BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Energi Matahari
Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk menunjang kegiatan
sehari-hari, misalnya menjemur pakaian, mengeringkan ikan bagi para
nelayan. Untuk keperluan diatas energi matahari dimanfaatkan secara
langsung. Selain itu energi matahari dapat dimanfaatkan dengan bantuan
peralatan lain, yaitu dengan merubah radiasi matahari kebentuk lain.
Menurut (Dahnil Zainuddin, 1989: 2), ada dua macam cara merubah radiasi
matahari ke dalam energi lain, yaitu melalui solar cell dan collector.
Menurut (Darwin Sitompul, 191:83) Energi matahari sangat atraktif
karena tidak bersifat polutif, tidak akan habis, dan gratis. Ada dua kelemahan
dari matahari adalah sangat halus dan tidak konstan.
2.2 Pengertian Produksi Energi Thermal
Menurut (Darwin Sitormpul, 1991:101), energi thermal adalah bentuk
dasar energi. Artinya, semua bentuk energi yang lain dapat secara sempurna
di konversi menjadi energi thermal.
Perpindahan kalor atau alih bahang (heat transfer) ialah ilmu untuk
meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu
antara dua benda atau material. Perpindahan panas yang terjadi dari suatu
benda ke benda lain merupakan hasil dari perbedaan temperatur. Menurut
(E.Jasjfi, 1993: 3), panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi
ke benda yang bertemperatur rendah.
Perpindahan panas dilkasifikasikan menjadi :
1. Konduksi
Menurut (E.Jasjfi, 1993: 2), jika pada suatu benda terdapat gradien
suhu, maka menurut pengalaman akan terjadi perpindahan energi dari
bagian bersuhu tinggi ke bagian bersuhu rendah.
9
10
Perpindahan panas dengan cara konduksi membutuhkan medium
sebagai pembawa panas. Menurut (E. Setiawan, 1995: 95), Kondusi
merupakan suatu mekanisme aliran panas, dimana energi dipindahkan
dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur
rendah melalui elektron- elektron pada zat padat atau molekul-molekul
suatu bahan saling berbenturan dan dengan demikian saling meneruskan
energi panas yang mereka miliki.
2. Konveksi
Menurut (E. Jasjfi, 1993:12), jika suatu plat panas dibiarkan
berada di udara sekitar tanpa ada sumber dari luar, maka udara itu akan
bergerak sebagai akaibat terjadinya perbedaan kerapatan udara didekat plat
itu. Peristiwa ini dinamakan konveksi alamiah (natural convection) atau
konveksi bebas (free convection) untuk membedakannya dari konveksi
paksa (forced convection) yang terjadi apabila udara itu dihembuskan
diatas plat itu dengan kipas.
Menurut (E Setiawan, 1995: 97) jika aliran fluida melewati zat
padat dan temperaturnya berbeda, panas akan berpindah antara fluida dan
permukaan zat padat tersebut sebagai hasil dari pergerakan fluida,
mekanisme aliran panas ini disebut dengan konveksi. Zat cair dan gas
yang panas lebih ringan dari pada zat yang dingin, jadi bergerak ke atas.
3. Radiasi
Menurut (E. Setaiwan, 1995: 98), panas radiasi merupakan
suatu bentuk perpindahan panas dengan cara pancaran energi panas
dari zat yang bertemperatur tinggi ke zat yang bertemperatur rendah
tanpa memerlukan zat pembawa panas. Perpindahan energi panas lewat
radiasi dilakukan oleh gelombang-gelombang elektro magnateik.
Menurut (Darwin Sitompul, 1991: 4) energi elektro magnetik adalah
suatu bentuk energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik,
yaitu suatu bentuk energi murni, artinya tidak berkaitan dengan masa.
Radiasi ini terjadi hanya sebagai energi tradisional yang bergerak dengan
kecepatan cahaya
11
2.3 Radiasi Matahari sampai ke Bumi
Sinar matahari yang berupa gelombang elektro magnetik pendek
menuju atmosfer dianggap 100% sampai ke permukaan lapisan atmosfer.
Tetapi radiasi ini tidak bias diteruskan keseluruhannya karena ada pantulan
yang
terjadi
dan besarnya pantulan 31 %. Berarti radiasi yang dapat
diteruskan kedaerah atmosfer hanya 69%. Dari jumlah ini akan diserap
oleh udara keliling atmosfer sebesar 17,4% dan pantulan permukaan
bumi sebesar 4,3 % sehingga sampai kepermukaan bumi tinggal 47,326%.
Menurut (Dahnil Zainuddun, 1989: 9), sejumlah nilai yang diserap oleh
permukaan bumi, antara lain diserap oleh:
Laut
: 37.7%
Samudera
: 14.3%
Kehidupan bumi (tumbuh-tumbuhan,dll)
: 0.1%
Panas bumi
: 0.02%
Kehidupan manusia
: 0.004%
Angin gelombang
: 0.2%
2.4 Radiasi Pada Permukaan
Radiasi yang jatuh pada permukaan material pada umumnya akan
mengalami refleksi, absorbs, dan transmisi. Dari tiga proses ini maka
material akan memiliki refleksivitas(ρ), adsorbsivitas (ά), dan transmisivitas
(τ). Sercara sederhana dapat ditulis Ashrae, 1989: 27.21):
τ+ρ+ά=1
Refleksi adalah pemantulan dari sebagian radiasi tersebut. Refleksi
tergantung pada harga indeks bias dan sudut datang radiasi. Refleksi secara
umum ada dua (Dahnil Zainddin, 1989: 42) yaitu :
1. Refleksi spektakular, terjadi seperti pantulan sinar pada sebuah
cermin datar dimana sudut datang sama dengan sudut pantul.
2. Refleksi difussi, terjadi berupa pantulan ke segala arah
12
Transmisi memberikan nilai besar radiasai yang dapat diteruskan
oleh suatu lapisan permukaan. Kemampuan penyerapan (Absorbsivitas)
dari suatu permukaan merupakan hal yang penting dalam pemamfaatan
radiasi seperti pada pemamfaatan radiasi surya. Harga absorbsivitas
berlainan untuk sudut datang radiasi yang berlainan. Menurut British
Building Research untuk sudut datang dibawah 75o harga absorbsivitas
terletak antara 0,8 sampai 0,9 dari absorbsivitas yang dimiliki oleh suatu
benda.
Absorbsivitas memberikan nilai besarnya radiasi yang dapat
diserap. Misalnya pada bagian absorber pada sebuah pengumpul radiasi
surya. Ketiga proses tersebut diatas yaitu, absorbsi, refleksi, dan transmisi
adalah hal yang penting dalam proses pemamfaatan radiasi surya karena ini
menyangkut efektifitas pemanfaatan pada sebuah pengumpul radiasi surya.
2.5 Elektron
Segala materi/bahan terbuat dari bagian-bagian halus (partikel)
yang dinamakan molekul. Molekul itu adalah bagian terkecil dari suatu
bahan yang masih mempertahankan sifat-sifat bahan tersebut. Molekul
ini tersusun dari gabungan partikel-partikel yang lebih halus lagi, yang
dinamakan atom. Setiap atom memiliki inti bermuatan positif dan sejumlah
elektron yang mengitari inti pada orbit masing-masing. Jarak orbit itu
terhadap inti berbeda-beda. Setiap elektron bermuatan negatif membawa
muatan listrik terkecil yang ditetapkan hingga sekarang. Muatan itu
dinamakan muatan elektronik (Johannes G. Lang, 1969 : 13).
2.6 Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Matahari merupakan sumber daya alam yang sangat penting bagi
makhluk hidup karena matahari adalah sumber tenaga alami tata surya
terutama bagi bumi. Matahari menghasilkan banyak manfaat seperti adanya
udara, penerangan saat siang hari dan membantu mahluk hidup berkembang.
Namun tidak semua manfaat matahari digunakan secara maksimal salah
13
satunya adalah energi listrik yang dihasilkan dari sinar matahari, yang dikenal
sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Padahal sinar matahari
tersedia sepanjang hari di seluruh wilayah Indonesia yang terletak didaerah
tropis dan mengingat posisi Indonesia yang terletak di katulistiwa. Hasil
pantauan didapat bahwa nilai radiasi harian di Darmaga, Bogor Jawa Barat
dengan intensitas 2,558 kWh/m2 dan tertinggi di Waingapu Nusa Tenggara
Timur dengan intensitas 5,747 kWh/m2. Potensi ini baru dimanfaatkan
sangat sedikit yang dimulai pada tahun 1979 oleh BPPT sebagai
pengguna. Pengguna terbanyak adalah DEPKES sesuai dengan kebutuhan
Puskesmas pada daerah terpencil dan kemudian departemen transmigrasi.
Tabel 2.1. Potensi dan Kapasitas Terpasang Energi Terbarukan di Indonesia
Kapasitas Terpasang
MW.%
Jenis Energi Terbarukan
Potensi (MW)
Tenaga Air Skala Besar
Tenaga Air Mini Hidro dan
Mikro Hidro
75.674
3854
459
54
Panas Bumi
19.658
589,5
3
Tenaga Magma Gunung Berapi
Type B dan Type C
545 .000
-
-
Tenaga Surya
1.203,75 10 6
5
-
Tenaga Ombak
--
-
-
Biomassa
49.807
177,8
Energi Panas laut
240.000
-
Tenaga Angin
9.286,6
(3-6 m/det)
0,38
5
11,76
Sumber:*)Ditjen Listrik & Pengembangan Energi
Sebagai negara yang kaya akan energi surya, sudah selayaknya untuk
mengembangkan dan memanfaatkan energi yang melimpah tersebut. Namun
demikian pemanfaatan energi surya di Indonesia baru sekitar 882,5 kW,
jauh di bawah 1% dari energi yang tersedia. Jika dibandingkan dengan
ketersediannya, maka pencapaian pemakaian ini masih sangat kecil.
14
Pertimbangan pembuatan PLTS di Indonesia, antara lain
1. Sinar matahari mudah didapat, karena
Indonesia terletak di garis
khatulistiwa yang memperoleh sinar matahari rata-rata 8 jam/hari,
sehingga memiliki potensi energi surya yang cukup besar.
2. Sanggup menyediakan energi listrik yang bersih dan bebas polusi, karena
tidak memerlukan bahan bakar, sehingga aman dan tidak menimbulkan
kerusakan bagi lingkungan dan mahkluk hidup sekitarnya.
3. Mampu menyediakan energi listrik sedekat mungkin dengan titik
pemakaian (beban) dan dapat dipindah-pindahkan (mobile), sehingga tidak
memerlukan
saluran
transmisi
yang
rumit
dan
mahal.
Hal
ini
menguntungkan bagi pihak penyedia listrik (PLN) maupun bagi konsumen,
karena dapat menjangkau daerah yang terpencil maupun terisolir.
4. Daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan intensitas energi surya
ketika mencapai permukaan bumi berjumlah sekitar 100 watt/m2 , pada
efisiensi sel surya 10 % (P = 1 kW diperlukan lahan = 10 m2).
5. Pengoperasian dan perawatannya mudah dan murah dengan umur pakai
yang cukup lama, sehingga menghemat biaya.
PLTS adalah pembangkit tenaga listrik menggunakan sinar
matahari, lebih tepatnya adalah mengubah cahaya matahari menjadi
tenaga listrik menggunakan sel surya. Energi listrik yang dihasilkan oleh sel
surya dapat langsung digunakan untuk mencatu beban, atau disimpan terlebih
dahulu dalam sebuah baterai. PLTS ini dapat menghasilkan tegangan AC
maupun DC (Arus Searah).
Gambar 2.1. Komponen dan Diagram Rangkaian PLTS
15
2.7 Cara Kerja Solar cell ( Photovoltaic)
Pembangkit Listrik Tenaga Surya merupakan sistem pembangkit
listrik dengan memanfaatkan panas matahari diubah menjadi tegangan
listrik dengan menggunakan sel photovoltaic. PLTS dibangun dari
susunan panel sel photovoltaic secara berjajar dalam jumlah yang relatif
banyak untuk memperoleh tegangan keluaran yang sesuai.
Gambar 2.2. Contoh sel photovoltaic
Gambar 2.3. Desain dan prinsip kerja sel photovoltaic
Notes:
1
charge separation:
2
recombination;
3
unused photon energy (e.g. transmission);
4
reflection and shading caused by front contacts.
16
Kepingan sel photovoltaic
terdiri atas
kristal
silikon
yang
memiliki dua lapisan silisium doped, yaitu lapisan solar sel yang
menghadap ke cahaya matahari memiliki doped negatif dengan lapisan
fosfor, sementara lapisan di bawahnya terdiri dari doped positif dengan
lapisan borium. Antara kedua lapisan dibatasi oleh penghubung p-n.
Jika pada permukaan sel photovoltaic terkena cahaya matahari maka
pada sel bagian atas akan terbentuk muatan-muatan negatif yang bersatu
pada lapisan fosfor. Sedangkan pada bagian bawah lapisan sel photovoltaic
akan membentuk muatan positif pada lapisan borium. Kedua permukaan
tersebut akan saling mengerucut muatan masing-masingnya jika sel
photovoltaic terkena sinar matahari. Sehingga pada kedua sisi sel
photovoltaic akan menghasilkan beda potensial berupa tegangan listrik.
Perhatikan Gambar 2.3 di atas, jika kedua sisnya dihubungkan dengan beban
berupa lampu menyebabkan lampu akan menyala.
Suatu kristal silikon tunggal photovoltaic dengan luas permukaan 100
cm2 akan menghasilkan sekitar 1,5 watt dengan tegangan sekitar 0,5 volt
tegangan searah (0,5 Vdc) dan arus sekitar 2 Amper di bawah cahaya
matahari dengan panas penuh (intensitas sekitar 1000W/m2). Perhatikan
Gambar 2.4 berikut.
Gambar 2.4. Karakteristik sel photovoltaic
Berikut ini adalah salah satu contoh penggunaan pembangkit listrik
tenaga surya, dimana panel sel dibuat dari kumpulan sel photovoltaic yang
membentuk panel. Perhatikan Gambar 2.5a dan 2.5b berikut:
17
Gambar 2.5a. Contoh penggunaan sel photovoltaic
Gambar 2.5b. Contoh penggunaan panel surya untuk PLTS
dalam rumah tinggal
Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu
mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari
merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya
alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di
satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi
listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari,
tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga
sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.
Badingkan 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
18
rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem
planet bumi kita.
Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel
sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan Baterai
(Accu) 12 Volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul
yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan
paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering
digunakan adalah modul sel surya 50 watt atau 100 watt. Modul sel surya itu
menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel
yang terkena sinar matahari.
Rangkaian kontroler pengisian Baterai dalam sistem sel surya itu
merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian baterainya.
Kontroler ini dapat mengatur tegangan baterai dalam selang tegangan 12 volt
plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler
akan mengisi baterai dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja
proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya
matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka
kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian
itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan baterai itu akan naik. Bila
tegangan baterai itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan
proses pengisian baterai itu.
Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit
sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan
jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai
unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk
paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket
lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit
sendiri.
Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap
matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang
ditempuh bumi berbentuk elips dengan matahari berada di salah satu titik
19
fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka
dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik
yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu
harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi,
untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih
harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur
arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian
rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya.
Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan
mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian
perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya
yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya
secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler
macam ini cukup mahal.
20
2.8 Aplikasi Sistem PLTS
Tegangan yang dihasilkan sel surya adalah tegangan DC yang dapat
digunakan untuk berbagai keperluan, seperti: lampu penerangan rumah
tinggal, lampu penerangan jalan, lampu lalu lintas, pemancar, sinyal kereta
api dan sebagainya (Gambar 2.6).
Gambar 2.6. Pemakaian sel surya
Sumber : BPPT, Perkembangan Energi Sel Surya di Indonesia
Selain itu PLTS juga dapat menghasilkan daya yang lebih besar,
biasanya untuk beban AC, seperti: kebutuhan daya listrik di perumahan,
Base Transceiver Station (BTS). Seringkali PLTS ini dikombinasikan
dengan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) sehingga membentuk
jaringan mikro yang dikenal dengan microgrid. Jaringan ini juga dapat
digabungkan dengan jaringan listrik yang tersedia (milik PLN), seperti
tampak pada Gambar 2.7.
21
Gambar 2.7. Pemakaian PLTS dengan Daya Besar
2.9 Konfigurasi PLTS (PV)
PLTS (PV) terdiri dari empat komponen utama :
1. Modul Surya / Photovoltaik (PV)
2. Solar Charge Controller
3. Battery
4. Inverter
.
2.9.1 Modul Surya / Photovoltaik (PV)
Perbedaan utama dari Photovoltaic (PV) adalah bahan
produksi dari Photovoltaic. Bahan Photovoltaic yang paling umum
adalah crystalline silicon. Bahan crystalline dapat terdiri dari single
crystal, mono or single crystalline, dan poly atau multi-crystalline.
Selain itu solar cells panel ada yang terbuat dari lapisan tipis
amorphous silicon. Sel Crystalline silicon mempunyai 2 tipe yang
hampir serupa, meskipun sel single crystalline lebih efisien
dibandingkan
dengan
poly-crystalline
karena
poly-crystalline
merupakan ikatan antara sel-sel. Keunggulan dari amorphous silicon
adalah harga yang terjangkau tetapi tidak seefisien crystalline silicon.
Total pengeluaran listrik (watt) dari Photovoltaic adalah
sebanding dengan tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi
saat ini. Modul Photovoltaic dapat menghasilkan arus dari Tegangan
yang berbeda-beda. Hal ini berbeda dengan baterai,
yang
menghasilkan arus dari Tegangan yang relatif konstan. Karakteristik
22
output dari modul Photovoltaic dapat dilihat dari kurva performansi,
disebut I-V curve. I-V curse menunjukkan hubungan antara arus dan
Tegangan.
Gambar 2.8 diatas menunjukkan tipikal kurva I-V.
Tegangan (V) adalah sumbu horizontal. Arus (I) adalah
sumbu vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam Standar Test
Conditions (STC) 1000 watt per meter persegi radiasi (atau disebut
satu matahari puncak/ one peak sun hour) dan 25 derajat Celcius/ 77
derajat Fahrenheit suhu solar cells panel. Sebagai informasi STC
mewakili kondisi optimal dalam lingkungan laboratorium.
Kurva I-V terdiri dari 3 hal yang penting:
1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp)
Pada kurva I-V, Maximum Power Point Vmp dan Imp,
adalah titik operasi, dimana maksimum pengeluaran/ output yang
dihasilkan oleh Modul Photovoltaic saat kondisi operasional.
Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat modul
Photovoltaic diberi beban pada 25 derajat Celcius dan radiasi 1000
watt per meter persegi. Pada kurva di atas Tegangan 17 volts
adalah Vmp, dan Imp adalah 2,5 ampere. Jumlah watt pada batas
maksimum ditentukan dengan mengalikan Vmp dan Imp,
maksimum jumlah watt pada STC adalah 43 watt.
Output
23
berkurang sebagaimana Tegangan menurun. Arus dan daya output
dari kebanyakan modul Photovoltaic menurun sebagaimana
tegangan meningkat melebihi maximum power point.
2. Open Circuit Voltage (Voc)
Open Circuit Voltage (Voc), adalah kapasitas tegangan
maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus
(current). Pada kurva I-V, Voc adalah 21 volt. Daya pada saat
Voc adalah 0 watt. Voc Modul Photovoltaic dapat diukur
dilapangan dalam berbagai macam keadaan. Saat membeli modul,
sangat direkomendasikan untuk menguji Tegangan untuk
mengetahui apakah cocok dengan sepisifikasi pabrik. Saat
menguji Tegangan dengan multimeter digital dari terminal positif
ke terminal negatif. Open Circuit Voltage (Voc) dapat diukur
pada pagi hari dan sore hari.
3. Short Circuit Current (Isc)
Short Circuit Current (Isc), adalah maksimum output arus dari
Modul Photovoltaic yang dapat dikeluarkan (output) di bawah
kondisi dengan tidak ada resistansi atau short circuit. Pada kurva
I-V diatas menunjukkan perkiraan arus 2,65 Ampere. Daya pada
Isc adalah 0 watt.
Short circuit current dapat diukur hanya pada saat membuat
koneksi langsung terminal positif dan negatif dari modul
Photovoltaic.
2.9.1.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi Modul Photovoltaic
Lima hal utama yang mempengaruhi performansi dari modul
Photovoltaic :
1. Bahan pembuat Photovoltaic
2. Resistansi beban
3. Intensitas cahaya matahari
4. Suhu/ temperatur Modul Photovoltaic
24
5. Bayangan/ shading.
1. Bahan Pembuat Photovoltaic
Panel
sel
surya
terdiri
dari
photovoltaic,
yang
menghasilkan listrik dari intensitas cahaya, saat intensitas cahaya
berkurang (berawan, hujan, mendung) arus listrik yang dihasilkan
juga akan berkurang.
Dengan menambah panel sel surya (memperluas) berarti
menambah konversi tenaga surya. Umumnya panel sel surya
dengan ukuran tertentu memberikan hasil tertentu pula. Contohnya
ukuran a cm x b cm menghasilkan listrik DC (Direct Current)
sebesar x Watt per hour/ jam.
Jenis panel sel surya:
Polikristal (Poly-crystalline)
Merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak. Type
Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar
dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya
listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat
mendung.
Monokristal (Mono-crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik
persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai
dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan
berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh),
efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.
Efisiensi
Daya
Biaya
Keterangan Penggunaan
Baik
Kegunaan
Perubahan Tahan
Daya
Mono
Sangat
Sangat
Baik
Baik
Pemakaian
Luas
Sehari-hari
25
Poly
Baik
Sangat
Sangat
Cocok
Baik
Baik
untuk
Sehari-hari
Produksi
masal
Amorphous
Cukup
Cukup
baik
Baik
Baik
Bekerja
Baik
Sehari-hari
dlm &
Pencahaya
Perangkat
an
komersial
Fluorescent (kalkulator)
Coumpound
Sangat
Sangat
Cukup
Berat
(GaAs)
Baik
Baik
Baik
Rapuh
dan Pemakaian
di
luar
Angkasa
2. Resistansi beban
Tegangan baterai adalah tegangan operasi dari Modul
Photovoltaic, apabila baterai dihubungkan langsung dengan
modul Photovoltaic. Sebagai contoh, umumnya baterai 12 Volt,
voltase/ tegangan baterai biasanya antara 11.5 sampai 15 Volts.
Untuk dapat mencharge baterai, Modul Photovoltaic harus
beroperasi pada Tegangan yang lebih tinggi daripada Tegangan
baterai bank.
Efisiensi paling tinggi adalah saat Modul Photovoltaic
beroperasi dekat pada maximum power point. Pada contoh di
atas, tegangan baterai harus mendekati tegangan Vmp. Apabila
tegangan baterai menurun di bawah Vmp, ataupun meningkat di
atas Vmp, maka effisiensi nya berkurang.
26
Gambar 2.9 Bentuk Kurva I-Vmp terhadap intensitas cahaya
3. Intensitas cahaya matahari
Semakin besar intensitas cahaya matahari secara
proposional akan menghasilkan arus yang besar. Seperti gambar
berikut, tingkatan cahaya matahari menurun, bentuk dari kurva
I-V menunjukkan hal yang sama, tetapi bergerak ke bawah yang
mengindikasikan menurunnya arus dan daya. Tegangan adalah
tidak berubah oleh bermacam-macam
intensitas cahaya
matahari.
4. Suhu/ temperatur Modul Photovoltaic
Sebagaimana suhu Modul Photovoltaic meningkat diatas
standar suhu normal 25 derajat Celcius, efisiensi Modul
Photovoltaic, effisiensi dan tegangan akan berkurang. Gambar
di bawah ini mengilustrasikan bahwa, sebagaimana, suhu sel
meningkat diatas 25 derajat Celcius (suhu Modul Photovoltaic,
bukan suhu udara), bentuk kurva I-V tetap sama, tetapi bergeser
ke kiri sesuai dengan kenaikan suhu Modul Photovoltaic,
menghasilkan tegangan dan daya yang lebih kecil. Panas dalam
kasus ini, adalah hambatan listrik untuk aliran elektron.
27
Untuk itu aliran udara di sekeliling Modul Photovoltaic
sangat penting untuk menghilangkan panas yang menyebabkan
suhu modul Photovoltaic yang tinggi.
Gambar 2.10 Bentuk kurva I-Vmp terhadap suhu
5. Bayangan/ shading.
Modul Photovoltaic, terdiri dari beberapa silikon yang
diserikan untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Satu
silikon menghasilkan 0.46 Volt, untuk membentuk Modul
Photovoltaic 12 Volt, 36 silikon diserikan, hasilnya adalah 0.46
Volt x 36 = 16.56.
Shading adalah dimana salah satu atau lebih sel silikon
dari Modul Photovoltaic tertutup dari sinar matahari. Shading
akan mengurangan pengeluaran daya dari Modul Photovoltaic.
Beberapa jenis Modul Photovoltaic sangat terpengaruh oleh
shading dibandingkan
yang lain. Tabel di bawah ini
menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada
satu sel dari modul panel surya single crystalline yang tidak
memiliki internal bypass diodes. Untuk mengatasi hal tersebut
28
Modul Photovoltaic dipasang bypass diode, bypass diode untuk
arus mengalir ke satu arah, mencegah arus ke silikon yang
terkena bayangan.
Persentase dari bayangan
Persentase dari loss
pada satu sel
modul Photovoltaic
0%
0%
25%
55%
50%
50%
75%
66%
100%
75%
3 sel terkena bayangan 93
* data diambil dari buku Photovoltaics Design and Installation
Manual
Hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan adalah agar
solar cell panel tidak terhalang/ shading.
Gambar 2.11 Bentuk kurva I-Vmp terhadap Shading
29
2.9.1.2 Cara Kerja Sel Surya
Sel surya terdiri dari beberapa buah sel silisium yang
disusun secara seri. Sel ini menyerap sinar matahari dan
mengubahnya menjadi energi listrik. Susunan dari beberapa sel
surya disebut modul, sedangkan susunan beberapa modul disebut
array. Dalam penggunaannya, sel surya seringkali dibutuhkan
untuk dapat menghasilkan nilai daya yang lebih besar agar dapat
digunakan sebagai catu daya, sehingga diperlukan sel surya yang
banyak. Hal tersebut dapat terpenuhi dengan cara merakit sejumlah
sel surya dengan menghubungkan sedemikian rupa hingga
diperoleh tegangan dengan nilai tertentu. Pada umumnya setiap
modul sel surya telah dirancang sedemikian rupa oleh pabrik,
sehingga tahan terhadap temperatur yang tinggi serta benturan
mekanis yang
terjadi. Sel Surya diproduksi dari bahan
semikonduktor yaitu silikon yang berperan sebagai isolator pada
temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas.
Gambar 2.12. Cara kerja sel surya
Sel surya pada kondisi normal dalam penggunaannya
memiliki batasan ukuran suhu (rating) yaitu antara -65ºC hingga
+125ºC (-85ºF hingga +257ºF). Yang dimaksud dengan kondisi
normal adalah bila digunakan sebagaimana mestinya, yaitu untuk
kehidupan sehari-hari. Sel surya masih dapat bertahan hingga suhu
+250ºC, untuk periode penggunaan yang tidak lebih dari 30 menit
30
dan bertahan hingga suhu +300ºC, untuk periode penggunaan
kurang dari 20 menit. Sel surya akan bekerja dengan baik pada
suhu yang rendah yaitu mencapai suhu -100ºC (-148ºF). Suhu
sangat mempengaruhi kondisi kerja atau nilai keluaran dari sel
surya.
Modul sel surya Photovoltaic merubah energi surya
menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan
dialirkan
melalui
suatu
inverter
(pengatur
tenaga)
yang
merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis
akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan
melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik
sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi
listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour
Meters.
Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul
yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk
membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan
teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat
dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk
membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi.
Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik
yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan
untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total.
Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri
berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk
itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama
adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi
dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak
maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena
teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan
poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang
31
fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah
melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang
menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasi untuk
pedesaan.
Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah
harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan
mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam
pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang
besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi,
karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit
pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.
Gambar.2.13 Operasi pada photovoltaic
Gambar 2.13 menerangkan bahwa Bahan sel surya sendiri
terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang
melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material antirefleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi
jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type dan Ntype (terbuat dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan
listrik, saluran awal dan saluran akhir (tebuat dari logam tipis)
untuk mengirim elektron ke perabot listrik.
Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan
piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan
sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan
32
elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan
menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi
perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan
semi-konduktor,
menyebabkan
aliran
medan
listrik.
Dan
menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir
untuk digunakan pada perabot listrik.
2.9.1.3 Karakteristik Sel Surya
Berikut ini adalah grafik karakteristik tegangan, arus dan output
daya sel surya (Gambar 2.14)
Gambar 2.14 Karakteristik daya maksimum keluaran sel surya
Pada beban rendah dengan resistansi beban yang relatif tinggi,
output dari sel akan mendekati suatu tegangan yang nilainya
konstan dan berkisar antara 0,55 Volt hingga 0,6 Volt. Hal ini
33
bergantung pada jumlah energi yang diterima dan temperatur dari
sel itu sendiri. Bila beban ditambah dengan cara mengurangi
resistansi beban, maka arus output dan daya beban akan bertambah
hingga mencapai suatu titik dimana tegangan output akan ”belok”
secara cepat dan ”turun” secara tajam bila resistansi beban dirubah
secara berkelanjutan. Pada daerah ini arus dari beban akan tetap
dalam keadaan konstan. Output daya maksimum untuk suatu level
energi tertentu yang jatuh pada sel terjadi pada daerah ”knee”
(lutut).
2.9.1.4 Rangkaian Sel Surya
Rangkaian sel surya adalah sekumpulan sel surya yang
dihubungkan secara seri, paralel atau kombinasi keduanya untuk
memperoleh nilai tegangan, arus dan daya tertentu, yang biasa
disebut dengan Generator Photo Voltaic (PV). Generator PV[3]
terdiri dari sel – sel PV yang membangkitkan tegangan arus searah
(DC) hasil konversi energi dari radiasi surya. Tenaga listrik yang
dihasilkan tersebut harus mempunyai besar tegangan tertentu yang
sesuai dengan tegangan yang diperlukan. Rangkaian dari sel – sel
yang disusun seri dan paralel tersebut dinamakan modul. Biasanya
setiap modul terdiri dari 10 – 36 unit sel. Apabila tegangan, arus
dan daya dari suatu modul tidak mencukupi untuk beban yang
digunakan, maka modul – modul tersebut dapat dirangkaikan seri,
paralel ataupun kombinasi keduanya untuk menghasilkan besar
tegangan dan daya sesuai kebutuhan. Rangkaian modul yang
dihubungkan seri tersebut dinamakan rangkaian cabang (branch
circuit) dan modul – modul total yang terpasang disebut dengan
susunan modul (array) yang terdiri dari kumpulan paralel rangkaian
cabang.
Untuk memperoleh besar tegangan dan daya yang sesuai
dengan kebutuhan, sel – sel PV tersebut dikombinasikan secara seri
dan paralel, dengan aturan sebagai berikut :
34
1. Untuk memperoleh tegangan keluaran yang dua kali lebih besar
dari tegangan keluaran sel PV, maka dua buah sel PV harus
dihubungkan seri.
2. Untuk memperoleh arus keluaran yang dua kali lebih besar dari
arus keluaran sel PV, maka dua buah sel PV harus dihubungkan
secara paralel.
3. Untuk memperoleh daya keluaran yang dua kali lebih besar dari
daya keluaran sel PV dengan tegangan yang konstan, maka dua
buah sel PV harus dihubungkan secara seri dan paralel.
Jumlah modul yang dihubungkan seri ditentukan oleh nilai
tegangan yang dibutuhkan oleh inverter, dengan rumus dibawah ini:
Js 
VINV
------------------- (2.1)
VMF
Dengan :
Js
= jumlah seri modul PV
V INV
= tegangan masukan inverter (Volt)
V MF
= tegangan maksimum modul PV (Volt)
Jika diperoleh bilangan pecahan, maka Js dibulatkan ke bawah atau
ke atas. Jadi tegangan generator PV (V GPV) adalah :
V GPV = Js . V MF
-------------------------------
(2.2)
Untuk memperoleh daya total generator PV sebesar P GPV, maka
dibutuhkan jumlah string, sebagai berikut :
Jp 
p'GPV
VGPV .I MF
----------------------------------------- (2.3)
Dengan :
Jp
= jumlah string modul PV
P’ GPV = daya generator PV (Watt)
V GPV = tegangan generator PV (Volt)
35
I MF
= arus maksimum modul PV (Ampere)
Bila diperoleh bilangan pecahan, Jp dibulatkan keatas, arus nominal
generator PV (I GPV) dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
I GPV
= Jp . I MF
--------------------------------------
(2.4)
Setelah ditentukan Js dan Jp, maka daya generator PV terpasang
dihitung kembali menggunakan persamaan :
P GPV = V GPV . I GPV (Watt Peak)
------------ (2.5)
Sedangkan jumlah susunan modul PV (N) yang terpasang adalah
N
= JP . Js ------------------------- (2.6)
2.9.2 Solar Charge Controller
Solar Charge Controller adalah peralatan elektronik yang
digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan
diambil dari baterai ke beban.
Solar charge controller mengatur
overcharging (kelebihan pengisian - karena batere 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
mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai
ke beban.
Panel surya 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 21 Volt. Jadi tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh
over charging dan ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya dicharge pada tegangan 14 - 14.7 Volt.
36
Gambar 2.15 Solar Charge Controller
Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai
berikut:

Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari
overcharging, dan overvoltage.

Mengartur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar
baterai tidak 'full discharge', dan overloading.

Monitoring temperatur baterai
Untuk membeli solar charge controller yang harus diperhatikan
adalah:

Voltage 12 Volt DC / 24 Volt DC

Kemampuan (dalam arus searah) dari controller. Misalnya 5
Ampere, 10 Ampere, dsb.

Full charge dan low voltage cut
Seperti yang telah disebutkan di atas solar charge controller yang baik
biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila
baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari
panel sel surya berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level
37
tegangan batere. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai
level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka
baterai akan diisi kembali. Solar Charge Controller biasanya terdiri
dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel sel
surya, 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai / aki dan
1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan beban ( load ). Arus
listrik DC yang berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel sel
surya karena biasanya ada 'diode protection' yang hanya melewatkan
arus listrik DC dari panel sel surya ke baterai, bukan sebaliknya.
Charge Controller bahkan ada yang mempunyai lebih dari 1 sumber
daya, yaitu bukan hanya berasal dari matahari, tapi juga bisa berasal
dari tenaga angin ataupun mikro hidro. Di pasaran sudah banyak
ditemui charge controller 'tandem' yaitu mempunyai 2 input yang
berasal dari matahari dan angin. Untuk ini energi yang dihasilkan
menjadi berlipat ganda karena angin bisa bertiup kapan
saja, sehingga keterbatasan waktu yang tidak bisa disuplai energi
matahari
secara full, dapat disupport oleh tenaga angin. Bila kecepatan rata-rata
angin terpenuhi maka daya listrik per bulannya bisa jauh lebih besar
dari energi matahari.
Controller sering disebut sebagai power conditioner, pada
hakekatnya berfungsi
1. Sebagai voltage conditioning sebelum di supplay ke load.
2. Berfungsi sebagai charger untuk mencharge battery dengan
memanfaatkan kelebihan listrik dari genset.
3. Berfungsi mengatur charging dari solar module.
4. Berfungsi sebagai inverter dengan mengkonversi listrik DC yang
dihasilkan solar PV system menjadi listrik AC yang akan di
supplay ke load.
38
Fungsi utama Controller/ Alat Pengatur adalah mengisi baterai
menggunakan tegangan yang berasal dari sel surya. Selain itu juga
berfungsi untuk:
1. Membatasi dan menghentikan arus yang mengalir ke baterai
apabila kondisi baterai tersebut dalam keadaan penuh sekaligus
melakukan pemindahan hubungan dari baterai yang sudah penuh
tersebut untuk mencatu beban
2. Dilengkapi dengan indikator Low Voltage Disconnect, dimana
akan menghentikan suplai yang berasal dari sel surya ke beban
apabila
tegangan baterai berada dibawah harga tegangan
pemutusan (cut-off Voltage) dan hal tersebut dapat mencegah
baterai dari kerusakan serta memperpanjang umur dari baterai itu
sendiri.
3. Mengamankan baterai dari bahaya overcharge maupun over
discharge.
4. Yang dimaksud dengan over charge adalah suatu kondisi dimana
terjadi proses pemutusan pengisian baterai (charging) pada
tegangan batas atas dengan tujuan untuk menghindari gassing yang
dapat menyebabkan penguapan gel baterai dan korosi pada grid
baterai sehingga dapat mengurangi life time dari baterai.
Sedangkan over discharge adalah suatu kondisi dimana proses
pemutusan pengosongan baterai (discharging) pada tegangan batas
bawah untuk menghindari pembebanan berlebih yang dapat
menyebabkan sulfasi baterai.
5. Mencegah beban berlebih dan terjadinya hubung singkat
6. Menghindari aliran balik arus listrik yang dapat merusak panel
surya di malam hari saat tegangan panel lebih rendah dibanding
tegangan baterai.
Ada beberapa rangkaian pengisi baterai, antara lain: type seri, shunt
dan multistep regulator (Gambar 2.16).
39
Regulator
Regulator
Beban
Beban
Switch
Blocking
dioda
+
-
Blocking
dioda
+
-
Baterai/Aki
Baterai/Aki
Modul Sel Surya
Modul Sel Surya
Switch
Gambar 2.16. On-off Regulation Type Serie, Shunt dan multistep
Regulation
Hubungan sel surya dengan baterai akan terputus saat tegangan
baterai telah mencapai batas atas. Untuk type series pada saat cut off
Ipv= 0 dan Vpv= Vba (sakelar terbuka). Untuk type shunt pada saat
cut off Ipv= Ibat dan Vpv=0 (sakelar tertutup).
Rangkaian ini dipasang antara panel surya dan baterai dengan
spesifikasi teknis sesuai dengan daya dan tegangan panel surya.
Disamping itu harus mampu bekerja pada kondisi ekstrim yaitu saat
tegangan lebih rendah dari 1,25 kali tegangan (Vrated) panel surya
dan arus maksimum (Imax) panel surya selama setidaknya satu jam
tanpa tersambung ke baterai. Pengaturan pada alat pengontrol perlu
diselaraskan dengan kebutuhan sistem PLTS. Contoh pengaturan
sistem PLTS untuk baterai yaitu menghentikan pengisian baterai saat
tegangan baterai telah mencapai 2,5 Volt, dan memulai kembali
pengisian baterai jika tegangan baterai kurang dari 2,3 Volt. Adapun
pengaturan untuk penggunaan baterai yaitu menghentikan aliran
listrik dari baterai ke peralatan listrik jika tegangan baterai turun
hingga 1,9 Volt, dan menyambungkan kembali aliran listrik saat
baterai telah terisi hingga tegangan melebihi 2,10 Volt.
40
2.9.2.1
Teknologi Solar Charge Controller
Ada dua jenis teknologi yang umum digunakan oleh
solar charge controller:
PWM (Pulse Wide Modulation), seperti namanya
menggunakan 'lebar' pulse dari on dan off elektrikal,
sehingga menciptakan seakan-akan sine wave electrical
form.
Gambar 2.17 Bentuk Gelombang PWM ( Pulse Width
Modulation)
MPPT (Maximun Power Point Tracker), yang lebih
efisien konversi DC to DC (Direct Current). MPPT dapat
mengambil maximun daya dari PV. MPPT charge
controller dapat menyimpan kelebihan daya yang tidak
digunakan oleh beban ke dalam baterai, dan apabila daya
yang dibutuhkan beban lebih besar dari daya yang
dihasilkan oleh PV, maka daya dapat diambil dari baterai.
Kelebihan MPPT dalam ilustrasi ini: Panel surya
ukuran 120 Watt, memiliki karakteristik Maximun Power
Voltage 17.1 Volt, dan Maximun Power Current 7.02
Ampere. Dengan solar charge controller selain MPPT dan
tegangan batere 12.4 Volt, berarti daya yang dihasilkan
adalah 12.4 Volt x 7.02 Ampere = 87.05 Watt.
Dengan MPPT, maka Ampere yang bisa diberikan
adalah sekitar 120W : 12.4 V = 9.68 Ampere.
41
Teknologi yang sudah jarang digunakan, tetapi
sangat murah, adalah Tipe 1 atau 2 Stage Control, dengan
relay ataupun transistor. Fungsi relay adalah meng-short
ataupun men-disconnect baterai dari panel surya.
2.9.2.2
Cara Kerja Solar Charge Controller
Solar charge controller, adalah komponen penting
dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Solar charge
controller berfungsi untuk:

Charging mode: Mengisi baterai (kapan baterai
diisi, menjaga pengisian kalau baterai penuh).

Operation mode: Penggunaan baterai ke beban
(pelayanan baterai ke beban diputus kalau baterai
sudah mulai 'kosong').
Charging Mode Solar Charge Controller
Dalam charging mode, umumnya baterai diisi
dengan metoda three stage charging:

Fase bulk: baterai akan di-charge sesuai dengan
tegangan setup (bulk - antara 14.4 - 14.6 Volt) dan
arus diambil secara maksimun dari panel surya.
Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk)
dimulailah fase absorption.

Fase absorption: pada fase ini, tegangan baterai
akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai
solar charge controller timer (umumnya satu jam)
tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai
tercapai kapasitas dari baterai.

Fase flloat: baterai akan dijaga pada tegangan float
setting (umumnya 13.4 - 13.7 Volt).
42
Beban
yang
terhubung
ke
baterai
dapat
menggunakan arus maksimun dari panel surya pada stage
ini.
Gambar. 2.18 bentuk Gelombang Stage Charging
Sensor Temperatur Baterai
Untuk solar charge controller yang dilengkapi
dengan sensor temperatur baterai. Tegangan charging
disesuaikan dengan temperatur dari baterai. Dengan sensor
ini didapatkan optimun dari charging dan juga optimun
dari usia baterai. Apabila solar charge controller tidak
memiliki sensor temperatur baterai, maka tegangan
charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperatur
lingkungan dan jenis baterai.
Mode Operation Solar Charge Controller
Pada mode ini, baterai akan melayani beban.
Apabila ada over-discharge atau over-load, maka baterai
akan dilepaskan dari beban. Hal ini berguna untuk
mencegah kerusakan dari baterai.
43
2.9.3 Baterai
Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah ( DC).
Ada beberapa jenis baterai / aki di pasaran yaitu jenis aki basah/
konvensional, hybrid dan MF ( Maintenance Free ).
Aki basah/konvensional berarti masih menggunakan asam
sulfat ( H2SO4 ) dalam bentuk cair. Sedangkan aki MF sering disebut
juga aki kering karena asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel/selai.
Dalam hal mempertimbangkan posisi peletakkannya maka aki kering
tidak mempunyai kendala, lain halnya dengan aki basah.
Aki konvensional juga kandungan timbalnya ( Pb ) masih
tinggi sekitar 2,5%untuk masing-masing sel positif dan negative
Sedangkan jenis hybrid kandungan timbalnya sudah dikurangi
menjadi masing-masing 1,7%, hanya saja sel negatifnya sudah
ditambahkan unsur Calsium. Sedangkan aki MF / aki kering sel
positifnya masih menggunakan timbal 1,7% tetapi sel negatifnya
sudah tidak menggunakan timbal melainkan Calsium sebesar 1,7%.
Pada Calsium battery Asam Sulfatnya ( H2SO4 ) masih berbentuk
cairan, hanya saja hampir
tidak memerlukan perawatan karena
tingkat penguapannya kecil sekali dan dikondensasi kembali.
Teknologi sekarang bahkan sudah memakai bahan silver untuk
campuran sel negatifnya.
Ada beberapa pertimbangan dalam memilih aki :

Tata letak, apakah posisi tegak, miring atau terbalik. Bila
pertimbangannya untuk segala posisi maka aki kering adalah
pilihan utama karena cairan air aki tidak akan tumpah.
Kendaraan off road biasanya menggunakan aki kering
mengingat medannya
guncang
dan
yang berat. Aki ikut terguncang-
terbanting. Aki
kering tahan
goncangan
sedangkan aki basah bahan elektodanya mudah rapuh
terkena goncangan.
44

Voltase / tegangan, di pasaran yang mudah ditemui adalah
yang bertegangan 6V, 12V da 24V. Ada juga yang multipole
yang mempunyai beberapa titik tegangan. Yang custom juga
ada, biasanya dipakai untuk keperluan industri.

Kapasitas aki yang tertulis dalam satuan Ah ( Ampere
hour ), yang menyatakan kekuatan aki, seberapa lama aki
tersebut dapat bertahan mensuplai arus untuk beban / load.

Cranking Ampere yang menyatakan seberapa besar arus start
yang dapat disuplai untuk pertama
dihidupkan.
Aki
kali pada
saat beban
kering biasanya mempunyai cranking
ampere yang lebih kecil dibandingkan aki basah, akan
tetapi suplai tegangan
konsisten.
dan
arusnya
relatif
stabil
dan
Itu sebabnya perangkat audio mobil banyak
menggunakan aki kering.

Pemakaian dari aki itu sendiri apakah untuk kebutuhan
rutin yang sering dipakai ataukah cuma sebagai back-up
saja. Aki basah, tegangan dan kapasitasnya akan menurun
bila disimpan lama tanpa recharge, sedangkan aki kering
relatif stabil bila di simpan untuk jangka waktu lama tanpa
recharge.

Harga karena aki kering mempunyai banyak keunggulan maka
harganya pun jauh lebih mahal daripada aki basah. Untuk
menjembatani rentang harga yang jauh maka produsen aki
juga memproduksi jenis aki kalsium ( calcium battery )
yang harganya diantara keduanya. Secara garis besar, battery
dibedakan berdasarkan aplikasi dan konstruksinya.
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 Glass Mat ).
45
Battery jenis AGM biasanya juga dikenal dgn VRLA ( Valve
Regulated Lead Acid ). Battery kering Deep Cycle juga dirancang
untuk menghasilkan tegangan yang stabil dan konsisten. Penurunan
kemampuannya tidak lebih dari 1-2% per bulan tanpa perlu
dicharge.
Bandingkan dengan battery konvensional yang bisa
mencapai 2% per minggu untuk self discharge. Konsekuensinya
untuk charging pengisian arus ke dalam baterai Deep Cycle harus
lebih kecil dibandingkan baterai konvensional sehingga butuh waktu
yang lebih lama untuk mengisi muatannya. Antara type gel dan
AGM hampir mirip hanya saja battery AGM mempunyai semua
kelebihan
yang dimiliki type gel tanpa memiliki kekurangannya.
Kekurangan type Gel adalah pada waktu dicharge maka tegangannya
harus 20% lebih rendah dari battery type AGM ataupun basah. Bila
overcharged maka akan timbul rongga di dalam gelnya yg sulit
diperbaiki sehingga berkurang kapasitas muatannya. Karena tidak
ada cairan yang dapat membeku maupun mengembang, membuat
battery
Deep
Cycle
tahan
terhadap
cuaca
ekstrim
yang
membekukan. Itulah sebabnya mengapa pada cuaca dingin yang
ekstrim, kendaraan yang menggunakan baterai konvensional tidak
dapat distart alias mogok. Ada 2 rating untuk battery yaitu CCA dan
RC.

CCA ( Cold Cranking Ampere ) menunjukkan seberapa
besar arus yang dapat dikeluarkan serentak selama 30 detik
pada titik beku air yaitu 0 derajad Celcius.

RC ( Reserve Capacity ) menunjukkan berapa lama (
dalam menit
)
battery tersebut dapat menyalurkan arus
sebesar 25A sambil tetap menjaga tegangannya di atas 10,5
Volt.
Battery Deep Cycle mempunyai 2-3 kali lipat nilai RC
dibandingkan battery konvensional. Umur battery AGM rata-rata
antara 5-8 tahun.
46
2.9.3.1
Charging Baterai
Waktu pengisian baterai aki/ sealed lead acid adalah
12 sampai 16 jam. Dengan arus pengisian yang lebih tinggi
dan metode pengisian multi-stage, waktu pengisian dapat
berkurang sampai dengan 10 jam atau kurang. Pengisian
multi-stage, terdiri dari 3 stage/ tahap: constant-current
charge, topping charge dan float charge. Selama constantcurrent charge, baterai diisi sampai 70 persen dalam waktu
5 jam; sisanya 30 persen adalah pengisian pelan-pelan
dalam topping charge. Topping charge butuh sekitar 5 jam
yang lain dan ini sangat penting untuk menjaga baterai
tetap baik. Jika pola pengisian baterai tidak lengkap sesuai
dengan kedua stage diatas, maka baterai akan kehilangan
kemampuan untuk menerima full charge dan kinerja baterai
akan berkurang. Tahap ketiga adalah float charge,
kompensasi self-discharge setelah baterai terisi penuh.
Baterai aki, terdiri dari beberapa sel. Baterai aki 12 Volt,
terdiri dari 6 sel. Batas tegangan satu sel umumnya mulai
dari 2.30V sampai 2.45V. Jadi baterai aki 12 Volt, tegangan
sebenarnya adalah antara 13.8 V - 14.7 Volt. Kondisi
baterai aki tergantung dari suhu. Suhu tinggi menyebabkan
baterai cepat rusak. Pada saat charging baterai pada suhu
ruangan melebihi 30 derajat celcius, tegangan yang
direkomendasikan adalah 2.35V/sel. Pada saat charging,
dan suhu ruangan tetap dibawah 30 derajat Celcius,
tegangan charger untuk masing-masing sel disarankan 2.40
sampai
2.45Volt.Tegangan
float
charge
yang
direkomendasikan dari kebanyakan baterai aki lead acid
adalah di antara 2.25 sampai 2.30V/sel. Kompromi yang
baik adalah 2.27V.
47
Float charge yang optimal bergeser tergantung dari
suhu. Pada suhu tinggi dibutuhkan tegangan lebih kecil dan
suhu lebih rendah dibutuhkan tegangan lebih tinggi.
Charger dengan suhu yang fluktuatif harus dilengkapi
dengan sensor suhu untuk mengoptimalkan float voltage.
Baterai
aki
memerlukan
periodik
discharge,
untuk
memperpanjan umur baterai. Penerapan sekali dalam
sebulan, dimana discharge dilakukan hanya berkisar 10
persen dari total kapasitas. Full discharge sebagai bagian
dari pemeliharaan rutin
tidak direkomendasikan karena akan mengurangi
siklus hidup baterai.
Baterai aki memiliki tegangan puncak bervariasi
pada suhu yang bervariasi saat pengisian ulang dan float
charge. Menerapkan kompensasi suhu pada charger untuk
menyesuaikan suhu ekstrim memperpanjang umur baterai
hingga 15 persen. Ini benar jika dijalankan pada suhu
tinggi.
2.9.3.2
Discharge Baterai
Kapasitas baterai sebesar 100 Ampere hour, artinya
arus baterai akan habis dalam satu jam, bila beban
menggunakan 100 Ampere.
Level discharge baterai aki yang direkomendasikan
adalah sampai dengan tegangan 1.75 Volt per sel. Baterai
aki akan rusak apabila tegangan per sel lebih kecil dari 1.75
Volt (atau 10.5 Volt untuk baterai 12 Volt).
Masa baterai dihitung dalam jumlah cycle. Satu
cycle adalah satu kali penggunaan dan pengisian. Depth of
discharge
(jumlah
pemakaian
ampere
baterai),
48
mempengaruhi jumlah cycle baterai aki. Pada suhu 25
derajat Celcius:

150 - 200 cycle dengan 100 persen depth of
discharge (full discharge).

400 - 500 cycle dengan 50 persen depth of
discharge (partial discharge).

1000 atau lebih dengan 30 persen depth of discharge
(shallow discharge).
Baterai berfungsi sebagai Buffer daya untuk
mengatasi time lag antara dihasilkannya listrik oleh
pembangkit
(PV
ataupun
Genset)
dengan
waktu
digunakannya listrik oleh load. Ukuran dan kapasitas
baterai sangat tergantung pada ukuran genset, ukuran solar
panel, dan load pattern. Ukuran baterai yg terlalu besar baik
untuk efisiensi operasi tetapi mengakibatkan kebutuhan
investasi yang terlalu besar, sebaliknya ukuran baterai
terlalu kecil dapat mengakibatkan tidak tertampungnya
daya berlebih dari pembangkit dan genset terlalu sering
menyala.
Modul sel surya tidak mampu memberikan suplai
tegangan ke beban pada malam hari, hal ini dikarenakan
pada malam hari sel surya tidak memperoleh cahaya
matahari sebagai sumber energi utama untuk menghasilkan
energi listrik. Namun demikian sel surya tetap dapat
menyerap cahaya yang dipancarkan oleh lampu pijar,
walaupun tidak sekuat cahaya matahari. Agar beban dapat
tetap difungsikan maka harus ada sumber tegangan
cadangan untuk mensuplai beban. Untuk dapat memberikan
sumber tenaga bagi beban pada saat malam hari, maka
digunakan baterai sebagai tempat penyimpanan energi
49
tegangan keluaran sel surya yang dihasilkan pada saat siang
hari.
Baterai adalah suatu alat berupa sekumpulan sel
listrik yang mampu menyimpan energi berupa tegangan AS
yang dapat digunakan untuk mensuplai beban dan dapat
dihubungkan secara serie maupun pararel sesuai dengan
karakteristik dari arus dan tegangan pada beban. Baterai
memperoleh tegangan dari modul sel surya. Bila ditinjau
dari segi elektrolitnya maka ada dua jenis baterai yaitu
baterai basah dan kering. Essensi dari sebuah baterai adalah
sekaleng penuh cairan kimia yang dapat menghasilkan
elektron. Reaksi kimia yang terbentuk disebut dengan
reaksi elektrokimia.
Gambar. 2.19 Struktur Baterai
2.9.3.3
Jenis baterai
Ditinjau dari elektrolit yang digunakan ada dua
macam baterai, yaitu:

Sel Basah (welt cell) dengan elektrolit berbentuk
cair, kapasitas umumnya besar dan bentuk fisiknya
besar.
50

Sel Kering (dry cell) dengan elektrolit berbentuk
pasta, kapasitas umumnya kecil dan bentuk fisiknya
lebih kecil.
Ditinjau dari pemakaian baterai dibagi menjadi dua
macam, yaitu:

Sel Primer merupakan sel listrik apabila kapasitasnya
telah berkurang atau
habis masa/umur pakainya,
maka material aktifnya tidak bisa dinormalkan
kembali seperti semula dan biasanya sel seperti ini
disebut juga dengan sel listrik sekali pakai.

Sel Sekunder merupakan sel listrik yang apabila
kapasitas pemakaiannya sudah berkurang, maka
material aktifnya dapat dinormalkan kembali (diisi
ulang) dan biasanya sel listrik seperti ini disebut juga
sebagai
sistem
sel
listrik
discharge
atau
acccumulator.
Fungsi baterai pada pemanfaatan energi sel surya ini
adalah :

Menyimpan energi cadangan untuk digunakan pada
waktu lain, dimana cahaya matahari tidak nampak
seperti contohnya pada saat malam hari dapat dipakai
sebagai tenaga darurat.

Catuan daya kompensasi pada saat beban maksimum,
dimana catuan daya dari sel surya yang sudah tidak
mampu lagi untuk mencatu beban sehingga perlu
catuan tambahan dari baterai.

Pelengkap atau suplemen modul output pada saat hari
berawan atau cahaya matahari terhalang.
51

Menstabilkan tegangan pada saat beroperasi dengan
beban.
2.9.3.4
Kapasitas Arus Baterai
Merupakan kapasitas yang dimiliki sebuah baterai
dalam ukuran Ampere hour (Ah), yaitu kemampuan baterai
menghantar arus dalam waktu satu jam sehingga terdapat
hubungan antara besar arus yang mengalir terhadap lama
waktu pemakaian baterai, yaitu:
k = I x t (Ah)
(2.7)
t = I/k (h)
(2.8)
Dengan :
k
: kapasitas hantar arus baterai (Ah)
I
: Arus beban (A)
t
: lama waktu pemakaian baterai (h)
Dari rumus di atas terdapat hubungan berbanding
terbalik antara waktu pemakaian dengan besar arus beban.
Makin besar beban, yang berarti arus yang diperlukan
makin besar, maka lama waktu pemakaian baterai makin
singkat, dan sebaliknya.
adanya resistansi dalam baterai (Rd) yaitu sebesar :
Rd 
Dengan
V1  V2
I
:
Rd
= Tahanan dalam baterai (Ω)
∆V
= Jumlah tegangan (V)
V1
= Tegangan awal (V)
V2
= Tegangan berbeban (V)
(2.9)
52
I
= Arus yang mengalir (A)
Baterai yang digunakan untuk sistem PLTS harus
mempunyai konstruksi yang kuat dan tahan terhadap
kondisi cuaca dingin/panas dan goncangan serta memiliki
jumlah siklus pengisian-pengambilan (charge-discharge)
tertentu, sehingga dapat beroperasi dengan usia servis
tertentu, serta saat dihubungkan dengan peralatan listrik,
baterai memiliki batas
tegangan minimum untuk dapat
menyalurkan energi listrik tanpa menyebabkan kerusakan
pada baterai.
Salah satu karakteristik penting baterai yaitu
kedalaman pengambilan (depth
of discharge)
yang
menunjukkan persentase dari kapasitas terpasang baterai
yang dapat diambil saat menyuplai listrik ke peralatan
pengguna listrik. Usia baterai dalam hal ini jumlah siklus
pemakaian akan lebih lama jika selama penggunaannya,
kedalaman pemakaian baterai tidak melebihi 40%. Artinya,
jika baterai memiliki kapasitas terpasang 100 Ah, maka
jumlah yang dipakai sebaiknya tidak melebihi 40 Ah
sebelum baterai diisi kembali. Disamping itu, usia baterai
dapat diperpanjang dengan mencegah menyalakan beberapa
peralatan yang membutuhkan arus yang besar sekaligus.
Penggunaan aki bekas dari mobil sebenarnya
dimungkinkan,
khususnya
untuk
mengurangi
biaya
investasi awal. Secara teknis, aki mobil tidak cocok untuk
sistem PLTS karena sifat penggunaan aki mobil umumnya
untuk suplai arus besar dalam waktu singkat (misalnya
starter mobil) sedangkan sistem PLTS membutuhkan suplai
arus kecil dalam waktu relatif lama. Jika menggunakan aki
53
mobil untuk sistem PLTS, disarankan agar kedalaman
pengambilan tidak melebihi 10% dari kapasitas aki.
2.9.4 Inverter
Inverter adalah sebuah perangkat elektronik yang dapat
mengubah atau mengkonversikan tegangan DC (Direct Current)
menjadi tegangan AC (Alternatung Current) baik satu fasa maupun
tiga fasa. Invertor dapat digunakan sebagai:
a. Catu daya darurat
b. Catu daya tak terputus (UPS)
c. Pengendali kecepatan motor
Bentuk gelombang tegangan keluaran inverter yang ideal
adalah berbentuk sebuah gelombang sinusoidal murni, akan tetapi
pada kenyataannya gelombang tegangan output inverter masih
mengandung harmonik.
Gambar 2.20 Contoh Inverter Satu Fasa
Keterangan:
1. ON / OFF Switch
: menghidupkan dan mematikan inverter
2. Lampu tanda (LED)
Over Volt
: Indikator terhadap tegangan lebih
Under Volt
: Indikator terhadap tegangan kurang
Over Temp
: Indikator terhadap suhu tinggi
Over Load
: Indikator terhadap beban lebih
Power
: Indikator Power ON
Run/ Green Power
: Indikator kondisi operasi arus dari inverter
54
3. AC Outlet
: Stop kontak untuk tegangan AC
4. Ventilasi udara
: Sebagai Pendingin Komponen-komponen
Dalam inverter. Biasanya dengan kipas
5. Terminal Battery
: Sebagai Penghubung Battery dengan
Inverter.
Gambar 2.21. Lokasi kode Inverter
Keterangan:
1. SDA
: Jenis tegangan invertor DC ke AC
2. 1000H
: Besarnya beban (VA) yang dapat dicatu inverter
3. 12
: Besarnya tegangan DC yang harus diberikan
4. 1
: Besarnya tegangan AC yang dikeluarkan inverter
5. E
: Jenis/bentuk stop kontak yang terpasang
Dalam melakukan penginstalasian inverter, tegangan dan
kapasitas baterai sama dengan tegangan input pada inverter, karena
jika tegangan pada baterai lebih rendah (kecil) maka inverter tidak
akan bekerja dengan normal. Pemasangan kabel harus dengan benar,
terminal polaritas baterai merah untuk positif, hitam untuk negatif.
Inverter dipasang pada tempat atau lokasi yang memiliki
persyaratan, yaitu:
55
1.
Kering :
Inverter harus dipasang pada tempat yang kering, jauh dari
air atau percikan air, tempat yang lembab atau bergaram
yang dapat menyebabkan korosi.
2.
Suhu
:
Suhu udara tempat inverter akan diletakkan harus diantara
0°- 40° C.
3.
Keamanan
:
Tidak ditempatkan didaerah dimana uap mudah terbakar,
atau ditempat penyimpanan bahan bakar.
4.
Ventilasi
:
Setidaknya jarak satu inchi mengelilingi inverter untuk udara
mengalir, pastikan ventilasi terbuka agar tidak menghalangi
aliran udara dari kipas pendingin.
5.
Dekat dengan baterai
:
Sebaikya inverter ditempatkan dekat dengan baterai (1 - 2 m)
2.9.4.1 Jenis Inverter
1. Inverter Satu Fasa Jembatan Setengah
Gambar 2.22 Rangkaian Inverter Setengah Jembatan dan
Gelombang V - I
56
Inverter ini menggunakan dua buah komponen daya,
T 1 dan T2, untuk menghubungkan titik a dengan tegangan
positip atau negatip. Kombinasi buka hubung pada
komponen daya menghasilkan 4 macam keadaan. Keadaan
hubung pada T1 dan T2 akan mengakibatkan sumber arus
searah terhubung singkat. Keadaan buka pada T1 dan T2
mengakibatkan tegangan pada titik a tidak tentu, tergantung
dari kondisi awal dari rangkaian dan jenis bebannya . Dengan
demikian hanya dua keadaan yang dapat dikendalikan untuk
membangkitkan tegangan bolak-balik pada beban. T1
hubung dan T2 buka menghasilkan Vao positip . T 1 buka
dan T2 hubung menghasilkan Vao negatip Prinsip kerja dari
rangkaian diatas adalah: “Bila T1 konduksi maka arus akan
mengalir dari titik a ke titik o, sedangkan bila T2 konduksi
maka arus akan mengalir dari titik o ke titik a. Dengan
demikian pada titik oa akan dihasilkan gelombang segi
empat. Pada beban yang bersifat induktif arus pada beban
akan tertinggal oleh tegangannya, sehingga pada saat
polaritas tegangan berubah, tetapi arus akan mengalami
perlambatan, oleh karena itu diperlukan suatu diode yang
dihubungkan anti pararel dengan saklar untuk mengalirkan
arus beban.
Besar
tegangan
output
dapat
menggunakan rumusan berikut
E2
Va 0
 2

 T0

Va 0
 2  E 2 T0

t 2
 T0  2 2 0

T0

0
2

dt 
2

2





1
1
2
2
dicari
dengan
57
Va 0
 2E 2 T 

 0 
2
 4T0


1
2

E
2
2. Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh
Gambar 2.23 Rangkaian Inverter Jembatan Penuh Satu Fasa
Pada
inverter
sistem
jembatan
penuh
ini
dipergunakan empat buah komponen saklar daya, dimana
setiap siklus terdapat dua buah transistor yang bekerja, yaitu
saaat transistor T1-T4 hubung dan T2-T3 buka diperoleh Vab
positip, saat T1-T4 buka T2-T3 hubung diperoleh Vab
negatip, sehingga besar tegangan jatuh pada setiap siklus
akan menjadi dua kali lebih besar dibandingkan dengan
invertor setengah jembatan. Bentuk gelombang tegangan
58
yang dihasilkan pada terminal ab (Vab) akan sama dengan
bentuk gelombang tegangan pada inverter setengah jembatan
yaitu gelombang segi empat.
Tegangan out put pada terminal ab dapat dihitung
dengan rumusan
1
Vab
Vab
 2 T0
 2
   2 E 2 dt 
 T0 0

2

E  T0  E
2  T0
3. Inverter Push Pull
S1
ON OFF ON
S2
t
T
OFF
ON
OFF
t
V
t
-V
Gambar 2.24 Rangkaian Inverter Push Pull
Pada rangkaian ini digunakan transformator yang
memiliki tap tengah dan menggunakan dua buah transistor.
Cara kerja inverter satu fasa dengan beban tap tengah sama
dengan inverter jembatan setengah. Tap tengah transformator
berfungsi supaya beban mendapat tegangan bolak balik. T1
hubung dan T2 buka akan menghasilkan Vao negatip. T1
buka dan T2 hubung menghasilkan Vao positip . Jika n
merupakan perbandingan lilitan transformator antara primer
dengan sekunder, maka besar tegangan keluaran adalah :
Va 0  E  n
59
Dari ketiga jenis rangkaian inverter dapat dilihat beberapa
parameter inverter.
Tabel 2.2 Perbandingan parameter konfigurasi inverter
Parameter
Setengah
Jembatan
Push-Pull
Jembatan
1. Tegangan
E
E
2E
2. Arus
Ip
Ip
Ip
3.Jumlah
2
4
2
4.Disipasi daya
2xVd.Id
4xVd.Id
2xVd.Id
Tegangan jatuh
1xVd
4xVd
1xVd
-
-
perlu
komponen
6.Kebutuhan trafo
Dari tabel diatas nampak bahwa konfigurasi push-pull
memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan inverter
jembatan, tegangan jatuhnya lebih kecil, sedangkan jika
dibandingkan
dengan
inverter
setengah
jembatan
rangkaiannya lebih sederhana karena hanya memerlukan satu
catu daya saja. Penggunaan transformator pada sistem pushpull memberikan keuntungan karena mengisolasi secara
elektris antara sumber tegangan DC dengan keluaran
tegangan AC.
60