ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15 KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM TUGAS AKHIR

ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15 KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM

TUGAS AKHIR

Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan Program Sarjana Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro

Disusun oleh : TJOK GEDE VISNU SEMARA PUTRA NIM 1004405095

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2015

ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15 KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM

TUGAS AKHIR

Diajukan guna memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan Program Sarjana Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro

Disusun oleh : TJOK GEDE VISNU SEMARA PUTRA NIM 1004405095

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN-BALI 2015

i

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar

Nama

: Tjok Gede Visnu Semara Putra

NIM

: 1004405095

Tanda Tangan

:

Tanggal

:……………………………….

ii

ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15 KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM

TUGAS AKHIR

Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

Tjok Gede Visnu Semara Putra NIM. 1004405095

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2015

iii

KATA PENGANTAR Pertama-tama perkenankanlah saya memanjatkan puji syukur kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena hanya atas asung kerta wara nugraha-Nya tugas akhir yang berjudul “ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15 KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM” dapat diselesaikan. Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan

bimbingan

dari

berbagai

pihak.

Sehingga

pada

kesempatan

ini

perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.

Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana,MA.Sc.Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2.

Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3.

Bapak I Putu Ardana, ST., MT. selaku Pembimbing Akademik

4.

Bapak I Nyoman Satya Kumara, ST, Msc. PhD selaku Dosen Pembimbing 1 atas bimbingannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

5.

Bapak Wayan Gede Ariastina, ST., M.Eng.Sc., PhD selaku Dosen Pembimbing 2 atas bimbingannya selama penulis menyelesaikan tugas akhir ini.

6.

Segenap Dosen dan Staff Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana.

7.

Kedua Orang Tua tersayang dan anggota keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan material selama penyusunan tugas akhir ini.

8.

Ranis Hasna Devy Riadi, ST yang selalu memberi semangat dan dukungan kepada penulis sehingga penyusunan tugas akhir ini dapat selesai.

9.

Gungde Ari, Satrya, Arya, dan Aryanata yang selalu memberikan motivasi dan inspirasi dalam penyusunan tugas akhir ini.

10. Teman-teman Elektro 2010 yang turut membantu dalam penyusunan tugas akhir ini.

v

11. Semua pihak yang telah membantu, dalam penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tugas akhir ini.

Denpasar, November 2015

Penulis

vi

ABSTRAK ANALISA UNJUK KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 15KW DI DUSUN ASAH TEBEN DESA DATAH KARANGASEM Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 15 KW terpusat di Dusun Asah Teben Desa Datah Karangasem atau disebut PLTS Datah merupakan suatu hal yang baru dalam penerapan dan pemanfaatan energi terbarukan berskala menengah di Indonesia terutama di Bali. Keberadaan PLTS Datah masih memerlukan perhatian dan analisa, agar potensi dari produksi energi listrik spesifik (final yield) dari PLTS tersebut dapat diketahui. Selain itu agar dapat diketahui permasalahan apa saja yang terjadi dalam pengoperasian PLTS Datah, guna pengembangan dan pengetahuan dalam pengelolaan PLTS tersebut. Potensi final yield dari PLTS Datah Datah diperoleh dengan melakukan simulasi dengan software PVSyst sesuai dengan sistem terpasang. Simulasi PVSyst dibagi menjadi 4 skenario, yaitu skenario 1 15 KW tanpa shading untuk memperoleh potensi optimum dari produksi energi listrik pada lokasi PLTS Datah. Skenario 2 15 KW dengan shading untuk memperoleh potensi energi listrik PLTS Datah. Skenario 3 10 KW dengan shading dilakukan karena pada PLTS Datah sistem yang bekerja sebenarnya hanya sebesar 10 KW, dikarenakan adanya permasalahan pada charge controller 2. Skenario 4 10 KW tanpa shading untuk memperoleh potensi optimum produksi energi listrik PLTS Datah. data pengukuran shading didapat dengan melakukan pemodelan PLTS Datah dalam bentuk 3D pada software PVSyst. Selanjutnya hasil simulasi akan dibandingkan dengan hasil produksi riil energi listrik PLTS Datah. Potensi optimum dari produksi energi listrik yang dihasilkan melalui simulasi skenario 1 selama kurun waktu 1 Maret s.d. 31 Juli 2015 sebesar 8718 KWh. Potensi dari produksi energi listrik yang dihasilkan melalui skenario 2 yaitu sebesar 8077 KWh. Sedangkan pada skenario 3 potensi produksi energi listrik yang dihasilkan yaitu sebesar 5378 KWh, dan pada skenario 4 potensi produksi energi listrik yang dihasilkan sebesar 5799 KWh. Produksi energi listrik PLTS Datah selama kurun waktu 1 Maret s.d. 31 Juli 2015 sebesar 4311 KWh. Produksi riil tersebut lebih kecil dibandingkan potensi produksi energi listrik melalui simulasi skenario 3 dengan selisih 19.8 % dari hasil simulasi sebesar 5378 KWh. Kata kunci : PLTS, final yield

vii

ABSTRACT PERFORMANCE ANALYSIS OF SOLAR POWER PLANT 15 KW IN THE VILLAGE OF DATAH DUSUN ASAH TEBEN KARANGASEM Standalone system of Solar Power Plant 15 KW in the village of Datah Dusun Asah Teben Karangasem called Datah PV Plant is a new thing in the application and medium-scale renewable energy utilization in Indonesia, especially in Bali. Datah PV Plant still require attention and analysis, so the potential of specific electrical energy production (final yield) of PV Plant can be known. Additionally in order to know what are the problems that occur in the operation of Datah PV Plant, for the development and knowledge in the management of the PV Plant. Potential final yield of Datah PV Plant obtained by performing simulations with software PVSyst according to the installed system. The Simulation on PVSyst divided into 4 scenario, the scenario 1 15 KW without shading to obtain the optimum potential of the electrical energy production on Datah PV Plant. Scenario 2 15 KW with shading to obtain electrical energy potential on Datah PV Plant. Scenario 3 10 KW with shading done because the system of Datah PV Plant that works actually only amounted to 10 KW, due to the problems on the charge controller 2. Scenario 4 10 KW without shading to obtain the optimum potential for the production of electrical energy on Datah PV Plant. The shading measurement data obtained by modeling Datah PV Plant in 3D on PVSyst software. Furthermore, the simulation results will be compared with the results of the real production of electrical energy PLTS Datah. The optimum potential of production of electrical energy generated through simulation by scenarios 1 during the period 1 March to July 31, 2015 amounted to 8718 KWh. The potential of production of electrical energy generated through scenario 2 is equal to 8077 KWh. While in scenario 3 the potential production of electrical energy generated is equal to 5378 KWh, and the 4 potential scenarios generated electrical energy production by 5799 KWh. Electrical energy production of Datah PV Plant during the period March 1 sd July 31, 2015 amounted to 4311 KWh. Real production is smaller than the potential for electrical energy production through simulation scenario 3 by a margin of 19.8% of the simulation results for 5378 KWh. Keywords: PV plant, the final yield

viii

DAFTAR ISI

JUDUL ........................................................................................................... . i LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS............................................... . ii LEMBAR PRASYARAT SARJANA ............................................................ . iii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ . iv KATA PENGANTAR .................................................................................... . v ABSTRAK...................................................................................................... .vii ABSTRACT ................................................................................................... viii DAFTAR ISI....................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii DAFTAR TABEL .......................................................................................... xix DAFTAR SINGKATAN.................................................................................xxiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3 1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................. 4 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir .......................................................................... 5 2.2 Potensi Energi Matahari di Indonesia .............................................. 8 2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Surya ................................................... 10 2.3.1 Pengertian Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)............. 10 2.3.2 Prinsip Kerja Sel Surya (Photovoltaic) ................................... 11 2.4. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) .......................... 12 2.4.1 PLTS Terpusat (Off-Grid) ...................................................... 13 2.4.2 PLTS Terinterkoneksi (On-Grid) ........................................... 14 2.4.3 PLTS Hybrid ......................................................................... 14 2.5 Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)..................... 15

ix

2.5.1 Solar Cell (Photovoltaic) ....................................................... 15 2.5.1.1 Teknologi Solar Cell....................................................16 2.5.1.2 Sistem Instalasi Solar Cell...........................................19 2.5.2 Modul Surya..............................................................................20 2.5.2.1 Karakteristik Listrik dari Modul Surya........................20 2.5.2.2 Variasi dalam Produksi Energi Modul Surya..............22 2.5.3 Penyangga dan Sistem Pelacak (Mounting and Tracking Systems) .......................................... 23 2.5.4 Inverter .................................................................................. 24 2.5.4.1 Konsep Hubungan Inverter..........................................25 2.5.5 Charge Controller.................................................................. 27 2.5.6 Baterai ................................................................................... 28 2.6 Sumber Energi Matahari ................................................................. 30 2.6.1 Sumber Energi Matahari di Indonesia.......................................31 2.6.2 Inklinasi dan Orientasi PV Module ......................................... 31 2.6.3 Sudut Kemiringan PV Module................................................ 32 2.7 Perancangan Teknis PLTS Terpusat (Off-Grid)............................... 33 2.7.1 Kebijakan dan Pedoman Pemerintah RI dalam Pembangunan PLTS Terpusat ................................................ 33 2.7.2 Pedoman Pembangunan PLTS Terpusat ................................. 34 2.8 PVSyst ............................................................................................ 40 2.8.1 Fitur pada PVSyst .................................................................. 42 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 49 3.2 Data................................................................................................ 49 3.2.1 Sumber Data .......................................................................... 49 3.2.2 Jenis Data .............................................................................. 49 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data ..................................................... 50 3.3 Tahapan Penelitian ......................................................................... 50 3.4 Alur Penelitian................................................................................ 61

x

BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Dusun Asah Teben Desa Datah Karangasem ................................................................. 63 4.2 Desain Teknis Sistem PLTS Datah ................................................. 63 4.2.1 Komponen PLTS Datah ......................................................... 68 4.3 Simulasi Unjuk Kerja PLTS Datah Menggunakan PVSyst .............. 78 4.3.1 Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 1 ............................... 79 4.3.1.1 Hasil Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 1......................................................................85 4.3.2 Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 2 ............................... 87 4.3.2.1 Pemodelan PLTS Datah pada Simulasi PVSyst Skenario 2......................................................................88 4.3.2.2 Hasil Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 2......................................................................92 4.3.3 Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 3 ............................... 95 4.3.3.1 Hasil Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 3......................................................................95 4.3.4 Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 4 ............................... 97 4.3.4.1 Hasil Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 4......................................................................97 4.3.5 Analisa Perbandingan Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 1 dan 2 ................................................ 99 4.3.6 Analisa Perbandingan Simulasi PVSyst PLTS Datah Skenario 3 dan 4 ................................................ 101 4.4 Monitoring Energi Listrik PLTS Datah ........................................... 102 4.5 Analisa Monitoring Energi Listrik PLTS Datah .............................. 108 4.5.1 Analisa Produksi Energi Listrik Bulan Maret PLTS Datah ..... 114 4.5.2 Analisa Produksi Energi Listrik Bulan April PLTS Datah ...... 121 4.5.3 Analisa Produksi Energi Listrik Bulan Mei PLTS Datah ........ 128 4.5.4 Analisa Produksi Energi Listrik Bulan Juni PLTS Datah ........ 134 4.5.5 Analisa Produksi Energi Listrik Bulan Juli PLTS Datah ......... 140

xi

4.6 Analisa Perbandingan Hasil Simulasi PVSyst dengan Produksi Riil Energi Listrik PLTS Datah ....................................................... 146 4.7 Analisa Pengaruh Lingkungan dan Kondisi Sistem Terhadap Performa PLTS Datah..................................................................... 153 4.7.1 Bayangan / Shading ............................................................... 153 4.7.2 Kondisi Komponen Sistem PLTS ........................................... 156 BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan ........................................................................................ 159 5.2 Saran .............................................................................................. 160 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Contoh penerapan sel surya ke dalam panel surya .................... 10

Gambar 2.2

Susunan lapisan solar cell ......................................................... 12

Gambar 2.3

Prinsip kerja PLTS off-grid ....................................................... 13

Gambar 2.4

Prinsip kerja PLTS on-grid ...................................................... 14

Gambar 2.5

Skema Hybrid Photovoltaic Power System ................................ 15

Gambar 2.6

Kelas teknologi sel surya .......................................................... 17

Gambar 2.7

Panel Monocrystalline Silikon .................................................. 17

Gambar 2.8

Panel Polycrystalline Silikon .................................................... 18

Gambar 2.9

(a) Modul surya jenis thin film (b) struktur thin film dengan bahan CdTe-CdS....................................................................... 19

Gambar 2.10 Diagram hubungan antara Solar Cell, Modul, Panel, dan Array......................................................................................20 Gambar 2.11 Kurva karakteristik listrik sebuah modul surya .......................... 21 Gambar 2.12 Pengaruh iradiasi terhadap tegangan dan arus modul surya ....... 22 Gambar 2.13 Pengaruh shading terhadap modul surya ................................... 23 Gambar 2.14 Konfigurasi Inverter .................................................................. 26 Gambar 2.15 Solar Atlas ................................................................................ 30 Gambar 2.16 Pemasangan PV Module dengan sudut kemiringan ................... 33 Gambar 2.17 Tampilan awal PVSyst .............................................................. 41 Gambar 2.18 Tampilan desain proyek PVSyst ................................................ 42 Gambar 2.19 Tampian menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst........... 43 Gambar 2.20 Tampilan menu near shading definition .................................... 43 Gambar 2.21 Tampilan jendela utama 3D Scene ............................................ 44 Gambar 2.22 Tampilan jendela utama 3D Scene ............................................ 44 Gambar 2.23 Tampilan jendela Building Object ............................................. 45 Gambar 2.24 Tampilan jendela Elementary Shading Object ........................... 45 Gambar 2.25 Tampilan jendela Collector Field in Sheds ................................ 46 Gambar 2.26 Tampilan jendela Elementary Shading Object ........................... 47 Gambar 2.27 Tampilan jendela utama 3D Scene View .................................... 47 Gambar 2.28 Diagram faktor shading PLTS Datah ........................................ 48

xiii

Gambar 3.1

Tampilan awal simulasi software PVSyst ver. 6.38 .................... 51

Gambar 3.2

Tampilan menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst ......... 51

Gambar 3.3

Tampilan menu geographical site parameters (geographical coordinates) ....................................................... 52

Gambar 3.4

Tampilan menu project parameters (albedo) ............................. 52

Gambar 3.5

Tampilan menu orientation variant ........................................... 53

Gambar 3.6

Tampilan menu Stand-alone System definition variant .............. 53

Gambar 3.7

Tampilan menu Stand-alone System further parameter ............. 54

Gambar 3.8

Tampilan menu Horizon ........................................................... 54

Gambar 3.9

Tampilan menu Simulation variant ........................................... 55

Gambar 3.10 Tampilan menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst ......... 55 Gambar 3.11 Tampilan menu near shading definition .................................... 56 Gambar 3.12 Tampilan jendela utama 3D Scene ............................................ 56 Gambar 3.13 Tampilan jendela utama 3D Scene ............................................ 57 Gambar 3.14 Tampilan jendela Building Object ............................................. 57 Gambar 3.15 Tampilan jendela Elementary Shading Object ........................... 58 Gambar 3.16 Tampilan jendela Collector Field in Sheds ................................ 58 Gambar 3.17 Tampilan jendela Elementary Shading Object ........................... 59 Gambar 3.18 Tampilan jendela utama 3D Scene View .................................... 60 Gambar 3.19 Diagram faktor shading PLTS Datah ........................................ 60 Gambar 3.20 Diagram alur penelitian PLTS Datah......................................... 62 Gambar 4.1

Foto satelit lokasi PLTS Datah ................................................. 63

Gambar 4.2

Layout plan pada PLTS Datah ................................................. 64

Gambar 4.3

Panel array/combiner box PLTS Datah ..................................... 65

Gambar 4.4

Skema PLTS di Dusun Asah Teben Desa Datah Karangasem .. 67

Gambar 4.5

PV module i-Solar 100 Wp polycrystalline ............................... 68

Gambar 4.6

Penyangga modul tipe tetap (fixed) .......................................... 69

Gambar 4.7

APOLLO Stand-Alone Inverter tipe S-219C ............................. 70

Gambar 4.8

Satuan Sistem Monitoring Modul Utama (SMU-MAIN) .......... 71

Gambar 4.9

Diagram mode operasi inverter ................................................ 72

Gambar 4.10 Baterai seri Gel VRLA 2V/1000 Ah ......................................... 74

xiv

Gambar 4.11 Mode instalasi baterai tipe single layer vertical rack untuk 2V/1000 Ah .................................................................. 74 Gambar 4.12 Charge Controller SOLARCON SCB-48120 ............................ 75 Gambar 4.13 Komponen pada panel array/combiner box PLTS Datah .......... 77 Gambar 4.14 Tower penangkap petir konvensional ....................................... 78 Gambar 4.15 Tampilan awal simulasi software PVSyst ver. 6.38 ................... 79 Gambar 4.16 Tampilan menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst ......... 80 Gambar 4.17 Tampilan menu pemilihan lokasi dan meteorologi PLTS Datah 80 Gambar 4.18 Tampilan menu geographical site parameters (interactive map)81 Gambar 4.19 Tampilan menu geographical site parameters (geographical coordinates) ....................................................... 81 Gambar 4.20 Tampilan menu project parameters (albedo)............................. 82 Gambar 4.21 Tampilan menu orientation variant ........................................... 83 Gambar 4.22 Tampilan menu Stand-alone System definition variant .............. 83 Gambar 4.23 Tampilan menu Stand-alone System further parameter ............. 84 Gambar 4.24 Tampilan menu Horizon sesuai lokasi PLTS Datah ................... 84 Gambar 4.25 Tampilan menu Simulation variant ........................................... 85 Gambar 4.26 Grafik potensi optimum energi listrik PLTS Datah skenario 1 ... 86 Gambar 4.27 Tampilan menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst skenario 2 ................................................................................ 88 Gambar 4.28 Tampilan menu near shading definition .................................... 89 Gambar 4.29 Tampilan menu elementary shading object ............................... 89 Gambar 4.30 Tampilan menu collector field in sheds ..................................... 90 Gambar 4.31 Tampilan menu elementary shading object ............................... 90 Gambar 4.32 Tampilan menu global scene view............................................. 91 Gambar 4.33 Diagram faktor shading PLTS Datah ........................................ 92 Gambar 4.34 Tampilan menu awal simulasi PLTS Stand Alone PVSyst skenario 2 ................................................................................. 92 Gambar 4.35 Grafik potensi optimum energi listrik PLTS Datah skenario 2 ... 93 Gambar 4.36 Grafik potensi optimum energi listrik PLTS Datah skenario 3 ... 96 Gambar 4.37 Grafik potensi optimum energi listrik PLTS Datah skenario 4 ... 98 Gambar 4.38 Grafik perbandingan produksi energi listrik skenario 1 dan 2 .... 100

xv

Gambar 4.39 Grafik perbandingan produksi energi listrik skenario 3 dan 4 .... 101 Gambar 4.40 Grafik produksi energi listrik PV Array 1 PLTS Datah.............. 109 Gambar 4.41 Grafik produksi energi listrik Charge Controller 1 PLTS Datah 110 Gambar 4.42 Grafik total capacity charging current Charge Controller 1 PLTS Datah .............................................................................. 111 Gambar 4.43 Grafik produksi energi listrik PV Array 3 PLTS Datah.............. 112 Gambar 4.44 Grafik produksi energi listrik Charge Controller 3 PLTS Datah 113 Gambar 4.45 Grafik total capacity charging current Charge Controller 3 PLTS Datah .............................................................................. 114 Gambar 4.46 Grafik produksi energi listrik bulan Maret pada PV Array 1 ...... 116 Gambar 4.47 Grafik produksi energi listrik bulan Maret pada PV Array 3 ...... 117 Gambar 4.48 Grafik produksi energi listrik bulan Maret sisi charge controller 1 ................................................................... 118 Gambar 4.49 Grafik produksi energi listrik bulan Maret sisi charge controller 3 ................................................................... 119 Gambar 4.50 Grafik jumlah capacity charging current bulan Maret sisi charge controller 1 ................................................................... 120 Gambar 4.51 Grafik jumlah capacity charging current bulan Maret sisi charge controller 3 ................................................................... 121 Gambar 4.52 Grafik produksi energi listrik bulan April pada PV Array 1 ....... 122 Gambar 4.53 Grafik produksi energi listrik bulan April pada PV Array 3 ....... 123 Gambar 4.54 Grafik produksi energi listrik bulan April sisi charge controller 1 ................................................................... 125 Gambar 4.55 Grafik produksi energi listrik bulan April sisi charge controller 3 ................................................................... 126 Gambar 4.56 Grafik jumlah capacity charging current bulan April sisi charge controller 1 ................................................................... 127 Gambar 4.57 Grafik jumlah capacity charging current bulan April sisi charge controller 3 ................................................................... 128 Gambar 4.58 Grafik produksi energi listrik bulan Mei pada PV Array 1 ........ 129 Gambar 4.59 Grafik produksi energi listrik bulan Mei pada PV Array 3 ......... 130

xvi

Gambar 4.60 Grafik produksi energi listrik bulan Mei sisi charge controller 1 ................................................................... 131 Gambar 4.61 Grafik produksi energi listrik bulan Mei sisi charge controller 3 ................................................................... 132 Gambar 4.62 Grafik jumlah capacity charging current bulan Mei sisi charge controller 1 ................................................................... 133 Gambar 4.63 Grafik jumlah capacity charging current bulan Mei sisi charge controller 3 ................................................................... 134 Gambar 4.64 Grafik produksi energi listrik bulan Juni pada PV Array 1......... 135 Gambar 4.65 Grafik produksi energi listrik bulan Juni pada PV Array 3......... 136 Gambar 4.66 Grafik produksi energi listrik bulan Juni sisi charge controller 1 ................................................................... 137 Gambar 4.67 Grafik produksi energi listrik bulan Juni sisi charge controller 3 ................................................................... 138 Gambar 4.68 Grafik jumlah capacity charging current bulan Juni sisi charge controller 1 ................................................................... 139 Gambar 4.69 Grafik jumlah capacity charging current bulan Juni sisi charge controller 3 ................................................................... 140 Gambar 4.70 Grafik produksi energi listrik bulan Juli pada PV Array 1 ......... 141 Gambar 4.71 Grafik produksi energi listrik bulan Juli pada PV Array 3 ......... 142 Gambar 4.72 Grafik produksi energi listrik bulan Juli sisi charge controller 1 ................................................................... 143 Gambar 4.73 Grafik produksi energi listrik bulan Juli sisi charge controller 3 ................................................................... 144 Gambar 4.74 Grafik jumlah capacity charging current bulan Juli sisi charge controller 1 ................................................................... 145 Gambar 4.75 Grafik jumlah capacity charging current bulan Juli sisi charge controller 3 ................................................................... 146 Gambar 4.76 Grafik perbandingan produksi energi listrik hasil simulasi skenario 1 & 2 .......................................................................... 148 Gambar 4.77 Grafik perbandingan produksi energi listrik hasil simulasi skenario 3 & 4 .......................................................................... 149

xvii

Gambar 4.78 Grafik produksi energi listrik simulasi skenario 3 dengan riil PLTS ................................................................................... 150 Gambar 4.79 Grafik perbandingan curah hujan tahun 1990 dan tahun 2014 ... 152 Gambar 4.80 Bayangan akibat pohon di sekitar PLTS Datah.......................... 153 Gambar 4.81 Bayangan akibat pohon di sekitar PLTS Datah.......................... 154 Gambar 4.82 Bayangan akibat bangunan di sekitar PLTS Datah .................... 154 Gambar 4.83 Gangguan akibat debu dan pengotoran pada PV Module ........... 155 Gambar 4.84 Gangguan akibat benda sekitar PLTS Datah.............................. 155 Gambar 4.85 Gangguan akibat benda sekitar PLTS Datah.............................. 156 Gambar 4.86 Gangguan pada sistem monitoring PLTS .................................. 157 Gambar 4.87 Gangguan pada alat pengukur suhu ruangan penyimpanan baterai....................................................................................... 157 Gambar 4.88 Gangguan pada charge controller no. 2 PLTS Datah ................ 158

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Intensitas radiasi matahari di Indonesia ......................................... 9

Tabel 2.2

Karakteristik baterai ...................................................................... 29

Tabel 4.1

Spesifikasi data PV module i-Solar 100 Wp polycrystalline........... 69

Tabel 4.2

Indikator LED untuk mengindikasi status operasi SMU ................ 71

Tabel 4.3

Spesifikasi Inverter APOLLO S-219C........................................... 72

Tabel 4.4

Spesifikasi Charge Controller SOLARCON SCB-48120 .............. 75

Tabel 4.5

Data Meteorologi NASA sesuai lokasi PLTS Datah ...................... 82

Tabel 4.6

Potensi Optimum Energi Listrik PLTS Datah Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 1 .......................................................... 86

Tabel 4.7

Kondisi Baterai Selama Setahun Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 1 ..................................................................................... 87

Tabel 4.8

Unjuk Kerja Baterai Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 1 ...... 87

Tabel 4.9

Faktor Shading PLTS Datah Berdasarkan Simulasi PVSyst ........... 91

Tabel 4.10 Potensi Optimum Energi Listrik PLTS Datah Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 2 ........................................................................ 93 Tabel 4.11 Kondisi Baterai Selama Setahun Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 2 ..................................................................................... 94 Tabel 4.12 Unjuk Kerja Baterai Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 2...... 94 Tabel 4.13 Potensi Optimum Energi Listrik PLTS Datah Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 3 ........................................................................ 95 Tabel 4.14 Kondisi Baterai Selama Setahun Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 3 ..................................................................................... 96 Tabel 4.15 Unjuk Kerja Baterai Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 3...... 97 Tabel 4.16 Potensi Optimum Energi Listrik PLTS Datah Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 4 ........................................................................ 98 Tabel 4.17 Kondisi Baterai Selama Setahun Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 4 ..................................................................................... 99 Tabel 4.18 Unjuk Kerja Baterai Berdasarkan Simulasi PVSyst Skenario 4...... 99 Tabel 4.19 Perbandingan Produksi Energi Listrik Skenario 1 dan Skenario 2 .. 100 Tabel 4.20 Perbandingan Produksi Energi Listrik Skenario 3 dan Skenario 4 .. 101

xix

Tabel 4.21 Produksi Energi Listrik Harian pada PV Array 1 PLTS Datah ....... 102 Tabel 4.22 Produksi Energi Listrik Bulanan pada PV Array 1 PLTS Datah ..... 103 Tabel 4.23 Produksi Energi Listrik Harian pada Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 103 Tabel 4.24 Produksi Energi Listrik Bulanan pada Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 104 Tabel 4.25 Capacity Charging Current Harian pada Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 104 Tabel 4.26 Capacity Charging Current Bulanan pada Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 105 Tabel 4.27 Produksi Energi Listrik Harian pada PV Array 3 PLTS Datah ....... 105 Tabel 4.28 Produksi Energi Listrik Bulanan pada PV Array 3 PLTS Datah ..... 106 Tabel 4.29 Produksi Energi Listrik Harian pada Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 106 Tabel 4.30 Produksi Energi Listrik Bulanan pada Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 107 Tabel 4.31 Capacity Charging Current Harian pada Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 107 Tabel 4.32 Capacity Charging Current Bulanan pada Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 108 Tabel 4.33 Total Produksi dan Performa Normal PLTS Datah ........................ 108 Tabel 4.34 Total Produksi Energi Listrik Bulanan pada PV Array 1 PLTS Datah .................................................................................. 109 Tabel 4.35 Total Produksi Energi Listrik Bulanan Sisi Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 110 Tabel 4.36 Total Capacity Charging Current Bulanan Sisi Charge Controller 1 PLTS Datah .................................................................................. 111 Tabel 4.37 Total Produksi Energi Listrik Bulanan pada PV Array 3 PLTS Datah .................................................................................. 112 Tabel 4.38 Total Produksi Energi Listrik Bulanan Sisi Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 113

xx

Tabel 4.39 Total Capacity Charging Current Bulanan Sisi Charge Controller 3 PLTS Datah .................................................................................. 114 Tabel 4.40 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Maret pada PV Array 1 ....... 115 Tabel 4.41 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Maret pada PV Array 3 ....... 116 Tabel 4.42 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Maret Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 117 Tabel 4.43 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Maret Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 118 Tabel 4.44 Capacity Charging Current Harian Bulan Maret Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 119 Tabel 4.45 Capacity Charging Current Harian Bulan Maret Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 120 Tabel 4.46 Produksi Energi Listrik Harian Bulan April pada PV Array 1 ........ 122 Tabel 4.47 Produksi Energi Listrik Harian Bulan April pada PV Array 3 ........ 123 Tabel 4.48 Produksi Energi Listrik Harian Bulan April Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 124 Tabel 4.49 Produksi Energi Listrik Harian Bulan April Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 125 Tabel 4.50 Capacity Charging Current Harian Bulan April Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 126 Tabel 4.51 Capacity Charging Current Harian Bulan April Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 127 Tabel 4.52 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Mei pada PV Array 1 .......... 128 Tabel 4.53 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Mei pada PV Array 3 .......... 129 Tabel 4.54 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Mei Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 130 Tabel 4.55 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Mei Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 131 Tabel 4.56 Capacity Charging Current Harian Bulan Mei Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 133 Tabel 4.57 Capacity Charging Current Harian Bulan Mei Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 133

xxi

Tabel 4.58 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juni pada PV Array 1 .......... 135 Tabel 4.59 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juni pada PV Array 3 .......... 136 Tabel 4.60 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juni Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 137 Tabel 4.61 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juni Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 138 Tabel 4.62 Capacity Charging Current Harian Bulan Juni Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 139 Tabel 4.63 Capacity Charging Current Harian Bulan Juni Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 140 Tabel 4.64 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juli pada PV Array 1........... 141 Tabel 4.65 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juli pada PV Array 3........... 142 Tabel 4.66 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juli Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 143 Tabel 4.67 Produksi Energi Listrik Harian Bulan Juli Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 144 Tabel 4.68 Capacity Charging Current Harian Bulan Juli Sisi Charge Controller 1 ...................................................................... 145 Tabel 4.69 Capacity Charging Current Harian Bulan Juli Sisi Charge Controller 3 ...................................................................... 146 Tabel 4.70 Produksi Energi Listrik Bulanan Hasil Simulasi dan Riil PLTS ..... 147 Tabel 4.71 Selisih Produksi Energi Listrik Bulanan Hasil Simulasi dan Riil PLTS ............................................................................... 148 Tabel 4.72 Data Curah Hujan Kabupaten Karangasem Periode 2010 - 2014 ... 151 Tabel 4.73 Data Curah Hujan Kabupaten Karangasem Periode 1990 - 1994 ... 151

xxii

DAFTAR SINGKATAN

A

= Ampere

AC

= Alternating Current

Ah

= Ampere hour

Ahbatt

= Total Kapasitas baterai yang diperlukan pada tegangan dasar

C

= Celcius

DC

= Direct Current

EA

= Energi beban yang akan disuplai (Wh)

EB

= Energi yang diperlukan per hari (Wh/hari)

Emodul

= Produksi energi harian PV module

I

= Arus pada terminal sel surya (A)

Imaks

= Kapasitas arus battery charger controller

Isc

= Arus hubung singkat (short circuit current)

KBI

= Kawasan Barat Indonesia

KTI

= Kawasan Timur Indonesia

kWh

= Kilo Watt hour

MWh

= Mega Watt hour

MWp

= Mega Watt peak

ƞ

= Efisiensi PV module

Nmodul

= Jumlah PV module yang digunakan

Ph/day

= Peak hour per day

Pin

= Daya yang masuk

PLN

= Perusahaan Listrik Negara

PLTS

= Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pmpp

= Daya keluaran maksimum PV module

PSH

= Peak Sun Hour

PV

= Photovoltaic

PVSyst

= Photovoltaic Simulation System

R

= Tahanan

SMD

= Solar Main Diesel

STC

= Standard Test Condition

xxiii

VAC

= Tegangan pada arus AC

VDC

= Tegangan pada arus DC

V

= Tegangan terminal sel surya (V)

Vmp

= Tegangan pada titik kerja maksimum

Vs

= Tegangan dasar yang dipakai (12 atau 24 V DC)

Voc

= Tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage)

W

= Watt

Wh

= Watt hour 2

W/m

= Watt per meter2

xxiv