BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ALAT PRAKTIKUM...

33

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 ALAT PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Sesuai pembahasan pada bab sebelumnya, dan dengan mengikuti tahapan-

tahapan yang telah dicantumkan hasil akhir alat yang di maksud disajikan dalam

gambar berikut:

Gambar 4.1 Panel Surya Alat Praktikum PLTS

Gambar 4.2 Trainer Praktikum PLTS

34

4.2 MODUL PRAKTIKUM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

4.2.1 MODUL 1 PENGUJIAN KARAKTERISTIK PANEL SURYA

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 1 ini mahasiswa diharapkan mampu:

a) Melakukan pengujian karakteristik panel surya.

b) Menghitung tetapan faktor pengisian (fillfactor) dari suatu panel

surya.

B. URAIAN MATERI

1. Definisi

Secara harfiah, photovoltaic berasal dari dua kata photo dan volt, yang

mempunyai arti cahaya listrik. Sel yang mengubah radiasi sinar matahari

menjadi listrik disebut sebagai photovoltaic cell, solar cell atau sel surya.

Panel surya merupakan suatu kesatuan rangkaian yang terdiri atas beberapa

sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri, atau paralel, atau kombinasi

dari seri dan paralel.

2. Proses Konversi

Apabila suatu bahan semikonduktor misalnya bahan silikon yang

permukaannya mempunyai tipe berbeda yaitu tipe p dan tipe n diletakkan

di bawah sinar matahari, maka bahan silikon tersebut akan melepaskan

sejumlah kecil listrik yang biasa disebut efek fotolistrik.

Yang dimaksud efek fotolistrik adalah pelepasan elektron dari

permukaan metal yang disebabkan penumbukan cahaya. Efek ini

35

merupakan proses dasar fisis dari fotovoltaik merubah energi cahaya

menjadi listrik.

Cahaya matahari terdiri dari partikel-partikel yang disebut sebagai

foton (photons) yang mempunyai sejumlah energi yang besarnya

tergantung dari panjang gelombang pada solar spectrum.Pada saat photon

menumbuk sel surya maka cahaya tersebut akan dipantulkan, diserap dan

mungkin diteruskan. Cahaya yang diserap membangkitkan listrik.

Pada saat terjadinya tumbukan, energi yang dikandung oleh photon

ditransfer pada elektron yang terdapat pada atom sel surya yang merupakan

bahan semikonduktor. Dengan energi yang didapat dari photon, elektron

melepaskan diri dari ikatan normal bahan semikonduktor. Ketika elektron

melepaskan diri dari ikatannya, terbentuknya lubang (hole) pada bahan

semikonduktor tersebut. Pada saat sel semikonduktor tersebut

dihubungkan ke suatu rangkaian luar, maka elektron tersebut akan

menyatu kembali dengan hole nya dan menciptakan arus listrik yang

mengalir dalam rangkaian yang ada.

Proses konversi dari radiasi matahari ke listrik terjadi secara

langsung sebagaimana disajikan pada gambar berikut.

Gambar 4.3 Konversi Radiasi Sinar Matahari Menjadi Listrik

Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sel surya berbasis silikon pada

umumnya sekitar 0,5 Volt. Jumlah sel yang dirangkai secara seri pada satu

panel surya umumnya 36 buah untuk sistem kerja sekitar 12 V-DC dan 72

36

buah untuk sistem kerja 24 V-DC. Daya yang dihasilkan bervariasi mulai

dari 10 hingga 300Wp, tergantung jumlah sel yang terangkai pada satu

panel. Umur teknis panel surya pada dasarnya sangat lama, sudah terbukti

lebih dari 25 tahun.

3. Jenis Sel Surya

a. Monokristal

Sel surya yang terdiri atas p-n Junction monokristal silikon atau yang

disebut juga monocrystalline PV, mempunyai kemurnian yang tinggi yaitu

99,999%. Efisiensi sel surya jenis silikon monokristal mempunyai efisiensi

konversi yang cukup tinggi yaitu sekitar 16 sampai 17%.

(a) (b)

Gambar 4.4 (a) Sel Surya dan (b) Panel Surya Monokristal

b. Polikristal

Polycristalline PV atau sel surya yang bermateri polokristal

dikembangkan atas alasan mahalnya materi monokristal per kilogram.

Efisiensi konversi sel surya jenis silikon polikristal berkisar antara 12%

hingga 15%.

(a) (b)

Gambar 4.5 (a) Sel Surya dan (b) Panel Surya Polikristal

37

c. Amorfous

Sel surya bermateri Amorphous Silicon merupakan teknologi

fotovoltaik dengan lapisan tipis atau thin film. Ketebalannya sekitar 10μm

(micron) dalam bentuk modul surya. Efisiensi sel dengan silikon amorfous

berkisar 6% sampai dengan 9%.

Gambar 4.6 Panel Surya Amorfous

4. Karakteristik Panel Surya

Sifat-sifat listrik dari panel surya biasanya diwakili oleh karakteristik

arus tegangannya, yang mana disebut juga kurva I-V (Gambar 4.5). Jika

sebuah panel surya dihubung singkat (Vmp = 0), maka arus hubung singkat

(Isc) mengalir. Pada keadaan rangkaian terbuka (Imp = 0), maka tegangan

panel disebut tegangan terbuka (Voc). Daya yang dihasilkan panel surya,

adalah sama dengan hasil kali arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel

surya.

P = V x I (4.1)

Dengan :

P = Daya keluaran panel (Watt)

V = Tegangan kerja panel (Volt)

I = Arus kerja panel (Ampere)

38

Gambar 4.7 Kurva Arus-Tegangan Dari Sebuah Panel Surya

Apabila tegangan kerja dari panel digerakkan dari 0 sampai dengan

tegangan terbuka Voc, maka keluaran daya panel surya pertama kali

cenderung naik. Tetapi pada suatu tegangan kerja tertentu, daya keluaran

modul menurun secara drastis.Tegangan kerja dan arus panel surya yang

terjadi pada saat daya maksimum (Pmax) tercapai berturut-turut dinyatakan

sebagai Vm dan Im. Apabila pengukuran dilakukan pada radiasi 1000 W/m2

dan suhu 25 oC, maka daya maksimum (Pmax) yang dihasilkan oleh panel

disebut pula sebagai daya puncak (peak power) suatu panel surya dan

dinyatakan sebagai P peak.

Pmax = Im x Vm (4.2)

Dengan :

Pmax = Daya maksimum keluaran panel (Watt)

Vm = Tegangan kerja panel pada daya maksimum (Volt)

Im = Arus kerja panel pada daya maksimum (Ampere)

Catatan : Pada kondisi penyinaran 1000W/m2 dan temperatur 25°C,

maka Pmax = Ppeak

Kualitas fabrikasi panel surya dapat dilihat dari besaran suatu faktor

yang disebut sebagai fill-factor. Pada gambar 4.6, daya puncak suatu panel

surya dapat dibayangkan sebagai luasan hasil kali Im dan Vm. Sedangan daya

maksimum ideal dari suatu panel surya adalah luasan dari hasil kali ISC dan

39

VOC. Fill-factor dari suatu panel surya didefinisikan menurut persamaan 4.3

berikut :

(4.3)

Gambar 4.8 Fill-factor

Sebagaimana disebutkan diatas, arus dari panel bergantung antara lain

pada tingkat radiasi dan temperatur. Gambar 4.9 menunjukkan hubungan

kurva I-V dari sebuah panel surya pada berbagai macam tingkat radiasi.

Kurva-kurva I-V pada berbagai macam temperatur sel ditunjukkan dalam

gambar 4.10.

Gambar 4.9 Kurva I-V Sebagai Fungsi Radiasi Matahari

VocIsc

VmFillFactor

Im

40

Gambar 4.10 Kurva I-V Sebagai Fungsi Temperatur Sel

C. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah:

- Panel surya

- Multimeter

- Resistor variabel

- Jamper secukupnya

D. RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar 4.11 Rangkaian Pengukuran Voc dan Isc

E. LANGKAH KERJA

a. Siapkan alat dan bahan percobaan.

R V ar

B eban R es is tif

Pane l Su rya

By : H A P& M M

A /VM u ltim e te r

41

b. Rangkai alat dan bahan sesuai rangkaian.

c. Untuk mengukur Voc dan Isc :

- Atur potensiometer (RV) sehingga tegangan pada multimeter

bernilai nol (V=0). Catatlah arus yang terbaca pada amperemeter

sebagai ISC (arus singkat).

- Kemudian atur potersiometer (RV) sehingga arus pada

amperemeter bernilai nol (I=0). Catatlah tegangan yang terbaca

pada multimeter sebagai VOC (tegangan terbuka).

d. Ulangi pengukuran untuk berbagai pasangan nilai V dan I.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.1 Lembar Kerja Karakteristik Panel Surya

Pengukuran Voc (Volt) Isc (Ampere)

1

…

*Buatlah kurva pasangan I-V, hitung nilai daya maksimum panel surya

dan fillfactor.

G. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan……. dst.

42

4.2.1.1 HASIL PERCOBAAN

Tabel 4.2 Data Pengujian Karakteristik Panel Surya

Pengukuran V (Volt) I (Ampere)

1 20,1 0,01

2 19,4 0,15

3 18,74 0,26

4 1,22 0,46

Dengan data hasil pengukuran maka dapat digambarkan kurva I-V panel

surya yang diuji sebagai berikut:

Gambar 4.12 Kurva I-V Percobaan

Dari grafik diatas kita peroleh nilai Voc = 20,1 V dan Isc = 0,46 A.

Sedangkan Vm dan Im masing masing adalah tegangan dan arus pada titik

optimum seperti ditunjukkan gambar berikut:

43

Gambar 4.13 Luasan Maksimum Kurva I-V Percobaan

Dari gambar 4.13 nilai Vm dan Im berturut-turut 15 V dan 0,32 A.

Sehingga daya maksimum panel surya (Pm) adalah:

Pm = Vm . Im = 15 V . 0,32 A

= 4,8 W.

Setelah Vm dan Im diperoleh maka nilai fillfactor hasil percobaan adalah:

Fillfactor =.. =

, ., . , = 0,519

4.2.1.2 KESIMPULAN PERCOBAAN

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :

1. Dari grafik data hasil pengukuran di peroleh nilai Vm = 15 V dan Im =

0,32 A .

2. Daya maksimum (Pm) panel surya = 4,8 W.

3. Fillfactor = 0,519.

44

4.2.2 MODUL 2 PENGUJIAN PENGISIAN BATERAI

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 2 ini mahasiswa diharapkan mengetahui

perbandingan pengisian arus listrik pada baterai dengan menggunakan 1

panel surya, 2 panel surya, 3 panel surya, dan 4 panel surya selama masing-

masing 5 menit pengisian.

B. URAIAN MATERI

Tegangan listrik yang dihasilkan oleh sel surya berbasis silikon

umumnya sekitar 0,5 V. Jumlah sel yang dirangkai secara seri pada satu

panel surya umumnya 36 buah untuk sistem kerja sekitar 12 V-DC dan 72

buah untuk sistem kerja 24 V-DC. Daya yang dihasilkan bervariasi mulai

dari 10 hingga 300Wp, tergantung jumlah sel yang terangkai pada satu

panel.Tetapi seperti yang dijelaskan tentang proses konversi pada Modul I,

arus dari panel bergantung antara lain pada tingkat radiasi dan temperatur

dri penyinaran matahari. Semakin baik penyinaran matahari maka semakin

baik pula tegangan dan arus listrik yang dibangkitkan sebuah panel surya.

Untuk trainer praktikum Pembangkit Listrik Tenaga Surya kali ini

menggunakan 4 buah panel surya 10 WP dengan mempunyai karakteristik

sebagai berikut :

- Tipe : Monocristalin

- Daya maksimum (Pm) : 10 Wp

- Tegangan terbuka (Voc) : 21,5 V

- Arus hubung singkat (Isc) : 0,68 A

- Tegangan maksimum (Vmp) : 17,00 V

45

- Arus Maksimum (Imp) : 0,59 A

- Tegangan maksimum sistem :1000V

- Ukuran panel : 396 x 289 x 23 mm

- Test condition : Am 1,5 1000 W/m2 25oC

C. ALAT DAN BAHAN


- 4 unit Panel surya

- 1 unit Charge Controller

- Multimeter

- Baterai/aki


Gambar 4.14 Rangkaian Pengujian Pengisian Baterai

E. LANGKAH KERJA

Lakukan percobaan sesuai urutan langkah berikut:

a. Persiapkan alat dan bahan percobaan.


C h a r g eC o n t r o l l e r /

B C U

+

-

+

-+

B a t e r a i

P a n e l S u r y a

B y : H A P & M M

V / A

M u l t im e t e r

46

c. Pastikan baterai dalam keadaan low atau kosong (< 11,1 V).

d. Ukur Voc panel surya yang akan digunakan untuk men-charge

baterai.

e. Lakukan pengisian (menggunakan 1 panel).

f. Ukur, catat perubahan tegangan dan arus pada baterai terhadap

waktu pengisian dengan selang waktu 1 menit selama 5 menit

pengisian.

g. Kuras tegangan yang telah terisi pada baterai sampai sama dengan

besar tegangan sebelum dilakukan pengisian.

h. Lakukan pengisian menggunakan 2, 3, dan 4 panel surya seperti

langkah pengisian menggunakan 1 panel surya.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.3 Lembar Kerja Pengukuran Baterai Menggunakan …. Panel Surya

No Jumlah Panel : Voc 1: Voc 2: - Voc 3: - Voc 4: -

t (Menit) V (Volt) I (Ampere)

1 0

… …

6 5

*Buatkan grafik tegangan dan arus dari percobaan yang telah

dilakukan

G. KESIMPULAN


47


Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran Baterai Menggunakan 1 Panel Surya

No Jumlah Panel : 1 Voc 1: 20,1 V Voc 2: - Voc 3: - Voc 4: -


1 0 11,06 V 26 A

2 1 11,16 V 26,5 A

3 2 11,19 V 26,5 A

4 3 11,25 V 26,5 A

5 4 11,30 V 26,5 A

6 5 11,37 V 26,5 A

(a) Tegangan (b) Arus

Gambar 4.15 Grafik Pengisian Baterai Menggunakan 1 Panel Surya

48


No Jumlah Panel : 2 Voc 1: 20,1 V Voc 2:19,8 V Voc 3: - Voc 4: -


1 0 11,06 V 26 A

2 1 11,72 V 27,5 A

3 2 11,92 V 27,5 A

4 3 12,00 V 27,5 A

5 4 12,06 V 27,5 A

6 5 12,08 V 27,5 A



V

t(Menit)

10

1 2 3 4 50

11,06 11,72 11,92 12,00 12,06 12,08

20

49


No Jumlah Panel : 3 Voc 1: 20,3 V Voc 2: 20,0 V Voc 3: 18,8 V Voc4: -


1 0 11,06 V 26 A

2 1 12,12 V 27,5 A

3 2 12,24 V 27,5 A

4 3 12,34 V 27,5 A

5 4 12,40 V 27,5 A

6 5 12,45 V 27,5 A



50

Tabel 4.7 Data Hasil Pengukuran Dengan Menggunakan 4 Panel Surya

No Jumlah Panel :

4

Voc 1: 20,2

V

Voc 2: 19,6

V

Voc 3: 18,4

V

Voc 4:19,3

V


1 0 11,06 V 26 A

2 1 12,21 V 27,5 A

3 2 12,27 V 27,5 A

4 3 12,30 V 27,5 A

5 4 12,32 V 27,5 A

6 5 12,34 V 27,5 A




Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut:

51

1. Dari data pengujian dan grafik bahwa semakin banyak panel surya yang

dipakai untuk mengisi, pengisisan pada baterai semakin baik.

2. Kualitas penyinaran sangat mempengaruhi pengisian baterai.

4.2.3 MODUL 3 PENGUJIAN CHARGE CONTROLLER

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 3 ini mahasiswa diharapkan mampu

melakukan pengujian kerja Charge controller.

a. Tegangan pengisian berlebih (overcharge voltage).

b. load reconnect voltage.

c. Underdischarge voltage.

d. Proteksi hubung singkat.

e. Proteksi kesalahan polaritas.

B. URAIAN MATERI

1. Fungsi Umum Charge Controller

Proses pengisian arus listrik dengan panel surya ke baterai tidak

sama dengan pengisi baterai konvensional (battery charger) yang

menggunakan listrik. Hal ini disebabkan karena arus listrik yang dihasilkan

panel suryabisa besar, bisa juga kecil tergantung dari penyinaran/radiasi

matahari. Proses pengisian akan berlangsung selama ada radiasi

matahari, tidak melihat apakah baterai tersebut sudah penuh atau

belum.

Sebagaimana diuraikan diatas hal ini bisa membahayakan dan

mempercepat kerusakan baterai. Oleh karena itu, diperlukan alat yang

52

mampu mengendalikan baik pengisian arus listrik kedalam baterai ketika

baterai sudah penuh, maupun menghentikan pengurasan listrik dari baterai

pada saat baterai telah kosong.

Fungsi Charge Controller pada umumnya:

1. Mengatur transfer energi dari modul PV baterai beban, secara

efisien dan semaksimal mungkin.

2. Mencegah baterai dari overcharge dan underdischarge.

3. Membatasi daerah tegangan kerja baterai.

4. Menjaga/memperpanjang umur baterai.

5. Mencegah beban berlebih dan hubung singkat.

6. Melindungi dari kesalahan polaritas terbalik.

7. Memberikan informasi kondisi sistem pada pemakai.

a. Tegangan Maksimum Pengisian Baterai (Overcharge)

Overcharge adalah suatu pengisian (charging) arus listrik kedalam

baterai (Accu) secara berlebihan. Apabila pengisian dilakukan dengan alat

charger yang biasa dikenal dipasaran, maka pengisian akan berhenti sendiri

jika arus dari charging battery sudah mencapai angka nol (tidak ada arus

pengisian lagi), dimana ini berarti baterai sudah penuh.

Pemutusan arus pengisian baterai dilakukan pada saat baterai telah

terisi penuh. Hal ini dapat dipantau (diketahui) melalui pengukuran

tegangan baterai, yaitu baterai dikatakan penuh jika tegangan baterai (untuk

sistem 12V) telah mencapai sekitar antara 13,8 s/d 14,5 V. Baterai akan

mengeluarkan gelembung-gelembung gas jika tegangan baterai telah

mencapai sekitar antara 14,5 s/d 15,0 V. Oleh karena itu apabila tegangan

baterai teleh mencapai sekitar 13,8–14,5 V, maka pengisian arus listrik

tersebut harus segera diputuskan.

53

Pemutusan arus pengisian pada umumnya dilakukan secara elektronik

oleh alat atau sistem kontrol charge controller yang secara otomatis akan

memutuskan pengisian arus listrik jika baterai telah mencapai tegangan

untuk kondisi penuh tersebut. Pemutusan arus ini adalah untuk mencegah

agar tidak terlalu sering terjadi “gassing” pada baterai yang akan

menyebabkan penguapan air baterai dan korosi (karatan) pada grid baterai.

b. Underdischarge

Underdischarge adalah pengurasan (pengeluaran/pelepasan) arus

listrik dari baterai secara berlebihan sehingga baterai menjadi kosong. Dapat

dijelaskan lebih jauh disini yaitu charge controller pada sistem PLTS,

berbeda dengan cut-out yang ada pada mobil atau motor dimana cut-out

tidak mempunyai sistem kontrol untuk memutuskan pengeluaran arus yang

terus menerus apabila baterai telah mencapai kondisi minimum (kosong).

Hal ini dapat dimengerti tentunya karena apabila mobil tersebut hidup, maka

akan selalu terjadi pengisian arus listrik kedalam baterai oleh Dynamo

Ampere sehingga baterai tidak pernah kosong sekalipun baterai dipakai

untuk menyalakan lampu, A/C, tape-radio, dan lain lain.

Dalam sistem PLTS tidak ada Dynamo Ampere dan hanya

tergantung dari radiasi matahari. Apabila baterai tersebut dipakai terus

menerus untuk menyalakan beban (lampu, tape-radio, dll) terutama pada

malam hari, hal ini akan menyebabkan baterai berangsur-angsur mulai

menuju kosong dan apabila tidak ada penambahan arus listrik kedalam

baterai tersebut. Jika pemakaian beban cukup besar dan terus menerus atau

tidak dibatasi baterai akan menjadi kosong. Kondisi ini disebut sebagai

underdischarge.

Untuk mencegah terjadinya underdischarge, maka digunakan alat atau

sistem kontrol elektronik pada charge controller yang secara otomatis akan

memutuskan atau menghentikan pengeluaran arus listrik dari baterai

tersebut. Hal ini dapat diketahui dari tegangan baterai, jika tegangan baterai

54

telah mencapai sekitar11,4 s/d 11,7 volt. Oleh karena itu apabila tegangan

baterai teleh mencapai sekitar 11,4 – 11,7 volt, maka penggunaan arus listrik

dari baterai harus dihentikan atau hubungan beban ke baterai harus segera

diputuskan. Tegangan ini juga dikenal sebagai load disconnect voltage,

yaitu tegangan dimana beban akan diputus dari sistem.

Hal ini adalah untuk mencegah apabila baterai terlalu sering

mencapai kondisi kosong akan menyebabkan sulfasi baterai sehingga

baterai akan cepat menjadi rusak.

c. Load Reconnect Voltage

Daerah tegangan kerja baterai adalah daerah tegangan dimana sistem

PLTS masih mampu menyalakan beban. Untuk Sistem tegangan 12 V, maka

daerah tegangan kerja baterai adalah antara 11,4 V-14,5 V.

Biasanya dalam pemakaian sehari-hari harus diusahakan agar

pemakaian beban jangan sampai menyebabkan tenganan baterai mencapai

11,4 V, karena apabila mencapai titik tegangan tersebut, beban akan segera

dimatikan secara otomatis. Untuk pemakaian beban sehari-hari sebaiknya

lihat contoh cara pemakaian beban seperti yang disajikan pada perancangan

sistem

Adapun grafik turun dan naik tegangan baterai terhadap pemakaian

beban dan pengisian arus listrik melalui panel surya dapat digambarkan

seperti gambar berikut.

Gambar 4.19 Grafik Tegangan Baterai Harian

55

d. Proteksi Hubung Singkat

Hubung singkat terjadi akibat adanya hubungan langsung antara

polaritas positif (+) dengan polaritas negatif (-) dari suatu sumber

tegangan. Dalam hal ini terminal positif beban dan terminal negatif

beban pada charge controller juga merupakan suatu sumber tegangan yang

akan mensuplai daya listrik ke beban.

Kemungkinan hubung singkat tersebut dapat saja terjadi akibat

terhubungnya terminal positif dan negatif beban pada charge controller

melalui suatu benda logam yang bersifat sebagai konduktor atau mungkin

juga terjadi hubungan langsung antara kabel positif dengan kebel negatif

pada kabel yang menuju beban. Pada kondisi hubung singkat ini terjadi arus

yang sangat besar, maka apabila charge controller tidak dilindungi dengan

proteksi hubung singkat, tentunya akan terjadi kerusakan pada komponen

elektronik yang ada didalam charge controller tersebut.

Untuk sistem yang sederhana perlindungan hubung singkat ini dapat

dilakukan dengan menggunakan sikring pengaman (fuse), tetapi untuk

sistem yang di dalamnya terdapat komponen elektronik yang sensitif sekali

terhadap pengaruh arus hubung singkat maka diperlukan suatu rangkaian

elektronik khusus yang mampu memberi perlindungan terhadap terjadinya

hubung singkat.

Pada umumnya rangkaian elektronik untuk proteksi hubung singkat

ini adalah sama dengan rangkaian elektronik untuk proteksi arus beban

lebih. Untuk charge controller yang mempunyai kapasitas arus output

maksimum yang cukup besar, kejadian hubung singkat harus dihindari

secepat mungkin, karena apabila hubung singkat ini kejadiannya cukup

lama, maka ada kemungkinan komponen elektronik yang ada didalam

charge controller rusak juga.

e. Proteksi Polaritas

Polaritas terbalik dapat terjadi pada :

56

- Terbaliknya hubungan antara panel surya dengan charge controller.

- Terbaliknya hubungan antara baterai dengan charge controller.

- Terbaliknya hubungan antara charge controller dengan beban.

Charge controller biasanya mempunyai perlindungan terhadap

kerusakan sebagai akibat terjadinya polaritas terbalik untuk hubungan

panel surya-charge controller (butir 1) dan polaritas terbalik untuk

hubungan baterai–charge controller (butir 2), sedangkan untuk hubungan

charge controller–beban, proteksi polaritas terbaliknya berada pada

beban yang bersangkutan.

Perlindungan terhadap polaritas terbalik untuk hubungan panel surya–

charge controller adalah dilakukan dengan memberikan suatu Blocking-

Diode, yang sekaligus merupakan pencegahan arus balik reverse

current dari baterai menuju panel surya, sedangkan perlindungan

polaritas terbalik untuk hubungan baterai–charge controller, harus

dilengkapi dengan beberapa tambahan komponen atau rangkaian

elektronik.

C. ALAT DAN BAHAN


- 4 unit Panel Surya

- 1 unit Charge Controller

- 3 buah Multimeter

- Beban (DC atau AC)

- Baterai/aki

57


Gambar 4.20 Pengujian Charge Controller

E. LANGKAH KERJA




c. Pastikan baterai dalam keadaan low atau kosong (< 11,1 V).

d. Lakukan pengisian (sebaiknya menggunakan 1 panel surya

sebelum load reconnect voltage diperoleh).

e. Lakukan pengukuran dan catat tegangan pada baterai saat lampu

DC menyala dengan sendirinya sebagai load reconnect voltage.

f. Catat tegangan maksimum pengisian (overcharge) baterai saat

lampu kontrol baterai pada charge controller berwarna hijau dan

berkedip.

g. Setelah keadaan maksimum pengisian diperoleh, lakukan

pengurasan tegangan baterai sampai lampu DC padam dengan

sendirinya. Catat tegangan pada baterai sebagai underdischarge

voltage/load disconnect voltage.

C h a r g eC o n t r o l l e r /

B C U

+

-

+

--+

B a t e r a i

P a n e l S u r y a

B e b a nD C

B y : H A P & M M

V / A

V

M u l t i m e t e r

58

h. Lakukan pengujian proteksi hubung singkat dan polaritas terbalik

sesuai petunjuk pada uraian di atas.

Keterangan: Untuk pengujian proteksi hubung singkat dan polaritas terbalikdapat mengakibatkan rusaknya charge controller.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.8 Lembar Kerja Pengujian Charge Controller

Merek charge controller

Tipe charge controller

- Shunt -

- Series -

- MPPT -

- PWM -

Load Reconnect Voltage Volt

Overcharge voltage Volt

Under-discharge Voltage Volt

Overload protection □OK, □ Not OK

Proteksi polaritas □OK, □ Not OK

G. KESIMPULAN


59


Tabel 4.9 Data Hasil Pengujian Charge Controller

Merek charge controller EP Solar EPRC

Tipe charge controller

- Shunt -

- Series -

- MPPT -

- PWM √

Load Reconnect Voltage 12,45 Volt

Overcharge voltage 13,00 Volt

Under-discharge Voltage 11,32 Volt

Overload protection √OK, □ Not OK

Proteksi polaritas √OK, □ Not OK



1. Pada pengujian ini, charge controller berfungsi dengan baik sebagai

pengatur, juga sebagai protector pada PLTS.

2. Dari pengujian yang dilakukan Load reconnect voltage pada saat

tegangan baterai 12,45V.

3. Overcharge voltage pada tegangan baterai 13,00 V.

4. Overcharge voltage tergantung pada kapasitas baterai yang digunakan.

5. Underdischarging voltage pada saat tegangan baterai 11,32V.

60

6. Charge controller ini berfungsi sebagai proteksi hubung singkat dan

kesalahan polaritas.

4.2.4 MODUL 4 PENGUJIAN INVERTER

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 4 ini mahasiswa diharapkan mampu

melakukan pengujian kerja Inverter DC-AC.

B. URAIAN MATERI

Inverter didalam PLTS berfungsi untuk mengubah arus searah (direct

current – DC) yang dibagkitkan oleh sistem modul fotovoltaik dan baterai

menjadi arus bolak balik (alternating current – AC), sehingga PLTS dapat

digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik sebagaimana disediakan oleh

pembangkit konvensional (diesel genset dan PLN).

1. Gelombang Output

Berdasarkan bentuk gelombang yang dihasilkan, inverter

diklasifikasikan menjadi 3 macam:

a. Gelombang Kotak

Bentuk gelombang yang dihasilkan diilustrasikan pada gambar 18.

Gambar 4.21 Gelombang Kotak

61

Efisiensi konversi pada square wave inverter (inverter gelombang

kotak) dapat dikatakan tinggi (dapat mencapai 98%) dan pada umumnya

sangat murah. Tetapi, inverter jenis ini tidak direkomendasikan untuk

peralatan yang menggunakan motor listrik, karena tidak efisien, sering

menimbulkan bunyi dan menyebabkan motor panas.

b. Kotak Termodifikasi

Jenis inverter yang sering digunakan dan dipasarkan adalah inverter

yang menghasilkan gelombang bentuk kotak yang dimodifikasi. Disamping

harganya yang relatif murah juga efisiensinya yang masih mendekati

inverter gelombang kotak.

Meskipun demikian, inverter jenis ini bisa menimbulkan noise yang

bisa menganggu sebagian peralatan elektronik. Bahkan sama sekali tidak

berfungsi jika digunakan untuk peralatan yang menggunakan fungsi timer

seperti charger baterai, light dimmer, dsb.

Gambar 4.22 Gelombang Kotak Termodifikasi

Peralatan yang mampu menggunakan inverter jenis ini misalnya:

komputer, bor dan gergaji listrik, microwave, kulkas, kipas angin, pompa,

dan beberapa beban motor kecil lainnya.

c. Sinus Murni

Inverter jenis ini mampu menghasilkan listrik yang sama dengan

listrik jaringan PLN yang tentunya lebih handal dan tidak menghasilkan

gangguan noise. Bahkan kualitasnya seringkali lebih baik dari listrik PLN.

Hal ini membuatnya cocok untuk peralatan elektronik yang sensitif,

termasuk charger baterai, motor dengan kecepatan bervariasi, serta

peralatan audio/visual.

62

Gambar 4.23 Gelombang Sinus Murni

2. Klasifikasi Penggunaan Inverter

Didalam PLTS penggunaan inverter dapat dibagi menjadi tiga

kategori utama, yaitu:

a. Grid Inverter (Kisi)

Merupakan inverter yang langsung mengkonversikan arus searah dari

modul fotovoltaik menjadi arus bolak-balik, dan langsung

dipasok/terhubung ke jaringan PLN. Inverter ini pada umumnya tidak

dilengkapi dengan baterai.

b. Stand-alone Inverter (Berdiri Sendiri)

Merupakan inverter yang pada umumnya mengkonversikan arus

searah yang berasal dari baterai. Arus modul fotovoltaik digunakan untuk

mengisi baterai terlebih dahulu sebelum dikonversikan menjadi arus bolak-

balik. Sesuai namanya, inverter ini pada umumnya dipergunakan untuk

penyediaan listrik secara isolated atau pulau.

c. Inverter Khusus

Inverter untuk aplikasi khusus pada dasarnya merupakan suatu

inverter yang dirancang untuk suatu aplikasi spesifik atau diintegrasikan

kedalam suatu sistem pemakaian. Inverter untuk aplikasi spesifik yang

utama adalah inverter yang dirancang untuk keperluan penggerak pompa air.

Inverter ini tidak menggunakan baterai, sehingga inverter langsung

menghubungkan Panel Surya langsung ke pompa air (direct coupling).

Selain itu inverter yang di integrasikan dengan peralatan sedemikian

rupa sehingga peralatan AC tersebut dapat langsung bekerja dengan

63

tegangan DC. Pemakaian terbanyak untuk jenis inverter ini adalah untuk

keperluan catudaya lampu neon (tubular lamp – TL).

C. ALAT DAN BAHAN


- Baterai/Aki

- 4 buah Multimeter

- Inverter DC-AC

- Beban 220 Volt A.


Gambar 4.24 Rangkaian Pengujian Inverter

E. LANGKAH KERJA




c. Pastikan baterai dalam keadaan full atau penuh.

d. Hidupkan Inverter dan semua beban AC.

e. Lakukan pengukuran dan catat tegangan, arus input dan output

Inverter.

64

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.10 Lembar Kerja Pengujian Inverter

Pengujian Input (DC) Output (AC)

V (Volt) I (Ampere) V (Volt) I (Ampere)

1

…

G. KESIMPULAN



Tabel 4.11 Data Hasil Pengujian Inverter

Pengujian Input (DC) Output (AC)

V (Volt) I (Ampere) V (Volt) I (Ampere)

1 12,08 V 27,0 A 238 V 0,49 A

2 11,96 V 26,5 A 238 V 0,49 A

3 11,59 V 25,9 A 238 V 0,49 A


Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :

65

1. Dari data pengukuran diatas, besar tegangan dan arus input pada inverter

tidak mempengaruhi daya output inverter kecuali baterai sudah dalam

kondisi over low.

2. Terjadi kelebihan tegangan output yang seharusnya 220 V AC tapi saat

pengukuran terbaca 238 V AC pada alat ukur. Hal ini dapat disebabkan

oleh kesalahan pemgukuran.

4.2.5 MODUL 5 DAYA TAHAN BATERAI

A. TUJUAN PERCOBAAN

Pada percobaan modul 5 ini mahasiswa diharapkan mampu:

a. Mengetahui lama daya tahan baterai tanpa proses pengisian.

b. Mengetahui pengaruh besar beban terhadap daya tahan baterai.

B. URAIAN MATERI

Investasi PLTS pada dasarnya sangat mahal, karenanya agar dayaguna

dari PLTS tinggi dan bersaing dengan pembangkit listrik tenaga disel

(PLTD), PLTS harus mampu bekerja secara efisien dan handal. Suatu PLTS

dengan kapasitas 100 Wp akan menghasilkan listrik sekitar 350 Wh per-

hari. Listrik ini akan termanfaatkan dengan baik apabila digunakan peralatan

yang efisien dan memiliki kehandalan yang tinggi.

Agar pemakaian energi PLTS menjadi efektif, pengelolaan bebannya

harus optimal, yaitu:

Menggunakan peralatan listrik yang memiliki efisiensi dan

kehandalan yang tinggi

66

Titik kerja beban sesuai dengan titik kerja optimum PLTS. Hal ini

akan sangat penting untuk PLTS yang tidak menggunakan baterai

seperti PLTS untuk pompa air dengan skema direct coupling.

Penggunaan energi secara efektif dan menganut asas demand side

management (DSM)

Sebagai contoh, didalam hal penerangan saat ini, para konsumen dapat

memilih untuk menggunakan lampu yang memiliki efisiensi tinggi, seperti

compact fluorescent lamp (CFL). Jenis lampu CFL juga dikenal sebagai

energy saving lamp (ESL). Perkembangan tertakhir didalam sistem

pencahayaan adalah mulai digunakannya (meskipun masih terbatas untuk

beberapa keperluan) jenis penerangan yang menggunakan light emitting

diode (LED). Dibandingkan dengan lampu pijar 100 W, maka kuat cahaya

lampu pijar ini setara dengan lampu jenis CFL dengan daya 20 W atau LED

dengan daya 5 W.

Tetapi dengan penggunaan inverter pada PLTS akan dapat

memberikan pilihan lain kepada konsumen untuk dapat memanfaatkan arus

listrik pada PLTS tidak hanya untuk kebutuhan penerangan. Di sisi lain

pemanfatan inverter akan dengan cepat menguras arus listrik yang di simpan

di dalam baterai.

C. ALAT DAN BAHAN


- Inverter

- Multimeter

- Baterai/aki

- Beban: - 2 buah lampu 9 W

- 1 buah lampu 10 W

67

- 1 buah solder 80 W

- 1 buah lampu DC 10 W


Gambar 4.25 Rangkaian Pengujian Daya Tahan Baterai

E. LANGKAH KERJA




c. Pastikan baterai tidak dalam keadaan low (> 12,00 V).

d. Ukur, catat perubahan tegangan dan arus pada baterai pada selang

waktu 1 menit selama 10 menit dengan daya beban yang berbeda.

F. LEMBAR KERJA

Tabel 4.12 Lembar Kerja Pengukuran Dengan Beban ….

No Beban …..


1 0

… …

11 10

In v e r t e r

-+

B a te r a i B y : H A P & M M

V / A

M u lt im e te r

-

+

B e b a n A C

68

G. KESIMPULAN



Tabel 4.13 Data Hasil Pengukuran Dengan Beban 9 W

No Beban 9 Watt AC


1 0 12,25 V 27,5 A

2 1 12,12 V 27,3 A

3 2 12,11 V 27,3 A

4 3 12,11 V 27,2 A

5 4 12,09 V 27,0 A

6 5 12,09 V 27,0 A

7 6 12,08 V 27,0 A

8 7 12,08 V 27,0 A

9 8 12,08 V 27,0 A

10 9 12,08 V 27,0 A

11 10 12,07 V 27,0 A

69


No Beban 18 Watt AC


1 10 12,04 V 27,0 A

2 11 12,03 V 27,0 A

3 12 12,03 V 27,0 A

4 13 12,02 V 27,0 A

5 14 12,02 V 27,0 A

6 15 12,02 V 27,0 A

7 16 12,02 V 27,0 A

8 17 12,01 V 27,0 A

9 18 12,01 V 27,0 A

10 19 12,00 V 26,5 A

11 20 12,00 V 26,5 A

70


No Beban 28 Watt AC


1 20 11,97 V 26,5 A

2 21 11,96 V 26,5 A

3 22 11,96 V 26,5 A

4 23 11,96 V 26,5 A

5 24 11,95 V 26,5 A

6 25 11,94 V 26,5 A

7 26 11,94 V 26,5 A

8 27 11,94 V 26,0 A

9 28 11,94 V 26,0 A

10 29 11,93 V 26,0 A

11 30 11,93 V 26,0 A

71


No Beban 108 Watt AC


1 30 11,86 V 26,0 A

2 31 11,85 V 26,0 A

3 32 11,83 V 26,0 A

4 33 11,83 V 26,0 A

5 34 11,82 V 26,0 A

6 35 11,81 V 26,0 A

7 36 11,80 V 26,0 A

8 37 11,78 V 26,0 A

9 38 11,77 V 26,0 A

10 39 11,77 V 26,0 A

11 40 11,77 V 26,0 A

72

Tabel 4.17 Data Hasil Kerja Pengujian Beban 108 W AC + TLF 10 W DC

No Beban 108 Watt AC + 10 Watt DC


1 40 11,75 V 26,0 A

2 41 11,74 V 26,0 A

3 42 11,72 V 26,0 A

4 43 11,71 V 26,0 A

5 44 11,69 V 26,0 A

6 45 11,67 V 26,0 A

7 46 11,65 V 26,0 A

8 47 11,64 V 26,0 A

9 48 11,63 V 25,9 A

10 49 11,61 V 25,9 A

11 50 11,59 V 25,9 A



a. Jumlah daya terpakai sangat mempengaruhi daya tahan atau pengurasan

arus pada baterai.

Dapat diperkirakan baterai dapat bertahan 2 jam pemakaian bengan beban40- 60 W.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ALAT PRAKTIKUM...

Documents

Transcript of BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 ALAT PRAKTIKUM...