ECOTOURISM PANGANDARAN 2013

Page | 1

Owner’s Manual

DAFTAR ISI

Halaman

I PENENGENALAN UMUM............................................................................31.1 Istilah dan Definisi..............................................................................................31.2 Konversi Energi Surya Ke Listrik.........................................................................61.3 Sistem dan Komponen.......................................................................................81.4 Turbin Angin ......................................................................................................9

II INSTALASI PANEL SURYA........................................................................182.1 General Wiring Diagram ....................................................................................18

III PENGOPERASIAN DAN PEMELIHARAAN...................................................213.1 Pengoperasian....................................................................................................213.2 Pemeliharaan.....................................................................................................233.3 Troubleshoting...................................................................................................24

Page | 2

Pendahuluan

Sebagaimana yang telah diketahui bahwa persedian sumber energi minyak bumi, gas alam dan batu bara sangat terbatas, apabila secara terus menerus digunakan maka suatu saat sumber energi tersebut akan habis, disamping itu juga kecenderungan melonjaknya harga sumber energi tersebut. Saat ini Indonesia di ambang keterpurukan karena krisis energi. Harga minyak mentah yang melonjak sampai 145 dollar per barrel menekan pemerintahan SBY untuk menaikkan harga bahan bakar minyak dengan alasan menyelamatkan APBN. Akibatnya, harga kebutuhan pokok semakin meningkat, yang berakibat menurunnya kesejahteraan masyarakat. Selain dari pada itu perubahan iklim yang semakin menjadi-jadi ini (Global Warming). Oleh karena itu, pemanfaatan sumber-sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan menjadi pilihan.

Energi Hijau (Green Energy) / Energi Terbarukan (Renewable Energy) / Energi Bersih (Clean Energy) merupakan suatu istilah yang menjelaskan apa yang dianggap sebagai sumber energi dan tenaga yang ramah terhadap lingkungan. Sehingga satu-satunya cara mengatasi perubahan iklim ini yakni dengan menghemat energi dan menggunakan sumber energi yang ramah lingkungan, Energi Terbarukan.

Adapun energi yang dapat diperbarui di antaranya yakni :1. Energi MatahariEnergi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. 

2. Tenaga AnginKeuntungan terpenting dari tenaga angin adalah berkurangnya level emisi karbon dioksida penyebab perubahan ikilm.

3. Panas BumiPembangkit listrik tenaga Panas Bumi  hampir tidak menimpulkan polusi atau emisi gas rumah kaca. Tenaga ini juga tidak berisik dan dapat diandalkan. 

4. Tenaga AirEnergi Hidroelectrik adalah energi air. Air bergerak menyimpan energi alami yang sangat besar, apakah air bagian dari sungai yang mengalir atau ombak di lautan.

Page | 3

I.Pengenalan Umum1.1 Panel Surya

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan.

Gambar 1.1 Beberapa Bentuk/Ukuran Panel Surya

Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik (PV) adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan  saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala  milliampere per cm2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.

Gambar 1.2 Modol Panel Surya

A. Struktur Sel SuryaSesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun

berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).

Page | 4

Gambar 1.3 Struktur Panel Surya

a. Substrat/Metal backingSubstrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk  sel surya dye-sensitized  (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).

b. Material semikonduktorMaterial semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan  tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll)  yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel  surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.

c. Kontak metal / contact gridSelain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.

d. Lapisan antireflektifRefleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.

Page | 5

e. Enkapsulasi / cover glassBagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.

B. Jenis-jenis Panel Surya (PV)

Tabel 1.1 Jenis-jenis Panel Surya

Efesiensi

Perubahan Daya

Daya Taha

n

Biaya

Keterangan

Penggunaan

MonoSangat

Baik

Sangat

BaikBaik

Kegunaan Pemakaian

LuasSehari-hari

Poly BaikSang

at Baik

Sangat

Baik

Cocok untuk

produksi massal di

masa depan

Sehari-hari

Amorphous

Cukup Baik

Cukup

BaikBaik

Bekerja baik dalam pencahaya

an fluorescent

Sehari-hari &

perangkat komersial (kalkulator

)

Compound (GaAs)

Sangat Baik

Sangat

Baik

Cukup

Baik

Berat & Rapuh

Pemakaian di luar

angkasa

a. Panel Surya PollycristallineMerupakan panel surya / solar cell yang memiliki susunan kristal acak. Type Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung.

b. Panel Surya MonocristallineMerupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15% pada lokasi yang memiliki sinar matahari secara terus-menerus dan dalam jangka waktu yang panjang. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

c. Panel Surya AmorphousSilikon amorf (a-Si) telah digunakan sebagai bahan sel surya fotovoltaik untuk kalkulator selama beberapa waktu. Panel surya amorphous tahan terhadap cuaca dan cocok untuk pemakaian di luar gedung. Mereka memiliki operasi maksimum kisaran suhu -40 sampai 176-derajat Fahrenheit, hampir tidak ada perawatan, dan juga efektif pada hari berawan. Panel surya Amorphous diciptakan dengan

Page | 6

menyemprotkan silikon ke kaca di lapisan sangat tipis, dan umumnya dikenal sebagai panel surya film tipis.

d. Panel Surya CIS (Copper Indium Selenide)CuInSe2  (CIS) adalah suatu semikonduktor tipe-p yang digunakan sebagai bahan sel surya yang mempunyai efisiensi atau daya serap  energi yang cukup besar di daerah 300 nm–500 nm. Sel surya CIS banyak diteliti dan dikembangkan di negara maju karena termasuk sel surya yang mempunyai efisiensi tinggi. CuInSe2 pada sel surya adalah bagian lapisan tipis tipe p. Bahan Cu merupakan bahan konduktor yang mempunyai konduktivitas yang tinggi, bahan In termasuk bahan konduktor yang biasa digunakan untuk membentuk lapisan tipis tipe p, dan bahan Se termasuk bahan semikonduktor tipe-p. Dengan memadukan ketiga unsur tadi akan diperoleh semikonduktor tipe-p yang mempunyai konduktivitas tinggi.

C. Keunggulan dan KelemahanKeunggulanan menggunakan Solar Home System: Instalasi mudah

Hanya dengan menggunakan peralatan sederhana dan tidak memerlukan keahlian khusus.

Pengoperasian mudahSistem bekerja tanpa bahan bakar dan tidak memerlukan pengoperasian khusus.

Daya tahan lamaSistem telah terbukti dapat bekerja secara kontinyu dengan baik selama lebih dari 25 tahun.

Ramah lingkunganSistem tidak mengakibatkan polusi dan tidak menghasilkan gelombang elektromagnetik.

Energi surya benar-benar memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan kekurangannya, tetapi biaya awal yang tinggi dan masalah efisiensi tidak dapat diabaikan. Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel surya

terbuat dari bahan mahal. Memiliki ketergantungan pada cuaca. Saat mendung kemampuan panel surya

menangkap sinar matahari tentu akan berkurang. Akibatnya, PLTS tidak bisa digunakan secara optimal. Karena saat mendung kemampuan PLTS menyimpan energi berkurang sekitar 30 persen.

1.2 Konversi Energi Surya ke ListrikSel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction

antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.  Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif)  sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya.  Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

Page | 7

Gambar 1.4 junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n

Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada  semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana  ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.

Gambar 1.5 Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction

I.3 Sistem dan Komponena. Panel Surya

Gambar 1.6 Panel Surya

Panel Surya atau Panel Surya merupakan alat yang mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik. Merupakan sumber pembangkit listrik ramah lingkungan.

b. Inverter

Page | 8

Gambar 1.7 Inverter Off-Grid

Inverter Off-Grid digunakan pada ystem yang tidak terhubung ke Jala-jala PLN, untuk merubah arus dan tegangan DC ke AC.

Gambar 1.8 Inverter On-Grid

Inverter On-Grid digunakan pada sistem yang terhubung ke Jala-jala PLN, untuk merubah arus dan tegangan DC ke AC.c. Battery

Gambar 1.9 BatteryBaterai merupakan peralatan yang digunakan untuk menyimpan energi listrik

untuk digunakan sewaktu-waktu pada saat diperlukan.

d. Sistem Pengkabelan (konektor)

Gambar 1.10 Konektor

Konektor untuk menghubungkan berbagai komponen dalam sistem PLTS.

e. Controller

Gambar 1.11 Controller

Page | 9

Controller merupakan alat yang berfungsi untuk mengatur proses pengisian dari Modul Surya ke baterai.

1.4 Turbin AnginTurbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga

listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensonal (Contoh: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

A. Jenis Turbin AnginJenis turbin angin ada 2, yaitu :a. Turbin Angin Sumbu Horizontal

Turbin angin sumbu horizontal (TASH) memiliki poros rotor utama dan generator listrik di puncak menara. Turbin berukuran kecil diarahkan oleh sebuahbaling-baling angin (baling-baling cuaca) yang sederhana, sedangkan turbin berukuran besar pada umumnya menggunakan sebuah sensor angin yang digandengkan ke sebuah servo motor. Sebagian besar memiliki sebuah gearbox yang mengubah perputaran kincir yang pelan menjadi lebih cepat berputar.

Karena sebuah menara menghasilkan turbulensi di belakangnya, turbin biasanya diarahkan melawan arah anginnya menara. Bilah-bilah turbin dibuat kaku agar mereka tidak terdorong menuju menara oleh angin berkecepatan

Page | 10

tinggi. Sebagai tambahan, bilah-bilah itu diletakkan di depan menara pada jarak tertentu dan sedikit dimiringkan.

Karena turbulensi menyebabkan kerusakan struktur menara, dan realibilitas begitu penting, sebagian besar TASH merupakan mesin upwind (melawan arah angin). Meski memiliki permasalahan turbulensi, mesin downwind (menurut jurusan angin) dibuat karena tidak memerlukan mekanisme tambahan agar mereka tetap sejalan dengan angin, dan karena di saat angin berhembus sangat kencang, bilah-bilahnya bisa ditekuk sehingga mengurangi wilayah tiupan mereka dan dengan demikian juga mengurangi resintensi angin dari bilah-bilah itu.

Jenis – jenis turbin sumbu horizontal : Multi-blade

Gambar 1.12 Turbin Angin Multi-Blade Dutch Fourarm

Gambar 1.13 Turbin Angin Dutch Fourarm

Horizontal with Three Blade

Page | 11

Gambar 1.14 Turbin Angin Horizontal with Three Blade

Horizontal with Two Blade

Gambar 1.15 Turbin Angin Horizontal with Two Blade

Kelebihan TASHDasar menara yang tinggi membolehkan akses ke angin yang lebih kuat di tempat-tempat yang memiliki geseran angin (perbedaan antara laju dan arah angin antara dua titik yang jaraknya relatif dekat di dalam atmosfer bumi. Di sejumlah lokasi geseran angin, setiap sepuluh meter ke atas, kecepatan angin meningkat sebesar 20%.

Kelemahan TASH Menara yang tinggi serta bilah yang panjangnya bisa mencapai 90 meter sulit

diangkut. Diperkirakan besar biaya transportasi bisa mencapai 20% dari seluruh biaya peralatan turbin angin.

TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang sangat tinggi dan mahal serta para operator yang tampil.

Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-bilah yang berat, gearbox, dan generator.

TASH yang tinggi bisa memengaruhi radar airport.

Page | 12

Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan mengganggu penampilan lansekap.

Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang disebabkan oleh turbulensi.

TASH membutuhkan mekanisme kontrol yaw tambahan untuk membelokkan kincir ke arah angin.

b. Turbin Angin Sumbu VerticalTurbin angin sumbu vertikal/tegak (atau TASV) memiliki poros/sumbu rotor

utama yang disusun tegak lurus. Kelebihan utama susunan ini adalah turbin tidak harus diarahkan ke angin agar menjadi efektif. Kelebihan ini sangat berguna di tempat-tempat yang arah anginnya sangat bervariasi. VAWT mampu mendayagunakan angin dari berbagai arah.

Dengan sumbu yang vertikal, generator serta gearbox bisa ditempatkan di dekat tanah, jadi menara tidak perlu menyokongnya dan lebih mudah diakses untuk keperluan perawatan. Tapi ini menyebabkan sejumlah desain menghasilkan tenaga putaran yang berdenyut. Drag (gaya yang menahan pergerakan sebuah benda padat melalui fluida (zat cair atau gas) bisa saja tercipta saat kincir berputar.

Karena sulit dipasang di atas menara, turbin sumbu tegak sering dipasang lebih dekat ke dasar tempat ia diletakkan, seperti tanah atau puncak atap sebuah bangunan. Kecepatan angin lebih pelan pada ketinggian yang rendah, sehingga yang tersedia adalah energi angin yang sedikit. Aliran udara di dekat tanah dan obyek yang lain mampu menciptakan aliran yang bergolak, yang bisa menyebabkan berbagai permasalahan yang berkaitan dengan getaran, diantaranya kebisingan dan bearing wear yang akan meningkatkan biaya pemeliharaan atau mempersingkat umur turbin angin. Jika tinggi puncak atap yang dipasangi menara turbin kira-kira 50% dari tinggi bangunan, ini merupakan titik optimal bagi energi angin yang maksimal dan turbulensi angin yang minimal.

Jenis – jenis turbin sumbu horizontal : H-Rotor

Page | 13

Gambar 1.16 Turbin Angin H-Rotor

Darrieus

Gambar 1.17 Turbin Angin Darrieus

Savonius

Gambar 1.18 Turbin Angin Savonius

Maglev

Page | 14

Gambar 1.19 Turbin Angin Maglev

Kelebihan TASV

Tidak membutuhkan struktur menara yang besar.

Karena bilah-bilah rotornya vertikal, tidak dibutuhkan mekanisme yaw.

Sebuah TASV bisa diletakkan lebih dekat ke tanah, membuat pemeliharaan bagian-bagiannya

yang bergerak jadi lebih mudah.

TASV memiliki sudut airfoil (bentuk bilah sebuah baling-baling yang terlihat secara melintang)

yang lebih tinggi, memberikan keaerodinamisan yang tinggi sembari mengurangi drag pada

tekanan yang rendah dan tinggi.

Desain TASV berbilah lurus dengan potongan melintang berbentuk kotak atau empat persegi

panjang memiliki wilayah tiupan yang lebih besar untuk diameter tertentu daripada wilayah tiupan

berbentuk lingkarannya TASH.

TASV memiliki kecepatan awal angin yang lebih rendah daripada TASH. Biasanya TASV mulai

menghasilkan listrik pada 10km/jam (6 m.p.h.)

TASV biasanya memiliki tip speed ratio (perbandingan antara kecepatan putaran dari ujung

sebuah bilah dengan laju sebenarnya angin) yang lebih rendah sehingga lebih kecil

kemungkinannya rusak di saat angin berhembus sangat kencang.

TASV bisa didirikan pada lokasi-lokasi dimana struktur yang lebih tinggi dilarang dibangun.

TASV yang ditempatkan di dekat tanah bisa mengambil keuntungan dari berbagai lokasi yang

menyalurkan angin serta meningkatkan laju angin (seperti gunung atau bukit yang puncaknya

datar dan puncak bukit),

TASV tidak harus diubah posisinya jika arah angin berubah.

Kincir pada TASV mudah dilihat dan dihindari burung.

Kekurangan TASV

Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi TASH karena drag tambahan

yang dimilikinya saat kincir berputar.

TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih kencang di elevasi yang lebih

tinggi.

Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan membutuhkan energi untuk mulai

berputar.

Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya memberi tekanan pada bantalan

dasar karena semua berat rotor dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak

bantalan meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.

Page | 15

B. Sistem dan KomponenSebenarnya prosesnya tidak semudah itu, karena terdapat berbagai macam sub-sistem yang dapat meningkatkan safety dan efisiensi dari turbin angin, yaitu :

a. Gearbox

Gambar 1.20 Gearbox

Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi.

b. Brake System

Gambar 1.21 Brake System

Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak di atasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

c. Generator

Page | 16

Gambar 1.22 Generator

Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

d. Penyimpan energy (Battery)

Gambar 1.23 Battery

Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt. Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan

Page | 17

rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini. Rectifier-inverter akan dijelaskan berikut.

e. Rectifier-inverter

Gambar 1.24 Inverter

Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusoidal (AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

C. Spesifikasi Maglev Wind TurbineTurbin ini merupakan desain penggabungan antara turbin savonius dengan turbin darrieus. Blade Savonius type-S dengan 2 stage digabungkan dengan 3 blades Darrieus dapat meningkatkan performansi turbin angin. Berikut dibawah ini merupakan bagian – bagian dari turbin.

Page | 18

Gambar 1.25 Bagian – bagian Maglev Wind Turbin Tabel 1.1 Spesifikasi Teknis VAWT 600 Watt

Page | 19

Gambar 1.26 Perbandingan Daya Output (W) dengan Kecepatan Angin (m/s)

Gambar 1.27 Hybrid System InstallationII. Instalasi

2.1 General Wiring DiagramDiagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari panel surya / solar cell, charge controller, inverter, baterai.

Gambar 2.1 General Wiring Diagram

Page | 20

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa panel surya / solar cell di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya/solar cells satu dengan panel surya / solar cell lainnya. Kaki / kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya / solar cell yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya: Jumlah pemakaian Jumlah panel surya / solar cell Jumlah baterai

Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual): Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour. Televisi 21": @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu

hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour

Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour Perangkat lainnya = 400 Watt hour Total kebutuhan daya =  3480 Watt hour

Jumlah panel surya / solar cell yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya): Kebutuhan panel surya / solar cell : (3480 / 100 x 5)  = 7 panel surya / solar cell.

Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah: Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan

kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.

Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.

A. Off Grid System

Page | 21

Gambar 2.2 Off Grid System

Merupakan sistem pembangkit listrik tenaga surya untuk daerah-daerah terpencil/pedesaan yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN.

Off Grid System disebut juga Stand-Alone PV system yaitu sistem pembangkit listrik yang hanya mengandalkan energi matahari sebagai satu-satunya sumber energi utama dengan menggunakan rangkaian photovoltaic modul (Solar PV) untuk menghasilkan energi listrik sesuai dengan kebutuhan.

Sistem off grid umumnya digunakan pada daerah/wilayah yang jauh / tidak terjangkau jaringan listrik (PLN).. Beberapa produk off grid system diantaranya SHS (Solar Home System), PJUTS, dan PLTS Komunal untuk system berskala besar.

B. On Grid System

Gambar 2.3 On Grid System

Sistem ini menggunakan solar panel (panel photovoltaic) untuk menghasilkan listrik yang ramah lingkungan dan bebas emisi. Dengan adanya sistem ini akan mengurangi tagihan listrik rumah tangga, dan memberikan nilai tambah pada pemiliknya.

Rangkaian sistem ini akan tetap berhubungan dengan jaringan PLN dengan mengoptimalkan pemanfaatan energi dari panel surya untuk menghasilkan energi listrik semaksimal mungkin.C. Hybrid System

Gambar 2.4 Hybrid System

Page | 22

Hybrid system adalah penggunaan 2 sistem atau lebih pembangkit listrik dengan sumber energi yang berbeda. Umumnya sistem pembangkit yang banyak digunakan untuk hybrid adalah genset, PLTS, mikrohydro, tenaga angin.

Sistem ini merupakan salah satu alternatif sistem pembangkit yang tepat diaplikasikan pada daerah-daerah yang sukar dijangkau oleh sistem pembangkit besar seperti jaringan PLN atau Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD).

Sistem hybrid ini memanfaatkan renewable energy sebagai sumber utama (primer) yang dikombinasikan dengan genset atau lainnya sebagai sumber energi cadangan (sekunder). Kami juga mendesain produk SHS yang dilengkapi fitur backup / input cadangan yang dapat disesuai dengan kebutuhan, diantaranya SHS Hybrid, dan UPS.

III. Pengoperasian dan Pemeliharaan3.1Pengoperasian

Startup ProcedureHanya teknisi ahli yang harus melakukan prosedur startup. Silahkan hubungi installer Anda untuk bantuan dalam melakukan tindakan prosedur ini. 1) Putuskan sambungan daya AC

Mengatur/ubah sakelar beralih ke posisi On. AC Sakelar biasanya terletak di sebelah meteran listrik dan harus diberi label "Solar AC Disconnect" atau "Solar Disconnect".

2) Putuskan daya DC SMA Sunny Boy inverter: saklar DC Sakelar ke posisi On. DC saklar biasanya terletak disebelah inverter dan harus berlabel "DC Disconnect".

Shutdown Procedure

Page | 23

Jika untuk alasan apapun Anda merasa bahwa sistem modul/panel surya Anda tidak beroperasi dengan aman, maka sistem harus ditutup. Untuk menutup sistem, ikuti langkah-langkah berikut di bawah ini.1) Putuskan daya DC

SMA Sunny Boy inverter: saklar DC Sakelar ke posisi Off. DC Sakelar biasanya terletak di sebelah inverter dan harus diberi label "DC Disconnect".

2) Putuskan sambungan daya ACMengatur/ubah sakelar beralih ke posisi Off. AC Sakelar biasanya terletak di sebelah meteran listrik dan harus diberi label "Solar AC Disconnect" atau "Solar Disconnect".

Beberapa faktor dari pengoperasian sel surya agar mendapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada:

a. Ambient temperature udara Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperature sel tetap normal pada 25 derajat Celsius. Kenaikan temperature lebih tinggi dari temperature normal pada sel surya akan melemahkan tegangan Voc. Gambar 3.1 menunjukan setiap kenaikan temperature sel surya 10 derajat celcius dari 25 derajat celsius akan berkurang sekitar 0,4 % pada total tenaga yang di hasilkan atau akan melemah dua kali lipat untuk kenaikan temperature sel per 10 derajat Celsius.

Page | 24

Gambar 3.1 Karakteristik penurunan voltage terhadap kenaikan temperature

b. Radiasi matahari Radiasi matahari di bumi pada lokasi yang berbeda akan bervariable dan sangat tergantung dengan keadaan sepektrum matahari ke bumi. Insolasion matahari akan banyak berpengaruh terhadap arus (I) dan sedikit terhadap tegangan (v).

c. Kecepatan angin bertiup Kecepatan tiupan angin disekitar lokasi sel surya akan sangat membantu terhadap pendinginan temperature permukaan sel surya sehingga temperature dapat terjaga dikisaran 25 derajat Celsius.

d. Keadaan atmosfir bumi Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara, kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus listrik dari sel surya.

e. Orientasi panel kearah matahari secara optimum Orintasi dari rangkaian panel kearah matahari secara optimum adalah sangat penting untuk menghasilkan energi yang maksimum. Selain arah orientasi sudut orientasi (tilt engle) dari panel juga sangat mempengaruhi hasil energi yang maksimum. Untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka panel sebaiknya diorientasikan ke selatan. Begitu juga yang letaknya di belahan selatan latitude, maka panel sebaiknya diorientasikan ke utara. Walaupun panel diorientasikan ke barat atau ke timur akan tetap menghasilkan energi, tetapi tidak akan menghasilkan energi yang maksimum.

3.2PemeliharaanMaintenance (pemeliharaan) merupakan aktivitas yang berkaitan untuk mempertahankan peralatan system (Modul PV) dalam kondisi layak bekerja.

BulananInspeksi/pengecekan maksimal per-bulan harus dilakukan dimulai dari bawah (Grounding) sampai ke sumber listrik (modul PV).

Page | 25

Modul/Panel Surya Periksa dan pastikan bahwa modul/panel PV antara pukul 09:00 pagi sampai

03:00 sore tidak terhalangi oleh vegetasi/tumbuhan atau bangunan. Potong vegetasi jika perlu.

Periksa secara visual modul/panel surya dimulai dari bawah/grounding. Modul surya memiliki kaca pelindung yang dapat menahan beban (lebih dari 50 pound/ft2). Jika kaca pelindung pecah (dalam keadaan running), segera lakukan shutdown prosedur.

Opsional : Periksa permukaan kaca modul/panel surya dari puing-puing, kotoran, kotoran burung, atau yang mengotori kaca pelindung . Air hujan musiman dapat membasuh kotoran secara normal , tetapi Anda dapat memilih untuk melakukannya untuk membersihkan permukaan modul. Pertama pastikan tidak ada modul surya yang pecah/rusak. Kemudian semprot kaca pelindung modul/panel surya dengan air dari selang.

Jangan melakukan pembersihan pada tengah hari ketika kaca masih panas. Pembersihan kaca pelindung dengan air secara tiba-tiba (air dingin dalam keadaan kaca pelindung panas) dapat menghancurkan kaca. Bersihkan hanya saat fajar atau senja ketika kaca modul dingin.

Modul/panel surya memiliki kaca depan pelindung. Jika kaca pelindung modul surya pecah dapat terjadi keadaan bahaya (sengatan listrik dan kebakaran). Modul-modul tidak dapat diperbaiki dan harus segera diganti. Jika Anda memiliki modul rusak, segera lakukan shutdown prosedur.

Jangan membersihkan modul/panel surya jika display di inverter Anda membaca "Grounding Fault error". Segera lakukan panggilan kepada teknisi yang berkompeten, kemudian lihat buku panduan inverter untuk rincian tambahan.

TahunanLayanan tahunan harus dilakukan oleh teknisi yang berkompeten saja.

Modul/Panel Surya Periksa semua kabel modul/panel surya untuk mengkonfirmasi ada koneksi

longgar atau aus isolasi. Cek semua modul pemasangan untuk memastikan semua aman.

Power Electronics Periksa semua kabel untuk memastikan tidak ada koneksi longgar atau aus

isolasi.

3.3TroubleshootingLED (Light Emitting Dioda) yang terletak dibagian depan (muka) SMA inverter.

Problem Penjelasan Panduan

Page | 26

Utilitas Gagal, Power Outage, Blackout Tidak masalah

Jangan lakukan apa pun, inverter akan secara otomatis me-restart 5 menit setelah listrik kembali.

Lampu Indicator LED pada SMA Inverter menyala berwarna hijau secara terus menerus

Tidak masalah Inverter bekerja dengan benar

Lampu indicator LED SMA Inverterberkedip hijautiap detik

Inverter mendeteksi kesalahan utilitasatau inverter dalam keadaan startup dari standby.

Hal ini terjadi setiap kali inverter mendeteksi gangguan listrik dari utilitas dan setiap pagi inverter berada pada kondisi awal dan akanstartup dalam 5 menit

Lampu Indicator LED SMA InverterTidak menyala

Dalam keadaan malam hari

Pada malam inverter memasuki mode tidur/sleep untuk menghemat daya

Dalam keadaan siang hari yang cerah

Arus DC terputus dan mungkin arus AC jugaterputus. Untuk menghidupkan kembali inverter atau untuk me-restart. Lihat prosedur startup

Lampu Indicator LED pada SMA Inverter menyala berwarna kuning secara terus menerus

Baca layar LCD inverter, Ini akan memberikan informasi/ pesan kesalahan sistem.

Lampu Indicator LED pada SMA Inverter menyala berwarna kuning secara terus menerus.Error = EEPROM_d error

-Hubungi teknisi / installer Anda

Lampu Indicator LED pada SMA Inverter menyala berwarna kuning secara terus menerus.Error = Vac Bfr or Vac Srr

Fungsi Gagal

Error/kesalahan system akan berhenti, tidak perlu melakukan apa pun, inverter akan secara otomatis me-restart setelah listrik kembali.

Terjadi masalah fungsi

Error/kesalahan system akan berhenti, tidak perlu melakukan apa pun, inverter akan secara otomatis me-restart setelah listrik kembali.

Lampu Indicator LED pada SMA Inverter menyala berwarna merah secara terus menerus.Error = GFDI Fuse OpenOr

Fungsi Ok Periksa AC sakelar dan AC sirkuit breaker di panel beban utama Anda. Jikainverter off maka fungsi kemungkinan gagal.

Page | 27

Error = EarthCurMax

Jika hal ini terjadi, tunggu beberapa jam untuk memverifikasi, kemudianhubungi installer/teknisi Anda

Kesalahan Grounding (Grounding Fault Error)

Hubungi teknisi/installer Anda segera

Page | 28