Solar Home System (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)

Solar Home System (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)

Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara).

erkembangan teknologi dalam membuat solar panel yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, dan pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current.

Pada saat ini penggunaan tenaga matahari (solar cells panel) masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar.

Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

* Energi yang terbarukan/ tidak pernah habis

* Bersih, ramah lingkungan

* Umur panel sel surya panjang/ investasi jangka panjang

* Praktis, tidak memerlukan perawatan

* Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia

Solar Panel sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya, mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik. Umumnya kita menghitung maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi - sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:

1. Panel Surya (Solar Cell)

Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun)

Apa arti Solar Cell 50 WP ?
Solar cell 50 wp artinya solar cell tersebut mempunyai 50 watt peak ( pada saat matahari terik )
Peak 1 hari di asumsikan 4,5 jam (hitungan aman adalah 4 jam)
sehingga 50 x 4,5 = 225 watt hour / day
itu kapasitas maksimal untuk pemakaian 1 hari.

Contoh
Total penggunaan daya per day adalah 225 watt hour
Lampu teras 5 watt x 12 jam = 60 watt hour/ day
Lampu kamar tidur 11 watt x 5 jam = 55 watt hour hour / day
Lampu ruang tamu 11 watt x 5 jam = 65 watt hour / day
Lampu kamar mandi 5 watt x 4 jam = 20 watt hour / day
—————————
total = 200 watt / day

masih ada sisa 225 – 200 = 25 watt / day

2. Charge Control

Cara kerja charger controller

Pada waktu solar panel mendapatkan energy dari cahaya matahari di siang hari, rangkaian charger controller ini otomatis bekerja dan mengisi (charge ) battery dan menjaga tegangan battery agar tetap stabil .

Contoh.

Bila kita menggunakan battery 12V, maka rangkaian ini akan menjaga agar tegangan charger 12 10% , tegangan charger yang di butuhkan antara 13,2 – 13,4 Volt.

dan bila sudah mencapai tegangan tersebut, rangkaian ini otomatis akan menghentikan proses pengisian battery tersebut.

Sebaliknya apabila tegangan battery turun / drop hingga 11 Volt , maka controller akan memutus tegangan sehingga battery tidak sampai habis.

Secara keseluruhan Fungsi dari Controller ini yaitu dapat menjaga agar battery tidak kelebihan (over charger) dan kehabisan tegangan (under charger) dengan begitu maka umur dari battery  bertambah lama. 

3. Battery

Fungsi battery adalah sebagai tempat untuk menyimpan daya (power storage).

Untuk battery yang digunakan sebaiknya menggunakan battery gel atau yang selama ini kita kenal dengan istilah battery kering.

Battery gel ini adalah yang paling direkomendasikan untuk digunakan pada applikasi solar system. Kelemahannya adalah harganya yang mahal. 

4. Inverter / Converter (Optional)

adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).

Alat ini tidak diperlukan untuk beban yang hanya membutuhkan tegangan searah.

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri dari:

• Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).
• Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
• Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).

Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil: pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan perencanaan yang baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya memiliki daya tahan 20 - 25 tahun. Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 - 5 tahun.

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:

• Jumlah pemakaian
• Jumlah solar panel
• Jumlah baterai

Contoh Perhitungan Sederhana Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual):

·      Penerangan rumah         : 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour.

·      Televisi 21"                   : @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour

·      Kulkas 360 liter              : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour

·      Komputer                      : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour

·      Perangkat lainnya           : 400 Watt hour

·      Total kebutuhan daya     :  3480 Watt hour

Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya):

• Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 x 5)  = 7 panel surya.

 Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:

• Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
• Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.

Selayang Pandang Sistem Opersional PLTGU

Pada bagian ini, saya akan menjelaskan proses kerja Pembangkit Listrik Tenaga Gas/Uap atau yang kita kenal dengan PLTGU. Pada proses kerjanya, PLTGU memiliki dua macam sistem operasi, yaitu :

• Open Cycle, dimana gas buang dari turbin gas langsung dibuang dan tidak dimanfaatkan (operasi sebagaimana PLTG). Sistem ini, memiliki efisiensi yang rendah dikarenakan banyaknya panas yang terbuang.

          Proses pada Turbin Gas (Gas Turbine)
          Proses produksi tenaga listrik dari PLTGU pada dasarnya terdiri dari proses turbin gas   
          dan turbin uap. Kapal tangki/tongkang menyalurkan BBM ke tangki pompa BBM HSD.
          Kemudian minyak tersebut masuk ke dalam langsung dimasukkan ke dalam ruang bakar
          atau Combustion Chamber bersamaan dengan udara yang disupply dari main
          compressor. Setelah terlebih dahulu melalui saringan udara atau air filter yang akan
          menghasilkan gas panas yang selanjutnya akan menghasilkan langsung ke dalam turbin
          gas. Pada saat pergerakan terjadi energi mekanik antara bahan bakar yang masuk
          dengan udara luar yang 'dihirup' oleh kipas tekan paksa Force Draught Fan. Kemudian,
          energi mekanik tersebut menggerakkan generator, yang pada akhirnya dihasillkan
          tenaga listrik. Kemudian tenaga listrik tersebut disalurkan ke trafo utama, untuk dinaikkan
          tegangannya, sebelum dialirkan ke sistem transmisi, Saluran Tegangan Tinggi.
          Gas residu yang telah melalui turbin gas dengan suhu ±540 C, apabila tidak dipakai    
          (open cycle) akan langsung dibuang keluar melalui cerobong/stack, tetapi bila masih
          dipakai lagi (combined cycle) akan dimasukkan ke dalam HRSG. Karena uap panas
          dari gas tersebut masih potensial, maka uap tersebut dimanfaatkan kembali dalam
          proses PLTU.

• Combined Cycle (daur ganda), dimana gas buang PLTG dimanfaatkan untuk memanaskan air menjadi uap jenuh. Adanya pengaturan operasi open maupun combined cycle ini dapat menaikkan efisiensi pembangkit listrik hingga 40% (untuk PLTGU Priok 43%)

          Proses pada turbin uap (steam turbin)
          Pada saat uap tersebut akan menjalani proses combined cycle, maka katup cerobong/ 
          stack tersebut perlahan ditutup, sehingga gas tersebut masuk ke HRSG dengan
          perlahan. Lama kelamaan, gas tersebut masuk semuanya ke HRSG.
          Di dalam HRSG/boiler tersebut terdapat Burner untuk terjadinya pembakaran. Uap yang  
          dihasilkan dari proses pembakaran tersebut masuk ke katup uap utama dan dapat
          digunakan untuk memutar turbin. Kemudian terjadi energi mekanik, dari pergerakan
          itulah, dapat menggerakkan generator yang akhirnya menghasilkan energi listrik.
          Kemudian energi listrik tersebut dialirkan ke trafo utama untuk dinaikkan tegangannya
          sebelum dilanjutkan ke system transmisi/Saluran Tegangan Tinggi.
          Untuk uap residu yang dihasilkan dari turbin, akan masuk ke dalam kondensor.
          Disanalah terjadi proses pendinginan, yang nantinya akan menghasilkan air kondensat.
          Proses pendinginan ini dibantu oleh air laut yang dipompa oleh Circulaing Water Pump.
          Kemudian, air laut tersebut masuk ke dalam kondensor. Air yang dihasilkan sebagian
          ada yang dipompakan oleh Condensor Pump menuju Daerator (untuk proses
          pemanasan kembali), kemudian di pompa kembali oleh Feed Water Pump kemudian
          masuk ke dalam burner yang nantinya akan menghasilkan uap kembali, dan uap tersebut
          digunakan kembali untuk memutar kembali untuk memutar turbin, dan akhirnya generator
          akan menghasilkan energi listrik tersebut.