Solar Panel PV Controller

Dengan menggunakan solar panel sinar matahari diubah menjadi tegangan listrik yang digunakan untuk men-charge baterai. Hal ini sudah saya tuliskan di  Belajar Tenaga Surya untuk Listrik dan Penerangan. Karena tegangan listrik dari solar panel tergantung dari pada intensitas cahaya matahari, maka tegangan yang dihasilkan berubah-ubah. Maksimun tegangan yang bisa dihasilkan oleh solar panel biasanya tertulis pada spesifikasi dari solar panel tersebut.

Tegangan maksimun dari solar panel 17 Volt pada intensitas matahari yang tinggi akan langsung menjadi tegangan dari baterai. Hal tersebut tentu akan menyebabkan kerusakan pada baterai. Untuk itu diperlukan solar panel PV controller. Untuk mencharge sebuah aki 12 Volt (tegangan sebenarnya sekitar 12.4 Volt) diperlukan tegangan dari 14.4 Volt solar panel. Tegangan dari solar panel akan diadjust oleh solar panel PV controller.

Baterai adalah komponen untuk menyimpan daya listrik. Baterai untuk solar panel umumnya adalah baterai kering jenis deep cycle. Pagi hari, baterai akan dicharge sampai penuh dengan menggunakan solar panel melalui solar panel PV controller. Malam hari baterai akan digunakan untuk menyuplai tegangan pada perangkat. Satu cycle adalah satu kali pengisian penuh, dan satu kali baterai kosong (tegangan habis).

Baterai tidak boleh habis tegangan (discharge), hal tersebut akan mengurangi cycle penggunaan baterai. Baterai juga tidak boleh diberikan tegangan yang sangat tinggi (charging). Solar panel PV controller adalah manajer dari baterai dalam sistem listrik tenaga surya. Karena baterai tidak boleh kosong, maka dalam perencanaan sistem listrik tenaga surya, baterai dirancang lebih besar kapasitas nya 3 kali dari daya yang akan digunakan.

Beberapa jenis solar PV controller dapat anda baca di solarcellspanel.com.

Performansi dari Solar Cell Panel

Solar cell panel module memiliki kapasitas output: Watt hour. Solar cell panel 50 WP 12 V, memberikan output daya sebesar 50 Watt per hour dan tegangan adalah 12 Volt. Perhatikan di bagian belakang dari solar cell panel module tersebut, umumnya ada spesifikasi lainnya:

Electrical rating at 1.000 Watt/m2
AM 1.5, Temperature Cell 25 degree Celcius
Max. Power: 43 W
Voc: 21.4 V
Vmp: 17.3 V
Isc: 2.65 A
Imp: 2.5 A

Maximum Power, adalah titik operasi, dimana maksimun pengeluaran/ output yang dihasilkan oleh solar cells panel. Max. Power adalah W = V x I (voltase/ tegangan dikalikan arus)

Voc adalah Open Circuit Voltage, tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current).

Isc adalah Short Circuit Current, maksimum output arus dari solar cells panel yang dapat dikeluarkan pada saat tidak ada resistansi atau short circuit.

Vmp adalah tegangan maksimun, dan Imp adalah arus maksimun, pada saat ada beban, dari solar cell panel tersebut saat intensitas matahari 1.000 Watt/m2 dan temperatur dari solar cell panel adalah 25 derajat Celcius.

Performansi dari solar cell panel dipengaruhi oleh beberapa faktor internal dan eksternal. Faktor internal adalah bahan pembuatan solar cell panel. Faktor eksternal adalah pengaruh dari suhu, beban, intensitas cahaya matahari.

Bahan solar cells panel adalah crystalline silicon, dan lapisan tipis amorphous silicon. Sel crystalline silicon terdiri dari sel single crystalline yang lebih efisien dibandingkan dengan poly-crystalline, sedangkan amorphous tidak seefisien crystalline silicon solar cells.

Suhu yang tinggi menurunkan daya output dari solar cell panel, resistansi beban yang lebih kecil dan lebih besar dari pada Maximun Power Point, akan menurunkan output arus dari solar cell panel, intensitas cahaya matahari meningkatkan arus dari solar cell panel.

Informasi yang lebih detail dapat dibaca pada Solar Cell Panel Guide.

Belajar Tenaga Surya untuk Listrik dan Penerangan

Listrik yang dihasilkan tenaga surya dengan menggunakan cermin yang dipusatkan pada satu penerima, dan juga dengan menggunakan panel surya dari photovoltaic.

Pembangkit listrik yang umum adalah menggunakan panel surya photovoltaic. Panel surya menghasilkan listrik dari sinar matahari, diubah menjadi arus searah. Arus searah tersebut biasanya disimpan dalam aki. Dengan menginstalasi panel surya di atas atap rumah, kita sudah dapat menghasilkan tenaga listrik. Listrik yang dihasilkan tidak begitu besar, karena hal tersebut tergantung dari besarnya panel surya dan efisiensi.

Perhitungan adalah dalam watt per jam. Misalnya panel surya 50 Watt per jam lebih kecil dari 100 Watt per jam. Karena karakteristik matahari, umumnya untuk Indonesia, kita menghitung hasil maksimun tenaga listrik yang dihasilkan adalah sekitar 4 - 5 jam. Katakanlah dengan menggunakan 2 panel surya 100 Wp makan hasil maksimun adalah 2 x 100 x 5 = 1.000 Watt per hari. Jumlah Ampere yang dihasilkan adalah 1.000/ 12 V = 83 Ampere. Kita bisa menggunakan aki 12 V 100 Ah (Ampere hour) untuk menyimpan energi listrik tersebut.

Berapakah banyak lampu yang bisa kita pergunakan? Asumsi kita adalah menggunakan lampu DC CFL (Compact Fluorescent Lamp).
1 x 15 Watt x 12 jam = 180 Watt - untuk lampu depan rumah
1 x 15 Watt x 12 jam = 180 Watt - untuk lampu belakang rumah
4 x 15 Watt x 5 jam = 300 Watt - untuk lampu ruang keluarga
2 x 15 Watt x 4 jam = 120 Watt - untuk lampu ruang makan
3 x 15 Watt x 3 jam = 135 Watt - untuk lampu 2 ruang tidur
Total kebutuhan rumah adalah = 915 Watt.

Lalu bagaimana dengan TV? Kulkas? Berarti kita membutuhkan lebih banyak panel surya, dan batere. Akan tetapi TV dan Kulkas kan menggunakan arus bolak balik (AC). Iya PLN menghasilkan listrik bolah balik, sedangkan panel surya menghasilkan listrik searah (DC). Berarti untuk itu dibutuhkan inverter.

Perhitungan diatas dalam kondisi ideal, artinya pemakaian adalah sesuai dengan waktu yang disebutkan. Memang masih ada sisa 85 Watt per hari, yang akan terus disimpan di batere, yang dapat digunakan pada saat pemakaian lebih ataupun pada saat cuaca mendung.

Bagaimana dengan biaya? Perhitungan kasar adalah sebagai berikut:
Biaya per Watt hour untuk panel surya adalah Rp. 60.000, berarti kita butuh dana 200 x 60.000 = Rp. 12.000.000
Biaya charge controller 20 Ampere adalah sebesar Rp. 1.000.000
Biaya per Ampere hour untuk aki adalah sebesar 20.000 = 100 x 20.000 = Rp. 2.000.000
Total dana yang kita butuhkan adalah Rp. 15.000.000.

Informasi mengenai pembangkit listrik mandiri dengan tenaga surya dapat dibaca di panelsurya.com