Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 kWp

Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Kapasitas 50 kWp, dihibridkan dengan PLTD
M. Hariansyah
Jurusan Teknik Elektro - Fakultas Teknik – Universitas Ibn Khaldun Bogor
Jl. KH Sholeh Iskandar km.2 Kedung Badak, Tanah Sareal, Kota Bogor
Email: [email protected]
Abstrak
Sistem hibrid antara PLTS dan PLTD,
merupakan upaya untuk menggabungkan
antara dua unit pembangkit yang berbeda.
Hal ini dilakukan, hampir 88 % pembangkit
energi listrik yang ada di luar Pulau Jawa
menggunakan PLTD, disisi lain harga bahan
bakar minyak khususnya solar semakin
mahal dan langka, sehingga beberapa PLTD
dioperasikan secara terbatas. Salah satu
solusi yang perlu dilaksanakan adalah
membangun PLTS sistem hibrid dengan
PLTD. PLN Unit Sulutengge, tepatnya di
Pulau Marampit yang terletak di Provinsi
Sulawesi
Utara)
berencana
untuk
membangun PLTS kapasitas 50 kWp
menggunakan sistem hibrid dengan PLTD
yang telah ada. Saat ini PLTD Marampit
mempunyai dua unit Genset, 2x25 kW.
Sebelum pelaksanaan pembangunan, perlu
di analisis kebutuhan beban rata-rata harian,
kapasitas daya modul yang direncanakan,
sistem
pengontrolan
pengisian
dan
pengosongan battere, serta jumlah dan
kapasitas
battere,
serta
kapasitas
biderectional
inverter.
Hasil
analisi
menyimpulkan bahawa Jumlah modul yang
diperlukan sebanyak 400 modul surya,
masing-masing modul mempunyai daya 125
Wp. Penyusunan pasangan modul dibuat
menjadi 2 grup, masing-masing group
menghasilkan daya 25,2 kWp.Untuk pengisi
battere digunakan 1 unit Battere kontrol
regulator, berkapasitas 50 kW. Kapasitas
battere 700 kWh, memutuhkan battere
sebanyak
350
unit,
masing-masing
mempunyai kapasitas 2 V, 1000 Ah.Waktu
yang dapat dioperasikan untuk sistem hibrid
PLTS dengan PLTD adalah : Modul PLTS
beroperasi mulai pukul 08:00 s.d 15:00
selama 7 jam. Battere Bank beroperasi 8 jam
mulai pukul 16:00 s.d 24:00 dan PLTD 7 jam
dari pukul 00:00 s.d 07:00.
Kata Kunci : Sistem Hibrid PLTS-PLTD,
Modul surya, Battere kontrol regulator,
Bidirectional Inverter.
Abstrac
Hybrid system between PLTS and diesel, is
an attempt to combine two different
generating units. This is done, almost 88% of
electric energy generation that are outside
the island of Java using diesel, on the other
hand the price of diesel fuel oil, especially the
more expensive and scarce, so some diesel
operated on a limited basis. One solution that
needs to be done is to build a hybrid system
with diesel PLTS. PLN Unit Sulutengge,
precisely on the island Marampit located in
North Sulawesi Province) is planning to build
the capacity of 50 kWp PLTS use with diesel
hybrid systems that already exist. Currently
Marampit diesel genset has two units, 2x25
kW. Prior to implementation of development,
needs analysis necessary in the average
daily load, the capacity of the planned power
module, the system controlling the charging
and discharging battere, and the number and
capacity battere, as well as the capacity of
the inverter biderectional. The results of
analysis concluded bahawa of modules is
required as many as 400 solar modules,
each module has a power of 125 Wp.
Preparation of the module created pair into 2
groups,
each
group
produced
25.2
kWp.Untuk power charger Battere battere
used a control unit regulator, with a capacity
of 50 kW. Capacity of 700 kWh battere,
memutuhkan battere of 350 units, each
having a capacity of 2 V, 1000 Ah.Waktu
which can be operated for PLTS with diesel
hybrid system is: Module PLTS operates
from 08:00 till 15:00 for 7 hours. Battere Bank
operates 8 hours starting at 16:00 till 24:00
and diesel 7 hours from 00:00 till 07:00.
Keywords: PLTS-diesel hybrid system,
solar module, Battere control regulator,
Bidirectional Inverter.
53
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
1. Pendahuluan.
Hampir 88 % pembangkit listrik di luar
Pulau Jawa, menggunakan Pembangkit Listrik
Tenaga Disel, mulai dari kapasitas kecil
hingga besar [1].
Permasalahan yang terjadi saat ini, PLN
Unit Sulutengge, tepatnya di Pulau Marampit
yang terletak di Provinsi Sulawesi Utara)
berencana untuk membangun PLTS kapasitas
50 kWp dengan cara dihibridkan dengan
PLTD yang telah ada. Saat ini PLTD Marampit
mempunyai dua unit Genset, 2x25 kW [2].
PLTD ini dioperasikan selama 6 jam perhari
secara bergantian. Upaya ini dilakukan
karena harga bahan bakar minyak, terutama
bahan
bakar
solar
sudah
tidak
menguntungkan ditinjau dari segi bisnis.
Sehingga
dirasa
perlu
untuk
menyelesaikan permasalahan tersebut di
.
atas. Salah satu alternatif yang paling baik
untuk dilakukan adalah membuat pembangkit
listrik tenaga surya. Tujuan yang ingin dicapai
adalah
menghasilkan
analisis
teknis,
menentukan jumlah unit modul beserta teknik
pemasangannya, menentukan kapasitas BCR
( Battere Control Regulator), Menentukan
kapasitas
Bidirectional
inverter,
serta
kapasitas battere dan penjadwalan sistem
hibrid antara PLTD dan PLTS,
2.
2.1
Tinjauan Pustaka.
Blok Diagram Pemasangan PLTD
dihibridkan dengan PLTS
Bentuk blok diagram hibrid PLTS – PLTD
yang [3] diperlihatkan pada Gambar 1
Transformator
Distribusi
PLTD
CB
Panel
Sinkronisai
CB
CB
kWh
CB
Ke JTM
PLTD
Modul
PV
Modul
PV
Modul
PV
Modul
PV
Modul
PV
Panel
Sinkronisai
Box Kombinasi
Charge
Kontrol/MPPT
Bi Directional
Inverter
Panel
Distribusi
kWh
CB
Spare
kWh
kWh
CB
Ke Laluhe
Battere
Bank
PLTS
Gambar 1. Blok Diagram PLTS on Grid
c.
a.
b.
Ketika modul surya ( photovoltaik)
mendapat sinar matahari, maka pada
terminal
output
modul
surya
(photovoltaik) tersebut menghasilkan
tegangan listrik.
Tegangan tersebut disalurkan ke charger
kontrol yang berfungsi untuk mengontrol
pengisian dan pengosongan
battere,
serta dapat mengirim daya listrik ke
beban.
54
Agar dapat mempararelkan anatar PLTS
dan PLTD, diperlukan alat sinkronisasi.
Dalam hal ini diperlukan dua unit panel
sinkronisasi, yaitu sinkronisasi di sisi
PLTD ( antara G1 dan G2), dan anatar
PLTD dengan PLTS.
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
2.2
ISSN : 2086-6933
Komponen PLTS
Komponen utama PLTS terdiri dari:
dihubungkan secara seri. Modul surya yang
standar dengan 36 atau 40 buah sel surya
semi kristal silikon yang masing-masing
berukuran 10 x 10 cm, menghasilkan daya
sebesar 38 hingga 50 watt pada tegangan 12
volt pada saat disinari cahaya matahari
dengan intensitas penuh. Contoh modul
surya yang akan ditawarkan dibandingkan
dengan KAK( Kerangka Acuan Kerja )
diperlihatkan pada Tabel 2.[5]
2.2.1 Modul Surya ( Photovoltaik ).
Modul
surya
atau
Fhotovoltaic
merupakan gabungan beberapa sel surya
yang terhubung secara seri. Satu sel surya
mengahasilkan tegangan sebesar 0,45 Volt.
[4]. Tegangan ini sangat rendah untuk dapat
dimamfaatkan secara praktis, sehingga
diperlukan sejumlah sel surya yang
Tabel 2. Spesifikasi Modul Photovoltaic
No
Uraian
Spesifikasi
Spesifikasi Sesuai KAK
1
Jenis Modul Surya
Mono cristal
Mono cristal atau polycristal
2
Kapasitas Total
125,4 kWp
Minimum 125 kWp
3
Kapasitas per modul
245 Wp
Minimum 120 Wp
4
Jaminan Life Time
20 tahun
Minimal 20 tahun
5
Tegangan Max Power
> 24 volt dc
> 24 volt dc
6
Tegangan Sitim DC max
1000 Vdc
7
Jaminan Kualitas
1000 Vdc
Dalam beroperasi 15 tahun
degradasi daya output ≤ 10
%
Penentuan banyaknya modul surya dapat
dilakukan
dengan
persamaan
berikut
[6]
n
P
........ ................................
pn
Dalam beroperasi 10 tahun
degradasi daya output ≤ 10 %
dimana : I1, I2, I3 s/d In : adalah arus yang
keluar pada masing-masing modul Jika modul
surya dipasang secara pararel analisis
tegangan (V) menggunakan persamaa
VT  V1  V2  ......  Vn ......................... (3)
(1)
Dimana :
P = Daya yang direncanakan ( kWp)
Pn = Kapasitas daya listrik setiap modul
surya ( Wp)
2.2.2 Bi Directional Inverter
Bi Directional Inverter berfungsi
merubah tegangan dan arus searah (dc)
menjadi tegangan arus bolak baliok (ac),
atau sebaliknya,Selain itu alat ini juga dapat
melakukan sinkronisasi antara PLTS dan
PLTD (system on Grid)., fasilitas sistem
kontrol regulasi tegangan dan frekuensi.
Spesifikasi Bi Directional Inverter [5]
diperlihatkan pada Tabel 3.
Pemasangan modul surya dapat dilakukan
secara seri maupun secara pararel
tergantung pada kapasitas daya yang
direncanakan. Jika modul surya dipasang
seri, [4] persamaan menjadi:
I T  I1  I 2  I 3 .....  I n
........... (2)
55
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
Tabel 3. Bi directional Inverter yang di tawarkan di banding KAK
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
1
1
Uraia
Kapasitas total
Daya Output perunit
Jumlah phasa/frekuensi
Gelombang Output
Tegangan output
Tegangan input DC
Effesiensi
Total Harmonik Distorsi
Proteksi
Indikator
Audible Alaram
Temperatur
Relative Humidity
Power surge Rating
Spesifikasi yang ditawarkan
50 kW
25 kW
tiga phasa/50 /60 Hz
Sinus Murni
380 VAC(L-L), 220 VAC (L-N)
120 V DC ( Sesuaikan dgn Charge

Spesifikasi berdasarkan KAK
minimum 50 kW
Minimum 10 kW
tiga phasa/50 Hz
Sinus Murni
380 VAC(L-L), 220 VAC (L-N)
Minimum 120 V DC ( Sesuaikan dgn

Over Current, Over Load, Short Circuits, Over
LCD ( display ( tegangan dan arus inverter,
low battere, inferter fault, high temperature
0 - 45 oC
0 - 90
 120 % nominal rating
Over Current, Over Load, Short
LCD ( display ( tegangan dan arus
low battere, inferter fault, high
0 - 45 oC
0 - 90

120 % nominal rating
2.2.3
Solar Charge/MPPT
Solar
Charger/MPPT
yaitu
seperangkat
komponen elektronika yang
berfungsi:
a. Mengatur transfer enerji dari modul surya
(PV) ke baterai dan kebeban secara
efisien dan semaksimal mungkin.
b. Melindungi baterai dari
pengisian
berlebih (overcharge), yaitu dengan jalan
memutuskan proses pengisian baterai
pada tegangan atas untuk menghindari
terbentuknya gas (gassing) yang dapat
menyebabkan menguapnya air baterai
dan korosi pada grid baterai.
c. Melindungi
pengosongan
berlebih
(overdischarge), yaitu dengan jalan
d. memutuskan proses pengosongan pada
tegangan batas bawah untuk menghindari
pembebanan berlebih yang
dapat
menyebabkan kerusakan baterai.
e. Membatasi daerah tegangan kerja baterai
f. Mencegah beban berlebih dan hubung
singkat( short circuit)
g. Melindungi
system dari kekeliruan
instalasi rangkaian dengan polaritas
terbalik
h. Memperpanjang umur baterai.
Spesifikasi Bi Directional Inverter [5],
diperlihatkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Spesifikasi Solar Carger
No
1
2
3
4
Uraian
Kapasitas Daya totall
Daya output/unit
Effisiensi
Cgarging Step
Spesifiksi Solar Charge
50 kW
125 W
> 95,2 %
Minimum 120 V dc, ( sesuai dgn Charge)
Spesifikasi berdasarkan KAK
Minimum 50 kW
Minimum 120 W
>93 %
Minimum 120 V dc, ( sesuai dgn Charge)
5
Proteksi
over current, over load, short circuits, over
temperature, over & under voltage, under
frequensi
6
Lightning Arrester
minimum 25 kA
over current, high voltage disconect (HVD),
Low Voltage Disconect ( LVD), over
temperature, reverse polarity and over load
Pada masukan untuk over current dan over
voltage.
2.2.4 Battere Bank
Kapasitas Batere adalah besarnya
arus listrik ( ampere ) batere yang dapat
dialirkan ke suatu rangkaian luar atau beban
dalam jangka waktu tertentu ( t jam ), untuk
memberikan tegangan tertentu. Kapasitas
suatu battere menyatakan berapa lama
56
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
biasanya antara 50 % – 75 %, tergantung
dari jenis baterainya dan karakteristik dari
baterai. Karakteristik battere type lead –
acid (asam)
dan alkalin di perlihatkan
Gambar 4.
kemampuannya untuk memberikan aliran
listrik pada tegangan tertentu yang
dinyatakan
dalam
ampere-jam(Ah),[6],
karena tidak mungkin suatu baterai
dikosongkan penuh 100 %, maka perlu
diperhitungkan tingkat pengosongannya,
BCR
Discharge
2.80
charge
Full
Charge
2.60
Specific gravity
cell volt
cell volt
Ampere Hours
returned
2.00
charge
1,1
Ampere Hours
discharge
2.20
BCR
1,2
Volts per cell
2.40
Discharge
1,3
1
Volts per cell
Volts per cell
Staedy state
af ter 100 %
100 %
CONSTANT CHARGE
CONSTANT DISCHARGE
CURRENT
CURRENT
1.80
Volts per cell
Specific gravity
Normal
Discharge
1.60
17.00
17.00
07.00
07.00
17.00
17.00
Time ( in HOUR )
Time ( in HOUR )
Gambar 4. Karaktreristik baterai Lead Acid (asam) dan alkalin
Gambar tersebut di atas menjelaskan pada
pukul 17.00 intensitas sinar matahari mulai
berkurang, maka pada saat itu baterai mulai
dibebani hinggá pukul 07.00. Pada saat sinar
matahari mengenai modul surya proses
pengisian oleh Charge Control/MPPT segera
dimulai. Pengosongan
baterai sangat
tergantung terhadap enerji yang digunakan,
dan lama pengisian baterai Sangat
tergantung pada kapasitas BCR dan
intensitas sinar matahari. Besar teganan dan
arus baterai dapat dihasilkan dengan
melakkan dua cara menghubungkan baterai
secara seri dan pararel. Rencana Battere
[7] diperlihatkan pada Tabel 5
Tabel 5. Battere Bank yang ditawarkan di bandingkan dengan KAK
No
Uraian
1 Kapasitas total battere
Spesifikasi Battere yang ditawarkan
Spesifikasi berdasarkan KAK
700 kWh
minimal 700 kWh
OPzS ( Turbular Plate Lead Acid), Deep
Cycle Lead Acid Battere
1200 cycles pada DOD 80 % (
IEC 896-1)
OPzS ( Turbular Plate Lead Acid),
Deep Cycle Lead Acid Battere
Minimum 1200 cycles pada DOD 80
% ( IEC 896-1)
4 Tegangan terminal battere
2 V, 1000 Ah
2 V/ Cel
5 Life Time
5 tahun pada suhu 40
2 Jenis battere
3 Cycle Lift
6 Temperatur Operasi
Sampai 45 oC
o
C
Minimal 5 tahun pada suhu 40 o C
Sampai 45 oC
2.2.5 Hibrid Monitoring Sistem
Hibrid monitoring Sistem berfungsi untuk
menampilkan parameter operasi secara real
time dalam display monitor dengan ukuran
monitor 25”. Disamping itu displai monitoring
memudahkan oporator untuk memonitoring
pengukuran
secara
langsung.
Seperti
pengukuran daya, tegangan, arus, dan energi
listrik. Bentuk prototype hibrid monitoring
diperlihatkan pada Gambar 4.
57
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
PROTOTYPE MONITORING SISTEM
PLTD
V
I
Panel Distribusi
PLTS
P
w
w
V
I
w
P
V
I
P
w
SINGLE LINE DIAGRAM SISTEM HIBRID
PLTS - PLTD
PLTD
CB
Panel Bus Bar
Genset
CB
Panel
Sinkronisasi
S
G
CB
S
kWh
CB
Panel Distribusi
CB
Ke Trafo
Ke Beban
Spare
PLTS
PV
Charge
Bi Directional
Inverter
kWh
S
kWh
Ke Penggunaan
Sendiri
Gambar 4. Prototype Monitoring Sistem Hibrid PLTS - PLTD
Cara instalasi monitoring
dijelaskan sebagai berikut:
sistem,
[3],
a. Untuk mengetahui pengukuran secara
real time, tegangan, arus, daya serta
energi listrik pada PLTD, PLTS dan
Panel Distribusi digunakan 3 unit
tranduser yang dipasang pada ketiga sub
sistem tersebut di atas, dan 1 unit
tranduser penggabung.
b. Transduser pengukuran
berfungsi
mengubah besaran listrik, tegangan,
arus dan daya serta energi menjadi
bilangan binery, dan juga berfungsi untuk
memonitoring sistem.
c. Bilangan binery perlu dikonversi terlebih
dahulu, sebelum masuk ke dalam CPU (
Central
Processor
Unit).
Tampilan
masing-masing besaran pada PLTS,
PLTD dan Panel Distribusi, secara
langsung
dapat terlihat di layar
monitoring.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
Kabel Power dan Kabel PV Modul
Kabel power yang digunakan
dirancang sesuai ukuran daya , tegangan
dan arus, sehingga kabel yang akan
digunakan:
a. Kabel PV dihubungkan menggunakan
jenis kabel NYAF 1 x 4 mm2 (SPLN) dan
kabel
antara
penyangga
modul
menggunakan NYYHY ( 2 x 6 mm2)
(SPLN), dandipasang secara seri atau
pararel menggunakan kontak sambung.
Semua kabel modul PV ditempatkan
pada cable tray yang terbuat dari
alumunium atau galvanis yang terpasang
pada bagian bawah PV.
Kabel dari Combiner PV Array ke solar
charge controller menggunakan jenis
NYYHY 1 x 50 mm2
Kabel dari battere ke solar Charge
Controller menggunakan NYAF 1 x 120
mm2
Kabel power dari inverter ke panel
distribusi menggunakan NYY 4 x 50mm2
Kabel dari panel Distribusi PLTS ke
Panel Sinkronisasi menggunakan kabel
NYY 4 x 50 mm2
Kabel dari panel busbar Genset ke Panel
Sinkronisasi
menggunakan
Twisted
Cable 1 x ((3x70)+(1x50))mm2
Setiap kabel disambung menggunakan
konektor-konektor yang sesuai.
2.2.6
2.2.7
Panel Sring Box dan Combiner PV
Panel sring box kombinasi berfungsi
sebagai:
a. Pertemuan (interface) anatara sel dan
bagian luar.
58
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
b. Melindungi sambungan kabel yang saling
berhubungan
dengan
berbagai
komponen.
c. Modul dan berbagai komponen sistem
fotovoltaik.
f. Memerpanjang umur baterai.
d. Tempat menyimpan blok sambungan (
connection block)
e. Melindungi
system dari kekeliruan
instalasi rangkaian dengan polaritas
terbalik.
Pemasangan
box
kombinasi
diperlihatkan pada Gambar 5
Panel Surya
( Gabungan Seri dan
Pararel )
Box Kombinasi
I
N
V
E
R
T
E
R
Panel Surya
( Gabungan Seri dan
Pararel )
seperti
On Grid
Box Kombinasi
Gambar 5. Pemasangan Box Kombinasi pada PLTS
Bentuk instalasi panel Panel Sring Box dan Combiner PV arrey yang di tawarkan diperlihatkan
pada Gambar 6.
30 mm
Diagram Garis Tunggal Panel
String Box
600 mm
50 mm
Panel String
Box
CB
800 mm
CB
Dari PV
Ke Charge
Controller
Cor Beton
Bertulang
600 mm
Lightning Arrester
Pondasi
300 mm
Gambar 6. Pemasangan Panel String Box dan Diagram Garis Tunggal
59
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
2.2.8 Panel Busbar Genset
Panel busbar genset berfungsi untuk
mempararelkan Generator pertama (G1) dan
Generator kedua ( G2). Bentuk rencana
pemasangan panel dan diagram Segaris
Busbar Genset yang ditawarkan diperlihatkan
pada Gambar 7
Panel Busbar dilenkapi
Sinkronisasi
Genset
CB 25 kW
CB 25 kW
G1
kWh
CB 50 kW
Ke Panel Sinkronisasi
PLTD - PLTS
CB 25 kW
CB 25 kW
G2
Gambar 7. Panel Busbar Genset
2.2.9 Panel sinkronisasi
Panel sinkronisasi berfungsi sebagai
alat untuk melakukan sinkronisasi antara
PLTS dengan PLTD.
Syarat melakukan
kerja pararel adalah:
a. Tegangan dan frekuensi harus sama
b. Urutan phasa dan jumlah phasa
sama.
Bentuk rangkaian kerja pararel
ditawarkan
menggunakan
sinkronoskop, seperti diperlihatkan
Gambar 9.
harus
yang
lampu
pada
Panel Sinkronisasi PLTS - PLTD
PLTD
CB 50 kW
CB 50 kW
CT
Bi Directional
Inverter PLTS
CB 50 kW
OCR
Triping
Coil
S
Gambar 9. Panel sinkronisasi PLTS-PLTD
60
Ke Panel Distribusi
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
Rangkaian sinkronisasi [8] diperlihatkan pada
Gambar 9.
CB - 1
PLTD
Ke Panel Distribusi
CB - 3
V
Lampu
Sinkronoskop
CB - 2
PLTS
Ke Panel Distribusi
S
Gambar 9. Rangkaian Sinkronisasi PLTS - PLTD
Cara kerja sinkronisasi PLTS dengan PLTD
dijelaskan sebagi berikut:
a. Bi Directional Inverter
dan PLTD
sudah dioperasikan CB1 dan CB 2 on
( masuk ) CB 3 (off).
b. Untuk menyamakan tegangan dan
frekuensi perhatikan lampu, jika ketiga
lampu menyala redup maka tegangan
dan frekuensi belum sama, untuk
memastikan dapat dilihat dari alat ukur
volt meter
c. Cara menyamakan tegangan dan
frekuensi atur putaran generator dan
arus exitasi, hingga lampu menyala
sama terang, dan tegangan pada alat
ukur antara phasa RS = ST = TR sudah
sama besar.
d. CB 3 dimasukkan, proses kerja parrel
sudah dilakukan.
2.2.10 Panel Distribusi
Panel distribusi berfungsi untuk
mendistribusikan beban-beban listrik dari
pembangkit ke pelanggan. Mengacu pada
KAK bentuk panel distribusi diperlihatkan
pada Gambar 10.
CB 100 kW
Ke Trafo 100 kVA
CB 100 kW
kWh
CB 40 kW
Dari PLTS/PLTD
Ke Laluhe
CB 40 kW
Cadangan
Gambar 10. Diagram Segaris Panel Distribusi
61
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
3.
ISSN : 2086-6933
Metodologi
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian.
Waktu penelitian dilakukan mulai bulan
April hingga bulan Mei 2010, di PT. PLN
PERSERO,
SULUTTENGGO,
Pulau
Marampit Sulawesi Utara ( Manado).
Penelitian dilakukan dengan cara membuat
perencanaan PLTS yang akan dibangun,
beserta
kelengkapannya,
agar
dapat
dihibritkan dengan PLTD.
Daya yang direncanak an
Kapasitas Daya Modul
50.000
n
125
n  400 unit madul
n
Jadi untuk merencanakan 50 kWp,
dibutuhkan modul sebanyak 400 unit.
4.2 Pemasangan PV
Pemasangan PV ada yang dihubungkan
seri dan ada yang dihubungkan pararel.
Cara menentukan hubungan seri dan pararel
PV, sangat tergantung pada daya output
solar.
charge controller/MPPT. Mengacu total daya
maksimum 50 kW. Sehingga lay out
pemasangan
PLTS dan Bi Directional
inverter, input tegangan yang dibutuhkan
antara 220 volt dc hingga 400 volt dc,
sementara output dari modul PV hanya 31,35
volt dan arus 7,82 A, sehingga dibutuhkan :
 Hubungan PV yang dipasang seri.
Kebutuhan tegangan input inverter antara
220 volt hingga 400 volt dc dibagi dengan
31,35
volt
dc
output
maka
3.2 Alat Dan Bahan.
Alat dan bahan yang digunakan untuk
membangun PLTS terdiri dari:
a. Pondasi beton core , tiang galvanis 2”
dan rangka penyangga modul surya 1
lot, untuk ukuran 50 kWp.
b. Modul surya kapasitas
125
Wp,
sebanyak 400 modul
c. Battere Controller Charger kapasitas
d. Bidirectional Inverter 2 unit kapasitas 25
kW
e. Battere OPzS ( Turbular Plate Lead Acid), Deep
cicle 80 %, 2 V, 2000 Ah, sebanyak 300 unit.
f.
g.
Panel kontrol dan sistem monitoring,
serta sinkronisasi PLTS – PLTD.
Sistem proteksi OCR ( Over Current
Relay), OVR ( Over Voltage Relay), FR (
Frekuensi), Arrester.
220
400
atau
31,35
31,35 :
PVseri  7,01 atau
12,75
PVseri 
4. Hasil dan Bahasan
4.1 Penentuan Jumlah Modul PV
Mengacu
pada
daya
yang
di
rencanakan pada PLTS sebesar 50 kWp.
Spesifikasi PV, daya setiap modul yang
ditawarkan
menghasilkan
daya
125
watt/modul
sehingga
menggunakan
persamaan (1) diperoleh jumlah modul
sebanyak:
Jadi jumlah modul yang dapat dipasang
secara seri antara 7 hingga 13 modul, dipilih
10 modul maka tegangan out dari system ini
adalah 313, 5 volt. Bentuk pemasangnya
diperlihatkan pada Gambar 2.
62
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
1
2
3
4
ISSN : 2086-6933
5
6
7
8
9
10
MCB 6 A
360 Volt
Gambar 2. Susunan PV secara seri
Mengacu pada gambar 2, dapat dilakukan
analisinya, dengan persamaan (2)
Analisis Tegangan dan arus dan daya per
blok:
I T  I 1  I 2  I 3 .....  I n
a. Tegangan output group = 31,35 volt/ PV
x 10 PV pasang seri = 313,5 Volt
b. Arus output group = 7,82 A/PV x 10,2 PV
pasang pararel = 80 Amper,
c. Daya yang dapat dibangkitkan per Blok
oleh PLTS = 313,5 volt x 80 = 25,1 kWp
d. Jumlah Daya Total (Blok ada 2 x 25,1
kWp) = 50,2 kWp
I T  7,82 A
Analisis Tegangan menggunakan persamaan
(3)
VT  V1  V2  ......  Vn
VT  31,35  31,35  31,35  31,35  31,35
 31,35  31,35  31,35  31,35  31,35
VT  313,5 volt
4.3
Penentuan Jumlah Battere
Mengacu KAK , bahwa kapasitas total
battere minimum 700 kWh pada C 10.
Battere yang di tawarkan Deep cycle Lead
Acid Battere kapasitas perunit 2 V, 1000 Ah.
Sehingga jumlah battere dapat dianalisis:
Kapasitas battere (W) = 700.000 Wh
Daya Battere/unit ( P) = Tegangan battere x
arus battere hour
= 2 x 1000
= 2000 Wh
Maka jumlah battere
= Kapsitas battere
(W) / Daya battere perunit
= 700.000 / 2000
= 350 unit battere
Bentuk pemasangannya modul PV seri dan
pararel diperlihatkan pada Gambar 3.
Kebutuhan arus maksimum untuk Charge
MPPT adalah 400 A, dibagi dalam lima (5)
Grup, maka 80 A, dibagi dengan 7,82 A,
Maka:
80
7,82
PVpararel  10,2 unit
PVpararel 
Jadi diperoleh :
a. PV ± 10,2 unit PV dipasang pararel
b. PV 10 unit di pasang Seri;
c. Jumlah panel tiap Blok = 102 unit.
63
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
30 kW
Box
Kombin
asi
Charge
Kontrol/
MPPT
50
kW
Panel
Surya
Gabungan Seri dan
Pararel
30 kW
Bi Directional Inverter
50 kW
W
Blok
2=25
.000
p
Ke Panel Sinkronisasi PLTS-PLTD
Panel
Surya
Gabungan Seri dan
Pararel
Box
Kombin
asi
W
Blok
4=25
.000
p
Battere
Bank
350 unit
Gambar 3. Pemasangan Seri dan Pararel Modul PV, Kapasitas 50 kWp
4.4
Analisis Waktu Operasi sesuai KAK
Jika semua beban disuplai oleh
Model operasi yang diminta mengacu
PLTS, maka
operasional PLTS
KAK dijelaskan sebagai berikut:
dijelaskan pada Tabel 1.
4.1. Beban disuplai oleh PV Array dan
Battere Bank.
Tabel 1. Beban disuplai oleh PV Array dan Battere Bank.
Beban ( kW)
Beban harian rata-rata 20 kW
PLTD
PLTS
Battere
Jam
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Keterangan:
a. Pada pukul 09.00 hingga 15.00, PV
beroperasi untuk:
- Mensuplai beban 20 kW
- Mengisi battere 30 kW, jika batere
kosong.
b. Pada pukul 16.00 hingga 24:00 battere
bank yang mensuplay beban.
c. Pada pukul 24.00 hingga 07.00, PLTD
yang beroperasi
Analisis waktu operasi, berdasarkan
waktu penyinaran sinar matahari terhadap
modul surya. Karena modul surya hanya
dapat beroperasi secara maksimum antara
pukul 09.00 hingga 15.00, maka
PV
direncanakan akan beroperasi pada jam
tersebut. Operasi
PV digunakan untuk
mensuplai beban 20 kW, dan mengisi battere
30 kW.
4.2
Analis
Pengosongan
dan
Pengisian Battere
Analisis pada tabel 1, terhadap
pengosongan
dan
pengisian
battere
dijelaskan sebagai berikut:
- Waktu operasi battere
= 8 jam
- Daya yang disuplai
= 20 kW
- Energi batere yang terpakai = 20 kW * 8
jam, atau = 160 kWh
- Pengosongan battere = 160 kWh / 700
kWh, = 22,8 %
64
Elektriese Vol.1 No. 2 November 2010
ISSN : 2086-6933
Analisi Pengisian battere:
a. Daya dari PV untuk mengisi kekosongan
battere = 30 kW
b. Energi battere yang terpakai = 160 kWh
c. Sehingga lama pengisian battere (t) t =
Energi
battere
terpakai
/
Daya
pengisianbattere
= 160 kWh /30 kW
= 5,3 jam.
Jadi battere akan terisi penuh setelah
dilakukan pengisian
selama 5,3 jam.
Sementara waktu penyinaran matahari
mencapai 5,4 jam. Jadi sebelum matahari
medapat penyinaran matahari terrendah,
battere bank sudah terisi penuh
e. Waktu yang dapat dioperasikan
untuk sistem hibrid PLTS dengan
PLTD adalah : Modul PLTS
beroperasi mulai pukul 08:00 s.d
15:00 selama 7 jam. Battere Bank
beroperasi 8 jam mulai pukul 16:00
s.d 24:00 dan PLTD 7 jam dari pukul
00:00 s.d 07:00.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Ridwan M.. Laporan Tahunan Direktorat
Jendral Listrik. Bidang Energi Listrik.
DJPEL ( Direktur Jendral Pemanfaatan
Energi Listrik). Jakarta. 2010
[2] Lahole S. dkk. KAK ( Kerangka Acuan
Kerja) Pembangunan PLTS sistem
Hibrid PLTD. PLN. Sulutenggo. Manado.
2010.
[3] Eric L . Sistem Hibrid PLTS-PLTD. PT.
Smiko. Indonesia. Jakarta.2010
5. Kesimpulan
Mengacu hasilbahasan serta data-data
yang dihasilkan untuk merancang PLTS
kapasitas 50 kWp yang dihibridkan dengan
PLTD dapat disimpulkan:
a. Jumlah modul yang diperlukan
sebanyak 400 modul surya, masingmasing modul mempunyai daya 125
Wp.
[4] Djojohadikusumo. Perencanaan PLTS.
ITB ( Institut Teknologi Bandung).
Bandung. 2006
[5] ........ PT. Smiko. Brosur
Teknik
Spesifikasi Modul surya. Laboratorium
PT. Smiko. Jakarta. 2010
b. Penyusunan pasangan modul dibuat
menjadi 2 grup, masing-masing grup
menghasilkan daya 25,2 kWp.
c.
[6] Unggul W. Energi Listrik Baru Terbarukan.
Universitas Brawijaya. Malang. 2008
Untuk pengisi battere digunakan 1
unit
Battere
kontrol
regulator,
berkapasitas 50 kW.
[7] ............ Battere Nippres.. Brosur Teknik
Battere Nippres. Jakarta. 2010
.
[8]. Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik.
Institut Teknplogi Bandung ( ITB).
Bandung. 1990.
d. Kapasitas
battere
700
kWh,
memutuhkan battere sebanyak 350
unit, masing-masing
mempunyai
kapasitas 2 V, 1000 Ah.
.
65