Perancangan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Off Grid

Kebutuhan energi listrik di Indonesia dari tahun ke tahun semakin meningkat sedangkan sumber daya seperti gas, minyak dan batu bara semakin hari semakin berkurang karena gas, minyak dan batu bara adalah sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.

Beberapa upaya dilakukan untuk meningkatkan sumber daya listrik diantaranya merupakan inovasi terobosan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) dengan memanfaatkan energi matahari sebagai sumber utama dari pembangkit ini.

PLTS adalah pembangkit listrik yang sumber daya utamanya tidak terbatas, tidak menimbulkan dampak negatif, relatif murah dan ramah lingkungan.

Di Indonesia, distribusi listrik dari PLN masih belum merata, banyak daerah-daerah terpencil di Indonesia yang belum terjangkau listrik hingga saat ini.

Akibatnya berimbas untuk sektor pendidikan seperti sekolah-sekolah yang sangat membutuhkan listrik untuk proses belajar dan untuk mengurangi masalah tersebut, maka dilakukan perancangan PLTS dengan memanfaatkan energi matahari.

Perencanaan PLTS harus direncanakan dan diperhitungkan dari berbagai aspek, yaitu perhitungan konsumsi daya total, kebutuhan PV untuk memenuhi daya total, spesifikasi baterai yang sesuai dan perhitungan kebutuhan baterai agar mampu menampung energi listrik yang dihasilkan PV dan setelah melalui berbagai proses maka energi listrik akan disalurkan ke beban.

Pada penelitian kali ini mengenai analisis desain perancangan sistem pembangkit listrik tenaga surya off grid dengan kapasitas panel surya 50 Wp dan 10 Wp pada sebuah Sekolah Dasar (SD) di desa terpencil.

Dengan tujuan merancang dan menghitung karakteristrik pembangkit listrik tenaga surya dengan menggunakan panel surya 50 Wp dan 10 Wp dan menghitung daya maksimal yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga surya yang dihasilkan untuk melakukan pengisian baterai pada lampu belajar LED (rechargeable).

Sehingga dapat dianalisis desain sistem pembangkit listrik tenaga surya yang terbaik untk Sekolah Dasar tersebut dengan mempertimbangkan intensitas matahari harian.

Optimalisasi dari desain sistem ini disimulasikan dalam rentang waktu satu hari dengan data berupa tegangan dan arus masuk dari panel surya dan daya yang dihasilkan oleh masing-masing lampu saat pengisian baterai.

Data yang dihasilkan adalah data perubahan daya yang merupakan output dari sistem dan beban listrik setiap jam dalam rentang waktu satu hari.

Degan berbagai analisis memudahkan pengoptimalan daya listrik dari panel surya dan baterai agar dapat memenuhi kebutuhan pengisian lampu belajar siswa dalam satu sekolah.

Sehingga lampu yang sudah terisi tersebut dapat digunakan oleh para siswa untuk belajar pada malam hari karena adanya keterbatasan listrik di daerah tersebut.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah diatas maka ditentukan rumusan masalah sebagai berikut:

#1. Bagaimana merancang pengisian lampu belajar LED tenaga surya dengan menggunakan metode langsung dari panel surya dan dengan menggunakan baterai tambahan?

#2. Bagaimana merancang sebuah pengisian lampu LED tenaga surya untuk siswa yang berjumlah 140

orang dengan masing-masing siswa mempunyai satu buah lampu belajar dengan asumsi mempunyai spesifikasi baterai lampu yang sama?

Tujuan Penelitian

#1. Mampu merancang sistem pengisian lampu belajar LED tenaga surya dengan metode langsung dari panel surya atau dengan menggunakan baterai tambahan.

#2. Merealisasikan sistem pengisian lampu belajar LED tenaga surya sederhana di sebuah sekolah di desai terpencil di Indonesia yang membutuhkan cahaya sebagai penerangan belajar siswa pada malam hari.

Batas Masalah

Untuk membatasi cakupan pembahasan masalah pada Tugas Akhir ini, maka diberikan batasan-batasan sebagai berikut :

• 1. Menggunakan PV jenis pollycristalline dengan kapasitas 50 Wp. 
  
• 2. Menggunakan baterai Aki 12V 18Ah. 
  
• 3. Asumsi 140 siswa menggunakan lampu dengan spesifikasi yang sama yaitu 12V 1,2Ah.
  
• 4. Penelitian dengan panel 10 Wp adalah dengan menggunakan panel surya 50 Wp dengan panjang 12 cm dan lebar 67,5 cm.
  
• 5. Untuk  mulai  pengujian  pengisian  baterai  lampu,  semua  lampu  baterai  telah kosong. 
  
• 6. Untuk  pengambilan  data  dilakukan  di  daerah  Sukabirus  dengan  asumsi  panas matahari di desa Binangun dan di daerah Sukabirus tidak berbeda jauh. 
  
• 7. Tidak membahas pengosongan baterai pada lampu LED. 
  
• 8. Tidak  membahas  sistem  pengisian  baterai  menggunakan controller,  baik  itu PWM maupun MPPT.
  
• 9. Pengujian dilakukan langsung dari PV dan dengan baterai tambahan.
• 10. Tidak menghitung dan menganalisis rugi-rugi daya.
  
• 11. Tidak membahas mengenai buck converter dan USB port yang digunakan.
  
• 12. Asumsi  pengisian  baterai  lampu  LED  dilakukan  setiap  hari  (setiap  hari mengajar sekolah) dari jam 07.00-13.00. 
  
• 13. Untuk data percobaan untuk waktu pengisian 6 jam adalah menggunakan data dari percobaan pengisian 12 jam. 
  
• 14. Asumsi  implementasi  sistem  pengisian  ini  adalah  di  sebuah  SD  di  Desa Binangun di Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah.

Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan pada kali ini adalah sebagai berikut: 

1. Studi Literatur 

Pada  tugas kali ini,  studi  literature  dilakukan  dengan  mempelajari  tentang karakteristik PV, baterai, optimalisasi beban dari PV, dan perancangan PLTS. 

2. Analisis Masalah

Setelah  studi  literatur,  selanjutnya  menganalisis  permasalahan  pada  sistem fotovoltaik.  Sistem  terdiri  dari  panel  surya,  arus  dan  tegangan  beban,  dan perancangan system nya. 

3. Perancangan dan Realisasi

Setelah  analisis  masalah,  selanjutnya  memrancang  diagram  blok,  flowchart, dan perancangan sistem secara real. 

4. Pengujian 

Setelah  perancangan  dan  realisasi  diselesaikan  berdasarkan  paramater  dan standar  yang  telah  ditentukan,  selanjutnya  melakukan  pengujian  PV,  baterai dan beban.

5. Analisis dan Evaluasi 

Setelah pengujian dilakukan, selanjutnya tahap terakhir sebelum penyusunan buku  adalah  menganalisis  dan  mengevaluasi  daya  dari  PV,  baterai  Aki  dan beban.

6. Penyusunan Buku

Perancangan buku TA ini dilakukan seiring dengan penelitian dan analisis.