Sistem Tenaga Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) Yang Dibuat Di Kedubes Austrian

Makalah Seminar KerjaPraktek

Sistem Tenaga Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) Yang Dibuat Di Kedubes Austrian Zulfakar Athur Banartama1,Dr. Ir. Joko Windarto, MT.2 Mahasiswa dan Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia Email : [email protected]

1

2

Abstrak Semakin banyaknya kebutuhan akan energi listrik, maka mengakibatkan juga semakin menipisnya sumber daya alam seperti minyak bumi, gas alam dan lain-lain. Hal ini juga disebabkan kurangnya kesadaran akan penghematan energi listrik contohnya menyalakan lampu di siang hari. Ada beberapa cara untuk menghemat energi listrik salah satunya dengan menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid. Pembangkit listrik Tenaga Hybrid ialah pembangkit yang menggunakan sumber energi lebih dari satu macam, diantaranya dengan menggunakan energi matahari. Pemanfaatan matahari merupakan satu diantara sumber energi yang dapat dimafaatkan untuk membangkitkan tenaga listrik. Selain tersedia secara gratis pemanfaatan matahari ini sebagai salah satu upaya untuk mengurangi ketergantungan manusia terhadap batu bara, minyak bumi dan gas alam yang sumbernya akan semakin menipis apabila dipergunakan terus- menerus.

Kata Kunci : Tenaga Hybrid, energi , matahari, minyak bumi, gas alam

I. 1.1

PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyai sumber daya alam yang melimpah, salah satunya minyak bumi yang diolah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Namun dengan berkembangnya dunia industri, bahan bakar minyak menjadi dilema, karena kandungan minyak bumi di dunia semakin menipis seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Maka dari itu perlu adanya pengganti bahan bakar minyak, yaitu suatu bahan bakar alternatif. Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) pada prinsipnya mengkonversi sinar matahari menjadi listrik DC. Mengingat sistem hybrid menggunakan solar panel dalam jumlah yang cukup banyak dan semuanya disambungkan baik seri maupun paralel, maka modul surya dengan kapasitas per panel yang besar (> 100 Wp/panel) lebih disukai, dengan demikian dapat mengurangi kebutuhan kabel koneksi. Listrik yang dihasilkan oleh panel surya, sebelum masuk ke jaringan distribusi dikonversi menjadi listrik AC (alternating current), oleh karena itu output dari panel solar diusahakan dengan voltage >12VDC (system voltage 48V ~ 120 VDC umum dipakai). Untuk kebutuhan ini, BP Solar mengeluarkan panel surya 130Wp dengan sistem voltage 24V DC, hal ini memudahkan koneksi untuk mengejar DC voltage yang tinggi. Koneksi seri/paralel antar panel surya juga disertai dengan diode-diode pengaman (Bypass Diode dan Blocking Diode) untuk mencegah short circuit, hot spot, dan reverse current.

PT. PP (Persero) yang terletak di Jakarta merupakan salah satu kontraktor yang melakukan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) berupa BIPV yang terintegrasi dengan gedung atau bangunan. 1.2 Tujuan Tujuan penulisan laporan kerja praktek ini adalah mahasiswa dapat mengenal dan mempelajari PLTH dengan menggunakan energi listrik dan matahari di Kedubes Autrian.. 1.1 Pembatasan Masalah Makalah ini disusun untuk mengenal dan mempelajari jenis dan bagian-bagian PLTH yang terdapat di Kedubes Austrian. Untuk mempersempit masalah, maka hanya dibahas mengenai PLTH secara umum. II.

PROFIL PT PP (PERSERO) JAKARTA 2.1. Sejarah Singkat PT PP (Persero) Jakarta Pada awal tahun 1953, PP (Pembangunan Perumahan) didirikan berdasarkan Akta Notaris no 48 pada tanggal 26 Agustus 1953. Pada saat itu PP (Persero) dipercaya untuk membangun rumah bagi petugas PT Semen Gresik Tbk. Kemudian anak perusahaan dari BAPINDO di Gresik seiring dengan meningkatkan kepercayaan, memberikan proyek kepada PP (Persero). PP (Persero) menerima tugas untuk membangun proyek besar yang berkaitan dengan kompensasi perang Pemerintah Jepang yang dibayarkan kepada Republik Indonesia, yaitu: - Hotel Indonesia, Bali Beach Hotel,

Ambarukmo Palace Hotel dan Samudera Beach Hotel. Pada tahun 1960 karena kepatuhan terhadap Peraturan Pemerintah No 63 tahun 1960, PN (Perusahaan Negara) Pembangunan Perumahan diubah menjadi PN Pembangunan Perumahan. Pada tahun 1962, PT PP (Persero) menyelesaikan pembangunan Hotel Indonesia, 14 lantai dengan 427 kamar, yang pada saat itu adalah bangunan tertinggi di Indonesia. Pada tahun 1971 sesuai dengan Peraturan Pemerintah 39 tahun 1971, PN Pembangunan Perumahan berubah dan menjadi PT Pembangunan Perumahan (Persero), yang disahkan melalui Akta No 78 tanggal 15 Maret 1973 dan bisnis inti Perseroan adalah jasa konstruksi. Pada tahun 1991-2007 selama lebih dari lima dekade, PT PP (Persero) telah menjadi pemain kunci dalam bisnis konstruksi nasional. Beberapa mega proyek yang telah dibangun dalam periode tersebut. Selanjutnya, mulai tahun 1991, PT PP (Persero) diversifikasi usaha, termasuk penyewaan ruang perkantoran di Plaza PP dan realty pengembangan usaha di daerah Cibubur, dan juga pendirian beberapa anak melalui kemitraan dengan perusahaan asing, antara lain PT PP Taisei Indonesia Konstruksi dan PT Mitracipta Polasarana III. 3.1

SISTEM TENAGA LISTRIK PLTH Pengertian Pengertian Hybrid pada umumnya adalah penggunaan dua atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Tujuan utama dari sistem hybrid pada dasarnya adalah berusaha menggabungkan dua atau lebih sumber energi (sistem pembangkit) sehingga dapat saling menutupi kelemahan masing-masing dan dapat dicapai keandalan supply dan efisiensi ekonomis pada beban tertentu. Sistem Hybrid atau Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH) merupakan salah satu alternatif sistem pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang sukar dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti jaringan PLN atau PLTD. PLTH ini memanfaatkan renewable energy sebagai sumber utama (primer) yang dikombinasikan dengan Diesel Generator sebagai sumber energi cadangan (sekunder). Pada PLTH, renewable energy yang digunakan dapat berasal dari energi matahari, angin, dan lain-lain yang dikombinasikan dengan Diesel-Generator Set sehingga menjadi suatu pembangkit yang lebih efisien, efektif dan handal untuk dapat mensuplai kebutuhan energi listrik baik sebagai penerangan rumah atau kebutuhan peralatan listrik yang lain seperti TV, pompa air, strika listrik serta

kebutuhan industri kecil di daerah tersebut. Dengan adanya kombinasi dari sumber-sumber energi tersebut, diharapkan dapat menyediakan catu daya listrik yang kontinyu dengan efisiensi yang paling optimal.

Gambar 3.1 Contoh sistem PLTH yang mengkombinasikan tenaga surya dan diesel generator. 3.2

Konfigurasi PLTH Secara Umum Sistem Hybrid PV-Genset terdiri dari empat komponen utama, sebagai berikut : 1. Genset 2. Panel Surya 3. Inverter 4. Battery 3.3 Cara Kerja PLTH Secara Umum Cara kerja Pembangkit Listrik Sistem Hybrid Surya tergantung dari bentuk beban atau fluktuasi pemakain energi (load profile) yang mana selama 24 jam distribusi beban tidak merata untuk setiap waktunya. Load profil ini sangat dipengaruhi penyediaan energinya. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka kombinasi sumber energi antara Sumber energi terbarukan dan Diesel Generator atau disebut Pembangkit Listrik Sistem Hibrida adalah salah satu solusi paling cocok untuk sistem pembangkitan yang terisolir dengan jaringan yang lebih besar seperti jaringan PLN. Pada umumnya PLTH bekerja sesuai urutan sebagai berikut: 1. Pada kodisi beban rendah, maka beban disuplai 100% dari baterai dan PV module, selama kondisi baterai masih penuh sehingga diesel tidak perlu beroperasi. 2. Untuk beban diatas 75% beban inverter (tergantung setting parameter) atau kondisi baterai sudah kosong sampai level yang disyaratkan, diesel mulai beroperasi untuk mensuplai beban dan sebagian mengisi baterai sampai beban diesel mencapai 7080% kapasitasnya (tergantung setting parameter). Pada kondisi ini Hybrid Controller bekerja sebagai charger (merubah tegangan AC dari generator menjadi tegangan DC) untuk mengisi baterai. 3. Pada kondisi beban puncak baik diesel maupun inverter akan beroperasi dua-

duanya untuk menuju paralel sistem apabila kapasitas terpasang diesel tidak mampu sampai beban puncak. Jika kapasitas genset cukup untuk mensuplai beban puncak, maka inverter tidak akan beroperasi paralel dengan genset.

Tabel 4.2 Sequence Sumber Tenaga Listrik Untuk Gedung Austrian Embassy.

Ilustrasi pemanfaatan Hybrid Sistem :

Gambar 3.2 Contoh grafik pemanfaatan Hybrid di lokasi Wini, TTU, Nusa Tenggara Timur. IV.

SISTEM PHOTOVOLTAIC AUSTRIAN EMBASSY 4.1 Sistem Elektrikal Austrian Embassy memanfaatkan beberapa sumber tenaga listrik antara lain dari PLN, Photovoltaic System, dan Genset. Gedung Austrian Embassy mempunyai konsumsi energy listrik per tahun lebih rendah daripada gedung perkantoran lain sejenis.

4.1.1 PLN Sumber listrik dari PLN yang digunakan oleh Austrian Embassy adalah dengan langganan jaringan tiga fasa dengan kapasitas sebesar 66 KVA. 4.1.2 BIPV BIPV pada Austrian Embassy sebagai sumber listrik utama pada siang hari sedangkan pada malam hari bersumber dari PLN dengan back up system untukkondisi emergency berasal dari OFF grid System. Kapasitas ON-Grid sytem adalah berasal dari solar cell dengan kapasitas total 12,8 KW sedangkan OFF Grid system mempunyai kapasitas daya total 30 KW dengan kapasitas energi yang tersimpan di battery sebesar 54 KWh. 4.2

Rekapitulasi Beban Beban pada kantor Austrian Embassy terbagi dalam beberapa sub bagian seperti pada table rekapitulasi beban pada tabel 3.3 berikut. Tabel 4.3 Rekapitulasi Beban Austrian Embassy Gambar 4.1 Sistem Tenaga Listrik Austrian Embassy Masing-masing sumber tenaga listrik pemakainnya tergantung kepada kondisi dan waktu pemakaiannya. Berikut adalah rekapitulasi sumber tenaga listrik Austrian Embassy. Tabel 4.1 Rekapitulasi Sumber Tenaga Listrik Austrian Embassy

4.3

Konfigurasi PLTH pada Gedung Austrian Embassy Jakarta Sistem Hybrid PV-Genset- PLN pada gedung Austrian Embassy Jakarta terdiri dari empat komponen yaitu : 4.3.1 Genset Genset ialah singkatan dari Generating Set. Genset adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Fungsi genset ialah alat untuk membangkitkan listrik AC, untuk system hybrid umumnya dilengkapi dengan automatic starter, agar nyala-mati nya genset dapat diatur otomatis dari electronic controller dan biasanya digunakan untuk mensuplay daya listrik bagi penerangan lingkungan saat PLN padam atau pada saat darurat (drop voltage). Genset yang digunakan pada gedung Austrian Embassy Jakarta adalah type silent dengan kapasitas sebesar 62 KVA. Genset ini digunakan untuk back up seluruh beban listrik gedung saat kondisi emergency dimana saat sistem back up dari OFF Grid system sudah dalam kondisi kritis sehingga power diambil alih oleh genset.

Gambar 4.2 Genset Brand Cummins, Type ES68 D5, Capacity 62 KVA 4.4.2 Modul Surya / Panel surya Panel Surya merupakan suatu alat yang dapat menyimpan energi listrik yang energinya di dapat dari sinar matahari,proses perubahan energi matahari menjadi energi listrik ini disebut efek photovoltaic. Panel surya dirancang untuk dapat digunakan baik siang maupun malam, seperti layaknya listrik dari PLN. Listrik yang dihasilkan oleh modul surya akan disimpan didalam battery/Accu, sehingga listrik dapat diambil/digunakan kapan saja.Perancangan system Panel surya telah memperhitungkan faktor cuaca sepanjang tahun, apabila digunakan sesuai dengan petunjuk pemakaiannya, maka PLTS akan dapat digunakan secara normal baik pada musim kemarau maupun pada musim hujan.

Hal ini dimungkinkan karena ukuran modul surya dan battery/accu telah diperhitungkan dengan mempertimbangkan perubahan iklim sepanjang tahun dan besarnya kebutuhan listrik harian. Sehingga pada saat musim hujan listrik dalam battery pelan-pelan turun karena listrik yang dihasilkan modul surya cenderung lebih kecil dari pemakaian, sebaliknya pada musim kemarau listrik yang dihasilkan modul surya cenderung lebih besar dari pemakaian sehingga listrik dalam battery pelan-pelan penuh kembali. Meskipun hujan/mendung, panel surya masih tetap dapat menghasilkan listrik, selagi masih ada cahaya. Dengan dilepasnya subsidi terhadap BBM, listrik Panel surya sekarang sudah lebih ekonomis dibandingkan dengan listrik dari genset (diesel), atau jika dibandingkan dengan petromak sekalipun.

Gambar 4.3 Kurva IV yang berbeda. Arus (A) berubah dengan penyinaran, dan voltase (V) berubah dengan suhu Kinerja modul surya yang direpresentasikan oleh kurva karakteristik IV atau IV characteristic curve, yang merepresentasikan arus yang disediakan berdasarkan tegangan yang ditimbulkan oleh tingkat radiasi surya tertentu. Kurva merepresentasikan semua nilai tegangan-arus yang mungkin. Kurva bergantung pada dua faktor utama: suhu dan radiasi surya yang diterima oleh sel. Untuk sebuah area sel surya, arus yang dihasilkan secara langsung sebanding dengan penyinaran surya (G), sedangkan tegangan berkurang dengan kenaikan suhu. Sebuah pengatur yang baik akan berusaha memaksimalkan jumlah daya yang disediakan oleh panel dengan mengikuti titik yang menyediakan daya maksimum (V x I). Daya maksimum berkaitan dengan lutut kurva IV.

Panel Surya yang digunakan pada gedung Austrian Embassy Jakarta adalah :

Gambar 4.4 Solar cell SharptipeND130T1J kapasitas 130 Wp Solar cell yang digunakan pada proyek adalah sebanyak 99 buah dengan kapasitas 130 Wp per panel sehingga total kapasitas BIPV adalah 12 KWp. Solar cell dirangkaiuntukbeban 3 fasasecara parallel dengantegangan DC 600V DC menyesuaikandenganspesifikasitegangan input Inverter. Berikut adalah spesifikasidari solar cell yang digunakan : Merk : Sharp Type : ND-130T1J

bioskop, dan semua tempat yang memerlukan energi (listrik) cadangan untuk mengganti listrik PLN. Rugi-rugi / loss yang terjadi pada inverter biasanya berupa dissipasi daya dalam bentuk panas. Effisiensi tertinggi dipegang oleh grid tie inverter yang diclaim bisa mencapai 95-97% bila beban outputnya hampir mendekati rated bebannya. Sedangkan pada umumnya effisiensi inverter adalah berkisar 50-90% tergantung dari beban outputnya. Bila beban outputnya semakin mendekati beban kerja inverter yang tertera maka effisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya. Modified sine wave inverter ataupun square wave inverter bila dipaksakan untuk bebanbeban induktif maka effisiensinya akan jauh berkurang dibandingkan dengan true sine wave inverter. Perangkatnya akan menyedot daya 20% lebih besar dari yang seharusnya. Keunggulan lain dari power inverter ini adalah pada saat digunakan tidak akan bersuara seperti menggunakan genset. Selain itu gadget ini juga tidak memerlukan perawatan ekstra. Sehingga Anda bisa lebih mudah dan nyaman ketika menggunakannya. Inverter dc ke ac ini juga dilengkapi dengan fungsi shutdown otomatis dan alarm yang berbunyi saat baterai hampir habis. Selain itu inverter watt ini juga dilengkapi dengan overload short circuit protection yang berfungsi untuk mengecek penggunaan listrik sesuai dengan kapasitas atau tidak.

4.4.3.1 On Grid Inverter Inverter yang digunakan pada gedung Austrian Embassy Jakarta adalah ON Grid Inverter/grid-tie solar inverter/sinkron Padaproyek Austrian Embassy ongrid inverter yang digunakanmempunyaikapasitas total sebesar 15 KW (17,6 KVA) yang terdiridari 3 buah inverter satufasa yang dirangkaimenjadi inverter 3 fasa. Berikut adalah spesifikasi inverter on grid proyek Austrian embassy. Gambar 4.5 BIPV 12 KWp Austrian Embassy 4.4.3Electronic Controller/Bi directional Inverter Inverter adalah sebuah alat yang mengubah listrik DC (Direct Current) dari baterai atau solar cell menjadi AC (Alternating Current) untuk menjalankan peralatan elektronik seperti komputer, peralatan telekomunikasi, TV, radio, freezer / kulkas, AC, mesin cuci, mesin jahit, kompor listrik, oven microwave dll. Inverter dapat digunakan di rumah, industri skala kecil, mall, supermaket, hotel, restoran, cafe, bank, klinik, SPBU (pom bensin), sekolah, rumah sakit,

Merk Type solar inverter

: Xantrex : GT 5.0SPGrid-tie

Gambar 4.6 ON Grid Inverter Xantrex 15 KW Sinkronisasi dilakukan antar Inverter On-grid dengan bantuan kabel Cat-5. Sinkronisasi dilakukan untuk menyamakan tegangan dan frekuensi dengan jaringan PLN. Waktu sinkronisasi yang dibutuhkan oleh inverter adalah satu menit sejak inverter dipicu oleh system jaringan PLN. Apabila sinkronisasi gagal maka sistem inverter akan mengulang sinkronisasi lagi dari awal. Besarnya daya yang dihasilkan merupakan jumlah dari ketiga masing-masing daya melalui masing-masing inverter. Besarnya daya, arus, tegangan dan lamanya waktu system mulai On-line mengikuti sistem grid dapat dimonitoring melalui inverter yang ditampilkan secara digital.

4.4.3.2 OFF Grid Inverter Di proyek Austrian Embassy inverter yang digunakan adalah OFF Grid Inverter Sunny Islands 5048US yang berfungsi sebagai inverter disaat sumber listrik dari jaringan padam, sedangkan pada saat jaringan listrik sedang on maka inverter berfungsi sebagai baterai charger. Besarnya kapasitas total Offgrid inverter adalah sebesar 30 KW (35,2 KVA) yang terdiri dari 6 buah inverter Sunny Islands 5048US yang masingmasingmempunyaikapasitas 5000 W. Berikut adalah spesifikasi Offgrid inverter proyek Austrian embassy .

Gambar 4.9 OFF Grid Inverter Sunny Islands 5048US

Gambar 4.10 Konfigurasi OFF Grid Inverter

Gambar 4.7 Konfigurasi ON Grid Inverter Xantrex_GT 5.0 AU

4.4.4 Battery Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah ( DC ). Ada beberapa jenis baterai / aki di pasaran yaitu jenis aki basah/konvensional, hybrid dan MF ( Maintenance Free ). Aki basah/konvensional berarti masih menggunakan asam sulfat ( H2SO4 ) dalam bentuk cair. Sedangkan aki MF sering disebut juga aki kering karena asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel/selai. Dalam hal mempertimbangkan posisi peletakkannya maka aki kering tidak mempunyai kendala, lain halnya dengan aki basah. Battery yang digunakan pada gedung Austrian Embassy Jakarta adalah :

Brand : Sonnenschein Type : Solar S12/90A

Gambar 4.11 Battery Sonnenschein Solar S12/90A

Gambar 4.12 InstalasiOFF Grid Inverter Sunny Islands 30 KW dan Battery

4.4.5

Kabel Kabel yang digunakan untuk instalasi photovoltaic adalah NYYhy .Pertimbangan pemilihan kabel tersebut adalah, mudah untuk instalasi karena kabel NYYHy flexible.

DAFTAR PUSTAKA [1] Cristiana Honsberg, Stuat Bowden, 1999, Photovoltaic Devices, system and Aplication PVCDROM 1.0, Australia. [2] David, 2008, Tugas akhir Pemodelan dan simulasi fotovoltaic sistem dengan menggunakan PSIM, Jurusan Teknik elektro, Fakultas teknik, Universitas kristen petra, Jakarta. [3] http://buletinlitbang.dephan.go.id. 2011, Mengenal sel surya sebagai energi alternatif. [4] http://energisurya.wordpress. 2008, Melihat prinsip kerja sel surya lebih dekat [5] http://panelsurya.com. 2011, Sistem panel surya

BIODATA Penulis yang lahir di Semarang, 12 Maret 1989 mempunyai riwayat pendidikan di SDN Taman Pekunden Semarang, SLTPN 10 Semarang, SMAN 1 Semarang dan saat ini sedang menjalankan studi strata 1 di Teknik Elektro Universitas Diponegoro konsentrasi teknik tenaga listrik.

Menyetujui, Dosen Pembimbing

Dr. Ir. Joko Windarto, MT Gambar 4.13 KabelNYYhy.

NIP 196405261989031002