Membangun Tower Base Station Tenaga Surya

Merencanakan Tower (BTS) Tenaga Surya

Jika Anda ingin membangun sebuah tower atau BTS di sebuah tempat yang tidak terdapat daya dari listrik grid (PLN), maka menggunakan sumber dari panel surya (PLTS) adalah alternatif yang baik.
Pada dasarnya agar kebutuhan Anda terpenuhi dengan sistem ini adalah:
Daya dari panel surya harus lebih besar dari daya yang digunakan peralatan di BTS

Sistem panel surya ini harus menyerap energi yang lebih banyak dari cahaya matahari dibanding energi yang digunakan BTS.

Langkah 1 – Berapa daya yang Anda gunakan?

Agar sistem PLTS bekerja seusai kebutuhan, Anda perlu melihat kebutuhan daya radio AP atau perangkat yang digunakan di tower Anda. Tiap perangkat akan memiliki rating daya yang dapat diperiksa dengan mencari info spesifikasi model perangkat dan data daya yang digunakan dalam watt.

Jika anda tidak mendapatkan informasi rating watt yang dibutuhkan, Anda dapat menggunakan multimeter atau perangkat alat ukur watt meter (seperti kill-a-watt). Kill-a-watt (Watt meter) adalah perangkat dengan ukuran seperti surge protector dengan layar lcd kecil. Alat ini memberi informasi kepada Anda berapa daya watt per jam untuk perangkat yang dipasang ke alat tersebut, yang digunakan di tower.

Untuk contoh referensi produk ubiquiti:

• Powerstation 2 6.5w
• Nanostation2 4w
• Nanostation2 Loco 4w
• Bullet2 4w
• Picostation2 4w
• Bullet2HP / Pico HP 8w

Cara lain mengetahui berapa besar daya yang digunakan sebuah perangkat, adalah melihat adaptor/ power supply yang digunakan perangkat.

Adaptor listrik di atas tertulis bahwa adaptor ini memiiliki output 12 volt dan 800 miliampere. Untuk mengubah menjadi satuan watt, tinggal kalikan besarnya tegangan dan arus listriknya.

12v x 0.8a = 9.6 watt - Adaptor ini mampu memberikan daya ke perangkat hingga 9.6 watt. Perangkat tersebut mungkin tidak memakai daya hingga 9.6 watt, maka Anda tetap membutuhkan multimeter atau watt meter kill-a-watt untuk mendapat hitungan yang akurat.

Catatan Penting:

Anda sebaiknya selalu menggunakan perangkat dengan rating tegangan yang mendukung 12 volt. Jika perangkat Anda tidak bisa menggunakan supply tegangan 12 volt, Anda harus menggunakan converter 12v DC ke (x) DC yang artinya kehilangan sebagian daya selama pengubahan nilai tegangan. Perangkat dari contoh referensi di atas dapat mendukung tegangan langsung 12 volt dari aki/baterai, yang artinya sesuai untuk digunakan di sistem PLTS.

Catatan penting yang lain adalah Anda sebaiknya hanya menggunakan perangkat keluaran tegangan DC saja. Jika adaptor/ power supply perangkat Anda memiliki AC output, maka akan membutuhkan alat tambahan yang akan menambah biaya dan kehilangan daya lewat perubahan arus DC ke arus AC.

Setelah Anda sudah mengetahui kebutuhan rating daya listrik semua perangkat Anda, jumlahkan semuanya. Jika Anda memiliki sebuah powerstation2 dan sebuah bullet2hp, Anda akan menggunakan total daya listrik sebesar 14.5 watt per jam.

Untuk menghitung berapa daya per hari, kalikan nilai perjam dengan 24. Untuk contoh di atas, yaitu PS2 and B2HP, perangkat tersebut menggunakan 348 watt per hari.

Langkah 2 - Bank Baterai

Sebuah bank baterai ini berfungsi untuk menyimpan daya dari surya yang bisa digunakan pada malam hari atau saat hari mendung atau hujan siang hari. Bank baterai Anda perlu dibuat dari satu atau lebih baterai "deep cycle" (aki kering tipe deep cycle)  yang akan menjalakan peralatan di tower selama beberapa waktu tanpa cahaya surya. Hasil yang terbaik hampir di seluruh tempat idealnya adalah bahwa bank baterai tersebut dapat bekerja untuk jangka waktu 4 - 5 hari tanpa cahaya surya yang cukup.

Apa itu baterai "deep cycle"?

Deep Cycle Baterai adalah tipe khuus baterai yang memiliki kapasitas besar yang mana dapat di "discharge" (digunakan) secara reguler hingga 50% dari kapasitasnya. Baterai jenis ini mirip seperti baterai atau aki kendaraan tapi memiliki perbedaaan kandungan kimiawi yang berada di dalamnya.
Aki kendaraan dibuat untuk discharge hanya sedikit saja nilainya, dan dicharge ulang (isi setrum) secepatnya. Mendischarge aki kendaraan akan meninggalkan efek yang buruk, dan efek terburuknya jika aki tersebut berjalan tanpa dicharge ulang. 20 kali saja  discharge yang besar akan dapat merusak aki kendaraan (soak) dan berhenti menerima charge penuh lagi, dimana baterai deep cycle dapat menangani beberapa ratus kali discharge yang besar, dan dapat berjalan lebih lama tanpa di charge ulang.

Namun walaupun kemampuan discharge baterai deep cycle yang besar, tetap dianjurkan agar kapasitasnya tidak turun hingga di bawah 50%, baterai ini tetap dapat berfungsi beberapa hari bahkan kadang beberapa pekan tanpa dicharge ulang tetap masih baik seperti baru.

Baterai deep cycle memiliki besar rating pada sisinya. Rating tersebut memuat spesifikasi tegangan (volt) - biasanya 6 atau 12 volt, dan Amper-Hour (per jam) / AH. Makin mahal harga baterai akan memiliki nilai amper per jam (AH) lebih besar yang artinya kapasitasnya lebih besar. Direkomendasikan untuk membeli baterai dengan tegangan 12 volt karena panel surya umumnya juga bermain pada rating 12 volt. Jika Anda butuh membeli baterai keluaran 6 volt, harus menggunakan pengkabelan khusus untuk menambah volatse ke 12 volt. Anda dapat memakai lebih banyak baterai untuk menambah kapasitas, seperti yan akan kita lihat di bawah ini.

Metode Pengkabelan

Ada dua cara untuk menggabung beberapa baterai sekaligus. Anda dapat menggunakan keduanya dalam satu rangkaian jika Anda suka. 

• Paralel: Ini artinya kapasitas Amp-Hour baterai akan digabung bersama.
• Seri: Ini berarti bahwa voltase baterai akan digabung bersama.

Jadi berapa besar bank baterai yang Anda butuhkan?

Misal Anda membutuhkan bank baterai yang akan berjalan di tower BTS  untuk beberapa hari tanpa cahaya surya yang cukup, dan tanpa mendischarge baterai di bawah 50%. Agara sistemn PLTS ini bekerja baik, kita perlu menghitung daya harian yang digunakan perangkat di tower, kalikan beberapa hari , dan kalikan 2 sebagai faktor 50% batas discharge baterai.

Untuk contoh awal di atas, sebuah PS2 dan sebuah B2HP, kita perlu 4 hari 348 watt, dikalikan 2. Ini artinya kapasitas bank baterai membutuhkan 2.784 watt.

Untuk mengubah watt ke amp-jam, kita bagi dengan voltase baterai (12) yaitu 2784 / 12 = 232 Ah. Mari dibulatkan saja menjadi sekitar 240 Ah.

Agar terpenuhi hal di atas, kita membutuhkan:

• 2x 6 volt 240ah baterai dirangkai seri.
• 2x 6 volt 120ah baterai dirangkai seri -paralel- ke pasangan lainnya dari 2x 6 volt 120ah dirangkai seri.
• 2x 12 volt 120ah baterai dirangkai paralel.

Jenis Baterai

• Flooded / Sell Basah: Adalah tipe baterai deep cycle yang jenis lama dan umum. Perlu perawatan seperti penambahan cairan ke baterai. Cairan di dalamnya akan hilang menjadi gas ketika dicharge ulang.
• Gel atau AGM: Adalah sealed and maintanence free (bebas perawatan). Dalam jenis ini tidak ada gas yang hilang karena baterai disegel atau ditutup sedemikan rupa, dan sebuah pengendali panel surya khusus dibutuhkan, sehingga tekanan gas yang terjadi tidak merusak baterai. Gel atau AGM ini dapat memberikan daya yang lebih besar, lebih cepat, dan sangat ideal untuk menyalakan mesin atau menggunakannya di kapal. Baterai jenis ini juga bekerja baik bagi kebutuhan radio Wireless ISP di tower.

Langkah 3 - Berapa besar panel surya yang dibutuhkan?

Ini bergantung dari berapa lama jam rata-rata cahaya matahari perharinya, terutama selama musim hujan.

Insolasi adalah cara pengukuran yang tepat untuk digunakan. Insolasi adalah suatu pengukuran dari energi matahari yang sampai di suatu daerah tertentu di permukaan bumi. Cara ini lebih akurat daripada hitungan jam cahaya matahari, yang mana insolasi menggunakan sudut dari pada matahari, dan faktor-faktor lingkungan lainnya. Hitungan jam cahaya matahari lebih mudah dipakai di mana Anda hanya menggunakan beban kurang dari 20 watt saja.***

Di skenario dalam contoh di atas tadi, kita memiliki rata-rata 4 jam tiap hari selama musim hujan (atau musim dingin). Anda dapat mencari tahu perkiraan lama jam puncaknya cahaya matahari dari sumber perkiraan cuaca di tempat Anda.

Panel surya butuh menyerap energi surya yang cukup untuk menjalankan peralatan di tower BTS tiap hari, sekaligus mengisi ulang baterai untuk berjalan pada saat hujan atau musim penghujan (atau musim dingin).

Jadi jika pada contoh kita memiliki 4 jam cahaya matahari untuk menyerap kebutuhan 24 jam dalam watt (348 watt), itu artinya kebutuhan dasarnya memerlukan panel surya sebsar 87 watt. (348 / 4 = 87 watt per jam).

Sekarang kita memerlukan faktor tambahan saat isi ulang baterai setelah periode hari hujan. Di mana skenario hujan hingga 4 hari, dan hari ke lima 5 ternyata cuaca cerah panas, artinya 5 hari daya yang digunakan harus diserap kembali. pada contoh adalah 1.740 watt. Jadi kita perlu menyerap daya sebesar ini secepatnya sebelum hujan kembali. Jadi untuk mendapat energi 1.740 watt selama 4 jam cahaya surya, berarti kita perlu panel sebesar 435 watt. Jika ingin, kita dapat membuat target untuk isi ulang baterai selam 2 hari. Maka kita punya 8 jam untuk menyerap daya untuk 6 hari - yang mana sebuah panel 260 watt cukup untuk dipakai. Jika Anda memutuskan untuk mengatur waktu isi ulang lebih lama, Anda dapat menghemat biaya untuk panel surya, tapi akan memerlukan tambahan biaya untuk membeli baterai dengan tujuan menambah kapasitas bank baterai dalam kasus Anda hanya mendapat sehari panas, kemudian kembali hujan.

Namun ada kemungkinan jika kita memiliki rata-rata 4 jam cahaya matahari tiap hari saat musim penghujan musm dingin), maka ada sisa waktu jam lainnya yang bisa terjadi hujan atau mendung atau bisa juga cerah. Hali ini artinya, pada saat hari cerah ada peluang hingga 8 jam untuk menyerap daya dibanding perkiraan sebelumnya yang 4 jam saja. Memang sebaiknya untuk memperbesar daya panel surya untuk berjaga-jaga, jadi Anda tidak perlu berharap banyak pada pada tambahan waktu cahaya matahari yang bisa diserap melebihi angka rata-rata pada musim penghujan.

Jenis Panel Surya

• Polycrystalline: Biaya produksi yang murah, tapi tidak lebih efisien daripada jenis mono. Ukuran fisik panelnya umumnya lebih besar untk menghasilkan besar watt yang sama (dengan mono).
• Monocrystalline: Biaya produksi yang lebih mahal, tapi lebih efisien dibanding jenis poly dan dapat menyerap energi, besar watt per segi dari solar sel.

Cuaca Berawan: bebebrapa panel surya tetap akan menyerap energi dari cahaya matahari ketika masih ada cahaya saat berawan atau mendung (berawan putih), dan kadang dapat bekerja hingga 40% dari maksimal besar rating di panel surya tersebut. Anda mungkin tertarik untuk memeriksa performa panel surya Anda dengan menggunakan multimeter dan menguji keluaran panel surya pada saat cuaca berawan.

Selanjutnya kita akan menggabungkan semua poin-poin yang telah dibahas tadi.

Langkah 4 – Pengendali Panel Surya

Sebuah pengendali sistem surya panel (PLTS) dapat menjalankan 6 tugas utama.

• Melindungi daya yang akan hilang dari baterai jika arus berjalan balik ke panel surya pada saat malam hari
• Melindungi panel surya over charge (kelebihan isi ulang) ke baterai dengan memutusnya ketika kapasitas baterai sudah penuh
• Memberikan indikator status baterai dalam kondisi tercharge atau sedang mengisi ulang Charge
• Menghentikan baterai saat terdischarge terlalu banyak, dengan memutus arus ke beban perangkat ketika kapasitas baterai terlalu rendah.
• Menghitung berapa banyak daya yang sudah dipakai pada perangkat yang Anda gunakan
• Membantu meringankan besar perawatan yang dibutuhkan oleh bank baterai dengan mengisi ulangnya secara baik

Pengendali sistem panel surya jenis lama biasa disebut regulaor panel surya. Karena secara sederhana alat ini menghentikan baterai dari over charge dan  hanya menggunakan relai dan voltmeter untuk memeriksa kapan untuk memutus dan menyambung kembali ke panel.

Anda perlu memastikan bahwa Anda mendapatkan pengendali panel surya yang akan menampilkan informasi status dari charge bank baterai. Hal ini dapat membantu menganalisa masalah jika tower BTS Anda berhenti bekerja dan pelanggan Anda sangat butuh untuk diperbaiki secepatnya.

Besar pengendali panel surya

Panel-panel surya memiliki rating maksimal arus keluaran dalam ampere. Jika Anda merangkai panel-panel tersebut dengan cara paralel, Anda akan menjumlahkan ampere maksimal tiap panel - Anda butuh sebuah pengendali panel surya yang dapat mengerjakan kebutuhan ini, paling tidak sebesar total ampere panel tersebut dengan tambahan kapasitas untuk cadangan. Adalah bijaksana untuk membeli sebuah pengendali yang dapat memenuhi dua kali lipat besar arusnya dari yang dibutuhkan, jika Anda memang berkeinginan menambah radio AP atau panel surya di masa yang akan datang.

Juga perlu untuk memeriksa jika Anda sudah menggunakan baterai gel atau basah, bahwa pengendali atau regulator tersebut bisa bekerja dengan jenis baterai yang Anda miliki. Hal ini khususnya jika Anda menggunakan AGM atau baterai gel. Pengendali tersebut perlu diset untuk mencharge is ulang baterai dengan cara yang lebih spesifik yang mana tidak akan menimbulkan tekanan gas di dalam baterai. Baterai basah memerlukan ventilasi udara, karena jenis ini tidak sepenuhnya tersegel, dan ada gas yang keluar ketika diisi ulang.

Beban Keluaran (output)

Satu fitur yang penting dari sebuah pengendeli panel surya ada keluaran untuk beban. Hal ini dibutuhkan ketika Anda menyambungkan ke perangkat di tower. Anda perlu berhati-hati dengan fitur ini. Beberapa pengendali berasumsi akan secara otomatis mengendalikan lampu dan memindah saklar on ke beban keluaran saat malam hari, dan memadamkan beban keluaran saat siang hari. Untuk radio AP yang bekerja 24 jam, Anda perlu pastikan beban keluaran dan dinyalakan sepanjang waktu dan tidak akan dipadamkan oleh fitur saklar otomatis ketika akan membeli pengendali. Beberapa pengendali, megijinkan Anda menekan tombol untuk memindah saklar beban keluaran "on" atau "off", atau menggunakan tampilan menu untuk mengaktifkan fungsi seperti menyalakan beban keluaran selama (x) jam setelah gelap (malam hari) dan memutus saat pagi hari. Hal terpenting adalah pengendali tersebut mengijinkan pilihan kendali manual saja.

Langkah 5 - Mengarahkan panel surya

Anda perlu mengarahkan posisi panel surya Anda sehingga permukaannya menuju ke arah cahaya surya pada saat musim penghujan (musim dingin).

Selama musim hujan atau musim dingin, matahari akan di posisi sudut yang lebih rendah dari pada musim semi (atau kemarau di Indonesia). Karena lebih banyak waktu jam sinar matahari saat musim semi / kemaraur, kita tidak perlu khawatir panel surya kurang efisien karena sudutnya, tapi pada musim dingin, hal itu cukup berpengaruh banyak. Oleh karena itu Anda perlu menarahkan posisi panel surya Anda sehingga menjadi lebih efisien di musim dingin.

Di bawah ini ada link ke situs yang dapat menjelaskan lebih lengkap bagaimana untuk mengarahkan panel surya Anda dan menghitung sudut yang diperlukan. Di sana diberikan contoh untuk pemanas air tenaga surya, tapi sudut-sudutnya akan tetap sama untuk sebuah panel tenaga suryaIt.

Solar Direct's Angle Guide

Langkah 6 - Merangkai seluruhnya

Langkah 7 - Situasi terburuk terjadi - baterai kosong

Jadi apa yang akan Anda lakukan ketika Anda mengetahui kondisi di tower dimana telah hujan terlalu lama dan bank baterai Anda menjadi kosong kapasitasnya.

Idealnya Anda perlu memiliki

• Sebuah generator portabel dengan kemampuan sekitar 300 watt dengan keluaran 12v DC dan AC - pastikan keluaran amper 12 v lebih rendah dari batas amper keluaran beban pengendali panel surya.
• Sedikit baterai cadangan atau sepasang baterai untuk menukar di bank baterai Anda untuk bekerja di tower selama 2 hari.

Langkah pertama tentu memeriksa pengendali panel surya. Beberapa model memiliki layar lcd yang akan menunjukkan kode error untuk membantu Anda menganalisa masalahnya. Jika memang telah terjadi hujan yang cukup lama maka Anda perlu menambah panel surya dan memperbesar kapasitas bank baterai Anda untuk mencegah kejadian baterai kosong terjadi lagi.

Anda dapat memutus jalur ke panel surya, dan menyambung input panel surya dari pengendali panel surya ke keluaran 12 v dari generator dan aman mengisi ulang bank baterai dan menjalankan tower BTS lagi. Untuk mengisi ulang lebih cepat, Anda perlu memutus jalur ke baterai dari pengendali panel surya dan langsung disambungkan ke jalur keluaran 12 v generator.

Cara lainnya adalah membawa cukup baterai yang terisi penuh dan menyambungkannya secara paralel ke bank baterai Anda - cara ini akan mengalirkan daya ke perangkat di tower dan juga mengisi ulang beberapa baterai Anda yang telah kosong.

Apapun aksi yang Anda akan lakukan, faktanya adalah Anda tetap harus mengerjakan solusi apa yang menyebabkan masalah tersebut, menyelesaikannya secepatnya dan menyalakan kembali tower BTS Anda atau beresiko kehilangan pelanggan. Tentu tidak bagus bagi pelanggan akses internet Anda terputus beberapa hari saat hujan karena bank baterai Anda tidak cukup besar untuk mencukupi kebutuhan di lokasi Anda.

Sekedar catatan tambahan adalah bahwa sistem PLTS dengan menggunakan sumber tenaga surya seluruhnya seperti pada artikel ini sering disebut sistem "off-grid", sebenarnya masih ada model PLTS lainnya yang disebut "on-grid" atau hybrid antara sumber PLTS dikombinasikan dengan jaringan grid PLN dan lainnya.

Contoh pada artikel ini bisa dikembangkan sesuai kebutuhan di tempat Anda, misal untuk menyalakan lampu di rumah yang menggunakan dc dan sebagainya.

diterjemahkan bebas dari

source