LAPORAN PRAKTIKUM PERANCANGAN PLTS Terpusat Offgrid 25 KWP [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM PERANCANGAN PLTS PERANCANGAN PLTS TERPUSAT OFF – GRID SYSTEM 25 KILOWATT PEAK UNTUK PEDESAAN TERPENCIL (Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Perancangan PLTS)



Disusun oleh



: Kelompok 3



Kelas



: 3C – TPTL (JTKE)



Semester



:6



Anggota Kelompok



: 1. Dika Muhammad Rizky (191724004) 2.



Dini Nurwahyuni



(191724005)



3.



Fachri Husaini Armalid



(191724006)



4.



Meilinda Estevani H (191724017)



5.



Muhamad Rahman M



(191724019)



6.



Rizky Agung M



(191724030)



Dosen Pengampu



: Ir. Wahyu Budi Mursanto, M.T.



Tanggal ditugaskan



: Senin, April 2022



Tanggal mengumpulkan : Sabtu, 16 April 2022 PROGRAM STUDI DIPLOMA 4 TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI  POLITEKNIK NEGERI BANDUNG  2022



DAFTAR ISI



BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada November tahun 2021, Indonesia tercatat memiliki peningkatan kapasitas total pembangkitan listrik yang besar yaitu menjadi sebesar 73,74 Gigawatt. Namun kenyataannya hingga kini di Indonesia sebagian besar jaringan energi listrik hanya tersedia di kota – kota besar atau



daerah – daerah dengan tingkat kepadatan



penduduk yang tinggi serta tidak jauh dari akses transportasi publik. Di sisi lain, penduduk yang tinggal di daerah terpencil atau pelosok yang tersebar di pulau – pulau kecil dimana jauh dari akses public hanya mampu berharap supaya terjamah oleh jaringan listrik. Sulitnya akses dan mobilisasi ke lokasi menjadikan biaya investasi pengembangan jaringan listrik menjadi membengkak, ditambah biaya operasional dan perbaikan yang tidak sedikit akibat sulitnya akses menuju lokasi pengembangan. Berdasarkan laporan dari Direktorat Jendral Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, pada bulan Januari 2021 Indonesia memiliki rasio elektrifikasi sebesar 99.45% dari sebelumnya 99.25%. Sedangkan sisanya masih terdapat 500 ribu rumah tangga yang belum mendapatkan pasokan energi listrik dari jaringan PLN. Selain persoalan elektrifikasi di daerah 3T (Terdepan, Terluar dan Tertinggal), pemerintah juga memiliki targer bauran Energi Baru Terbarukan (EBT) dalam Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) sebesar 23% hingga 2025 mendatang. Saat ini jumlah bauran EBT di Indonesia baru mencapai 11.5% di awal 2022, sedangkan rasio kontribusi EBT hanya bertambah 2% dalam tiga tahun terakhir. Jumlah ini masih jauh dari target dan tergolong masih kecil mengingat target ini tinggal tiga tahun yang akan datang. Pemanfaatan EBT sangat penting untuk menciptakan ketahaman energi dan pembangunan berkelanjutan di masa depan. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Fotovoltaik terpusat merupakan salah satu solusi alternatif penyediaan energi listrik di daerah 3T. PLTS ini termasuk pembangkit EBT dengan memanfaatkan energi surya yang dikonversi menjadi energi listrik sehingga diharapkan dapat menyuplai listrik untuk penduduk yang sulit diakses oleh transmisi PLN. Kemampuan sistem ini untuk mengasilkan dan menyimpan listrik sehingga dapat diandalkan untuk menyuplai kebutuhan listrik di siang dan malam. Pemanfaatan energi surya untuk pembangkitan di Indonesia



merupakan potensi yang tidak dapat diabaikan, mengingat Indonesia merupakan negara di dekat khatulistiwa dengan intensitas radiasi matahari rata-rata yang tinggi sekitar 4.8 kWh/m2/hari. Pemanfaatan energi listrik dari matahari di Indonesia sendiri tergolong masih kurang yakni masih dibawah 5% dari total bauran energi baru terbaharukan. Hal ini dikarenakan beberapa faktor kekurangan dari sistem PLTS Fotovoltaik yang salah satunya seperti masih rendahnya effisiensi dari panel surya, mahalnya alat-alat yang dipakai, serta sangat berpengaruh dengan kondisi cuaca. Sehingga faktor-faktor tersebut seringkali membuat perbandingan harga listrik per kWh dari PLTS Fotovoltaik lebih mahal dibandingkan pembangkit listrik konvensional. Keterbatasan lainnya pada PLTS yaitu PLTS Fotovoltaik merupakan pembangkit yang bekerja pada siang hari, sehingga untuk penggunaan malam hari digunakan baterai yang memiliki keterbatasan penyimpanan. Oleh karena itu mutlak dilakukan sosialisasi kepada end-user (pengguna) sistem karena penggunaan yang tidak mengindahkan hal ini akan menyebabkan sistem tidak akan optimal



melayani



beban



yang



ada.



Oleh



sebab



itu



pembagunan



PLTS



Fotovoltaik Terpusat seringkali menjadi pilihan terakhir untuk elektrifikasi di daerah-daerah terpencil dan harus benar-benar diperhitungkan secara matang. Maka dari itu, kami melakukan perancangan PLTS terpusat supaya dapat membangun PLTS terpusat dengan perencanaan yang matang. 1.2. Perumusan Masalah Dari latar



belakang yang telah dijelaskan, maka dapat diambil rumusan masalah



sebagai berikut : 1. Bagaimana menghitung perencanaan kapasitas PLTS Fotovoltaik Terpusat? 2. Bagaimana menghitung perencanaan kapasitas baterai untuk PLTS terpusat? 3. Bagaimana membuat preliminary engineering design untuk PLTS terpusat? 4. Bagaimana cara menghitung engineering estimate untuk PLTS Fotovoltaik terpusat? 1.3. Batasan Masalah Supaya pembahasan lebih terarah maka kami membatasi permasalahan sebagai berikut :



1. Tidak melakukan studi kelayakan pada aspek legal, aspek sosial ekonomi, dan perancangan terhadap tempat yang dijadikan contoh. 2. Tidak menghitung kebutuhan beban. 3. Tidak melakukan studi pola pembebanan listrik terhadap tempat yang dijadikan contoh. 4. Tidak melakukan perhitungan untuk kebutuhan sistem proteksi petir.



BAB II PERANCANGAN PLTS TERPUSAT 2.1. Nama Proyek Perancangan Nama Proyek



: PLTS Terpusat Labengki 25 kW



Provinsi



: Sulawesi Tenggara



Kabupaten



: Konawe Utara



Desa



: Labengki



2.2. Pemilihan Lokasi Desa Lokasi Protek PLTS : Desa Labengki, Kecamatan Lasolo, Kepulauan Kabupaten Konawe Utara. Jarak Tempuh Waktu Tempuh



Kondisi Jalan



: 34 km dari Pelabuhan Lasolo. : 1 Jam perjalanan darat menuju Pelabuhan Tanasa dari pusat Kota Kendari, 3 – 4 jam perjalanan laut dari Tanasa ke dermaga Desa Labengki. : Akses jalan hingga Pelabuhan baik, namun harus melalui jalur laut untuk tiba di lokasi.



Desa Labengki merupakan salah satu desa yang termasuk dalam kategori 3T (Terdepan, Terpencil, dan Tertinggal) berdasarkan Perpres dengan mata pencarian masyarakatnya yaitu nelayan. Desa ini merupakan salah satu dari tiga desa di Kabupaten Konawe Utara yang belum mendapatkan akses listrik. Penyebab belum teralirinya listrik yaitu karena kondisi desa yang aksesnya masih sulit dari jaringan PLN (jauh dari jangkauan PLN). Desa ini dekat dengan laut dengan intensitas radiasi matahari tertinggi sebesar 953,15 W/m2. Melihat potensi energi mataharinya, maka desa ini dipilih untuk pembangunan proyek PLTS terpusat off-Grid 25 kWp melihat kondisi desa yang jauh dari saluran transmisi PLN.



Gambar 1. Lokasi Desa Labengki dari pencitraan Google Earth



2.3. Pemilihan Panel Surya dan Spesifikasinya 1. Daya Puncak Daya puncak yang ditetapkan sebesar 25 kWp. 2. Panel Surya yang digunakan Modul atau Panel Surya yang digunakan merupakan produk dari AEG dengan daya puncak tiap panel 400 Wp. Berikut spesifikasi panel surya yang digunakan.



Gambar 2. Spesifikasi Panel Surya yang digunakan dalam perancangan PLTS



2.4. Kebutuhan Panel Surya Dalam perancangan PLTS Terpusat, perlu menentukan jumlah modul surya yang digunakan. Untuk jumlah modul yang digunakan menggunakan perhitungan di bawah ini : Jumlah Modul= Jumlah Modul=



Daya Puncak ( ℘ ) Daya Puncak modul ( ℘ ) 25 kWp =62,5 Modul 400℘



Modul yang diperlukan paling sedikit adalah adalah 63 modul, karena nantinya rangkaian harus menyesuaikan dengan perangkat lain, terutama solar charge controller, karena menyesuaikan dengan spesifikasi dari SCC maka modul akan dikelompokan menjadi 3 aray, dengan 22 modul per aray, sehingga total modul yang diperlukan adalah 66 modul dan akan menghasilkan sekitar 26 kWp. 2.5. Luas Area Efektif PLTS Terpusat Perhitungan Luas area efektif bis akita cari dengan menggunakan persamaan : Area efektif =



Daya Puncak ( ℘ ) Efesiensi Modul(%)



Area Efektif =



26 kWp 2 =122 , 06 m 21,3 %



Maka, supaya PLTS dapat bekerja efektif diperlukan luas area untuk pembangunan sebesar 122.06 m2. 2.6. Kebutuhan Energi Untuk PLTS Terpusat ini rencananya akan memenuhi kebutuhan listrik 50 Kepala Keluarga di Desa Labengki. Dengan pembatasan daya tiap kepala keluarga sebesar 500 W. Sehingga bila kebutuhan beban maksimum, maka energi yang dibutuhkan sebesar. Kebutuhan Energi = 500 WH x 50 = 25.000 WH



2.7. Penentuan Komponen PLTS 1. Pemilihan Solar Charge Controller (SCC) Dalam perancangan, total daya yang digunakan 25 kWp. Maka dalam pemilihan SCC, total dayanya harus di atas 25 kW. Karena SCC yang digunakan menggunakan rated DC voltage 48 V maka didapat



Total Arus SCC=



Daya Puncak ( ℘ ) Rated DC Voltage( V )



Total Arus SCC=



25 kW =520 A 48 V



Digunakan SCC dengan arus maksimalnya 200 A, maka SCC yang diperlukan adalah :



Jumlah SCC= Jumlah SCC=



Total Arus SCC ( A ) Arus Maks SCC ( A)



520 A =2,6 ≈ 3 buah SCC 200 A



2. Pemilihan Inverter Untuk Inverter yang digunakan harus dikalikan dengan safety factor sebesar 1,25 dari daya yang dibangkitkan, sehingga didapat kapasitas inverter yang akan digunakan adalah 8803,59 Wp X 1,25 = 11000 W, karena untuk model inverter PV35 Pro tidak ada model dengan kapasitas 11 kW, maka digunakan lah inverter dengan model PV35-PRO dengan kapasitas 12 kW dan spesifikasi sebagai berikut : Daya maksimum Imax



= 10000 Wp = 200 A



Tegangan kerja



= 64 – 145 VDC



Tegangan Kerja Maks



= 145 VDC



Rated DC Voltage



= 48 V



Gambar 3. Data Spesifikasi Inverter yang digunakan 3. Pemilihan Baterai Sistem Misal beban daya perhari 100kW dan dianggap hari otonom (N) 2 hari, maka kapasitas baterai PLTS terpusat adalah



C= C=



N × Ed V s × DOD ×η



2 ×100 kW =5482,45 AH 48 V ×80 % × 95 %



Misal baterai yang digunakan adalah baterai 12 V, 1000 AH, dengan daya yang dibutuhkan 48 V, 5482 AH maka baterai bisa dihubungkan dengan konfigurasi: Seri



= 48V/12V



= 4 baterai



Paralel



= 5482 AH/1000 AH



= 5,4 = 6 baterai.



Jadi baterai yang dibutuhkan adalah 4 x 6 = 24 Baterai



2.8. Penentuan Konfigurasi Rangkaian Untuk menenentukan konfigurasi rangkaian harus disesuai dengan spesifikasi solar charge controller (SCC) yang akan digunakan. SCC yang akan digunakan ini merupakan jenis Maximum Power Point Tracker (MPPT). SCC MPPT ini sudah ada didalam (built-in) inverter yang akan nanti kita gunakan, SCC yang digunakan memiliki spesifikasi kerja : 



Daya maksimum



= 10000 Wp







Imax



= 200 A







Tegangan kerja



= 64 – 145 VDC







Tegangan Kerja Maks = 145 VDC







Rated DC Voltage



= 48 V



Dari daya peak system, jumlah modul dan spesifikasi SCC diatas maka modul akan dibagi menjadi beberapa grup (aray)



Jumlah Aray=



Daya Puncak ( ℘ ) Daya Maksimum SCC ( ℘ )



Jumlah Aray=



25 kWp =2,5 ≈3 Aray 10 kWp



Untuk setiap grupnya diperlukan



Jumlah Modul / Aray= Jumlah Modul=



Jumlah Modul Jumlah Aray



63 =21modul 3



Untuk setiap aray diperlukan 21 modul dan konfigurasi yang memungkinkan jika jumlahnya 21 modul adalah 3 seri dan 7 paralel.



2.9. Perhitungan Tegangan dan Arus Kerja Dari konfigurasi diatas, maka dalam perancangan ini panel surya disusun menjadi 3 Array yang diparalel. Tiap array disusun oleh 21 modul surya yang dirangkai 3 seri dan 7 paralel. Maka dari konfigurasi ini didapatkan : I =9,76 ×7=67,69 A V =41 ×3=123V



I SC =10,12 ×7=70,84 A V OC =49,5 ×3=148,5V



Dengan jumlah 21 modul per aray dan konfigurasi 3 seri, 7 paralel ini tegangan open circuitnya melebihi tegangan open circuit dari SCC, oleh karena itu jumlah modul 21 per aray dengan konfigurasi 3 seri 7 paralel ini tidak bisa digunakan. Agar sesuai dengan spesifikasi bisa ditambah menjadi 22 modul per aray dengan konfigurasi 2 seri dan 11 paralel, sehingga didapat keluaran dari aray ke modul SCC sebagai berikut :



I =9,76 ×11=107,36 A



V =41 ×2=82V I SC =10,12 ×11=111,32 A



V OC =49,5 ×2=99V Pmax =107,36 A ×82 V =8803,52 ℘



Bisa dilihat dari perhitungan diatas bahwa dengan 22 modul per aray dengan konfigurasi 2 seri dan 11 paralel parameter yang didapatkan sesuai dengan parameter kerja dari SCC yang digunakan. Dengan daya maksimum per aray 8803,52 Wp maka bisa didapat daya total sebagai berikut : Pmax =8803,52 ℘× 3 Aray=26410,56℘=26,4 kWp



2.10. Pemilihan Kabel Pemilihan kabel perlu dilihat dengan kemampuan dalam menghantar arusnya supaya penyaluran energi listrik tidak mengalami gangguan. Maka dari besar arus yang diperoleh di perhitungan dijadikan parameter untuk menghitung Kuat Hantar Arus Kabel (KHA) dengan safety factor yang digunakan sebesar 125%. Kabel yang digunakan yaitu kabel NYY. KHA pv – scc



= 125 % x 113.32 A = 141,65 A



KHA scc – baterai



= 125% x 113.31 A = 141,65 A



KHA scc – grid



= 125% x 200 A



= 250 A



Spesifikasi Kabel Arah



Arus SC



Toleransi



D Kabel



Dari



Ke



Ampere



125%



mm2



PV



SCC



113,32



141,65



35



SCC



Baterai



113,32



141,65



35



SCC



Grid



200



250



95



Gambar 4. Tabel penentuan diameter kabel



2.11. One Line Diagram PLTS Terpusat



2.12. Power House



2.13. Layout Perancangan



BAB III Penutup 3.1. Kesimpulan 3.2. Saran DAFTAR PUSTAKA