dan deep cycle. Deep cycle itu meliputi baterai yang biasa digunakan untuk PV (PhotoVoltaic ) dan back up
power. Sedangkan secara konstruksi maka baterai dibedakan menjadi type basah, gel dan AGM ( Absorbed Gtass Mat ).
c,
Solar Power Meter berfungsi
Untuk
Mengukur lntensitas Matahari (W/m2) d. Anemometer berfungsi Untuk Mengukur Kecepatan Angin (m/s) dan Arah angin. e.
Termohygrometer berfungsi Untuk mengukur suhu (oC) dan Kelembaban
f.
Clamp Ampere berfungsi
udara (%).
Untuk
mengukur Tegangan(Volt), Arus (A),
Tahanan (Ohm).
I, Solar Pathfinder berfungsi Untuk mengukur shading/bayangan benda yang menghalangi sinar matahari. h. Kompas berfungsi Untuk mengukur arah
mata angin dan Azimuth
3.1.2 Menentukan titik kordinat Langkah pertama untuk mengetahui posisi
lokasi yang akan kita datangi adalah dengan menentukan titik kordinat posisi lokasi tersebut, kemudian dapat kita lihat dengan bantuan Google Earh letak posisi lokasi yang kita cari seperti terlihat pada gambar 6. dibawah ini.
Kemudian setelah kita mengetahui posisi G
lokasi yang kita cari, untuk mengetahui Titik
2.4 lnverter
lnverter adalah sebuah
perangkat elektronik yang dapat mengubah atau mengkonversikan tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC (Alternatung Current) baik satu fasa maupun tiga fasa. lnverter dapat digunakan sebagai: PERANCANGAN PLTS SEBA GA! BTS
3.
kordinat, ketinggian lokasi, untuk itu kita menggunakan GPS. Seperti terlihat pada Titik Kordinat o
a1t 1i
ot,
CATU DAYA PADA MAKROCELL TELKOMSEL
3.1 Survey Lokasi
Langkah awal
untuk merancang
dan
membuat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) harus dilakukan Survey tokasi tempat PLTS tersebut akan dipasang, sebagai dasar apakah PLTS tersebut memungkinkan dapat di pasang dan menghasilkan daya maksimal yang di butuhkan untuk mensupplai beban di lokasi tersebut.
3.1.1 Persiapan alat ukur yang
digunakan a. Roll Meter berfungsi untuk mengukur luas lokasi site.
b. GPS berfungsi Untuk mengukur Titik kordinat lokasi site, Arah mata Angin,
Gambar
4. Menunjukkan titik kordinat
dan
ketinggian dari permukaan laut.
3.1.3 Pengukuran Luas Lahan
Pengukuran yang dilakukan adalah menentukan luas lokasi site dan jarak antara peralatan existing yang sudah terpasang dilokasi untuk menentukan
apakah PLTS dapat di pasang di tokasi tersebut. Seperti pada gambar di bawah.
3.1.4 Pengukuran lntensitas Matahari
Pengukuran besarnya lntensitas Matahari
(W/m') dilakukan selama t hari dengan interval 1 Jam dari Pukul 06:00 sampai
dengan 17:00 dengan menggunakan Solar
Power meter seperti pada gambar
10.
dibawah ini
3.1.6 Pengukuran suhu & Kelembaban Udara
Pengukuran besarnya Suhu
("C)
dan
Kelembaban udara (%r.h) dilakukan selama
t hari dengan interval 1 Jam dari Pukul 06:00 sampai dengan 17:00 dengan
Gambar 5. Pengukuran intensitas Matahari Data Pengukuran lntensitas Matahari yang di dapat selama t hari dapat dilihat pada tabel 1. dibawah ini. Tabel.l Hasil Pengukuran Intensitas Matahari-
I 2 3 4 5 6
6:00 7:00 8:00 9:00
7
10:00 'l 1:00 12:00
B
'13:00
I
't4:00
10
15:00 16:00 17:00
11
12
61.8 101 .5
155.4
342 617
005 935 907 447
1
728 745 278
menggunakan Alat ukur Termohygrometer seperti
Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah
6. dibawah ini
Gambar 6 Pengukuran suhu & Kelembaban udara Data Pengukuran Suhu dan kelembaban udara yang di dapat selama hari dapat dilihat pada tabel 3. dibawah ini.
t
Tabel.3 Hasil Pengukuran suhu
1
6:00 7:00
Kecepatan
2 3
Angin(m/s) dilakukan selama 2 hari dengan
4
3.1.5 Pengukuran Kecepatan Angin
Pengukuran besarnya
dan
kelembaban udara.
interval 1 Jam dari Pukul 06:00 sampai dengan 17:00 dengan menggunakan Alat
B
I
13:00 14:00
10
15:00
11
16:00
12
17:00
31
6 7
Data Pengukuran Kecepatan Angin yang di dapat selama t hari dapat dilihat pada tabel 2. dibawah ini. Tabel.2 Hasil
31
34 32 36 35 35 35 35 33
5
ukur Anemometer
8:00 9:00 10:00 11:00 12:00
26 27
98 97 87 77
77 72 71 71
70 71
75 76
Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah Cerah
3.1.7 Pengukuran Beban Perangkat Pengukuran Tegangan dan Arus dilakukan Pada saat perangkat BTS di suplai dengan baterai dengan menggunakan Clamp Ampere / Multitester.
787
3.2 Perancangan sistem kapasitas PLTS berdasarkan Perhitungan
.
1. Menentukan Beban Harian
kebutuhan energi setiap hari pada BTS makrosel Telkomsel dapat dilihat pada *keterangan : Data
site
Telkomsel
r
=
f
hari
Wh
Modul sel surya yang digunakan memiliki spesifikasi teknis terlihat pada tabel 4. dibawah ini. Tabel 4. Data Spesifikasi teknis Modut Solar Cell
:
-
ITEM
keseluruhan. :
Daya maksimum (Pmax)
2 3
Toleransi Dava Tegangan Open
= 1,i 43115 Vtth,:,4af,tl5 ilvh Asumsi rugi-rugi (losses) pada sistem
4
karena
5
dianggap sebesar 15o/o,
keseluruhan komponen sistem yang
digunakan masih baru (Mark Hankins, 1991 : 68). Total energi sistem yang disyaratkan adalah sebesar:
Er
;
=
-
.
43115 + (0,15 x 43115)
t3% 44,2Yolt 35,5 Volt 4,79 A
5,2 A
Jml Modul PV terhubung seri (Js)
,"
Jadi total energi sistem yang disyaratkan
170 Wp
Circuit (Voc) Maximum Power Point Voltaoe (Vmoo) Maximum Power Point Current ( lmpo) Arus hubung singkat ( lsc)
6
Enl#:ilgi1:e,j,,.$j i eiit9drl ,iji!:: EA + (iiolo x Ee)
SATUAN
1
PLTS mensuplai sebesar 100% dari energi
Energi beban yang di suplai
jam A = 103
Kapasitas lnverter : . 155W
NO
.
3,7-37A
3.3.1. Modu! Surya
l:"'
_.
3873 Ah
3.3 Kapasitas PLTS Terpasang
x 24tam I't'l=Elgg Te$.Beban " -
4311.5
=
Iinv=zzov=0,7A
dari BTS Makrocell Bukit Ketok, Propinsi
Bangka Belitung. TotalArus Beban dalam
- :: :- cb ' t(JaT) =, E b_
_
Teg.
Beban _
:
4e V
ti "=,1,35 =2Modulsurya Makg tanpa beban(Vmp) ,lfegang.qn ' x Teg Miks modul surya = ,,Vmp ' - Js =2i35,5=TLVolt o Arus beban ,I Heban -^,-_l P Maks Beban= 13635 Wp
sebesar 49582 Wh. Kapasitas Daya ModulSurya:
.
:
:
Vmp,iiiilli
PMaks
.
13635 W
ii:i.:i:tiit lir: ::irr
IMaks=-,G:-=-ZEr=zB4A
.
Kapasitas Baterai(AH) : ET 495B2Wh AH = Ah' = VS 1751;-: 1103"3Hari otonomi yang ditentukan adalah 3 (tiga) hari, jadi baterai hanya menyimpan energi dan menyalurkannya pada hari itu juga. Besarnya deep of discharge (DOD) pada baterai adalah B0% (Mark Hankins, 1991 :68). . Kapasitas Baterai yang dibutuhkan :.
.
.
nOO
.:
I
IP
L,*,,,[p,2,4
,,
77\t ,:
,
Beban
= I,;p
=
792 A
;7fr=
:
-
40 Modul PV
Total Daya yang dihasilkan Modul PV
-,
x Ip x P maks Modul PV
=,lsx 170 Wp = 13600 Wp = 2 x40
Seperti terlihat pada Gambar 7 dibawah ini.
O^,
Lama Pengisian / charging Baterai
,1,
Jml Modul PV terhubung Paralel
Ptotal
_.: AHx3hari 1033 = = 3873Ah
Cb
iii=i]:='=ll
:
cb 3873 Ah t(lam) = I Maks 284 A =,13,jam Lama Back up Baterai / Discharge Baterai '
:
288
Gambar 7. Layout & proposed Solar
8
cdl
PENGUJIAN PLTS 4.1 Pengukuran Tegangan dan Arus Tanpa Beban.
P-engukuran Tegangan d it a ku
'
kan pada ser-iap-Rnav
pengukuran
dan Arus 6ili"r]' "
Output panet I nrra) ' Array
4)
Pengukura No
Junction Box 1
1
2 J
4 5 7
I _ I 10
Arrav-1
78,0
Arrav-2 Arrav-3
77,1
Arrav-5 Array-6
77,4
Arrav-7 Array-B
77.6 77.3
Array-9 Arrav-'l0 TOTAL
76.s 77,2
77,1
Pengukura No
1
2 3
+,
5
n
Voltag
Junction Box 2 Array-11 Arrav-12 Array-13 Arrav-14 Array-15
e (Volt)
6 7
Array-16
I
8
Array-18 Array-19
10
Arrav-20
Arrav-17
TOTAL
75,4 76,9 75,4
i
75.1
TZ.6
76,7 76.7
76,6 76,7 76,2
Pengukura No
n
Junction Box 3
Voltag e (Volt)
Arrav-21
77,2
2
Arrav-22 Arrav-23 Arrav-24
77,9 77.5 78,5 77,7
3
4 5
6
Array-25 Arrav-20
76,0
7
Arrav-21
77,6
Arus (Ampere ) 0 0
77,0
0
77.9 77.2 77,6 78,0 76.8
o 0
0
76,6
0
77,3
0
4rray-eq--;777-I-*-ArraV-35 4trray-36 Arrav-37 Array-38 Arrav-39
fqray-40 TOTAL
0 0
erE eban.
E
o Pengukuran Tegangan dan Arusditakukan padi Jetiap e*V Sistem. . Pengukuran dalam kondisi cuaca
_ . Cerah dari pukut(10:00 Tabel.6. pengukuran pada Junction Box (1
Arus
_ 14:00 WtBl-' Output priiit't' irlrav
-
4)
Pengukura
(Ampere
I
0
4.2 Pengukuran Tegangan dan Arus
n
No
0 o 0 0 0 0 0 0
2 3 4 5 6 7
0
B
Junction Box 1
1
I
0 0
10
Arus (Ampere
_
Voltag e (Volt)
No
0 0 0 0 0 0 0
)
56.s
krray-2
5,2
57.1
5.1
Array-3
56.8
5,2
4rray-4
56,4
Array-5
57.0 56,3 56.7
3.4 3,7 3.9 2,0
56,1
2.1
Array-6 Arrav-7 Arrav-8
Aqay-9 Array-10 TOTAL
56.s
2.2
56,0
5,1
58,1
29,7
28['
n
Voltag e (Volt)
(Ampere
Junction Box 2
60.1
2 3
_Array-i2
4 5
Anav-l4
60.0 59,9
59.s
6
Anav-15 Array-16
7
furav-l1
59,6 59.5
Anay-13
Arus )
Array-11
1
Arus (Ampere
Arrav-1
eengukura
)
1
Array-32 Array-33
I
) 75,0
2 3 4 5 o 7
10
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
76,9 76.9 77,2
_Arrav-i1
8
)
_Array-4
6
Arus (Ampere
Voltag e (Volt)
1
I0
Voltag e (Vott)
Junction Box 4
pukut (10:00 f;;ob WIE;9"lrldari -^" ,duer c. Hengukuran
n
n
No
0
77.3 77.3 77,3
Pengukura -TOTAL
datam ko,ioi.i'-"rr""
pada Junction Box (1 _
76,8
Array-29 Array-30
10
4,
.
Array-2E-
I
59.2
4.8 4,8 5.1
4,8 2,6 1,8 1.7
I
Arrav-18 Arrav-19
10
Arrav-20
B
No
59.2 59.2 59.1
TOTAL Pengukura
62,1
n
Voltag e (Vott)
Junction Box 3 Arrav-21
1
Arrav-22
2 3 4 5 6
Arrav-23 Arrav-24 Arrav-25
7
Arrav-27
I I
Arrav-28
10
Arrav-30 TOTAL
Arrav-26
Arrav-29
67.8 68,0 66.6 66,9 67.3
66,8 66,5 66,8 66.2 66,8 70.9
Pengukura No
1
2 3
4 5
6 7
8
I
10
1.9
1.9 23,4
Arus
Pengukura
4,0 1.5 1,3 1.4 1,2 1,0 1,0
Arrav-32 Arrav-33 Array-34 Arrav-35 Array-36 Arrav-37 Arrav-38 Array-39 Arrav-40 TOTAL
1,5 1.3
)
1,1
1.3 1.3 1.1
1.2 1.4 1,3
10,4
.
pada kondisi Berbeban Posisi MCB BateraiON Tabel 7. Hasil Pengukuran BCR
No
Charge
Voltag e (Volt)
Controller 1
Apollo
1
(Master)
Apollo 2
2
(Slave-1)
3
(Slave-2)
4
Apollo 3 Apollo 4 (Slave-3)
2 3
lnverter TOTAL
51,1
67.2
51,1
63,1
49,7
0,9
50.6
131,2
)
Arus
1.1
n
Baterai Beban / Load lnput
1
(Ampere
1,2
57.1
Pengukura
Output / Beban
Arus
Voltag e (Volt)
13,6
4.3 Pengukuran Tegangan dan Arus Baterai Charge Controller (BCR). Pengukuran Output Charge Controller
o
n
1,0
57,2
65,0
No
0.9
Arrav-31
56,8 56.6 56,6 56.5 56,5 56,4 56.4 56,3
OutPutBeban
)
(Ampere
Junction Box 4
4.4 Pengukuran Output beban dan Baterai Tabel 9. Hasil Pengukuran
(Ampere
Voltag e (Volt)
n
TOTAL lSg,Sl116,4
1.7
Arus (Ampere )
58,7
23,8
63,5
17,5
57,4
35,2
58,4
39,9
5.
Kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran didapat besarnya tegangan rata-rata yang diperoleh dari keempat junction box sebesar 77 Volt dan Arus sebesar 0 A, nilai tegangan diperoleh dari hasil hubungan seri dua buah modul solar cell yang masing-masing memiliki tegangan open circuit (Voc) sebesar 44, 2 Volt per Modul, karena terhubung seri 2 buah modul solar cell, tegangan open circuit menjadi 88,4 Volt pada kondisi intensitas matahari sebesar 1000 W/m', sedangkan dari hasil pengukuran didapat hanya 77 Volt kondisi tanpa beban, yang dipengaruhi besarnya intensitas matahari sebesar 871Wlm'. Dan besarnya arus 0 A, dikarenakan kondisi pengukuran tanpa beban sehingga tidak ada arus yang mengalir.
2. Dari hasil pengukuran didapat besarnya tegangan rata-rata yang diperoleh dari keempat iunction box sebesar 64 Volt dan Arus sebesar 77,1 A, nilai tegangan diperoleh dari hasil hubungan seri dua buah modul solar cell yang masing-masing memiliki maksimum power point voltage (Vmpp) sebesar 35,5 Volt per Modul, karena terhubung seri 2 buah modul solar cell, tegangan Vmpp menjadi 71 Volt pada
kondisi intensitas matahari sebesar 1000 W/m2, sedangkan dari hasil pengukurar, didapat hanya 64 Volt kondisi berbeban,
yang dipengaruhi besarnya intensitas
matahari sebesar 901 W/m'. Dan besarnya
arus 77,1 A, yang dipengrult deh besarnya beban yang di supplai.
DAFTAR PUSTAKA
Buresh, M., (1983). Photovoftab Energy System Design ,and ln*ailatbnUnitedStates of America. McGraw Hill Book Company.
Cyril W Lander. (1981). Power Hectonic. Mc Graw-Hill Book Company Limited. Hankins, Mark.1991 . Smaltsotar Etectric Syasfem for Afrika. Motif Creative Art, Ltd Kenya. Lubis, Abubakar dan Adjat Sudrajat. 2006. Listrik Tenaga Eurya Fotovoltaik. BPPT Press, Jakarta. Nayar.C., Tang. M,, Suponthana. W,
(2007), A Simulation PV/Wind/Dieset Microgrid Sysfem for Teaching. paper presented at Proceedings of the AUPEC Conference. Perth.
251
