Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 kwp, dihibridkan dengan PLTD

Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010

ISSN : 2086-6933

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 kWp, dihibridkan dengan PLTD M. Hariansyah Jurusan Teknik Elektro - Fakultas Teknik – Universitas Ibn Khaldun Bogor Jl. KH Sholeh Iskandar km.2 Kedung Badak, Tanah Sareal, Kota Bogor Email: [email protected] Abstrak Sistem hibrid antara PLTS dan PLTD, merupakan upaya untuk menggabungkan antara dua unit pembangkit yang berbeda. Hal ini dilakukan, hampir 88 % pembangkit energi listrik yang ada di luar Pulau Jawa menggunakan PLTD, disisi lain harga bahan bakar minyak khususnya solar semakin mahal dan langka, sehingga beberapa PLTD dioperasikan secara terbatas. Salah satu solusi yang perlu dilaksanakan adalah membangun PLTS sistem hibrid dengan PLTD. PLN Unit Sulutengge, tepatnya di Pulau Marampit yang terletak di Provinsi Sulawesi Utara) berencana untuk membangun PLTS kapasitas 50 kWp menggunakan sistem hibrid dengan PLTD yang telah ada. Saat ini PLTD Marampit mempunyai dua unit Genset, 2x25 kW. Sebelum pelaksanaan pembangunan, perlu di analisis kebutuhan beban rata-rata harian, kapasitas daya modul yang direncanakan, sistem pengontrolan pengisian dan pengosongan battere, serta jumlah dan kapasitas battere, serta kapasitas biderectional inverter. Hasil analisi menyimpulkan bahawa Jumlah modul yang diperlukan sebanyak 400 modul surya, masing-masing modul mempunyai daya 125 Wp. Penyusunan pasangan modul dibuat menjadi 2 grup, masing-masing group menghasilkan daya 25,2 kWp.Untuk pengisi battere digunakan 1 unit Battere kontrol regulator, berkapasitas 50 kW. Kapasitas battere 700 kWh, memutuhkan battere sebanyak 350 unit, masing-masing mempunyai kapasitas 2 V, 1000 Ah.Waktu yang dapat dioperasikan untuk sistem hibrid PLTS dengan PLTD adalah : Modul PLTS beroperasi mulai pukul 08:00 s.d 15:00 selama 7 jam. Battere Bank beroperasi 8 jam mulai pukul 16:00 s.d 24:00 dan PLTD 7 jam dari pukul 00:00 s.d 07:00.

Kata Kunci : Sistem Hibrid PLTS-PLTD, Modul surya, Battere kontrol regulator, Bidirectional Inverter. Abstrac Hybrid system between PLTS and diesel, is an attempt to combine two different generating units. This is done, almost 88% of electric energy generation that are outside the island of Java using diesel, on the other hand the price of diesel fuel oil, especially the more expensive and scarce, so some diesel operated on a limited basis. One solution that needs to be done is to build a hybrid system with diesel PLTS. PLN Unit Sulutengge, precisely on the island Marampit located in North Sulawesi Province) is planning to build the capacity of 50 kWp PLTS use with diesel hybrid systems that already exist. Currently Marampit diesel genset has two units, 2x25 kW. Prior to implementation of development, needs analysis necessary in the average daily load, the capacity of the planned power module, the system controlling the charging and discharging battere, and the number and capacity battere, as well as the capacity of the inverter biderectional. The results of analysis concluded bahawa of modules is required as many as 400 solar modules, each module has a power of 125 Wp. Preparation of the module created pair into 2 groups, each group produced 25.2 kWp.Untuk power charger Battere battere used a control unit regulator, with a capacity of 50 kW. Capacity of 700 kWh battere, memutuhkan battere of 350 units, each having a capacity of 2 V, 1000 Ah.Waktu which can be operated for PLTS with diesel hybrid system is: Module PLTS operates from 08:00 till 15:00 for 7 hours. Battere Bank operates 8 hours starting at 16:00 till 24:00 and diesel 7 hours from 00:00 till 07:00. Keywords: PLTS-diesel hybrid system, solar module, Battere control regulator, Bidirectional Inverter.

53


ISSN : 2086-6933

1. Pendahuluan. Hampir 88 % pembangkit listrik di luar Pulau Jawa, menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Disel, mulai dari kapasitas kecil hingga besar [1]. Permasalahan yang terjadi saat ini, PLN Unit Sulutengge, tepatnya di Pulau Marampit yang terletak di Provinsi Sulawesi Utara) berencana untuk membangun PLTS kapasitas 50 kWp dengan cara dihibridkan dengan PLTD yang telah ada. Saat ini PLTD Marampit mempunyai dua unit Genset, 2x25 kW [2]. PLTD ini dioperasikan selama 6 jam perhari secara bergantian. Upaya ini dilakukan karena harga bahan bakar minyak, terutama bahan bakar solar sudah tidak menguntungkan ditinjau dari segi bisnis. Sehingga dirasa perlu untuk menyelesaikan permasalahan tersebut di .

atas. Salah satu alternatif yang paling baik untuk dilakukan adalah membuat pembangkit listrik tenaga surya. Tujuan yang ingin dicapai adalah menghasilkan analisis teknis, menentukan jumlah unit modul beserta teknik pemasangannya, menentukan kapasitas BCR ( Battere Control Regulator), Menentukan kapasitas Bidirectional inverter, serta kapasitas battere dan penjadwalan sistem hibrid antara PLTD dan PLTS,

2. 2.1

Tinjauan Pustaka. Blok Diagram Pemasangan PLTD dihibridkan dengan PLTS Bentuk blok diagram hibrid PLTS – PLTD yang [3] diperlihatkan pada Gambar 1

Transformator Distribusi

PLTD CB

Panel Sinkronisai CB

CB

kWh

CB

Ke JTM

PLTD Modul PV

Modul PV

Modul PV

Modul PV

Modul PV

Panel Sinkronisai

Box Kombinasi Charge Kontrol/MPPT

Bi Directional Inverter

Panel Distribusi

kWh

CB

Spare kWh

kWh CB

Ke Laluhe Battere Bank

PLTS Gambar 1. Blok Diagram PLTS on Grid

c. a.

b.

Ketika modul surya ( photovoltaik) mendapat sinar matahari, maka pada terminal output modul surya (photovoltaik) tersebut menghasilkan tegangan listrik. Tegangan tersebut disalurkan ke charger kontrol yang berfungsi untuk mengontrol pengisian dan pengosongan battere, serta dapat mengirim daya listrik ke beban.

54

Agar dapat mempararelkan anatar PLTS dan PLTD, diperlukan alat sinkronisasi. Dalam hal ini diperlukan dua unit panel sinkronisasi, yaitu sinkronisasi di sisi PLTD ( antara G1 dan G2), dan anatar PLTD dengan PLTS.


2.2

ISSN : 2086-6933

Komponen PLTS Komponen utama PLTS terdiri dari:

dihubungkan secara seri. Modul surya yang standar dengan 36 atau 40 buah sel surya semi kristal silikon yang masing-masing berukuran 10 x 10 cm, menghasilkan daya sebesar 38 hingga 50 watt pada tegangan 12 volt pada saat disinari cahaya matahari dengan intensitas penuh. Contoh modul surya yang akan ditawarkan dibandingkan dengan KAK( Kerangka Acuan Kerja ) diperlihatkan pada Tabel 2.[5]

2.2.1 Modul Surya ( Photovoltaik ). Modul surya atau Fhotovoltaic merupakan gabungan beberapa sel surya yang terhubung secara seri. Satu sel surya mengahasilkan tegangan sebesar 0,45 Volt. [4]. Tegangan ini sangat rendah untuk dapat dimamfaatkan secara praktis, sehingga diperlukan sejumlah sel surya yang

Tabel 2. Spesifikasi Modul Photovoltaic No

Uraian

Spesifikasi

Spesifikasi Sesuai KAK

1

Jenis Modul Surya

Mono cristal

Mono cristal atau polycristal

2

Kapasitas Total

125,4 kWp

Minimum 125 kWp

3

Kapasitas per modul

245 Wp

Minimum 120 Wp

4

Jaminan Life Time

20 tahun

Minimal 20 tahun

5

Tegangan Max Power

> 24 volt dc

> 24 volt dc

6

Tegangan Sitim DC max

1000 Vdc

7

Jaminan Kualitas

1000 Vdc Dalam beroperasi 15 tahun degradasi daya output ≤ 10 %

Penentuan banyaknya modul surya dapat dilakukan dengan persamaan berikut [6]

n

P ........ ................................ pn

Dalam beroperasi 10 tahun degradasi daya output ≤ 10 %

dimana : I1, I2, I3 s/d In : adalah arus yang keluar pada masing-masing modul Jika modul surya dipasang secara pararel analisis tegangan (V) menggunakan persamaa VT  V1  V2  ......  Vn ......................... (3)

(1)

Dimana : P = Daya yang direncanakan ( kWp) Pn = Kapasitas daya listrik setiap modul surya ( Wp)

2.2.2 Bi Directional Inverter Bi Directional Inverter berfungsi merubah tegangan dan arus searah (dc) menjadi tegangan arus bolak baliok (ac), atau sebaliknya,Selain itu alat ini juga dapat melakukan sinkronisasi antara PLTS dan PLTD (system on Grid)., fasilitas sistem kontrol regulasi tegangan dan frekuensi. Spesifikasi Bi Directional Inverter [5] diperlihatkan pada Tabel 3.

Pemasangan modul surya dapat dilakukan secara seri maupun secara pararel tergantung pada kapasitas daya yang direncanakan. Jika modul surya dipasang seri, [4] persamaan menjadi: I T  I1  I 2  I 3 .....  I n ........... (2)

55


ISSN : 2086-6933

Tabel 3. Bi directional Inverter yang di tawarkan di banding KAK N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1

Uraia Kapasitas total Daya Output perunit Jumlah phasa/frekuensi Gelombang Output Tegangan output Tegangan input DC Effesiensi Total Harmonik Distorsi Proteksi Indikator Audible Alaram Temperatur Relative Humidity Power surge Rating

Spesifikasi yang ditawarkan 50 kW 25 kW tiga phasa/50 /60 Hz Sinus Murni 380 VAC(L-L), 220 VAC (L-N) 120 V DC ( Sesuaikan dgn Charge 

Spesifikasi berdasarkan KAK minimum 50 kW Minimum 10 kW tiga phasa/50 Hz Sinus Murni 380 VAC(L-L), 220 VAC (L-N) Minimum 120 V DC ( Sesuaikan dgn 

Over Current, Over Load, Short Circuits, Over LCD ( display ( tegangan dan arus inverter, low battere, inferter fault, high temperature 0 - 45 oC 0 - 90  120 % nominal rating

Over Current, Over Load, Short LCD ( display ( tegangan dan arus low battere, inferter fault, high 0 - 45 oC 0 - 90  120 % nominal rating

2.2.3

Solar Charge/MPPT Solar Charger/MPPT yaitu seperangkat komponen elektronika yang berfungsi: a. Mengatur transfer enerji dari modul surya (PV) ke baterai dan kebeban secara efisien dan semaksimal mungkin. b. Melindungi baterai dari pengisian berlebih (overcharge), yaitu dengan jalan memutuskan proses pengisian baterai pada tegangan atas untuk menghindari terbentuknya gas (gassing) yang dapat menyebabkan menguapnya air baterai dan korosi pada grid baterai.

c. Melindungi pengosongan berlebih (overdischarge), yaitu dengan jalan d. memutuskan proses pengosongan pada tegangan batas bawah untuk menghindari pembebanan berlebih yang dapat menyebabkan kerusakan baterai. e. Membatasi daerah tegangan kerja baterai f. Mencegah beban berlebih dan hubung singkat( short circuit) g. Melindungi system dari kekeliruan instalasi rangkaian dengan polaritas terbalik h. Memperpanjang umur baterai. Spesifikasi Bi Directional Inverter [5], diperlihatkan pada Tabel 4.

Tabel 4. Spesifikasi Solar Carger No 1 2 3 4

Uraian Kapasitas Daya totall Daya output/unit Effisiensi Cgarging Step

Spesifiksi Solar Charge 50 kW 125 W > 95,2 % Minimum 120 V dc, ( sesuai dgn Charge)

Spesifikasi berdasarkan KAK Minimum 50 kW Minimum 120 W >93 % Minimum 120 V dc, ( sesuai dgn Charge)

5

Proteksi

over current, over load, short circuits, over temperature, over & under voltage, under frequensi

6

Lightning Arrester

minimum 25 kA

over current, high voltage disconect (HVD), Low Voltage Disconect ( LVD), over temperature, reverse polarity and over load Pada masukan untuk over current dan over voltage.

2.2.4 Battere Bank Kapasitas Batere adalah besarnya arus listrik ( ampere ) batere yang dapat dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban

dalam jangka waktu tertentu ( t jam ), untuk memberikan tegangan tertentu. Kapasitas suatu battere menyatakan berapa lama

56


ISSN : 2086-6933

biasanya antara 50 % – 75 %, tergantung dari jenis baterainya dan karakteristik dari baterai. Karakteristik battere type lead – acid (asam) dan alkalin di perlihatkan Gambar 4.

kemampuannya untuk memberikan aliran listrik pada tegangan tertentu yang dinyatakan dalam ampere-jam(Ah),[6], karena tidak mungkin suatu baterai dikosongkan penuh 100 %, maka perlu diperhitungkan tingkat pengosongannya, BCR

Discharge

2.80

charge Full Charge

2.60

Specific gravity

cell volt

cell volt

Ampere Hours returned

2.00

charge

1,1

Ampere Hours discharge

2.20

BCR

1,2

Volts per cell

2.40

Discharge 1,3

1

Volts per cell Volts per cell

Staedy state af ter 100 %

100 % CONSTANT CHARGE CONSTANT DISCHARGE CURRENT CURRENT

1.80 Volts per cell Specific gravity Normal Discharge

1.60

17.00

17.00

07.00

07.00

17.00

17.00

Time ( in HOUR )

Time ( in HOUR )

Gambar 4. Karaktreristik baterai Lead Acid (asam) dan alkalin Gambar tersebut di atas menjelaskan pada pukul 17.00 intensitas sinar matahari mulai berkurang, maka pada saat itu baterai mulai dibebani hinggá pukul 07.00. Pada saat sinar matahari mengenai modul surya proses pengisian oleh Charge Control/MPPT segera dimulai. Pengosongan baterai sangat tergantung terhadap enerji yang digunakan,

dan lama pengisian baterai Sangat tergantung pada kapasitas BCR dan intensitas sinar matahari. Besar teganan dan arus baterai dapat dihasilkan dengan melakkan dua cara menghubungkan baterai secara seri dan pararel. Rencana Battere [7] diperlihatkan pada Tabel 5

Tabel 5. Battere Bank yang ditawarkan di bandingkan dengan KAK No

Uraian

1 Kapasitas total battere

Spesifikasi Battere yang ditawarkan

Spesifikasi berdasarkan KAK

700 kWh

minimal 700 kWh

OPzS ( Turbular Plate Lead Acid), Deep Cycle Lead Acid Battere 1200 cycles pada DOD 80 % ( IEC 896-1)

OPzS ( Turbular Plate Lead Acid), Deep Cycle Lead Acid Battere Minimum 1200 cycles pada DOD 80 % ( IEC 896-1)

4 Tegangan terminal battere

2 V, 1000 Ah

2 V/ Cel

5 Life Time

5 tahun pada suhu 40

2 Jenis battere 3 Cycle Lift

6 Temperatur Operasi

Sampai 45 oC

o

C

Minimal 5 tahun pada suhu 40 o C Sampai 45 oC

2.2.5 Hibrid Monitoring Sistem Hibrid monitoring Sistem berfungsi untuk menampilkan parameter operasi secara real time dalam display monitor dengan ukuran monitor 25”. Disamping itu displai monitoring memudahkan oporator untuk memonitoring

pengukuran secara langsung. Seperti pengukuran daya, tegangan, arus, dan energi listrik. Bentuk prototype hibrid monitoring diperlihatkan pada Gambar 4.

57


ISSN : 2086-6933

PROTOTYPE MONITORING SISTEM PLTD V

I

Panel Distribusi

PLTS

P

w w

V

I

w

P

V

I

P

w

SINGLE LINE DIAGRAM SISTEM HIBRID PLTS - PLTD PLTD CB

Panel Bus Bar Genset CB Panel Sinkronisasi

S

G

CB

S

kWh CB

Panel Distribusi

CB

Ke Trafo Ke Beban Spare

PLTS

PV

Charge

Bi Directional Inverter kWh

S kWh

Ke Penggunaan Sendiri

Gambar 4. Prototype Monitoring Sistem Hibrid PLTS - PLTD Cara instalasi monitoring dijelaskan sebagai berikut:

sistem,

[3],

a. Untuk mengetahui pengukuran secara real time, tegangan, arus, daya serta energi listrik pada PLTD, PLTS dan Panel Distribusi digunakan 3 unit tranduser yang dipasang pada ketiga sub sistem tersebut di atas, dan 1 unit tranduser penggabung. b. Transduser pengukuran berfungsi mengubah besaran listrik, tegangan, arus dan daya serta energi menjadi bilangan binery, dan juga berfungsi untuk memonitoring sistem. c. Bilangan binery perlu dikonversi terlebih dahulu, sebelum masuk ke dalam CPU ( Central Processor Unit). Tampilan masing-masing besaran pada PLTS, PLTD dan Panel Distribusi, secara langsung dapat terlihat di layar monitoring.

b.

c.

d.

e. f.

g.

h.

Kabel Power dan Kabel PV Modul Kabel power yang digunakan dirancang sesuai ukuran daya , tegangan dan arus, sehingga kabel yang akan digunakan: a. Kabel PV dihubungkan menggunakan jenis kabel NYAF 1 x 4 mm2 (SPLN) dan kabel antara penyangga modul

menggunakan NYYHY ( 2 x 6 mm2) (SPLN), dandipasang secara seri atau pararel menggunakan kontak sambung. Semua kabel modul PV ditempatkan pada cable tray yang terbuat dari alumunium atau galvanis yang terpasang pada bagian bawah PV. Kabel dari Combiner PV Array ke solar charge controller menggunakan jenis NYYHY 1 x 50 mm2 Kabel dari battere ke solar Charge Controller menggunakan NYAF 1 x 120 mm2 Kabel power dari inverter ke panel distribusi menggunakan NYY 4 x 50mm2 Kabel dari panel Distribusi PLTS ke Panel Sinkronisasi menggunakan kabel NYY 4 x 50 mm2 Kabel dari panel busbar Genset ke Panel Sinkronisasi menggunakan Twisted Cable 1 x ((3x70)+(1x50))mm2 Setiap kabel disambung menggunakan konektor-konektor yang sesuai.

2.2.6

2.2.7

Panel Sring Box dan Combiner PV Panel sring box kombinasi berfungsi sebagai: a. Pertemuan (interface) anatara sel dan bagian luar.

58


ISSN : 2086-6933

b. Melindungi sambungan kabel yang saling berhubungan dengan berbagai komponen. c. Modul dan berbagai komponen sistem fotovoltaik. f. Memerpanjang umur baterai.

d. Tempat menyimpan blok sambungan ( connection block) e. Melindungi system dari kekeliruan instalasi rangkaian dengan polaritas terbalik. Pemasangan box kombinasi diperlihatkan pada Gambar 5

Panel Surya ( Gabungan Seri dan Pararel )

Box Kombinasi

I N V E R T E R

Panel Surya ( Gabungan Seri dan Pararel )

seperti

On Grid

Box Kombinasi

Gambar 5. Pemasangan Box Kombinasi pada PLTS Bentuk instalasi panel Panel Sring Box dan Combiner PV arrey yang di tawarkan diperlihatkan pada Gambar 6. 30 mm

Diagram Garis Tunggal Panel String Box

600 mm

50 mm Panel String Box

CB

800 mm

CB

Dari PV Ke Charge Controller Cor Beton Bertulang

600 mm

Lightning Arrester Pondasi 300 mm

Gambar 6. Pemasangan Panel String Box dan Diagram Garis Tunggal

59


ISSN : 2086-6933

2.2.8 Panel Busbar Genset Panel busbar genset berfungsi untuk mempararelkan Generator pertama (G1) dan Generator kedua ( G2). Bentuk rencana

pemasangan panel dan diagram Segaris Busbar Genset yang ditawarkan diperlihatkan pada Gambar 7

Panel Busbar dilenkapi Sinkronisasi

Genset

CB 25 kW

CB 25 kW

G1 kWh

CB 50 kW Ke Panel Sinkronisasi PLTD - PLTS

CB 25 kW

CB 25 kW

G2

Gambar 7. Panel Busbar Genset 2.2.9 Panel sinkronisasi Panel sinkronisasi berfungsi sebagai alat untuk melakukan sinkronisasi antara PLTS dengan PLTD. Syarat melakukan kerja pararel adalah: a. Tegangan dan frekuensi harus sama

b. Urutan phasa dan jumlah phasa sama. Bentuk rangkaian kerja pararel ditawarkan menggunakan sinkronoskop, seperti diperlihatkan Gambar 9.

harus yang lampu pada

Panel Sinkronisasi PLTS - PLTD PLTD

CB 50 kW

CB 50 kW CT Bi Directional Inverter PLTS CB 50 kW

OCR

Triping Coil

S Gambar 9. Panel sinkronisasi PLTS-PLTD

60

Ke Panel Distribusi


ISSN : 2086-6933

Rangkaian sinkronisasi [8] diperlihatkan pada

Gambar 9.

CB - 1

PLTD Ke Panel Distribusi

CB - 3 V

Lampu Sinkronoskop

CB - 2

PLTS Ke Panel Distribusi

S Gambar 9. Rangkaian Sinkronisasi PLTS - PLTD Cara kerja sinkronisasi PLTS dengan PLTD dijelaskan sebagi berikut: a. Bi Directional Inverter dan PLTD sudah dioperasikan CB1 dan CB 2 on ( masuk ) CB 3 (off). b. Untuk menyamakan tegangan dan frekuensi perhatikan lampu, jika ketiga lampu menyala redup maka tegangan dan frekuensi belum sama, untuk memastikan dapat dilihat dari alat ukur volt meter c. Cara menyamakan tegangan dan frekuensi atur putaran generator dan arus exitasi, hingga lampu menyala sama terang, dan tegangan pada alat

ukur antara phasa RS = ST = TR sudah sama besar. d. CB 3 dimasukkan, proses kerja parrel sudah dilakukan. 2.2.10 Panel Distribusi Panel distribusi berfungsi untuk mendistribusikan beban-beban listrik dari pembangkit ke pelanggan. Mengacu pada KAK bentuk panel distribusi diperlihatkan pada Gambar 10.

CB 100 kW Ke Trafo 100 kVA

CB 100 kW

kWh

CB 40 kW

Dari PLTS/PLTD

Ke Laluhe

CB 40 kW Cadangan

Gambar 10. Diagram Segaris Panel Distribusi

61


3.

ISSN : 2086-6933

Metodologi

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian. Waktu penelitian dilakukan mulai bulan April hingga bulan Mei 2010, di PT. PLN PERSERO, SULUTTENGGO, Pulau Marampit Sulawesi Utara ( Manado). Penelitian dilakukan dengan cara membuat perencanaan PLTS yang akan dibangun, beserta kelengkapannya, agar dapat dihibritkan dengan PLTD.

Daya yang direncanak an Kapasitas Daya Modul 50.000 n 125 n  400 unit madul n

Jadi untuk merencanakan 50 kWp, dibutuhkan modul sebanyak 400 unit. 4.2 Pemasangan PV Pemasangan PV ada yang dihubungkan seri dan ada yang dihubungkan pararel. Cara menentukan hubungan seri dan pararel PV, sangat tergantung pada daya output solar. charge controller/MPPT. Mengacu total daya maksimum 50 kW. Sehingga lay out pemasangan PLTS dan Bi Directional inverter, input tegangan yang dibutuhkan antara 220 volt dc hingga 400 volt dc, sementara output dari modul PV hanya 31,35 volt dan arus 7,82 A, sehingga dibutuhkan :  Hubungan PV yang dipasang seri. Kebutuhan tegangan input inverter antara 220 volt hingga 400 volt dc dibagi dengan 31,35 volt dc output maka

3.2 Alat Dan Bahan. Alat dan bahan yang digunakan untuk membangun PLTS terdiri dari: a. Pondasi beton core , tiang galvanis 2” dan rangka penyangga modul surya 1 lot, untuk ukuran 50 kWp. b. Modul surya kapasitas 125 Wp, sebanyak 400 modul c. Battere Controller Charger kapasitas d. Bidirectional Inverter 2 unit kapasitas 25 kW e. Battere OPzS ( Turbular Plate Lead Acid), Deep cicle 80 %, 2 V, 2000 Ah, sebanyak 300 unit.

f. g.

Panel kontrol dan sistem monitoring, serta sinkronisasi PLTS – PLTD. Sistem proteksi OCR ( Over Current Relay), OVR ( Over Voltage Relay), FR ( Frekuensi), Arrester.

220 400 atau 31,35 31,35 : PVseri  7,01 atau 12,75 PVseri 

4. Hasil dan Bahasan 4.1 Penentuan Jumlah Modul PV Mengacu pada daya yang di rencanakan pada PLTS sebesar 50 kWp. Spesifikasi PV, daya setiap modul yang ditawarkan menghasilkan daya 125 watt/modul sehingga menggunakan persamaan (1) diperoleh jumlah modul sebanyak:

Jadi jumlah modul yang dapat dipasang secara seri antara 7 hingga 13 modul, dipilih 10 modul maka tegangan out dari system ini adalah 313, 5 volt. Bentuk pemasangnya diperlihatkan pada Gambar 2.

62


1

2

3

4

ISSN : 2086-6933

5

6

7

8

9

10 MCB 6 A

360 Volt

Gambar 2. Susunan PV secara seri Mengacu pada gambar 2, dapat dilakukan analisinya, dengan persamaan (2)

Analisis Tegangan dan arus dan daya per blok:

I T  I 1  I 2  I 3 .....  I n

a. Tegangan output group = 31,35 volt/ PV x 10 PV pasang seri = 313,5 Volt b. Arus output group = 7,82 A/PV x 10,2 PV pasang pararel = 80 Amper, c. Daya yang dapat dibangkitkan per Blok oleh PLTS = 313,5 volt x 80 = 25,1 kWp d. Jumlah Daya Total (Blok ada 2 x 25,1 kWp) = 50,2 kWp

I T  7,82 A Analisis Tegangan menggunakan persamaan (3)

VT  V1  V2  ......  Vn VT  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35 VT  313,5 volt

4.3

Penentuan Jumlah Battere Mengacu KAK , bahwa kapasitas total battere minimum 700 kWh pada C 10. Battere yang di tawarkan Deep cycle Lead Acid Battere kapasitas perunit 2 V, 1000 Ah. Sehingga jumlah battere dapat dianalisis: Kapasitas battere (W) = 700.000 Wh Daya Battere/unit ( P) = Tegangan battere x arus battere hour = 2 x 1000 = 2000 Wh Maka jumlah battere = Kapsitas battere (W) / Daya battere perunit = 700.000 / 2000 = 350 unit battere Bentuk pemasangannya modul PV seri dan pararel diperlihatkan pada Gambar 3.

Kebutuhan arus maksimum untuk Charge MPPT adalah 400 A, dibagi dalam lima (5) Grup, maka 80 A, dibagi dengan 7,82 A, Maka:

80 7,82 PVpararel  10,2 unit PVpararel 

Jadi diperoleh : a. PV ± 10,2 unit PV dipasang pararel b. PV 10 unit di pasang Seri; c. Jumlah panel tiap Blok = 102 unit.

63


ISSN : 2086-6933

30 kW

Box Kombin asi

Charge Kontrol/ MPPT 50 kW

Panel Surya Gabungan Seri dan Pararel

30 kW

Bi Directional Inverter 50 kW

W Blok 2=25 .000 p

Ke Panel Sinkronisasi PLTS-PLTD

Panel Surya Gabungan Seri dan Pararel

Box Kombin asi

W Blok 4=25 .000 p

Battere Bank 350 unit

Gambar 3. Pemasangan Seri dan Pararel Modul PV, Kapasitas 50 kWp 4.4

Analisis Waktu Operasi sesuai KAK Jika semua beban disuplai oleh Model operasi yang diminta mengacu PLTS, maka operasional PLTS KAK dijelaskan sebagai berikut: dijelaskan pada Tabel 1. 4.1. Beban disuplai oleh PV Array dan Battere Bank. Tabel 1. Beban disuplai oleh PV Array dan Battere Bank.

Beban ( kW) Beban harian rata-rata 20 kW PLTD PLTS Battere Jam 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Keterangan: a. Pada pukul 09.00 hingga 15.00, PV beroperasi untuk: - Mensuplai beban 20 kW - Mengisi battere 30 kW, jika batere kosong. b. Pada pukul 16.00 hingga 24:00 battere bank yang mensuplay beban. c. Pada pukul 24.00 hingga 07.00, PLTD yang beroperasi Analisis waktu operasi, berdasarkan waktu penyinaran sinar matahari terhadap modul surya. Karena modul surya hanya dapat beroperasi secara maksimum antara pukul 09.00 hingga 15.00, maka PV direncanakan akan beroperasi pada jam

tersebut. Operasi PV digunakan untuk mensuplai beban 20 kW, dan mengisi battere 30 kW. 4.2

Analis Pengosongan dan Pengisian Battere Analisis pada tabel 1, terhadap pengosongan dan pengisian battere dijelaskan sebagai berikut: - Waktu operasi battere = 8 jam - Daya yang disuplai = 20 kW - Energi batere yang terpakai = 20 kW * 8 jam, atau = 160 kWh - Pengosongan battere = 160 kWh / 700 kWh, = 22,8 %

64


ISSN : 2086-6933

Analisi Pengisian battere: a. Daya dari PV untuk mengisi kekosongan battere = 30 kW b. Energi battere yang terpakai = 160 kWh c. Sehingga lama pengisian battere (t) t = Energi battere terpakai / Daya pengisianbattere = 160 kWh /30 kW = 5,3 jam. Jadi battere akan terisi penuh setelah dilakukan pengisian selama 5,3 jam. Sementara waktu penyinaran matahari mencapai 5,4 jam. Jadi sebelum matahari medapat penyinaran matahari terrendah, battere bank sudah terisi penuh

e. Waktu yang dapat dioperasikan untuk sistem hibrid PLTS dengan PLTD adalah : Modul PLTS beroperasi mulai pukul 08:00 s.d 15:00 selama 7 jam. Battere Bank beroperasi 8 jam mulai pukul 16:00 s.d 24:00 dan PLTD 7 jam dari pukul 00:00 s.d 07:00. DAFTAR PUSTAKA [1] Ridwan M.. Laporan Tahunan Direktorat Jendral Listrik. Bidang Energi Listrik. DJPEL ( Direktur Jendral Pemanfaatan Energi Listrik). Jakarta. 2010 [2] Lahole S. dkk. KAK ( Kerangka Acuan Kerja) Pembangunan PLTS sistem Hibrid PLTD. PLN. Sulutenggo. Manado. 2010. [3] Eric L . Sistem Hibrid PLTS-PLTD. PT. Smiko. Indonesia. Jakarta.2010

5. Kesimpulan Mengacu hasilbahasan serta data-data yang dihasilkan untuk merancang PLTS kapasitas 50 kWp yang dihibridkan dengan PLTD dapat disimpulkan: a. Jumlah modul yang diperlukan sebanyak 400 modul surya, masingmasing modul mempunyai daya 125 Wp.

[4] Djojohadikusumo. Perencanaan PLTS. ITB ( Institut Teknologi Bandung). Bandung. 2006 [5] ........ PT. Smiko. Brosur Teknik Spesifikasi Modul surya. Laboratorium PT. Smiko. Jakarta. 2010

b. Penyusunan pasangan modul dibuat menjadi 2 grup, masing-masing grup menghasilkan daya 25,2 kWp. c.

[6] Unggul W. Energi Listrik Baru Terbarukan. Universitas Brawijaya. Malang. 2008

Untuk pengisi battere digunakan 1 unit Battere kontrol regulator, berkapasitas 50 kW.

[7] ............ Battere Nippres.. Brosur Teknik Battere Nippres. Jakarta. 2010 . [8]. Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Institut Teknplogi Bandung ( ITB). Bandung. 1990.

d. Kapasitas battere 700 kWh, memutuhkan battere sebanyak 350 unit, masing-masing mempunyai kapasitas 2 V, 1000 Ah. .

65

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 kwp, dihibridkan dengan PLTD

Recommend Documents