PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK HIBRIDA SEL SURYA DIESEL

Untuk Base Tranceiver Station Lembongan Bali

Ishak Kasim, Syamsir Abduh, Syahruli Mandela

Jurusan Tehnik Elektro, Universitas Trisakti

ishak@trisakti.ac.id.syahrulimandela@yahoo.com.au

ABSTRACT

Hybrid Solar Cell – Diesel Power Plant at lembongan the small island at the south east from the main island of Bali is designed to meet the load requirments of BTS (Base Transceiver Station) 40 kW/day with an average load 2 kW. Hybrid design is made by using Homer Sofware, that simulates the generation component such as photovoltaics array, generator set, converter and battery banks. This simulation can show the performance of each power plant components for one year and the consumption of fuel by the hybrid solar cell – diesel power plant, so it can be known the reduction in fuel consumption when not using diesel (generator sets) to supply the load BTS.

1.PENDAHULUAN

Pemakaian energi surya dapat diaplikasikan untuk berbagai kebutuhan energi. Salah satunya adalah untuk mensuplai kebutuhan energi pada Base Tranceiver Station (BTS). BTS adalah nama peralatan antena dan radio untuk kebutuhan telekomunikasi. Masalah yang timbul ketika BTS yang terletak jauh dari sumber energi listrik seperti dipegunungan maka satu-satunya cara adalah dengan menggunakan generator set. Sistem hibrida yang terpasang terdiri atas gabungan fotovoltaik dan diesel sebagai sumber energy dan baterai sebagai penyimpan energy sekaligus berfungsi melakukan energy. Adapun konfigurasi system adalah seperti Gambar berikut.

2. BAHAN DAN METODE

2.1. Kapasitas Sistem

Untuk mendirikan suatu BTS dengan system hybrid maka terlebih dahulu kita harus menghitung besarnya daya yang digunakan BTS tersebut berdasarkan hasil survey pada sebuah BTS diperoleh data sebagai berikut :

Tabel I Kebutuhan daya listrik BTS

Dari Tabel I dapat diketahui daya keseluruhan yang harus disuplai adalah 2882 Watt. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan, kebutuhan daya untuk BTS relatif konstan karena peralatan ini dioperasikan dalam waktu 24 jam tanpa ada penghentian operasi peralatan. Data tersebut berdasarkan output nilai tegangan dan arus yang dihasilkan oleh rectifier. Data pengukuran dapat dilihat pada tabel II.

Tabel II  Tabel nilai tegangan dan arus searah pada rectifier yang diukur per jam

Sebagaimana terlihat pada Tabel II dengan rumus Pdc=Vdc x Idc terjadi fluktuasi daya dengan daya terendah 2046,09 Watt pada jam 02.00-03.00 dan daya tertinggi atau beban puncak pada jam11.00-12.00 dengan daya 2614,92 Watt. Kurva beban BTS dapat dilihat pada gambar II.

Gambar II Kurva Beban

Perancagan BTS ini berada di Lembongan Bali dengan potensi energy matahari, berikut insolasi matahari yang ada di Lembongan Bali :

Tabel III. Data insolasi matahari rata-rata 1 tahun

Sumber : Data Insolasi matahari NASA

2.2 Software Homer

Software Homer merupakan program yang dikhususkan untuk merancang suatu system hibrida. Simulasi Perancangan PLT Hibrida sel surya – diesel  pada penelitian ini menggunakan Software Homer The Micropower Optimization Model. Program Ini dapat mensimulasikan perancangan yang terbaik dalam merancang suatu sistem pembangkitan baik dari segi komponen sumber energi terbarukan, dari sumber konvensional atau gabungan dari keduanya baik secara off grid maupun on grid.

3 SIMULASI PERANCANGAN PLTH SURYA DIESEL

Dalam simulasi ini langkah pertama yang dilakukan adalah memasukan konfigurasi alat yang akan di pakai, yaitu berupa : PV, Baterai, Generator Diesel, Konverter, Input beban. Dalam percangan pada simulasi ini beban yang di pakai adalah BTS, dimana beban BTS terbagi menjadi 2 beban, AC dan DC. Setelah memasukan semua input yang akan dirancang tanpa ada peringatan dari program Homer, yang menandakan bahwa perancangan ini dapat memenuhi kebutuhan beban. Berikut adalah konfigurasi alat yang dipakai setelah menggunakan program Homer sesuai hasil simulasi, terbentuk suatu

desain PLT hibrida sel surya – diesel dengan komponen sebagai berikut :

Array sel surya dengan kapasitas daya 20 kW

Generator set 5 kW

Baterai Surrete S4KS25P 18 unit

Konverter daya 2 kW

Strategi load following

3.1 Produksi Listrik

Produksi Listrik yang telah dihitung oleh Homer dapat dilihat pada Gambar III.

Gambar III Data produksi listrik hasil simulasi.

Dari hasil simulasi gambar III total produksi listrik yang dihasilkan oleh array sel surya dan generator set adalah 32.095 kWh/tahun

Produksi listrik yang dihasilkan array sel surya adalah 26.771 kWh/tahun yang merupakan 83% dari total produksi listrik satu tahun, sedangkan generator set memproduksi energi listrik dalam satu tahun sebesar 5.324 kWh/tahun atau 17% dari total produksi energi listrik satu tahun.

Total kebutuhan beban yang harus disuplai selama satu tahun adalah 21.717 kWh/tahun. Kebutuhan beban DC dalam satu tahun adalah 14.125 kWh/tahun atau 65% dari total kebutuhan beban. Kebutuhan beban AC dalam satu tahun adalah 7.592 kWh/tahun atau 35% dari total kebutuhan beban. Kelebihan produksi energi listrik (excees electricity) yang dihasilkan adalah 6.461 kWh/tahun. Kebutuhan beban yang tidak terpenuhi (unmet electric load) adalah 0,0000706 kWh/tahun atau 0 %, nilai ini membuktikan bahwa produksi listrik yang dihasilkan oleh sistem memenuhi kebutuhan beban selama satu tahun.

3.2 Data Perjam

Hasil simulasi menunjukan data per jam (Hourly data) mengenai daya sel surya. Daya sel surya adalah energi  yang dihasilkan oleh seluruh array sel surya dalam suatu satuan waktu, umumnya setiap

jam. Daya yang dihasilkan oleh sel surya dapat dihitung dengan persamaan :

Dimana :

= kapasitas sel surya pada keadaan ideal

= derating faktor sel surya

= incident solar radiation per satuan waktu

= insolasi matahari pada keadaan ideal

( 1 kW/m²)

= koefisien daya terhadap suhu sel surya

= suhu sel surya per satuan waktu

= suhu ideal

Contoh Perhitungan daya sel surya tanggal 3 januari pada pukul 13.00 adalah :

4. KESIMPULAN

Perancangan PLT hibrida sel surya – diesel  untuk memenuhi kebutuhan beban BTS (Base Trannsceiver Station) di Lembongan adalah pulau kecil di lepas pantai tenggara pulau utama Bali, dengan menggunakan simulasi software Homer dengan rancangan : sel surya 20 kW, generator set 5 kW, baterai 18 unit, konverter 2 kW, dapat memenuhi kebutuhan beban BTS selama satu tahun penuh. Dengan total kebutuhan beban yang harus disuplai selama satu tahun adalah 21.717 kWh/tahun. Total produksi listrik yang dihasilkan oleh array sel surya dan generator set adalah 32.095 kWh/tahun. Kelebihan produksi energi listrik (excees electricity) yang dihasilkan adalah 6.461 kWh/tahun. Kebutuhan beban yang tidak terpenuhi (unmet electric load) adalah 0,0000706 kWh/tahun atau 0 %, nilai ini membuktikan bahwa produksi listrik yang dihasilkan oleh sistem memenuhi kebutuhan beban selama satu tahun.

5. DAFTAR PUSTAKA

[1]           Duffie, J. A.; Beckman, W. A., Solar Engineering of Thermal Processes, John     Wiley & Sons, New York, Brisbane, USA, 1991, 2nd edition.

[2]           Kaltschmitt, Martin; Streicher, Wolfgang; Wiese, Andreas., Renewable Energy :                 Technology, Economics and Environtment, Berlin, Heidelberg, Springer, 2007.

[3]           Masters, Gilbert M., Renewable and Efficient Electric Power Systems, Canada, Wiley Interscience, 2004.

[4]           Manwell, J.F.; Mc Gowan, J.G., Lead acid battery storage model for hybrid         energy systems, Solar Energy, 1993

[5]           Strong, Steven J., The Solar Electric House, A Design Manual for Home-Scale    Photovoltaic Power Systems, Pennsylvania, Rodale Press, 1987.

[6]           Danny Santoso Mintorogo, diunduh pada tanggal 28 Maret 2012

http://puslit2.petra.ac.id/ejournal/index.php/ars/article/viewFile/15736/157282.

[7]           Indra Suratman, “Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya”. Jakarta : BPPT.2010

[8]           Agus Sugiana, “Teknik Dasar Rectifier Dan Inverter”,2003.

[9]           PT.Azet Surya Lestari – Informasi Umum PLTS, diunduh pada tanggal 28 Maret 2012

http://www.azetsurya.com/download.php?f=INFORMASI%20UMUM%20PLTS.pdf

[10]         ____, Homer, diunduh pada tanggal 22 Januari 2012

http://www.homerenergy.com/

[11]         ____, Pembangkit listrik tenaga hibrida, diunduh pada tanggal 18 April 2012

http://elib.unikom.ac.id/download.php?id=70199

[12]        ____, Insolasi Matahari, diunduh pada tanggal 18 April 2012

http://www.pps.unud.ac.id/thesis/pdf_thesis/unud-257-836437215-bab%20ii.pdf

http://www.weatherbase.com

[13]         ____, Nusa Lembongan Bali, diunduh pada tanggal 18 April 2012 http://www.trackpacking.com/destinations/nusa-lembongan

[14]         PT.Azet Surya Lestari – Hybrid Grid Interractive, di unduh pada tanggal 27 Maret 2012

http://www.azetsurya.com/download.php?f=PLTS%20Hybrid-Grid%20Interractive.pdf

[15]         ____, Multicristalline 200/24, diunduh pada tanggal 18 April 2012

http://www.alpensteel.com/component/virtuemart/?page=shop.product_details&category_id=15&flypage=flypage.tpl&product_id=152&vmcchk=1

[16]         ____, Surrette 4KS25P, diunduh pada tanggal 18 April 2012

http://www.rollsbattery.com/