Modul Lab Konversi Energi - TOLI PNJ (teknik otomasi listrik industri)

Penyusun:
Tim Laboratorium Energi
Prodi D-IV Teknik Otomasi Listrik Industri
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Jakarta-Tahun 2013
DAFTAR ISI
BAB
1
Pokok Bahasan
Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Dengan Variasi Posisi Panel Surya
Halaman
3
2
Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Dengan Variasi Posisi Sumber Cahaya
6
3
Pengujian Kinerja Pembangkit Listrik Tenaga Bayu
9
4
Pengujian Plts Riil
12
5
Pengujian Plts Dengan Sumber Cahaya Matahari
Variasi Posisi Pv
14
6
Pengujian Rangkaian Paralel Panel Surya Variasi Posisi
Panel Surya
16
7
Pengujian Rangkaian Paralel Panel Surya Variasi Posisi
Sumber Cahaya
18
2
MODUL I. PENGUJIAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
DENGAN VARIASI POSISI PANEL SURYA
1.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
2. Menganalisa daya yang dihasilkan berbagai jenis PV
3. Menentukan posisi PV yang tepat
1.2 TEORI DASAR
PLTS merupakan salah satu jenis pembangkit energilistrik yang dapat diperbarui.PLTS
ini
menggunakan matahari
sebagai
energi
primernya
untuk membangkitkan
listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan DC.Pada sistem
PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu BCR (Battery Charge Regulator),
baterai, dan beban. Pada alat ini digunakan lampu dengan daya 1000W sebagai
pengganti cahaya matahari. Lampu ini dapat diatur kuat cahayanya dengan
menggunakan autotrafo. Pada alat ini juga dilengkapi dengan sensor tegangan dan
sensor arus untuk mengukur tegangan arus dan daya listrik yang dihasilkan PLTS
menggunakan program LabVIEW.
1.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystalline dan Monocrystalline10Wp/12V, 20Wp/12V
2. BCR 12V,10A
3. Akumulator 12V, 45Ah
4. Lampu DC 12V, 5W
5. Autotransformer 220V,5A
6. Lampu halogen 220V, 1000W
7. Luxmeter 0-1000Lux
8. Multimeter
9. Hardware MyRio
10. Kabel Penghubung
3
1.4. DIAGRAM RANGKAIAN
BCR
+
+ - + - + -
-
A
V
Sollar Cell
+
-
Beban DC
Battery
Gambar 1.1. Diagram Rangkaian pengujian
1.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti padaGambar 1.1 menggunakan PV Polycrystalline
10Wp, 12V
2. Tegakkan posisi lampu pada sudut 90o dan atur posisi PVpada sudut 0o
3. Kemudian aturlah autotransformerpada tegangan 20 V untuk menghidupkan
lampu halogen
4. Buatlah tabel, lalu catat intesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV
5. Kemudian aturlah autotransformersecara bertahap pada tegangan 60V, 100 V, 140
V, 180 V, 220 V
6. Ukurlahintesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV pada setiap perubahan
tegangan autotransformer pada langkah 5.
7. Aturlah posisi PVpada sudut 20o, 30o, 40o, 50o
8. Ulangi prosedur 3-6 pada setiap perubahan posisi PV pada langkah 7
9. Gantilah jenis PV dengan PV Monocrystalline 10Wp, 12V
10. Ulangi prosedur 2-8
11. Gantilah jenis PV dengan PV Polycrystalline 20Wp, 12V
12. Ulangi prosedur 2-8
13. Gantilah jenis PV dengan PV Monocrystalline 20Wp, 12V
14. Ulangi prosedur 2-8
4
1.6. Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah grafik :
a. Daya yang dihasilkan PV fungsi iluminasi cahaya: P = f (E)
untuk semua jenis PV dan semua posisi PV
b. Daya yang dihasilkan PV fungsi posisi PV: P = f ()
untuk semua jenis PV dan semua iluminasi
2. Jawablah pertanyaan di bawah ini:
a. Jelaskan perbedaan daya yang dihasilkan PV jenis Monocrystallinedengan
Polycrystalline
b. Jelaskan pengaruh intensitas cahaya terhadap daya yang dihasilkan PV
c. Jelaskan pengaruh posisi PV terhadap daya yang dihasilkan
d. Jelaskan posisi PV yang tepat, agar menghasilkan daya maksimum
5
MODUL II. PENGUJIAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
DENGAN VARIASI POSISI SUMBER CAHAYA
2.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
4. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
5. Menganalisa daya yang dihasilkan berbagai jenis PV
6. Menentukan posisi sumber cahaya yang tepat
2.2 TEORI DASAR
PLTS merupakan salah satu jenis pembangkit energilistrik yang dapat diperbarui.PLTS
ini
menggunakan matahari
sebagai
energi
primernya
untuk membangkitkan
listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan DC.Pada sistem
PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu BCR (Battery Charge Regulator),
baterai, dan beban. Pada alat ini digunakan lampu dengan daya 1000W sebagai
pengganti cahaya matahari. Lampu ini dapat diatur kuat cahayanya dengan
menggunakan autotrafo. Pada alat ini juga dilengkapi dengan sensor tegangan dan
sensor arus untuk mengukur tegangan arus dan daya listrik yang dihasilkan PLTS
menggunakan program LabVIEW.
2.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystalline dan Monocrystalline10Wp/12V, 20Wp/12V
2. BCR 12V,10A
3. Akumulator 12V, 45Ah
4. Lampu DC 12V, 5W
5. Autotransformer 220V,5A
6. Lampu halogen 220V, 1000W
7. Luxmeter 0-1000Lux
8. Multimeter
9. Hardware MyRio
10. Kabel Penghubung
6
2.4. DIAGRAM RANGKAIAN
BCR
+
+ - + - + -
-
A
V
Sollar Cell
+
-
Beban DC
Battery
Gambar 2.1.Diagram Rangkaian Pengujian
2.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti padaGambar 2.1 menggunakan PV Polycrystalline
10Wp, 12V
2. Aturlah posisi PVpada sudut 0o dan posisi lampu pada sudut 45o
3. Kemudian aturlah autotransformerpada tegangan 20 V untuk menghidupkan
lampu halogen
4. Buatlah tabel, lalu catat intesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV
5. Kemudian aturlah autotransformersecara bertahap pada tegangan 60V, 100 V, 140
V, 180 V, 220 V
6. Ukurlahintesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV pada setiap perubahan
tegangan autotransformer pada langkah 5.
7. Aturlah posisi lampupada sudut 60o, 90o, 120o
8. Ulangi prosedur 3-6 pada setiap perubahan posisi lampu pada langkah 7
9. Gantilah jenis PV dengan PV Monocrystalline 10Wp, 12V
10. Ulangi prosedur 2-8
11. Gantilah jenis PV dengan PV Polycrystalline 20Wp, 12V
12. Ulangi prosedur 2-8
13. Gantilah jenis PV dengan PV Monocrystalline 20Wp, 12V
14. Ulangi prosedur 2-8
7
2.6. Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah grafik :
c. Daya yang dihasilkan PV fungsi iluminasi cahaya: P = f (E)
untuk semua jenis PV dan semua posisi sumber cahaya
d. Daya yang dihasilkan PV fungsi posisi sumber cahaya: P = f ()
untuk semua jenis PV dan semua iluminasi
2. Jawablah pertanyaan di bawah ini:
a. Jelaskan perbedaan daya yang dihasilkan PV jenis Monocrystallinedengan
Polycrystalline
e. Jelaskan pengaruh intensitas cahaya terhadap daya yang dihasilkan PV
f. Jelaskan pengaruh posisi sumber cahaya terhadap daya yang dihasilkan
g. Jelaskan posisi sumber cahaya yang tepat, agar menghasilkan daya
maksimum
8
MODUL III
PENGUJIAN KINERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU
3.1. TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja dari sistem PLTB
2. Menganalisa dayayang dihasilkan PLTB
3.2.DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Generator DC 12V, 5A
2. Baterai 12V, 35 Ah
3. Dioda Power
4. Autotransformer 1 Phasa 220V, 5A
5. Blower 1000 W, 220V
6. Multimeter
7. Tachometer
8. Kabel Penghubung
3.3.DIAGRAM RANGKAIAN
9
A
A
+
+ Baterai
V
G
-
-
Gambar 3.1. PLTB dengan beban seri
A
A
+
G
V
+ Baterai
-
-
Gambar 3.2. PLTB dengan beban paralel
3.4.PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3.1
2. Lalu atur autotransformer untuk menghidupkan blower mulai dari tegangan 20 V
3. Ukurlah putaran generator, tegangan, dan arus generator
4. Naikkan tegangan secara bertahap 40 V, 60 V, 80 V, 100 V, 120V, 140V, 180V,
200V, 220V
10
5. Ukurlah putaran generator, tegangan, dan arus generator pada setiap pengaturan
tegangan autotransformer
6. Buatlah rangkaian seperti pada gambar 3.2
7. Lalu ulangi langkah 2-5
3.5.Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah grafik tegangan generator fungsi kecepatan generator
2. Buat analisa pengaruh beban terhadap tegangan generator dan kecepatan
generator
Tabel 3.1 Data Pengujian PLTB dengan Beban Seri
Tegangan
Blower
( V)
20
Putaran
Generator
(rpm)
Tegangan
Generator (V)
Arus
Generator
(A)
Daya
Generator
(W)
Kondisi
Lampu
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Tabel 3.2 Data Pengujian PLTB dengan Beban Paralel
Tegangan
Blower
( V)
20
Putaran
Generator
(rpm)
Tegangan
Generator (V)
Arus
Generator
(A)
Daya
Generator
(W)
Kondisi
Lampu
40
60
80
11
100
120
140
160
180
200
220
12
MODUL IV. PENGUJIAN PLTS RIIL
4.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
2. Menganalisa daya yang dihasilkan PV
4.2 TEORI DASAR
PLTS merupakan salah satu jenis pembangkit energilistrik yang dapat diperbarui.PLTS
ini
menggunakan matahari
sebagai
energi
primernya
untuk membangkitkan
listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan DC.Pada sistem
PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu BCR (Battery Charge Regulator),
baterai, inverter, dan beban.
4.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystalline dan Monocrystalline50 Wp/12 V, 20Wp/12V
2. BCR 12V,10A
3. Akumulator 12V, 45Ah
4. Lampu DC 12V, 5W
5. Lampu AC 100W
6. InverterDC 12 volt To AC 220 volt, 1000 Watt
7. Luxmeter 0-1000Lux
8. Multimeter
9. Kabel Penghubung
13
4.4. DIAGRAM RANGKAIAN
Gambar 4.1 Diagram Rangkaian Pengujian
4.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti padaGambar 1.1 menggunakan PV Polycrystalline
10Wp, 12V
2. Ukurlahtegangan dan arus PV
4.6. Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah grafik :
e. Daya yang dihasilkan PV fungsi iluminasi cahaya: P = f (E)
untuk semua jenis PV dan semua posisi PV
f. Daya yang dihasilkan PV fungsi posisi PV: P = f ()
untuk semua jenis PV dan semua iluminasi
2. Jawablah pertanyaan di bawah ini:
a. Jelaskan perbedaan daya yang dihasilkan PV jenis Monocrystallinedengan
Polycrystalline
b. Jelaskan pengaruh intensitas cahaya terhadap daya yang dihasilkan PV
c. Jelaskan pengaruh posisi PV terhadap daya yang dihasilkan
d. Jelaskan posisi PV yang tepat, agar menghasilkan daya maksimum
14
MODUL V. PENGUJIAN PLTS DENGAN SUMBER CAHAYA MATAHARI
DAN VARIASI POSISI PV
5.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
2. Menganalisa daya yang dihasilkan berbagai jenis PV
3. Menentukan posisi PV yang tepat
5.2 TEORI DASAR
PLTS merupakan salah satu jenis pembangkit energilistrik yang dapat diperbarui.PLTS
ini
menggunakan matahari
sebagai
energi
primernya
untuk membangkitkan
listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan DC.Pada sistem
PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu panel surya, baterai, dan beban.
5.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystallinedan Monocrystalline10Wp/12V, 20Wp/12V
2. Akumulator 12V, 45Ah
3. Lampu AC
4. Luxmeter 0-1000Lux
5. Multimeter
6. Dioda
7. Kabel Penghubung
15
5.4. DIAGRAM RANGKAIAN
+
PV
A
+
V
-
Beban DC
Baterai
Gambar 5.1. Diagram Rangkaian pengujian
5.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah
rangkaian
seperti
padaGambar
5.1
menggunakan
PV
Polycrystalline20Wp, 12V
2.
posisi PV menghadap ke arah baratatur posisi PV sudut 0o, 20o,30o,40o, 50o
3. Buatlah tabel,ukurlah intensitas cahaya matahari, tegangan dan arus PVsetiap
selang waktu 2 menit selama 30 menit
4. Gantilah posisi PV menghadap ke arah timur atur posisi PV sudut 0o, 20o,30o,40o,
50o
5. Ulangi prosedur 2-3
5.6. Tugas dan Pertanyaan
1. Buatlah grafik :
a. Daya yang dihasilkan PV fungsi iluminasi cahaya: P = f (E)
untuk semua jenis PV dan semua posisi PV
b. Daya yang dihasilkan PV fungsi posisi PV: P = f ()
untuk semua jenis PV dan semua iluminasi
2. Jawablah pertanyaan di bawah ini:
a. Jelaskan perbedaan daya yang dihasilkan PV jenis Monocrystallinedengan
Polycrystalline
b. Jelaskan pengaruh intensitas cahaya terhadap daya yang dihasilkan PV
c. Jelaskan pengaruh posisi PV terhadap daya yang dihasilkan
d. Jelaskan posisi PV yang tepat, agar menghasilkan daya maksimum
16
MODUL VI
PENGUJIAN RANGKAIAN PARALEL PANEL SURYA
VARIASI POSISI PANEL SURYA
6.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
2. Menganalisa daya yang dihasilkan berbagai jenis PV
3. Menentukan posisi sumber cahaya yang tepat
6.2 TEORI DASAR
PLTS merupakan salah satu jenis pembangkit energilistrik yang dapat diperbarui.PLTS
ini
menggunakan matahari
sebagai
energi
primernya
untuk membangkitkan
listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan DC.Pada sistem
PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu BCR (Battery Charge Regulator),
baterai, dan beban. Pada alat ini digunakan lampu dengan daya 1000W sebagai
pengganti cahaya matahari. Lampu ini dapat diatur kuat cahayanya dengan
menggunakan autotrafo.
6.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystalline dan Monocrystalline10Wp/12V, 20Wp/12V
2. BCR 12V,10A
3. Akumulator 12V, 45Ah
4. Lampu DC 12V, 5W
5. Autotransformer 220V,5A
6. Lampu halogen 220V, 1000W
7. Luxmeter 0-1000Lux
8. Multimeter
9. Kabel Penghubung
17
6.4. DIAGRAM RANGKAIAN
+
PV
A
V
+
-
Beban DC
Baterai
Gambar 6.1. Diagram Rangkaian pengujian
6.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti padaGambar 6.1 menggunakan PV Polycrystalline
10Wp, 12V dan Monocrystalline 10Wp, 12V
2. Tegakkan posisi lampu pada sudut 90o dan atur posisi PVpada sudut 0o
3. Kemudian aturlah autotransformerpada tegangan 20 V untuk menghidupkan
lampu halogen
4. Buatlah tabel, lalu catat intesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV
5. Kemudian aturlah autotransformersecara bertahap pada tegangan 60V, 100 V, 140
V, 180 V, 220 V
6. Ukurlahintesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV pada setiap perubahan
tegangan autotransformer pada langkah 5.
7. Aturlah posisi PVpada sudut 20o, 30o, 40o, 50o
8. Ulangi prosedur 3-6 pada setiap perubahan posisi PV pada langkah 7
9. Gantilah jenis PV dengan PV Polycrystalline 20Wp, 12V dan PV
Monocrystalline 20Wp, 12V
10. Ulangi prosedur 2-8
18
MODUL VII
PENGUJIAN RANGKAIAN PARALEL PANEL SURYA
VARIASI POSISI SUMBER CAHAYA
7.1 TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan mahasiswa mampu :
1. Memahami prinsip kerja sistem PLTS
2. Menganalisa daya yang dihasilkan berbagai jenis PV
3. Menentukan posisi sumber cahaya yang tepat
7.2 TEORI DASAR
PLTS
merupakan
salah
satu
jenis
pembangkit19nergylistrik
yang
dapat
diperbarui.PLTS ini menggunakan matahari sebagai energi primernya untuk
membangkitkan listrik.Energi yang dibangkitkan pada pembangkit berupa tegangan
DC.Pada sistem PLTS ini terdapat beberapa komponen utama, yaitu BCR (Battery
Charge Regulator), baterai, dan beban. Pada alat ini digunakan lampu dengan daya
1000W sebagai pengganti cahaya matahari. Lampu ini dapat diatur kuat cahayanya
dengan menggunakan autotrafo.
7.3 DAFTAR KOMPONEN DAN PERALATAN
1. Panel surya Polycrystalline dan Monocrystalline10Wp/12V, 20Wp/12V
2. BCR 12V,10A
3. Akumulator 12V, 45Ah
4. Lampu DC 12V, 5W
5. Autotransformer 220V,5A
6. Lampu halogen 220V, 1000W
7. Luxmeter 0-1000Lux
8. Multimeter
9. Kabel Penghubung
19
7.4. DIAGRAM RANGKAIAN
+
A
PV
V
+
-
Beban DC
Baterai
Gambar 6.1. Diagram Rangkaian pengujian
7.5. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buatlah rangkaian seperti padaGambar 6.1 menggunakan PV Polycrystalline
10Wp, 12V dan Monocrystalline 10Wp, 12V
2. Aturlah posisi PVpada sudut 0o dan posisi lampu pada sudut 45o
3. Kemudian aturlah autotransformerpada tegangan 20 V untuk menghidupkan
lampu halogen
4. Buatlah tabel, lalu catat intesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV
5. Kemudian aturlah autotransformersecara bertahap pada tegangan 60V, 100 V, 140
V, 180 V, 220 V
6. Ukurlahintesitas cahaya, tegangan PV dan arus PV pada setiap perubahan
tegangan autotransformer pada langkah 5.
7. Aturlah posisi lampupada sudut 60o, 90o, 120o
8. Ulangi prosedur 3-6 pada setiap perubahan posisi lampu pada langkah 7
9. Gantilah jenis PV dengan PV
Polycrystalline 20Wp, 12V dan PV
Monocrystalline 20Wp, 12V
10. Ulangi prosedur 2-8
20