UNIVERSITAS INDONESIA PERANCANGAN SIMULASI SISTEM RUMAH CERDAS TERHUBUNG JARINGAN PLN SKRIPSI

UNIVERSITAS INDONESIA PERANCANGAN SIMULASI SISTEM RUMAH SOLAR CERDAS TERHUBUNG JARINGAN PLN

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Bidang Ilmu Teknik Program Studi Teknik Elektro

GURUH SRISADAD 0906602673

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM SARJANA EKSTENSI TEKNIK ELEKTRO DEPOK JANUARI 2012

Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

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

Nama

:

Guruh Srisadad

NPM

:

0906602673

Tanda tangan

:

Tanggal

:

Januari 2012

ii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh, Nama

:

Guruh Srisadad

NPM

:

0906602673

Program Studi

:

Teknik Elektro

Judul Skripsi

:

Perancangan Simulasi Sistem Rumah Solar Cerdas

Terhubung Jaringan PLN

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

DEWAN PENGUJI

Pembimbing

: Dr-Ing. Eko Adhi Setiawan

(

)

Penguji I

: Prof. Dr. Ir. Rudy Setiabudy DEA (

)

Penguji II

: Prof. Dr. Ir. Iwa Garniwa M K MT (

)

Ditetapkan di :

Depok

Tanggal

10 Januari 2012

:

iii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji serta syukur yang sebesar-besarnya kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat serta hidayah-Nya sehingga skripsi dapat selesai. Laporan skripsi ini ditulis dan diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elekstro Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Dalam proses penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bimbingan serta dorongan, baik berupa moril maupun materil dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ibundan dan ayahanda yang senantiasa memberikan dukungan dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Saudari Marheni yang selalu memberikan dorongan serta semangat kepada penulis hingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Dr.-Ing Eko Adhi Setiawan, sebagai dosen pembimbing yang telah memberikan waktu, pikiran, serta tenaga dalam membantu penyelesaian skripsi ini. 4. Citra Marshal dan M. Arief Albachroni selaku teman perjuangan satu tim riset Smart House Smart Grid dan teman – teman ekstensi eletro angkatan 2009 yang namanya tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga amal kebaikan berbagai pihak, termasuk yang tidak dapat disebutkan disini mendapatkan balasan kebaikan dari Allah SWT. Penulis menyadari dalam penyusunan laporan skripsi ini masih banyak kekurangan dikarenakan kemampuan serta pengetahuan penulis yang masih terbatas. Namun begitu penulis berharap skripsi ini memberi manfaat ke depannya. Depok, Januari 2012 Penulis

iv Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama

: Guruh Srisadad

NPM

: 0906602673

Program Studi : Teknik Elektro Ekstensi Departemen

: Teknik Elektro

Fakultas

: Teknik

Jenis Karya

: Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : PERANCANGAN SIMULASI SISTEM TERHUBUNG JARINGAN PLN

RUMAH

SOLAR

CERDAS

beserta perangkat yang ada. Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok Pada Tanggal : Januari 2012 Yang Menyatakan

Guruh Srisadad

v Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

ABSTRAK Nama

: Guruh Srisadad

Program Studi : Teknik Elektro Judul

: Perancangan Simulasi Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung

Jaringan PLN Solar home system merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya yang diaplikasikan pada sebuah rumah tinggal. Dengan menggunakan sebuah inverter jenis GTI atau grid tie inverter, listrik DC yang dihasilkan modul photovoltaic diubah menjadi listrik AC 220V 50Hz yang dapat tersinkronisasi dengan tegangan jala-jala PLN, sehingga jaringan listrik sistem rumah solar dapat terhubung dengan jaringan distribusi PLN. Dengan menghubungkan sistem photovoltaic dan sistem jaringan listrik PLN maka daya yang dihasilkan dapat digunakan untuk menyuplai beban peralatan rumah tangga sekaligus di eksport atau dikirim ke grid PLN. Dengan mempertimbangkan harga jual listrik ke PLN yang bervariatif berdasarkan waktu beban puncak sistem kelistrikan setempat, maka pada perancangan rumah cerdas yang berbasis solar cell ini, dibuat dua mode kerja yaitu mode PV grid connected dan PV backup battery. Pengujian sistem eksport import pada rumah cerdas ini dilakukan dengan memberi beban berupa empat buah lampu pijar dengan daya masingmasing 60W dan 31 lampu fluorescent dengan daya masing-masing 8W yang diparalel satu persatu. Pengukuran daya diambil pada daya output inverter, daya beban, dan daya yang dikirim ke jaringan listrik PLN. Kata kunci: PV grid connected, grid tie inverter, eksport import daya listrik.

vi Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

ABSTRACT Name

: Guruh Srisadad

Study Program: Teknik Elektro Title

: Grid Connected-Smart Solar Home System Design Simulation Solar home system is solar power generation system which is applied

to a house. By using a grid tie inverter (GTI), the DC electricity produced by photovoltaic modules is converted into a 220V 50Hz AC power that can be synchronized with the voltage with PLN grid electricity, so that solar home systems can be connected to the PLN distribution network. By connecting the photovoltaic system and the PLN grid, the power that generated by PV can be used to supply the loads of housholds appliances as well as in export or sent to the PLN grid. By considering the selling price of electricity to PLN which varied according to time of peak load locally electricity system , then the design of smart home-based solar cell were made of two modes i.e. PV grid connected dan PV backup battery. The export import testing system of the smart house system is done by giving the load of four incandescent bulbs with power 60W each of them, and 31 fluorescent lights with 8W each of them that connect in paralel one by one. Power measurement is taken at the inverter output power, load power, and the power sent to PLN grid.

Keywords: PV grid connected, grid tie inverter, export import electrical power

vii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL................................................................................................ i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS.................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN ................................................................................ v ABSTRAK ............................................................................................................. vi DAFTAR ISI........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi DAFTAR TABEL................................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN......................................................................................... xv 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1 1.2 Tujuan Penulisan......................................................................................... 4 1.3 Batasan Masalah.......................................................................................... 4 1.4 Metodologi Penelitian ................................................................................. 4 1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................. 4

2. DASAR TEORI 2.1 Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya ............................................... 5 2.1.1

Pengertian........................................................................................ 5

2.1.2

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya yang Mandiri.............. 5

2.1.3

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya Yang Terhubung Jaringan Listrik PLN ....................................................................... 6

viii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

2.1.4

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya Yang Terhubung Jaringan Listrik PLN dengan Cadangan Baterai............................. 8

2.2 Photovoltaic ................................................................................................ 9 2.3 Inverter dan Prinsip Kerjanya ................................................................... 11 2.4 Jenis Inverter Berdasarkan Gelombang yang Dihasilkan ......................... 12 2.4.1

Gelombang Kotak ......................................................................... 12

2.4.2

Gelombang Kotak yang Dimodifikasi .......................................... 13

2.4.3

Gelombang Sinus Murni ............................................................... 13

2.5 Inverter Grid Tie ....................................................................................... 14 2.5.1

Karakteristik Grid Tie Inverter...................................................... 15

2.5.2

Skematik atau Topolgi Rangkaian Inverter Grid Tie.................... 16

2.5.3

Sinkronisasi Tegangan Inverter GTI Dengan Tegangan PLN ...... 18

2.5.4

Penjejak Titik Daya Maksimum.................................................... 19

2.5.5

Anti-Islanding ............................................................................... 22

2.6 Backup Sistem........................................................................................... 23 2.6.1

Battery........................................................................................... 23

2.6.2

Regulator Baterai .......................................................................... 24

3. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Blok Diagram Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN .... 27 3.1.1

Photovoltaic Modul....................................................................... 28

3.1.2

Grid Tie Inverter ........................................................................... 28

3.1.3

Baterai dan Regulator Baterai ....................................................... 31

3.1.4

Power Meter .................................................................................. 32

3.2 Rangkaian Kontrol .................................................................................... 33 3.3 Deskripsi Kerja Sistem.............................................................................. 35 3.3.1

Mode Kerja PV Grid Connected ................................................... 36

3.3.2

Mode Kerja Battery Backup.......................................................... 37

3.4 Alat Simulasi Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN ..... 41

ix Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

4. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA/EVALUASI 4.1 Pengukuran Sistem Photovoltaic Grid-Connected.................................... 42 4.1.1

Detail Pengujian Sistem Photovoltaic Grid-Connected ................ 42

4.1.2

Hasil Pengujian Sistem Photovoltaic Grid-Connected ................. 43

4.2 Pengukuran Sistem Baterai Backup .......................................................... 45 4.2.1

Detail Pengujian Sistem Baterai Backup ...................................... 45

4.2.2

Hasil Pengujian Sistem Baterai Backup........................................ 45

4.3 Pengukuran Eksport Import Daya Listrik ................................................. 47 4.3.1

Detail Pengujian Eksport Import Daya Listrik.............................. 47

4.3.2

Hasil Pengujian Eksport Import Daya Listrik............................... 48

4.4 Pengujian Alat Simulasi Sistem Rumah Cerdas Terhubung Jaringan Listrik PLN ........................................................................................................... 53 4.4.1

Detail Pengujian Pengujian Alat Simulasi Sistem Rumah Cerdas Terhubung Jaringan Listrik PLN .................................................. 53

4.4.2

Hasil Pengujian Pengujian Alat Simulasi Sistem Rumah Cerdas Terhubung Jaringan Listrik PLN .................................................. 54

5. KESIMPULAN................................................................................................ 56 6. DAFTAR ACUAN........................................................................................... 57 7. LAMPIRAN..................................................................................................... 58

x Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Solar panel........................................................................................... 2 Gambar 1.2 Konfigurasi solar home system yang terhubung dengan jaringan listrik PLN. Keterangan: 1.Solar panel; 2. Inverter; 3. PHB (Perangkat Hubung Bagi); 4.Bidirectronal Meter ................................................................................... 3 Gambar 2.1 Rumah dengan sistem daya listrik surya yang mandiri....................... 6 Gambar 2.2 Rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN............................................................................................................... 7 Gambar 2.3 Instalasi sederhana dari sistem PV grid connected ............................. 8 Gambar 2.4 Karakteristik V-I pada temperature yang konstan, radiasi yang berubah-ubah (a), dan temperatur yang berubah - ubah, radiasi yang konstan....... 9 Gambar 2.5 Titik operasi dari pv yang terhubung beban...................................... 10 Gambar 2.6 Prinsip kerja inverter 1 phasa ............................................................ 11 Gambar 2.7 Bentuk gelombang output inverter.................................................... 12 Gambar 2.8 Output inverter jenis gelombang kotak ............................................. 12 Gambar 2.9 Output inverter jenis gelombang kotak yang dimodifikasi ............... 13 Gambar 2.10 PWM untuk menyempurnakan bentuk sinusoidal .......................... 14 Gambar 2.11(a) Inverter yang menggunakan LF-transformer, (b) Inverter yang menggunakan HF-transformer, dan (c) Transformerless Inverter ........................ 17 Gambar 2.12 Diagram Dari Fungsi-Fungsi Yang Dimiliki Grid Tie Inverter ...... 18 Gambar 2.13 Titik dimana daya maksimum dihasilkan........................................ 19 Gambar 2.14 Algoritma dan blok diagram sistem kerja MPPT............................ 20

xi Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

Gambar 2.15 Diagram alir MPPT metode P&O ................................................... 21 Gambar 2.16 Karakteristik tegangan pada sel baterai........................................... 24 Gambar 2.17 Skematik regulator baterai .............................................................. 25 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN ............................................................................................................................... 27 Gambar 3.2 Grid Tie Inverter................................................................................ 29 Gambar 3.3 Baterai tipe lead acid (a), Baterai Control Unit (b) ........................... 31 Gambar 3.4 Power meter....................................................................................... 32 Gambar 3.5 Diagram daya sistem rumah cerdas................................................... 33 Gambar 3.6 Diagram kontrol sistem rumah cerdas............................................... 34 Gambar 3.7 Diagram daya dan kontrol mode PV grid connected ........................ 37 Gambar 3.8 Diagram daya dan kontrol pada Mode Baterai Backup saat pagi ..... 38 Gambar 3.9 Diagram daya dan kontrol pada Mode Baterai Backup saat malam . 38 Gambar 3.10 Diagram alir sistem rumah solar terhubung PLN bagian 1............. 39 Gambar 3.11 Diagram alir sistem rumah solar terhubung PLN bagian 2............. 40 Gambar 3.12 Tampilan Alat Simulasi Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN......................................................................................................... 41 Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sistem PV Grid-Connected............................. 42 Gambar 4.2 Pengujian PV Grid Connected Menggunakan 2 Modul PV 130W dan Grid Tie Inverter 1000W....................................................................................... 43 Gambar 4.3 Grafik arus dan tegangan yang dihasilkan PV terhadap waktu........ 43 Gambar 4.4 Grafik arus dan tegangan output inverter grid tie terhadap waktu... 44 Gambar 4.5 Rangkaian pengujian baterai backup................................................. 45

xii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

Gambar 4.6 Arus yang dihasilkan dari pengujian saat PV mengisi baterai .......... 46 Gambar 4.7 Tegangan pada baterai dan PV saat pengisian baterai oleh PV ........ 46 Gambar 4.8 Rangkaian pengujian eksport import daya listrik.............................. 48 Gambar 4.9 Hasil pengukuran dan pengujian menggunakan beban lampu pijar.. 50 Gambar 4.10 Hasil pengukuran pada pengujian menggunakan beban lampu FL 50 Gambar 4.11 Aliran daya saat pengujian tanpa beban.......................................... 51 Gambar 4.12 Aliran Daya saat pengujian diberi beban dengan daya < daya ouput inverter (P1>P3) .................................................................................................... 51 Gambar 4.13 Aliran daya saat pengujian diberi beban dengan daya > daya ouput inverter (P1
xiii Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Hubungan tegangan baterai dan operasi relay pada BCU..................... 26 Tabel 3.1 Nominal rating modul solar Sharp ........................................................ 28 Tabel 3.2 Spesifikasi GTI ..................................................................................... 30 Tabel 3.2 Spesifikasi BCU 12/24 10A.................................................................. 31 Table 3.3 Konfigurasi Pengaturan PV, Beban, dan Baterai.................................. 35 Tabel 3.4 Tabel logika kerja kontak relay dan kontaktor pada tiap mode kerja ... 38 Tabel 4.1 Hasil pengujian dengan menggunakan beban lampu pijar 60W........... 48 Tabel 4.2 Hasil pengujian dengan menggunakan beban lampu fluorescent 20W 49 Tabel 4.3 Hasil pengujian eksport import pada panel board................................. 54

xiv Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Tabel Pengukuran PV Grid Connected ................................................................. 59 Tabel Pengukuran PV Charge Battery .................................................................. 60 Tabel Pengukuran Efisiensi dan Faktor Daya Output Inverter pada Pengujian Eksport Import Power ........................................................................................... 61

xv Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Sejalan dengan semakin berkembangnya teknologi semakin besar pula energi yang dibutuhkan manusia. Namun disaat yang sama energi fosil yang tersedia tidaklah banyak sehingga manusia harus mengubah tren produksi dan penggunaan bahan bakar, dari bahan bakar fosil ke bahan bakar non-fosil atau energi terbarukan, yang didapat dari luar secara bebas seperti energi surya, energi angin, energi kinetic, energi panas dll. Tenaga matahari merupakan energi yang tidak terbatas yang sejauh ini pemanfaatan energinya terbilang masih belum optimal khususnya di Indonesia sendiri. Padahal Indonesia merupakan Negara tropis yang dilewati garis katulistiwa sehingga kita dapat memanfaatkan sinar matahari secara maksimal. Solar cell merupakan perangkat yang dapat mengkonversi energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik. Lalu apa saja keuntungan yang bisa kita dapat jika menggunakan solar cell sebagai energi listrik alternatif?  Mengurangi biaya listrik jangka panjang Penggunaan solar cell memang membutuhkan modal yang tidak sedikit karena teknologi ini terbilang masih cukup mahal apalagi jika menginginkan untuk mendapatkan daya yang besar dari panel-panel ini. Namun harga yang harus dibayar sebanding dengan energi yang akan dihasilkan serta pengurangan biaya pemakaian listrik untuk jangka panjang.  Mengurangi ketergantungan pada listrik dari batubara Persediaan energi fosil yang tinggal sedikit membuat kita untuk dapat menggunakan energi alternatif. Dengan memanfaatkan tenaga surya maka penggunaan energi fosil dapat diminimalisir.  Menghindari dampak pemadaman yang merugikan konsumen

1 Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

2

Pemadaman sepihak oleh perusahaan listrik berdampak sangat merugikan, disamping karena pemadaman ini tidak diketahui waktunya kapan dan berapa lama, pemadaman ini juga dapat menggangu produksitifitas dan dapat membuar peralatan listrik yang sedang beroperasi rusak.  Turut mengurangi pemanasan global karena sistem solarpanel menghasilkan energi yang ramah lingkungan yang tidak menyebabkan polusi. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil. Solar panel menghasilkan energi yang ramah lingkungan dikarenan proses pengubahan energi matahari menjadi enerngi listrik tidak menimbulkan polusi udara maupun radioaktif. Bandingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem lingkungan kita.

Gambar 1.1 Solar panel[9] Konsep pemanfaatan energi terbarukan seperti panel solar ini sudah berkembang meunuju konsep yang disebut solar home system. Solar home system merupakan aplikasi dari penggunaan PV sebagai energi terbarukan yang biasa dipasang dirumah-rumah maupun gedung-gedung. Aplikasi ini dapar terkoneksi dengan jaringan atau biasa disebut smart grid atau jaringan listrik cerdas dimana arus DC yang dihasilkan solar panel dirumah/gedung diubah menjadi arus AC

Universitas Indonesia


3

menggunakan inveter lalu di hubungkan ke jaringan listrik yang telah ada, umumnya 120V atau 220V dengan frekuensi 50Hz atau 60Hz. Gambar dibawah ini akan sedikit menjelaskan aplikasi solar home system.

Gambar 1.2 Konfigurasi solar home system yang terhubung dengan jaringan listrik PLN. Keterangan: 1.Solar panel; 2. Inverter; 3. PHB (Perangkat Hubung Bagi); 4.Bidirectronal Meter [10] Untuk mewujudkan solar home sistem yang dapat menghasilkan listrik untuk dipakai dirumah dan di alirkan ke sistem jaringan listrik seperti gambar diatas maka diperlukan sebuah inverter yang tidak hanya dapat mengubah arus DC ke AC dan menghasilkan gelombang sinus murni, tetapi juga dapat mensinkronisasi tegangan pada jaringan yang telah ada dengan output dari inverter tersebut. Dengan semakin pesatnya teknologi eletronika daya kini daya output PV dapat langsung dihubungkan dengan sistem jala-jala kelistrikan PLN. Inverter jenis ini disebut dengan Grid Tie Inverter (GTI). GTI merupakan tipe khusus dari inverter yang mampu mengkonversi tegangan dari sumber energi terbarukan dan mengalirkan listrik ke jaringan listrik bahkan menjualnya perusahaan listrik tersebut. Untuk dapat membuat phasa pada sistem jaringan litrik sinkron dengan tegangan keluaran inverter tidaklah mudah, mengapa? Sebab GTI harus lah dapat: 1. Mencocokkan phase gelombang sinusoidal dengan yang dimiliki sistem. 2. Mencocokkan tegangan gelombang sinusoidal dengan yang dimiliki sistem. 3. Mencocokkan frekuensi gelombang sinusoidal dengan yang dimiliki sistem.



4

1.2 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan adalah untuk melakukan rancang bangun sebuah sistem rumah cerdas berbasis solar cell paralel dengan jaringan listrik PLN dengan opsi eksport import daya listrik. 1.3 Batasan Masalah Pembatasan masalah dalam pembuatan skripsi ini adalah pada perancangan sistem rumah cerdas berbasis solar cell terhubung jaringan distribusi 220V PLN, serta peralatan-peralatan pendukung dalam sistem ini yaitu inverter grid tie dan baterai. 1.4 Metodologi Penelitian Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah studi literatur, refrensi jurnal internasional, refrensi internet, rancang bangun simulasi solar home system yang terhubung jaringan PLN dan pengamatan data-data hasil pengukuran yang dilakukan di ruangan grup riset Smart House Smart Grid, gedung Engineering Center, Universitas Indonesia. 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam skripsi ini terbagi dalam beberapa bagian. Bab pertama menjelaskan latar belakang penulisan, tujuan penulisan, batasan masalah yang akan diangkat, metodologi penulisan laporan seminar ini, dan sistematika penulisan. Bab kedua akan menjelaskan secara umum mengenai teoriteori mendasar tentang komponen yang digunakan dalam perancangan sistem rumah solar seperti inverter grid tie, modul surya, baterai serta charge controllernya. Pada bab ketiga menjelaskan mengenai perancangan sistem solar home yang terhubung dengan jaringan tegangan PLN, deskripsi kerja, serta mode kerja yang digunakan dalam sistem ini. Pada bab keempat berisi tentang pengamatan dari data hasil pengujian dan pengukuran dalam bentuk tabel dan grafik ketika sistem rumah cerdas ini diberi beban maupun tanpa beban. Pada bab kelima berisi kesimpulan dalam proses perancangan dan pengamatan.



BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya

2.1.1

Pengertian Rumah dengan sistem daya listrik surya adalah aplikasi dari

pembangkit listrik tenaga surya dengan konsep yang sederhana dan skala kecil. Aplikasinya pun telah banyak digunakan pada perumahan-perumahan serta gedung-gedung komersial. Umumnya aplikasi rumah dengan sistem daya listrik surya ini pada kawasan yang tidak dijangkau oleh PLN, namun pada saati ini aplikasinya telah berkembang luas karena sistem ini memberi banyak keuntungan bagi penggunanya. Rumah dengan sistem daya listrik surya itu sendiri umumnya terbagi menjadi sistem mandiri atau bisa juga sistem rumah surya yang tidak terhubung jaringan listrik PLN dan rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN atau grid connected system. 2.1.2

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya yang Mandiri Pada sistem ini listrik DC yang dihasilkan PV biasa disimpan ke

baterai, untuk menghidupkan beban - beban DC atau diubah ke tegangan AC menggunakan inverter untuk menghidupkan beban AC yang telah dihubungkan dengan sistem rumah surya ini tentunya. Karena rumah dengan sistem daya listrik surya yang mandiri ini tidak dapat terhubung dengan jaringan listrik PLN, maka sebuan rumah atau gedung yang menerapkan sistem ini harus membuat dua instalasi listrik untuk menghidupkan beban-bebannya. Sistem instalasi yang saru disuplai oleh sumber utama PLN dan sistem instalasi listrik lainnya disuplai oleh inverter tadi.


6

Gambar 2.1 Rumah dengan sistem daya listrik surya yang mandiri [10] Rumah dengan sistem daya listrik surya yang mandiri ini umumnya membutuhkan penyimpan daya seperti baterai karena ada saat dimana kita tidak membutuhkan energi PV tersebut namun pada saat yang bersamaan PV sedang menghasilkan listrik. Contohnya pada aplikasi lampu penerangan jalan. PV menghasilkan listrik pada pagi hari, sedangkan lampu baru digunakan pada malam hari. Untuk itulah diperlukan baterai regulator baterai atau charge regulator untuk menjaga agar umur baterai agar tetap lama. Pada gambar 2.1 menjelaskan konfigurasi rumah dengan sistem daya listrik surya yang mandiri dimana disana terdapat komponen penting pada sistem ini yaitu: 1. Modul photovoltaic yang biasa dipasang seri atau paralel 2. Baterai regulator 3. Baterai 4. Beban DC 5. Inverter (jika digunakan untuk menyuplai beban AC) 2.1.3

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya Yang Terhubung Jaringan

Listrik PLN Rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN telah banyak diaplikasikan baik pada sistem PV yang terdapat pada pembangkit tenaga surya skala besar sampai aplikasi pada rumah atau solar home system (SHS). Sebuah grid connected SHS umumnya terdiri dari komponenkompenen penting seperti yang terlihat pada gambar dibawah 2.2 ini.

Universitas Indonesia Perancangan simulasi..., Guruh Srisadad, FT UI, 2012

7

Gambar 2.2 Rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN [5] 1. Modul photovoltaic 2. Konektor modul PV 3. Kabel penghantar DC 4. Saklar pemutus pada penghantar DC 5. Inverter grid tie 6. Kabel penghantar AC 7. KWH meter dua arah Pada konfigurasi rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN diatas dapat dilihat output dari inverter yang mengubah listrik DC ke AC langsung dihubungkan (menyatu) dengan sistem instalasi listrik rumah tersebut karena output inverter telah tersinkronisasi dengan daya dari sumber utama atau PLN. Selain itu pada sistem diatas juga diperlukan KWH meter dua arah untuk menggantikan KWH meter konvensional karena KWH meter dua arah ini mampu membaca listrik dari dua arah, listrik yang mengalisr dari utilitas dan mengalir ke utilitas. Selain konfigurasi diatas, rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN ini juga dapat diterapkan dengan instalasi yang lebih simple seperti pada gambar 2.3 dibawah.


8

Gambar 2.3 Instalasi sederhana dari sistem PV grid connected [7] Satu hal yang penting ialah, pada rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN ini apabila terjadi pemadaman pada sumber utama PLN, maka sistem inipun harus padam walaupun pada saat yang sama PV sedang menghasilkan listrik dan hal ini disebut anti islanding. 2.1.4

Rumah Dengan Sistem Daya Listrik Surya Yang Terhubung Jaringan Listrik PLN dengan Cadangan Baterai Rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan

listrik PLN dengan cadangan baterai ini merupakan sistem yang dirancang pada tugas akhir ini. Sistem ini merupakan penggabungan dari kedua sistem yang telah dijelaskan tadi. Dengan sistem ini memungkinkan listrik yang dihasilkan PV digunakan untuk mengisi baterai sebagai energi cadangan, untuk menghidupkan beban AC tanpa harus memiliki instalasi double pada sistem, serta mampu untuk mengirim (mengeksport) daya lebih ke utilitas atau PLN. Jadi tujuan dibuatnya sistem rumah solar yang terhubung grid dengan backup battery ini adalah: 1. Listrik yang dihasilkan photovoltaic array dapat langsung digunakan oleh load atau beban peralatan listrik rumah tangga tanpa memerlukan instalasi “double” pada rumah solar tersebut. 2. Ketika daya listrik yang dikonsumsi beban tersebut lebih kecil dibandingkan daya yang dihasilkan PV maka daya lebih tersebut dapat dialirkan (dieksport) ke utilitas atau PLN.


9

3. Dengan sistem ini maka user dapat mempunyai option untuk memilih apakah pada saat itu ingin menggunakan daya dari PV untuk menyuplai beban/mengeksport ke PLN atau menyimpan daya tersebut ke baterai untuk kemudian digunakan ketika malam. 4. Jika

daya

dari

modul

photocoltaic

digunakan

untuk

menyuplai

beban/mengeksport ke PLN dan menyimpan baterai secara bersamaan maka akan tidak efisien.

2.2 Photovoltaic Photovoltaic merupakan perangkat semikonduktor yang memiliki karateristik arus (I) dan tegangan (V) output yang tidak linear. Ketika cahaya diterima pada permukaan sel PV, arus akan dibangkitkan sebanding dengan tingkat intensitas cahaya yang diterima dan disaat yang sama tegangan dc pun akan muncul

[11]

. Oleh sebab itu PV disebut sebagai sumber arus. Jika tegangan

yang dibangkitkan terlalu besar maka arusnya akan drop, mirip dengan karakateristik diode.

(a)

(b)

Gambar 2.4 Karakteristik V-I pada temperature yang konstan, radiasi yang berubah-ubah (a), dan temperatur yang berubah - ubah, radiasi yang konstan[11]


10

Arus yang dihasilkan PV sangat tergantung pada iradiasi yang diterima, dimana semakin tinggi iradiasi yang diterima semakin tinggi arus yang dihasilkan. Sementara tegangannya dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi suhunya semakin rendah tegangan pada terminal sel PV. Selain karakteristik V-I yang dimiliki, PV juga memiliki karakteristik unik dimana ketika PV dihubungkan langsung ke beban, titik operasi dari sistem akan jatuh pada titik perpotongan antara kurva karakteristik V-I pada PV dan kurva karakteristik pada beban

[11]

seperti yang terlihat pada gambar 2.5.

Umumnya titik ini bukanlah titik daya maksimum atau maximum power point (MPP) dari yang dapat dihasilkan PV. Akhirnya untuk memecahkan masalah ini diperlukan kapasitas PV array yang lebih besar agar dapat memenuhi kebutuhan daya beban yang berujung dana yang dikeluarkan akan besar.

Gambar 2.5 Titik operasi dari pv yang terhubung beban [11] Oleh sebab itu MPPT diperlukan dalam sistem PV untuk mengatasi karakteristik PV tersebut. Dengan menggunakan algoritma tertentu, serta mekanisme tertentu tegangan ataupun arus dari PV dimanipulasi sehingga mendekati atau sama dengan arus dan tegangan maksimum yang dapat dicapai PV untuk dapat menghasilkan titik daya maksimum.


11

2.3 Inverter dan Prinsip Kerjanya Inverter merupakan alat yang digunakan untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak balik. Sumber tegangan inverter dapat berupa baterai, solar cell, turbin angin dan sumber tegangan DC lainnya dengan tegangan output 120 V atau 220 V, dan frekeuensi output 50 Hz atau 60 Hz. Pada dasarnya inverter merupakan sebuah alat yang membuat tegangan bolak balik dari tegangan searah dengan cara pembentukan gelombang tegangan. Namun gelombang tegangan yang terbentuk dari inverter tidak berbentuk sinusoida melainkan berbentuk gelombang tegangan persegi. Pembentukan tegangan AC tersebut dilakukan dengan mengguankan dua pasang saklar. Berikut ini merupakan gambar yang akan menerangkan prinsip kerja inverter dalam pembentukan gelombang tegangan persegi.

Gambar 2.6 Prinsip kerja inverter 1 phasa Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa untuk menghasilkan arus bolak balik maka kerja saklar S1 sampai S4 yang disuplai oleh tegangan dc harus bergantian. Lalu bagaimanakah gelombang tegangan tersebut dapat terbentuk dari keempat buah saklar tersebut? Ketika sasklar S1 dan S4 hidup maka arus akan mengalir dari titik A ke titik B sehingga terbentuklah tegangan positif. Setelah itu gantian saklar S2 dan S3 yang hidup dan saklar S1 dan S4 off sehingga arus akan mengalir dari titik B ke titik A sehingga terbentuklah tegangan negatif

[4]

.

Pembentukan gelombang hasil ON-OFF keempat saklar tersebur dapat dilihat dari gambar berikut:


12

Gambar 2.7 Bentuk gelombang output inverter Dengan mengubah arah arus yang mengalir ke beban (pada ½ periode pertama arus mengalir dari titik A ke B dan pada ½ periode kedua arus mengalir dari B ke A) maka akan didapatkan bentuk gelombang arus bolak balik.

2.4 Jenis Inverter Berdasarkan Gelombang yang Dihasilkan Berdasarkan gelombang keluaran yang dihasilkan, inverter dapat dibagi menjadi tiga macam yakni gelombang kotak, gelombang kotak yang dimodifikasi,gelombang sinus murni. 2.4.1

Gelombang Kotak Walapun inverter jenis ini dapat menghasilkan tegangan 220 VAC, 50

Hz namun kualitasnya sangat buruk. Sehingga hanya dapat digunakan pada beberapa alat listrik. Hal ini disebabkan karakteristik output yang dimiliki inverter jenis ini adalah mereka memiliki level “harmonic distortion” yang tinggi. Mungkin karena alas an tersebut inverter ini biasa disebut “dirty power supply”.

Gambar 2.8 Output inverter jenis gelombang kotak


13

2.4.2

Gelombang Kotak yang Dimodifikasi Disebut juga “Modifie Square Wave” atau “Quasy Sine Wave” karena

gelombang kotak yang dimodifikasi ini hampir mirip dengan bentuk gelombang kotak, namun pada gelombang kotak yang dimodifikasi outputnya menyentuh titik nol selama beberapa saat sebelum pindah ke positif atau negatif. Selain itu karena gelombang kotak yang dimodifikasi ini memiliki harmonic distortion yang lebih sedikit dibanding gelombang kotak maka dapat dipakai untuk mengoperasikan beberapa peralatan listrik seperti komputer, TV, lampu namun tidak bisa untuk beban-beban yang lebih sensitive seperti printer laser dan beberapa peralatan listrik dirumah sakit.

Gambar 2.9 Output inverter jenis gelombang kotak yang dimodifikasi 2.4.3

Gelombang Sinus Murni Gelombang sinus murni atau true sine wave merupakan gelombang

inverter yang hampir menyerupai (bahkan dapat lebih baik dibandingkan dengan gelombang sinusoidal sempurna pada jaringan listrik (dalam hal ini PLN) dengan total harmonic distortion (THD) < 3% sehingga cocok untuk semua peralatan elektronik. Oleh sebab itu inverter ini disebut juga “clean supply”. Teknologi yang digunakan inverter jenis ini umumnya disebut modulasi lebar pulsa (PWM) yang dapat mengubah tegangan DC menjadi AC dengan bentuk gelombang yang hampir menyerupai gelombang sinusoidal.


14

Gambar 2.10 PWM untuk menyempurnakan bentuk sinusoidal [10] Gelombang tipe pure sine wave ini juga digunakan oleh gelombang sinus murni. Oleh sebab itu banyak orang yang mengira bahwa Gelombang sinus murni adalah inverter grid tie meskipun hal ini tidak sepenuhnya benar. 2.5 Inverter Grid Tie Inverter grid tie merupakan sebuah tipe khusus dari inverter yang mampu mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak balik (AC) dan menyalurkannya ke jaringan listrik utilitas (PLN di Indonesia) [6]. Inverter tipe ini disebut juga dengan synchronous inverter atau grid-interactive inverter. Lalu apakah yang membuat inverter ini special? Selain karena harganya yang tentu saja mahal, inverter ini memiliki dua fitur yang handal dan penting, yakni kemampuannya dalam mencocokan atau mensynkronisasi tegangan AC atau disebut juga “phase matching” serta proteksi terhadap gangguan pada grid atau “reaction to power outage”. Desain inverter jenis inipun sedikit berbeda dengan inverter jenis stand alone. Tegangan output dari inverter GTI harus memenuhi beberapa persyaratan agar inverter dapat terhubung dengan jaringan listrik PLN (tersinkronisasi) dan mengirimkan daya ke jaingan listrik tersebut

[4]

. Beberapa persyaratan tersebut

antara lain adalah: 1) Tegangan dan phasa inverter harus sama dengan yang dimiliki jaringan listrik PLN. 2) Frekuensi dari tegangan yang dihasilkan haruslah sama dengan frekuensi jaringan listrik PLN, (50Hz untuk Indonesia).


15

2.5.1

Karakteristik Inverter Grid Tie Inverter yang dikeluarkan pabrik manufacturer umunya memiliki

lembar spesifikasi mengenai produknya tersebut. Data – data yang terkadung didalam lembar spesifikasi atau manual book tersebut mengandung spesifikasi , fitur dan karakteristik seperti yang disebutkan dibawah ini [6]:  Rated output power. Nilai ini merupaka daya nominal yang mampu dihasilkan oleh inverter. Pada beberapa inverter daya yang dikeluarkan berbeda tergantung pada tegangan outputnya. Sebagai contoh suatu inverter dapat diset tegangan outputnya pada 200Vac dan 240Vac. Maka daya yang dihasilkan tiap tegangan yang diset tersebut akan berbeda.  Output voltage. Nilai ini mengindikasikan pada untuk tegangan listrik disuatu tempat inverter tersebut dapat digunakan. Sebagai contoh pada output voltage untuk Negara US adalah 120 Vac sedangkan di Indonesia tegangan utilitasnya adalah 220 Vac.  Peak efficiency. Efisiensi puncak atau efisiensi puncak menyatakan efisiensi tertinggi yang dapat diraih inverter. Kebanyakan inverter grid tie yang dijual dipasaran saat ini dapat menghasilkan efisiensi 94% sampai 96%. Energi yang hilang selama proses konversi tersebut kebanyakan diubah menjadi panas yang dihasilkan inverter. Itu artinya untuk menghasilkan daya yang sesuai dengan rated output power-nya maka daya inputnya haruslah lebih besar dari daya output yang diinginkan. Sebagai contoh, sebuan inverter 5000 W dapat menghasilkan daya penuh 5000 W jika diberikan input sebesar 5263 W.  Maximum input current. Menyatakan jumlah maksimal arus input yang dapat diterima inverter. Jika suplai DC, seperti modul PV menghasilkan arus yang lebih besar dari maksimum arus masukan, arus tersebut tidak dapat digunakan inverter.  Maximum output current. Merupakan maksimum arus AC yang akan disuplai inverter. Nilai ini dapat dijadikan acuan untuk menentukan rating


16

arus pengaman arus lebih untuk inverter untuk men-diskonek inverter dari rangkaian. Inverter yang mampu menghasilkan tegangan output AC yang bervariasi akan memiliki maksimum arus keluaran yang berbeda-beda untuk tiap tegangannya.  Peak power tracking voltage. Parameter ini merupakan range tegangan DC dimana maximum power point inverter akan bekerja. Hal ini cukup rumit karena tegangan karena pengaruh temperature.  Start voltage. Nilai ini tidak tercantum pada semua datasheet inverter. Nilai ini menunjukkan tegangan DC input yang dibutuhkan agar inverter dapat bekerja. 2.5.2

Skematik atau Topolgi Rangkaian Inverter Grid Tie Pada dasarnya topologi rangkaian pada grid tie inverter hampir

dibedakan atas tiga jenis, yaitu: inverter LF-transformer, H-F transformer, dan Transformerless inverter

[3]

. Tradisionil inverter GTI biasanya menggunakan LF-

transformer untuk menaikkan tegangannya inputnya. Topologi rangkaiannya dapat dilihat pad gambar dibawah ini. Inverter jenis ini memiliki efisiensi yang rendah, distorsi yang rendah serta bobot yang berat. Dengan mengganti trafo LF dengan HF efisiensi inverter dapat meningkat 2%. Konverter DC-DC juga mampu melakukan tugasnya sebagai pengatur MPPT. Selain itu terdapat transformerless inverter, dimana inverter ini menggunakan boost converter untuk mengatur tegangan dari PV agar cocok dengan tegangan input yang dibutuhkan. Inverter ini juga mampu meningkatkan efisiensi sampai 2%.


17

(a)

(b)

(c) Gambar 2.11 (a) Inverter yang menggunakan LF-transformer, (b) Inverter yang menggunakan HF-transformer, dan (c) Transformerless Inverter [3]


18

2.5.3

Sinkronisasi Tegangan Inverter GTI Dengan Tegangan PLN Sinkronisasi adalah suatu cara untuk menghubungkan dua sumber atau

beban Arus Bolak-Balik (AC). Sumber AC yang ingin dihubungkan disini adalah sumber solar cell yang diubah ke AC oleh inverter dan dari sumber dari PLN. Pemanfaatan tegangan solar cell ataupun energi terbarukan lainnya yang terhubung dengan grid sudah lama dikembangkan. Namun dalam menghubungkan tegangan PV dalam hal ini tegangan output inverter ini tidaklah mudah. Untuk menghubungkan secara paralel antara tegangan PV dan tegangan grid maka karakteristik kedua tegangan haruslah mempunyai frekuensi, amplitude dan sudut fase yang sama. Beberapa metode telah banyak digunakan dalam beberapa produk inverter diantaranya adalah: 1. Zerro Crossing Detection, 2. Pem-filter-an tegangan jaringan listrik, 3. Phase Locked Loop (PLL),

[11]

.

Gambar 2.12 Diagram Dari Fungsi-Fungsi Yang Dimiliki Grid Tie Inverter [11] Dari gambar diatas dapat dilihat fungsi-fungsi dasar dari inverter grid tie. Diantaranya terdapat fungsi MPPT agar inverter dapat mengambil daya maksimum yang dihasilkan PV, sistem sinkronisasi, sampai sistem proteksi. Pada


19

inverter yang lebih modern umumnya terdapat fungsi monitoring yang dapat dihubugnkan dengan PC. 2.5.4

Penjejak Titik Daya Maksimum Permasalahan utama yang dihadapi penggunaan sel surya sebagai

pembangkit tenaga listrik adalah radiasi sinar matahari yang disebut iradiasi (solar energi per unit area dari permukaan solar panel) dan kondisi lain seperti awan yang menutupi sinar matahari dan temperatur. Titik dimana daya maksimal dihasilkan disebut maximum power point.

Gambar 2.13 Titik dimana daya maksimum dihasilkan [4] Pada kurva V-I maupun kurva V-P titik P-max adalah titik daya maksimum atau maximum power point (MPP) dimana pada titik tersebut solar cell bekerja pada efisiensi terbesar dan menghasilkan daya output maksimal. Penjejak titik daya maksimum adalah sebuah sistem yang membantu solar cell menghasilkan daya semaksimal mungkin dengan mengatur tegangan atau arus solar cell untuk mendapatkan daya maksimum yang dapat dihasilkan. Penggunaan MPPT meningkatkan efisiensi daya listrik yang dihasilkan sistem solar cell, karena sistem dikontrol untuk terus menghasilkan daya maksimal. Kita dapat menggunakan berbagai algoritma untuk menghasilkan sistem MPPT. Sensor yang digunakan, algoritma kontrol serta kecepatan MPPT dalam menghasilkan daya maksimal meruapakan faktor yang mempengaruhi dalam kehandalan teknik MPPT yang digunakan. Untuk mengetahui bagai

mana

sistem

MPPT

ini

bekerja, inverter produk Steval-ISV002V1 3 kW kembali digunakan sebagai


20

acuan. Gambar dibawah ini merupakan algoritma dan skematik kontrol dari sistem kerja MPPT.

Gambar 2.14 Algoritma dan blok diagram sistem kerja MPPT [2] Umunya inverter jenis GTI ini sekarang telah dilengkapi dengan mode MPPT seperti yang terdapat pada inverter Steval tersebut. Blok diagram serta algoritma diatas merupakan salah satu contoh yang dapat menjelaskan bagaimana prinsip kerja dari sistem MPPT. Metode yang digunakan inverter ini adalah metode perturb and observe (P dan O). P dan O merupakan metode yang sangat umum dan sangat mudah dalam menghasilkan teknik MPPT. Pada inverter tersebut tegangan dan arus PV di ukur dengan sensor lalu di ubah ke sinyal digital untuk kemudian diproses di mikrokontroler STM32. Mikrokontroler inilah yang memproses algoritma metode P&O tersebut. Lalu outpur dari metode ini menghasilkan tengangan referensi atau sinyal error. Sinyal eror yang dihasilkan dari proses tersebut kemudian di teruskan ke PI regulator. Lalu melalui kontrol pergeseran phasa mereka kemudian mengatur tegangan yang ada di DC-DC converter. DC-DC converter disini berfungsi sebagai untuk menaikkan maupun menurunkan tegangan sehingga daya yang dihasilkan PV selalu mencapai titik maksimal. Letak titik MPP pada kurva V-I maupun V-P tidak dapat diketahui namun dengan menggunakan algoritma dan metode-metode tertentu maka titik


21

ini dapat ditemukan. Beberapa metode yang telah dikembangkan dan digunakan diantara Perturb and Observe, Incremental Conductance, Dynamic Approach, Temperature Methods, Artificial Neural Network method, Fuzzy Logic method dll dimana tiap algoritma tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangannya masingmasing. Metode perturb & observe (P&O) adalah algoritma MPPT yang paling popouler karena algoritma dari metode ini sangat sederhana. Metode inipun terus dikembangkan agar dapat menghasilkan respon yang cepat, efektifitas yang lebih tinggi maupun komputansi yang cepat dan mudah. Metode P&O yang telah dikembangkan contohnya seperti MPO atau modified perturb observe dan EPP. Berikut ini gambar diagram alir algoritma P&O.

Gambar 2.17 Diagram alir MPPT metode P&O [2] Pada dasarnya metode ini beroperasi dengan mengukur terminal tegangan PV yang terganggu/berubah-ubah secara periodik dan membandingkan


22

besar daya outputnya dengan daya output hasil dari proses P&O sebelumnya. Jika tegangan PV berubah dan dayanya meningkat sistem kontrolnya memindahkan titik operasi PV pada arah yang sama. Sebaliknya, operating point PV akan dipindahkan pada arah yang sebaliknya. Setelah itu siklus P&O diulang dengan cara yang sama. Gambar flow chart diatas menjelaskan algoritma P&O yang diawali dengan pengukuran besar tegangan dan arus output dari photovoltaic, biasanya menggunakan sensor arus dan sensor tegangan. Setelah itu algoritma pada flowchart tersebut diproses di mikrokontroler mulai dari perhitungan nilai daya photo voltaic berdasarkan tegangan dan arus tadi sampai didapat tegangan referensi atau Vref untuk kemudian menjadi input dari DC to DC converter (biasanya berupa boost converter). Proses selanjutnya daya tersebut dibandingkan dengan daya sebelumnya, untuk mendapatkan perubahan nilai daya maka nilai tegangan yang disampling dibandingkan juga dengan nilai tegangan sebelumnya lalu dilakukan perhitungan untuk mengetahui selisih antara kedua tegangan tersebut sehingga didapatkan tegangan referensi. Oleh karena itu tegangan referensi tersebut dikurangkan atau ditambahkan bergantung pada perubahan daya dan tegangan PV. Setelah itu proses tersebut diulang lagi dengan kembali mengukur tegangan dan arus PV. Proses ini terus berulang agar tegangan yang dihasilkan photovoltaic tetap terus stabil [2]. Perlu diingat bahwa penjejak titik daya maksimum bukanlah penjejak matahari, Terkadang kita salah menafsirkan dengan menyamakan kedua istilah tersebut. Solar tracker adalah alat yang digunakan untuk mengikuti sinar matahari dan meminimalisir sudut antara matahari dan solar cell sehingga sinar matahari dapat di tangkap lebih maksimal. 2.5.5

Anti Islanding

Jika ada pertanyaan, “apa yang akan terjadi pada rumah dengan sistem daya listrik surya yang terhubung jaringan listrik PLN jika terjadi pemadaman pada sumber listrik PLN?” Mungkin kita akan berpikir bahwa kita tetap dapat membangkitkan listrik pada solar home system sehingga beban kita pun tetap dapat disuplai oleh


23

sistem ini. Jawabannya “Salah”. Inverter grid tie akan memutuskan aliran daya ke grid sehingga walaupun photovoltaic yang kita miliki menghasilkan listrik diluar sana, GTI tetap akan memutus koneksi ke jaringan PLN. Kemampuan inverter untuk mendeteksi serta memadamkan ketika terjadi gangguan pada sumber utama ini disebut dengan “anti-islanding” Hal ini erat kaitannya dengan kemampuan inverter untuk proteksi terhadap gangguan pada grid atau “reaction to power outage” yang tadi telah disebutkan. Anti islanding berfungsi sebagai tindak pengamanan terhadap para pekerja yang mungkin sedang memperbaiki jaringan listrik pada sumber utama ketika terjadi pemadaman atau gangguan. Jika inverter tetap terhubung dengan grid, maka inverter akan mengalirkan listrik dari array PV ke bukan hanya rumah solar tersebut namun jaringan listrik disekitar rumah itu dan hal itu sangat berbahaya. Untuk menghindari hal yang tidak diinginkan ini Underwriters Laboratories’ Standard 1741 telah menerapkan aturan kelistrikan yang harus dimiliki grid tie inverter. Untuk dapat menerima listing UL ini, sebuah inverter GTI harus mempunyai sertifikasi non-islanding. Aturan mengenai anti-islanding untuk inverter grid tie ini juga tgelah ditetapkan dalam IEEE 1547. Alasan lain kenapa GTI akan terputus dengan grid adalah karena inverter grid tie ini memang telah didesain untuk mensinkronisasi tegangan dan frekuensinya dengan tegangan utilitas. Jika listrik padam maka tidak ada sumber tegangan ataupun frekuensi yang dapat dijadikan acuan untuk disinkronisasi.

2.6 Backup System 2.6.1

Battery Baterai jenis lead acid adalah jenis baterai yang sering digunakan

sebagai penyimpan energi listrik pada sistem PV. Kapasitas penyimpanan baterai dilihat dari nilai Ampere hour (Ah) yang terdapat pada baterai dimana Ah = kuat arus [Ampere] x waktu [hour]. Hal ini berbarti baterai dapat menyuplai sejumlah isinya secara rata-rata sebelum tiap selnya menyentuh drop voltage-nya yaitu


24

sebesar 1,75 (tiap sel batereai memiliki tegangan sebesar 2 V; jika dipakai maka tegangan akan terus turun dan kapasitas efektif dikatakan sudah terpakai semuanya bila tegangan sel telah menyentuh 1,75 V seperti yang dapat dilihat pada gambar karakteristik baterai dibawah). Misal, baterai 12 V 65 Ah. Baterai ini bisa memberikan kuat arus sebesar 65 Ampere dalam satu jam atau daya rata-rata sebesar 780 Watt walaupun secara praktis tidak tepat demikian. Namun pada intinya semakin kecil arus yang dikeluarkan baterai untuk mensuplai beban maka baterai mampu menyuplai dalam waktu yang lebih lama.

Gambar 2.16 Karakteristik tegangan pada sel baterai [1] Satu hal yang perlu diperhatikan ketika menggunakan baterai ialah baterai tidak dapat digunakan lebih dari 50% dari bila ingin baterai tersebut tahan lama. Jadi DOD (Depth of Discharge) tidak boleh lebih dari 50% karena sangat mempengaruhi “lifetime” baterai tersebut. 2.6.2

Regulator Baterai Regulator baterai atau Charge Regulator atau yang biasa disebut juga

BCU (battery control unit), merupakan alat elektronik yang berfungsi untuk mengatur lalu lintas arus listrik dari PV ke baterai dan kebeban. Arus listrik yang masuk ke batereai dijaga agar proses pengisian baterai tidak sampai overcharging.


25

Jadi setelah kondisi baterai telah terisi penuh maka BCU akan memutus arus ke baterai. Begitu pula sebaliknya jika baterai melakukan discharging atau pengosongan, arus litrik dari baterai ke beban dijaga agar baterai tidak digunakan lebih dari 20-30% dari kapasitasnya sehingga battery tidak kosong atau dikenal juga dengan “deep-charging”. Hal ini untuk menjaga lifetime dari baterai tersebut. Selain mengatur arus yang masuk BCU juga mencegah overvoltage yang berasal dari modul photovoltaic. Selain untuk tujuan diatas, maksud dari penggunaan charge controller untuk mengisi baterai dari PV adalah karena jika PV dihubungkan langsgung ke baterai, maka baterai akan menentukan tegangan kerja dari photovoltaic. Jika ini terjadi maka tegangan maksimum atau Vmax dari photovoltaic tidak akan pernah tercapai [10]

Gambar 2.17 Skematik regulator baterai [1] Pada dasarnya prinsip kerja regulator baterai sederhana. Baterai mempunyai tegangan nominal antara tegangan rendah (Vmin) dan tegangan tinggi (Vmax) dimana itu merupakan batas tegangan untuk menjaga efisiensi baterai. Seperti yang dapat dilihat pada gambar skematik diatas, relay 2 open jika baterai telah mencapai tegangan baterai telah mencapai Vmin dan akan menutup jika baterai telah diisi. Sedangkan jika tegangan baterai telah mencapai Vmax, regulator baterai akan memutus hubungan PV ke baterai karena baterai telah penuh dan akan terhubung lagi jika baterai telah didischarge.

[1]

. Table dibawah ini

merupakan contoh Vmax dan Vmin yang dimiliki baterai dengan tegangan nominal 12V.


26

Tabel 2.1 Hubungan tegangan baterai dan operasi relay pada BCU Relay 1 Baterai – panel PV CLOSED OPEN Modul PV Modul PV terputus terhubung

Relay 2 Baterai - Load OPEN CLOSED Beban Terputus Beban terhubung

Vbat = 12.8 V

Vmin = 11V

Vmax =13.9 V

Vbat = 12V


BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Sistem rumah solar merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya yang berfungsi bukan untuk menggantikan peran dari sumber listrik utama atau PLN melainkan hanya sebagai sumber daya listrik alternatif. alternatif. Hal ini disebabkan karena kapasitas daya yang dibangkitkan tidak cukup besa besar untuk dapat memenuhi seluruh kebutuhan daya listrik khusunya pada perumahan. Walaupun demikian, dengan sistem rumah solar yang terhubung dengan jaringan listrik PLN, konsumen bukan hanya dapat menggunakan menggunakan listrik yang dihasilkan surya untuk menghidupkan peralatan listrik rumah tangga, tetapi juga dapat menyalurkan atau menjual daya listrik dari solar tersebut ke jaringan listrik PLN. Untuk lebih jelasnya mengenai sistem kerja rumah solar yang terhubung ng jaringan listrik PLN ini dapat dilihat dan dijelaskan pada blok diagram sistem.

3.1 Blok Diagram Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN Blok diagram dari grid connected solar home system yang dirancang pada tugas akhir ini dapat dilihat dari gambar dibawah.

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN Pada blok diagram diatas dijelaskan dijelaskan alur sistem rumah solar mula mulai dari photovoltaic sebagai sumber listrik alternative yang memiliki tegangan nominal


28

13 VDC – 14 VDC lalu dengan menggunakan regulator baterai dan rangkaian kontrol, listrik disimpan ke baterai atau digunakan oleh inverter untuk mengubahnya menjadi sumber listrik 220 VAC. Listrik yang telah dikonvert menjadi tegangan bolak balik tersebut dapat digunakan untuk menyuplai beban peralatan rumah tangga ataupun untuk dialirkan ke jaringan listrik PLN. Penjelasan lebih lengkap proses yang terdapat pada blok diagram diatas serta deskripsi kerja sistem rangkaian kontrol akan dijelaskan lebih lanjut setelahnya.

3.1.1

Photovoltaic Modul Pada perancangan sistem rumah solar ini menggunakan dua buah

modul photovoltaic merek Sharp ND-13OTIJ dengan daya maksimal masing masing 130 Wp yang dipasang paralel dengan spesifikasi berikut ini. Table 3.1 Nominal rating modul solar Sharp Maximum Power (+10% - 5%) (Pmax)

130 W

Open Circuit Voltage (Voc)

22.0 V

Short Circuit Voltage (Isc)

8.09 A

Voltage at point of Maximum Power

17.4 V

Current at point of Maximum Power

7.48A

Maximum System Voltage

600 V

Over Current Protection

15 A

Seri

36 Sel

Material

Poly Crystalline Silicon

3.1.2

Grid Tie Inverter GTI inverter mempunyai peranan penting dalam sistem rumah solar ini

karena inverter ini tidak hanya berfungsi mengubah arus DC menjadi arus AC. Dalam penginstalasiannya pun inverter ini sangat simple, serta tidak memerlukan pengaturan parameter. Cukup hubungkan bagian input dengan tegangan DC yang berasal dari PV atau baterai dan outputnya pada kotak kontak yang terdapat



29

dirumah. Inverter yang digunakan pada sistem ini mempunyai daya output sampai 1000W.

Gambar 3.2 Grid Tie Inverter

Selain mampu membangkitkan gelombang sinus murni untuk disinkronisasikan ke tegangan PLN serta memaksimalkan daya output yang diambil dari PV dengan fungsi MPPT-nya, jenis inverter ini juga memiliki beberapa fitur yang cukup handal baik dalam proteksi maupun dalam menjaga kulitas daya outputnya. Berikut ini beberapa fitur yang umumnya ada pada GTI. 

Power Automatically Locked (APL) Ketika fungsi MPPT telah mengatur daya output PV pada titik maksimum power point maka inverter akan otomatis akan mengunci daya outputnya pada daya maksimum tersebut sehingga daya yang dihasilkan akan tetap pada kondisi maksimum dan lebih stabil.



Automatically Shut Down When The Power Output Of a Fault Ketika listrik dari sumber PLN tiba-tiba padam maka inverter akan otomatis akan langsung mematika daya outputnya.



Failure Protection Inverter ini umumnya telah dilengkapi dengan pengamanan terhadap gangguan seperti o Low voltage protection, ketika input tegangan DC kurang dari 10.5 VDC. o Overvoltage protection, ketika input tegangan DC inverter lebih besar dari 28VDC



30

o Over-temperature protection, ketika temperature diatas suhu kerja inverter, biasanya diatas 75OC inverter akan otomatif off dan hidup kembali setelah 2-10 menit untuk pendinginan. o Current limit protection, inverter ini mengeluarkan arus, daya yang tetap tanpa dapat menyebabkan tegangan lebih maupun arus lebih. 

Stack Multiple Machines (in the parallel machine used) Untuk mendapatkan daya output yang lebih besar inverter ini dapat dipasang secara paralel bersama inverter GTI lain.

Berikut ini merupakan spesifikasi yang terdapa pada inverter GTI yang digunakan dalam perancangan Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN ini

Table 3.2 Spesifikasi GTI [7] Recommended Maximum PV Power DC Maximum Input Power DC Maximum Voltage PV MPPT DC Voltage Range Peak Inverter Efficiency Power Factor PV Maximum Input Current Reverse Polarity Protection AC Rating Output Power AC Maximum Output Power AC Normal Voltage Range AC Frequency Inverter Output Current Total Harmonic Distortion Phase shift Island Effect Protection

Ppv=1300Wp PDC.max=1100W VpvDC28VDC Vpv 10.5V~28DC ηmax>94% 0.93-0.99 Ipv.max65A Fuse 950W AC 1000W AC 80V-130;160~260VAC 45-65Hz THDIAC <5%

<1% inverter shuts down during black out Pure Sine Wave Shorting Current Limiting

Output waveform Inverter Output Protection Standby Power Consumption Nighttime Power Consumption Ambient Temperature Range Cooling Ambient Humidity

<8W <1W -20 ℃~65℃ Convection cooled with fan 0~100% (Indoor Type Design)



31

3.1.3

Baterai dan Regulator Baterai Perangkat kimi yang berguna untuk menyimpan listrik ini digunakan

untuk menyimpan energi yang dihasilkan PV. Tanpa baterai, energi yang dihasilkan PV hanya dapat digunakan pada siang hari. Baterai sel kering/ dry cell merupakan jenis baterai yang paling banyak digunakan digunakan karena minim perawatan perawatan. Selain itu ada juga tipe deep cycle, merupakan jenis baterai yang paling baik untuk digunakan pada sistem rumah solar karena memiliki kemampuan discharge yang lebih besar.

(a)

(b)

Gambar 3.33 Baterai tipe lead acid (a), Baterai Control Unit (b). Namun dalam perancangan dan dan pengujian dari sistem rumah solar ini kami menggunakan baterai tipe lead-acid dengan kapasitas tas 65 Ah Ah. Sedangkan untuk regulator -nya nya sendiri pada perancangan ini menggunakan menggunakan BCU 12/24 VDC 10A. Regulator baterai atau BCU berfungsi untuk mengatur lalu lintas arus dari modul photocoltaic menuju baterai. Seperti halnya inverter grid tie yang digunakan, BCU ini juga memiliki MPPT untuk mengambil daya maksimum yang dihasilkan modul photovoltaic ketika mengisi baterai.

Table 3.3 3. Spesifikasi BCU 12/24 10A [8] Rated Solar Input Rated Load Current System Voltage No Load Current Charging Circuit Voltage Drop Load Circuit Voltage Drop Over Voltage Protection

10 A 10 A 12 V <6 mA <0.26 V <0.15 V 17 V



32

Industry stage: -35OC to +55O C 14.4 V 13.6 V 13.2 V

Work Temperature Direct Charge Voltage Float Charge Voltage Charge Return Voltage

Regulator baterai ini dapat bekerja pada sistem 12 maupun 24, artinya BCU ini mampu mengisi sebuah baterai 12 VDC atau dua buah baterai yang dihubung seri 24 VDC dengan arus output maksimal yang mampu dialirkan kebeban (inverter) sebesar 10A. BCU ini memiliki mode operasi normal dan auto load. Pada mode normal, tegangan di output load akan tetap bekerja meskipun disaat yang sama modul photovoltaic sedang melakukan pengisian pada baterai. Sedangkan pada mode autoload ketika photovoltaic sedang melakukan charging pada baterai maka output pada load tidak akan bekerja, setelah PV sudah tidak menghasilkan listrik lagi, atau tegangan PV 0Vdc, barulah output load akan bekerja. 3.1.4

Power Meter Power meter disini digunakan sebagai untuk mengukur arus, tegangan,

daya serta karakteristik daya lain yang dihasilkan photovoltaic dan dari PLN sehingga jalur eksport-import listrik pun dapat dipantau melalui alat ini. Melalui alat ini pula semua pengukuran tersebut dapat di ambil dan ditampilkan di PC, laptop, PDA maupun perangkat smart phone lain yang mempunyai browser Internet Explorer melalui sistem SCADA.

Gambar 3.5 Power meter Selain fungsi yang tadi telah disebutkan alat ini juga mampu mengukur day aktif, daya reaktif, daya nyata, power factor, frekuensi, harmonic, dan berbagai kelebihan maupun fitur lainnya.



33

3.2 Rangkaian Kontrol Rangkaian kontrol merupakan rangkaian saklar-sakalar eketromekanis yang terdiri dari sebuah relay dan dua buah kontaktor, yakni kontaktor K1M, kontaktor K2M, dan kontaktor K3M. Saklar - saklar ini berfungsi untuk mengatur mode kerja apakah yang akan digunakan pada sistem rumah solar ini. Berikut ini gambar rangkaian kontrol yang mengatur kerja buka-tutup saklar-saklar yang terdapat pada rangkaian daya.

Gambar 3.5 Diagram daya sistem rumah cerdas



34

(b) Gambar 3.6 Diagram kontrol sistem rumah cerdas Keterangan: K1M :

Koil kontaktor 1

K1

:

Kontak K1M

K2M :

Koil kontaktor 2

K2

:

Kontak K2M

K3M :

Koil kontaktor 3

K3

:

Kontak K3M

TCS

Timer clock switch

KT

:

Kontak TCS

:

MCB :

Pengaman hubung singkat

K1A

Kontak relay K1

:



35

Seperti yang terlihat pada rangkaian kontrol, bahwa kerja dari kontak K2 dan K3 bergantian karena masing – masing dari coil mereka dihubungkan dengan kontak changeover milik TCS, KT. Kontaktor K1M yang diaktifkan oleh kontak digital output dari power meter sendiri berfungsi untuk mematikan K2M dan K3M. Hal ini berarti jika K1M On, maka K2M dan K3M Off, begitu pula sebaliknya. Oleh karena itu kontak bantu yang dimilki kontaktor 1 harus memiliki kontak bantu NC (Normally Close) agar kerja K1M dapat berganti-gantian dengan K2M dan K3M. Tujuan dari kerja kontaktor – kontaktor tersebut dibuat demikian adalah untuk mengatur mode kerja pada sistem rumah solar cerdas ini.

3.3 Deskripsi Kerja Sistem Agar penggunaan listrik yang dihasilkan modul photocoltaic lebih efektif, baik digunakan untuk menyuplai beban peralatan listrik rumah tangga, menjual ke PLN dan menyimpannya di baterai maka pada perancangan simulasi sistem rumah solar terhubung jaringan listrik PLN ini dibagi menjadi dua mode kerja, yaitu: mode kerja PV grid connected dan mode kerja battery backup. Tujuan perancangan sistem ini menggunakan 2 mode tersebut adalah agar sistem dapat melakukan pengaturan suplai dari PV ke beban, PV ke baterai, dan PLN ke beban dengan pertimbangan pada harga PLN dan konsumsi beban yang fluktuatif. Berdasarkan dua hal tersebut maka mode sistem ini dapat tanggap terhadap dua kondisi yang dituang pada table dibawah.

Tabel 3. Konfigurasi Pengaturan PV, Beban, dan Baterai Kondisi

Kondisi I

Waktu

Pagi

Harga PLN

Tinggi

Kondisi Beban

Mode

Tinggi

Beban disuplai oleh PV, jika daya PV Grid dari PV kurang Connected maka akan diambil dari PLN.

Keterangan


36

Tinggi

Malam

-

Rendah

-

Rendah

Tinggi

Rendah

Rendah

Pagi

Kondisi II

Malam

3.3.1

-

-

Karena beban yang digunakan rendah dan harga PV Grid PLN tinggi maka Connected listrik dari PVdijual ke PLN dengan harga tinggi. PV Grid Beban full disuplai PLN Connected Beban disuplai oleh PV, jika daya PV Grid dari PV kurang Connected maka akan diambil dari PLN. Karena beban yang digunakan rendah dan harga Battery PLN relative Backup rendah/flat maka listrik dari PV digunakan untuk mengisi battery Jika pada siang harinya listik dari PV telah digunakan untuk mengisi baterai Battery maka saat malam Backup baterai berfungsi untuk menyuplai beban sehingga pemakaian listrik PLN dikurangi.

Mode Kerja PV Grid Connected Pada mode kerja PV grid connected ini listrik yang dihasilkan

photovoltaic saat pagi hari langsung diubah menjadi tegangan 220 VAC sinusoidal yang sudah tersinkronisasi dengan tegangan sumber dari PLN. Sehingga listrik dari PV tersebut dapat langsung digunakan untuk menyuplai beban. Jika tidak ada beban yang dipakai pada sistem rumah solar ini atau daya yang dikonsumsi beban lebih rendah daripada listrik yang dihasilkan modul photovoltaic maka listrik lebih yang tidak digunakan tersebut akan di eksport ke


37

jaringan listrik PLN atau dalam hal ini rumah solar menjual/mengekspor listrik ke PLN. Agar listrik yang dihasilkan photovoltaic tersebut dapat digunakan untuk menyuplai beban listrik dirumah atau dijual ke PLN maka rakngkaian rangkaian kontrol harus diaktifkan ke Mode PV grid connected. Sehingga rangkaian kontrol dan rangkaian dayanya menjadi seperti gambar 3.7. L1 K1 K1A KT

K1M

K2M

TCS

K3M

N Pagi

Malam

Gambar 3.7 Diagram daya dan kontrol mode PV grid connected Dengan mengaktifkan relay K1M menggunakan kontak relay K1A, maka kontak K1 normally open (NO) akan close dan normally close (NC) akan open. Sehingga pada diagram dayanya terlihat listrik yang dihasilkan photovoltaic langsung di alirkan ke inverter untuk dipakai beban/diekspor ke PLN dan tidak untuk mengisi baterai karena kontak K2 open. 3.3.2

Mode Kerja Battery Backup Listrik yang dihasilkan photovoltaic pada pagi hari sepenuhnya akan

digunakan untuk mengisi baterai sampai penuh sehingga ketika malam, baterai digunakan untuk mengurangi penggunaan listrik dari sumber utama PLN. Saat pagi (5:00 – 19:00), kontaktor K2M On, sehingga kontak K2 close, K1 open dan arus dari PV akan menuju BCU untuk mengisi baterai (Gambar 3.8). Timer clock switch (TCS) diset pada pukul 19:00 sampai 05:00 agar pada pukul tersebut kontak TCS yakni KT akan berpindah untuk menghidupkan K3M (Gambar 3.9).


38

L1 K1 K1A KT

K1M

K2M

TCS

K3M

N Pagi

Malam

Gambar 3.8 Diagram daya dan kontrol pada Mode Baterai Backup saat pagi.

L1 K1 K1A KT

K1M

K2M

TCS

K3M

N Pagi

Malam

Gambar 3.9 Diagram daya dan kontrol pada Mode Baterai Backup saat malam Table 3.3 Tabel logika kerja kontak relay dan kontaktor pada tiap mode kerja Mode Kerja

Waktu

Mode PV Grid Pagi Connected Malam Mode Baterai Pagi Backup

Malam

K 1M

K2M

K3M

K1

K2

K3

Keterangan

On

Off

Off

Close

Open

Open

On

Off

Off

Close

Open

Open

PV digunakan untuk menyupali beban/diekspor ke PLN.

Off

On

On

Open

Close

Open

Off

Off

On

Open

Open

Close

PV digunakan untuk mengisi baterai aki saat pagi. Saat malam baterai membantu menyupali beban


39

Gambar 3.10 Diagram alir sistem rumah solar terhubung PLN bagian 1


40

Gambar 3.11 Diagram alur sistem rumah solar terhubung PLN bagian 2


41

3.4 Alat Simulasi Sistem Rumah Solar Cerdas Terhubung Jaringan PLN Rancang bangun dari tugas akhir ini yang juga telah dijelaskan dari awal bab 3 ini selanjutnya direalisasikan di atas sebuah papan tulis white board yang berfungsi sebagai alat peraga, gambar sistem kerja secara keseluruhan serta penempatan seluruh komponen mulai dari inverter grid tie, BCU, Power Meter, sampai pada kontaktor – kontaktor dan MCB seluruhnya diletakkan diatas papan ini seperti yang dapat dilihat pada gambar dibawah.

Utility Grid Terminal Blok

INTERNET

Kontaktor

TCS

MCB

Main MCB

Main Power Meter Busbar Load 220V AC

Grid Tie Inverter 1000W

K1M Charge Controller K3M

K2M

GTI

Load Power Meter

PV

Load

Baterei

Gambar 3.12 Tampilan Alat Simulasi Sistem Rumah Solar Cesrdas Terhubung Jaringan PLN


BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA DATA/EVALUASI

4.1 Pengukuran Sistem Photovoltaic Grid-Connected 4.1.1

Detail Pengujian Sistem Photovoltaic Grid-Connected Dalam pengujian ini PV langsung dihubungkan dengan inverter grid

tie sehingga daya yang dihasilkan PV langsung dialirkan ke jaringan listrik PLN. Pengukuran sistem ini bertujuan untuk mengetahui karkteristik output dari sistem PV grid connected. Rangkaian pengukurannya sendiri dapat dilihat pada gambar 4.1. Pengukuran ini dilakukan saat pagi hari mulai dari pukul 06:00 sampai dengan sore hari 18:00 dengan lokasi di lantai 2 Gedung Engineering Center, Universitas Indonesia, Depok dengan kondisi cuaca cerah saat pagi dan agak berawan saat siang. Rangkaian dilakukan seperti pada gambar tanpa memberi beban untuk mengetahui seberapa besar daya yang mampu dihasilkan PV-inverter untuk menyuplai ke grid. Dalam pengujian ini seluruh daya yang dihasilkan PV disuplai ke grid dalam arti dieksport atau dikirim ke PLN

Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sistem PV Grid-Connected


43

Gambar 4.2 Pengujian PV grid connected menggunakan 2 modul PV 130W dan inverter grid tie 1000W 4.1.2

Hasil Pengujian Sistem Photovoltaic Grid-Connected Pengukuran dilakukan dengan melakukan sampling tiap 10 menit

sekali dari jam 6 pagi sampai jam 6 sore. Hasil pengukuran karakteristik sistem PV grid-connected connected ini dapat dilihat pada gambar grafik 4.3 dan 4.4 dibawah dibawah. Tegangan PV yang dihubungkan dengan inverter inv GTI berubah menjadi tegangan nominal inverter 11.05 .05 - 11.51 Vdc.

Gambar 4.3 Grafik arus dan tegangan yang dihasilkan PV terhadap waktu


44

Gambar 4.4 Grafik arus dan tegangan output inverter grid tie terhadap waktu Intensitas cahaya matahari menghasilkan iradiasi yang diterima PV berubah-ubah setiap waktu. Diama pada saat pagi dan sore hari rendah dan tinggi pada siang harinya. Hal ini berdampak pada arus yang dihasilkan PV seperti yang terlihat pada pukul 11:00 sampai pukul 11:20 dimana kondisinya cukup berawan, akibatnya arus yang dihasilkan PV juga turun. Tegangan yang diterima inverter dari PV pun berubah dimana ketika iradiasi turun tegangan PV akan naik. Berdasarkan pengukuran selama 6jam pada output PV arus rata – rata yang dihasilkan PV adalah sebesar 6.466 ampere dan 0.3819 pada output inverter. Arus maksimal dihasilkan PV pada sekitar pukul 12:50, yakni sebesar 15,3A dan arus output yang dihasilkan inverter sebesar 0.85A. Nilai arus yang dihasilkan PV tersebut merupakan arus maksimal yang dapat dihasilkan modul PV tersebut bahkan lebih besar dari Imax PV yang tertera pada nameplat PV (Imax tiap modul PV yang digunakan = 7.48, I paralel kedua modul = 14.96A). Dari kedua grafik diatas, dapat dilihat bahwa arus output inverter pada sisi AC cukup merepresenstasikan atau mengikuti arus yang dihasilkan PV pada sisi DC sehingga dari hal ini dapat kita simpulkan bahwa iradiasi yang diterima PV sangat berpengaruh terhadap arus yang dihasilkan PV dan arus output inverter untuk dialirkan ke grid PLN.


45

4.2 Pengukuran Sistem Baterai Backup 4.2.1

Detail Pengujian Sistem Baterai Backup Pengujian yang berikutnya adalah pengukura pada sistem backup

baterai. Pada pengukuran ini listrik yang dihasilkan PV modul digunakan untuk mengisi baterai. Diaman lama pengisian baterai sangat bergantung pada iradiasi yang diterima PV untuk menghasilkan arus pengisian baterai. Baterai yang digunakan sendiri berkapasitas 65 Ah dimana sebelumnya kondisi baterai telah dibuat overlow (artinya kondisi baterai sekitar 20-30%, tidak benar benar kosong) menggunakan BCU 10A sebagai pengatur arus charging baterai. Seperti pada pengukuran sebelumnya, pengukuran pada sistem ini pun dilakukan pada jam dan tempat yang sama. Berikut ini adalah gambar setup pengukuran.

Gambar 4.5 Rangkaian pengujian baterai backup

4.2.2

Hasil Pengujian Sistem Baterai Backup Pada pengujian sistem PV charging baterai ini kondisi cuaca dari pukul

6:00 sampai pukul 09:00 relatif berawan sehingga arus yang dihasilkan PV tidak sebesar ketika percobaan PV grid connected. Pengukuran dilakukan dengan menyampling tiap 10 menit. Dari hasil pengukuran (terdapat dilampiran) yang


46

dimulai pada pukul 06:00 sampai 10:40, arus rata-rata rata yang dihasilka dihasilkan PV untuk mengisi baterai adalah sebesar 3.270A. Tegangan PV yang terhubung dengan BCU terlihat at selalu sedikit diatas tegangan nominal baterai sesuai dengan karaktertik tegangan kerja PV, sampai saat dimana kondisi baterai mulai penuh, tegangan PV semakinn jauh lebih besar dari tegangan baterai (Gambar 4.6) 4.6).

Gambar 4.6 Arus yang dihasilkan dari pengujian saat PV mengisi baterai

Gambar 4.7 Tegangan pada baterai dan PV saat pengisian baterai oleh PV


47

Dari gambar 4.6 diatas dapat dilihat ketika pukul 9:40 arus yang diterima dari PV mulai menurun padahal ketika melakukan pengukuran, radiasi diterima PV cukup besar (umumnya arus yang diterima bisa diatas 9A). Ini disebabkan karena kondisi baterai mulai penuh sehingga BCU bertugas untuk mengurangi arus untuk mengisi baterai. Hal ini dapat diketahui dari lampu indicator BCU yang menyatakan kondisi full dari baterai. Namun karena penulis penasaran mengapa BCU tidak memutuskan arus ke baterai, maka pengisian diteruskan sampai pukul 10:40. Akhirnya diputuskan untuk menghentikan pengisian karena tegangan pada terminal baterai telah mencapai sampai 14.16 V yang dikhawatirkan baterai akan mengalami overcharge sehingga dapat mengurangi lifetime baterai jika charging masih diteruskan. Dari hasil pengujian ini dapat diketahui bahwa untuk mengisi baterai berkapasitas 65Ah dapat penuh dengan arus rata-rata dari PV sebesar 3.27A dengan lama charging 4 jam 10 menit.

4.3 Pengujian Eksport Import Daya Listrik 4.3.1

Detail Pengujian Eksport Import Daya Listrik Pada pengujian ini menggunakan baterai sebagai sumber DC, bukan

PV karena daya yang dihasilkan baterai relatif stabil dibandingkan yang dihasilkan PV yang berfluktuatif bergantung pada radiasi yang diterima. Selain itu pengujian ini juga menggunakan lampu pijar berdaya 60 Watt dan lampu hemat energi FL 8 Watt sebagai beban pada sistem ini. Pada sisi tegangan output AC, pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat ukur berupa data logger Hioki 9625 Power Measurement. Alat ukur ini sangat handal karena dapat membaca beberapa parameter penting mulai dari tegangan, arus, daya aktif, daya reaktif, daya buta, faktor daya, dan juga pengukuran menggunakan sistem satu phasa maupun tiga phasa serta masih banyak lagi parameter yang mampu dibaca oleh alat ini. Pada pengujian ini juga menggunakan BCU untuk mengatur arus dari baterai ke inverter agar kondisi baterai tidak sampai undercharge.


48

Gambar 4.8 Rangkaian pengujian eksport import daya listrik Rangkaian pengukuran dan pengujian diset seperti gambar 4.9. Alat ukur data logger di atur pada sistem 3 phasa 4 wire agar tegangan dan arus pada sisi output inverter, sisi beban dan sisi tegangan PLN dapat terukur demi menguji pengiriman daya (eksport power) dan pemakaian daya (import power). Pengambilan data oleh data logger dilakukan tiap satu menit. Sedangkan pada sisi DC, pengukuran dilakukan tiap 5 menit dengan menggunakan voltmeter dan ampere meter untuk mengukur daya input inverter. 4.3.2

Hasil Pengujian Eksport Import Daya Listrik

Pada percobaan pertama, inverter dalam kondisi off sehingga daya yang dihasilkan nol. Kemudian inverter dihidupkan untuk melihat daya yang dihasilkan untuk dialirkan ke grid PLN. Setelah itu sistem diberi beban lampu pijar dengan daya 60W sebanyak 4 buah yang dipasang paralel satu persatu. Pengukuran pada pengujian ini dapat dilihat pada table dibawah. Tabel 4.1 Hasil pengujian dengan menggunakan beban lampu pijar 60W

20:06

Jumlah Beban Lampu 0

P1 (W) Daya output inverter 97.5

P3 (W) P2 (W) Daya dari Daya Beban PLN 97.6 0

20:08

1

99.8

42.4

Waktu

57.8

Keterangan

Eksport Power Eksport Power


49

20:09

2

99.4

-16.0

116.0

20:10

3

99.3

-71.9

172

20:11

4

99.5

-127.6

228.1

Import Power Import Power Import Power

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menggunakan beban yang berdaya kecil yakni lampu hemat energi FL 8 W sebanyak 31 buah yang juga dipasang paralel secara bertahap. Hasil pengukurannya dapat dilihat pada table dibawah. Tabel 4.2 Hasil pengujian dengan menggunakan beban lampu fluorescent 8W

20:13

Jumlah Beban Lampu 0


P3 (W) P2 (W) Daya dari Daya Beban PLN 95.8 0

20:14

2

96.0

80.3

15.9

20:15

4

96.1

64.6

31.8

20:16

6

96.1

48.8

47.7

20:17

8

96.0

34.2

62.3

20:18

10

95.4

18.2

77.8

20:19

12

100.1

8.4

92.5

20:20

14

91.0

-15.3

107.1

20:21

16

96.7

-24.5

122.1

20:22

18

92.3

-43

136.3

20:23

20

93.1

-57.3

151.4

20:24

22

96.8

-67.7

165.6

20:25

24

95.5

-90.9

187.8

20:27

26

94.9

-112.3

208.6

20:28

28

93.8

-127.7

223

20:28

31

93.8

-134.5

229.9

Waktu

Keterangan

Eksport Power Eksport Power Eksport Power Eksport Power Eksport Power Eksport Power Eksport Power Import Power Import Power Import Power Import Power Import Power Import Power Import Power Import Power Import Power


50

Gambar 4.9 Hasil pengukuran dan pengujian menggunakan beban lampu pijar

Gambar 4.10 Hasil pengukuran pada pengujian menggunakan beban lampu FL Dari table dan gambar mbar grafik hasil pengukuran ketika diberikan beban lampu pijar maupun lampu FL dapat terlihat bahwa pada saat sebelum diberikan beban, daya output inverter dan daya yang menuju PLN bernilai hampir sama yakni (97.5 W dan 97.6 W – pada beban lampu pijar) karena daya yang dihasilkan seluruhnya di alirkan ke grid PLN.


51

P1

P2

Gambar 4.11 Aliran daya saat pengujian tanpa beban

d

Gambar 4.12 Aliran Daya saat pengujian diberi beban dengan daya < daya ouput inverter (P1>P3)

Gambar 4.13 Aliran daya saat pengujian diberi beban dengan daya > daya ouput inverter (P1

52

Saat dibebani satu buah lampu pijar, daya yang dialirkan menuju PLN berkurang sebesar daya yang digunakan pada lampu pijar tersebut, 57.8 W. Hal ini menunjukkan daya output inverter digunakan untuk menghidupkan lampu dan sisanya dieksport ke PLN sebesar 42.4 W. Saat dibebani dua lampu pijar, dimana total daya pada beban ini adalah 116W lebih besar dari daya output inverter 99.4W, maka kekurangan tersebut disuplai dari PLN sebesar -16W. P2 disini bernilai negatif (-) disebabkan aliran arus yang berlawanan dengan arah pengukuran tang amper pada alat ukur data logger, sehingga menunjukan bahwa aliran daya adalah dari PLN menuju ke beban. Dalam hal ini terjadi pemakaian daya PLN (import power). Hal yang sama terjadi saat dibebani oleh tiga dan empat buah lampu pijar. Semakin besar daya pada beban, maka akan semakin besar daya yang diambil dari PLN sedangkan daya output inverter relatif tetap bergantung dari daya input inverter dari baterai. Hal ini menunjukkan bahwa listrik yang dihasilkan baterai dan diubah ke tegangan 220V untuk dialirkan ke grid oleh inverter GTI terbukti mampu untuk di kirim ke jaringan PLN (di eksport) serta membantu mengurangi penggunaan energi listrik dari PLN ketika diberi beban. Dari segi efisiensi inverter, nilai efisiensi yang dihasilkan dapat ditentukan dari daya input yang diterima inverter dan daya output yang dihasilkan: =

Dari table hasil pengukuran didapat Pin rata-rata sebesar 111.307 W sedangkan Pout yang dihasilkan sebesar 87.507 W maka efisiensinya sebesar 78.56%. Hal ini dapat dipengaruhi karena daya input yang diterima masih terbilang kecil (masih sekitar 1/10 dari daya input yang dapat diterima inverter), karena pada umumnya karakteristik inverter ketika diberi daya input mendekati daya nominalnya maka efisiensinya pun akan semakin tinggi. Selain itu faktor daya yang dihasilkan inverter juga sangat kecil, berdasarkan pengukuran didapat rata-rata hanya 0.61


53

Gambar 4.144 Arus dan tegangan angan discharge baterai terhadap waktu Pada sisi baterai yaitu gambar 4.14 juga terlihat proses penurunan tegangan dari baterai karena mengalami menga discharging. Pada pukul 21:18 arus yang disuplai baterai drop karena na BCU mematikan tegangan pada bagian bagian load. Hal ini disebabkan BCU menganggap kondisi baterai telah mencapai overlow (sekitar 30 3050% kapasitas baterai).

4.4 Pengujian Alat Simulasi Sistem Rumah Cerdas Terhubung Jaringan Listrik PLN 4.4.1

Detail Pengujian

Pada pengujian ini seluruh komponen pendukung dalam sistem istem rumah solar cerdas yang terhubung jaringan listrik PLN –mulai mulai dari instalasi inverter GTI, BCU, rangkaian kontrol, kontrol power meter- telah terinstalasi dan terpasang pada plant berupa papan panel seperti yang telah dirancang pada bab sebelumnya. Pengujian ini bertujuan untuk melihat untuk kerja alat simulasi serta membandingkan hasil pengukuran pada pengujian eksport import power yang menggunakan alat ukur data logger dengan yang menggunakan power meter sehingga pengujian tetap menggunakan beban lampu pijar 4 buah yang diparalel satu persatu, dan baterai sebagai sumber DC.


54

Gambar 4.15 Pengujian eksport import daya listrik pada alat simulasi 4.4.2

Hasil Pengujian

Berdasarkan table hasil pengujian yang dilakukan pada papan panel plant dimana seluruh komponen telah diletakan diatas papan tersebut, dapat dilihat bahwa karakteristik ketika diberi beban maupun berbeban mirip dengan pengujian dengan menggunakan alat ukur data logger, ini berarti sistem solar rumah solar cerdas dapat bekerja dengan baik dan sesuai dengan deskripsi kerja yang telah dibuat sebelumnya Tabel 4.3 Hasil pengujian eksport import pada panel board Jumlah Beban Lampu 0


P3 (W) P2 (W) Daya dari Daya Beban PLN 71.16 0.00

1

79.86

35.03

32.39

2

78.8

0.00

67.76

Keterangan

Eksport Power Eksport Power Tidak ada daya yang dieksport maupun diimport


55

3

79.34

-41.49

102.9

4

85.82

-74.80

138.6

Import Power Import Power

Hanya saja dalam pengukuran dapat terlihat bahwa baik nilai P1, P2, maupun P3 yang ditampilkan power meter berbeda dengan hasil pengukuran yang menggunakan alat ukur data logger. Misalnya nilai P1 yang terukur pada power meter dan alat ukur data logger memiliki selisih error rata-rata sebesar 18.8%. Persentase error tersebut dapat disebabkan oleh penggunaan CT (current transformer) yang digunakan power meter memiliki rasio yang cukup besar yaitu 30/5A. CT disini berfungsi layaknya tang ampere pada alat ukur data logger. Karena CT tersebut memiliki spesifikasi tertentu dimana dapat mengukur secara presisi apabila digunakkan untuk pengukuran konduktor dengan penampang 20mm (berdasarkan datasheet produk CT yang digunakan), sedangkan dalam instalasi plant ini, kabel yang digunakan hanya berpenampang 1.5mm. Selain itu hal dalam pengujian dengan menggunakan plant ini terdapat daya loss atau daya yang diserap oleh rangkaian kontrol untuk menggerakkan berbagai macam komponen seperti kontaktor, relay dan timer yang memakan daya 12.6W, sehingga seluruh daya yang dihasilkan baterai atau PV bukan hanya digunakan untuk dikirim ke PLN dan menyuplai beban saja, namun juga untuk menggerakkan rangkaian kontrol yang terdapat dalam sistem rumah solar ini.


BAB 5 KESIMPULAN

Dari hasil pengujian serta pengukuran pada sistem rumah solar cerdas terhubung PLN dapat disimpulkan beberapa poin sebagai berikut: 1. Iradiasi yang diterima PV sangat berpengaruh terhadap arus yang dihasilkan PV dan arus output inverter untuk dkirim ke jaringan listrik PLN. 2. Pada pengujian eksport import power, ketika tidak diberikan beban, seluruh daya dari inverter di alirkan ke jaringan listrik PLN. Ketika diberikan beban dengan daya yang lebih kecil dari daya output inverter, inverter menyuplai beban dan daya sisanya dikirim ke PLN. Namun saat daya pada beban lebih besar dari daya output inverter, kekurangan daya tersebut akan disuplai oleh sumber utama PLN. 3. Efisiensi rata-rata daya yang dihasilkan inverter grid tie yang digunakan saat pengujian masih relatif kecil yaitu 78.56% dengan daya input rata-rata yang diberikan 113.307 W. Hal ini disebabkan faktor dayanya juga rendah yakni rata-rata sebesar 0.61. 4. Persentase nilai error atau selisih yang terjadi pada power meter yang telah terpasang pada papan panel plant dibandingkan alat ukur data logger, disebabkan trafo arus yang digunakan pada power meter memiliki rasio yang cukup tinggi, yakni 30/5 A sehingga nilai pengukurannya menjadi kecil.


DAFTAR ACUAN [1] Castafier L., Silvestre S., “Modelling Photovoltaic Systems using PSpice”, Universidad Politecnica de Cataluiia, Barcelona, Spain. [2] ST Aplication Note, “Steval-ISV002V1 3kW Grid-Connected PV system, Based On the STM32x [3] Xiaoming Y., Yingqi Z., “Status and Opportunities of Photovoltaic Inverters in Grid-Tied and Micro-Grid Systems”, GE Global Research, Shanghai [4] Masri S., Tan Kheng K wang., “Single Phase Grid Tie Inverter for Photovoltaic Application”. [5] Planning & Installing PV system http://www.earthscan.co.uk [6] Grid Tie Inverter http://en.wikipedia.org/wiki/Grid_tie_inverter [7] Data Sheet Yitai YTP-1000 http://powerelek.com/3-grid-tie-power-inverters/ytp-1000 [9] http://www.smarthouse-smartgrid.eu/ [10] http://www.solarenergyformyhome.com [11] Hamid, M. I., Anwari M., “Single-Phase Photovoltaic-Inverter Operation Characteristic in Distributed Generation System”

57 Universitas Indonesia


LAMPIRAN



LAMPIRAN Pengukuran PV Grid Connected Pukul Idc [A] 6:00 0.01 6:10 0.09 6:20 0.3 6:30 0.5 6:40 0.5 6:50 0.9 7:00 2.5 7:10 3.9 7:20 4.32 7:30 4.98 7:40 5.45 7:50 5.9 8:00 6.5 8:10 6.9 8:20 7.16 8:30 7.6 8:40 8.14 8:50 7.43 9:00 7.65 9:10 8.3 9:20 9.3 9:30 7.3 9:40 10.58 9:50 6.82 10:00 9.1 10:10 12.28 10:20 12.43 10:30 13.48 10:40 13.95 10:50 14.57 11:00 5.68 11:10 7.25 11:20 6.24 11:30 13.15 11:40 14.26 11:50 3.8 12:00 13.8 12:10 14.3 12:20 13.2 12:30 14.01

Vdc PV [V] 17.9 18.3 17.45 17.21 16.98 16.34 15.84 15.12 14.5 14.3 14.8 13.7 12.91 11.83 11.7 11.51 11.6 11.8 11.5 11.5 11.7 15.6 11.25 15.83 11.3 10.95 11.34 11.12 11.05 11.25 15.9 15.86 15.95 11.64 11.28 12.1 11.6 11.4 11.3 11.43

Iac [A]

Vac [V] 221.5 220.01 219.4 220 219.8 219.3 219.5 219.3 218.9 219 219 218.9 218.5 218 218.2 217.8 217 217.1 217 218.5 216.9 215.3 215.7 216 216 215.6 215.8 216.8 215.7 216.7 215.8 224.3 223 223 223 223.2 221 220 219.5 218

0 0.005 0.015 0.02 0.05 0.16 0.24 0.25 0.29 0.36 0.38 0.39 0.4 0.41 0.43 0.46 0.43 0.44 0.49 0.53 0.59 0.6 0.56 0.6 0.69 0.69 0.75 0.77 0.78 0.5 0.61 0.54 0.6 0.79 0.25 0.76 0.78 0.72 0.78



12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 13:30 13:40 13:50 14:00 14:10 14:20 14:30 14:40 14:50 15:00 15:10 15:20 15:30 15:40 15:50 16:00 16:10 16:20 16:30 16:40 16:50 17:00 17:10 17:20 17:30 17:40 17:50 18:00 I Average I Max

14.6 15.3 14.5 13.63 14.12 14.2 11.8 0.2 0.1 10.43 12.23 10.7 10.38 12.2 6.27 4.9 0.12 0.16 0.18 0.18 0.18 0.18 0.2 0.2 0.18 0.18 0.09 0.08 0.03 0 0 0 0 6.466 15.3

11.43 11.34 11.3 11.25 11.18 11.15 11.42 18.34 18.56 11.43 11.24 11.7 11.78 11.67 15.76 14.47 19.02 18.5 9.78 18.6 18.6 18.6 17.4 17.4 14.6 14.6 14.6 17.4 17.4 18.76 18.56 18.89 18.9

0.8 0.85 0.8 0.76 0.78 0.79 0.5 0.002 0.001 0.62 0.67 0.6 0.57 0.66 0.57 0.4 0.002 0.001 0.002 0.002 0.002 0.001 0.002 0.002 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.381902778 0.85

216 215.5 213.5 213.8 214 214.5 215 215 211 211.7 211.7 211.8 212.2 212.7 212.1 211.4 210.3 210.9 210.9 211 210.5 220.01 220.45 219 221 220.4 220 218.9 219 219.5 220.8 220.5 219



Pengukuran PV Charge Battery Pukul I PV [A] 6:00 0 6:10 0 6:20 0.009 6:30 0.098 6:40 0.13 6:50 0.25 7:00 0.38 7:10 0.98 7:20 1.52 7:30 1.98 7:40 2.12 7:50 2.53 8:00 3.5 8:10 3.8 8:20 3.9 8:30 4.3 8:40 4.5 8:50 4.6 9:00 4.55 9:10 7.38 9:20 8.84 9:30 8.6 9:40 6.4 9:50 5.9 10:00 4.9 10:10 4.75 10:20 2.38 Total 88.297 Average 3.270

Vpv [V] 12.35 12.35 12.39 12.4 12.45 12.59 12.61 12.65 12.65 12.68 12.78 12.87 12.98 13 13.25 13.25 13.26 13.24 13.27 13.58 13.93 14.94 15.94 16.2 16.75 17.23 13.56

Vbaterai [V] 12 12.02 12.01 12.1 12.14 12.2 12.25 12.41 12.45 12.47 12.51 12.57 12.63 12.83 12.91 13 13.05 13.11 13.09 13.38 13.69 14.07 14.07 14.02 14.11 14.16 13.48



Pengukuran Efisiensi dan Faktor Daya Output Inverter pada Pengujian Eksport Import Power Idc Pukul Vdc [V] Vbaterai [V] I ac [A] PF Vac [V] [A] 20:00 0 0 12.8 0 0.059 227.45 20:05 10.35 11.38 12.36 0.641 0.6698 227.5 20:10 10.81 11.36 12.29 0.668 0.6554 226.96 20:15 10.38 11.35 12.26 0.655 0.641 228.75 20:20 10.42 11.34 12.22 0.594 0.6742 227.35 20:25 10.59 11.35 12.19 0.632 0.6643 227.49 20:30 10 11.32 12.16 0.681 0.5749 230.64 20:35 9.9 11.33 12.13 0.673 0.5731 230.42 20:40 10.2 11.38 12.1 0.631 0.5988 227.47 20:45 9.87 11.36 12.06 0.637 0.608 227.67 20:50 9.68 11.35 12.01 0.605 0.609 227.62 20:55 9.43 11.34 11.97 0.605 0.6 227.65 21:00 9.14 11.29 11.9 0.612 0.5661 228.07 21:05 9.06 11.25 11.86 0.592 0.5858 227.48 21:10 8.83 11.23 11.81 0.591 0.5748 227.94 21:15 8.8 11.16 11.77 0.611 0.5596 228.22 21:20 0 0 12.2 0.000 0.065 226.76

Pdc [W]

Pac [W]

0 117.783 122.8016 117.813 118.1628 120.1965 113.2 112.167 116.076 112.1232 109.868 106.9362 103.1906 101.925 99.1609 98.208 0



0 97.6 99.3 96.1 91 95.5 90.3 88.9 86 88.2 83.8 82.6 79 78.9 77.4 78 0

n [%] 0 82.864 80.862 81.570 77.012 79.453 79.770 79.257 74.089 78.663 76.273 77.242 76.557 77.410 78.055 79.423 0

UNIVERSITAS INDONESIA PERANCANGAN SIMULASI SISTEM RUMAH CERDAS TERHUBUNG JARINGAN PLN SKRIPSI

Recommend Documents