bts - Portal Kopertis Wilayah III

PEMANFAATAN ENERGI MATAHAR! SEBAGAI
CATU DAYA PADA BASE TRANCEIVER STATION
(BTS) MAKROCELL
Badaruddin, Sugiharto
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Mercu Buana Jakarta
ABSTRAK
Energi matahari
/
surya merupakan sumber daya alternatif yang prospektif, karena energi
matahari/surya merupakan sumber energiyang dapat diperbaruidan tidak menimbutkan potuii.
Potensi energi matahari
lndonesia yang berada di jalur katutistiwa memungkinkan
penggunaan secara langsung pada bangunan BTS sebagai pengganti catu daya dari pLN
untuk memenuhi kebutuhan manusia, khususnya sebagai sarana telekomunikasi.
Pembahasan dari penulisan skriosi ini mengenai proses pemanfaatan energi matahari menjadi
energi listrik sebagai catu daya pada Base Tranceiver Station (BTS) Makrocell Telkomset
dengan kapasitas daya Photovoltaic 13600 Wp.
di
Kata Kunci : Pembangkit Listrik Tenaga Surya
I.
2.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
LANDASAN TEORI PLTS
2.1 Modul Surya (Photovoltaic)
Jika
Pembangkit
dicermati dengan baik, energi
matahari sangat besar manfaatnya.
Misalnya, dengan menggunakan Kollektor
Surya kita dapat mengeringkan ikan,
jagung, kacang, dan memanaskan air, serta
Panel
Sel
Surya (Solar Cell)
dibangun
dapat
Surya
dari susunan panel
sel
photovoltaic secara berjajar dalam jumlah
digunakan sebagai alat pembangkit tenaga
listrik. Kalau saja energi matahari ini dapat
digunakan dengan
Lishik Tenaga
merupakan sistem pembangkit listrik
dengan memanfaatkan panas matahari
diubah menjadi tegangan listrik dengan
menggunakan sel photovoltaic. PLTS
yang relatif banyak untuk
baik maka
memperoleh
tegangan keluaran yang sesuai.
dapat
mengurangi pemakaian energi listrik dari
(Perusahaan Listrik Negara),
mengingat kondisi sekarang sedang
menghadapi krisis energi listrik
PLN
1.2. Tujuan Penelitian
Gambar
Tujuan dari pembuatan suatu
sistem
pemanfaatan energi matahari sebagai catu
daya pada BTS Telkomsel adalah :
'1. Untuk menghasilkan energi listrik
alternatif yang ramah lingkungan
sebagai pengganti energi listrik utama
'1.
Contoh sel photovoltaic
I
dari PLN.
2. Untuk mengurangi dampak polusi asap
dan bising yang ditimbulkan dari
Gambar 2. Desain dan prinsip kerja sel
photovoltaic
Notes:
charge separation:
recombination;
pemakaian mesin diesel/genset sebagai
1
2
3
4
pembangkit energi listrik.
3. Untuk mengurangi pemakaian energi
yang berasal dari fosil seperti : minyak
bumi, batubara, uranium dll yang
merupakan energi yang tidak dapat
diperbaharui.
unused photon energy
reflection and shading caused by
front contacts.
285
(e.g.
transmission);
2.2 Baterai Charge Regulator (Controller)
ketinggian dari permukaan laut, Azimuth
adalah
peralatan elektronik yang digunakan untuk
mengatur arus searah yang diisi ke baterai
dan diambil dari baterai ke beban. Solar
charge controller mengatur over charging
(kelebihan pengisian - karena baterai sudah
'penuh') dan kelebihan Tegangan dari panel
surya. Kelebihan voltase dan pengisian
akan mengurangi umur baterai. Solar
charge controller menerapkan teknologi
Pulse Width Modulation (PWM) untuk
(Kemiringan Site),Tracking dll.
Solar Charge Controller /BCR
mengatur fungsi pengisian baterai dan
pembebasan arus dari baterai ke beban.
2.3 Baterai
Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik
arus searah DC). Berdasarkan aplikasi
maka baterai dibedakan untuk automotif,
(
marine dan deep cycle. Deep cycle itu
meliputi baterai yang biasa digunakan
untuk PV (PhotoVoltaic ) dan back up
power. Sedangkan secara konstruksi maka
baterai dibedakan menjadi type basah,
gel dan AGM ( Absorbed Gtass Mat ).
c,
Solar Power Meter berfungsi
Untuk
Mengukur lntensitas Matahari (W/m2)
d. Anemometer berfungsi Untuk Mengukur
Kecepatan Angin (m/s) dan Arah angin.
e.
Termohygrometer berfungsi Untuk
mengukur suhu (oC) dan Kelembaban
f.
Clamp Ampere berfungsi
udara (%).
Untuk
mengukur Tegangan(Volt), Arus (A),
Tahanan (Ohm).
I, Solar Pathfinder berfungsi Untuk
mengukur shading/bayangan benda
yang menghalangi sinar matahari.
h. Kompas berfungsi Untuk mengukur arah
mata angin dan Azimuth
3.1.2 Menentukan titik kordinat
Langkah pertama untuk mengetahui posisi
lokasi yang akan kita datangi adalah
dengan menentukan titik kordinat posisi
lokasi tersebut, kemudian dapat kita lihat
dengan bantuan Google Earh letak posisi
lokasi yang kita cari seperti terlihat pada
gambar 6. dibawah ini.
Kemudian setelah kita mengetahui posisi
G
lokasi yang kita cari, untuk mengetahui Titik
2.4 lnverter
lnverter adalah sebuah
perangkat
elektronik yang dapat mengubah atau
mengkonversikan tegangan DC (Direct
Current) menjadi tegangan AC (Alternatung
Current) baik satu fasa maupun tiga fasa.
lnverter dapat digunakan sebagai:
PERANCANGAN PLTS SEBA GA!
BTS
3.
kordinat, ketinggian lokasi, untuk itu kita
menggunakan GPS. Seperti terlihat pada
Titik Kordinat
o
a1t 1i
ot,
CATU DAYA PADA
MAKROCELL TELKOMSEL
3.1 Survey Lokasi
Langkah awal
untuk merancang
dan
membuat Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) harus dilakukan Survey tokasi
tempat PLTS tersebut akan dipasang,
sebagai dasar apakah PLTS tersebut
memungkinkan dapat di pasang dan
menghasilkan daya maksimal yang di
butuhkan untuk mensupplai beban di lokasi
tersebut.
3.1.1 Persiapan alat ukur yang
digunakan
a. Roll Meter berfungsi untuk mengukur
luas lokasi site.
b. GPS berfungsi Untuk mengukur Titik
kordinat lokasi site, Arah mata Angin,
Gambar
4. Menunjukkan titik kordinat
dan
ketinggian dari permukaan laut.
3.1.3 Pengukuran Luas Lahan
Pengukuran yang dilakukan adalah
menentukan luas lokasi site dan jarak
antara peralatan existing yang sudah
terpasang dilokasi untuk menentukan
apakah PLTS dapat di pasang di tokasi
tersebut. Seperti pada gambar di bawah.
3.1.4 Pengukuran lntensitas Matahari
Pengukuran besarnya lntensitas Matahari
(W/m') dilakukan selama t hari dengan
interval 1 Jam dari Pukul 06:00 sampai
dengan 17:00 dengan menggunakan Solar
Power meter seperti pada gambar
10.
dibawah ini
3.1.6 Pengukuran suhu & Kelembaban
Udara
Pengukuran besarnya Suhu
("C)
dan
Kelembaban udara (%r.h) dilakukan selama
t hari dengan interval 1 Jam dari Pukul
06:00 sampai dengan 17:00 dengan
Gambar 5. Pengukuran intensitas Matahari
Data Pengukuran lntensitas Matahari yang
di dapat selama t hari dapat dilihat pada
tabel 1. dibawah ini.
Tabel.l Hasil Pengukuran Intensitas
Matahari-
I
2
3
4
5
6
6:00
7:00
8:00
9:00
7
10:00
'l 1:00
12:00
B
'13:00
I
't4:00
10
15:00
16:00
17:00
11
12
61.8
101 .5
155.4
342
617
005
935
907
447
1
728
745
278
menggunakan Alat ukur Termohygrometer
seperti
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
6. dibawah ini
Gambar 6 Pengukuran suhu & Kelembaban
udara
Data Pengukuran Suhu dan kelembaban
udara yang di dapat selama hari dapat
dilihat pada tabel 3. dibawah ini.
t
Tabel.3 Hasil Pengukuran suhu
1
6:00
7:00
Kecepatan
2
3
Angin(m/s) dilakukan selama 2 hari dengan
4
3.1.5 Pengukuran Kecepatan Angin
Pengukuran besarnya
dan
kelembaban udara.
interval 1 Jam dari Pukul 06:00 sampai
dengan 17:00 dengan menggunakan Alat
B
I
13:00
14:00
10
15:00
11
16:00
12
17:00
31
6
7
Data Pengukuran Kecepatan Angin yang di
dapat selama t hari dapat dilihat pada tabel
2. dibawah ini.
Tabel.2 Hasil
31
34
32
36
35
35
35
35
33
5
ukur Anemometer
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
26
27
98
97
87
77
77
72
71
71
70
71
75
76
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
Cerah
3.1.7 Pengukuran Beban Perangkat
Pengukuran Tegangan dan Arus dilakukan
Pada saat perangkat BTS di suplai dengan
baterai dengan menggunakan Clamp
Ampere / Multitester.
787
3.2 Perancangan sistem kapasitas PLTS
berdasarkan Perhitungan
.
1. Menentukan Beban Harian
kebutuhan energi setiap hari pada BTS
makrosel Telkomsel dapat dilihat pada
*keterangan : Data
site
Telkomsel
r
=
f
hari
Wh
Modul sel surya yang digunakan memiliki
spesifikasi teknis terlihat pada tabel 4.
dibawah ini.
Tabel 4. Data Spesifikasi teknis Modut
Solar Cell
:
-
ITEM
keseluruhan.
:
Daya maksimum
(Pmax)
2
3
Toleransi Dava
Tegangan Open
= 1,i 43115 Vtth,:,4af,tl5 ilvh
Asumsi rugi-rugi (losses) pada sistem
4
karena
5
dianggap sebesar 15o/o,
keseluruhan komponen sistem yang
digunakan masih baru (Mark Hankins, 1991
: 68). Total energi sistem yang disyaratkan
adalah sebesar:
Er
;
=
-
.
43115 + (0,15 x 43115)
t3%
44,2Yolt
35,5 Volt
4,79 A
5,2 A
Jml Modul PV terhubung seri (Js)
,"
Jadi total energi sistem yang disyaratkan
170 Wp
Circuit (Voc)
Maximum Power
Point Voltaoe (Vmoo)
Maximum Power
Point Current (
lmpo)
Arus hubung singkat
( lsc)
6
Enl#:ilgi1:e,j,,.$j i eiit9drl ,iji!::
EA + (iiolo x Ee)
SATUAN
1
PLTS mensuplai sebesar 100% dari energi
Energi beban yang di suplai
jam
A = 103
Kapasitas lnverter :
.
155W
NO
.
3,7-37A
3.3.1. Modu! Surya
l:"'
_.
3873 Ah
3.3 Kapasitas PLTS Terpasang
x 24tam
I't'l=Elgg
Te$.Beban " -
4311.5
=
Iinv=zzov=0,7A
dari BTS Makrocell
Bukit Ketok, Propinsi
Bangka Belitung.
TotalArus Beban dalam
- :: :- cb
' t(JaT) =, E b_
_
Teg.
Beban _
:
4e V
ti
"=,1,35 =2Modulsurya
Makg tanpa beban(Vmp)
,lfegang.qn
'
x Teg Miks modul surya
=
,,Vmp
' - Js =2i35,5=TLVolt
o Arus beban
,I Heban
-^,-_l P Maks Beban= 13635 Wp
sebesar 49582 Wh.
Kapasitas Daya ModulSurya:
.
:
:
Vmp,iiiilli
PMaks
.
13635 W
ii:i.:i:tiit lir: ::irr
IMaks=-,G:-=-ZEr=zB4A
.
Kapasitas Baterai(AH) :
ET 495B2Wh AH =
Ah'
=
VS 1751;-: 1103"3Hari otonomi yang ditentukan adalah 3
(tiga) hari, jadi baterai hanya menyimpan
energi dan menyalurkannya pada hari itu
juga. Besarnya deep of discharge (DOD)
pada baterai adalah B0% (Mark Hankins,
1991 :68).
. Kapasitas Baterai yang dibutuhkan :.
.
.
nOO
.:
I
IP
L,*,,,[p,2,4
,,
77\t
,:
,
Beban
= I,;p
=
792 A
;7fr=
:
-
40 Modul PV
Total Daya yang dihasilkan Modul PV
-,
x Ip x P maks Modul PV
=,lsx 170 Wp = 13600 Wp
= 2 x40
Seperti terlihat pada Gambar 7 dibawah ini.
O^,
Lama Pengisian / charging Baterai
,1,
Jml Modul PV terhubung Paralel
Ptotal
_.: AHx3hari 1033
=
= 3873Ah
Cb
iii=i]:='=ll
:
cb 3873 Ah
t(lam) =
I Maks 284 A =,13,jam
Lama Back up Baterai / Discharge
Baterai '
:
288
Gambar 7. Layout & proposed
Solar
8
cdl
PENGUJIAN PLTS
4.1 Pengukuran Tegangan
dan Arus
Tanpa Beban.
P-engukuran Tegangan
d it a ku
'
kan pada ser-iap-Rnav
pengukuran
dan Arus
6ili"r]' "
Output panet I nrra)
' Array
4)
Pengukura
No
Junction
Box 1
1
2
J
4
5
7
I _
I
10
Arrav-1
78,0
Arrav-2
Arrav-3
77,1
Arrav-5
Array-6
77,4
Arrav-7
Array-B
77.6
77.3
Array-9
Arrav-'l0
TOTAL
76.s
77,2
77,1
Pengukura
No
1
2
3
+,
5
n
Voltag
Junction
Box 2
Array-11
Arrav-12
Array-13
Arrav-14
Array-15
e (Volt)
6
7
Array-16
I
8
Array-18
Array-19
10
Arrav-20
Arrav-17
TOTAL
75,4
76,9
75,4
i
75.1
TZ.6
76,7
76.7
76,6
76,7
76,2
Pengukura
No
n
Junction
Box 3
Voltag
e (Volt)
Arrav-21
77,2
2
Arrav-22
Arrav-23
Arrav-24
77,9
77.5
78,5
77,7
3
4
5
6
Array-25
Arrav-20
76,0
7
Arrav-21
77,6
Arus
(Ampere
)
0
0
77,0
0
77.9
77.2
77,6
78,0
76.8
o
0
0
76,6
0
77,3
0
4rray-eq--;777-I-*-ArraV-35
4trray-36
Arrav-37
Array-38
Arrav-39
fqray-40
TOTAL
0
0
erE eban.
E
o Pengukuran Tegangan dan
Arusditakukan padi Jetiap e*V
Sistem.
. Pengukuran dalam kondisi cuaca
_
. Cerah dari pukut(10:00
Tabel.6. pengukuran
pada Junction Box (1
Arus
_ 14:00 WtBl-'
Output priiit't' irlrav
-
4)
Pengukura
(Ampere
I
0
4.2 Pengukuran Tegangan dan
Arus
n
No
0
o
0
0
0
0
0
0
2
3
4
5
6
7
0
B
Junction
Box 1
1
I
0
0
10
Arus
(Ampere
_
Voltag
e (Volt)
No
0
0
0
0
0
0
0
)
56.s
krray-2
5,2
57.1
5.1
Array-3
56.8
5,2
4rray-4
56,4
Array-5
57.0
56,3
56.7
3.4
3,7
3.9
2,0
56,1
2.1
Array-6
Arrav-7
Arrav-8
Aqay-9
Array-10
TOTAL
56.s
2.2
56,0
5,1
58,1
29,7
28['
n
Voltag
e (Volt)
(Ampere
Junction
Box 2
60.1
2
3
_Array-i2
4
5
Anav-l4
60.0
59,9
59.s
6
Anav-15
Array-16
7
furav-l1
59,6
59.5
Anay-13
Arus
)
Array-11
1
Arus
(Ampere
Arrav-1
eengukura
)
1
Array-32
Array-33
I
)
75,0
2
3
4
5
o
7
10
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
76,9
76.9
77,2
_Arrav-i1
8
)
_Array-4
6
Arus
(Ampere
Voltag
e (Volt)
1
I0
Voltag
e (Vott)
Junction
Box 4
pukut (10:00 f;;ob
WIE;9"lrldari
-^"
,duer
c. Hengukuran
n
n
No
0
77.3
77.3
77,3
Pengukura
-TOTAL
datam ko,ioi.i'-"rr""
pada Junction Box (1 _
76,8
Array-29
Array-30
10
4,
.
Array-2E-
I
59.2
4.8
4,8
5.1
4,8
2,6
1,8
1.7
I
Arrav-18
Arrav-19
10
Arrav-20
B
No
59.2
59.2
59.1
TOTAL
Pengukura
62,1
n
Voltag
e (Vott)
Junction
Box 3
Arrav-21
1
Arrav-22
2
3
4
5
6
Arrav-23
Arrav-24
Arrav-25
7
Arrav-27
I
I
Arrav-28
10
Arrav-30
TOTAL
Arrav-26
Arrav-29
67.8
68,0
66.6
66,9
67.3
66,8
66,5
66,8
66.2
66,8
70.9
Pengukura
No
1
2
3
4
5
6
7
8
I
10
1.9
1.9
23,4
Arus
Pengukura
4,0
1.5
1,3
1.4
1,2
1,0
1,0
Arrav-32
Arrav-33
Array-34
Arrav-35
Array-36
Arrav-37
Arrav-38
Array-39
Arrav-40
TOTAL
1,5
1.3
)
1,1
1.3
1.3
1.1
1.2
1.4
1,3
10,4
.
pada kondisi Berbeban
Posisi MCB BateraiON
Tabel 7. Hasil Pengukuran BCR
No
Charge
Voltag
e (Volt)
Controller
1
Apollo
1
(Master)
Apollo 2
2
(Slave-1)
3
(Slave-2)
4
Apollo 3
Apollo 4
(Slave-3)
2
3
lnverter
TOTAL
51,1
67.2
51,1
63,1
49,7
0,9
50.6
131,2
)
Arus
1.1
n
Baterai
Beban /
Load
lnput
1
(Ampere
1,2
57.1
Pengukura
Output /
Beban
Arus
Voltag
e (Volt)
13,6
4.3 Pengukuran Tegangan dan Arus
Baterai Charge Controller (BCR).
Pengukuran Output Charge Controller
o
n
1,0
57,2
65,0
No
0.9
Arrav-31
56,8
56.6
56,6
56.5
56,5
56,4
56.4
56,3
OutPutBeban
)
(Ampere
Junction
Box 4
4.4 Pengukuran Output beban dan
Baterai
Tabel 9. Hasil Pengukuran
(Ampere
Voltag
e (Volt)
n
TOTAL lSg,Sl116,4
1.7
Arus
(Ampere
)
58,7
23,8
63,5
17,5
57,4
35,2
58,4
39,9
5.
Kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran didapat besarnya
tegangan rata-rata yang diperoleh dari
keempat junction box sebesar 77 Volt dan
Arus sebesar 0 A, nilai tegangan diperoleh
dari hasil hubungan seri dua buah modul
solar cell yang masing-masing memiliki
tegangan open circuit (Voc) sebesar 44, 2
Volt per Modul, karena terhubung seri 2
buah modul solar cell, tegangan open
circuit menjadi 88,4 Volt pada kondisi
intensitas matahari sebesar 1000 W/m',
sedangkan dari hasil pengukuran didapat
hanya 77 Volt kondisi tanpa beban, yang
dipengaruhi besarnya intensitas matahari
sebesar 871Wlm'. Dan besarnya arus 0 A,
dikarenakan kondisi pengukuran tanpa
beban sehingga tidak ada arus yang
mengalir.
2. Dari hasil pengukuran didapat besarnya
tegangan rata-rata yang diperoleh dari
keempat iunction box sebesar 64 Volt dan
Arus sebesar 77,1 A, nilai tegangan
diperoleh dari hasil hubungan seri dua buah
modul solar cell yang masing-masing
memiliki maksimum power point voltage
(Vmpp) sebesar 35,5 Volt per Modul,
karena terhubung seri 2 buah modul solar
cell, tegangan Vmpp menjadi 71 Volt pada
kondisi intensitas matahari sebesar 1000
W/m2, sedangkan dari hasil pengukurar,
didapat hanya 64 Volt kondisi berbeban,
yang dipengaruhi besarnya intensitas
matahari sebesar 901 W/m'. Dan besarnya
arus 77,1 A, yang dipengrult deh
besarnya beban yang di supplai.
DAFTAR PUSTAKA
Buresh, M., (1983). Photovoftab Energy
System Design ,and ln*ailatbnUnitedStates of America. McGraw Hill Book
Company.
Cyril W Lander. (1981). Power Hectonic.
Mc Graw-Hill Book Company Limited.
Hankins, Mark.1991 . Smaltsotar Etectric
Syasfem for Afrika. Motif Creative Art, Ltd
Kenya.
Lubis, Abubakar dan Adjat Sudrajat. 2006.
Listrik Tenaga Eurya Fotovoltaik. BPPT
Press, Jakarta.
Nayar.C., Tang. M,, Suponthana. W,
(2007), A Simulation PV/Wind/Dieset
Microgrid Sysfem for Teaching. paper
presented at Proceedings of the AUPEC
Conference. Perth.
251