oleh - · pdf fileii perancangan dan ... ³perancangan dan pembuatan simulasi pembangkit...
Post on 03-Feb-2018
243 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SIMULASI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
Oleh :PUTU YUDI ASTRAWAN PUTRA
(0405.031.001)
JURUSAN DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
SINGARAJA
2007
ii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SIMULASI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA
Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Syarat-Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya
Oleh :
PUTU YUDI ASTRAWAN PUTRA
(0405.031.001)
JURUSAN DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK DAN KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
SINGARAJA
2007
iii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS-TUGAS DAN MEMENUHI
SYARAT-SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
Oleh :
PUTU YUDI ASTRAWAN PUTRA
(0405031001)
Menyetujui,
Pembimbing I
I Putu Suka Arsa, S.T., M.T
NIP : 132 299 134369 698
Pembimbing II
Nyoman Santiyadnya, S.Si., M.T.
NIP : 132 240 367
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Elekto
Nyoman Santiyadnya, S.Si., M.T.
NIP : 132 240 367
iv
Tugas Akhir oleh Putu Yudi Astrawan Putra ini
Telah dipertahankan di depan dewan penguji
Pada tanggal 30 Juli 2007
Dewan Penguji
( I Putu Suka Arsa, S.T., M.T ) Moderator
NIP. 132 299 134
( Luh Krisnawati, S.T., M.T ) Penguji I
NIP. 132 233 816
( I Wayan Sutaya, S.T ) Penguji II
NIP. 132 320 118
v
LEMBAR PENGESAHAN
Di terima oleh Panitia Ujian Fakultas Teknik Dan Kejuruan
Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja guna memenuhi
Syarat – syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
Pada :
Hari : Senin
Tanggal : 30 Juli 2007
Mengetahui,
Ketua Ujian
I Gde Sudirtha, S.Pd., M.Pd.
NIP : 132 148 639
Sekretaris Ujian
Nyoman Santiyadnya, S.Si., M.T.
NIP : 132 240 367
Mengesahkan,
Dekan Fakultas Pendidikan Teknologi Dan Kejuruan
UNDIKSHA Singaraja
Dra. I Dewa Ayu Made Budhyani, M.Pd.
NIP. 132 018 667
vi
LEMBAR PERNYATAAN KARYA SENDIRI
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir yang berjudul
Perancangan dan Pembuatan Simulasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) beserta seluruh isinya adalah benar karya sendiri, dan saya tidak melakukan
penjiplakan / mengutip dengan cara yang tidak sesuai dengan etika yang berlaku
dalam masyarakat keilmuan.
Atas pernyataan ini, saya siap menanggung resiko ataupun sanksi yang
dijatuhkan kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran atas etika
keilmuan dalam pembuatan Tugas Akhir ini, atau ada klaim terhadap keaslian karya
saya ini.
Singaraja, 30 Juli 2007
Yang membuat pernyataan
(Putu Yudi Astrawan Putra)
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena
berkat rahmat-Nyalah penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudulkan
Perancangan dan Pembuatan Simulasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya tepat
pada waktunya.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih banyak
kekurangan karena keterbatasan pengetahuan dan wawasan penulis miliki. Penulis
mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari semua pihak untuk
kesempurnaan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat
bermanfaat bagi penulis sendiri maupun bagi para pembaca.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bisa menjadi salah satu
solusi alternatif dalam memanfaatkan seluruh energi yang murah dan bebas polusi
yang ada di alam ini dan dalam mengatasi krisis ketenagalistrikan.
Singaraja, Juli 2007
Penyusun
viii
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan terselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis sangatlah perlu
menyampaikan ucapan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya
atas segala bantuan baik yang bersifat pikiran maupun tenaga, kepada :
1. Ibu Dra. I Dewa Ayu Made Budhyani, M.Pd, selaku Dekan FTK,
UNDIKSHA Singaraja.
2. Bapak Nyoman Santiyadnya, S.Si, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro,
sekaligus selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan
dukungan guna terselesaikannya Tugas Akhir ini.
3. Bapak I Putu Suka Arsa, S.T, M.T. selaku Pembimbing Akademik penulis dan
sekaligus selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan
dukungan guna terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Bapak I Ketut Partika, S.T., beserta keluarga terima kasih atas seluruh bantuan
Panel Surya dan buku – buku tutorialnya.
5. Ibu Luh Krisnawati, S.T., M.T selaku dosen penguji I Tugas Akhir penulis.
6. Bapak I Wayan Sutaya, S.T selaku dosen penguji II Tugas Akhir penulis.
7. Bapak Siden Sudaryana, S.T terima kasih telah memberikan izin kepada
penulis untuk menggunakan seluruh fasilitas LAB.
8. Seluruh staf Dosen dan Teknisi di Jurusan Teknik Elektro, UNDIKSHA,
terima kasih telah membimbing penulis selama mengikuti perkuliahan selama
tiga tahun terakhir ini.
9. Seluruh staf Guru dan Pegawai di Jurusan Elektronika Komunikasi SMKN 3
Singaraja, terima kasih atas seluruh bimbingan dan pengetahuan yang telah
dilimpahkan kepada penulis sampai saat ini.
10. Bapak, Ibu dan Adikku di Srikandi / Durian I, I Love You All.
11. Seluruh keluarga besar penulis yang dimanapun berada terima kasih atas
seluruh doa dan dukungannya.
ix
12. Papa, Mama dan Adik – adikku di W.K Singaraja trims atas seluruh doa dan
dukungannya selama ini.
13. Lia Agustina Sapitri trims atas seluruh bantuan, perhatian, doa, dan dukungan
yang telah diberikan selama ini.
14. Personil “PT. Hank Community. Tbk” Agoez Black, Wee – An, Otonk, MAN,
Atep, B – nix, Thanks untuk semuanya ‘N’ salam “HANK” buat kalian semua.
15. Dian Pratiwi dan Juli Sri Antini trims atas, perhatian, doa, dan dukungannya
16. Agoez Black, trims atas pinjaman Handycam beserta seluruh asesorisnya.
17. Kadek trims atas pinjaman Video Card-nya.
18. Kertayasa trims atas pengecetan Panel Regulatornya.
19. Made Budiarta (Lotunduh – Gianyar), terima kasih atas brosur Panel
Suryanya.
20. Agus Eka Putra di Klungkung, terima kasih atas bantuan ex.UPS-nya.
21. Teman – teman di Tinta Merah Band (TMB) semoga kita masuk “Major
Reble”.
22. HIMATEKRO ‘04, “Inget yen nganten colling rage”.
23. Rekan – rekan di INFORMATIKA, PKK, BPH, dan dimanapun berada trims
atas seluruh partisipasi dan semangatnya.
24. Ganesha Music Studio, Rewa Music Studio, terima kasih karena berkat kalian
seluruh kepengatan hati selama pembuatan Tugas Akhir ini menjadi sirna.
25. Stevai, Paul Gilbert, Yngwei, and Joe Satriani terima kasih telah menemani
disaat pembuatan alat dan penulisan Tugas Akhir ini.
26. Dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu jangan marah,
bukanya pelit tapi kali ini memang lagi gerit, terima kasih atas semuanya.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas budi baik Bapak, Ibu dan
teman – teman semuanya dengan imbalan yang setimpal.
Singaraja, Juli 2007
Penulis
x
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SIMULASIPEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
Oleh :Putu Yudi Astrawan Putra (0405031001)
Jurusan Teknik ElektroFakultas Teknik Dan Kejuruan, Undiksha, Singaraja
Jl. Udayana, Kampus Tengah, Singaraja - Bali, Telp: (0362) 25571E-mail : pyu_bali@yahoo.com
ABSTRAK
Kebutuhan akan listrik baik untuk kalangan industri, perkantoran, maupunmasyarakat umum dan perorangan sangat meningkat. Tetapi, peningkatan kebutuhanlistrik ini tidak diiringi oleh penambahan pasokan listrik. Berdasarkan permasalahantersebut, energi surya dipilih sebagai energi alternatif untuk menghasilkan energilistrik. Alat yang digunakan disini adalah sel surya, karena dapat mengkonversikanlangsung radiasi sinar matahari menjadi energi listrik (proses fotovoltaik). Agarenergi surya dapat digunakan pada malam hari, maka pada siang hari energi listrikyang dihasilkan disimpan terlebih dahulu ke batere yang dikontrol oleh regulator.Keluaran regulator langsung dihubungkan dengan beban – beban DC. Dari simulasiPLTS yang dibuat, menghasilkan tegangan nominal sebesar 12 V dan dayamaksimum sebesar 60 W.
Kata kunci : Sel Surya, Fotovoltaik, Regulator
xi
DAFTAR ISI
HAL
HALAMAN JUDUL ................................................................................ ii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii
LEMBAR PERSETUJUAN PENGUJI................................................... iv
LEMBAR PENGESAHAN...................................................................... v
LEMBAR PERNYATAAN KARYA SENDIRI ..................................... vi
KATA PENGANTAR.............................................................................. vii
ABSTRAK................................................................................................ x
DAFTAR ISI ............................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR................................................................................ xiv
DAFTAR TABEL .................................................................................... xvi
DAFTAR GRAFIK .................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 01
1.1. Latar Belakang ........................................................................ 01
1.2. Rumusan Masalah ................................................................... 02
1.3. Batasan Masalah...................................................................... 03
1.4. Tujuan ..................................................................................... 03
1.5. Manfaat ................................................................................... 03
1.6. Sistematika Penulisan .............................................................. 04
BAB II KAJIAN PUSTAKA ................................................................... 06
2.1 Teori Dasar Dioda .................................................................... 06
2.1.1 Karakteristik Dioda.......................................................... 08
2.2 Teori Dasar Sel Surya............................................................... 11
2.2.1 Karakteristik Sel Surya .................................................... 12
2.2.2 Cara Pemasangan Sel Surya ............................................. 14
xii
2.2.2.c.1 Rangkaian Seri Dari Sel Surya ............................. 15
2.2.2.c.2 Rangkaian Paralel Dari Sel Surya ......................... 16
2.2.2.c.3 Rangkaian Seri dan Paralel (campuran) pada Sel
Surya.................................................................... 17
2.3 Komponen Elektronika ............................................................. 19
2.3.1 Resistor............................................................................ 19
2.3.1.1 Hubungan pada Resistor......................................... 22
2.3.1.2 Rangkaian Pembagi Tegangan (Voltage Devider) ... 24
2.3.2 Transistor......................................................................... 25
2.3.3 IC (Intergrated Circuits) .................................................. 27
2.4 Media Penyimpanan Energi Listrik........................................... 31
2.5 Kabel........................................................................................ 34
2.6 Bagian-bagian dari PLTS secara umum .................................... 35
2.6.1 Sub Sistem generator Fotovoltaik..................................... 35
2.6.2 Sub Sistem Pengaturan..................................................... 36
2.6.3 Sub Sistem Penyimpanan................................................. 40
2.6.4 Sub Sistem Beban ............................................................ 40
BAB III METODOLOGI ........................................................................ 42
3.1 Pengumpulan Data.................................................................... 42
3.1.1 Studi Pustaka ( Literatur ) ................................................ 42
3.1.2 Interview ( Wawancara ) .................................................. 42
3.2 Langkah – langkah Pengerjaan Alat .......................................... 42
3.3 Perancangan Alat...................................................................... 49
3.3.1 Prinsip Kerja PLTS Yang Dibuat ..................................... 50
3.3.2 Penentuan Komponen ...................................................... 53
3.3.2.1 Beban................................................................... 53
3.3.2.2 Batere................................................................... 53
3.3.2.3 Panel Surya .......................................................... 54
xiii
3.3.2.4 Trackers ............................................................... 56
3.3.2.5 Regulator.............................................................. 57
3.3.2.6 Kabel.................................................................... 67
3.4 Persiapan Alat dan Bahan ......................................................... 67
3.5 Pembuatan Alat ........................................................................ 71
3.6 Pengukuran Besaran Arus dan Tegangan .................................. 72
3.6.1 Pada Regulator dengan Power Supply Variabel Sebagai
Sumber ............................................................................ 72
3.6.2 Pengujian PLTS............................................................... 75
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ................................. 77
4.1 Data dan Analisa Data ............................................................. 77
4.2 Pembahasan............................................................................. 89
BAB V PENUTUP ................................................................................... 93
5.1 Simpulan .................................................................................. 93
5.2 Saran dan Harapan.................................................................... 93
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 94
LAMPIRAN ............................................................................................. 01
LAMPIRAN 1 Spesifikasi Bahan Semikonduktor Yang Digunakan 02
LAMPIRAN 2 Skema Rangkaian Regulator Simulasi PLTS ........ 07
LAMPIRAN 3 Lay Out PCB / Jalur PRT Regulator ..................... 08
LAMPIRAN 4 Spesifikasi Akumulator (Batere)........................... 09
LAMPIRAN 4 Foto – Foto Kegiatan............................................ 10
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Simbol Dioda...................................................................... 06
Gambar 2.2 Resistor pembatas arus pada LED....................................... 07
Gambar 2.3 Karakteristik Dioda Bias Maju............................................ 09
Gambar 2.4 Karakteristik Dioda Bias Balik............................................ 09
Gambar 2.5 Freewheeling Dioda............................................................ 10
Gambar 2.6 Struktur Sel Surya............................................................... 11
Gambar 2.7 Karakteristik Suatu Sel Surya dan Dioda............................. 12
Gambar 2.8 Karakteristik Suatu Sel Surya Monokristal dengan luas 40
cm2, pada penyinaran 1000 W/m2 dan temperatur Sel 25°C 14
Gambar 2.9 Hubungan Seri Sel Surya .................................................... 15
Gambar 2.10 Hubungan Seri Sel Surya dengan Bypass Dioda.................. 16
Gambar 2.11 Hubungan Paralel Sel Surya................................................ 17
Gambar 2.12 Beberapa Panel Surya Paralel di Seri dengan Dioda ............ 18
Gambar 2.13 Bentuk nyata dari Sel Surya dan Panel Surya ...................... 18
Gambar 2.14 Simbol dan kode warna Resistor (untuk 4 gelang)............... 20
Gambar 2.15 Bentuk nyata dari Resistor. ................................................. 20
Gambar 2.16 Resistor dirangkai secara Seri ............................................. 22
Gambar 2.17 Resistor dirangkai secara Paralel ......................................... 23
Gambar 2.18 Rangkaian Voltage Divider (pembagi tegangan)................. 24
Gambar 2.19 Kontruksi dasar Transitor BJT ............................................ 26
Gambar 2.20 Simbol skematis Transitor BJT ........................................... 26
Gambar 2.21 Simbol IC LM317T (kiri) dan bentuk dari LM317T
(kanan) ............................................................................... 28
Gambar 2.22 Aplikasi IC LM317T sebagai Regulator variabel................. 29
Gambar 2.23 Aplikasi IC LM317T sebagai Pengisi Batere....................... 30
Gambar 2.24 Prinsip Pengosongan dan Pengisian Akumulator................. 32
xv
Gambar 2.25 Bentuk Nyata Dari Akumulator........................................... 34
Gambar 2.26 Letak Geografis Indonesia .................................................. 37
Gambar 2.27 Jenis Regulator ................................................................... 39
Gambar 2.28 Regulator Seri Digunakan Untuk Melindungi Batere........... 40
Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan Simulasi PLTS ............................. 43
Gambar 3.2 Gambar rangkaian Regulator yang dirancang ...................... 45
Gambar 3.3 Tata letak komponen dari Regulator PLTS yang telah
dibuat.................................................................................. 46
Gambar 3.4 PRT dari Regulator PLTS yang telah Dibuat....................... 47
Gambar 3.5 Panel depan dan belakang dari Regulator ............................ 48
Gambar 3.6 Blok Diagram PLTS yang dirancang................................... 50
Gambar 3.7 Pengarahan Panel Surya PV ke khatulistiwa / arah matahari
untuk wilayah Singaraja...................................................... 57
Gambar 3.8 Diagram blok dari Regulator yang dirancang ...................... 57
Gambar 3.9 Rangkaian Indikator Panel .................................................. 58
Gambar 3.10 Rangkaian Regulator........................................................... 59
Gambar 3.11 Rangkaian Proteksi 1 .......................................................... 62
Gambar 3.12 Rangkaian Proteksi 2 ......................................................... 64
Gambar 3.13 Rangkaian Proteksi 3 ......................................................... 65
Gambar 3.14 Pengujian rangkaian Regulator dengan Power Supply ......... 72
Gambar 3.15 Pengujian PLTS.................................................................. 75
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kode Warna Resistor .......................................................... 21
Tabel 3.1 Beban pemakaian dari simulasi PLTS yang dirancang per
hari .................................................................................... 53
Tabel 4.1 Hasil pengukuran rangkaian Regulator dengan
menggunakan Power Supply sebagai sumber pada keadaan
regulator tanpa terhubung dengan Batere dan Beban ........... 77
Tabel 4.2 Hasil pengukuran rangkaian Regulator dengan
menggunakan Power Supply sebagai sumber dengan
keadaan Batere terhubung pada keluaran Regulator ............ 79
Tabel 4.3 Hasil pengukuran rangkaian regulator dengan
menggunakan Power Supply sebagai sumber dengan
keadaan batere terhubung pada keluaran regulator dan
dibebani dengan lampu pijar ............................................... 81
Tabel 4.4 Hasil Pengujian PLTS pada 8 Mei 2007.............................. 83
Tabel 4.5 Hasil Pengujian PLTS pada 10 Mei 2007............................ 84
Tabel 4.6 Hasil Pengujian PLTS pada 15 Mei 2007............................ 85
xvii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Konsumsi Arus dari Regulator pada keadaan Regulator
tanpa Batere........................................................................ 78
Grafik 4.2 Arus Pengisian Batere......................................................... 80
Grafik 4.3 Konsumsi Arus dan Arus Keluaran dari Regulator saat
terbebani............................................................................. 82
Grafik 4.4 Keluaran Tegangan Panel Surya terhadap Waktu
Penyinaran.......................................................................... 86
Grafik 4.5 Konsumsi Arus pada Regulator pada Beban 40W, terhadap
Waktu Penyinaran............................................................... 87
Grafik 4.6 Keluaran Arus dari Regulator saat terbebani, terhadap
Waktu Penyinaran
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan akan listrik baik untuk kalangan industri, perkantoran, maupun
masyarakat umum dan perorangan sangat meningkat. Listrik merupakan salah satu
mata dunia yang tidak dapat dilihat dengan kasat mata, tetapi dapat dinikmati oleh
pemakainya (manusia itu sendiri). Namun, peningkatan kebutuhan listrik ini tidak
diiringi oleh penambahan pasokan listrik untuk konsumen sehingga perusahan listrik
di Indonesia khususnya PLN (Perusahaan Listrik Negara) menghimbau kepada
seluruh konsumennya agar melakukan penghematan listrik dari pukul 17.00 – 22.00.
Dengan cara ini diharapkan krisis ketenagalistrikan tidak terjadi atau paling tidak
dapat diminimalisir sedini mungkin. Selain itu krisis ketenagalistrikan terjadi karena
pasokan bahan bakar utama seperti batu bara pada PLTU (Pembangkit Listrik
Tenaga Uap) dan PLTGU (Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap) pasokannya
sudah mulai menipis karena sudah terlalu sering ditambang dari perut bumi.
Berdasarkan beberapa permasalahan diatas, penyusun memiliki alternatif
lain agar terjadinya krisis ketenagalistrikan dapat diminimalisir. Atau paling tidak,
bagi para konsumen yang ingin memasang saluran listrik baru yang daerahnya belum
disambung aliran listrik dari PLN terutama di daerah – daerah terpencil bisa
menikmati energi listrik. Dengan dasar inilah penyusun mencoba untuk merancang
sebuah pembangkit listrik dengan memanfaatkan energi cahaya matahari (energi
2
surya). Dimana energi listrik tenaga surya ini dimanfaatkan sebagai energi listrik
alternatif khususnya bagi perumahan di daerah daerah terpencil ataupun untuk
keperluan lainnya. Pemanfaatan energi surya ini dipilih karena, di Indonesia
merupakan negara tropis yang berada di jalur khatulistiwa. Didalam memanfaatkan
energi surya ini penyusun mencoba untuk menggunakan proses fotovoltaik, yaitu
dengan cara mengkonversikan secara langsung energi surya menjadi energi listrik.
Dimana hal ini hanya bisa dilakukan dengan menggunakan suatu bahan yang umum
dinamakan dengan nama sel surya (solar cell). Sel surya ini hanya dapat bekerja
dengan optimal jika sel surya ini mendapat sinar matahari.
Dengan dirancangnya Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ini
diharapkan bagi konsumen baik itu di daerah pedesaan / terpencil maupun bagi
konsumen lainnya yang berminat, dapat menikmati energi listrik dengan cara
membuat sendiri sebuah PLTS sesuai dengan perancangan yang penyusun berikan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka yang menjadi
permasalahan adalah bagaimana merancang Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) dengan menggunakan panel surya fotovoltaik sehingga dapat menghasilkan
energi listrik.
3
1.3 Batasan Masalah
Karena luasnya permasalahan yang dipaparkan di atas, maka Perancangan
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ini dibatasi ruang lingkupnya sampai
pembuatan simulasi yang dapat mengeluarkan listrik arus searah (DC) dengan
tegangan sebesar 12V.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dari perancangan dan pembuatan Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) ini adalah untuk memberikan gambaran tentang Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) kepada masyarakat.
1.5 Manfaat
Adapun beberapa manfaat dari penyusunan Tugas Akhir yang berjudulkan
Perancangan dan Pembuatan Simulasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ini,
diantaranya :
1. Agar masyarakat memahami tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) serta dapat memanfaatkan seluruh energi yang ada di alam ini,
khususnya energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik yang sangat
mudah didapatkan secara gratis di kepulauan Indonesia.
2. Secara tidak langsung kita dapat membantu PLN dalam berhemat listrik,
sehingga terjadinya krisis ketenagalistrikan dapat diminimalkan.
4
3. Apabila ada masyarakat yang berminat dengan PLTS ini, nantinya dapat
menghubungi lembaga, sehingga dari lembaga dapat mensosialisasikan PLTS
ini lebih lanjut kepada masyarakat
1.6 Sistematika Penulisan
Agar tercapainya sasaran dari pembahasan Tugas Akhir ini sesuai dengan
yang diharapan, maka susunan dari sistematika pembahasan Tugas Akhir ini adalah
sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab I ini menguraikan tentang latar belakang masalah, rumusan
masalah, tujuan, batasan masalah, manfaat, dan sistematika penulisan
dari Tugas Akhir ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab II ini menguraikan tentang teori dasar / kajian pustaka yang
mendasari dari gagasan – gagasan tentang Perancangan Simulasi
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).
BAB III : METODOLOGI
Pada bab III ini menguraikan tentang seluruh tahapan – tahapan yang
dilakukan dalam pembuatan Tugas Akhir ini.
BAB IV : ANALISA DATA
Pada BAB IV menguraikan tentang hasil yang diperoleh dari
rancangan alat yang telah dibuat.
5
BAB V : PENUTUP
Pada bab terakhir ini menguraikan tentang simpulan dan saran dari
materi Tugas Akhir yang telah diuraikan dan dibahas diatas.
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.7 Teori Dasar Dioda
Sumisjokartono (1985:29) menyatakan bahwa dioda merupakan suatu
semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan listrik pada
satu arah saja. Dioda dibuat dari bahan Germanium dan Silikon. Woollard (1993:49)
juga menyatakan bahwa dioda merupakan dua terminal dan terbentuk dari dua jenis
semikonduktor (Silikon jenis N dan jenis P) yang tersambung. Alat ini mampu dialiri
oleh arus secara selektif dalam satu arah, tetapi amat sukar dalam arah kebalikannya.
Untuk simbol dari dioda secara umum diperlihatkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Simbol Dioda.
(Sumber: Woollard. Elektronika Praktis,1993:49)
Jenis-jenis dari dioda diantaranya : Dioda Zener, LED, Infrared,
Photodioda dan sebagainya.
1. Dioda zener, biasanya dipasang pada suatu rangkaian elektronika sebagai
pembatas tegangan pada nilai tertentu.
7
2. LED (Light Emitting Diode), yaitu Dioda yang dapat memancarkan sinar,
biasa digunakan sebagai lampu indikator dengan kelebihan yaitu umur
aktifnya sangat lama jika dibandingkan dengan lampu pijar. Woollard
(1993:60) LED akan aktif jika pada anoda dan katoda LED terdapat beda
potensial sebesar 2 V dengan arus yang mengalir ke LED sebesar 20 mA.
Jika kita tegangan sumber yang ada diatas 2 V, maka LED tersebut harus
diserikan dengan sebuah resistor. Dimana resistor ini berfungsi sebagai
pembatas arus. Rangkaian resistor pembatas arus pada LED dapat dilihat
pada Gambar 2.2. Persamaan yang digunakan untuk mencari nilai Resistor
tersebut adalah
IVsR 2−
= ..................................................................................... (2.1)
Gambar 2.2 Resistor Pembatas Arus Pada LED
(Sumber: Woollard. Elektronika Praktis,1993:60)
8
3. Infrared, bentuk fisiknya sama seperti LED, perbedaan terdapat pada
keluaran / output – nya, dimana infrared hanya memancarkan sinar infra
merah yang pancarannya tidak dapat terlihat oleh mata.
2.7.1 Karakteristik Dioda
Warsito (1983:123) menyatakan bahwa karakteristik dioda ada 2 (dua)
yaitu karakteristik bias maju (forward bias) dan karakteristik bias balik (reverse
bias). Karakteristik bias maju dioda diperoleh jika elektroda – elektroda dioda diberi
potensial sehingga arus dapat mengalir (jadi anoda diberi potensial positif, sedangkan
katoda diberi potensial negatif). Karakteristik dioda bias maju ini dapat dilihat pada
Gambar 2.3.
Sebaliknya karakteristik bias balik (reverse bias) dioda diperoleh jika
elektroda – elektroda diberi potensial – potensial yang menyebabkan arus tidak dapat
mengalir (yaitu anoda diberi potensial negatif, sedangkan katoda diberi potensial
positif atau katoda lebih positif terhadap anoda). Karakteristik dioda bias balik ini
diperlihatkan pada Gambar 2.4.
9
Gambar 2.3 Karakteristik Dioda Bias Maju
(Sumber: Warsito, Sirkit Arus Searah, 1983:123)
Gambar 2.4 Lengkung Karakteristik Dioda Bias Balik
(Sumber: Warsito, Sirkit Arus Searah, 1983:131)
Dari Gambar 2.3 di atas, dapat diketahui bahwa : Tegangan mula (sama
dengan tegangan antara anoda – katoda) yang kecil – kecil saja sudah akan
membangkitkan arus. Di bawah 0,6V, arus naik dengan lambat sekali. Mulai dari
10
kira-kira 0,6V arus naik dengan cepat, dioda menghantar. Tegangan 0,6V itu
dinamakan tegangan ambang. Pada dioda Silikon tegangan ambangnya adalah kira-
kira 0,6 – 0,7V, sedangkan pada dioda Germanium tegangan ambangnya itu ada kira-
kira 0,2 – 0,3V.
Barmawi, Malvino (1987:33) menyatakan bahwa dalam banyak rangkaian,
khususnya pada rangkaian penyearah dipasang dioda yang paralel dengan beban
seperti terlihat pada Gambar 2.5. Dioda yang dipasang demikian disebut dengan
”freewheeling dioda” atau sering juga disebut ”bypass dioda”. Fungsi dari dioda
freewheeling adalah untuk melakukan komutasi atau transfer arus beban ke dioda
freewheeling ( Dm ) pada saat tegangan beban berubah polaritasnya dari positif ke
negatif.
Freewheeling dioda mempunyai dua fungsi yaitu :
1. Menghindari perubahan polaritas dari tegangan beban.
2. Mentransfer arus beban.
Gambar 2.5. Freewheeling Dioda
(Sumber : Barmawi Malvino, Prinsip-prinsip Elektronika. 1987:33)
11
2.8 Teori Dasar Sel Surya
Sigalingging (1994:1) menyatakan bahwa pada umumnya sel surya
memiliki ketebalan minimum 0.3 mm, yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor
dengan kutub Positip dan Negatif. Wasito (1995:164) menyatakan bahwa dioda listrik
surya / sel surya merupakan suatu dioda yang dapat mengubah energi surya / matahari
secara langsung menjadi energi listrik (berdasarkan sifat foto elektrik yang ada pada
setengah penghantar). Sel surya ini biasanya berbentuk dioda pertemuan P – N yang
memiliki luas penampang tertentu. Semakin luas permukaan atau penampang sel,
semakin besar arus yang akan diperoleh. Satu sel surya dapat menghasilkan beda
potensial sebesar 0.5V DC (dalam keadaan cahaya penuh). Beberapa sel dapat
dideretkan guna memperoleh tegangan 6, 9, 12, 24V, dan seterusnya. Sel surya dapat
pula dijajarkan guna memperoleh arus keluaran lebih besar. Bahan dasar dari sel
surya adalah Silikon, dimana Fosfor digunakan untuk menghasilkan Silikon tipe – N
dan Boron digunakan sebagai pencemar untuk memperoleh bahan tipe – P. Untuk
struktur dari sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Stuktur Sel Surya.
(Sumber : Wasito, Vademekum Elektronika, 1995:165)
12
2.8.1 Karakteristik Sel Surya
Sigalingging (1994:10) menyatakan bahwa sel surya pada keadaan tanpa
penyinaran, mirip seperti permukaan penyearah setengah gelombang dioda. Ketika
sel surya mendapat sinar akan mengalir arus konstan yang arahnya berlawanan
dengan arus dioda seperti pada Gambar 2.7.
KUADRAN IKUADRAN II
KUADRAN III
KUADRAN IV
TANPA PENYINARAN
DENGAN PENYINARAN
KARAKTERISTIKDIODA
KARAKTERISTIKSOLAR CELLI L
U o
I K
- U
I
- I
UI D
I D
Gambar 2.7 Karakteristik Suatu Sel Surya dan Dioda.
(Sumber : Sigalingging, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1999:10)
Dari Gambar 2.7 dapat dilihat bahwa grafik sel surya tidak tergantung dari
sifat – sifat dioda. Jika diselidiki pada kuadran IV akan ditemukan tiga titik penting,
yaitu :
Ø Tegangan beban nol U0 diukur tanpa beban tanpa dipengaruhi penyinaran.
13
Ø Arus hubungsingkat IK diukur saat sel hubungsingkat dan disini arus
hubungsingkat berbanding lurus dengan kuat penyinaran.
Ø Titik daya maksimum (Maximum Power Point = MPP) dari sel surya
didapatkan dari hasil arus dan tegangan yang dibuat pada setiap titik.
Dalam hal U0 dan IK maksimum, daya yang dihasilkan oleh suatu sel surya
sama dengan nol. Pada suatu titik tertentu daya sel surya mencapai titik maksimum
dan titik ini disebut dengan titik MPP (Maximum Power Point), yang pada
prakteknya selalu diusahakan agar pemakaian berpatokan dari titik MPP ini. Keadaan
ini dapat dilihat pada Gambar 2.8. Konversi energi dari sel surya ke konsumen akan
maksimum apabila tahanan pemakai (RL) dan tahanan sel surya memenuhi
persamaan, berikut :
RL = Ri ....................................................................................... (2.2)
Keadaan ini pada teknik listrik disebut dengan istilah beban pas. Dengan bantuan
pengubah tegangan searah khusus atau sering disebut MPT (Maximum Power
Tracker) memungkinkan beban pas ini tercapai.
14
Gambar 2.8 Karakteristik Suatu Sel Surya Monokristal dengan Luas 40 cm2,
pada Penyinaran 1000 W/m2 dan Temperatur Sel 25° C
(Sumber : Sigalingging Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1999:11)
2.8.2 Cara Pemasangan Sel Surya
Untuk mendapatkan arus, tegangan, dan daya yang besar sesuai dengan
yang dibutuhkan, maka beberapa sel surya harus dikombinasikan pemasangannya,
diantaranya :
1. Dengan cara pemasangan Seri,
2. Dengan cara pemasangan Paralel, dan
3. Dengan cara pemasangan secara seri dan palalel.
15
2.2.2.1 Rangkaian Seri Dari Sel Surya
Sigalingging (1994:28) menyatakan bahwa, hubungan seri suatu sel surya
didapat apabila bagian depan (+) sel surya utama dihubungkan dengan bagian
belakang (−) sel surya kedua. Hubungan seri dari sel surya dapat dilihat pada Gambar
2.9. Dari keadaan seri ini didapatkan :
Ø Tegangan sel surya dijumlahkan apabila dihubungkan seri satu sama lain
nTOTAL UUUUU +++= 321 . ....................................................... (2.3)
Ø Arus sel surya sama apabila dihubungkan seri satu sama lain
nTOTAL IIIII ==== 321 ............................................................... (2.4)
Hal – hal yang perlu mendapatkan perhatian pada pelaksanaan
pemasangan sel surya ini adalah, kemungkinan adanya daun – daunan yang menutupi
sel – sel surya yang dapat berakibat daya menjadi nol.
Gambar 2.9 Hubungan Seri Sel Surya
(Sumber : Sigalingging , Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1994:29)
16
Sigalingging (1994:29) menyatakan bahwa, kejadian yang kemungkinan
muncul adalah apabila panel tertutupi atau pada malam hari hal dimana efek
penyinaran kecil sekali, maka arus dapat mengalir dari beban Panel Surya, misalnya
dari batere kembali ke panel yang dapat mengakibatkan sel surya panas.
Ø Semua sel surya (panel) yang dihubungkan seri, arusnya harus sama pada
titik kerjanya.
Ø Paralel pada sejumlah hubungan seri sel / panel surya haruslah dipasang
suatu bypass dioda. Satu bypass dioda dapat melayani antara 12 – 14 sel
surya. Gambar pemasangan bypass dioda ini dapat dilihat pada Gambar
2.10.
Gambar 2.10 Hubungan Seri Sel Surya dengan Bypass Dioda
(Sumber : Sigalingging, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1994:30)
2.2.2.2 Rangkaian Paralel Dari Sel Surya
Sigalingging (1994:30) menyatakan bahwa, rangkaian paralel sel surya di
dapat apabila terminal kutub positif dan negatif sel surya dihubungkan satu sama lain.
Hubungan paralel dari sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.11.
17
Ø Tegangan sel surya yang dihubungakan paralel sama dengan satu sel surya
nTOTAL UUUUU ==== 321 ....................................................... (2.5)
Ø Arus yang timbul dari hubungan ini langsung dijumlahkan
nTOTAL IIIII +++= 321 ............................................................. (2.6)
Gambar 2.11 Hubungan Paralel Sel Surya
(Sumber : Sigalinging, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1994:31)
2.2.2.3 Rangkaian Seri dan Paralel (campuran) pada Sel Surya.
Sigalingging (1994:31) menyatakan bahwa, dalam prakteknya kebanyakan
sel surya dihubungkan secara gabungan / kombinasi dari seri dan paralel dan
bersamaan dengan itu harus dipasangkan beberapa buah dioda. Rangkaian seri dan
paralel (campuran) pada sel surya dapat dilihat pada Gambar 2.12.
18
Gambar 2.12 Beberapa Panel Surya Paralel di Seri dengan dioda
(Sumber : Sigalingging, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, 1994:31)
Gambar 2.13 berikut ini merupakan bentuk nyata dari suatu sel surya dan
panel surya fotovoltaik.
Gambar 2.13 Bentuk nyata dari sel surya dan panel surya
(Sumber : http://id.wikipedia.org,)
Panel Surya Panel SuryaSel Surya
19
2.9 Komponen Elektronika
Secara umum komponen elektronika yang digunakan dalam pembuatan
PLTS ini antara lain :
a. Resistor,
b. Transistor, dan
c. IC ( Integrated Circuit ).
2.9.1 Resistor
Sumisjokartono (1985:6) menyatakan bahwa fungsi resistor dapat
diumpamakan dengan sekeping papan yang dipergunakan untuk menahan aliran air
yang deras di selokan / parit kecil. Dengan memakai tahanan papan ini, maka arus air
bisa terhambat alirannya. Perumpamaan ini dapat diterapkan dalam tahanan listrik.
Makin lebar / besar papan yang dipergunakan untuk menahan air got, makin kecil air
yang mengalir. Begitu pula kejadian ini dapat diterapkan dalam pelajaran elektronika.
Makin besar resistansi, makin kecil arus listrik dan tegangan yang melaluinya. Satuan
dari resistansi resistor adalah Ohm dan dilambangkan dengan lambang . Untuk
simbol skematis dari resistor dapat dilihat pada Gambar 2.14 sedangkan untuk bentuk
nyata dari resistor dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Woollard (2003:16) menyatakan bahwa resistor yang digunakan dalam
rangkaian elektronika dibagi dalam dua katagori utama, yaitu:
1. Resistor linear (resistor yang bekerja sesuai dengan hukum Ohm).
20
2. Resistor non-linear, yang biasa dipakai terdiri dari tiga jenis, yaitu: foto
resistor (Peka terhadap sinar), thermistor (Peka terhadap perubahan suhu),
dan resistor tergantung pada tegangan listrik
Gambar 2.14 Simbol dan Kode Warna Resistor (untuk 4 gelang)
(Sumber: Woollard, Elektronika Praktis, 1993:17)
Gambar 2.15 Bentuk nyata dari Resistor.
(Sumber : http://www.williamson-labs.com/,)
21
Tabel 2.1 Kode Warna Resistor
GelangKe -
LingkaranPertama
Lingkarankedua
Lingkaranketiga
Lingkarankeempat
Warna Angka Angka Faktor perkalian ToleransiHitamCoklatMerahJinggaKuningHijauBiruUngu
Abu-abuPutihEmasPerak
0123456789--
0123456789--
X 100
X 101
X 102
X 103
X 104
X 105
X 106
X 107
X 108
X 109
--
----------
5%10%
(Sumber: Soedjono,Merakit Elektronika,1990:16)
Contoh pembacaan kode warna pada resistor :
Sebuah resistor memiliki gelang warna sebagai berikut :
- Gelang pertama berwarna merah
- Gelang kedua berwarna hitam
- Gelang ketiga berwarna kuning
- Gelang keempat berwarna emas
Sehingga nilai resistansi tersebut sebesar :
R = 20 x 104 dengan toleransi 5%
= 200.000 ohm dengan toleransi 5%
= 200 kΩ ± 5%
22
2.3.1.1 Hubungan pada Resistor
Kadang – kadang nilai resistansi suatu resistor sering sekali sulit
didapatkan dipasaraan (dijual bebas dipasaran), untuk itu agar mendapatkan nilai
resistor yang diinginkan, beberapa resistor harus dirangkai / dihubungkan menjadi
sebuah rangkaian, biasanya rangkaian tersebut adalah Secara seri dan secara paralel.
a. Rangkaian Seri pada Resistor
Bishop (2004:34) menyatakan apabila dua buah resistor atau lebih
disambungkan pada ujung – ujungnya sehingga arus listrik mengalir melewati masing
– masing resistor secara bergiliran, maka resistor – resistor ini dikatakan terhubung
secara seri. Rangkaian seri dari resistor ini dapat dilihat pada Gambar 2.16.
Gambar 2.16 Resistor dirangkai secara seri
(Sumber : Rusdianto, Penerapan Konsep Dasar Elektronika, 1999:19)
Perhitungan secara matematis yang digunakan, agar nilai suatu resistor
diketahui adalah dengan menggunakan persamaan :
nTotal RRRR +++= ...21 ............................................................................... (2.7)
23
b. Rangkaian Paralel pada Resistor
Rusdianto (1999:23) meyatakan bahwa suatu rangkaian dinyatakan paralel
jika dua buah komponennya atau lebih dihubungkan pada sumber tegangan yang
sama. Rangkaian paralel menyediakan lebih dari satu jalur bagi arus untuk mengalir.
Setiap jalur yang mengalir disebut cabang. Rangkaian paralel dari resistor ini dapat
dilihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Resistor dirangkai secara paralel
(Sumber : Rusdianto, Penerapan Konsep Dasar Elektronika, 1999:23)
Perhitungan secara matematis yang digunakan, agar nilai suatu resistor
diketahui adalah dengan menggunakan persamaan :
nTotal RRRRR11111
321
+++= ....................................................................... (2.8)
Untuk dua buah resistor yang dihubungkan paralel, persamaannya adalah
21
21
RRRRRTotal +
×= ............................................................................................ (2.9)
24
Arus yang mengalir pada setiap resistor dapat diketahui dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
RVI = ........................................................................................................... (2.10)
2.3.1.2 Rangkaian Pembagi Tegangan (Voltage Divider)
Gambar 2.18 dibawah ini merupakan rangkaian Voltage divider (pembagi
tegangan) dengan menggunakan dua buah resistor.
Gambar 2.18 Rangkaian Voltage divider (pembagi tegangan)
(Sumber : Bishop, Dasar – dasar Elektronika, 2004:35)
Bishop (2004:34), menyatakan bahwa rangkaian seperti Gambar 2.18
diatas disebut juga sebagai rangkaian pembagi potensial (potential divider / voltage
divider). Input ke sebuah rangkaian pembagi tegangan adalah tegangan VIN.
Tegangan ini menggerakkan arus I untuk mengalir melewati kedua resistor. Karena
kedua resistor terhubung secara seri, arus yang sama besarnya mengalir melewati
25
tiap – tiap resistor. Tahanan efektif dari kedua resistor seri ini adalah 21 RR + . Jatuh
tegangan pada gabungan kedua resistor ini adalah VIN. Menurut Hukum Ohm, arus
yang mengalir adalah :
21 RRVI IN
+= .................................................................................................. (2.11)
Dengan sekali lagi menggunakan Hukum Ohm, tegangan pada resistor R2 adalah :
2RIV OUT ×= ................................................................................................. (2.12)
Mensubstitusikan I dengan persamaan pertama menghasilkan :
21
2
RRRVV INOUT +
×= ..................................................................................... (2.13)
2.9.2 Transistor
Sumisjokartono (1985:35) menyatakan bahwa transistor merupakan salah
satu semikonduktor yang dapat dipergunakan untuk perataan arus, menahan sebagian
arus, menguatkan arus, pensaklaran (switching), membangkitkan frekuensi rendah
maupun frekuensi tinggi. Pada umumnya transistor terbuat dari bahan Silikon (Si)
dan Germanium (Ge). Secara umum transistor dibedakan menjadi dua, yaitu BJT
(Bipolar Junction Transistor) dan JFET (Junctions Field Effect Transistor /
Transistor Efek Medan). Untuk transitor tipe BJT simbol skematisnya diperlihatkan
pada Gambar 2.20.
Chattopadhyay (1989:134) menyatakan bahwa transistor hubungan
(junction transistor) merupakan salah satu alat semikonduktor yang paling penting.
26
Transistor ini terdiri dari semikonduktor kristal tunggal (yaitu Germanium atau
Silikon) dimana lapisan tipis P diselipkan diantara dua lapisan N. Struktur yang
terbentuk disebut transistor NPN. Transistor dapat pula terdiri dari lapisan jenis N
yang diisipkan diantara dua lapisan jenis P, dan susunan yang terbentuk dinamakan
transistor PNP.
Reka Rio, Masamori (1982:101) juga menyatakan bahwa transistor tipe
BJT dibedakan menjadi dua yaitu NPN dan PNP. Transistor NPN dan PNP pada
umumnya memiliki 3 buah elektroda yaitu dapat dilihat pada Gambar 2.19 dibawah
ini.
Gambar 2.19 Kontruksi dasar Transitor BJT
(Sumber : Reka Rio, Masamori,Fisika dan Teknologi Semikonduktor, 1982:101)
Gambar 2.20 Simbol skematis Transitor BJT
(Sumber : Reka Rio ,Masamori, Fisika dan Teknologi Semikonduktor, 1982:101)
27
Reka Rio, Masamori (1982:132) menyatakan bahwa daerah kerja
transistor BJT dapat diklasifikasikan dalam empat macam dengan menggunakan
tegangan bias yang berlainan polaritasnya :
1. Daerah Putus : bila diberikan tegangan bias mundur yang cukup besar pada
kedua hubungan (junction) emitor dan kolektornya, arus pada terminal tetap
konstan.
2. Daerah Aktif : bila hubungan emitor mendapat tegangan bias maju dan
hubungan kolektor dengan tegangan bias mundur.
3. Daerah gandeng – mundur : bila hubungan emitor dengan tegangan bias
mundur dan hubungan kolektor dengan tegangan bias maju. Sifatnya seperti
pada daerah aktif hanya ada pertukaran fungsi emitor dengan kolektornya.
4. Daerah Jenuh : Bila hubungan emitor dan hubungan kolektor keduanya
mendapat tegangan bias maju.
2.9.3 IC (Intergrated Circuits)
Chattopadhyay (1989:229) menyatakan bahwa dari segi pabrikasi,
rangkaian terpadu (Integrated Circuits disingkat IC) dapat dibagi menjadi dua kelas :
monolitik dan hibrida. Rangkaian terpadu monolitik adalah rangkaian terpadu,
dimana rangkaian lengkap, termasuk elemen aktif dan pasif dan sambungan –
sambungannya, terbentuk atas atau di dalam lempengan tunggal kristalin silikon.
Kata monolitik berasal dari dua kata Yunani, yaitu monos yang berarti tunggal dan
28
lithos yang berarti batu. Bagian dari wafer silikon yang berisi rangkaian terpadu
dinamakan serpih (chip). Misal serpih yang kecil dengan ukuran 1.65 mm x 1.65 mm
biasanya dapat menampung 35 transistor, 30 tahanan, beberapa kapasitor dan
sambungan – sambungannya. Dalam rangkaian terpadu hibrida, komponen –
komponen dipasang pada landasan keramik dan diantar hubungkan dengan kawat –
kawat atau pola metalisasi. IC hibrida dapat berisi sejumlah IC monolitik. Dalam
perancangan dan pembuatan regulator dari PLTS digunakan komponen IC LM317T
yang dikonfigurasikan sedemikian rupa, sehingga dapat menghasilkan sebuah
rangkaian pengontrol PLTS.
National Semiconductor (1997:1) menyatakan bahwa IC LM317T beserta
serinya merupakan suatu IC yang berfungsi sebagai regulator positif yang terdiri dari
tiga buah terminal yang dapat diatur tegangan keluarannya dan IC ini dapat melewati
arus sebesar 1.5 A dengan rating tegangan dari 1.2 V sampai 37 V DC serta dengan
daya maksimum sebesar 20 W. Simbol dan bentuk dari IC ini diperlihatkan pada
Gambar 2.21.
Gambar 2.21 Simbol IC LM317T (kiri) dan bentuk dari LM317T (kanan)
(Sumber : ST, LM117/LM317A/LM317,1999:1)
29
Gambar 2.22 dibawah ini merupakan salah satu bentuk aplikasi
penggunaan IC LM317T sebagai regulator variabel.
Gambar 2.22 Aplikasi IC LM317T sebagai Regulator variabel.
(Sumber : ST, LM117/LM317A/LM317,1999:3)
Berdasarkan Gambar 2.22 maka untuk mencari besarnya tegangan keluaran (Vout)
dari reguator tersebut adalah sebagai berikut :
2)121( RI
RRVV adjREFOut ++= ......................................................................... (2.14)
REF
REFOUT
VRVVR 1)(
2−
= .................................................................................. (2.15)
30
Gambar 2.23 dibawah ini merupakan salah satu bentuk aplikasi
penggunaan IC LM317T sebagai pengisi batere.
Gambar 2.23 Aplikasi IC LM317T sebagai pengisi batere.
(Sumber : ST, LM117/LM317A/LM317,1999:11)
Berdasarkan Gambar 2.23 maka untuk mencari besarnya resistansi R2 dan R3 dari
rangkaian diatas adalah sebagai berikut :
116.0
2 RV
VR
REF
OUT
−
+= ............................................................................... (2.16)
IR 6.03 = ...................................................................................................... (2.17)
Untuk nilai R1 berdasarkan spesifikasi IC LM317T adalah 240 dan
besarnya R4 adalah 100 , sedangkan untuk nilai arus ( I ) maksimumnya adalah
1.5A. Sedangkan tipe transistor yang dipakai adalah transistor BJT yang mampu
31
melewatkan arus sebesar I (I maksimum disesuaikan dengan spesifikasi IC yang
digunakan).
2.10 Media Penyimpanan Energi Listrik
Media penyimpanan energi listrik yang dimaksud disini adalah
Accumulator / Akumulator yang sering disingkat dengan Aki. Rusdianto (1999:11)
menyatakan bahwa akumulator atau aki adalah salah satu elemen sumber arus listrik
searah. Akumulator termasuk elemen elektrokimia yang dapat diperbarui bahan
pereaksinya setelah dialiri arus dari sumber lain yang arahnya berlawanan dengan
arus yang dihasilkan elemen tersebut. Yang dimaksud dengan elemen elektrokimia
adalah sistem sumber arus yang pada dasarnya mengubah energi kimia menjadi
energi listrik. Di dalam sumber ini terjadi reaksi oksidasi reduksi sehingga
menimbulkan elektron bebas yang dapat terus-menerus mengalir selama jangka
waktu tertentu jika kutub – kutub sumber ini berada dalam keadaan tertutup.
Pada akumulator, digunakan larutan H2SO4 sebagai elektrolit. Sebagai
elektroda positif digunakan PbO2 dan elektroda negatif digunakan Pb. Akumulator
dikatakan habis atau tidak dapat menjadi sumber arus lagi jika elektroda –
elektrodanya berubah menjadi PbSO4. Proses saat akumulator berfungsi sebagai
sumber arus dikatakan pengosongan akumulator. Prinsip pengosongan dan pengisian
akumulator dapat dilihat pada Gambar 2.24.
32
Pengosongan Pengisian
Gambar 2.24 Prinsip pengosongan dan pengisian akumulator
(Sumber : www.google.com/ )
Sigalingging (1994:38) menyatakan bahwa ada beberapa hal yang perlu
diperhatikan dari peralatan batere ini, diantaranya :
a. Kapasitas
Satuan kapasitas suatu batere adalah Ampere Hour (Ah). Biasanya
informasi ini terdapat pada label suatu batere, misalnya suatu batere dengan kapasitas
100 Ah akan penuh terisi dengan arus 1 A selama seratus (100) jam. Waktu pengisian
ini ditandai dengan kode K 100 atau C 100, pada temperatur 25°C. Umumnya arus
pengisian yang diijinkan maksimum 1/10 dari kapasitas. Oleh karena itu waktu
pengisian yang baik tidak kurang dari 10 jam dan dalam kenyataannya dengan maktu
tersebut pengisian baru mencapai 80%. Dan standar tegangan pengisi batere
(charger) yang digunakan untuk mengisi batere 12V adalah 12.5 V (min) – 14 V DC
(maks).
33
b. Kepadatan Energi
Pada pemakaian tertentu (model pesawat, mobil surya, dan sebagainya)
kepadatan energi sangat penting. Nilainya terletak pada 30 Wh/Kg untuk C/10 dan
temperatur 20°C.
c. Penerimaan arus pengisian yang kecil
Batere harus dapat diisi dengan arus pengisian yang agak kecil pada cuaca
yang jelek sekalipun), sehingga tidak ada energi surya yang terbuang begitu saja.
d. Efisiensi A h (ηAh)
Batere menyimpan dengan jumlah Amper Jam, dengan suatu efesiensi Ah
(ηAh) di bawah 100% (biasanya 90%). Efesiensi ini disebut juga dengan istilah
efisiensi Coulombseher.
e. Efesiensi Wh (ηWh)
Efesiensi Wh adalah perbandingan energi yang ada dan yang dapat
dikeluarkan. ηWh selalu lebih rendah dengan ηAh dan biasanya ±80%. Hal – hal
yang perlu mendapat perhatian dalam memilih batere adalah :
− Tegangan yang dipersyaratkan.
− Jadwal waktu pengoperasian.
− Suhu pengoperasian.
− Arus yang dipersyaratkan
34
− Kapasitas (Ah)
− Ukuran, bobot, dan Umur.
Gambar 2.25 berikut ini merupakan bentuk nyata dari akumulator yang
paling sering digunakan oleh konsumen.
Gambar 2.25 Bentuk nyata dari akumulator
(Sumber : www.google.com/ )
2.11 Kabel
Sigalingging, (1994:38) menyatakan bahwa kabel – kabel yang digunakan
untuk PLTS penampangnya dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan
berikut ini :
VPI = .................................................................................................. (2.18)
35
Dimana :
P : Daya yang melewati kabel (Watt)
V : Tegangan yang melewati kabel (Volt)
I : Arus yang melewati kabel (Amper)
2.12 Bagian-bagian dari PLTS secara umum
2.12.1 Sub sistem generator Fotovoltaik
Budiono (2001:2) menyatakan bahwa komponen utama didalam suatu
SESF (Sistem Energi Surya Fotovoltaik) dikenal dengan istilah generator fotovoltaik
yang berfungsi mengubah rediasi matahari menjadi listrik secara langsung (direct
conversion). Besar energi listrik yang dihasilkan oleh SESF tergantung pada
intensitas rediasi matahari setempat merupakan suatu sub sistem yang berfungsi
mengubah intensitas matahari menjadi listrik.
Sub sistem generator fotovoltaik pada umumnya terdiri dari serangkaian
modul – modul fotovoltaik yang terpasang secara kombinasi seri dan paralel
tergantung pada tegangan dan daya kerja yang dibutuhkan. Modul fotovoltaik terdiri
atas susunan sel surya atau sel fotovoltaik yang dirangkai secara seri, paralel, ataupun
gabungan seri dan paralel. Sel fotovoltaik yang banyak digunakan dewasa ini pada
umumnya jenis teknologi kristal dan berbasis Silikon.
36
2.12.2 Sub Sistem Pengaturan
Budiono (2001:2) menyatakan bahwa sub sistem pengaturan berfungsi
memberikan pengaturan dan pengamanan dalam suatu PLTS sedemikian rupa
sehingga sistem pembangkit tersebut dapat bekerja secara efisien dan handal.
Peralatan pengaturan didalam Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya ini dapat
dibuat secara manual, yaitu dengan cara selalu menepatkan kearah matahari, atau
dapat juga dibuat secara otomatis, mengingat sistem ini banyak dipergunakan untuk
daerah terpencil. Otomatis ini dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian
elektronik. Adapun beberapa peralatan pengatur yang biasanya digunakan,
diantaranya :
a. Trackers
Trackers berguna untuk membenarkan posisi penghadapan panel surya ke
matahari. Naibaho (1994:4) menyatakan bahwa pemasangan panel surya yang mudah
dan murah adalah dengan memasang panel surya dengan posisi tetap dengan sudut
kemiringan tertentu. Untuk menentukan arah sudut kemiringan panel surya harus
disesuaikan dengan letak geografis lokasi pemasangan panel tersebut. Letak geografis
Indonesia berada antara 0° sampai 10° terhadap LU (lintang Utara) dan LS (Lintang
Selatan), hal ini dapat kita lihat pada Gambar 2.26.
37
Gambar 2.26 Letak Geografis Indonesia
(Sumber : Naibaho,Teknik Tenaga Listrik Tenaga Surya,1994:4)
Dilihat dari letak geografis Indonesia (Gambar 2.26) maka peletakan dan
sudut kemiringan panel surya yang paling banyak menyerap sinar matahari adalah
mengarah ke posisi khatulistiwa. Untuk sudut kemiringan rata – rata pemasangan
panel surya di wilayah Indonesia bagian utara khatulistiwa adalah sebesar 10° LU.
Dan untuk sudut kemiringan rata – rata pemasangan panel surya diwilayah Indonesia
bagian selatan khatulistiwa adalah sebesar 10° LS.
38
b. Regulator
Sigalingging, (1994:37) menyatakan bahwa regulator merupakan suatu
peralatan yang dilengkapi dengan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk
pengaturan arus pengisian batere (penyimpanan) secara otomatis. Primantara (1994:1)
juga menyatakan bahwa pekerjaan pengaturan kapan batere harus diisi, kapan
pengisiannya harus dihentikan dan kapan hubungan ke beban harus diputus ini
dikerjakan secara otomatis dengan menggunakan alat yang disebut regulator.
Primantara (1994:1) menyatakan bahwa pada dasarnya ada dua jenis
regulator yang digunakan pada sistem PLTS, yaitu :
1. Regulator Paralel.
2. Regulator Seri.
Prinsip regulator tipe paralel mempunyai saklar pemutus elektronik pada
proses pengisian dipasang secara paralel diantara modul dan baterai. Cara kerjanya
adalah jika tegangan pada batere lebih kecil dari tegangan panel surya, maka arus
listrik dari panel surya akan mengalir menuju batere (mengisi batere). Jika muatan
batere telah penuh atau tegangan pada dioda Schottky nol / seimbang, maka proses
pengisian batere selesai. Karena muatan pada batere telah penuh maka regulator akan
bekerja untuk menghidupkan sakelar elektronik. Dimana jika sakelar elektronik pada
rangkaian ON maka aliran listrik tidak akan mengalir ke batere.
Untuk regulator tipe seri saklar elektronik dipasang secara seri antara
modul dan batere. Cara kerjanya adalah saat muatan pada batere lemah / kosong
maka rangkaian regulator akan bekerja untuk menggerakkan sakelar elektronik yang
39
dipasang seri antara panel, dioda Schottky dan batere. Jika muatan pada batere penuh,
maka regulator akan bekerja untuk memutuskan sakelar elektronik. Regulator tipe
paralel dan seri ini dapat dilihat pada Gambar 2.27. Pada umumnya regulator tipe seri
banyak digunakan pada rangkaian keluaran untuk melindungi agar batere tidak
digunakan melebihi batas yang telah ditentukan, yaitu batas terendah pengosongan
yang diijinkan (sebesar 10.5 Volt untuk batere 12 Volt). Regulator seri digunakan
untuk melindungi batere diperlihatkan pada Gambar 2.28.
Gambar 2.27 Jenis Regulator
(Sumber : Primantara,Teknik Tenaga Listrik Tenaga Surya,1994:3)
40
Gambar 2.28 Regulator seri digunakan untuk melindungi batere
(Sumber : Primantara,Teknik Tenaga Listrik Tenaga Surya,1994:4)
c. Inverter
Budiman (2003:127) menyatakan bahwa inverter adalah rangkaian / alat
yang dapat membalikkan harga input atau output dan Sigalingging (1994:42)
menyatakan bahwa inverter adalah peralatan listrik yang dapat mengubah arus searah
(DC) menjadi arus bolak – balik (AC).
2.12.3 Sub Sistem Penyimpanan
Budiono (2001:2) menyatakan bahwa sub sistem penyimpanan ini
merupakan bagian dari PLTS yang berfungsi sebagai penyimpanan energi yang
diperlukan pada malam hari atau pada saat intensitas cahaya matahari rendah. Sub
sistem penyimpanan pada dasarnya hanya diperlukan untuk PLTS yang dirancang
41
untuk operasi pada malam hari atau PLTS yang harus memiliki kesetabilan daya
keluaran yang tinggi.
2.12.4 Sub Sistem Beban
Merupakan bagian akhir dari suatu PLTS Fotovoltaik yang berfungsi
untuk mengkonversi listrik yang dibangkitkan menjadi bentuk energi akhir, seperti :
mekanikal, penerangan dan termal / pendingin. Pada perencanaan sistem
pembangkitan ini perlu diperhitungkan kebutuhan energi dari konsumen / beban
sehingga dapat diperkirakan kapasitas beban harian guna penentuan besarnya
kapasitas dari Panel Surya Fotovoltaik.
42
BAB III
METODOLOGI
3.7 Pengumpulan Data
3.7.1 Studi Pustaka ( Literatur )
Adalah suatu teknik pengumpulan data dengan cara mengumpulkan,
mempelajari berkas – berkas, dokumen dan arsip yang ada di perpustakaan serta
buku – buku penunjang tentang Sistem Pembangkit Tenaga Surya. Selanjutnya data –
data tersebut menjadi referensi dan sekaligus mencoba mengaplikasikan teori – teori
yang ada menjadi suatu rancangan alat.
3.7.2 Interview ( Wawancara )
Adalah suatu teknik pengumpulan data melalui tanya jawab atau
berdiskusi dengan pihak yang mengetahui serta menguasai segala permasalahan
yang dihadapi dalam hal Perancangan dan Pembuatan Simulasi Pembangkit Tenaga
Surya (PLTS) ini. Dalam metode ini penulis melakukan diskusi dengan dosen
pembimbing.
3.8 Langkah – langkah Pengerjaan Alat
Adapun langkah – langkah dalam pengerjaan alat secara terurut adalah
sebagai berikut :
43
Gambar 3.1 Diagram alir pembuatan Simulasi PLTS
44
a. Perancangan dan desain rangkaian
Dalam perancangan dan desain rangkaian dilakukan beberapa tahapan –
tahapan, diantaranya :
- Penentuan panel surya yang digunakan, sehingga dalam penggunaannya tidak
terjadi kerusakan pada panel surya itu sendiri.
- Penentuan komponen Regulator yang akan digunakan, sehingga dalam
aplikasinya tidak terjadi kesalahan penggunaan yang berakibat kurang baik
atau dapat merusak panel surya maupun peralatan listrik yang dicatu nantinya.
- Dari segi penggunaan komponen, juga dipertimbangkan segi ekonomis dan
kondisi yang ada dipasaran, sehingga dalam pencarian komponen tidak
mengalami kesulitan.
- Dari segi estetika, desain alat agar dapat dibuat sedemikian rupa sehingga
rapi, menarik dan aman dalam penggunaannya.
45
Pada Gambar 3.2 berikut ini merupakan desain awal dari rangkaian
regulator Simulasi PLTS yang dirancang.
Gambar 3.2 Gambar Rangkaian Regulator yang dirancang.
b. Pengujian Awal pada Bread Board
- Pengoperasian dan pengujian rangkaian pada Bread Board dilakukan per blok
rangkaian. Apabila satu blok rangkaian dinyatakan bagus, maka dilanjutkan
dengan pembuatan blok rangkaian selanjutnya.
- Setelah perakitan selesai kemudian rangkaian diuji kebenarannya, apakah
rangkaian yang telah dibuat bekerja seperti yang diinginkan, apabila tidak
perangkaian pada bread board diulangi kembali. Bila telah bekerja sesuai
dengan yang diinginkan maka perangkaian alat yang sebenarnya dapat
dilakukan.
46
c. Pembuatan PRT
Dalam pembuatan PRT (Papan Rangkaian Tercetak) atau dalam bahasa
Inggris disebut dengan PCB (Printed Circuit Board) ini mengikuti pertimbangan –
pertimbangan seperti :
- Penentuan tata letak komponen dan pembuatan jalur PRT yang baik agar
memenuhi nilai estetika pemasangan.
Gambar 3.3 Tata letak komponen dari Regulator PLTS yang telah dibuat.
- Dalam pelarutan / pencucian PRT harus menggunakan pelarut yang
takarannya sesuai, dan jangan sampai cairan pelarut tersebut kelebihan air.
- Dalam melakukan pengeboran, perlu memperhatikan jenis mesin bor yang
akan dipakai dan ukuran mata bor yang dipakai.
47
Gambar 3.4 PRT dari Regulator PLTS yang telah dibuat.
d. Pemasangan dan pematrian komponen pada PRT.
- Pemasangan dan pematrian / penyolderan komponen harus cermat / teliti,
bersih dan rapi sehingga tidak terjadi kesalahan dan kerusakan pada alat dan
bahan.
- Sebaiknya dalam mematri kita menggunakan arpus solder dan juga
menggunakan solder yang memiliki daya rendah.
- Setelah perakitan rangkaian selesai, maka rangkaian yang sebelumnya dirakit
tersebut dicuci terlebih dahulu dengan menggunakan Tinner A Spesial, agar
bekas timbal yang melekat pada jalur PRT dapat dihilangkan.
- Setelah perangkaian secara permanen selesai dilakukan kemudian diadakan
pengecekan kembali, apakah rangkaian bekerja seperti percobaan sebelumnya
48
atau tidak. Setelah rangkaian bekerja normal kemudian dilakukan
pengoperasian terhadap beban berupa Lampu DC 12 V.
- Setelah semua uji coba dilakukan, selanjutnya pemasangan rangkaian pada
chasing / box dapat dilakukan.
Gambar 3.5 Panel depan dan belakang dari Regulator.
e. Pengujian Alat
Pengujian alat / permodul dilakukan di Jl. Srikandi Gg. Durian 1/25,
Singaraja Bali, 2 4 Mei 2007 dan demonstrasi alat PLTS dilakukan di Lantai IV
Asrama W.K, Jl. Wijaya Kusuma, V/IA, Singaraja Bali pada 5 Mei 2007.
Sedangkan pengukuran dari simulasi PLTS dilakukan secara acak sebanyak 3 kali
yang dilakukan di Jl. Srikandi Gg. Durian 1/25, Singaraja Bali mulai dari 6 - 31
Mei 2007. Jika pada pengujiannya terdapat beberapa kejanggalan – kejanggalan,
seperti alat tidak bekerja dengan normal, maka alat yang dibuat tersebut harus
49
dilakukan perbaikan terlebih dahulu. Seperti mengecek bagian blok rangkaian yang di
curigai bermasalah. Jika alat telah bekerja dengan normal dan sesuai dengan apa yang
diharapkan, maka pengambilan data dapat dilaksanakan.
f. Pembuatan Laporan
Setelah alat dapat beroperasi dan seluruh pengambilan data telah selesai
dilaksanakan, maka tahapan selanjutnya adalah pembuatan analisa data dan
pembuatan laporan, yang isinya adalah untuk melaporkan langkah – langkah dalam
pembuatan alat mulai dari merancang sampai alat tersebut bekerja, serta menganalisa
permasalahan yang mungkin terjadi pada alat yang dibuat.
3.9 Perancangan Alat
Dalam membuat suatu alat agar kegunaannya tepat dan bisa melayani
kebutuhan beban dengan baik harus melalui tahap – tahap perencanaan /
perancangan. Secara garis besarnya, alat atau proto type yang dibuat tentu memiliki
bagian – bagian atau blok – blok rangkaian yang saling mendukung dan terkait
antara blok rangkaian yang satu dengan blok rangkaian yang lain seperti pada
diagram blok dari Simulasi PLTS yang dibuat berikut ini.
50
3.9.1 Prinsip Kerja PLTS Yang Dibuat
Gambar 3.6 dibawah ini merupakan diagram blok dari Simulasi PLTS
yang dibuat.
Gambar 3.6 Diagram Blok PLTS yang dirancang.
Berdasarkan diagram blok PLTS yang dirancang (Gambar 3.6) maka
prinsip kerja dari Simulasi PLTS yang dibuat adalah sebagai berikut : Matahari
bersinar, radiasi yang dihasilkan dari cahaya matahari ini kemudian ditangkap oleh
panel surya fotovoltaik. Panel surya ini merupakan suatu pengkombinasian dari
beberapa sel surya yang ukurannya sangat kecil dan tipis baik secara seri, paralel
ataupun campuran (seri dan paralel), sehingga menjadi sebuah panel surya yang
cukup besar dan dapat menghasilkan arus dan tegangan yang besar pula.
Prinsip kerja dari panel surya adalah jika cahaya matahari mengenai panel
surya, maka elektron – elektron yang ada pada sel surya akan bergerak dari N ke P,
51
sehingga pada terminal keluaran dari panel surya akan menghasilkan energi listrik.
Besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya berbeda – beda tergantung
dari jumlah sel surya yang dikombinasikan didalam panel surya tersebut. Keluaran
dari panel surya ini adalah berupa listrik arus searah (DC) yang besar tegangan
keluarnya tergantung dengan jumlah sel surya yang dipasang didalam panel surya dan
banyaknya sinar matahari yang menyinari panel surya tersebut.
Keluaran dari panel surya ini sudah dapat digunakan langsung ke beban
yang memerlukan sumber tegangan DC dengan konsumsi arus yang kecil. Agar
energi listrik yang dihasilkan juga dapat digunakan pada kondisi – kondisi seperti
pada malam hari (kondisi saat panel surya tidak disinari cahaya matahari), maka
keluaran dari panel surya ini harus di hubungkan ke sebuah media penyimpanan
(storage). Dalam hal ini adalah batere. Tetapi ini tidak langsung dihubungkan begitu
saja dari panel surya ke batere, tetapi harus dihubungkan ke rangkaian Regulator,
dimana didalam rangkaian tersebut terdapat rangkaian pengisi Batere otomatis
(Automatic charger). Fungsi dari Regulator ini adalah untuk meregulasi tegangan
keluaran dari panel surya dan mengatur arus yang masuk ke Batere secara otomatis.
Selain itu Regulator berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus dari
Panel Surya ke Batere secara otomatis dan juga berfungsi untuk memutuskan aliran
arus dari batere kebeban bila terjadi hubungsingkat ataupun beban yang berlebihan.
Tipe regulator yang dirancang disini adalah tipe modifikasi atau gabungan antara seri
dan paralel.
52
Panel Surya sebenarnya dapat langsung digunakan tanpa diberi rangkaian
regulator ataupun batere, tetapi ini tidak dilakukan karena dapat membebani kinerja
dari panel (akibat adanya beban yang berlebihan) sehingga tidak akan terjadi
kerusakan yang fatal pada panel surya tersebut. Selain itu regulator ini juga berfungsi
untuk mengamankan dari terjadinya kelebihan beban dari panel surya sehingga panel
surya tidak cepat rusak.
Hubungan batere dengan beban adalah dihubungkan paralel langsung ke
beban. Jika batere tersebut telah terisi dengan penuh. Untuk melindungi batere akibat
adanya beban yang berlebihan (over load) ataupun hubungsingkat pada beban, maka
sebelum batere dihubungkan langsung harus melewati rangkaian proteksi. Dimana
fungsinya sudah cukup jelas, yaitu untuk memproteksi ataupun melindungi batere
akibat adanya beban yang berlebihan (over load) ataupun hubungsingkat pada beban.
Jika kita menginginkan hasil keluaran listrik dari PLTS ini berupa listrik
arus bolak-balik (AC) maka PLTS yang sudah dapat mengeluarkan listrik arus searah
(DC) ini harus dihubungkan ke sebuah rangkaian elektronik / modul elektronik yang
bernama Inverter DC – AC. Dimana Inverter DC – AC. berfungsi untuk mengubah
arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak – balik (AC). Setelah arus listrik
searah diubah menjadi arus listrik bolak – balik, selanjutnya keluaran dari inverter ini
yang telah berupa arus bolak – balik ini dapat langsung digunakan untuk mencatu
peralatan listrik dan elektronika yang membutuhkan arus bolak-balik. Besarnya
tegangan dan daya keluaran yang dapat dihubungkan kebeban nantinya harus sesuai
53
dengan kemampuan inverter yang dipakai dan besarnya sistem penyimpanan yang
digunakan (besarnya ampere hour (AH) atau amper jam dari batere).
3.9.2 Penentuan Komponen
Dalam pembuatan alat ini diperlukan ketepatan pemilihan komponen. Bila
pemilihan komponen kurang tepat akan terjadi permasalahan pada kerja alat yang
akan dibuat. Ketelitian dan toleransi dari komponen sangat mempengaruhi dari pada
ketepatan kerja alat tersebut. Biasanya, penentuan komponen yang akan digunakan
adalah jenis komponen yang mudah didapatkan di pasaran. Selain mudah juga
memiliki nilai ekonomis sehingga pembuatan peralatan tersebut tidak membutuhkan
biaya yang mahal.
3.9.2.1 Beban
Tabel 3.1, Beban pemakaian dari simulasi PLTS yang dirancang perhari.
JenisBeban Jumlah Tegangan
(Volt)Daya
(Watt)Arus
(Amp)Waktu
(H/Jam)
WattJam
(WH)
Amp(Ah)
LampuPijar 1 12 40 3.33 2 80 6.66
TOTAL - - - - - 80 6.66
Dengan konfigurasi pemakaian seperti di atas, maka keperluan daya perhari adalah
sebesar 80 Wh atau 6.66 Ah.
54
3.9.2.2 Batere
Karena dalam pemilihan batere harus memperhitungkan keadaan –
keadaan darurat (emergency) seperti pada suatu keadaan tertentu terjadi hujan
ataupun langit berawan selama 3 hari berturut – turut, maka kapasitas batere haruslah
tiga kali lipat dari kapasitas yang diperlukan. Jadi kapasitas batere yang digunakan
agar sistem dapat bekerja selama 3 hari adalah sebesar AhAh 98,1966.63 =×
Berdasarkan kajian pustaka pada Bab II, dalam memilih batere harus
memperhatikan efisiensi dari batere yang digunakan. Biasanya efisiensinya adalah
90% dari kapasitas (Amper Jam / Ah) maksimum batere. Atau dengan kata lain,
batere yang digunakan haruslah lebih besar 10% dari kebutuhan daya pemakaian.
Maka kapasitas batere yang harus digunakan adalah :
%)1098,19(98,19 ×+= AhAhBatereAh
AhAhBatereAh 998,198,19 +=
AhBatereAh 978,21=
Jadi kapasitas batere yang harus digunakan bila terjadi hujan ataupun
langit berawan selama 3 hari berturut – turut adalah sebesar 21,978 Ah. Karena
ukuran batere sebesar 21,978 Ah tidak dijual dipasaran, maka kapasitas batere yang
digunakan adalah kapasitas batere yang ukurannya paling mendekati yaitu sebesar 20
Ah. Atau 3 buah batere 7 Ah yang diparalel, sehingga didapatkan kapasitas batere
sebesar 21 Ah.
55
3.9.2.3 Panel Surya
Sub sistem panel surya fotovoltaik berfungsi mengubah radiasi matahari
menjadi listrik secara langsung (direct conversion). Panel surya fotovoltaik
merupakan suatu integrasi dari rangkaian sel – sel surya yang disusun secara seri dan
paralel untuk mendapatkan besaran arus dan tegangan tertentu. Didalam
penggunaannya beberapa modul digabungkan secara seri atau paralel lagi untuk
memenuhi kapasitas pembangkitan. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya
disipasi (saling membebani) dari sel yang baik terhadap sel yang kurang baik,
selanjutnya daya hasilan akan berkurang dan timbul panas karena disipasi tersebut.
Sebelum menggabungkan modul – modul sel surya perlu dilakukan
adanya pengetesan, dengan cara memilih modul yang mempunyai karakteristik
elektris yang sama. Sebagai contoh modul yang akan dihubungkan secara paralel
harus mempunyai tegangan hubungan terbuka (VOC), dan daya hasilan maksimum
(PMP) yang sama, demikian juga untuk hubungan seri harus mempunyai arus
hubungsingkat (ISC) dan daya hasilan maksimum yang sama juga. Tetapi disini tidak
dilakukan penggabungan modul, karena modul yang digunakan adalah 1 buah dengan
tegangan nominal 17 Volt. Berikut adalah spesifikasi panel surya yang digunakan
dalam perancangan PLTS ini, adalah panel surya merek Handal model Lyfranc.
• Daya Nominal 15 W
• Tegangan Nominal 17 Volt
• Arus Nominal 0.8 A
56
• Tegangan tanpa beban 21.60 Volt
• Arus hubungsingkat 1.5 A
Bagi Indonesia rata – rata penyinaran per harinya adalah 5 – 6 jam. Untuk
wilayah Indonesia bagian timur dan pada musim kemarau dapat mencapai 5 – 7 jam /
hari. Maka didapatkan perhari dengan faktor pengali 6 untuk Ah dan Wh.
Amper jam perhari : AA 8.48.06 =×
Watt jam perhari ( P ) : IV × = A8.417 × = 81.6 Wh.
Dari perhitungan diatas didapatkan kemampuan satu panel surya seperti
diatas adalah 81.6 Wh/hari.
3.9.2.4 Trackers
Trackers berguna untuk membenarkan posisi penghadapan Panel Surya ke
matahari. Tracker yang dipakai adalah tracker manual dan permanen. Dimana Panel
Surya diarahkan ke garis khatulistiwa. Khusus untuk daerah sekitar kota Singaraja,
Kabupaten Buleleng, Provinsi Bali dimana berada berkisaran 115° - 115°30 BT dan
8° - 8°30 LS arah kemiringan Panel Suryanya adalah 8° ke arah khatulistiwa.
Pemasangan Panel Serya kearah khatulistiwa ini dimaksudkan agar Panel Surya ini
mendapatkan penyinaran yang optimal dari jam 10.00 – 16.00. Pengarahan panel
surya PV ke matahari untuk wilayah Singaraja dapat dilihat pada gambar 3.7.
57
o8
Gambar 3.7 Pengarahan panel surya PV ke khatulistiwa / arah matahari untuk
wilayah Singaraja.
3.9.2.5 Regulator
Gambar 3.8 berikut ini merupakan diagram blok dari regulator simulasi
PLTS yang dirancang
Gambar 3.8 Diagram blok dari regulator yang dirancang
58
a. Penentuan Indikator Panel
Gambar 3.9 Rangkaian Indikator Panel
Disini nilai R1 belum diketahui, berdasarkan spesifikasi panel surya
keluaran nominal yang dihasilkan oleh panel surya adalah 17V. Sedangkan
berdasarkan teori dasar dioda pada bab II, LED akan ON jika terdapat beda potensial
pada kaki anoda dan katodanya (VD) rata – rata sebesar 2V dengan arus yang
mengalir (ID) sebesar 20 mA. Jadi untuk mencari nilai R1 dapat dicari dengan
menggunakan persamaan 2.1. maka perhitungannya adalah sebagai berikut :
IVR S )2(
1−
=
mAVR
20)217(
1−
=
Ω= 7501R
Karena ukuran resistor 750 Ω tidak ada dipasaran, maka akan digunakan
resistor pengganti, yaitu resistor yang paling dekat nilai resistansinya. Resistor
penggantinya dapat bernilai 820 .
59
b. Penentuan komponen pengatur tegangan dan arus pengisian Batere (Regulator)
Komponen utama yang digunakan sebagai power regulator disini adalah
IC LM317T, karena sesuai dengan karakteristiknya, IC ini memiliki tegangan
keluaran yang bisa diatur mulai dari 1.2 – 37 V.
Gambar 3.10 Rangkaian Regulator
Dari Gambar 3.10 dapat dilihat bahwa nilai R2 dan R3 sudah ditetapkan
berdasarkan manual book / data sheet IC LM317T, Karena nilai R2 sebesar 240
sulit ditemukan dipasaran, maka digunakan resistor pengganti yang resistansinya
paling mendekati, yaitu sebesar 220 . Maka nilai R3 (yang difungsikan untuk
mengatur besarnya VOUT regulator) dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.23, maka
nilai R3-nya adalah :
60
216.0
3 RV
VR
REF
OUT
−
+=
220125.1
6.0143
−
+=R
22068.103 ×=R
Ω= 23493R
Karena nilai R3 yang didapat adalah 2349 Ω dan ini tidak ada dipasaran,
maka resistor penggantinya adalah dengan mengkombinasikan 2 buah resistor 4700
secara paralel yang nilai RTotal-nya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
2.9, sehingga didapatkan harga resistansi sebesar :
2121
RRRRRTotal +
×=
4700470047004700
+×
=TotalR
Ω= 2350TotalR
Jadi nilai resistansi yang didapatkan untuk mengganti resistor 2349 Ω
adalah sebesar 2350 Ω.
Dari gambar rangkaian regulator diatas, nilai R5 (yang difungsikan untuk
mengatur besarnya Arus output regulator) dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.17, seperti dibawah ini :
a. Nilai R5 jika diinginkan arus yang mengalir maksimum sebesar 1 A
IR 6.0
5 =
61
16.0
5 =R
Ω= 6.05R
b. Nilai R5 jika diinginkan arus yang mengalir maksimum sebesar 120 mA
IR 6.0
5 =
12.06.0
5 =R
Ω= 55R
Jadi nilai masing – masing R5-nya adalah 0.6 dan 5
Berdasarkan kajian pustaka pada bab II, maka tipe transistor Q1 (yang
difungsikan untuk pensaklaran kaki Adj ke ground) harus memiliki IC MAX Sebesar 1
A, maka transistor yang digunakan adalah transistor tipe 2SD438 dimana transistor
ini memiliki spesifikasi sebagai berikut :
VCB : 100 V
VCE : 80 V
VBE : 5 V
IC : 0.7 A
IC MAX : 1 A
PC : 0.9 W
Temperatur : - 55 sampai + 150 º C
62
c. Penentuan Rangkaian Proteksi
Gambar 3.11 berikut ini merupakan gambar rangkaian Proteksi 1 yang
dirancang. Dimana rangkaian ini akan berfungsi untuk melindungi panel surya dari
terjadinya hubungsingkat pada pemasangan kawat – kawat penghantar dari panel
surya ke regulator dan juga sebagai pemroteksi jika arus bilamana terjadi kesalahan
pemasangan polaritas panel surya ke regulator.
Gambar 3.11 Rangkaian Proteksi 1
Pada rangkaian proteksi 1 digunakan dua buah komponen diantaranya
sekering (fuse) dan dioda. Ukuran pengaman / sekering yang digunakan adalah 1
A, karena arus yang dirancang ke rangkaian regulator untuk mengisi batere adalah
maksimum 1 A. Ukuran dioda (D3) adalah 2 A karena arus hubungsingkat dari panel
surya yang digunakan adalah sebesar 1.5 A. Fungsi dari dioda ini adalah untuk
memblokir / memproteksi arus listrik yang masuk ke rangkaian regulator bila terjadi
kesalahan pemasangan polaritas dari panel surya ke regulator.
63
Fungsi dari indikator (LED D2) adalah untuk menberikan peringatan
kepada konsumen kalau sekering pengamannya putus. Ukuran dari R2 dapat dihitung,
dengan menggunakan persamaan 2.1, dimana dimana tegangan sumbernya (Vs)
sebesar 17V (sama dengan tegangan nominal yang dihasilkan oleh panel surya), maka
perhitungannya adalah sebagai berikut :
IVR S )2(
2−
=
mAVR
20)217(
2−
=
Ω= 7502R
Karena ukuran resistor 750 Ω tidak ada dipasaran, maka akan digunakan
resistor pengganti, yaitu resistor yang paling dekat nilai resistansinya. Resistor
penggantinya dapat bernilai 820 .
Gambar 3.12 berikut merupakan rangkaian dari proteksi 2, dimana
rangkaian ini berfungsi untuk memproteksi arus balik dari batere ke regulator jika
panel surya tidak tersinari oleh cahaya matahari dan pada saat pengisian muatan
batere tersebut telah penuh. Selain itu rangkaian proteksi 2 ini digunakan untuk
memproteksi batere dari terjadinya kesalahan pemasangan polaritas.
64
Gambar 3.12 Rangkaian proteksi 2
Fungsi dari dioda D4 adalah untuk memproteksi arus balik ke regulator
dan ke panel surya pada saat panel surya tidak tersinari oleh sinar matahari. Ukuran
dari dioda D4 adalah 1 A (tipe 1N4002) karena arus yang melewati dioda ini dari
rangkaian regulatornya hanya sebesar 1 A. Sedangkan fungsi dari dioda D5 adalah
untuk memproteksi beban dari kesalahan pemasangan polaritas batere atau dengan
kata lain dioda ini berfungsi untuk mem-bypass aliran arus dari batere ke beban
bilamana terjadi kesalah pemasang polaritas batere. Ukuran dioda D5 disini
digunakan dioda 6 A.
Karena adanya dioda D4 maka tegangan keluaran dari regulator akan
berkurang sebesar tegangan ambang yang ada pada dioda D4. Berdasarkan kajian
putaka pada bab II, besarnya tegangan ambang dari dioda Silikon adalah 0.6 V. Jadi
tegangan keluaran dari rangkaian regulator yang dirancang adalah sebagai berikut :
DREGOUT VVV −=
VVVOUT 6.014 −=
VVOUT 4.13=
65
Gambar 3.12 berikut merupakan rangkaian dari proteksi 3, dimana
rangkaian ini akan berfungsi untuk memproteksi hubungan batere terhadap beban jika
terjadi kelebihan beban (over load) ataupun hubungsingkat pada beban.
Gambar 3.13 Rangkaian proteksi 3
Pada rangkaian proteksi (3) sebuah komponen sekering (fuse) sebagai
pengamannya. Sekering disini dapat digunakan tipe pengaman lebur maupun tipe
saklar metal (metal switch) akan OFF jika terjadi panas yang berlebihan pada
lempengan metal yang ada di dalammnya, panas ini diakibatkan karena adanya arus
yang berlebihan yang mengalir ke lempengan metal tersebut). Karena pada keluaran
regulator ini dirancang maksimum 60 W, maka ukuran sekering ataupun metal switch
yang digunakan untuk membatasi arus keluarannya dapat dicari dengan menggunakan
persamaan 2.18, maka ukuran sekering (fuse) ataupun saklar metal (metal switch)
yang dipasang ukurannya adalah :
66
VPI =
1260
=I
AI 5=
Dari perhitungan diatas didapatkan bahwa sekering (F2) yang digunakan agar
membatasi arus yang mengalir dari beban regulator adalah 5 A.
Fungsi dari indikator (LED D6) adalah untuk memberikan peringatan
kepada konsumen kalau sekering pengamannya (overload) putus karena terjadi
kelebihan beban. Karena besarnya tegangan keluaran dari batere adalah sebesar 12V,
maka nilai resistansi dari R7 dapat dihitung, dengan menggunakan persamaan 2.1
maka perhitungannya adalah sebagai berikut :
IVR S )2(
7−
=
mAVVR
20)212(
7−
=
Ω= 5007R
Karena ukuran resistor 500 Ω tidak ada dipasaran, maka akan digunakan
resistor pengganti, yaitu resistor yang paling dekat nilai resistansinya. Resistor
penggantinya dapat bernilai 470 .
67
3.9.2.6 Kabel
Kabel – kabel yang digunakan penampangnya dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan 2.18, maka ukuran kabel yang digunakan untuk
menghubungkan dari batere ke beban adalah :
P beban : 40 W
V beban : 12 V
VPI =
1240
=I
AI 33,3=
Karena arus yang mengalir dari batere ke beban sebesar 3,33 A maka kabel
yang digunakan adalah NYAF 75.02× mm2.
3.10Persiapan Alat dan Bahan
Sebelum kita merangkai alat, ada baiknya seluruh alat dan bahan yang
akan dipakai disiapkan terlebih dahulu, diantaranya :
a. Alat
1. Tool Set
a. Tang Kombinasi ................................................................. 1 Buah
b. Tang Potong ....................................................................... 1 Buah
c. Tang Lancip ....................................................................... 1 Buah
68
d. Cutter Kecil........................................................................ 1 Buah
e. Gun Soldering 20 – 200 W ................................................. 1 Buah
f. Soldering Push ................................................................... 1 Buah
g. Arpus Solder....................................................................... 1 Buah
h. Timah merek Pancing ......................................................... 10 Meter
i. Obeng Minus...................................................................... 1 Buah
j. Kikir Halus Kecil................................................................ 1 Buah
k. Amplas Halus ..................................................................... 1 Buah
l. Kuas Kecil.......................................................................... 1 Buah
m. Penggaris Siku – siku ......................................................... 1 Buah
n. Penggaris Plastik ................................................................ 1 Buah
2. Multimeter Analog ................................................................... 1 Buah
3. Multimeter Digital.................................................................... 1 Buah
4. Ampere Meter DC .................................................................... 1 Buah
5. Power Supplay Variable terregulasi 1 A ................................... 1 Buah
6. Mesin Bor ................................................................................ 1 Buah
7. Mata Bor 1 mm ........................................................................ 1 Buah
8. Mata Bor 3 mm ........................................................................ 1 Buah
9. Spidol Permanen Snowman M .................................................. 1 Buah
10. Pensil Mekanik 2B ................................................................... 1 Buah
11. Penghapus karet ....................................................................... 1 Buah
69
b. Bahan
1. Panel Surya PV Handal Lyfranc ...................................................................................... 1 Buah
2. Accumulator / Batere Kering 12 V ........................................... 1 Buah
3. Lampu Pijar DC 12 V / 20 W.............................................................................. 4 Buah
4. Lampu Pijar DC 12 V / 40 W............................................................................. 1 Buah
5. Kabel NYAF 0.75 mm2 (Hitam) ............................................... 4 Meter
6. Kabel NYAF 0.75 mm2 (Merah)............................................... 4 Meter
7. Penjepit Buaya ......................................................................... 3 Pasang
8. Skun kabel 1.5 mm2.................................................................. 10 Pasang
9. Fuse Holder ............................................................................. 2 Buah
10. PRT Polos (PCB Polos)............................................................ 1 Lembar
11. Kertas Millimeter Block............................................................ 1 Buku
12. Tinner A Special....................................................................... ½ Liter
13. Fuse 3 A................................................................................... 1 Buah
14. Fuse 1 A................................................................................... 1 Buah
15. Ferrycloride ............................................................................. 1 Bungkus
16. Talam Plastik ........................................................................... 1 Buah
17. Air Bersih................................................................................. 1 Liter
18. Dudukan PCB .......................................................................... 4 Buah
19. Baut Ulir 0.5 cm....................................................................... 10 Biji
20. Baut Mur 1 cm ......................................................................... 1 Buah
70
21. Baut Mur 5 cm ......................................................................... 1 Buah
22. Mur kecil.................................................................................. 4 Buah
23. Ring Kecil ................................................................................ 6 Buah
24. Heat Sink Sirip 4 x 4 cm........................................................... 1 Buah
25. Isolator Baut............................................................................. 2 Buah
26. Silicon Grease .......................................................................... 1 Buah
27. Saklar DPDT............................................................................ 1 Buah
28. BOX / Chasing ukuran 100 x 80 x 200 mm .............................. 1 Buah
29. Karet kaki penyangga BOX...................................................... 4 Buah
30. Karet Isolator Kabel ................................................................. 4 Buah
31. Metal Switch DC 5 A / MCB DC 5 A ....................................... 1 Buah
32. Resistor
a. 560 Ω ................................................................................. 3 Buah
b. 820 Ω ................................................................................. 2 Buah
c. 470 Ω ................................................................................. 1 Buah
d. 4K7 .................................................................................... 2 Buah
e. 220 Ω ................................................................................. 1 Buah
33. Dioda
a. 1 A (1N4002) ..................................................................... 1 Buah
b. 2 A ..................................................................................... 1 Buah
c. 6 A ..................................................................................... 1 Buah
71
d. LED Merah Kecil ............................................................... 2 Buah
e. LED Kuning Kecil.............................................................. 2 Buah
f. LED Hijau Kecil................................................................. 2 Buah
34. Integrated Circuits (IC) LM317T ............................................. 1 Buah
35. Transistor 2SD438.................................................................... 2 Buah
3.11Pembuatan Alat
Dalam tahap pembuatan alat harus memenuhi ketentuan / estetika dan
mengacu pada perancangan.
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam perancangan.
2. Membuat / mendesain tata letak komponen dan jalur lay out (jalur hubung)
pada kertas milimeter blok sebelum digambar ke Papan Rangkaian Tercetak
(PRT) atau mendesain pada komputer dengan Perangkat Lunak PCB
Designer.
3. Pembuatan jalur hubung (lay out) pada PRT dengan cara menempelkan sketsa
yang ada pada kertas milimeter blok / hasil print out, kemudian membuat
titik-titik kaki komponen yang sekaligus menjadi sketsa. Setelah itu PRT
digambar ulang dengan menggunakan spidol permanen. Setelah selesai, PRT
siap untuk dilarutkan pada larutan ferrychloride (FeCl3). Setelah selesai
dilarutkan PRT tersebut dilarutkan kembali ke cairan Tinner A Spesial, sampai
seluruh tinta yang menempel pada PRT luntur. Setelah bersih PRT siap untuk
72
dibor pada setiap daerah ataupun titik yang akan dibor untuk penempatan
kaki komponen.
4. Memeriksa / mengetes keadaan seluruh lay out (jalur hubung) PRT.
5. Memeriksa / mengetes keadaan seluruh komponen yang digunakan sebelum
dirangkai pada PRT.
6. Memasang komponen ke PRT. Dimana, penempatan komponen ini harus
sesuai dengan tata letak komponen yang telah dirancang sebelumnya. Setelah
selesai dipasang, kaki – kaki komponen ini siap untuk dipatri / disolder,
setelah selesai kaki komponen yang lebih dapat dipotong agar terlihat rapi.
3.12Pengukuran Besaran Arus dan Tegangan
3.12.1 Pada Regulator Dengan Power Supply Variabel Sebagai Sumber
Pengukuran besaran arus dan tegangan pada regulator dengan
menggunakan Power Supply Variabel ini dilakukan untuk menguji kinerja dari
regulator. Gambar 3.14 merupakan gambar rangkaian pengujian regulator.
Gambar 3.14 Pengujian rangkaian regulator dengan Power Supply
73
a. Pengukuran Tegangan dan Arus pada Rangkaian Regulator Tanpa Batere dan
Tanpa Beban.
Adapun langkah – langkah pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1 Memasang alat ukur volt meter (pada TP 1, TP2, dan TP 3) dan amper meter
(pada TP A, TP B dan TP C) seperti gambar percobaan 3.14, tanpa memasang
batere dan beban.
2 Setelah selesai memasang alat ukur dilanjutkan dengan pemasangan Power
Supply ke regulator, dan kemudian sistem diaktifkan.
3 Setelah sistem aktif (rangkaian ON) dilanjutkan dengan mengukur tegangan di
TP 1 sampai dengan TP 3 dan kemudian mencatatnya pada tabel 4.1.
4 Selanjutnya dilanjutkan dengan mengukur arus yang mengalir pada TP A
sampai dengan TP C, kemudian mencatatnya pada tabel 4.1.
5 Setelah selesai dilanjutkan dengan mematikan tombol daya pada power
supply.
b. Pengukuran Tegangan dan Arus pada Rangkaian Regulator dengan Batere dan
Tanpa Beban.
Adapun langkah – langkah pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1 Dari rangkaian pengukuran yang pertama, dilanjutkan dengan memasang
batere ke rangkaian regulator sedangkan beban masih tetap terlepaskan.
2 Setelah batere terpasang, selanjutnya sistem diaktifkan.
74
3 Setelah sistem aktif, dilanjutkan dengan mengukur tegangan di TP 1 sampai
dengan TP 3 dan kemudian mencatatnya pada tabel 4.2.
4 Selanjutnya dilanjutkan dengan mengukur arus yang mengalir pada TP A
sampai dengan TP C, kemudian mencatatnya pada tabel 4.2.
5 Setelah selesai dilanjutkan dengan mematikan tombol daya pada power
supply.
c. Pengukuran Tegangan dan Arus pada Rangkaian Regulator dengan Batere dan
dengan beban lampu 12V.
Adapun langkah – langkah pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1 Dari pengukuran yang kedua, dilanjutkan dengan memasang beban seperti
gambar 3.14.
2 Setelah beban terpasang, selanjutnya sistem diaktifkan.
3 Mengukur Tegangan di TP 1 sampai dengan TP 3 dan kemudian mencatatnya
pada tabel 4.3.
4 Mengukur Arus yang mengalir pada TP A sampai dengan TP C, kemudian
mencatatnya pada tabel 4.3.
5 Setelah selesai dilanjutkan dengan mematikan tombol daya pada power
supply.
6 Seluruh pengukuran regulator dengan menggunakan power supply sebagai
sumbernya telah selesai dilakukan.
75
3.12.2 Pengujian PLTS
Sebelum pengujian PLTS dilakukan ada beberapa kreteria yang perlu
diketahui terlebih dahulu, diantaranya :
1. Kesiapan Panel Surya, dimana dalam keadaan cerah, tegangan keluaran Panel
Surya sebesar 17 Volt (nominal) sesuai dengan spesifikasi modul.
2. Kesiapan Regulator, tegangan keluaran dari regulator sebesar 14V. Agar
regulator ini dapat digunakan untuk mengisi batere, maka batere yang
digunakan harus memiliki tegangan nominal sebesar 12V DC.
3. Seluruh proteksi yang ada didalam regulator harus bekerja bila terjadi hubung
singkat / kelebihan beban pada keluaran regulator ataupun pada keluaran
beban.
Gambar 3.15 dibawah ini merupakan gambar rangkaian pengujian PLTS
yang dilakukan beberapa hari dalam keadaan cuaca cerah.
Gambar 3.15 Pengujian PLTS
76
Adapun langkah – langkah pengukuran yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Memasang panel surya kearah khatulistiwa dengan sudut kemiringan 8º.
2. Memasang alat ukur volt meter (pada TP 1, TP2, dan TP 3) dan amper meter
(pada TP A, TP B dan TP C) seperti gambar percobaan 3.15.
3. Setelah selesai memasang alat ukur dilanjutkan dengan pemasangan kabel
penghantar dari panel surya ke regulator, dan kemudian sistem diaktifkan.
4. Setelah sistem PLTS aktif, maka dilanjutkan dengan mengukur tegangan di
TP 1 sampai dengan TP 3 dan kemudian mencatatnya pada tabel 4.4, dengan
beban masing – masing sebagai berikut : Lampu DC 12 V dengan daya 20W,
40W, 60W, dan 80W.
5. Mengukur Arus yang mengalir pada TP A sampai dengan TP C, kemudian
mencatatnya pada tabel 4.4, dengan beban masing – masing sebagai berikut :
Lampu DC 12V dengan daya 20W, 40W, 60W, dan 80W.
6. Setelah selesai, pengukuran dilanjutkan pada hari berikutnya dan hasilnya
dicatat pada tabel 4.5 dan 4.6.
7. Setelah semuanya selesai dilakukan, lepaskan seluruh rangkaian.
77
BAB IV
ANALISA DATA
4.1 Data dan Analisa Data
Tabel 4.1 Hasil pengukuran rangkaian regulator dengan menggunakan power supply
sebagai sumber pada keadaan regulator tanpa terhubung dengan batere dan beban.
Tegangan (Volt) Arus (mA)PowerSupply TP 1 TP 2 TP 3 TP A TP B TP C
0 0 0 0 0 0 01 1 0.2 0.2 0 0 02 2 1 1 0 0 03 3 1.8 1.8 0 0 04 4 1.8 1.8 0 0 05 5 3.6 3.6 5 0 06 6 4.5 4.5 6 0 07 7 5.5 5.5 8 0 08 8 6.4 6.4 10 0 09 9 7.3 7.3 10 0 010 10 8.2 8.2 15 0 011 11 9.6 9.6 20 0 012 12 10.25 10.25 20 0 013 13 11.25 11.25 20 0 014 14 12.25 12.25 20 0 015 15 13.25 13.25 25 0 016 16 14 14 25 0 017 17 14 14 30 0 018 18 14 14 30 0 0
Berdasarkan data hasil pengukuran pada tabel 4.1, pada saat tegangan
sumbernya 0 V, tegangan keluaran / output dari regulator (TP 2) adalah 0 V, dan
konsumsi arus dari regulator adalah 0 mA, pada saat tegangan sumber 1 V, tegangan
78
keluaran regulator adalah 0.2 V sedangkan konsumsi arusnya adalah 0 mA, begitu
seterusnya regulator mendapat tegangan sumber sebesar 5 V dengan tegangan
keluaran regulator sebesar 3.6 V dan dengan konsumsi arus sebesar 5 mA. Pada saat
tegangan sumber 6 V, tegangan keluaran dari regulator masih tetap rendah, yaitu
sebesar 4.5 V, sedangkan konsumsi arusnya mulai naik menjadi 6 mA. Begitu
seterusnya sampai pada tegangan sumber 16 V, tegangan keluaran dari regulator
akan mencapai sebesar 14 V dengan konsumsi arus sebesar 30 mA. Konsumsi arus
regulator dan tegangan keluaran dari regulator akan tetap sama sampai maksimum
tegangan sumber yang diukur maksimum (sebesar 18 V).
Berikut adalah grafik konsumsi arus dari regulator pada keadaan regulator tanpa
terhubung dengan batere dan beban
Grafik Konsumsi Arus Regulator
0
5
10
15
20
25
30
35
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Tegangan Sumber (Volt)
Aru
s R
egul
ator
(mA
)
Arus Regulator
Grafik 4.1 Konsumsi Arus dari Regulator pada keadaan Regulator tanpa Batere.
79
Tabel 4.2 Hasil pengukuran rangkaian regulator dengan menggunakan power supply
sebagai sumber dengan keadaan batere terhubung pada keluaran regulator.
Tegangan (Volt) Arus (mA)PowerSupply TP 1 TP 2 TP 3 TP A TP B TP C
0 0 0 0 0 0 01 1 10.5 10.5 0 0 02 2 10.5 10.5 0 0 03 3 10.5 10.5 0 0 04 4 10.5 10.5 0 0 05 5 10.5 10.5 5 0 06 6 10.5 10.5 5 0 07 7 10.5 10.5 10 0 08 8 10.5 10.5 10 0 09 9 10.5 10.5 10 0 010 10 10.5 10.5 10 0 011 11 10.5 10.5 20 0 012 12 10.5 10.5 20 0 013 13 11 11 25 0.7 014 14 11 11 220 150 015 15 11 11 240 170 016 16 11 11 480 440 017 17 11.25 11.25 640 600 018 18 11.25 11.25 760 720 0
*) Keadaan batere yang digunakan disini adalah muatan batere dalam keadaan kosong
(low batt).
Berdasarkan data hasil pengukuran pada tabel 4.2, pada saat tegangan
sumbernya 0 V, tegangan keluaran / output dari regulator (TP2) adalah 0 V, dan
konsumsi arus dari regulator adalah 0 mA, pada saat tegangan sumber 1 V, tegangan
keluaran regulator adalah 10.5 V (karena adanya batere, maka tegangan yang terukur
disini adalah tegangan batere) sedangkan konsumsi arusnya adalah 0 mA, begitu
80
seterusnya. Pada saat regulator mendapatkan tegangan sumber sebesar 5 V, tegangan
keluaran yang terukur masih tetap sama sebesar 10.5 V tetapi disini regulator sudah
mulai mengkonsumsi arus. Arus yang dikonsumsi regulator sebesar 5 mA. Begitu
seterusnya sampai tegangan sumber mencapai 12 V. Pada saat tegangan sumber
mencapai 13 V, tegangan keluaran regulator (TP 2) mulai naik yaitu sebesar 11 V,
dan pada kondisi ini terukur arus yang mengalir dari regulator ke batere sebesar 7
mA. Pada kondisi ini regulator akan bekerja untuk mengisi muatan pada batere
(charging). Keadaan ini terus berlanjut sampa dengan tegangan sumber maksimum
dan sampai seluruh muatan pada batere tersebut penuh.
Grafik berikut ini adalah grafik dari arus regulator saat batere terhubung
dengan keluaran regulator.
Grafik Arus Pada Regulator saat terpasangBatere
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Tegangan Sumber (Volt)
Aru
s Te
ruku
r (m
A)
TP ATP B
Grafik 4.2 Arus Pengisian Batere
81
Keterangan Gambar :
TP A : Grafik konsumsi arus (arus total) pada regulator.
TP B : Grafik arus keluaran / output dari regulator / arus pengisian batere.
Tabel 4.3 Hasil pengukuran rangkaian regulator dengan menggunakan power supply
sebagai sumber dengan keadaan batere terhubung pada keluaran regulator dan
dibebani dengan lampu pijar.
Tegangan (Volt) Arus (mA)
PowerSupply TP 1 TP 2 TP 3 TP A TP B TP C
0 0 12.5 12 0 0 16701 1 12.5 12 0 0 16702 2 12.5 12 0 0 16703 3 12.5 12 0 0 16704 4 12.5 12 0 0 16705 5 12.5 12 5 0 16706 6 12.5 12 10 0 16707 7 12.5 12 20 0 16708 8 12.5 12 20 0 16709 9 12.5 12 20 0 1670
10 10 12.5 12 20 0 167011 11 12.5 12 22.5 0 167012 12 12.5 12 22.5 0 167013 13 12.5 12 22.5 0 167014 14 12.5 12 30 0 167015 15 12.5 12 150 75 167016 16 12.5 12 450 300 167017 17 12.5 12 650 600 167018 18 12.5 12 760 700 1670
*) Keadaan muatan batere yang digunakan disini adalah dalam keadaan penuh (Full)
82
Berdasarkan data hasil pengukuran pada tabel 4.3, dapat dilihat bahwa
tegangan 0 – 14 V arus pengisian muatan batere (TP B) masih tetap 0 (Nol),
sedangkan arus beban tetap sebesar 1670 mA. Pada saaat tegangan sumber naik
menjadi 15 V, arus pengisian batere akan menjadi 75 mA begitu seterusnya sampai
tegangan sumber maksimum, arus pengisiannya akan menjadi 700 mA.
Berikut adalah grafik arus konsumsi regulator yang dibebani dengan beban lampu
pijar.
Grafik Konsumsi Arus Regulator Saat Terbebani
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Tegangan Sumber (Volt)
Aru
s (m
A)
TP ATP B
Grafik 4.3 Konsumsi Arus dan arus keluaran dari regulator saat terbebani.
Keterangan Gambar :
TP A : Grafik konsumsi arus (arus total) pada regulator.
TP B : Grafik arus keluaran / output dari regulator.
83
Tabel 4.4 Hasil Pengujian PLTS pada 8 Mei 2007
Besaran yang diukur
Tegangan (Volt) Arus (mA)No WaktuTP 1 /
Vs(Volt)
JumlahLampu
TP 2 TP 3 TP A TP B TP C0 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
1 08.00 12.5
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
2 09.00 13
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
3 10.00 13.5
4 11.25 11.25 40 0 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
4 11.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
5 12.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
6 13.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
7 14.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12 12 200 150 01 12 12 240 180 16702 12 12 280 240 34003 11.5 11.5 310 270 5000
8 15.00 15.8
4 11.5 11.5 360 290 67000 12 12 120 70 01 12 12 140 95 16702 12 12 160 120 34003 11.5 11.5 190 140 5000
9 16.00 15
4 11.5 11.5 220 160 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
10 17.00 12.8
4 11.25 11.25 40 0 6700
84
Tabel 4.5 Hasil Pengujian PLTS pada 10 Mei 2007
Besaran yang diukur
Tegangan (Volt) Arus (mA)No WaktuTP 1 /
Vs(Volt)
JumlahLampu
TP 2 TP 3 TP A TP B TP C0 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
1 08.00 12
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
2 09.00 12.8
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 45 0 01 12 12 50 5 16702 12 12 60 5 34003 11.5 11.5 70 10 5000
3 10.00 14
4 11.25 11.25 90 15 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
4 11.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
5 12.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
6 13.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
7 14.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
8 15.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12 12 45 0 01 12 12 50 5 16702 12 12 60 5 34003 11.5 11.5 70 10 5000
9 16.00 14.25
4 11.5 11.5 90 15 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
10 17.00 12
4 11.25 11.25 40 0 6700
85
Tabel 4.6 Hasil Pengujian PLTS pada 15 Mei 2007
Besaran yang diukur
Tegangan (Volt) Arus (mA)No WaktuTP 1 /
Vs(Volt)
JumlahLampu
TP 2 TP 3 TP A TP B TP C0 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
1 08.00 12.5
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
2 09.00 12.8
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
3 10.00 13.5
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 45 0 01 12 12 50 5 16702 12 12 60 5 34003 11.5 11.5 70 10 5000
4 11.00 14
4 11.25 11.25 90 15 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
5 12.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
6 13.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
7 14.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12.5 12.5 490 430 01 12.5 12.5 490 430 16702 12.5 12.5 500 450 34003 12 12 505 460 5000
8 15.00 17
4 11.8 11.8 510 460 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
9 16.00 13.5
4 11.25 11.25 40 0 67000 12 12 40 0 01 12 12 40 0 16702 12 12 40 0 34003 11.5 11.5 40 0 5000
10 17.00 12
4 11.25 11.25 40 0 6700
86
Tabel 4.4 – 4.6 diatas merupakan tabel hasil pengujian PLTS yang dibuat
dari pukul 08.00 – 17.00 pada hari yang berbeda – beda yang dipilih secara acak pada
bulan Mei 2007. Pada grafik 4.4 dibawah ini memperlihatkan grafik keluaran
tegangan panel surya terhadap waktu penyinaran.
Grafik Keluaran Panel Surya Terhadap WaktuPenyinaran
10
11
12
13
14
15
16
17
18
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Waktu Penyinaran
Tega
ngan
Pan
el (V
)
8 Mei 200710 Mei 200715 Mei 2007
Grafik 4.4 Keluaran Tegangan Panel Surya Terhadap Waktu Penyinaran
Grafik 4.4 diatas merupakan grafik tegangan keluaran Panel Surya
terhadap waktu penyinaran. Dimana Panel Surya dalam keadaan terbebani oleh
regulator dan batere (tanpa beban lampu), yang dibuat dari pukul 08.00 – 17.00 pada
hari yang berbeda – beda (pada bulan Mei 2007) yang dipilih secara acak dengan
keadaan cuaca cerah. Dari grafik 4.4 diatas dapat dilihat bahwa walaupun hari pada
saat pengukuran sama – sama cerah, ternyata didapatkan bahwa selama melakukan
87
pengukuran tegangan keluaran panel surya pada melakukan pengukuran dari pukul
08.00 – 11.00 Wita dan 15.00 – 17.00 Wita tidak sama (ini dikarenakan adanya
perbedaan intensitas cahaya yang ditangkap oleh panel surya). Dan pada saat panel
surya mendapatkan penyinaran yang optimal, tegangan keluaran dari panel surya
menjadi optimal juga (sebesar 17V). Pada grafik 4.5 dibawah ini memperlihatkan
grafik konsumsi arus pada regulator pada beban 40W, terhadap waktu penyinaran.
Grafik Konsumsi Arus Pada Regulator Pada Beban40W, Terhadap Waktu Penyinaran
0
100
200
300
400
500
600
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Waktu Penyinaran
Aru
s (m
A) 8 Mei 2007
10 Mei 2007
15 Mei 2007
Grafik 4.5 Konsumsi Arus Pada Regulator Pada Beban 40W, Terhadap Waktu
Penyinaran.
Grafik 4.5 diatas merupakan grafik konsumsi arus regulator pada beban
lampu pijar 40W terhadap waktu penyinaran. Dari grafik 4.5 diatas dapat dilihat
bahwa walaupun beban dan waktu pengukurannya sama, ternyata didapatkan hasil
88
pengukuran yang berbeda – beda pada setiap harinya (ini dikarenakan adanya
perbedaan intensitas cahaya yang ditangkap oleh panel surya). Grafik 4.6 berikut ini
merupakan grafik keluaran arus dari regulator saat terbebani terhadap waktu
penyinaran.
Grafik Keluaran Arus Dari Regulator SaatTerbebani Terhadap Waktu Penyinaran
-100
0
100
200
300
400
500
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Waktu Penyinaran
Aru
s (m
A)
8 Mei 2007
10 Mei 200715 Mei 2007
Grafik 4.6 Keluaran Arus Dari Regulator Saat Terbebani, Terhadap Waktu
Penyinaran.
Pada grafik 4.6 diatas merupakan grafik keluaran dari regulator saat
terbebani dengan beban 40W, terhadap waktu penyinaran. Dari grafik 4.6 diatas dapat
dilihat bahwa walaupun beban dan waktu pengukurannya sama, ternyata didapatkan
hasil pengukuran yang berbeda – beda pada setiap harinya (ini dikarenakan adanya
perbedaan intensitas cahaya yang ditangkap oleh panel surya).
89
4.2 Pembahasan
Berdasarkan data pengukuran tabel 4.1, regulator akan bekerja secara
optimal (menghasilkan tegangan keluaran stabil sebesar 14V) jika tegangan
sumbernya berada pada rating tegangan sama ataupun lebih besar dari 16V. Dari tabel
4.1 dan grafik 4.1 dapat dilihat bahwa, konsumsi arus dari regulator akan terus naik
seiring dengan kenaikan tegangan sumbernya sampai keluaran / output dari regulator
mencapai tegangan nominal (sebesar 14V). Ini berarti pada saat tegangan keluaran
telah mencapai tegangan nominal (14V) maka arus konsumsi dari regulator (tanpa
beban dan batere) ini adalah 30 mA.
Berdasarkan perancangan (pada bab III), besarnya keluaran / output
regulator yang dirancang (saat tegangan panel nominal) adalah sebesar : 13.4V,
dimana besarnya R3 sebesar 220 , R4 sebesar 2349 , R5 sebesar 0.6 , maka
VOUT –nya sebagai berikut :
45 DRREGOUT VVVV −−=
−−
++
+
+= 455 )()53(2
)53(1 DRadjREFOUT VRIRRIR
RRVV
−•−
++
+
+= 6.0)6.01()6.02349(100220
)6.02349(125.1 AVOUT µ
−−
•+
+= 6.06.0)6.2349100(
220)6.2349(125.1 AVOUT µ
( )[ ]2.10235.06.14 −+=OUTV
90
2.1625.14 −=OUTV
4235.13=OUTV
4.13=OUTV (pembulatan)
sedangkan hasil pengukuran dari keluaran regulator adalah 14V. Perbedaan ini
disebabkan oleh mutu dari komponen yang kurang baik atau dengan kata lain
komponen kelas utama (I) maupun kelas dua (II) tidak digunakan dalam pembuatan
regulator ini karena jenis komponen kelas utama ini tidak dijual dipasaran melainkan
hanya kelas III yang dijual bebas dipasaran sehingga komponen jenis ini yang
digunakan. Selain itu disebabkan oleh adanya toleransi – toleransi dari penggunaan
nilai komponen, misalnya pada nilai resistor.
Berdasarkan data pengukuran pada tabel 4.2, regulator akan mulai bekerja
untuk mengisi batere (charging) pada saat keluaran tegangan dari regulator ini lebih
besar dari tegangan batere. Dilihat dari data tersebut keadaan tegangan batere adalah
sebesar 10.5 V dari tegangan nominal batere yang digunakan yaitu sebesar 12V. Ini
berarti muatan dari batere ini kosong (Low Batt). Sehingga dari keadaan batere yang
low batt ini maka regulator akan bekerja secara otomatis untuk mengisi batere pada
saat tegangan sumbernya mencapai 13V atau pada saat regulator mempunyai
tegangan keluaran sebesar 11V. Berdasarkan tabel 4.2 dan grafik 4.2 dapat dilihat
bahwa regulator akan mulai mengisi pada saat regulator mendapatkan tegangan
sumber sebesar 13 V. Arus pengisian pada kondisi saat ini sebesar 7 mA, dan ini akan
terus meningkat seiring meningkatnya tegangan sumberyang masuk untuk mencatu
91
regulator tersebut. Jika tegangan pada batere sudah mencapai tegangan maksimum,
yaitu sebesar 14 V maka secara otomatis arus yang mengalir ke batere akan berhenti
sehingga kemungkinan terjadinya pengisian yang berlebihan (over charging) tidak
akan terjadi.
Dari data pengujian PLTS (Tabel 4.4 – 4.6) dapat dilihat bahwa konsumsi
arus dari regulator saat mengisi muatan batere (charging) pada tegangan Panel Surya
nominal (17 V) didapatkan bahwa arus konsumsi regulator tetap stabil yaitu sebesar
490 mA dan arus yang mengalir ke batere sebesar 430 mA (dalam keadaan tanpa
beban) dan dalam keadaan terbebani maksimum (saat lampu berjumlah empat buah)
konsumsi arus regulatornya adalah 400 mA dan arus yang mengalir ke batere adalah
460 mA. Keadaan ini sama setiap harinya, ini terjadi karena didalam modul regulator
PLTS yang dirancang dan dibuat, terdapat rangkaian pengatur tegangan dan arus.
Sehingga pengisian batere pada setiap harinya akan selalu stabil sehingga pengisian
muatan yang berlebihan (over charging) tidak akan terjadi.
Karena keluaran dari batere diatur arus maksimumnya sebesar 5A. Maka
daya keluaran maksimumnya adalah :
IVP ×=
512×=P
WP 60=
Jadi keluaran maksimum dari batere adalah 60 W pada tegangan nominal.
92
Dari seluruh data pengukuran PLTS diatas didapatkan bahwa, pada saat
arus beban melebihi 5A, rangkaian proteksi bekerja untuk memutuskan aliran listrik
dari batere ke beban. Sehingga kelebihan beban (over load) tidak terjadi.
93
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Adapun kesimpulan yang dapat penulis berikan dari Pembuatan Simulasi
PLTS ini, adalah dengan telah dibuatnya Simulasi PLTS ini, penulis dapat
memberikan gambaran tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) kepada
masyarakat. Selain itu dengan adanya rangkaian regulator pada PLTS, pengisian
batere pada PLTS pada setiap harinya selalu stabil sehingga tidak terjadi pengisian
yang berlebihan (over charging). Dan dari Simulasi PLTS yang telah dibuat, dapat
menghasilkan tegangan nominal sebesar 12V dengan daya maksimum 60W.
5.2 Saran dan Harapan
Adapun saran yang penulis dapat sampaikan sehubungan dengan
perancangan dan pembuatan Simulasi PLTS ini adalah agar pengembangan
selanjutnya dapat dibuat PLTS dengan menggunakan regulator dengan sistem
Microcontroller yang mempunyai kehandalan sistem yang sangat baik. Selain itu
PLTS yang dibuat untuk kedepannya agar dicoba dengan menggunakan beban
induktif yang dayanya besar.
Harapan terbesar dari penulis, semoga sebagian ataupun seluruh isi dari
Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis, lembaga, maupun masyarakat lainnya.
94
DAFTAR PUSTAKA
Barmawi, Malvino. 1987. Prinsip-prinsip Elektronika, Jakarta : Erlangga.
Bishop, Owen. 2004, Dasar – Dasar Elektronika, Jakarta, Erlangga
Budiman, Arif, 2003, Kamus Istilah Teknik Elektronika, Bandung, M2S
Budiono, Chayun. 2001, Tantangan dan Peluang Usaha Pengembangan Sistem
Energi Fotovoltaik di Indonesia, Seminar Nasional Sel Surya I dan
Workshop, Surabaya, 19 – 20 September 2001
Chattopadhyay, D. et al, Sutanto (Penerj.), 1989, Dasar Elektronika, Jakarta, UI -
Press.
National Semiconductor. 1997, LM117/217/LM317 3-Terminal Adjustable Regulator
: National Semiconductor Corporation.
Naibaho, 1994, Teknik Tenaga Listrik Tenaga Surya, Malang, PPPGT VEDC
Primantara, Agus, 1994, Teknik Tenaga Listrik Tebaga Surya, Malang, PPPGT
VEDC
Reka Rio, S & Masamori Iida. 1982, Fisika dan Teknologi Semikonduktor, Jakarta,
PT. Pradnya Paramita.
Rusdianto, Eduard. 1999, Penerapan Konsep Dasar Listrik dan Elektronika,
Yogjakarta, Kanisius.
Sigalingging, Karmon. 1994, PLTSurya, Bandung, Tarsito.
Soedjono, Hartanto. 1990, Merakit Elektronika, Semarang, Dahara Prize
Sumisjokartono. 1985, Elektronika Praktis, Jakarta, PT. Multi Media.
ST. 1999, Data Sheet LM117/217/LM317, ST Corporation
Warsito, S. 1983, Sirkit Arus Searah, Jakarta, Karya Utama.
Warsito, S. 1995, Vademekum Elektronika, Jakarta, PT. Gramedia Pustaka Utama.
Woolard, Barry. 1993. Elektronika Praktis, Jakarta, PT. Pradnya Paramita.
________, Akumulator, http://www.google.com/, 12/12/2006
________, Capacitor, http://www.uoguelph.ca/~antoon/, 25/03/2006
95
________, Resistor, http://www.williamson-labs.com/, 23/12/2006
________, Solar Cell, http://micro.magnet.fsu.edu/, 21/12/2006
________,Solar Panel Photovoltaic, http://id.wikipedia.org/, 7/08/ 2006
1
LAMPIRAN
2
LAMPIRAN 1
SPESIFIKASI BAHAN SEMIKONDUKTOR YANG DIGUNAKAN
1 SPESIFIKASI DIODA 6A
3
2 SPESIFIKASI IC LM317T
4
3 SPESIFIKASI DIODA 1N4002
5
4 SPESIFIKASI TRANSISTOR 2SD438
6
5 SPESIFIKASI PANEL SURYA
Panel Surya merek Handal model Lyfranc.
• Daya Nominal 15 W
• Tegangan Nominal 17 Volt
• Arus Nominal 0.8 A
• Tegangan tanpa beban 21.60Volt
• Arus hubungsingkat 1.5 A
7
LAMPIRAN 2
SKEMA RANGKAIAN REGULATOR SIMULASI PLTS
Skema rangkaian lengkap dari Regulator yang di buat
Spesifikasi Regulator :Ø Fungsi Utama : Over Charging and Over Discharging
Protection.Ø Tipe Regulator : Gambungan Seri dan ParalelØ Tegangan Sumber : 17 V (Nominal).Ø Arus Sumber Maksimum : 1.5 A.Ø Arus Maksimum Pengisian : 1.5 A.Ø Arus Maksimum Pembebanan : 5 A.Ø Konsumsi Arus Regulator : 40 mA (Nominal).
(Tanpa Batere dan Tanpa Beban)Ø Tegangan Pengisian : 13.4 V.Ø Jenis Batere yang dapat digunakan : Lead Acid, Ni – Cad, Ni – MH.Ø Rating Batere : 12 V, 0.5 – 20 AH.Ø Fasilitas Alat : PV Indicator (PVI), Charger Over Load
(COL), Over Load and Short CircuitProtections (OSP), Revese PolarityProtection (RPP).
8
LAMPIRAN 3
LAY OUT PCB / JALUR PRT REGULATOR
Tata Letak Komponen
Jalur PRT
9
LAMPIRAN 4
SPESIFIKASI ACCUMULATOR (BATERE)
Foto Accumulator yang digunakan
Spesifikasi Batere :Ø Merek Batere : BB BatereØ Model Batere : BP7 - 12Ø Jenis Batere : Lead Acid, sealed maintenance and free rechargeable
battery.Ø Tegangan Nominal : 12 VØ Amper Jam (AH) : 7 AHØ Produk : China
10
LAMPIRAN 5
FOTO – FOTO KEGIATAN
Foto Uji Coba Simulasi PLTS
11
Foto Ujian Tugas Akhir 30 Juli 2007, Waktu Pukul 10.00 – 12.15 Wita
top related