Bab 4: Perancangan Sistem PLTS

Pendahuluan

Pada bab ini, kita akan belajar tentang cara merancang sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang efektif dan efisien. Saat ini, energi terbarukan, seperti energi surya, semakin populer. Dengan berkembangnya teknologi dan kesadaran akan lingkungan, PLTS menjadi pilihan yang tepat untuk mengurangi penggunaan listrik berbasis bahan bakar fosil. Mari kita coba memahami komponen dasar dan langkah-langkah yang diperlukan dalam merancang PLTS yang sesuai kebutuhan.

1. Menentukan Beban Listrik Harian
   Mulailah dengan mendaftar peralatan listrik yang akan digunakan dan memperkirakan konsumsi dayanya dalam watt (W). Lalu, kalikan dengan lama penggunaan per hari. Misalnya:

• Laptop: 65W, 5 jam per hari → 65W x 5 jam = 325 Wh

• Lampu LED: 10W, 10 jam per hari → 10W x 10 jam = 100 Wh

Total kebutuhan daya harian = 325 Wh + 100 Wh = 425 Wh.

2. Menghitung Kapasitas Panel Surya

Misalkan kita memerlukan daya 425 Wh per hari, dan lokasi memiliki penyinaran matahari rata-rata 5 jam per hari. Maka, kapasitas panel surya yang dibutuhkan adalah: 

Jadi, kita membutuhkan setidaknya panel surya berkapasitas 85 Wp. 

3. Mempertimbangkan Efisiensi Sistem
Tambahkan sekitar 20-30% sebagai cadangan untuk mengatasi efisiensi dan faktor cuaca. Dalam kasus ini, kita akan membutuhkan panel surya sekitar 110 Wp.

4.2 Pemilihan Komponen

Dalam PLTS, terdapat beberapa komponen utama yang harus dipilih sesuai dengan kebutuhan dan anggaran. Berikut adalah komponen-komponen yang perlu diperhatikan:

1. Panel Surya

   • Monokristalin: Efisiensi tinggi dan cocok untuk area terbatas.

   • Polikristalin: Lebih terjangkau, efisiensi lebih rendah dari monokristalin.

   • Thin-Film: Fleksibel dan ringan, tapi efisiensi lebih rendah.

2. Inverter
   Inverter mengubah arus searah (DC) dari panel menjadi arus bolak-balik (AC) yang dapat digunakan. Terdapat dua jenis inverter:

   • Inverter String: Cocok untuk sistem yang menggunakan banyak panel.

   • Micro Inverter: Dipasang pada setiap panel, cocok untuk situasi bayangan parsial.

3. Baterai (Opsional)
   Jika ingin menyimpan energi, baterai dapat digunakan. Beberapa pilihan baterai adalah:

   • Asam Timbal: Terjangkau, tapi masa pakai relatif pendek.

   • Lithium-Ion: Lebih mahal, tapi lebih awet dan efisien.

4. Pengontrol Muatan
   Mengatur pengisian daya ke baterai dan mencegah overcharging.

Tips untuk Siswa: Pilih komponen yang sesuai dengan kebutuhan. Jangan hanya melihat harga, tapi perhatikan juga efisiensi dan ketahanan komponen dalam jangka panjang.

4.3 Perencanaan Tata Letak

Tata letak dan posisi modul surya sangat penting untuk mendapatkan efisiensi maksimum dari PLTS. Berikut adalah beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan:

1. Lokasi Pemasangan

   • Tempatkan modul di area yang tidak terhalang oleh bayangan gedung, pohon, atau benda lain.

   • Lokasi atap atau lahan terbuka ideal untuk pemasangan panel surya.

2. Orientasi

   • Di Indonesia (belahan bumi selatan), panel surya sebaiknya menghadap ke utara untuk menangkap sinar matahari maksimum sepanjang hari.

3. Kemiringan Panel

   • Sudut kemiringan disarankan sesuai dengan garis lintang lokasi. Misalnya, untuk wilayah Indonesia yang berada di sekitar garis khatulistiwa, sudut kemiringan optimal adalah 10-15 derajat.

4. Ventilasi

   • Pastikan ada ruang untuk sirkulasi udara di bawah panel agar tidak terlalu panas, yang bisa menurunkan efisiensi.

Teknologi Terkini: Banyak sistem modern menggunakan tracker otomatis yang menyesuaikan posisi panel mengikuti matahari. Ini meningkatkan efisiensi, tapi harganya lebih tinggi.

4.4 Perlindungan Sistem

PLTS perlu dilindungi dari gangguan eksternal agar tetap aman dan tahan lama. Beberapa proteksi penting yang perlu diperhatikan:

1. Perlindungan dari Sambaran Petir

   • Instal sistem grounding yang efektif untuk melindungi panel dan inverter dari sambaran petir.

2. Proteksi dari Tegangan Berlebih

   • Gunakan surge protector atau arrester untuk mencegah kerusakan komponen akibat lonjakan tegangan.

3. Proteksi dari Arus Balik

   • Pasang dioda pengaman agar arus tidak kembali ke panel surya, terutama pada malam hari atau ketika cuaca mendung.

4. Pemeliharaan Rutin

   • Bersihkan permukaan panel secara berkala untuk memastikan tidak ada debu atau kotoran yang menghalangi sinar matahari.

   • Cek komponen listrik dan kabel secara rutin untuk menghindari masalah teknis.

Tren Terkini: Beberapa perusahaan telah mengembangkan teknologi panel surya dengan lapisan anti-debu atau anti-air yang dapat mengurangi kebutuhan pemeliharaan secara berkala.

Kesimpulan

Merancang sistem PLTS membutuhkan perhitungan yang matang, pemilihan komponen yang tepat, dan perencanaan tata letak yang efisien. Perlindungan sistem yang memadai juga diperlukan agar PLTS dapat beroperasi dengan baik dan tahan lama. Dengan memahami prinsip-prinsip ini, kamu bisa merancang PLTS yang sesuai kebutuhan, efisien, dan berkelanjutan.

Tugas untuk Siswa:

1. Perhitungan Kebutuhan Daya: Lakukan survei kebutuhan listrik harian di rumah dan hitung kapasitas panel surya yang dibutuhkan.

2. Rancang Tata Letak Sederhana: Buat sketsa sederhana tata letak PLTS di rumah atau sekolah, dengan mempertimbangkan arah, kemiringan, dan lokasi yang optimal.

3. Diskusikan Komponen yang Sesuai: Berdasarkan kebutuhan daya yang dihitung, pilih komponen PLTS yang sesuai (panel, inverter, baterai) dan jelaskan alasan pemilihannya.

Dengan tugas ini, kamu diharapkan memahami langkah-langkah perancangan PLTS yang praktis dan aplikatif. Selamat mencoba, dan semoga sukses dalam belajar energi terbarukan!