BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pembangunan pembangkit listrik di Indonesia hingga saat ini masih berfokus pada penggunaan sumber energi tidak terbarukan berbahan bakar fosil seperti batu bara untuk PLTU dan solar untuk PLTD. Hal ini didukung data kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) yang menyatakan bahwa kapasitas terpasang pembangkit listrik di Indonesia pada tahun 2014 yang sebesar 53,065 MW terdiri dari pembangkit listrik dengan sumber energi tidak terbarukan sebesar 46,379 MW dan pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan sebesar 6,686 MW [1]. Pada penggunaan sumber energi tidak terbarukan berbahan bakar fosil yang berlebihan akan meningkatkan emisi gas karbon sehingga menyebabkan terjadinya global warming. Oleh karena itu, membuat banyak orang melirik kepada sumber energi yang terbarukan dan ramah lingkungan. Dengan menggunakan energi terbarukan ini dapat mengurangi penggunaan energi tak terbarukan yang berbahan bakar fosil sehingga dapat mengurangi emisi gas karbon. Berdasar Kebijakan Energi Nasional Indonesia [5] ditargetkan pada tahun 2025 peran energi baru dan terbarukan paling sedikit 23% dari total penggunaan energi nasional, sementara dari [1] diketahui bahwa pada tahun 2014 kapasitas terpasang pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan, baru mencapai 12,6% dari total keseluruhan kapasitas terpasang pembangkit listrik. Hal ini menunjukkan bahwa perlu adanya peningkatan minimal 10,4% dalam kurun waktu 10 tahun dari kapasitas terpasang pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan apabila menganggap tidak ada peningkatan kapasitas pembangkit listrik dengan sumber energi tidak terbarukan untuk mencapai target Kebijakan Energi Nasional tahun 2025. Berdasarkan permasalahan pasokan energi listrik yang ada di Indonesia khususnya di sektor perkantoran, perlu dilakukan upaya-upaya untuk mengatasi 1 2 hal tersebut agar kelangsungan produksi energi listrik dapat terus berlanjut. Untuk itu diperlukan upaya-upaya pengembangan teknologi yang mampu menyuplai kebutuhan energi dengan menggunakan energi terbarukan yang ramah lingkungan. Sehingga sumber energi yang terbarukan kini tengah menjadi topik yang sangat menarik untuk peningkatan energi khususnya peningkatan energi listrik. Photovoltaic (PV) atau panel surya yang dikenal dengan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) ini merupakan salah satu pembangkit yang menggunakan energi terbarukan yang dapat menjadi salah satu alternatif atau pengganti sumber energi yang tidak terbarukan. Komponen utama dari teknologi photovoltaic adalah sel photovoltaic yang terdiri dari sel-sel yang terbuat dari bahan semikonduktor. Dalam pengoperasian sel photovoltaic, terdapat faktorfaktor yang mempengaruhi kinerja dan efisiensi dari sel tersebut, antara lain irradiasi, sudut dari sel photovoltaic terhadap matahari, pengaruh bayangan (shading) dan temperatur dari sel. Pada penelitian kali ini fokus terhadap besaran nilai irradiasi yang diterima oleh sel photovoltaic serta kenaikan temperatur dari sel photovoltaic untuk melihat pengaruhnya terhadap tegangan, arus dan daya keluaran. Kondisi negara dengan letak di jalur khatulistiwa dengan 2 musim membawa manfaat maupun kerugian, manfaat yang didapat adalah energi matahari bersinar sepanjang tahun, sehingga didapatkan energi yang besar, tetapi dengan nilai temperatur lingkungan rata-rata akan lebih tinggi, dibandingkan dengan negara 4 musim [7], yang dapat memberikan efek kenaikan temperatur sel photovoltaic apabila tidak memperhatikan mengenai penempatan photovoltaic dan kondisi temperatur sekitarmya. Untuk setiap kenaikan 1º C dapat menyebabkan tegangan sel photovoltaic turun sebesar 2.3 mV untuk setiap selnya [8]. Oleh karena itu sedapat mungkin pemasangan sel juga memperhatikan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi temperatur sel photovoltaic, dan mengurangi temperatur pada sel, agar tidak terlalu panas atau overheat yang dapat menyeba bkan penurunan tegangan ataupun kerusakan dari sel. 3 Pada penelitian sebelumnya [14], dilakukan pembuatan modul yang menggunakan lampu halogen sebagai pengganti dari sinar matahari sebagai percobaan untuk melihat pengaruh irradiasi dan kenaikan temperatur terhadap keluaran dari sel photovoltaic serta pengambilan data dilakukan dalam skala laboratorium. Sedangkan pada tugas akhir ini akan dilakukan analisis unjuk kerja dari photovoltaic (PV) terhubung sumber tiga fasa 380 V (grid) terhadap pengaruh irradiasi dan temperatur dengan menggunakan data iklim tahunan yang diambil dari software RETScreen yang sudah terintegrasi dengan NASA. Pembuatan model dan simulasi menggunakan perangkat lunak PSIM 9.0.3. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah berdasarkan latar belakang penelitian ini adalah bagaimana membuat sistem on-grid dari sumber pembangkit listrik photovoltaic (PV) dan mengetahui pengaruh dari kenaikan temperatur dan irradiasi terhadap tegangan, arus dan daya keluaran pembangkit listrik photovoltaic (PV) dengan menggunakan data iklim tahunan kota Semarang . 1.3 Tujuan Adapun tujuan yang hendak dicapai dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut . 1. Merancang software sistem PLTS yang terhubung jaringan (grid) 380 V. 2. Mengetahui pengaruh dari perubahan temperatur dan irradiasi terhadap tegangan, arus dan daya keluaran pembangkit listrik photovoltaic (PV) yang terhubung ke jaringan (grid) 380 V. 3. Mengetahui waktu optimal saat pembangkit listrik photovoltaic (PV) mengirim daya ke beban. 4. Menganalisis data hasil percobaan dan simulasi keluaran daya panel surya terhadap perubahan temperatur dan variasi iradiasi. 4 1.4 Pembatasan Masalah Untuk menyederhanakan permasalahan dalam Tugas Akhir ini maka diberikan batasan-btasan sebagai berikut, yaitu. 1. Perangkat lunak simulasi yang digunakan adalah PSIM versi 9.0.3. Pengolahan data dan menggambarkan grafik menggunakan Microsoft Excel. 2. Parameter PV disesuaikan dengan data yang tersedia pada datasheet. Pembangkit PV pada penelitian ini dilengkapi dengan rangkaian PV dan pengendalinya, yang terdiri dari Maximum Power Point Tracker (MPPT) jenis Perturb & Observe serta rangkaian boost converter. Rangkaian tersebut mengacu pada penelitian lain yang telah dilakukan sebelumnya, dan pada penelitian ini tidak membahas PV secara detail dan pengendali tipe lainnya yang lebih optimal. 3. Pengaturan pensaklaran inverter menggunakan metode Pulse Width Modulation (PWM). 4. Pengontrolan arus pada sistem PV terhubung grid menggunakan kerangka referensi natural. 5. Pada penelitian ini, pengendalian PI dilakukan secara try and error serta tidak membahas pengendalian PI secara lebih optimal. 6. Tidak membahas masalah yang timbul saat terjadi gangguan seperti hubung singkat. 7. Pada penelitian ini respon transien tidak dibahas. 8. Data iradiasi dan temperatur Kota Semarang didapatkan dari perangkat lunak RETScreen yang langsung terhubung dengan data-data dari NASA. 9. Beban menggunakan data beban pada gedung kelas DIKLAT Kota semarang yang bersumber dari RAB Pembangunan Gedung DIKLAT. 10. Tidak memperhitungkan penggunaan baterai sebagai tenaga cadangan, karena sistem PLTS ini hanya akan memasok kebutuhan listrik gedung pada siang hari dan pada malam hari menggunakan energi listrik dari PLN seperti biasa. 5 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan laporan tugas akhir dengan judul “Analisa pengaruh perubahan temperatur dan irradiasi pada tegangan, arus dan daya keluaran PLTS terhubung grid 380V” ini adalah sebagai berikut . BAB I Pendahuluan Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, sistematika penulisan. BAB II Dasar Teori Bab ini berisi tinjauan pustaka dan teori-teori mengenai photovoltaic (PV) serta faktor pengoperasian sel photovoltaic, boost converter, MPPT Perturb and Observe, inverter DC ke AC tiga fasa dengan mode pensaklaran Pulse Width Modulation (PWM), beban, Pengontrolan sumber energy terhubung grid, serta desain panel surya terhubung grid. Subbab tinjauan pustaka menjelaskan beberapa penelitian lain sebagai pendukung penelitian ini. BAB III Perancangan Kemudian pada Bab III yang merupakan perancangan yang akan dijelaskan mengenai sumber data yang digunakan dalam penelitian, alat dan bahan penelitian serta alur dan proses yang dilakukan dalam penelitian. BAB IV Hasil dan Pembahasan Bab ini memaparkan hasil simulasi perubahan temperatur dan irradiasi terhadap sistem pembangkit listrik photovoltaic terhubung ke jaringan (grid) 380 V dengan beban gedung kelas DIKLAT Kota Semarang menggunakan program software PSIM 9.0.3 serta menganalisa hasil simulasi tersebut. BAB V Penutup Bab ini berisi uraian kesimpulan yang berdasarkan dari hasil analisa penelitian yang telah dilakukan serta saran mengenai tugas akhir yang dibuat terkait kelanjutan dan pengembangan penelitian.
