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.

Biofuel Energi Alternatif

Jakarta macet, bayangkan berapa banyak bahan bakar yang dibakar selama berkendaraan pada lalu lintas yang macet. Busway diciptakan untuk membantu mengurangi kemacetan di jalur utama area bisnis. Kekurangan busway adalah kurangnya bus di jalur tersebut, dan bus pengumpan. Saat ini pemerintah DKI Jakarta sedang merencanakan alternatif baru MRT (Mass Rapid Transport), yaitu kereta api cepat.

Kendaraan motor adalah salah satu alternatif berpergian di Jakarta. Dengan berkendaraan motor 110 cc, 1 liter menghasilkan 35 km. Bandingkan dengan mobil paling hemat dengan cc kecil, paling tidak 1 liter sama dengan 14 km.

Energi alternatif untuk transportasi adalah listrik, misalnya mobil listrik. Mobil listrik menggunakan baterai, tentu ada juga mobil yang menggunakan solar cell. Mobil solar cell belum diproduksi secara massal, masih dalam prototipe yang dibuat oleh universitas. Mobil listrik menggunakan baterai dari lithium-ion, dapat dijalankan 100-an km tanpa charge ulang. Salah satu contoh mobil listrik adalah BYD produksi Cina.

Energi alternatif lain adalah biofuel, sesuai dengan namanya, biofuel adalah bahan bakar dari organisme hidup. Dalam hal ini adalah tanaman seperti jagung, alga (lumut laut). Perusahaan besar dan kecil berlomba untuk menciptakan bahan bakar dari jagung dan alga.

Masalah dari pengembangan biofuel selain dari sisi teknologi adalah sisi komitmen. Harga minyak yang tinggi membuat pengembangan biofuel menarik.

Pengembangan biofuel dari jagung, membuat kebutuhan jagung bertambah, meningkatkan harga jagung, bisa membuat biofuel sebagai alternatif dari minyak bumi menjadi tidak menarik. Bahan baku biofuel juga membutuhkan lahan yang besar.

Salah satu contoh biofuel adalah bio diesel yang dijual di Pertamina saat ini. Biodiesel dibuat dari campuran 5% minyak kelapa sawit, dan 95% solar murni.

Biodiesel dibuat dengan proses transesterifikasi, yang mereaksikan minyak nabati dengan methanol dan ethanol dengan katalisator soda api. Hasilnya adalah metil ester asam lemak murni (FAME), yang dicampurkan dengan solar murni.

Kelebihan dari biodiesel adalah memiliki karakter pembakaran yang relatif bersih; dan ramah lingkungan. Kelemahannya tak cocok dipakai untuk kendaraan bermotor yang memerlukan kecepatan dan daya, karena biodiesel menghasilkan tenaga yang lebih rendah dibandingkan solar murni.

Jenis biofuel lain adalah bioethanol. Dibuat dari tanaman yang mengandung gula dan pati seperti tebu, singkong, sagu, dan sorgum. Bahan-bahan ini yang diubah menjadi ethanol. Bioethanol itu yang berhasil dikembangkan Brazil dengan memanfaatkan tetes tebu. Bioethanol digunakan untuk menggantikan bensin.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Amerika adalah pengguna terbesar tenaga angin untuk membangkitkan listrik dengan total kapasitas terpasang 28.635 MW (28 Giga Watt). Negara kedua terbesar adalah Jerman. Menurut Kompas, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin China pada akhir 2009 diperkirakan mencapai 20 Giga Watt. Akhir tahun 2008, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin China masih 12,15 Giga Watt.
Dengan besar kapasitas seperti itu, China akan melampaui Spanyol dan menjadi negara ketiga terbesar penghasil listrik dari tenaga angin di dunia.

Tenaga angin sejak zaman dulu digunakan oleh manusia, misalnya di Belanda angin oleh kincir angin (wind mill) digunakan untuk bidang pertanian menggiring beras, memotong kayu, (mekanikal), dan pompa air.

Energi angin adalah konversi dari eneri matahari. Matahari memanaskan sebagian bumi, menyebabkan udara panas yang mengalir ke atas karena lebih ringan, aliran udara dingin menggantikan udara panas - inilah yang disebut sebagai angin.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik itu disimpan ke dalam baterai.

Ada dua dasar design turbin angin, vertikal dan horizontal. Sebuah turbin listrik terdiri dari:

• rotor, mengubah energi angin menjadi energi rotasi poros.
• Kotak tempat gearbox dan generator listrik
• Menara
• Perangkat elektronik

Output dari turbin angin tergantung dari besarnya turbin dan juga kecepatan angin. Untuk menentukan lokasi yang cocok untuk pembangkit listrik tenaga angin, biasanya kecepatan angin di monitor selama satu tahun. Rata-rata kecepatan angin 4 meter per detik untuk turbin angin skala rumah.

Tenaga yang dihasilkan oleh angin adalah pangkat tiga dari kecepatan angin. Contohnya kecepatan angin 12 mph (miles per hour, 1 mph = 0.44704 m / s) menghasilkan 1.768 lebih besar 33% dibandingkan dengan 11 mph yang menghasilkan 1.331 (11 * 11 * 11 = 1.331). Artinya pengaruh kecepatan angin sangat menentukan energi listrik yang dihasilkan.

Kalau bicara soal pembangkit listrik tenaga angin, harus kita bahas juga mengenai dampak lingkungan, misalnya terhadap binatang seperti burung, kelelawar dan tentu saja polusi udara. Keunggulan pembangkit listrik tenaga angin dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga surya tentu saja tenaga angin bisa juga dioperasikan pada malam hari.

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.

Energi untuk Masa Depan

Shell sering mengiklankan mengenai energi untuk masa depan, saya berkunjung ke www.shell.com/newenergyfuture untuk mencari tau apa yang dikerjakan perusahaan minyak menciptakan energi masa depan.

Seperti diketahui, produksi minyak akan menurun. Eksplorasi baru akan menimbulkan kerusakan lingkungan. Ini disadari oleh perusahaan minyak global seperti Shell. Berikut ini informasinya:
Energi fosil seperti minyak semakin berkurang, efisiensi pemanfaatan dan penghematan minyak diperlukan. Pengelompokan oleh Shell:

• Manajemen CO2
• Eksplorasi sumber baru
• Efisiensi penggunaan energi
• Diversifikasi energi

CO2 dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak, gas (lebih dibandingkan dengan dua item terdahulu). Di salah satu artikel saya membaca bahwa kemajuan industri di Cina memerlukan energi listrik lebih besar, sehingga meningkatkan CO2 dimana listrik banyak dihasilkan dari batu bara yang rendah kalori. Shell dalam hal ini memiliki beberapa teknologi baru seperti: penyimpanan CO di bawah tanah, teknologi yang mengubah batubara menjadi gas sintetis.

Eksplorasi sumber baru melalui teknologi, di laut dalam, optimalisasi reservoir lama. Optimalisasi reservoir dengan menyuntikan uap panas, bahan kimia untuk mencairkan, memudahkan aliran minyak untuk eksplorasi.

Efisiensi energi dengan pengembangan teknologi, penggunaan lebih sedikit bahan bakar fossil untuk meningkatkan energi. Misalnya mobil hemat bahan bakar, pendidikan & lomba untuk penghematan energi, oli (lubricant) untuk mengurangi gesekan mesin.

Diversifikasi energi, biofuel, pembuatan bahan bakar dari organisme hidup, tumbuhan: seperti alga, jagung. Membuat gas lebih mudah ditransportasi dan aman.

Untuk lebih detail baca di Shell.

Mencari Lampu DC untuk Solar Cell

Solar cell menghasilkan listrik arus searah DC, karenanya lebih effisien menggunakan lampu DC. Lampu DC memang masih mahal, akan tetapi secara jangka panjang lebih murah. Lampu DC adalah beberapa jenis:
* Lampu DC Compact Fluorescent
* Lampu DC LED
dan satu lagi adalah Lampu Induksi LVD.

Lampu CFL sering digunakan untuk menggantikan lampu pijar karena hemat energi. CFL terdiri dari dua bagian, bagian tabung Mercury, dan bagian electronic ballast yang terletak di pegangan lampu.

LED banyak ditemukan perangkat elektronik untuk mengindikasikan power, status dll. Perkembangan teknologi, Lampu LED sudah banyak digunakan untuk penerangan umum. Lampu LED sudah difungsikan sebagai lampu taman, lampu emergency, lampu penerangan jalan, lampu sorot/ flood light, lampu penerangan.

Harus diakui bahwa teknologi LED masih belum dapat menggantikan lampu Sodium, Metal Halide yang banyak digunakan untuk lampu penerangan jalan PJU dan juga lampu sorot yang digunakan untuk papan reklame, lampu di stadiun dll. Hal ini terutama dalam hal jumlah lumen, dan warna.

Saat ini sudah ada lampu induksi LVD. Lampu induksi LVD memiliki selubung phospor gelas kaca yang diisi dengan gas mercury dan menggunakan generator frekwensi tinggi untuk menghasilkan radio frequency magnetic field untuk mengemisikan radiasi ultra violet di dalam tabung lampu.

Seperti juga lampu fluorescent, lampu induksi LVD memerlukan electronic yang disebut sebagai magnetic generator.

Keunggulan lampu induksi LVD:

• Lumen effisiasi yang tinggi, hasil dari teknologi riset terbaru. Warna terang benderang.
• Tanpa penggunaan elektroda mempertinggi masa pakai sampai 100.000 jam.
• Lampu dapat langsung terang sesuai dengan spesifikasi. 
• Tanpa flicker.

Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Panel surya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menghasilkan energi listrik dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (di dalam solar cells atau sel surya) yang ada di panel surya (solar panel) disinari matahari/ surya, membuat photon bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah solar cells/ sel surya menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

Perbedaan dari sel surya adalah dari materi pembuatannya:
Polikristal (Poly-crystalline)
Merupakan panel surya 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.

Monokristal (Mono-crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

Amorphous
Amorphous atau juga disebut thin film, adalah jenis yang paling tidak efisien. Untuk menghasilkan daya yang sama dengan crystalline, memerlukan permukaan sebesar dua kali.

Arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya dialirkan melalui kabel ke solar charge controller. Fungsi charge controller adalah untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan panel surya pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi dan dapat merusak baterai.

Inverter, diperlukan apabila kita menggunakan perangkat Alternating Current (AC). Inverter adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) dari baterai menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).

Sistem PLTS terdiri dari:
* Panel surya/ solar panels
* Solar charge controller
* Baterai
* Inverter

Untuk perhitungan implementasi dapat dibaca juga di blog ini: Belajar Tenaga Surya Untuk Listrik dan Penerangan dan website Tenaga Surya.