PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)

PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Pembangkit listrik tenaga surya, adalah salah satu energy alternative yang sudah banyak
dikembangkan, disamping energy alternative lain seperti wind energy, bio fuel, Tidal energy.dll
Masalah utama dalam mengembangkan energy surya adalah modal investasi dan memerlukan
lahan / area yang luas.
PLTS adalah pembangkit tenaga listrik dengan memanfaatkan panas sinar mata hari, dengan
menggunakan “photovoltaic cell” atau solar cell energy tsb di rubah menjadi energy listrik.
MAJOR EQUIPMENTS
Complete set solar panel, terdiri dari beberapa komponen utama, a.l:
1.
2.
3.
4.
Solar Panel
Voltage Regulator & Charger
Inverter
Battery
Solar cell di buat dari lapisan lapisan sangat tipis (0.3 – 1.0 micron) dari bahan semi konduktor (
missal silicon), di lengketkan diatas kaca atau flexible plastic.
Setiap individu cell umumnya menghasilkan tegangan sebesar 0.5 volts, untuk memperoleh
tegangan yang lebih tinggi, individual cell dapat dihubungkan secara serie.
Hampir semua solar cell panel mengaplikasi tegangan 12 volts, dengan demikian untuk
mendapatkan tegangan sebesar 12 volt, diperlukan 24 cell, tetapi dalam prakteknya untuk
mengatisipasi / kompensasi terjadinya penurunan tegangan (voltage drop) karena banyak factor,
seperti voltage drro karena rugi2 pada kabel, termination, turunnya efisiensi cell ,dll, normalnya
untuk mendapatkan supply tegangan 12 volts diperlukan kurang lebih 28 cell, tergantung faktor2 luar
yang dapat menyebabkan timbulnya “voltage drop”. solar panel harus mampu mengalirkan tegangan
lebih besar dari tegangan kerja battery, jika menggunakan sistim battery 12 volts, maka out put solar
cell paling tidak harus 13-14 volt ( +/1 10%).
Kapasitas
1 meter persegi solar panel dapat menghasilkan kapasitas 150 watt, besar tegangan yang dihasilkan
solar panel akan relativ tetap walau terjadi perubahan cuaca, tetapi arus yang dihasilkan akan
sangat bervariasi tergantung bamyaknya energy surya yang di tangkap.dengan demikian maka
kapasitas yang disalurkan dari solar panel juga akan sangat bervariasi.
V = volt
Siswanto,
Page 1 of 12
I = Ampere
W = Watt
W = V x I = watt ( berlaku untuk d.c supply)
Basic Factor Installation
Berikut adalah factor-faktor yang harus dipertimbangkan dalam membuat rencana installasi solar
cell:
1.
2.
3.
4.
Peak power panel (Wp)
Instensitas cahaya matahari
Waktu / durasi (jam), panel dapat menyerap sinar matahari
Sudut pancaran sinar matahari
PEAK POWER
Panel Power di expresikan dalam “peak watt”, daya optimal akan diahasilkan oleh panel pada siang
hari dengan pancaran sinar matahari langsung tertangkap oleh panel, dengan intensitas +/- 1000
Watt/M2
Misal, solar panel dengan kapasitas 50 watt, harus menghasilkan 50 watt / jam, pada kondisi cuaca
cerah ( instensitas cahaya +/- 1000 Watt/M2), jika instensitas cahaya turun (missal karena sinar
matahari tertutup awan) menjadi 500 Watt/M2, maka panel hanya akan menghasilkan daya
setengah dari daya maximumnya (25 watt) Pada saat awan di selimuti awan tebal, instensitas
cahaya mungkin hanya berkisar 300W/M2, dan pada saat cuaca sangat jelek (awan gelap)
intensitas cahaya mungkin hanya berkisar 100W/M2, dengan demikian Solar panel hanya mampu
menghasilkan daya tidak lebih dari 5 watt/jam.
SUDUT PANEL
Idealnya sudut peletakan solar panel harus 90 derajat thdp pancaran sinar matahari.
Untuk mendapatkan sudut ideal 90 derajat di sembarang posisi matahari sangat sulit, walaua da
pabrikan solar panel telah melengkapi mount-panel (tracker) , dengan desain seperti ini maka arah
solar panel akan menyesuaikan diri dengan arah pancaran sinar matahari secara automatic, karena
peralatan ini sangat mahal, maka tidak banyak di produksi.
Untuk wilayah yang dilewati garis equator peletakan solar panel akan jauh lebih baik bila di
tempatkan mendatar, namun jika akan di gunakan di perumahan karena alasan estetika dan
ketersediaan ruang bebas mungkin ini akan sulit untuk dilaksanakan.
Siswanto,
Page 2 of 12
VOLTAGE REGULATOR
Solar panel adalah berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik, lalu tenaga listrik tersbut di simpan
didalam battery.
Voltage regulator digunakan sebagai peralatan proteksi battery dari kemungkinan :
1. over charging pada saat sinar matahari sangat terik dalam waktu bersamaan pemakain
beban sangat kecil
2. excessive discharge, pada saat kondisi cuaca sangat jelek.
Kondisi over charging dan excessive discharge dapat merusak cell battery, oleh karena itu
perlengkapan Voltage Regulator adalah mutlak diperlukan.
Ada 2 (dua) jenis voltage regulator, yaitu;
-
-
Linier series regulator , mempunyai banyak kelemahan, a.l : responsnya lambat, dan
menyebabkan voltage drop dan regulator jenis ini banyak mengkonsumsi daya listrik secara
internal ketika sinar matahari yang ditangkap solar panel menjadi lemah dan pemakain
beban tinggi.
Shunt regulator, walau harganya lebih mahal namun demikian regulator inisangat efektif
mengatur tegangan dan banyak diaplikasi pada penggunaan komersial.
Pada prinsipnya, Voltage regulator adalah mengatur tegangan keluaran dari solar panel yang akan
digunakan untuk pengisian battery, regulator akan membuka dan mengalirkan tegangan ke battery
pada saat tegangan battery drop dan akan membuka atau memutus tegangan dari solar panel ketika
battery full.
Siswanto,
Page 3 of 12
Ketika output solar panel equal atau lebih besar dari beban dan battery telah terisi penuh, maka
regulator akan melakukan by-pass dengan menyalurkan daya listrik langsung ke beban, tanpa
melalui battery.
Voltage range untuk pengisian battery normalnya adalah:
-
Bottom level 11.5 Volts
Upper level 13.8 Volts
Capasitas chrager normalnya antara 7 – 10 Amper dengan beban tidak lebih dari 20 – 25 ampere.
INVERTER
Inverter adalah perlengkapan yang digunakan untuk merubah tegangan d.c. menjadi tegangan a.c.
Inverter banyak digunakan di bidang industry baik dengan kapasitas kecil (seperti power supply di
computer), maupun utility dengan daya besar seperti untuk penggunaan solar panel.
Inverter untuk PLTS tersedia mulai dari 3000 watt s/d 21000 Watt
BATTERY
Berbagai macam battery dan kapasitas tersedia dipasaran, battery dapat dibedakan atas:
- Size
- Ampere-hour rating (AH)
- Voltage
- Liquid atau gel
- Berventilasi atau non ventilasi
Battery untuk tujuan / penggunaan solar cell:
- FLA (Flooded Lead Acid)
- GEL (Sealed Gel Cell)
- AGM (Sealed Absorbed Glass Mat)
- Alkaline, seperti NiFe dan NoCad
FLA (Flooded Lead Acid), battery ini jika akan dilakukan recharge, maka sebelum recharge battery
harus dilakukan discharge secara penuh (muatan listriknya di buang). Dan battery type ini
memerlukan perawatan secara konsisten dengan menjaga isi air aki (“distilled water”) didalam cell.
Type FLA
Golf Cart, Untuk penggunaan inverter skala kecil, dan biasanya battery type ini memiliki voltage
rating 6 dan 12 volts dengan kapasitas 220 s/d 350 AH
Industrial, untuk penggunaan inverter kapasitas besar, normalnya battery type ini memiliki voltage
rating 2 volt cell dengan kapasitas lebih dari 1000 AH
Siswanto,
Page 4 of 12
Sealed Battery (Gel dan AGM)
Battery type sering disebut sebagai battery kering, dan battery ini tidak memerlukan perawatan
seperti menambhakan air aki (“distilled water”). Sangat sensitive thd over charging.
NiCad dan NiFe
Battery type ini dapat digunakan untuk inverter tetapi memiliki kelemahan a.l
-
-
Battery Alkaline seperti NiCad dan NiFe, memiliki voltage rating 1.2 volt / cell, dan hamper
semua inverter dan battery charger memiliki nominal tegangan per cell 2.0 volt (6 cell untuk
12 volt, 12 cell untuk 24 volt dan 24 cell untuk 48 volt)
Battery Alkaline memerlukan charger yang besar untuk charging dan discharge
BATTERY CAPACITY
Ampere-hour capacity, adalah perkalian antara arus (ampere) dengan lamanya waktu (hour) yang
diperlukan untuk mengalirkan arus mengisi / membuang (“charging / discharging”) battery,
normalnya disingkat dengan Ah atau Ahr
Battery Bank
Kapasitas battery bank ditentukan oleh berapa lama inverter mensuplai ke beban, makin besar
kapasitas battery bank, maka semakin lama inverter dapat memberikan suplai ke beban dan
semakin lama pula waktu yang dperlukan untuk recharge.
Dischrage, pada umumnya battery bank didesain untuk tidak discharge lebih dari 50% dari total
kapasitas battery, discharge lebih dari 50% dapat menyebabkan kerusakan battery dan
memperpendek umur battery.
Untuk “stand alone grid”, battery bank hendaknya dikalkulasi dengan kemampuan mensupali tenaga
listrik ke beban selama 3 – 5 hari tanpa memerlukan recharging, pada kondisi cuaca paling jelek.
Lifespan of Battery
Starting: 3-12 months (automotive battery)
Marine: 1-6 years (hybrid)
Golf cart: 2-7 years
AGM deep cycle: 4-7 years
Gelled deep cycle: 2-5 years
Deep cycle (L-16 type etc): 4-8 years
Industrial deep cycle (Crown and Rolls 4KS series): 10-20+ years
NiFe (alkaline): 5-35 years
NiCad: 1-20 years
Siswanto,
Page 5 of 12
Lead acid battery maintenance schedule
Maintenance
New
Battery
Shift
Monthly
Visual Inspection
3 Month
Annual
5 Years
Arrester
Panel
Meter Float
Voltage
Battery Float
Voltage
Compare Panel
Meter to Digital
Voltmeter
Battery Terminals
with Digital
Voltmeter
Cell Float Voltage
All Cell with
Digital
Voltmeter
Float Cell with
Digital Voltmeter
All cell with
digital
voltmeter
All Cells
Specific Gravity
Reading
All Cell
Pilot Cell
10% of all
Cell
All Cell
Pilot Cell
10% of All
Cell
Temperature
Reading
Connection
Resistance
All
Connection
All Connections
Battery Testing
Acceptance
Test after 1
week
Yearly Capacity
Test if 5 years
test < 90%
Capacity
Discharge
Test
HARGA
1.
2.
3.
4.
Solar Panel
Voltage Regulator & Charger
Inverter
Battery
Berikut price list dari product Brand: Suntech, Product: Magnum USA
No
1
KIT
SOLAR KIT 130 WATT
PRICE
REMARKS
$ 1,695.0
Include Inverter 2000 W, Charger control,
Mounting, wiring.
Capacity 650 – 780 watt / day, based on
5 – 6 hours of peak sunshine
2
SOLAR KIT 260 WATT
$ 2,295.0
Include Inverter 2000 W, Charger control,
Mounting, wiring.
Capacity 1300 – 1560 watt / day, based
on 5 – 6 hours of peak sunshine
3
SOLAR KIT 390 WATT
$ 3,249..0
Include Inverter 2000 W, 25 Amp Charger
Siswanto,
Page 6 of 12
control with digital meter, 2 module
Mounting, wiring
Capacity 1950 – 2340 watt / day, based
on 5 – 6 hours of peak sunshine
4
5
SOLAR KIT 390 WATT
SOLAR KIT 390 WATT
$ 3,465..0
Include Inverter 2500 W, 125 A Batt
Charger, Charger control, 3 Module
Mounting, wirng
Capacity 1950 – 2340 watt / day, based
on 5 – 6 hours of peak sunshine
$ 3,645..0
Include Inverter 3100 W, 125 A Batt
Charger, and two leg 30 Amp transfer
switch, Charger control, 4 Module
Mounting, wiring.
Capacity 2600 – 3120 watt / day, based
on 5 – 6 hours of peak sunshine
Battery Price
Product
: China
Brand
: PROSTAR
Voltage
: 12 V
Capacity
: 3000 AH
Dimension
: (33 x 18 x 23 ) cm
Weight
: 30 Kg
Price
: $ 478
Siswanto,
Page 7 of 12
Loading Profile (Example)
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Load
Light / bulb
Computer
TV
Stereo or VCR
Microwave
Refrigerator 1
Refrigerator 2
Blender
HotPlate
Washer / Dryer
Hair dryer / Iron
Vacuum Cleaner
Coffee Maker
Jet Pump
Water heater
Watts
Qty
Hours
Days /
per
week used
day
18
14
200
2
100
3
80
1
700
1
200
1
400
1
400
1
1800
1
350
1
150
1
500
1
400
1
350
1
500
2
Total hours per day
Average hours / day
10
5
10
2
3
18
18
2
0.5
1
1
1
0.5
4
2
78
5.2
Weekly Watt
hours
7
5
7
2
4
7
7
4
1
4
4
1
3
7
7
Total weekly watt-hours of AC Load (Wh)
Divided by days per week ( 7 )
Average total watt-hours per day
Divided by d.c nominal voltage ( 12, 24 0r 48 Volts )
Average amp-hours per day (Ah / d )
17,640.0
10,000.0
21,000.0
320.0
8,400.0
25,200.0
50,400.0
3,200.0
900.0
1,400.0
600.0
500.0
600.0
9,800.0
14,000.0
163,960.0
7.00
23,422.9
24.0
976.0
Worksheet to determining Battery Bank Size
976.0
Average Amp-hours per day
Divided by inverter efficiency see detail spect, let say
0.9
1,084.4
Divided by battery efficiency (usually 0.75)
0.75
1,445.9
Adjusted Amp-hours per day
1,445.9
Divided by Depth of Dicharge (normally 50% remaining)
50%
2,891.7
Multiplied by days of autonomy ( duration supplied by battery w/o
recharging)
5
14,458.6
Baterry Bank Size Required ( Ah )
14,458.6
Siswanto,
Page 8 of 12
BATTERY
1
2
3
4
Battery Ah
Battery qty based on the capacity
Battery qty based on the voltage from 12 volts each to supply 24 V
Total Battery req
Or Total battery required to supply 24V, 23,378 Ah / day
3,000.0
4.8
2.0
9.6
10.0
Solar Panel Kit Requirement
Total Load watt hours per day
Solar Panel KIT 390 watt, with capacity per day ( 5 - 6 hrs)
2600 - 3120 watt / day, let say 2950 watt / day
TOTAL SOLAR PANEL KIT REQUIRED
23,422.9
watt hours /
day
7.94 unit
8 UNIT
BIAYA INSTALLASI
No
Description
qty
Unit price
1
Battery 3000 AH
2
Solar Panel Kit
8 USD 3,645.00
3
Installation
Connection to existing
Installation
Maintenance at 1st year
1 IDR
4
4
10 USD
478.0
Total (If 1 USD = Rp 8850)
Rp
42,303,000
Rp
258,066,000
2,500,000
Rp
2,500,000
1 IDR
4,000,000
Rp
4,000,000
1 IDR
3,800,000.0
Rp
TOTAL Rp
3,800,000
310,669,000
USD 4,780.0
USD 29,160.0
Siswanto,
Page 9 of 12
Example Battery Connection
6 Volts battery Wiring in series connection for 24 Volts Supply
12 Volts Battery Series Connection for 24 Volts Supply
Siswanto,
Page 10 of 12
12 Volts battery in parallel connection for 12 Volts supply
12 Volts Battery in Series Parallel for 24 Volts supply
Siswanto,
Page 11 of 12
12 Volts Battery Series Parallel for 24 volts supply in 2 stacked inverter
Siswanto,
Page 12 of 12