Pada artikel lama yang telah publikasikan sebelumnya, yaitu Membangun Tower Base Station Tenaga Surya telah ditulis prinsip atau ide dasar bagaimana membangun sebuah sistem tower base station tenaga surya dengan sistem "off-grid" atau sepenuhnya menggunakan sistem pembangkit surya atau PLTS, maka kali ini kami akan membahas tutorial sederhana membangun pembangkit listrik tenaga hybrid PLTS dengan grid (jaringan) PLN untuk kebutuhun perangkat dc seperti untuk wireless base station maupun lampu dc, dan lainnya.
Jika pada kasus sistem PLTS off-grid, di mana tidak ada sumber energi listrik lain yang tersedia seperti jalur grid PLN di tempat yang kita pasang sistem tersebut, maka untuk kasus hybrid ini, tempat yang kita pasang sistem PLTS hybrid tetap ada sumber listrik PLN namun kita menggunakan sistem PLTS untuk kebutuhan perangkat atau peralatan listrik tertentu, misal untuk lampu, kamera cctv, charger telepon genggam, router WiFi dan yang lainnya terutama perangkat-perangkat Anda yang memilki input arus dc rating12 volt.
Fungsi Sistem Hybrid
Tujuan pembuatan sistem sumber listrik berbasis hybrid ini memberikan sebuah solusi alternatif sumber energi yang ramah lingkungan, tidak berisik dan mudah dikerjakan oleh semua orang. Paling tidak ada beberapa fungsi sistem pembangkit listrik hybrid PLTS dan grid PLN ini.
- Menjadi sumber energi alternatif yang ramah lingkungan
- Bisa berfungsi pengganti sumber listrik utama seperti PLN jika terjadi pemadaman (sumber cadangan).
- Menghemat biaya listrik dari grid PLN
- Bisa menggantikan peran sumber listrik cadangan yang kurang ramah lingkungan seperti genset yang berisik dan memerlukan bbm untuk menjalankannya.
Mungkin masih ada beberapa point yang bisa disebutkan, namun paling tidak poin-poin tersebut sudah bisa menjelaskan kegunaan sitem listrik hybrid ini.
Untuk informasi, bahwa tutorial sederhana ini hanya memberikan contoh penggunaan peralatan berbasis arus dc, jadi tidak semua perangkat di rumah tangga bisa menggunakan sumber langsung dari PLTS ini. Jika Anda menginginkan perangkat berbasis arus bolak-balik ac, maka diperlukan perangkat dc to ac converter atau biasa disebut inverter untuk merubah arus dc ke ac, namun hal ini menyebabkan ada daya listrik yang hilang karena proses perubahan pada perangkat inverter. Biasanya perangkat inverter ini dipakai pada sistem PLTS off-grid maupun hybrid on-grid skala besar untuk keseluruhan listrik rumah tangga, karena untuk menyalakan mesin-mesin seperti motor pompa air, mesin cuci, kulkas, pendingin udara ac, televisi, komputer dan lain-lain.
 | |
| Contoh inverter dc to ac (sumber: akowadcac.com) |
Untuk membangun sistem PLTS paling tidak Anda perlu menyiapkan baterai atau aki, panel surya, dan pengendali panel surya (solar controller), serta kabel penghubung. tidak lupa termasuk yang penting adalah dioda atau rectifier jika Anda menghubung paralel antar baterai dan juga antar panel surya untuk pengaman arus dc. Tambahan lain sekring (fuse) atau bisa juga mcb dc sebagai breaker pengaman jika terjadi korsleting listrik.
Posisi fuse atau mcb dc ini terutama digunakan pada input dan ouput pengendali panel surya. Biasanya pengendali surya ini mempunyai beberapa terminal, paling tidak ada 3 pasang terminal:
- Input dari panel surya
- Output ke baterai aki
- Output ke beban dc
 |
| Solar controller dan MCB DC |
Di pasaran umumnya terdiri dari dua jenis sistem pengendali panel surya, yang pertama adalah jenis PWM, kedua jenis MPPT. Keduanya memiliki karakteristrik yang berbeda.
Untuk PWM (Pulse Width Modulation) harga pasaran lebih ekonomis namun dari informasi yang didapat untuk efisiensi mengisi ulang baterai masih kurang terutama pada saat cuaca mendung, karena tidak bisa merubah kelebihan tegangan menjadi amper untuk mampu mengisi baterai secara cepat, jadi pada umumnya rangkaian panel surya menggunakan sistem paralel untuk memperbesar amper jika menggunakan pengendali surya jenis PWM.
Pada jenis MPPT (Maximum Power Point Tracking) adalah jenis yang terbaru yang memiliki efisiensi lebih tinggi 10%-30% dibanding jenis PWM. Hal tersebut karena sistem pengendali MPPT dapat bekerja menghasilkan daya yang dibutuhkan dalam konidisi cuaca apapun, karena dapat mengubah kelebihan tegangan menjadi amper untuk mampu mengisi ulang baterai. Oleh karena itu umumnya rangkaian panel surya menggunakan sistem seri karena tegangan input untuk jenis MPPT mampu menjalankan voltase yang cukup tinggi (sanggup 100 v lebih). karena kelebihan itulah harga di pasaran pengendali jenis MPPT jauh lebih mahal dibanding PWM.
Tapi Anda jangan sampai terkecoh, karena kadang di pasaran ada jenis kombinasi PWM dan MPPT, artinya sebenarnya pengendali itu jenis PWM namun ada fitur-fitur yang mirip dengan MPPT, walaupun tidak sepenuhnya sama. Yang paling mudah dikenali jika pengendali surya tersebut murni jenis MPPT adalah umumnya tegangan input dari panel ke pengendali bisa besar lebih dari 50 volt bahkan di atas 100 volt, kedua adalah adanya komponen kumparan pada rangkaian elektronik pengendali MPPT.
Fitur yang lebih lengkap baiknya pengendali yang sudah memiliki layar lcd untuk mengetahui informasi besar voltase baterai, ada juga yang memiliki fitur pengendali otomatis on-off beban dan mengubah angka tegangan saat charge dan discharge baterai.
Untuk diperhatikan tiap pengendali surya ada spesifikasi arus maksimal beban, jadi lebih baik Anda membeli pengendali panel surya dengan arus yang lebih besar dibanding yang digunakan d beban dc Anda, supaya lebih aman.
Baterai
Baterai atau biasa disebut aki digunakan untuk menyimpan daya dari yang diserap panel surya, menggunakan rating voltase 12 volt dengan kapasitas amper-hour (Ah) yang disesuaikan dengan daya yang dipakai perangkat Anda. Perlu dingat karena kita akan menggunakan tenaga listrik dengan hybrid dikombinasikan dengan grid PLN, maka baterai hanya digunakan sebagai cadangan saja ketika sumber PLN padam atau saat hari hujan sehingga panel surya tidak maksimal menyerap daya. Jadi tidak terlalu perlu kapasitas yang terlalu besar untuk menyiapkan daya listrik sepanjang malam, atau beberapa hari karena hujan terus-menerus seperti pada kasus sistem PLTS off-grid.
Tapi memang lebih baik jika Anda menyiapkan kapasitas baterai dengan daya yang lebih besar dari yang dibutuhkan perangkat dc Anda untuk jangka waktu tertentu misal 6-12 jam. Misal jika daya beban perjam 50 watt dengan rencana memiliki cadangan sumber listrik selama 12 jam. Berarti pemakaian daya selama 12 jam adalah 50 x 12 = 600 watt. Artinya minimal butuh baterai dengan kapasitas 50 Ah sebagai cadangan sumber listrik selama 12 jam.
Baterai atau aki yang digunakan idealnya jenis "deep cycle" karena lebih sanggup mengalami discharge lebih besar dan awet dibanding aki kendaraan.
Perangkat Beban DC
Disarankan semua beban ke PLTS menggunakan perangkat arus dc dengan rating 12 volt untuk mengurangi kehilangan daya. Jika Anda menggunakan perangkat dengan input ac maka butuh inverter dc to ac untuk mengubahnya yang berakibat kehilangan sebagian daya untuk menjalankan perangkat inverter itu sendiri. Inverter dc to ac ini langsung dihubungkan ke baterai aki, jangan tersambung ke terminal beban dc dari pengendali karena terminal tersebut khusus hanya untuk beban dc. Jika Anda paksakan, akan membuat pengendali surya tersebut rusak.
Buatlah terminal jalur kabel listrik tambahan jika beban dc Anda lebih dari satu perangkat untuk dijalankan. Sampai tahap ini sistem PLTS sudah dapat digunakan untuk bekerja semestinya.
Perangkat Hybrid ke Grid PLN
Pada sistem hybrid on-grid PLN biasanya menggunakan inverter dc to ac yang sudah berfungsi juga sebagai pengendali panel surya atau sering disebut inverter grid tie, ditambah bank baterai jka diperlukan sebagai cadangan jika sumber pln padam ataupun pada saat panel surya tidak maksimal menghasilkan daya, misal pada saat hujan.
Dan apabila PLTS yang dibuat memiliki skala rumah tangga yang cukup besar, pengguna sistem PLTS bisa mengganti meteran daya biasa dari pln dengan meteran ekspor-impor yang berfungsi apabila ada kelebihan daya yang dihasilkan PLTS rumah tangga dapat diekspor ke jaringan grid pln, sehingga PLN bisa membeli daya dari pelanggannya sendiri. Hal ini sudah berlangsung di beberapa negara, namun di negeri kita masih dalam tahap persiapan.
Untuk tutorial sederhana ini kami tidak menggunakan inverter dc to ac karena memang skalanya cukup kecil hanya untuk menjalankan tower BTS dengan perangkat wireless dan lampu dc. Daya yang digunakan perangkat dan lampu hanya berkisar 50 - 100 watt saja. Idealnya panel surya yang dipakai harus lebih besar dari daya yang dibutuhkan, jadi panel yang digunakan dalam kasus ini yaitu minimal sekitar 100-200 watt. Namun di tutorial ini kami hanya menyalakan sebagian saja untuk menguji sistem hybrid plts dengan grid pln bisa berjalan sesuai yang diinginkan. Panel yang kami gunakan baru sebesar 50 watt, maka daya beban dc yang digunakan harus lebih kecil dari itu.
Perangkat lain yang dibutuhkan untuk mengambil sumber listrik dari pln tentu adaptor listrik atau power supply dc dengan rating 12 volt, yang memiliki nilai besar arus disesuaikan dengan besar daya beban perangkat dc yang dipakai. Daya keluaran dari adaptor atau power supply disarankan agar lebih besar dari daya yang dibutuhkan beban dc.
 |
| Modul Relay dan Sensor Cahaya (3dlab-center.ru) |
Pada tutorial ini kami menggunakan modul saklar otomatis berbasis sensor cahaya dengan relai no-nc. Anda bisa berkreasi dengan modul saklar otomatis yang lain misal dengan timer.
Cara Kerja Sistem Hybrid
Dari perangkat yang disebutkan sebelumnya sistem yang kami inginkan adalah sebagai berikut
- Pada saat siang hari sumber listrik BTS dan lampu mengambil dari panel surya
- Pada malam hari sumber listrik BTS dan lampu mengambil dari grid pln
- Pada saat mendung pekat atau hujan sumber listrik BTS dan lampu mengambil dari grid pln
- Pada saat pln padam, sumber listrik mengambil dari panel surya, atau baterai jika malam hari atau saat hujan di siang hari
 |
| Rangkaian pembangkit hybrid sederhana |
Untuk bisa bekerja seperti itu sebelum masuk ke beban, jalur kabel dc dari sumber adaptor listrik untuk grid pln maupun dari panel surya harus masuk ke modul sakalar otomatis berbasis sensor cahaya. di mana kabel (+) masing-masing jalur dipasang ke terminal relai, satu ke no (normally open) satu ke nc (normally close), mana yang ke no dan nc tergantung kebutuhan Anda. Jalur common (+) dari relai baru tersambung ke beban dc yang dijalankan. Sedangkan jalur kabel (-) bisa digabung.
Dari hasil percobaan kami dengan cara di atas, sistem hybrid bekerja dengan baik sesuai yang diinginkan. Untuk catatan sensitivitas modul sensor cahaya dengan relai bisa Anda ataur sesui dengan keinginan, karena untuk mengatur intensitas cahaya yang masuk jadi pada saat pagi atau sore, maupun cuaca berawan-hujan otomatis relai berpindah ke jalur sumber yang diinginkan (grid pln).
Tambahan lain, Anda bisa menambah komponen kapasitor elco dengan kapasitas yang agak besar di jalur yang ke beban dc untuk menjaga agar beban dc pada saat berganti sumber listrik tidak mengalami off sesaat atau restart pada perangkat bts maupun berkedip pada lampu dc.
Selamat berkreasi.
+ comments + 4 comments
thanks ga infonya... sedang cari inverter 3000 watt untuk backup kalau PLN mati
👍👍👍👍👍
kalo hibrid itu output-nya masuk ke grid pln tidak ya om? seperti halnya sistem on grid..
bisa tolong dibuatkan skema utk yg hybrid ini.
tks
sekalian ancer2 biayanya ya. trims
Post a Comment