BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ALAT PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 ALAT PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Sesuai pembahasan pada bab sebelumnya, dan dengan mengikuti tahapantahapan yang telah dicantumkan hasil akhir alat yang di maksud disajikan dalam gambar berikut:

Gambar 4.1 Panel Surya Alat Praktikum PLTS

Gambar 4.2 Trainer Praktikum PLTS 33

4.2 MODUL PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

4.2.1 MODUL 1 PENGUJIAN KARAKTERISTIK PANEL SURYA

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 1 ini mahasiswa diharapkan mampu: a) Melakukan pengujian karakteristik panel surya. b) Menghitung tetapan faktor pengisian (fillfactor) dari suatu panel surya.

B. URAIAN MATERI

1. Definisi Secara harfiah, photovoltaic berasal dari dua kata photo dan volt, yang mempunyai arti cahaya listrik. Sel yang mengubah radiasi sinar matahari menjadi listrik disebut sebagai photovoltaic cell, solar cell atau sel surya. Panel surya merupakan suatu kesatuan rangkaian yang terdiri atas beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri, atau paralel, atau kombinasi dari seri dan paralel. 2. Proses Konversi Apabila suatu bahan semikonduktor misalnya bahan silikon yang permukaannya mempunyai tipe berbeda yaitu tipe p dan tipe n diletakkan di bawah sinar matahari, maka bahan silikon tersebut akan melepaskan sejumlah kecil listrik yang biasa disebut efek fotolistrik. Yang dimaksud efek fotolistrik adalah pelepasan elektron dari permukaan metal yang disebabkan penumbukan cahaya. Efek ini

34

merupakan proses dasar fisis dari fotovoltaik merubah energi cahaya menjadi listrik. Cahaya matahari terdiri dari partikel-partikel yang disebut sebagai foton (photons) yang mempunyai sejumlah energi yang besarnya tergantung dari panjang gelombang pada solar spectrum.Pada saat photon menumbuk sel surya maka cahaya tersebut akan dipantulkan, diserap dan mungkin diteruskan. Cahaya yang diserap membangkitkan listrik. Pada saat terjadinya tumbukan, energi yang dikandung oleh photon ditransfer pada elektron yang terdapat pada atom sel surya yang merupakan bahan semikonduktor. Dengan energi yang didapat dari photon, elektron melepaskan diri dari ikatan normal bahan semikonduktor. Ketika elektron melepaskan diri dari ikatannya, terbentuknya lubang (hole) pada bahan semikonduktor

tersebut.

Pada

saat

sel

semikonduktor

tersebut

dihubungkan ke suatu rangkaian luar, maka elektron tersebut akan menyatu kembali dengan hole nya dan menciptakan arus listrik yang mengalir dalam rangkaian yang ada. Proses konversi dari radiasi matahari ke listrik terjadi secara langsung sebagaimana disajikan pada gambar berikut.

Gambar 4.3 Konversi Radiasi Sinar Matahari Menjadi Listrik

Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sel surya berbasis silikon pada umumnya sekitar 0,5 Volt. Jumlah sel yang dirangkai secara seri pada satu panel surya umumnya 36 buah untuk sistem kerja sekitar 12 V-DC dan 72

35

buah untuk sistem kerja 24 V-DC. Daya yang dihasilkan bervariasi mulai dari 10 hingga 300Wp, tergantung jumlah sel yang terangkai pada satu panel. Umur teknis panel surya pada dasarnya sangat lama, sudah terbukti lebih dari 25 tahun. 3. Jenis Sel Surya a. Monokristal Sel surya yang terdiri atas p-n Junction monokristal silikon atau yang disebut juga monocrystalline PV, mempunyai kemurnian yang tinggi yaitu 99,999%. Efisiensi sel surya jenis silikon monokristal mempunyai efisiensi konversi yang cukup tinggi yaitu sekitar 16 sampai 17%.

(a)

(b)

Gambar 4.4 (a) Sel Surya dan (b) Panel Surya Monokristal

b. Polikristal Polycristalline PV atau sel surya yang bermateri polokristal dikembangkan atas alasan mahalnya materi monokristal per kilogram. Efisiensi konversi sel surya jenis silikon polikristal berkisar antara 12% hingga 15%.

(a)

(b)

Gambar 4.5 (a) Sel Surya dan (b) Panel Surya Polikristal

36

c. Amorfous Sel surya bermateri Amorphous Silicon merupakan teknologi fotovoltaik dengan lapisan tipis atau thin film. Ketebalannya sekitar 10μm (micron) dalam bentuk modul surya. Efisiensi sel dengan silikon amorfous berkisar 6% sampai dengan 9%.

Gambar 4.6 Panel Surya Amorfous

4. Karakteristik Panel Surya Sifat-sifat listrik dari panel surya biasanya diwakili oleh karakteristik arus tegangannya, yang mana disebut juga kurva I-V (Gambar 4.5). Jika sebuah panel surya dihubung singkat (Vmp = 0), maka arus hubung singkat (Isc) mengalir. Pada keadaan rangkaian terbuka (Imp = 0), maka tegangan panel disebut tegangan terbuka (Voc). Daya yang dihasilkan panel surya, adalah sama dengan hasil kali arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya. P=VxI

(4.1)

Dengan : P = Daya keluaran panel (Watt) V = Tegangan kerja panel (Volt) I = Arus kerja panel (Ampere)

37

Gambar 4.7 Kurva Arus-Tegangan Dari Sebuah Panel Surya

Apabila tegangan kerja dari panel digerakkan dari 0 sampai dengan tegangan terbuka Voc, maka keluaran daya panel surya pertama kali cenderung naik. Tetapi pada suatu tegangan kerja tertentu, daya keluaran modul menurun secara drastis.Tegangan kerja dan arus panel surya yang terjadi pada saat daya maksimum (Pmax) tercapai berturut-turut dinyatakan sebagai Vm dan Im. Apabila pengukuran dilakukan pada radiasi 1000 W/m2 dan suhu 25 oC, maka daya maksimum (Pmax) yang dihasilkan oleh panel disebut pula sebagai daya puncak (peak power) suatu panel surya dan dinyatakan sebagai P peak. Pmax = Im x Vm

(4.2)

Dengan : Pmax

= Daya maksimum keluaran panel (Watt)

Vm

= Tegangan kerja panel pada daya maksimum (Volt)

Im

= Arus kerja panel pada daya maksimum (Ampere)

Catatan : Pada kondisi penyinaran 1000W/m2 dan temperatur 25°C, maka Pmax = Ppeak Kualitas fabrikasi panel surya dapat dilihat dari besaran suatu faktor yang disebut sebagai fill-factor. Pada gambar 4.6, daya puncak suatu panel surya dapat dibayangkan sebagai luasan hasil kali Im dan Vm. Sedangan daya maksimum ideal dari suatu panel surya adalah luasan dari hasil kali ISC dan 38

VOC. Fill-factor dari suatu panel surya didefinisikan menurut persamaan 4.3 berikut : FillFactor 

Im Vm Isc  Voc

(4.3)

Gambar 4.8 Fill-factor

Sebagaimana disebutkan diatas, arus dari panel bergantung antara lain pada tingkat radiasi dan temperatur. Gambar 4.9 menunjukkan hubungan kurva I-V dari sebuah panel surya pada berbagai macam tingkat radiasi. Kurva-kurva I-V pada berbagai macam temperatur sel ditunjukkan dalam gambar 4.10.

Gambar 4.9 Kurva I-V Sebagai Fungsi Radiasi Matahari

39

Gambar 4.10 Kurva I-V Sebagai Fungsi Temperatur Sel

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: - Panel surya - Multimeter - Resistor variabel - Jamper secukupnya

D. RANGKAIAN PERCOBAAN

B e b a n R e s is tif R Var A /V M u ltim e te r

P a n e l S u ry a By: H AP& M M

Gambar 4.11 Rangkaian Pengukuran Voc dan Isc

E. LANGKAH KERJA a. Siapkan alat dan bahan percobaan.

40

b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian. c. Untuk mengukur Voc dan Isc : - Atur potensiometer (RV) sehingga tegangan pada multimeter bernilai nol (V=0). Catatlah arus yang terbaca pada amperemeter sebagai ISC (arus singkat). - Kemudian atur potersiometer (RV) sehingga arus pada amperemeter bernilai nol (I=0). Catatlah tegangan yang terbaca pada multimeter sebagai VOC (tegangan terbuka). d. Ulangi pengukuran untuk berbagai pasangan nilai V dan I.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.1 Lembar Kerja Karakteristik Panel Surya Pengukuran

Voc (Volt)

Isc (Ampere)

1 …

*Buatlah kurva pasangan I-V, hitung nilai daya maksimum panel surya dan fillfactor.

G. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan……. dst.

41

4.2.1.1 HASIL PERCOBAAN

Tabel 4.2 Data Pengujian Karakteristik Panel Surya Pengukuran

V (Volt)

I (Ampere)

1

20,1

0,01

2

19,4

0,15

3

18,74

0,26

4

1,22

0,46

Dengan data hasil pengukuran maka dapat digambarkan kurva I-V panel surya yang diuji sebagai berikut:

Gambar 4.12 Kurva I-V Percobaan

Dari grafik diatas kita peroleh nilai Voc = 20,1 V dan Isc = 0,46 A. Sedangkan Vm dan Im masing masing adalah tegangan dan arus pada titik optimum seperti ditunjukkan gambar berikut:

42

Gambar 4.13 Luasan Maksimum Kurva I-V Percobaan

Dari gambar 4.13 nilai Vm dan Im berturut-turut 15 V dan 0,32 A. Sehingga daya maksimum panel surya (Pm) adalah: Pm = Vm . Im = 15 V . 0,32 A = 4,8 W. Setelah Vm dan Im diperoleh maka nilai fillfactor hasil percobaan adalah: Fillfactor =

.

.

=

,

,

.

.

,

= 0,519

4.2.1.2 KESIMPULAN PERCOBAAN

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut : 1. Dari grafik data hasil pengukuran di peroleh nilai Vm = 15 V dan Im = 0,32 A . 2. Daya maksimum (Pm) panel surya = 4,8 W. 3. Fillfactor = 0,519.

43

4.2.2 MODUL 2 PENGUJIAN PENGISIAN BATERAI

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 2 ini mahasiswa diharapkan mengetahui perbandingan pengisian arus listrik pada baterai dengan menggunakan 1 panel surya, 2 panel surya, 3 panel surya, dan 4 panel surya selama masingmasing 5 menit pengisian.

B. URAIAN MATERI

Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sel surya berbasis silikon umumnya sekitar 0,5 V. Jumlah sel yang dirangkai secara seri pada satu panel surya umumnya 36 buah untuk sistem kerja sekitar 12 V-DC dan 72 buah untuk sistem kerja 24 V-DC. Daya yang dihasilkan bervariasi mulai dari 10 hingga 300Wp, tergantung jumlah sel yang terangkai pada satu panel.Tetapi seperti yang dijelaskan tentang proses konversi pada Modul I, arus dari panel bergantung antara lain pada tingkat radiasi dan temperatur dri penyinaran matahari. Semakin baik penyinaran matahari maka semakin baik pula tegangan dan arus listrik yang dibangkitkan sebuah panel surya. Untuk trainer praktikum Pembangkit Listrik Tenaga Surya kali ini menggunakan 4 buah panel surya 10 WP dengan mempunyai karakteristik sebagai berikut : - Tipe

: Monocristalin

- Daya maksimum (Pm)

: 10 Wp

- Tegangan terbuka (Voc)

: 21,5 V

- Arus hubung singkat (Isc)

: 0,68 A

- Tegangan maksimum (Vmp)

: 17,00 V

44

- Arus Maksimum (Imp)

: 0,59 A

- Tegangan maksimum sistem

:1000V

- Ukuran panel

: 396 x 289 x 23 mm

- Test condition

: Am 1,5 1000 W/m2 25oC

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: - 4 unit Panel surya - 1 unit Charge Controller - Multimeter - Baterai/aki


+

P a n e l S u ry a

-

C h a rg e C o n t r o lle r / BCU

+

+

-

V /A M u lt im e t e r By: H AP&M M

B a te ra i

Gambar 4.14 Rangkaian Pengujian Pengisian Baterai

E. LANGKAH KERJA

Lakukan percobaan sesuai urutan langkah berikut: a. Persiapkan alat dan bahan percobaan. b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian.

45

c. Pastikan baterai dalam keadaan low atau kosong (< 11,1 V). d. Ukur Voc panel surya yang akan digunakan untuk men-charge baterai. e. Lakukan pengisian (menggunakan 1 panel). f. Ukur, catat perubahan tegangan dan arus pada baterai terhadap waktu pengisian dengan selang waktu 1 menit selama 5 menit pengisian. g. Kuras tegangan yang telah terisi pada baterai sampai sama dengan besar tegangan sebelum dilakukan pengisian. h. Lakukan pengisian menggunakan 2, 3, dan 4 panel surya seperti langkah pengisian menggunakan 1 panel surya.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.3 Lembar Kerja Pengukuran Baterai Menggunakan …. Panel Surya No

Jumlah Panel :

Voc 1:

t (Menit)

V (Volt)

1

0

…

…

6

5

Voc 2: -

Voc 3: -

Voc 4: -

I (Ampere)

*Buatkan grafik tegangan dan arus dari percobaan yang telah dilakukan

G. KESIMPULAN


46


Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Baterai Menggunakan 1 Panel Surya No

Jumlah Panel : 1

Voc 1: 20,1 V

Voc 2: -

Voc 3: -

Voc 4: -

t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

0

11,06 V

26 A

2

1

11,16 V

26,5 A

3

2

11,19 V

26,5 A

4

3

11,25 V

26,5 A

5

4

11,30 V

26,5 A

6

5

11,37 V

26,5 A

(a) Tegangan

(b) Arus

Gambar 4.15 Grafik Pengisian Baterai Menggunakan 1 Panel Surya

47


Jumlah Panel : 2

Voc 1: 20,1 V

Voc 2:19,8 V

Voc 3: -

Voc 4: -

t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

0

11,06 V

26 A

2

1

11,72 V

27,5 A

3

2

11,92 V

27,5 A

4

3

12,00 V

27,5 A

5

4

12,06 V

27,5 A

6

5

12,08 V

27,5 A

V 20

10 11,06

0

11,72

11,92

12,00

12,06

1

2

3

4

12,08

5 t(Menit)

(a) Tegangan

(b) Arus


48


Jumlah Panel : 3 Voc 1: 20,3 V Voc 2: 20,0 V Voc 3: 18,8 V Voc4: t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

0

11,06 V

26 A

2

1

12,12 V

27,5 A

3

2

12,24 V

27,5 A

4

3

12,34 V

27,5 A

5

4

12,40 V

27,5 A

6

5

12,45 V

27,5 A

(a) Tegangan

(b) Arus


49

Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Dengan Menggunakan 4 Panel Surya No Jumlah Panel : Voc 1: 20,2 Voc 2: 19,6 Voc 3: 18,4 Voc 4:19,3 4

V

V

V

V

t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

0

11,06 V

26 A

2

1

12,21 V

27,5 A

3

2

12,27 V

27,5 A

4

3

12,30 V

27,5 A

5

4

12,32 V

27,5 A

6

5

12,34 V

27,5 A

(a) Tegangan

(b) Arus



Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut:

50

1. Dari data pengujian dan grafik bahwa semakin banyak panel surya yang dipakai untuk mengisi, pengisisan pada baterai semakin baik. 2. Kualitas penyinaran sangat mempengaruhi pengisian baterai.

4.2.3 MODUL 3 PENGUJIAN CHARGE CONTROLLER

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 3 ini mahasiswa diharapkan mampu melakukan pengujian kerja Charge controller. a. Tegangan pengisian berlebih (overcharge voltage). b. load reconnect voltage. c. Underdischarge voltage. d. Proteksi hubung singkat. e. Proteksi kesalahan polaritas.

B. URAIAN MATERI

1. Fungsi Umum Charge Controller Proses pengisian arus listrik dengan panel surya ke baterai tidak sama dengan pengisi baterai konvensional (battery charger) yang menggunakan listrik. Hal ini disebabkan karena arus listrik yang dihasilkan panel suryabisa besar, bisa juga kecil tergantung dari penyinaran/radiasi matahari. Proses pengisian akan berlangsung selama ada radiasi matahari, tidak melihat apakah baterai tersebut sudah penuh atau belum. Sebagaimana diuraikan diatas hal ini bisa membahayakan dan mempercepat kerusakan baterai. Oleh karena itu, diperlukan alat yang

51

mampu mengendalikan baik pengisian arus listrik kedalam baterai ketika baterai sudah penuh, maupun menghentikan pengurasan listrik dari baterai pada saat baterai telah kosong. Fungsi Charge Controller pada umumnya: 1. Mengatur transfer energi dari modul PV  baterai  beban, secara efisien dan semaksimal mungkin. 2. Mencegah baterai dari overcharge dan underdischarge. 3. Membatasi daerah tegangan kerja baterai. 4. Menjaga/memperpanjang umur baterai. 5. Mencegah beban berlebih dan hubung singkat. 6. Melindungi dari kesalahan polaritas terbalik. 7. Memberikan informasi kondisi sistem pada pemakai.

a. Tegangan Maksimum Pengisian Baterai (Overcharge) Overcharge adalah suatu pengisian (charging) arus listrik kedalam baterai (Accu) secara berlebihan. Apabila pengisian dilakukan dengan alat charger yang biasa dikenal dipasaran, maka pengisian akan berhenti sendiri jika arus dari charging battery sudah mencapai angka nol (tidak ada arus pengisian lagi), dimana ini berarti baterai sudah penuh. Pemutusan arus pengisian baterai dilakukan pada saat baterai telah terisi penuh. Hal ini dapat dipantau (diketahui) melalui pengukuran tegangan baterai, yaitu baterai dikatakan penuh jika tegangan baterai (untuk sistem 12V) telah mencapai sekitar antara 13,8 s/d 14,5 V. Baterai akan mengeluarkan gelembung-gelembung gas jika tegangan baterai telah mencapai sekitar antara 14,5 s/d 15,0 V. Oleh karena itu apabila tegangan baterai teleh mencapai sekitar 13,8–14,5 V, maka pengisian arus listrik tersebut harus segera diputuskan.

52

Pemutusan arus pengisian pada umumnya dilakukan secara elektronik oleh alat atau sistem kontrol charge controller yang secara otomatis akan memutuskan pengisian arus listrik jika baterai telah mencapai tegangan untuk kondisi penuh tersebut. Pemutusan arus ini adalah untuk mencegah agar tidak terlalu sering terjadi “gassing” pada baterai yang akan menyebabkan penguapan air baterai dan korosi (karatan) pada grid baterai. b. Underdischarge Underdischarge adalah pengurasan (pengeluaran/pelepasan) arus listrik dari baterai secara berlebihan sehingga baterai menjadi kosong. Dapat dijelaskan lebih jauh disini yaitu charge controller pada sistem PLTS, berbeda dengan cut-out yang ada pada mobil atau motor dimana cut-out tidak mempunyai sistem kontrol untuk memutuskan pengeluaran arus yang terus menerus apabila baterai telah mencapai kondisi minimum (kosong). Hal ini dapat dimengerti tentunya karena apabila mobil tersebut hidup, maka akan selalu terjadi pengisian arus listrik kedalam baterai oleh Dynamo Ampere sehingga baterai tidak pernah kosong sekalipun baterai dipakai untuk menyalakan lampu, A/C, tape-radio, dan lain lain. Dalam sistem PLTS tidak ada Dynamo Ampere dan hanya tergantung dari radiasi matahari. Apabila baterai tersebut dipakai terus menerus untuk menyalakan beban (lampu, tape-radio, dll) terutama pada malam hari, hal ini akan menyebabkan baterai berangsur-angsur mulai menuju kosong dan apabila tidak ada penambahan arus listrik kedalam baterai tersebut. Jika pemakaian beban cukup besar dan terus menerus atau tidak dibatasi baterai akan menjadi kosong. Kondisi ini disebut sebagai underdischarge. Untuk mencegah terjadinya underdischarge, maka digunakan alat atau sistem kontrol elektronik pada charge controller yang secara otomatis akan memutuskan atau menghentikan pengeluaran arus listrik dari baterai tersebut. Hal ini dapat diketahui dari tegangan baterai, jika tegangan baterai 53

telah mencapai sekitar11,4 s/d 11,7 volt. Oleh karena itu apabila tegangan baterai teleh mencapai sekitar 11,4 – 11,7 volt, maka penggunaan arus listrik dari baterai harus dihentikan atau hubungan beban ke baterai harus segera diputuskan. Tegangan ini juga dikenal sebagai load disconnect voltage, yaitu tegangan dimana beban akan diputus dari sistem. Hal ini adalah untuk mencegah apabila baterai terlalu sering mencapai kondisi kosong akan menyebabkan sulfasi baterai sehingga baterai akan cepat menjadi rusak. c. Load Reconnect Voltage Daerah tegangan kerja baterai adalah daerah tegangan dimana sistem PLTS masih mampu menyalakan beban. Untuk Sistem tegangan 12 V, maka daerah tegangan kerja baterai adalah antara 11,4 V-14,5 V. Biasanya dalam pemakaian sehari-hari harus diusahakan agar pemakaian beban jangan sampai menyebabkan tenganan baterai mencapai 11,4 V, karena apabila mencapai titik tegangan tersebut, beban akan segera dimatikan secara otomatis. Untuk pemakaian beban sehari-hari sebaiknya lihat contoh cara pemakaian beban seperti yang disajikan pada perancangan sistem Adapun grafik turun dan naik tegangan baterai terhadap pemakaian beban dan pengisian arus listrik melalui panel surya dapat digambarkan seperti gambar berikut.

Gambar 4.19 Grafik Tegangan Baterai Harian

54

d. Proteksi Hubung Singkat Hubung singkat terjadi akibat adanya hubungan langsung antara polaritas positif (+) dengan polaritas negatif (-) dari suatu sumber tegangan. Dalam hal ini terminal positif beban dan terminal negatif beban pada charge controller juga merupakan suatu sumber tegangan yang akan mensuplai daya listrik ke beban. Kemungkinan hubung singkat tersebut dapat saja terjadi akibat terhubungnya terminal positif dan negatif beban pada charge controller melalui suatu benda logam yang bersifat sebagai konduktor atau mungkin juga terjadi hubungan langsung antara kabel positif dengan kebel negatif pada kabel yang menuju beban. Pada kondisi hubung singkat ini terjadi arus yang sangat besar, maka apabila charge controller tidak dilindungi dengan proteksi hubung singkat, tentunya akan terjadi kerusakan pada komponen elektronik yang ada didalam charge controller tersebut. Untuk sistem yang sederhana perlindungan hubung singkat ini dapat dilakukan dengan menggunakan sikring pengaman (fuse), tetapi untuk sistem yang di dalamnya terdapat komponen elektronik yang sensitif sekali terhadap pengaruh arus hubung singkat maka diperlukan suatu rangkaian elektronik khusus yang mampu memberi perlindungan terhadap terjadinya hubung singkat. Pada umumnya rangkaian elektronik untuk proteksi hubung singkat ini adalah sama dengan rangkaian elektronik untuk proteksi arus beban lebih. Untuk charge controller yang mempunyai kapasitas arus output maksimum yang cukup besar, kejadian hubung singkat harus dihindari secepat mungkin, karena apabila hubung singkat ini kejadiannya cukup lama, maka ada kemungkinan komponen elektronik yang ada didalam charge controller rusak juga. e. Proteksi Polaritas Polaritas terbalik dapat terjadi pada : 55

- Terbaliknya hubungan antara panel surya dengan charge controller. - Terbaliknya hubungan antara baterai dengan charge controller. - Terbaliknya hubungan antara charge controller dengan beban. Charge controller biasanya mempunyai perlindungan terhadap kerusakan sebagai akibat terjadinya polaritas terbalik untuk hubungan panel surya-charge controller (butir 1) dan polaritas terbalik untuk hubungan baterai–charge controller (butir 2), sedangkan untuk hubungan charge controller–beban, proteksi polaritas terbaliknya berada pada beban yang bersangkutan. Perlindungan terhadap polaritas terbalik untuk hubungan panel surya– charge controller adalah dilakukan dengan memberikan suatu BlockingDiode, yang sekaligus merupakan pencegahan arus balik reverse current dari baterai menuju panel surya, sedangkan perlindungan polaritas terbalik untuk hubungan baterai–charge controller, harus dilengkapi dengan beberapa tambahan komponen atau rangkaian elektronik.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: - 4 unit Panel Surya - 1 unit Charge Controller - 3 buah Multimeter - Beban (DC atau AC) - Baterai/aki

56


+

-

P a n e l S u ry a

+

C h a rg e C o n t r o lle r / B C U

+

V

-

-

B eb an D C

V /A M u lt im e t e r B y : H A P& M M

B a te ra i

Gambar 4.20 Pengujian Charge Controller

E. LANGKAH KERJA

Lakukan percobaan sesuai urutan langkah berikut: a. Persiapkan alat dan bahan percobaan. b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian. c. Pastikan baterai dalam keadaan low atau kosong (< 11,1 V). d. Lakukan pengisian (sebaiknya menggunakan 1 panel surya sebelum load reconnect voltage diperoleh). e. Lakukan pengukuran dan catat tegangan pada baterai saat lampu DC menyala dengan sendirinya sebagai load reconnect voltage. f. Catat tegangan maksimum pengisian (overcharge) baterai saat lampu kontrol baterai pada charge controller berwarna hijau dan berkedip. g. Setelah

keadaan

maksimum

pengisian

diperoleh,

lakukan

pengurasan tegangan baterai sampai lampu DC padam dengan sendirinya. Catat tegangan pada baterai sebagai underdischarge voltage/load disconnect voltage.

57

h. Lakukan pengujian proteksi hubung singkat dan polaritas terbalik sesuai petunjuk pada uraian di atas. Keterangan: Untuk pengujian proteksi hubung singkat dan polaritas terbalik dapat mengakibatkan rusaknya charge controller.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.8 Lembar Kerja Pengujian Charge Controller Merek charge controller Tipe charge controller - Shunt

-

- Series

-

- MPPT

-

- PWM

-

Load Reconnect Voltage

Volt

Overcharge voltage

Volt

Under-discharge Voltage

Volt

Overload protection

□OK, □ Not OK

Proteksi polaritas

□OK, □ Not OK

G. KESIMPULAN


58


Tabel 4.9 Data Hasil Pengujian Charge Controller Merek charge controller

EP Solar EPRC

Tipe charge controller - Shunt

-

- Series

-

- MPPT

-

- PWM

√

Load Reconnect Voltage

12,45

Volt

Overcharge voltage

13,00

Volt

Under-discharge Voltage

11,32

Volt

Overload protection

√OK, □ Not OK

Proteksi polaritas

√OK, □ Not OK


Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut: 1. Pada pengujian ini, charge controller berfungsi dengan baik sebagai pengatur, juga sebagai protector pada PLTS. 2. Dari pengujian yang dilakukan Load reconnect voltage pada saat tegangan baterai 12,45V. 3. Overcharge voltage pada tegangan baterai 13,00 V. 4. Overcharge voltage tergantung pada kapasitas baterai yang digunakan. 5. Underdischarging voltage pada saat tegangan baterai 11,32V.

59

6. Charge controller ini berfungsi sebagai proteksi hubung singkat dan kesalahan polaritas.

4.2.4 MODUL 4 PENGUJIAN INVERTER

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 4 ini mahasiswa diharapkan mampu melakukan pengujian kerja Inverter DC-AC.

B. URAIAN MATERI

Inverter didalam PLTS berfungsi untuk mengubah arus searah (direct current – DC) yang dibagkitkan oleh sistem modul fotovoltaik dan baterai menjadi arus bolak balik (alternating current – AC), sehingga PLTS dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik sebagaimana disediakan oleh pembangkit konvensional (diesel genset dan PLN). 1. Gelombang Output Berdasarkan

bentuk

gelombang

yang

dihasilkan,

inverter

diklasifikasikan menjadi 3 macam: a. Gelombang Kotak Bentuk gelombang yang dihasilkan diilustrasikan pada gambar 18.

Gambar 4.21 Gelombang Kotak

60

Efisiensi konversi pada square wave inverter (inverter gelombang kotak) dapat dikatakan tinggi (dapat mencapai 98%) dan pada umumnya sangat murah. Tetapi, inverter jenis ini tidak direkomendasikan untuk peralatan yang menggunakan motor listrik, karena tidak efisien, sering menimbulkan bunyi dan menyebabkan motor panas. b. Kotak Termodifikasi Jenis inverter yang sering digunakan dan dipasarkan adalah inverter yang menghasilkan gelombang bentuk kotak yang dimodifikasi. Disamping harganya yang relatif murah juga efisiensinya yang masih mendekati inverter gelombang kotak. Meskipun demikian, inverter jenis ini bisa menimbulkan noise yang bisa menganggu sebagian peralatan elektronik. Bahkan sama sekali tidak berfungsi jika digunakan untuk peralatan yang menggunakan fungsi timer seperti charger baterai, light dimmer, dsb.

Gambar 4.22 Gelombang Kotak Termodifikasi

Peralatan yang mampu menggunakan inverter jenis ini misalnya: komputer, bor dan gergaji listrik, microwave, kulkas, kipas angin, pompa, dan beberapa beban motor kecil lainnya. c.

Sinus Murni Inverter jenis ini mampu menghasilkan listrik yang sama dengan

listrik jaringan PLN yang tentunya lebih handal dan tidak menghasilkan gangguan noise. Bahkan kualitasnya seringkali lebih baik dari listrik PLN. Hal ini membuatnya cocok untuk peralatan elektronik yang sensitif, termasuk charger baterai, motor dengan kecepatan bervariasi, serta peralatan audio/visual. 61

Gambar 4.23 Gelombang Sinus Murni

2. Klasifikasi Penggunaan Inverter Didalam PLTS penggunaan inverter dapat dibagi menjadi tiga kategori utama, yaitu: a. Grid Inverter (Kisi) Merupakan inverter yang langsung mengkonversikan arus searah dari modul

fotovoltaik

menjadi

arus

bolak-balik,

dan

langsung

dipasok/terhubung ke jaringan PLN. Inverter ini pada umumnya tidak dilengkapi dengan baterai. b. Stand-alone Inverter (Berdiri Sendiri) Merupakan inverter yang pada umumnya mengkonversikan arus searah yang berasal dari baterai. Arus modul fotovoltaik digunakan untuk mengisi baterai terlebih dahulu sebelum dikonversikan menjadi arus bolakbalik. Sesuai namanya, inverter ini pada umumnya dipergunakan untuk penyediaan listrik secara isolated atau pulau. c. Inverter Khusus Inverter untuk aplikasi khusus pada dasarnya merupakan suatu inverter yang dirancang untuk suatu aplikasi spesifik atau diintegrasikan kedalam suatu sistem pemakaian. Inverter untuk aplikasi spesifik yang utama adalah inverter yang dirancang untuk keperluan penggerak pompa air. Inverter ini tidak menggunakan baterai, sehingga inverter langsung menghubungkan Panel Surya langsung ke pompa air (direct coupling). Selain itu inverter yang di integrasikan dengan peralatan sedemikian rupa sehingga peralatan AC tersebut dapat langsung bekerja dengan

62

tegangan DC. Pemakaian terbanyak untuk jenis inverter ini adalah untuk keperluan catudaya lampu neon (tubular lamp – TL).

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: - Baterai/Aki - 4 buah Multimeter - Inverter DC-AC - Beban 220 Volt A.


Gambar 4.24 Rangkaian Pengujian Inverter

E. LANGKAH KERJA

Lakukan percobaan sesuai urutan langkah berikut: a. Persiapkan alat dan bahan percobaan. b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian. c. Pastikan baterai dalam keadaan full atau penuh. d. Hidupkan Inverter dan semua beban AC. e. Lakukan pengukuran dan catat tegangan, arus input dan output Inverter.

63

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.10 Lembar Kerja Pengujian Inverter Pengujian

Input (DC) V (Volt)

I (Ampere)

Output (AC) V (Volt)

I (Ampere)

1 …

G. KESIMPULAN



Tabel 4.11 Data Hasil Pengujian Inverter Pengujian

Input (DC)

Output (AC)

V (Volt)

I (Ampere)

V (Volt)

I (Ampere)

1

12,08 V

27,0 A

238 V

0,49 A

2

11,96 V

26,5 A

238 V

0,49 A

3

11,59 V

25,9 A

238 V

0,49 A


Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :

64

1. Dari data pengukuran diatas, besar tegangan dan arus input pada inverter tidak mempengaruhi daya output inverter kecuali baterai sudah dalam kondisi over low. 2. Terjadi kelebihan tegangan output yang seharusnya 220 V AC tapi saat pengukuran terbaca 238 V AC pada alat ukur. Hal ini dapat disebabkan oleh kesalahan pemgukuran.

4.2.5 MODUL 5 DAYA TAHAN BATERAI

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 5 ini mahasiswa diharapkan mampu: a. Mengetahui lama daya tahan baterai tanpa proses pengisian. b. Mengetahui pengaruh besar beban terhadap daya tahan baterai.

B. URAIAN MATERI

Investasi PLTS pada dasarnya sangat mahal, karenanya agar dayaguna dari PLTS tinggi dan bersaing dengan pembangkit listrik tenaga disel (PLTD), PLTS harus mampu bekerja secara efisien dan handal. Suatu PLTS dengan kapasitas 100 Wp akan menghasilkan listrik sekitar 350 Wh perhari. Listrik ini akan termanfaatkan dengan baik apabila digunakan peralatan yang efisien dan memiliki kehandalan yang tinggi. Agar pemakaian energi PLTS menjadi efektif, pengelolaan bebannya harus optimal, yaitu:  Menggunakan peralatan listrik yang memiliki efisiensi dan kehandalan yang tinggi

65

 Titik kerja beban sesuai dengan titik kerja optimum PLTS. Hal ini akan sangat penting untuk PLTS yang tidak menggunakan baterai seperti PLTS untuk pompa air dengan skema direct coupling.  Penggunaan energi secara efektif dan menganut asas demand side management (DSM) Sebagai contoh, didalam hal penerangan saat ini, para konsumen dapat memilih untuk menggunakan lampu yang memiliki efisiensi tinggi, seperti compact fluorescent lamp (CFL). Jenis lampu CFL juga dikenal sebagai energy saving lamp (ESL). Perkembangan tertakhir didalam sistem pencahayaan adalah mulai digunakannya (meskipun masih terbatas untuk beberapa keperluan) jenis penerangan yang menggunakan light emitting diode (LED). Dibandingkan dengan lampu pijar 100 W, maka kuat cahaya lampu pijar ini setara dengan lampu jenis CFL dengan daya 20 W atau LED dengan daya 5 W. Tetapi dengan penggunaan inverter pada PLTS akan dapat memberikan pilihan lain kepada konsumen untuk dapat memanfaatkan arus listrik pada PLTS tidak hanya untuk kebutuhan penerangan. Di sisi lain pemanfatan inverter akan dengan cepat menguras arus listrik yang di simpan di dalam baterai.

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: - Inverter - Multimeter - Baterai/aki - Beban: - 2 buah lampu 9 W - 1 buah lampu 10 W

66

- 1 buah solder 80 W - 1 buah lampu DC 10 W

D. RANGKAIAN PERCOBAAN + In v e r t e r

+

-

-

Beban AC

V /A M u lt im e t e r B a te ra i

By: H AP&M M

Gambar 4.25 Rangkaian Pengujian Daya Tahan Baterai

E. LANGKAH KERJA Lakukan percobaan sesuai urutan langkah berikut: a. Persiapkan alat dan bahan percobaan. b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian. c. Pastikan baterai tidak dalam keadaan low (> 12,00 V). d. Ukur, catat perubahan tegangan dan arus pada baterai pada selang waktu 1 menit selama 10 menit dengan daya beban yang berbeda. F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.12 Lembar Kerja Pengukuran Dengan Beban …. No

Beban ….. t (Menit)

1

0

…

…

11

10

V (Volt)

I (Ampere)

67

G. KESIMPULAN



Tabel 4.13 Data Hasil Pengukuran Dengan Beban 9 W No

Beban 9 Watt AC t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

0

12,25 V

27,5 A

2

1

12,12 V

27,3 A

3

2

12,11 V

27,3 A

4

3

12,11 V

27,2 A

5

4

12,09 V

27,0 A

6

5

12,09 V

27,0 A

7

6

12,08 V

27,0 A

8

7

12,08 V

27,0 A

9

8

12,08 V

27,0 A

10

9

12,08 V

27,0 A

11

10

12,07 V

27,0 A

68



V (Volt)

I (Ampere)

1

10

12,04 V

27,0 A

2

11

12,03 V

27,0 A

3

12

12,03 V

27,0 A

4

13

12,02 V

27,0 A

5

14

12,02 V

27,0 A

6

15

12,02 V

27,0 A

7

16

12,02 V

27,0 A

8

17

12,01 V

27,0 A

9

18

12,01 V

27,0 A

10

19

12,00 V

26,5 A

11

20

12,00 V

26,5 A

69



V (Volt)

I (Ampere)

1

20

11,97 V

26,5 A

2

21

11,96 V

26,5 A

3

22

11,96 V

26,5 A

4

23

11,96 V

26,5 A

5

24

11,95 V

26,5 A

6

25

11,94 V

26,5 A

7

26

11,94 V

26,5 A

8

27

11,94 V

26,0 A

9

28

11,94 V

26,0 A

10

29

11,93 V

26,0 A

11

30

11,93 V

26,0 A

70



V (Volt)

I (Ampere)

1

30

11,86 V

26,0 A

2

31

11,85 V

26,0 A

3

32

11,83 V

26,0 A

4

33

11,83 V

26,0 A

5

34

11,82 V

26,0 A

6

35

11,81 V

26,0 A

7

36

11,80 V

26,0 A

8

37

11,78 V

26,0 A

9

38

11,77 V

26,0 A

10

39

11,77 V

26,0 A

11

40

11,77 V

26,0 A

71

Tabel 4.17 Data Hasil Kerja Pengujian Beban 108 W AC + TLF 10 W DC No

Beban 108 Watt AC + 10 Watt DC t (Menit)

V (Volt)

I (Ampere)

1

40

11,75 V

26,0 A

2

41

11,74 V

26,0 A

3

42

11,72 V

26,0 A

4

43

11,71 V

26,0 A

5

44

11,69 V

26,0 A

6

45

11,67 V

26,0 A

7

46

11,65 V

26,0 A

8

47

11,64 V

26,0 A

9

48

11,63 V

25,9 A

10

49

11,61 V

25,9 A

11

50

11,59 V

25,9 A


Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut: a. Jumlah daya terpakai sangat mempengaruhi daya tahan atau pengurasan arus pada baterai. Dapat diperkirakan baterai dapat bertahan 2 jam pemakaian bengan beban 40- 60 W.

72

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ALAT PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Recommend Documents