PANEL SURYA EFFISIEN UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK DARURAT, TENAGA LISTRIK ALTERNATIF UNTUK DAERAH BELUM TERJANGKAU JARINGAN LISTRIK PLN

Dalam beberapa kondisi anda membutuhkan tenaga listrik pengganti pada saat pemadaman listrik yang disuplai oleh PLN, atau bahkan jaringan listrik PLN belum menjangkau daerah anda. Kalau anda ingin membangun PLTS untuk seluruh kebutuhan rumah tangga jelas biayanya mahal (baca artikel terdahulu). sekarang kita coba membangun PLTS yang sederhana dan effisien sehingga anda dapat mengukur berapa kemampuan kantong anda dan berapa watt suplai listrik yang memenuhi kebutuhan anda.

Illustrasi sebagai berikut :

- Harga (perkiraan) :

• Harga panel surya per watt Rp. 30.000,-
• Aki Maintenance Free 100 Ah Rp. 1.400.000,-
• Aki Maintenance Free 75 Ah Rp. 1.100.000,-
• Charge Controller 5 AMPER Rp. 250.000,-
• Charge Controller 10 AMPER Rp. 275.000,-
• Charge Controller 20 AMPER Rp. 325.000,-
• Charge Controller 30 AMPER Rp. 1.000.000,-
• Inverter DC to AC 100 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 300.000,-
• Inverter DC to AC 200 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 350.000,-
• Inverter DC to AC 300 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 375.000,-
• Inverter DC to AC 660 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 450.000,-
• Inverter DC to AC 700 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 475.000,-
• Inverter DC to AC 1200 watt (daya murni +/- 40%) Rp. 700.000,-
• Kabel NYHA 4 mm Rp. 6.500,-/meter.

- Berapa jam beban listrik dapat disuplai oleh aki 100 Ah  dengan beban 100 watt :

• 100 Ah x 12 volt = 1200 watt
• 1200 watt/100 watt = 12 jam
• Sebaiknya menggunakan aki 6 jam (50% dari kapasitas)

- Berapa jam lama pengisian aki 100 Ah menggunakan panel surya 100 watt :

• Panel surya 100 watt memiliki kuat arus rata-rata 6.33A (lihat Isc dibelakang panel surya)
• 100 Ah : 6,33 Amp. = 16 jam pengisian
• Rata pengisian optimal 5 jam perhari pada puncak intensitas sinar matahari tinggi (jam 9.00 pagi s.d 14.00 siang), pengisian sudah mulai dari terbitnya matahari sampai terbenam namun tidak maksimum.

- Inverter yang diperlukan untuk beban 100 watt, pilih inverter dengan daya 300 watt (murninya 120 watt).

- Charge kontroler cukup 10 Ampere (ingat panel surya 100 watt Isc nya 6,3 Amp.).

TOTAL BIAYA YANG DIBUTUHKAN UNTUK BEBAN DAYA 100 WATT 6 JAM PENGGUNAAN :

• Panel surya 100 watt = Rp. 3.000.000,- (asumsi per watt Rp. 30.000,-)
• Baterai MF 100 Ah = Rp. 1.400.000,-
• Charge kontroler 10 Ampere = Rp. 275.000,-
• Inverter 300 watt = Rp. 375.000,-
• Total biaya = Rp. 5.050.000,-  (belum termasuk ongkos kirim, kabel).

Trik hemat listrik :

• Guna lampu LED 4 watt 220 volt (setara dengan lampu pijar 40 watt) harganya Rp. 60.000,-/bh. (sudah banyak dijual di toko peralatan listrik). Umur pakai s.d 60.000 jam.

• Gunakan peralatan listrik yang hemat energi seperti TV LCD, harganya saat juga murah. TV LCD 22 inci harganya +/- Rp. 1.400.000,-

• Nyalakan lampu dan peralatan lain seperlunya sehingga kapasitas aki yang terpakai hanya dibawah 50%.

Mudah-mudahan artikel ini dapat membantu anda untuk memilih panel surya yang tepat dengan kebutuhan anda.

MENGHITUNG BIAYA PEMASANGAN LISTRIK TENAGA SURYA UNTUK RUMAH TANGGA

CARA MENGHITUNG INSTALASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) UNTUK RUMAH TANGGA

Untuk membangun PLTS untuk kebutuhan rumah tangga :

• Langkah pertama, hitung berapa watt daya yang dibutuhkan oleh masing-masing peralatan dirumah dan berapa jam dipergunakan per hari. Hasil dari perhitungan tersebut akan menghasilkan daya dalam satuan watt jam perhari.
• Langkah kedua,hitung jumlah aki yang dibutuhkan sesuai dengan hasil perhitungan daya yang dipergunakan per hari.Langkah ketiga, hitung berapa watt panel surya yang diperlukan untuk pengisian sejumlah aki yang diperoleh dari hasil perhitungan jumlah aki.
• Langkah keempat, hitung berapa amper kapasitas charge kontroler yang dibutuhkan.Langkah kelima, hitung berapa watt kapasitas inverter DC to AC yang diperlukan.
• Langkah terakhir, hitung berapa biaya yang harus anda keluarkan.

HITUNG DAYA LISTRIK TERPAKAI PER HARI :

• Lampu 10 bh x 10 watt x 12 jam : 1200 watt hour,
• Televisi 1 bh x 100 watt x 8 jam :   600 watt hour,
• Kulkas 1 bh x 125 watt x 24 jam : 1000 watt hour (1/3 dari total watt karena kompresor tidak selalu berputar)
• Lain-lain 100 watt x 5 jam : 500 watt hour,Total pemakaian per hari : 3300 watt hour. 

HITUNG JUMLAH AKI YANG DIPERLUKAN :

• Aki 12 volt 100 Amp Hour.
• Kebutuhan aki harus juga mempertimbangkan hari-hari dimana sinar matahari tidak bisa keluar sempurna karena cuaca misalnya mendung selama 2 hari berturut-turut, dimana panel surya tidak dapat mengkonversi sinar matahari menjadi energi listrik selama 2 hari, untuk itu kebutuhan daya perhari harus dikalikan dengan 2. Disamping itu juga harus diperhitungkan faktor efesiensi aki dan pada saat pemakaian aki tidak boleh dipakai sampai semua daya habis.Sebaiknya menggunakan aki jenis MF (Maintenace Free).
• Jumlah Aki yang dibutuhkan = (Total Daya : Voltase Aki : Ah Aki) = 3300 Watt hour : 12 volt : 100 Ah= 2,75 dibulatkan 3 bh aki 100 Ah 
• Sebaiknya aki dipergunakan hanya 50% dari kapasitas, maka : Jumlah aki yang diperlukan = 2 x 12 Volt 100 Ah = 6 bh aki.
• Apabila terjadi cuaca ekstrim (mendung/tidak ada sinar matahari) selama 3 hari berturut-turut, maka : Jumlah aki yang diperlukan   = 2 x 6 = 12 bh aki 100 Ah.

HITUNG JUMLAH PANEL SURYA YANG DIBUTUHKAN :

• Panel surya 100 watt peak.Di Indonesia rata rata maksimum energi surya yang dapat diserap oleh panel surya dan dikonversi menjadi energi listrik rata-rata adalah 5 jam perhari (pkl. 9.00 s.d 14.00).
• Jumlah kebutuhan panel surya : (3300 Watt Hour : 5 jam) : 100 Watt Peak = 6,6 (7) unit panel surya 100 Watt Peak (sebaiknya 8 unit 100 Wp).

HITUNG BESARNYA AMPERE CHARGE CONTROL YANG DIBUTUHKAN :

Ukuran (atau rating) untuk alat pengontrol arus masuk dan keluar dari aki ditentukan dalam satuan Ampere.Untuk menghitung kebutuhan charge controller, maka kita harus mengetahui dulu karakteristik dan spesifikasi dari panel surya, biasanya pada bagian belakang panel surya terdapat spesifikasi teknis, misalnya : 

• Maximum power (Pmax) 100W.
• Type cell monocrystalline.
• Voltage at Pmax (Vmp) 17.4V Current at Pmax (Imp) 5.75A
• Short circuit current (Isc) 6.33A
• Open circuit voltage (Voc) 21.6VMaximum system voltage 1000V

Yang harus diperhatikan adalah angka Isc (short circuit current), nilainya dikalikan dengan jumlah panel surya, hasilnya merupakan nilai berapa nilai minimal dari charge controller yang dibutuhkan :

7 x 6,33 = 44,31 Ampere (sebaiknya gunakan 60A).

KAPASITAS INVERTER YANG DIBUTUHKAN :

Besarnya watt inverter DC to AC yang diperlukan adalah :Jumlah pemakaian listrik (lihat angka 1) = 425 watt (sebaiknya menggunakan inverter sine wave 1000 watt) :

HITUNG BIAYA YANG DIBUTUHKAN :

Perhitungan kasar biaya yang dibutuhkan untuk dapat membackup peggunaan listrik dirumah sebesar 425 watt :

• 7 unit panel surya x 100 watt x Rp. 25.000 per watt = Rp. 17.500.000,- 
• 12 buah aki Delcor N100 (100 Ah) x Rp. 1.400.000,- = Rp. 16.800.000,-
• Charge controller 60 Ampere (40 A Rp. 2.500.000,-) = Rp.  3.000.000,-
• Inverter 1000 watt 12 volt (modified sine wave) = Rp.2.250.000,- 
• Total biaya = Rp.39.550.000,-

Biaya tersebut diatas belum termasuk biaya pemasangan, kabel dan lain-lain.

Kesimpulannya, biaya untuk membangun PLTS rumah tangga cukup mahal. Investasi anda yang cukup mahal ini adalah untuk jangka panjang minimal 20 tahun (umur panel surya).

Untuk membandingkan mahal tidaknya investasi ini anda harus menghitung berapa anda harus membayar tagihan listrik setiap bulan x 12 bulan x 20 tahun (rata-rata umur pakai panel surya).

Artikel ini diambil dari berbagai sumber yang tidak dapat disebutkan satu persatu, dan semata-mata bertujuan untuk berbagi informasi yang mungkin bermanfaat bagi pembaca. Saya tidak memiliki pengetahuan secara teknis mngenai PLTS, namun dengan keterbatasan pengetahuan tersebut saya bisa membangun PLTS sederhana dan keperluan darurat. Anda juga pasti bisa.Artikel selanjutnya akan membahas PLTS sederhana dan untuk keperluan darurat.

PANEL SURYA (SOLAR CELL)

PANEL SURYA

SEKILAS TENTANG PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Sumber daya alam alternatif terbesar untuk pembangkit listrik yang disediakan oleh Tuhan pencipta alam semesta ini adalah cahaya matahari. Cahaya matahari ini di Indonesia tersedia dari jam 6 pagi sampai dengan jam 6 sore. Cahaya matahari tidak perlu kita beli atau kita bayar dan tersedia dalam jumlah yang tidak terbatas. Cahaya matahari dapat dirubah menjadi energi listrik, yang lazim disebut PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS).

Pembangkit Listrik Tenaga Surya ini sangat berguna didaerah yang tidak terjangkau oleh jaringan listrik PLN dan keadaan darurat dimana suplai listrik dari PLN terhenti.
Permasalahan mendasar dalam membangun PLTS ini untuk kebutuhan rumah tangga ini membutuhkan biaya yang cukup besar. Biaya yang cukup besar ini hanya dikeluarkan pada saat membangun PLTS sedangkan umur PLTS ini bisa mecapai 20 tahun (hitunglah berapa biaya listrik yang harus anda bayar ke PLN setiap bulannya bandingkan dengan biaya yang harus dikeluarkan untuk membangun PLTS). Dalam artikel berikutnya akan kami bahas biaya instalasi PLTS sederhana.

Apa saja yang dibutuhkan untuk membangun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sederhana? :

·      Panel Sel Surya (Solar cell).

·      Rangkaian kontroler pengisian (charge controller).

·      Baterai (aki) 12 volt yang maintenance free.

·      Inverter DC ke AC

CONTOH INSTALASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

1.    PANEL SEL SURYA (SOLAR CELL)

Panel surya / solar cell menghasilkan energi listrik dengan mengkonversikan energi cahaya matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cell) yang disinari matahari, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah sebuah solar cell menghasilkan arus listrik searah (DC) dengan tegangan kurang lebih 0.5 Volt.

Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimum).

Kebanyakan pemasangan panel surya diletakkan dengan posisi statis menghadap matahari, seperti diatap rumah atau menggunakan tiang yang berdiri sendiri, ditempat yang tidak terdapat penghalang sinar matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elips dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya, kontroler ini cukup mahal sehingga jarang dipergunakan.

Dipasaran tersedia berbagai merek panel surya dengan kapasitas 10 watt, 20 watt, 50 watt, 100 watt, 150 watt. Dan harganya bervariasi misalnya panel 50 watt harga berkisar 1 juta s.d 1,5 juta. Saat ini banyak juga beredar dipasaran panel made in china, panel buatan china ini cukup baik kualitasnya (untuk diketahui perusahaan besar pembuat panel surya untuk solar cell diproduksi oleh pabrikan di china). Umur pakai panel surya berkisar 20 tahun dan bebas perawatan.

2.    CHARGE CONTROLLER

Rangkaian kontroler pengisian (charge controller) merupakan rangkaian elektronik yang melakukan pengaturan pengisian aki (baterai). Aki (baterai) seperti aki mobil tegangannya adalah 12 volt, tegangan yang berlebih pada saat pengisian aki akan menyebabkan kerusakan pada aki. Kontroler ini berfungsi mengatur tegangan aki dalam 12 volt (+/- 10%), apabila tegangan turun menjadi 10,8 volt maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya, sebaliknya apabila tegangan aki pada proses pengisian telah lebih 13,2 volt maka kontroler akan menghentikan pengisian aki.

Dipasaran tersedia charge controller 10 Amp, 15 Amp, 20 Amp, 30 Amp, 50 Amp.

3.  AKI (BATERAI)

Aki (baterai) adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah ( DC ). Ada beberapa jenis aki yang beredar di pasaran yaitu :

• Aki Basah/konvensional.
• Aki Hybrid.
• Aki MF (Maintance Free)

Aki basah/konvensional, masih menggunakan asam sulfat ( H2SO4 ) dalam bentuk cair.  Sedangkan aki MF sering disebut juga aki kering karena asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel.  

Ada beberapa pertimbangan dalam memilih aki :

• Tata letak, apakah posisi tegak, miring atau terbalik. Bila pertimbangannya untuk segala posisi maka aki kering adalah pilihan utama karena cairan air aki tidak akan tumpah.
• Voltase / tegangan, di pasaran yang mudah ditemui adalah yang bertegangan 6V, 12V dan 24V.  Untuk penggunaan pembangkit listrik tenaga surya mempergunakan tegangan 12 volt.
• Kapasitas aki adalah dalam satuan Ah ( Ampere hour ), yang menyatakan kekuatan aki, seberapa lama aki tersebut dapat bertahan mensuplai arus dengan beban tertentu.
• Pemakaian dari aki itu sendiri apakah untuk kebutuhan rutin yang sering dipakai ataukah cuma sebagai back-up saja.  Aki basah, tegangan dan kapasitasnya akan menurun bila disimpan lama tanpa recharge, sedangkan aki kering relatif stabil bila di simpan untuk jangka waktu lama tanpa recharge.
• Harga aki kering karena mempunyai banyak keunggulan harganya lebih mahal daripada aki basah. 

4.  INVERTER DC TO AC

Inverter adalah rangkaian perangkat elektrik yang digunakan untuk Mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi arus listrik searah (DC) dari perangkat seperti baterai, panel surya menjadi arus listrik dua arah (AC). Penggunaan inverter dalam Pembangkit listrik tenaga surya adalah untuk perangkat yang menggunakan arus listrik dua arah (AC) seperti TV, komputer, lampu penerangan dll.

     

     Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inverter :

• Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilih inverter yang watt-nya mendekati beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal. Dipasaran tersedia berbagai merek dengan beban 500 watt, 1000 watt, 2000 watt.
• Input DC 12 Volt atau 24 Volt.
• Sinewave ataupun square wave output AC. True sine wave inverter diperlukan terutama untuk beban-beban yang masih menggunakan motor agar bekerja lebih mudah, lancar dan tidak cepat panas. Oleh karena itu dari sisi harga maka inverter true sine wave yang paling mahal karena inverter jenis ini yang paling mendekati bentuk gelombang asli dari jaringan listrik PLN. Sedangkan pada square wave inverter, beban listrik yang menggunakan kumparan / motor tidak dapat bekerja sama sekali. Dalam perkembangannya di pasaran juga beredar modified sine wave inverter yang merupakan kombinasi antara square wave dan sine wave.  Perangkat yang menggunakan kumparan masih bisa beroperasi dengan modified sine wave inverter, hanya saja kurang maksimal.Selain itu dikenal juga istilah Grid Tie inverter yang merupakan special inverter yang biasanya digunakan dalam sistem energi listrik terbarukan, yang mengubah arus listrik DC menjadi AC yang kemudian diumpankan ke jaringan listrik yang sudah ada.  Grid Tie Inverter juga dikenal sebagai synchronous inverter dan perangkat ini tidak dapat berdiri sendiri, apalagi bila jaringan tenaga listriknya tidak tersedia.
• Rugi/loss yang terjadi pada inverter biasanya berupa dissipasi daya dalam bentuk panas.  Effisiensi tertinggi dipegang oleh grid tie inverter yang diclaim bisa mencapai 95-97% bila beban outputnya hampir mendekati rated bebannya.  Sedangkan pada umumnya effisiensi inverter adalah berkisar 50-90% tergantung dari beban outputnya.  Bila beban outputnya semakin mendekati beban kerja inverter yang tertera maka effisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya.  Modified sine wave inverter ataupun square wave inverter bila dipaksakan untuk beban-beban induktif maka effisiensinya akan jauh berkurang dibandingkan dengan true sine wave inverter.  Perangkatnya akan menyedot daya 20% lebih besar dari yang seharusnya.

Semoga bermanfaat.