Proposal Perancangan PLTS [PDF]

Citation preview

PEMANFAATAN TENAGA SURYA SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK ALTERNATIF PADA SHELTER DI MESJID MUHAJIRIN PASIR PUTIH PADANG TUGAS AKHIR



Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya dari Politeknik Negeri Padang



ELIASMAN SATRIA BP: 1301032030



PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI PADANG 2016



PEMANFAATAN TENAGA SURYA SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK ALTERNATIF PADA SHELTER DI MESJID MUHAJIRIN PASIR PUTIH PADANG



TUGAS AKHIR



Oleh:



ELIASMAN SATRIA BP. 1301032030



Telah Disetujui Oleh :



Pembimbing I



Pembimbing II



Ir. Dedi Erawadi, M.Kom NIP. 19640901 199601 1 001



Riza Widia , S.ST., MT. Nip.19730219 200312 2 000



LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR



Tugas akhir yang berjudul Pemanfaatan Tenaga Surya sebagai Sumber Energi Listrik pada Shelter di Mesjid Muhajirin Pasir Putih Padang telah disidangkan atau dipertanggungjawabkan didepan tim penguji sebagai berikut pada hari Jumat 20 September 2016



di Program Studi Teknik



Listrik Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang. No. Nama



1.



Jabatan



DR. Nazris Nazaruddin ,ST.,M.Si



Tanda Tangan



Ketua



Nip. 19700527 199501 1 001



2.



Tri Artono,ST., M.Kom



Sekretaris



Nip.19690109 199601 1 001



3.



Rahmi berlianti , S.ST ., M.T



Anggota



Nip. 19850722 201212 2 002



4.



Ir. Dedi Erawadi M.Kom



Anggota



Nip. 19640901 199601 1 001



Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro



Ketua Program Studi Teknik Listrik



Afrizal Yuhanef ST., M.Kom Nip. 19640429 199003 1 001



Herisajani ST., M.Kom Nip. 19660130 199003 1 001



Dengan Menyebut Nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang



“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan Maka apabila kamu sudah selesai ( Dengan satu urusan ) kerjakanlah Dengan sungguh – sungguh urusan yang lain Ini hanya kepada Allah Hendaknya kamu berharap” (QS: Alam Nasrah: 1-8)



“Ya Allah berikanlah aku ilmu untuk tetap mensyukuri nikmatmu yang telah engkau anugerahkan kepadaku dan kepada kedua ibu bapakku dan untuk mengerjakan amal shaleh yang engkau ridho dan masuklah aku dengan rahmatMu ke dalam golongan hamba-hamba-Mu yang shaleh” (QS: An-Nahl : 19)



“Allah memberikan ilmu yang berguna kepada siapa saja yang dikehendaki Barang siapa yang mendapatkan ilmu yang berguna itu Sesungguhnya telah mendapatkan kebajikan yang banyak Dan tiadalah yang menerima peringatan Melainkan orang-orang yang berakal” (Q.S. Albaqarah : 269) Ya Allah…… Bersujud Aku dihadapan_Mu atas segala rahmat dan karuniamu yang Engkau berikan kepadaku semoga langkahku tidak terhenti sampai Disini karena perjalananku masih panjang dengan Setumpuk cita-cita yang belum teraih Berikanlah jalan terbaik dalam hidup ini jalan yang Engaku Ridhoi



Ya Allah…… Ya Rahman…. Ya Rahim Hari ini ………. Seiring rasa syukurku kepada-Mu Ya Allah Secercah harapan telah kugenggam Sepenggam rasa telah kuraih Dari lubuk hati yang paling dalam kupersembangkan kepada ayahanda yang selalu memberi semangat dan mendidikku dengan sepenuh tenaga dan hati untuk keberhasilan ini Kepada Ibunda Yang telah melahirkan, membesarkan serta mendidik dan Membimbingku untuk menjadi orang-orang yang berguna Ya Allah rangkullah Ia dalam rahmat dan karunia-Mu Dan tempatkanlah Ia ditempat yang baik disisimu Amin………Ya rabbal alamin……… Thanks To : My best Family : Ucapan terimakasih yang tidak dapat diungkapkan Kepada kedua orangtua Abak dan Amak (Firman Duhu dan Salmawati ) yang selalu berusaha untukku apapun itu caranya untuk keperluanku . Yang selalu menasehatiku ketika aku salah dan selalu mengingatkan ku rajin sholat dan selalu berdoa Abangku Dori Apriman Duha (Uwi), yang selalu mensupport walaupun Uwi jauh untuk meraih hidup yang lebih baik untuk keluarga kita. Adikku Arif Safitra (Alek) yang juga mensupport dan membantuku disaat butuh. Adikku Riki Budiman dan Mutiara Selvia Hadi (pise/Iyai) yang juga support abangnya untuk berhasil. Terimakasih juga nenekku(nek mai) yang selalu doakan ku dan dan menasehatiku. Terimakasih kepada semua Keluarga Besar yang mendoakan ku dan mendukung ku untuk Sukses . Kekasihku : Agriani Putri (teman sih tapi teman hidup) makasih atas doanya ,selalu support dan selalu membantuku . Makasih ya Apinku { }



My best Friend : Terimakasih buat teman –teman angkatan 13 Teknik Listrik , Lokal 3A , Lokal 3C , Lokal 3D dan terutama teman –teman terbaikku lokal 3B ( Lintar (kaduk/guru) dio (Duk alah bisa kau lalok duk ? pitih lah den baliak an mah wkwk) , arryan (Boboy) ,Ali(ndak ingat ang samo teman TA ang ? ), pino (jogging lai no) boas, ridho, rahman Vanny, mila, yogi, aldi, cris, andre, ayu, boge, nia, pipop, anggi, camaik , randi , cipuik dan teman teman yang tidak bisa disebut namanya hahahah terimakasih atas supportnya wkwkwkw. Terimakasih juga untuk teman teman kos ku randi , edo , igo , caam , agum ,wanri , bang zulvan . dll Sekali lagi, buat seluruh yang ada dalam pembuatan tugas akhir ku ini TERIMA KASIH SEMUA … Wassalamualaikum, Wr .Wb.. By Eliasman Satria



ABSTRAK Penggunaan listrik pada saat terjadi bencana alam sangat dibutuhkan karena pada saat terjadi bencana alam maka listrik dari PLN akan padam. Shelter yang digunakan untuk penampungan masyarakat sementara akan diberikan listrik dari Pembangkit Listrik Tenaga surya (PLTS) . PLTS akan dirancang bangun untuk sumber listrik di shelter mesjid muhajirin pasir putih tabing Padang. Komponen utama PLTS terdiri dari panel surya, charger controller, Accumulator, dan inverter . PLTS bekerja pada saat panel surya menerima radiasi dari cahaya matahari kemudian dikonversikan oleh panel surya menjadi listrik kemudian charger controller akan mengontrol proses pengecasan accu yang sumbernya dari hasil konversi panel surya , dan inverter digunakan untuk konversi listrik arus searah (DC) ke arus bolak-balik (AC) . Rancang bangun PLTS ini akan membantu dalam sumber listrik pada shelter pada saat terjadi bencana alam . Kata kunci : Bencana alam , PLTS , Konversi , Sumber listrik, Shelter



KATA PENGANTAR



Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis telah dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul “Pemanfaatan Tenaga Surya Sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif pada Shelter di Mesjid Muhajririn Pasir Putih Padang ”. Shalawat beserta Salam tidak lupa penulis do’a kan kepada Allah SWT agar selalu disampaikan-Nya kepada Nabi Besar Muhammad SAW, yang telah merubah akhlak manusia ketempat terpuji yang disinari Iman dan Islam berlandaskan Ilmu pengetahuan seperti yang sama-sama kita rasakan saat sekarang ini. Laporan ini disusun dengan tujuan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam



menyelesaikan



perkuliahan



pada



Program



Studi



Teknik



Listrik,



Politeknik Negeri Padang 2016. Dalam menyelesaikan laporan ini, Penulis banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.



Orangtua yang dengan susah payah memberikan sokongan moril dan materil sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebaik mungkin dan dengan tepat waktu. Kemudian terima kasih juga buat seluruh keluarga besar penulis.



2.



Bapak Aidil Zamri, ST., MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang.



viii



3.



Bapak



Afrizal



Yuhanef



ST.,



M.Kom



selaku



Ketua



Jurusan



Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang. 4.



Bapak Herisajani ST., M.Kom selaku Ketua Program Studi DIII Teknik Listrik Politeknik Negeri Padang.



5.



Bapak Ir. Dedi Erawadi, M.Kom. selaku Pembimbing I



6.



Ibuk Riza Widia S.ST., MT. selaku Pembimbing II



7.



Untuk semua pihak yang telah membantu penulis sampai laporan ini selesai tepat pada waktunya.



Penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya. Sekiranya ada kesalahan dalam penulisan laporan ini, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penulisan selanjutnya.



Padang, 19 September 2016



Eliasman Satria



ix



DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR .....................................................................................



ii



DAFTAR ISI ....................................................................................................



iv



DAFTAR GAMBAR .......................................................................................



vi



DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang



.............................................................................



1



1.2 Rumusan masalah.................................................................. ...........



3



1.3 Batasan masalah................................................................................



3



1.4 Tujuan ...............................................................................................



3



1.5 Manfaat .............................................................................................



4



1.6 Sistematika Penulisan..................................................................... ..



4



BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Pembangkit Listrk Tenaga Surya (PLTS) ......................



7



2.1.1 Keunggulan PLTS ..................................................................



7



2.2. Bagian-bagian PLTS ........................................................................



8



2.1.1 Sel Solar (Solar Cell)..............................................................



9



2.1.2 Solar Charger Controller ....................................................... 22 2.1.3 Baterai ..................................................................................... 25 2.1.4 Inverter.......................................................................... ......... 30 BAB III PERENCANAAN METODOLOGI 3.1 Prinsip Kerja Alat Pemanfaatan Sel Surya Sebagai Energi Listrik Alternatif Pada Shelter .................................................................... 32 3.2 Perencanaan Alat Untuk Pemanfaatan Sel Surya Sebagai Energi Listrik Alternatif Pada Shelter..................................................................... 33 3.2.1 Perencanaan kerja alat .......................................................... 33 3.2.2 Perencanaan komponen dan alat kerja.................................... 36 3.2.3 Perencanaan Konstruksi ......................................................... 39



iv



3.2.4 Pemilihan Panel Surya ............................................................ 41 3.2.5 Pemilihan Charger Controller................................................. 42 3.2.6 Pemilihan Baterai (Accu) ....................................................... 43 3.2.7 Pemilihan Inverter .................................................................. 44



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Analisa Perangkat ........................................................................ 46 4.2 Hasil Pengujian Arus dan Tegangan ............................................ 46 4.2.1 Bentuk Karakteristik dari Tegangan Terhadap waktu ........... 50 4.2.2 Bentuk Karakteristik dari Tegangan Terhadap waktu ............ 51 3.3 Analisa Perhitungan .................................. .................................. .. 51



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .................................................................................. 55 5.2 Saran ............................................................................................ 56



DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 58 LAMPIRAN 1 .................................................................................................. 59 LAMPIRAN 2 .................................................................................................. 60 LAMPIRAN 2 .................................................................................................. 61



v



DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar II.1 Struktur Sel Surya ........................................................................... 10 Gambar II.2 P-N Junction pada Sel surya .......................................................... 10 Gambar II.3 Generate pasangan Elektron-hole ................................................... 11 Gambar II.4 Panel Surya Jenis Poly-Cristalline.................................................. 12 Gambar II.5 Panel Surya Jenis Mono-Cristalline ............................................... 13 Gambar II.6 Panel Surya Jenis Amprphous ........................................................ 13 Gambar II.7 Panel Surya Jenis GaAs(Gallium Arsinide) ................................... 14 Gambar II.8 Karakteristik Suatu Sel Surya dan dioda ....................................... 15 Gambar II.9 Hubungan Seri sel surya ................................................................ 17 Gambar II.10 Hubungan Seri sel surya dengan bypass dioda ............................ 18 Gambar II.11 Rangkaian Paralel Sel Surya ........................................................ 18 Gambar II.12 Beberapa panel surya paralel di seri dengan dioda ...................... 19 Gambar II.13 Karakteristik Kurva I-V pada sel surya ........................................ 19 Gambar II.14 Charger controller ........................................................................ 23 Gambar II.15 Aki (Baterai) ................................................................................. 25 Gambar II.16 Struktur Baterai ............................................................................ 26 Gambar II.17 Proses Pengosongan Baterai ........................................................ 29 Gambar II.18 Proses Pengisiian Baterai ............................................................. 29 Gambar II.19 Inverter.......................................................................................... 31 Gambar III.1 Diagram Blok ............................................................................... 33 Gambar III.2 Panel Surya Poly-Cristalline ........................................................ 34 Gambar III.3 Charger Controller ........................................................................ 35 Gambar III.4 Baterai MF-SLA ............................................................................ 35 Gambar III.5 Inverter ........................................................................................ 36 Gambar III.6 Konstruksi Kedudukan Panel surya ............................................. 39 Gambar III.7 Pintu Panel Box ............................................................................ 40 Gambar III.8 Tata letak Komponen di dalam panel box ..................................... 40 Gambar III.9 Rangkaian Kontrol ........................................................................ 40 Gambar III.10 Rangkaian Daya ......................................................................... 40



vi



Gambar III.11 Perencanaan PLTS ........................................................................ 41 Gambar III.12 Wearing Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya ............... 41 Gambar IV.1 Karakteristik Tegangan Panel Surya terhadap Waktu ................. 50 Gambar IV.2 Karakteristik Arus Panel Surya terhadap Waktu .......................... 51



vii



DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Perbandingan beberapa jenis panel surya .................................



14



Tabel 3.1 Komponen – komponen PLTS .................................................



37



Tabel 3.2 Spesifikasi Panel surya ...........................................................



42



Tabel 4.1 Hasil pengujian arus dan tegangan tanggal 28-08-2016 .........



47



Tabel 4.2 Hasil pengujian arus dan tegangan tanggal 03-09-2016 .........



48



Tabel 4.3 Hasil pengujian arus dan tegangan tanggal 04-09-2016 .........



49



vii



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Indonesia terletak di daerah dengan tingkat aktivitas gempa bumi yang



tinggi, hal tersebut sebagai akibat bertemunya tiga lempeng tektonik utama dunia yakni Samudera India – Australia di sebelah selatan, Samudera Pasifik di sebelah Timur dan Eurasia, dimana sebagian besar wilayah Indonesia berada di dalamnya. Jika terjadi pergerakan relative dari pada lempeng-lempeng tersebut maka akan terjadi bencana baik itu gempa maupun tsunami . Provinsi sumatera Barat khususnya kota padang yang dilalui oleh lempeng samudera India-Australia maka daerah ini merupakan daerah yang rawan terhadap gempa dan Tsunami . Selain itu Kota Padang juga rawan terhadap bencana alam yang lainya seperti banjir dan longsor . Jika bencana alam itu terjadi maka dibutuhkan tempat perlindungan sementara dari bahaya tersebut . Tempat untuk berlindung dari bencana sering disebut dengan shelter . Jika terjadi bencana maka masyarakat bisa pergi ke shelter yang sudah dibangun khusus untuk perlindungan sementara untuk masyarakat yang terkena bencana alam . Di Mesjid Muhajirin Pasir Putih kota Padang sudah dilengkapi shelter sebagai tempat perlindungan dari bencana alam . Shelter ini dapat menampung



1



2



sekitar 2000 ribu jiwa . Shelter ini sudah dilengkapi dengan sirine peringatan bencana alam dengan sumber listrik yang berasal dari PLN . Jika terjadi bencana maka permasalahan yang sering ditemukan adalah pemadaman listrik oleh PLN . Ini sangat berpengaruh terhadap kegunaan shelter sebagai tempat perlindungan dari bencana alam. Apabila sumber listrik PLN padam, maka sirine peringatan tidak berfungsi dan kelistrikan pada shelter pun juga tidak berfungsi. Dalam hal ini, kita harus membuat sumber kelistrikan pengganti dari sumber PLN . Salah Satu energi yang dapat menghasilkan listrik adalah cahaya matahari. Energi surya yang diterima di Negara Indonesia kurang lebih sekitar 4,5 kWh/m2/hari di daerah barat dan 5,1 kWh/m2/hari untuk daerah timur . Radiasi sinar matahari inilah yang akan nantinya akan dirubah menjadi energi listrik dan digunakan untuk kebutuhan manusia, khususnya yang akan digunakan untuk sumber energi cadangan di shelter masjid muhajirin Pasir Putih Kota Padang jika terjadinya bencana alam . Salah satu alat yang dapat digunakan untuk menangkap energi matahari adalah panel surya. Panel surya atau photovoltaic merupakan terdiri beberapa sel surya yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik . Dengan adanya sel surya yang bisa merubah energi cahaya menjadi energi listrik dibutuhkan penyimpanan energi ini dan pengontrolanya . Jika kita telah menyimpan energi ini di baterai maka kita membutuhkan inverter untuk mengubah arus DC ke AC . Dengan adanya hal tersebut, maka penulis akan merancang suatu pembangkit dan dirancang dalam bentuk Tugas Akhir yang berjudul tentang “Pemanfaatan Tenaga Surya sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif pada Shelter di mesjid Muhajirin Pasir Putih “. Dengan pembuatan Pembangkit Listrik Tenaga



3



Surya Pada Shelter ini diharapkan dapat menjadi sumber listrik pengganti saat PLN padam dan fungsi shelter sebagai tempat perlindungan dari bahaya atau bencana alam menjadi efektif.



1.2



Rumusan Masalah Permasalahan yang mungkin dapat penulis bahas pada pembuatan alat ini



antara lain : 1. Bagaimana merancang dan membangun pembangkit listrik tenaga surya pada shelter mesjid muhajirin pasir putih padang ? 2. Bagaimana hubungan 2 unit modul solar cell berkapasitas 100 Wp agar dapat menghasilkan daya minimal 1000 watt yang akan digunakan pada pembangkit listrik tenaga surya untuk shelter ? 3. Bagaimana cara mengontrol pengecasan baterai/aki pada pembangkit listrik tenaga surya agar tidak cepat merusak baterai/aki ? 1.3



Batasan Masalah Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah : 1. Menggunakan 2 unit sel surya 100 wp sebagai pembangkit listrik 2. Menggunakan Solar Cell Charger Controller berkapasitas 20 A sebagai pengatur/pengontrol sistem agar penggunaan listrik aman dan efektif.



1.4



Tujuan Tujuan dari pembahasan tentang “Pemanfaatan Tenaga Surya sebagai



Sumber Energi Listrik Alternatif pada Shelter di mesjid Muhajirin Pasir Putih “ adalah :



4



1. Merancang dan membangun pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada shelter dan dapat digunakan apabila sumber listrik PLN padam 2. Mengetahui dan memahami prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga surya 3. Mengetahui pengaruh intensitas cahaya terhadap pembangkit listrik tenaga surya 4. Mengetahui bagaimana cara mengontrol aki agar tidak cepat rusak 5. Mengetahui lama pengecasan aki 1.5



Manfaat Dengan dibuatnya tugas akhir yang berjudul Rancang Bangun Pembangkit



Listrik Tenaga Surya ini, diharapkan dapat mempunyai manfaat sebagai berikut : 1. Penulis dapat merancang dan membangun pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik 2. Sebagai pengganti sumber listrik pada shelter apabila sumber listrik PLN padam 1.6



Sistematika Penulisan Untuk mengetahui gambaran dari proposal judul tugas akhir ini, maka



penyusuanan laporan tugas akhir disusun dalam bentuk sub-sub Bab, adapun sistematika penulisan adalah sebagai berikut :



5



BAB I



PENDAHULUAN Bab ini membahas penjelasan tentang latar belakang, tujuan, perumusan



masalah, batasan masalah, manfaat, metode penyelesaian TA dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas penjelasan tentang teori dasar yang digunakan pada pembuatan tugas akhir BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT Bab ini membahas tentang perencanaan dari alat yang dibuat seperti : deskripsi kerja dan perencanaan mekanik alat BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini membahas hasil pengujian alat dan menganalisa hasil percobaan dari alat tersebut. BAB V PENUTUP Bab ini menguraikan kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang telah penulis lakukan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN



6



Foto-foto dokumentasi, pembuatan Tugas Akhir



rancang bangun



pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber listrik pada shelter di masjid muhajirin pasir putih padang.



BAB II LANDASAN TEORI



2.1. Pengertian Pembangkit listrik Tenaga surya (PLTS) PLTS adalah Pembangkit Listrik yang menggunakan cahaya matahari dengan mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik . Energi listrik yang dihasilkan oleh PLTS dapat langsung digunakan untuk mencatu beban , atau disimpan terlebih dahulu dalam sebuah baterai . PLTS ini menghasilkan tegangan arus searah (Directcurrent/DC) yang dapat diubah menjadi tegangan arus bolak balik (alternatingcurrent/AC) . Oleh karena itu meskipun cuaca mendung selama terdapat cahaya , maka PLTS tetap dapat menghasilkan listrik . 2.1.1. Keunggulan PLTS Keuntungan-keunggulan PLTS dibandingkan sistem pembangkit listrik lain yaitu : 1. Tidak memerlukan bahan bakar , karena menggunakan sumber energi matahari yang dapat diperoleh di setiap wilayah sepanjang tahun , sehingga hampir tidak memerlukan biaya operasi . 2. Tidak memerlukan konstruksi yang berat dan menetap , sehingga dapat dipasang dimana saja dan dapat dipindahkan bilamana dibutuhkan .



7



8



3. Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditempatkan di suatu area dan listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ke tempat-tempat yang membutuhkan ) maupun desentralisasi (sistem PLTS dipasang pada setiap rumah , dengan demikian tidak diperlukan jaringan distribusi , sistem ini sangat cocok diterapkan pada wilayah pedesaan dengan pola pemukiman yang menyebar ). 4. Pada pola desentralisasi , ganguan pada satu sistem tidak akan mempengaruhi sistem yang lain dan tidak banyak energi yang terbuang pada jaringan distribusi . 5. Bersifat moduler , kapasitas listrik yang dihasilkan dapat disesuaikan dengan kebutuhan dengan cara merangkai modul secara seri dan paralel . 6. Dapat dioperasikan secara otomatis (unattendable) maupun menggunakan operator (attendable). 7. Ramah lingkungan , tidak menimbulkan polusi suara maupun polusi asap . 8. Tidak ada bagian yang bergerak , sehingga hampir tidak memerlukan biaya pemeliharaan. Yang diperlukan hanya membersihkan modul apabila kotor dan menambahkan cairan baterai jika menggunkan aki basah . 2.2 Bagian-Bagian PLTS Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk menunjang kegiatan seharihari , misalnya menjemur pakaiaan , mengeringkan ikan bagi para nelayan , dan lain-lain . Untuk keperluan diatas merupakan manfaat matahari secara langsung . Selain itu energi matahari bermanfaat dengan bantuan peralatan lain , yaitu dengan merubah radiasi matahari kebentuk lain .



Sinar matahari yang berupa



gelombang elektromagnetik pendek menuju atmosfer dianggap 100 % sampai ke



9



lapisan atmosfer . Tetapi radiasi ini tidak bisa diteruskan ke selurhannya karena ada pantulan yang terjadi dan besarnya pantulan 31 % . Berarti radiasi yang dapat diteruskan kedaerah atmosfer hanya 69% . dari jumlah ini akan diserap oleh udara keliling atmosfer sebesar 17,4% dan pantulan permukaan bumi sebesar 4,3 % sehingga sampai ke permukaan bumi tinggal 47,326%. Dahnil Zainuddin (1989 : 9) [2] Berikut ini nilai-nilai cahaya matahari yang diserap oleh permukaan bumi antara lain diserap : a. Laut : 37,7 % b. Samudera : 14,3 % c. Kehidupan numi (tumbuh-tumbuhan , dll) : 0,1 % d. Panas bumi : 0,02 % e. Kehidupan manusia : 0,004 % f. Angin gelombang : 0,2 % 2.2.1. Sel Surya(solar cell) Sigalingging (1994:1)[1], bahwa pada umumnya sel surya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm, yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif . Dioda listrik surya sel surya merupakan dioda yang dapat memperoleh energi surya / matahari secara langsung menjadi energi listrik (berdasarkan sifat foto elektrik yang ada pada setengah penghantar) . Sel surya ini biasanya berbentuk dioda pertemuan P-N yang memeliki luas penampang tertentu . Semakin luas permukaan penampang sel maka semakin besar pula arus yang diperoleh . Satu sel surya dapat menghasilkan beda potensial sebesar 0,5 VDC (dalam keadaan cahaya penuh )



10



. Beberapa sel dapat dideretkan guna memperoleh tegangan 6, 9, 12 , 24 dan seterusnya . Sel surya dapat pula dijajarkan guna memperoleh arus keluaran lebih besar . Bahan dasar dari sel surya adalah silikon , dimana fosfor digunakan untuk menghasilkan Silikon tipe –N dan Boron digunakan sebagai pencemar untuk memperoleh bahan tipe –P .



Gambar II.1 Struktur sel surya A. Prinsip kerja sel surya Pada dasarnya sel surya terdiri dari dua jenis semikonduktor , yaitu semikonduktor tipe –n yang kelebihan electron yang bermuatan negatif dan semikonduktor tipe-p yang kelebihan hole yang bersifat positif .



11



Gambar II.2 P-N junction pada sel surya Sambungan dua semikonduktor berbeda tipe tersebut akan membentuk depletion layer yang menghasilkan medan listrik . Pada gambar II.3 diperlihatkan prinsip kerja sel surya , dimana energi photon yang lebih besar dari energi band gap semikonduktor akan mengenerate pasangan electron-hole .



Gambar II.3 Generate pasangan electron-hole Cara kerja atau prinsip kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel . Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon . Sel surya bekerja dalam tiga langkah : 1. Photon dalam sinar matahari memukul sel surya dan diserap oleh bahan semkonduktor , seperti silikon . 2. Elektron (bermuatan negatif) yang mengetuk lepas dari atom-atom mereka , menyebabkan perbedaan potensial listrik . mulai saat ini mengalir melalui materi untuk membatalkan potensi dan listrik ini ditangkap . karena komposisi



12



khusus dari sel surya , elektron hanya diperbolehkan untuk bergerak dalam satu arah . 3. Sebuah array sel surya mengubah energi matahari menjadi listrik yang dapat digunakan langsung saat listrik (DC). B. Jenis-jenis solar cell Jenis solar sel yang sering digunakan pada saat sekarang ini adalah sebagai berikut : 1. 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.



Gambar II.4 Panel surya jenis poly-crystalline 2. Monokristal (Mono-crystalline) Merupakan panel yang paling effisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki effisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan



13



dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), effisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.



Gambar II.5 Panel surya jenis mono-crystaline 3. Amorphous Jenis sel surya yang berbentuk film tipis . efiensinya sekitar 4-6% . Panel surya jenis ini banyak dipakai di mainan anak-anak ,jam dan kalkulator.



Gambar II.6 Panel surya jenis amorphous 4. Coumpound (GaAs) Jenis panel surya yang terbuat dari GaAs (Gallium Arsenide) yang lebih efisien pada temperature tinggi .



14



Gambar II.7 Panel surya jenis GaAs (Gallium Arsenide) Berikut adalah tabel perbandingan beberapa jenis panel surya : Tabel 2.1 Perbandingan beberapa jenis panel surya EFISIENSI PERUBAHAN DAYA



BIAYA KETERANGAN PENGGUNAAN



JENIS DAYA



Mono



TAHAN



Sangat Sangat baik



Kegunaan Baik



baik



Sehari-hari pemakaian luas



Sangat



Sangat



Cocok



untuk Sehari-hari



baik



baik



produksi masal



Poly Baik



Bekerja Cukup



baik Sehari-hari



dalam



perangkat



pencahayaan



komersial



&



Amorphous Cukup baik



baik



Baik



fluorescent Compound Sangat baik



Sangat



Cukup



Berat



baik



baik



rapuh



dan Pemakaian



(GaAs) diluar angkasa



15



C. Karakteristik sel surya Sel surya tanpa pada kedaan penyinaran , mirip seperti permukaan penyearah setengah gelombang dioda . ketika sel surya dapat sinar akan mengalir arus konstant yang arahnya berlawanan dengan arus dioda seperti gambar dibawah ini :



Gambar II.8 Karakteristik suatu sel surya dan dioda Keterangan : U0 : Tegangan Beban nol IK : Arus hubung singkat ID: Arus dioda IL: Arus solar cell (rated current ) Dari gambar diatas dilihat bahwa grafik sel surya tidak tergantung dari sifatsifat dioda . Jika diselidiki pada kuadran IV akan ditemukan tiga titik penting , yaitu : a. Tegangan beban nol (U0) diukur tanpa beban tanpa dipengaruhi penyinaran .



16



b. Arus hubung singkat (Ik) diukur saat sel hubung sibgkat dan disini arus hubung singkat berbanding lurus dengan kuat penyinaran . c. Titik daya maksimum (Maximum Power Point = MPP) dari sel surya didapatkan dari hasil arus dan tegangan yang dibuat pada setiap titik .



Dalam hal U0 dan Ik maksimum , daya yang dihasilkan oleh suatu sel surya sama dengan nol . Pada suatu titik tertentu daya sel surya mencapai titik mkasimum dan titik ini disebut titik MMP (Maximum Power Point ) , yang pada praktek yang selalu diusahakan agar pemakian berpatokan dari titik MMP ini . Konversi energi dari sel surya ke konsumen akan maksimum apabila tahanan pemakai (RL) dan tahanan sel surya memenuhi persamaan , berikut : RL = Ri .................................................................................................. ( 1 ) Keadaan ini pada teknik listrik disebut istilah beban pas . dengan bantuan pengubah tegangan searah khusus atau sering disebut MPT (Maximum Power Tracker) memungkinkan beban pas ini tercapai . D. Cara pemasangan Sel Surya Untuk mendapatkan arus , tegangan dan daya yang besar sesuai dengan yang dibutuhkan , maka beberapa sel surya harus dikombinasikan pemasangannya , diantaranya : 1. Rangkaian seri dari sel surya Sigalingging(1994:28) [1]Hubungan seri suatu sel surya didapat apabila bagian depan (+) sel surya utama dihubungkan dengan bagian belakang (-) sel



17



surya kedua . Hubungan seri dari sel surya dapat dilihat pada gambar dibawah . Dari keadaan seri ini didapatkan : a. Tegangan sel surya apabila dihubungkan seri satu sama lain Utotal =U + U +U + U + Un .......................................................................... ( 2 ) b. Arus sel surya sama apabila dihubungkan seri satu sama lain Itotal = I = I = I = I = I ................................................................................ ( 3 ) Hal-hal yang perlu mendapatkan perhatian pada peaksanaan pemasangan sel surya ini adalah , kemungkinan adanya daun-daunan yang menutupi sel-sel surya yang dapat berakibat daya menjadi nol .



Gambar II.9 Hubungan seri sel surya Kejadian yang kemungkinan terjadi apabila panel tertutupi atau pada malam hari hal dimana efek penyinaran kecil , maka arus dapat mengalir dari beban panel surya , misalnya dari baterai kembali ke panel yang dapat mengakibatkan sel surya panas . a. Semua sel surya (panel ) yang dihubungkan seri , arusnya harus sama pada titik kerjanya .



18



b. Paralel pada sejumlah hubungan seri sel / panel surya haruslah dipasang suatu bypass dioda . satu bypass dioda dapat melayani 12-14 sel surya . Gambar pemasangan bypass dioda ini dapat dilihat pada gambar dibawah :



Gambar II.10 Hubungan seri sel surya dengan bypass dioda 2. Rangkaian paralel dari sel surya Sigalingging (1994:30) [1] Rangkaian paralel sel surya di dapat apabila terminal kutub positif dan negatif sel surya dihubungkan satu sama lain . hubungan paralel dari sel surya dapat dilihat pada gambar dibawah . a. Tegangan sel surya yang dihubungkan paralel sama dengan satu sel surya Utotal = U =U = U =U = U ......................................................................( 4 ) b. Arus yang timbul dari hubungan ini langsung dijumlahkan Itotal = I + I + I + I .................................................................................. ( 5 )



Gambar II.11 Hubungan paralel sel surya



19



3. Rangkaian seri dan paralel (campuran ) pada sel surya Sigalingging (1994:31)[1], Dalam praktek kebanyakan sel surya dihubungkan secara gabungan / kombinasi dari seri dan paralel dan bersamaan dengan itu dipasangankan beberapa dioda . Rangkaian seri dan paralael (campuran ) pada sel surya dapat dilihata gambar dibawah :



Gambar II.12 Beberapa panel surya paralel di seri dengan dioda E. Performansi solar cell Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya diperoleh dari kemampuan perangkat sel surya tersebut untuk memproduksi tegangan ketika diberi beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama. Kemampuan ini dapat direpresentasikan dalam kurva arus-tegangan (I-V)



Gambar II.13 Karakteristik Kurva I-V pada sel surya



20



Gambar diatas menunjukkan tipikal kurva V-I. Tegangan pada sumbu horizontal, arus pada sumbu vertikal. Kebanyakan kurva V-I diberikan dalam Test Condition 1000 watt/m² (kondisi pada saat satu matahari puncak / one peak sun hour) dan suhu Panel surya 25 derajat Celcius. Kurva V-I terdiri dari 3 hal yang penting : 1. Tegangan dan Arus Maksimum Pmax (Vmp dan Imp) Maximum Power Point (Vmp dan Imp) Pada kurva I-V, adalah titik operasi yang menunjukkan daya maksimum yang dihasilkan oleh panel sel surya 2. Open Circuit Voltage (Voc) Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus.



...............................................( 6 ) Dimana : k = konstanta boltzmann (1.30x10-16erg) q = konstanta muatan elektron (1.602x10-19 C T = suhu dalam Kelvin Is = Arus saturasi 3.



Short Circuit Current (Isc) Short Circuit Current (Isc), adalah maksimum arus keluaran dari panel sel surya yang dapat dikeluarkan di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau hubung singkat. Untuk mengetahui Arus hubung singkat dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :



21



...................................................( 7 ) Dimana : G = tingkat generasi Ln = panjang difusi elektron Lp = panjang difusi hole Karakter penting lainnya dalan sel surya yaitu fill factor (FF), dengan persamaan sebagai berikut :



............................................................................( 8 )



Dengan menggunakan fill factor maka maksimum daya dari sel surya didapat persamaan sebagai berikut :



.............................................................( 9 ) Sehingga effisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel (P MAX) dibagi dengan daya dari cahaya yang dating (P CAHAYA) :



.........................................................................( 10 ) Dimana :



FF



= Fill factor = Tegangan maksimum (V) = Arus maksimum (A) = Tegangan open sircuit (V) = Short circuit current (A) = Effisiensi (%)



22



Dalam pengaplikasiannya, perancangan teknologi pembangkit listrik tenaga surya ini harus dilakukan beberapa langkah. Adapun langkah-langkahnya ialah sebagai berikut : 1. Mencari total beban pemakaian perhari. Rumus yang digunakan adalah sebagai berikut : (



)



......................( 11 )



2. Menentukan ukuran kapasitas modul surya yang sesuai dengan beban pemakaian. Rumus yang digunakan adalah : …………....................( 12 ) 3. Menentukan kapasitas baterai/aki. Persamaan yang digunakan ialah sebagai berikut : (



)



………………..................( 13 )



2.2.2 Solar Charger Controler Regulator atau pengatur adalah suatu peralatan yang dilengkapi dengan rangkaian elektronik bersungsi untuk mengatur arus pengisiian /pengosongan baterai (sebagai penyimpan ) secara otomatis . setiap regulator pada umumnya dilengkapi dioda sebagai pemblokir arus balik dari batrai ke panel apabila tegangan panel sangat rendah . Untuk panel surya dengan baterai 12 volt DC maka regulator harus dapat memisahakan rangkaian dari pemakaian saat tegangan baterai mencapai 10,5 volt [1].



23



Gambar II.14 Charger controler 1. Fungsi solar charger controller Berikut ini adalah fungsi dari solar charger controler : a. Charging mode : mengisi baterai (kapan baterai diisi , menjaga pengisiian kalau baterai penuh ). Pada charging mode umumnya baterai diisi dengan metoda three stage charger : 1. Fase bulk : baterai akan di charge sesuai dengan tegangan setup ( bulk antara 14,4 – 14,6 volt ) dan arus diambil secara maksimum dari panel surya . Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absortion . 2. Fase absortion : pada fase ini , tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk , sampai solar charger controler timer (umumnya satu jam ) tercapai , arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai . 3. Fase float : baterai akan dijaga pada tegangan float setting (umumnya 13,4 – 13,7 volt ) . Beban yang terhubung kebaterai dapat menggunakan arus maksimum dari panel surya pada stage ini . b. Operation mode : penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke beban diputus atau baterai sudah mulai kosong ).Apabila penggunaan baterai



24



berlebih ataupun over discharge . maka baterai akan dilepas dari beban . Hal ini berguna untuk mencegah kerusakan dari baterai. Untuk solar charger controller yang dilengkapi dengan sensor temperature baterai . tegangan charging disesuaikan dengan temperature dari baterai dengan sensor ini didapatkan optimum dari charging dan juga optimun dari usaia baterai . Apabila solar charger controller tidak memiliki sensor temperature baterai , maka tegangan charging perlu diatur , disesuaikan dengan temperature lingkungan dan jenis baterai . Berikut adalah persamaan-persamaan yang berhubungan dengan Battery Charge Controller: 1. Lama pengisian baterai …………………….……..………………………( 14 ) Dimana : Lamanya pengisian arus (jam) Besarnya kapasitas baterai (Ah) Besarnya arus pengisian ke baterai (ampere) 2. Lama pengisian daya ………….……..…………………………….( 15 ) Dimana : Td = Lamanya pengisian daya (jam) Daya Ah



= Besarnya daya yang dapat dari perkalian Ah dengan besar tegangan baterai



(watt hours)



25



Daya A



= Besarnya daya yang didapat dari perkalian A dengan besar tegangan baterai (W)



2.2.3 Baterai Baterai merupakan peralatan penting pada suatu pembangkit listrik tenaga surya . Baterai menyimpan energi listrik yang diterimanya siang hari , dan akan dikeluarkan kapan kita kehendaki .Disamping itu baterai juga menyiadakan daya kepada beban waktu tidak ada cahaya matahari dan harus pula meratakan perubahan-perubahan yang terjadi pada beban (Karmon sigalingging ,1994) [1]. Salah satu bentuk fisik baterai dilihat pada gambar dibwah ini :



Gambar II.15 Aki (baterai) Aki(baterry) adalah alat penyimpan energiyang diisi oleh aliran Dc dari panel surya .Disamping penyimpanan tenaga DC , aki juga berfungsi mengubah energi kimia menjadi aliran listrik . Pada dasarnya orang mengetahui dua jenis aki , yaitu Aki primer (primary baterry) , dan aki sekunder ( secunder baterry). Baterai ABC adalah salah satu contoh aki primer . Aki primer ini biasanya tidak bisa di cas ulang . Aki sekunder adalah baterai yang bisa di isi ulang , contohnya aki merk Yuasa , VRLA , dan lain-lain . Tanpa menggunkan aki , suplai alran listrik sumber surya ke alat-alat pemakaian listrik akan berhenti pada malam hari atau ketika sinar matahari itu



26



lenyap karena ditutpi oleh awan dan sebagainya . supaya tahan lama dari pengisiian dan pengeluaran arus listrik yang tak terputus , umumnya aki deep cylce yang digunakan pada sistem surya .



Gambar II.16 struktur baterai A. Jenis baterai Baterai biasanya diklarifikasikan terhadap dua tipe , yakni baterai primer dan baterai sekunder . baterai yang digunakan untuk pembangkit sel surya adalah baterai sekunder , artinya baterai yang dapat diisi dan dikosongkan secara terulang-ulang . Pada umumnya baterai yang digunakan untuk pembangkit tenaga surya adalah baterai tembel dan baterai nickel cadmium . Dalam pemasangan suatu pembangkit tenaga surya biaya untuk pengadaan baterai ini biasanya hampir 10 % dari biaya totalnya . Berikut ini jenis baterainya : 1. Aki deep-cycle jenis marine pada dasarnya digunakan untuk aplikasi yang kecil dan sederhana 2. Aki deep-cycle jenis load acid adalah aki yang berkepingan internal yang tebal dan banyak diguanakan oleh industri-industri berat .



27



3. Aki sealed Gel adalah aki deep-cycle yang tidak menguapkan gas ketika proses pengisian berlangsung . Aki ini cocok diguanakan di dalam bangunan . 4. Aki absorbed glass mat (AGM) adalah aki anti bocor dan mempunyai kinerja yang sangat tinggi . Jenis aki ini boleh dikatakan adalah yang terbaik untuk diterapkan pada sistem surya industri-industri berat . misalnya : aki AGM terdapat didalm pesawat terbang , rumah sakit dan dan sebagainya . Hal-hal yang harus diperhatikan pada peralatan aki/baterai tersebut adalah : a. Kapasitas Satuan kapasitas suatu baterai adalah Amper hours (Ah) . Biasanya informasi ini terdapat pada label suatu baterai , misalnya suatu baterai dengan kapasitas 100 Ah terisi penuh dengan arus 1 Amper selama seratus (100) jam. Waktu pengisiian ini ditandai kode K 100 atau c 100 , pada temperature 250. Umumnya arus pengisian yang diizinkan maximum 1/10 dari kapasitasnya . oleh karena itu waktu pengisian yang baik tidak kurang dari 10 jam dan dalam kenyataannya dengan waktu tersebut dengan pengisian baru mencapai 80 %. Dalam penggunaan aki maka menambahkan 20 % dari kapasitas yang dibutuhkan. Menentukan kapasitas baterai/aki. Persamaan yang digunakan ialah sebagai berikut : (



)



.........………………………….( 16 )



(



)



......….……..…….......………………….( 17)



(



)



………….……..…........……………….( 18 )



Keterangan : Ka = kapasitas daya yang dibutuhkan



28



Ka’= Kapasitas daya tambahan berdasarkan efesiensi penggunaan Ka”= Kapasitas Daya yang bisa digunakan penuh sesuai kebutuhan b. Kepadatan energi Pada pemakaian tertentu (model pesawat , mobil surya dan sebagainya ) kepadatan energi sangat penting .Nilainya terletak pada 30 Wh/kg untuk c/10 dan temperature 250c. c. Penerimaan arus pengisian yang sangat kecil Baterai harus dapat di isi dengan arus pengisian yang agak kecil (pada cuaca yang jelek sekalipun ), sehingga tidak ada energi surya yang terbuang begitu saja . d. Efesiensi Ah ( Ah) Baterai menyimpan dalam jumlah Amper-jam , dengan suatu efesiensi Ah( Ah) dibawah 100 % (biasanya 90 %) . Efesiensi ini disebut juga dengan istilah “coulombscher”. e. Efesiensi Wh ( Wh) Efesiensi Wh adalah perbandingan energi yang ada dan yang dapat dikeluarkan . efesiensi Wh selalu lebih rendah dari efesiensi Wh dan biasanya lebih kurang 80 % . Hal-Hal yang perlu mendapatkan perhatian dalam memiliki suatu baterai adalah :



1. Tegangan yang dipersyaratkan 2. Jadwal waktu pengoperasian 3. Satu pengoperasian 4. Arus dipersyaratkan



29



5. Kapasitas (Amper jam =Ah) 6. Ukuran bobot dan umur B. Prinsip kerja baterai 1) Proses Pengosongan (discharge) Pada sel berlangsung menurut gambar . jika sel dihubungkan dengan beban maka , elektron mengalir dari anoda melalui beban melalui beban katoda , kemudian ion-ion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda . Bentuk dari proses pengosongan baterai tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini . proses pengosongan baterai :



Gambar II.17 Proses pengosongan baterai 2) Proses pengisian Apabila sl dihubungkan dengan powersupply maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda dan proses kimia yang terjadi .



Gambar II.18 Proses pengisian baterai



30



2.2.4 Inverter Untuk kebutuhan listrik AC, energi listrik yang disimpan di baterai dirubah menjadi listrik AC menggunakan Inverter. Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi arus DC 12-24 V dari perangkat seperti baterai, panel surya/solar cell menjadi arus AC 220 V. Sumber Dc yang dibutuhkan inverter dapat berasal dari baterai atau dari sumber tegangan AC yang disearahkan. Untuk mendapatkan keluaran yang dikehendaki maka digunakan rangkaian control. Rangkaian control tersebut antara lain berfungsi untuk mengatur frekuensi amplitude gelombang keluaran. Agar gelombang keluarannya dapat kembali mendekati gelombang sinus, maka digunakan filter. Filter berfungsi untuk melewatkan frekuensi yang diharapkan saja. Filter yang digunakan disini biasanya merupakan filter jenis bandpass filter yang akan menagkal frekuensi rendah dan frekuensi tinggi yang tidak diharapkan pada keluarannya. Inverter mode saklar adalah rangkaian utama dari system yang berfungsi untuk membalikkan tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik. Disebut mode saklar karena alat ini bekerja dengan menggunakan teknik penyaklaran (switching). Keluaran dari inverter mode saklar ini masih berupa pulsa-pulsa berfrekuensi tinggi (frekuensi switching). Sedangkan rangkaian control berfunsi untuk mengendalikan proses penyaklaran (switching) yang terjadi pada inverter mode saklar. Pengendalian ini akan menentukan bentuk gelombang, amplitude



31



gelombang, serta frekuensi gelombang keluaran pada sistem secara keseluruhan. Pada gambar dibawah ini adalah bentuk dari inverter.



Gambar II.19 Inverter Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan inverter, yaitu : 1. Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilih inverter yang beban kerjanya mendekati dengan beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal dan baterai memiliki efesiensi kerja 80 % . Dalam pemilihan inverter harus diperhitungankan efesiensinya terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan berikut : Pkeluaran



.......…..….….............………….( 19 )



PEfeisnsi



.......…..….......................................……. ……….( 20 ) .......…..….............................…………….( 21 )



2. Input DC 12 V atau 24 V. 3. Sinewave ataupun square wave outuput AC. True sine wave inverter diperlukan terutama untuk beban-beban yang masih menggunakan motor agar bekerja lebih mudah, lancar dan tidak cepat panas. Oleh karena itu dari sisi harga maka true sine wave inverter adalah yang paling mahal diantara yang lainnya karena dialah yang paling mendekati bentuk gelombang asli dari jaringan listrik PLN. Sedangkan pada square wave inverter beban-beban listrik yang menggunakan kumparan/motor tidak dapat bekerja sama sekali.



BAB III PERENCANAAN DAN METEDOLOGI



3.1. Prinsip kerja alat pemanfaatan sel surya sebagai energi listrik alternatif pada shelter Pemanfaatan sel surya adalah hal yang sudah umum untuk umat manusia . pemanfaatan yang dilakukan disini adalah pemanfaatan radiasi matahari yang akan di konversi menjadi energi listrik . radiasi cahaya matahari akan di konversi oleh sel surya yang memiliki dioda -P dan dioda –N , dari radiasi inilah yang diterima oleh dioda ini akan dilakukan pergerakan elektron-elektron yang akan menghasilkan energi listrik arus searah (DC) . Energi listrik yang dihasilkan oleh sel surya tergantung luas penampang dari sel surya tersebut . semakin luas permukaan sel surya maka semakin besar pula arus yang diterima . beda potensial yang dihasilkan satu sel surya adalah 0,5 volt DC (dalam keadaan cahaya penuh ) . keluaran dari sel surya ini akan langsung dihubungkan ke charger controler . Charger controller ini berfungsi untuk mengontrol arus yang masuk dari panel dan dikeluarkan ke aki (proses pengecas aki) , dan keluaran aki akan juga dikontrol ke beban . Jika beban yang digunakan menggunakan arus searah (DC) maka keluaran controller langsung di hubungkan ke beban . jika beban yang digunakan



32



33



beban arus bolak balik (AC) , maka kita akan konversi dari arus DC ke AC menggunkan Inverter . Jadi energi sel surya adalah sumber energi listrik alternatif untuk pengganti listrik PLN . Penggunakan pemanfaatan energi alternatif ini pada shelter yang merupakan tempat perlindungan sementara dari bencana alam . Jika terjadi bencana alam maka listrik PLN akan mati dan energi alternatif ini yang akan di manfaatkan untuk sumber listrik untuk Shelter ini . 3.2. Perencanaan Alat untuk pemanfaatan sel surya sebagai energi listrik alternatif pada shelter 3.2.1. Perencanaan kerja alat Dalam memanfaatkan sel surya sebagai sumber energi listrik alternatif membutuhkan suatu perencanaan . Perencanaan akan menghasilkan alat konversi energi ini akan berkerja dan berfungsi sesuai diinginkan .



Cahaya matahari Panel surya Beban DC 12 volt



Charger controller Baterai/aki



inverter Gambar III.1 Diagram blok



Beban AC 220 volt



34



1. Cahaya Matahari Cahaya matahari adalah sumber enegri yang akan digunkan untuk sumber untuk energi yang diubah menjadi energi listrik . Dalam perencanaan sumber energi ini tergantung keadaan cuaca . Jika cuaca cerah dan cahaya bagus terpancar ke panel surya maka energi listrik yang dihasilkan akan maksimal . 2. Panel Surya Panel surya adalah suatu komponen yang akan menerima cahaya matahari yang panel surya ini memiliki dioda silicon –p dan –n yang nanti akan bekerja mengkonversi radiasi cahaya matahri menjadi energi listrik . Panel surya yang digunakan disini adalah jenis Poly-Crystalline . Jenis ini sangat bagus digunakan untuk masal . Daya tahan yang dihasilkan sangat baik dan perubahan daya yang dihasilkan juga baik .



Gambar III.2 Panel surya Poly-Crystalline 3. Charger controller Charger controller adalah alat pengontrol proses pengisiian aki dan proses pengosongan aki . Eenergi listrik yang dihasilkan panel surya akan melelaui ke Charger controller dan baru dilakukan pengecasan ke aki . jika aki kita gunakan juga maka juga akan melalui charger controller terlebih dahulu . Tetapi pada perencanaan ini kita menggunkan langsung dari aki ke inverter untuk beban . keluaran dari charger controller ke beban akan digunakan jika mesjid Muhajirin



35



menggunakan beban DC . Charger controller yang diguanakan adalah merk EP solar .



Gambar III.3 Charger controller 4. Baterai/Aki Baterai adalah tempat penyimpanan sementara energi listrik sebelum digunakan ke beban . Dalam perencanaan baterai yang diguanakan adalah baterai kering merk MF-SLA . Baterai merk ini yang biasanya digunakan untuk pembangkit tenaga surya .



Gambar III.4. Baterai MF-SLA 5. Inverter Inverter adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi listrik DC menjadi energi AC. Energi listrik yang disimpan di aki akan di hubungkan ke masukan inverter. Merk Inverter yang digunkan disini adalah Pascal Inverter , modified sine wive . merk Pascal adalah merk yang bagus untuk inverter. Alasan memilih merk yang bagus adalah agar keluaran dari



36



inverter tidak jauh berbeda dengan yang tertera pada inverter . inverter yang digunakan adalah berkapasitas 1500 watt. Jadi jika kita gunakan beban maka bisa digunakan 80 % dari kapasitas daya inverter ini .



Gambar III.5 Inverter 6. Beban DC Beban DC adalah beban yang digunakan adalah beban berarus searah (DC) . contohnya lampu LED DC yang sudah tersedia di pasaran pada saat sekarang ini . 7. Beban AC Beban AC adalah beban yang akan digunakan setelah arus konversikan menggunakan inverter pada perencanaan ini . Beban yang digunakan disini berupa beberapa sound system , lampu penerangan dan TOA .



3.2.2. Perencanaan komponen dan alat kerja Dalam merencanakan komponen untuk pembuatan alat ini dibutuhkan komponen-komponen yang sangat mendukung dalam kinerja alat dan hasil dari alat ini . berikut ini komponen yang digunakan :



37



Tabel 3.1 Komponen-komponen PLTS NO Komponen Spesifikasi



Jumlah



Keterangan



1



Panel surya jenis



2



Jenis polikristal



2



Charger controller 20 A



1



Merk Epsolar



100 WP



Merk pascal modified 3



Inverter



1500 W



1



sine wive Baterai kering khusus



4



Batteray / Accu



120 Ah



1



Merk MF SLA



5



MCB



6A



3



Merk schneider



6



Kontaktor



6A



1



3 pole Merk schneider



7



Overload



5 -16 A



1



Merk schneider



8



Push button



9



Volt meter



220 v AC



2



10



Amper meter



0 – 60 A AC



1



11



Kabel NYAM



1 x 2,5 mm



Secukupnya Merk supreme



12



Kabel NYM



2 x 2,5 mm



25 m



13



Panel box



1



14



Profil U



Secukupnya



15



Wiring channel



Secukupnya



16



Lampu indikator



220 v



3



17



Baut



No.8



Secukupnya



2



Fungsi dari masing-masing komponen :



Merk extrana



Merk supreme



38



1. Panel surya berfungsi sebagai komponen yang menerima sinar radiasi matahari dan akan di konversikan ke energi listrik arus searah (DC). 2. Charger controller berfungsi pengontrol arus yang diterima dari panel surya , proses pengecasan aki jika sudah penuh atau belumnya , dan pengontrolan proses penggunaan arus yang tersimpan di aki ke beban . 3. Inverter berfungsi pengubah arus searah (DC) ke arus bolak balik (AC). 4. Aki(accumulator) berfungsi sebagai penyimpanan arus sementara sebelum digunakan ke beban . 5. MCB (main circuit breaker) berfungsi sebagai pemutus dan penghubung arus . 6.



Kontaktor berfungsi sebagai penghubung arus dan juga sebagai pengaman beban dari gangguan .



7. Overload berfungsi sebagai pengaman dari penggunaan beban lebih. 8. Push button berfungsi sebagai saklar pengasutan sesaat 9. Voltmeter AC berfungsi sebagai alat ukur tegangan AC 10. Ampermeter berfungsi alat ukur arus AC 11. Kabel NYAM berfungsi sebagai penghubung antar komponen 12. Kabel NYM berfungsi sebagai kabel penghubung panel surya dengan panel box 13. Panel box berfungsi tempat penempatan beberapa komponen 14. Profil U berfungsi tempat meletakan beberapa komponen 15. Wiring channel berfungsi tempat lewat kabel-kabel pada saat di rangkai. 16. Lampu indikator berfungsi sebagai lampu tanda pada saat di operasikan alat



39



17. Baut berfungsi penempel komponen dengan box panel 3.2.3. Perencanaan konstruksi Dalam perencanaan konstruksi alat ini ada 2 macam perencanaan konstruksi : 1. Konstruksi panel surya Pada konstruksi panel surya ini dilokasikan diluar karena fungsi panel surya menerima cahaya radiasi matahari .berikut ini gambar konstruksinya :



Gambar III.6 Konstruksi kedudukan panel surya 2. Konstruksi panel box Lokasi yang digunakan untuk panel box di letakan di dalam ruangan . Panel box akan di tempel di dinding dan dibawahnya akan di letakan aki .



40



Gambar III.7 Pintu panel box



Gambar III.8 Tata letak komponen didalam panel box



Gambar III.9 Rangkaian Kontrol



Gambar III.10 Rangkaian Daya



Dari kedua perencanaan tersebut maka di dapat perencanaan keseluruhan dari pembuatan pembangkit tenaga surya ini :



41



Gambar III.11 Perencanaan plts



Gambar III.12 Wearing Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya 3.2.4. Pemilihan panel surya Dalam pemilihan panel surya harus diperhitungkan jumlah daya yang bisa diterima oleh panel surya . Jumlah daya yang diterima oleh panel surya mempengaruhi proses pengisian aki . Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cell menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). Pada perencanaan yang akan dibuat menggunakan panel surya 2 unit panel surya berkapsitas 100 WP.



42



Apa arti Solar Cell 100WP ? Solar cell 100 wp artinya solar cell tersebut mempunyai 100 watt peak ( pada saat matahari terik ) Peak 1 hari di asumsikan 4,5 jam (hitungan aman adalah 4 jam) sehingga 100 x 4,5 = 450 watt hour / day Disini digunakan 2 unit 100 WP , jadi 2 x 450 watt hours/day = 900 watt/hours/day itulah kapasitas daya yang dapat diterima oleh panel surya 200 Wp per hari nya . Berikut ini spesifikasi panel surya 100 Wp : Tabel 3.2 Spesifikasi panel surya PV Module electricty performance parameter Model



SLP100



Rated Power



100W



Rated Voltage



18,0 V



Rated Current



5,56 A



Open circuit voltage



22,0 V



Short circuit Current



5,82 A



Sabdart test condition



1000w/m2 , AMI 1,5 and 250 C



3.2.5. Pemilihan charger controller Pemilihan charger controller harus diperhatikan . Pemilihannya tergantung arus dari hubungan panel surya yang digunakan . Disini 2 unit panel surya 100 WP dilakukan hubungan paralel . jadi pada saat panel surya di paralelkan maka arus keluaranya akan bertambah dan tegangan akan bernilai sama . a. Tegangan sel surya yang dihubungkan paralel sama dengan satu sel surya Utotal = U =U



43



=18 volt = 18 volt b. Arus yang timbul dari hubungan ini langsung dijumlahkan Itotal = I + I = 6,56 + 5,56 = 11,12 A Dari hasil arus dan tegangan dari hubungan 2 unit panel surya maka kita bisa memilih spesifikasi charger controller yang akan kita gunakan . charger controller yang digunakan disini harus besar sama dengan arus 11,12 A dan rating tegangannya harus besar sama 18 volt . karena tidak tersedianya charger controller sesuai dengan dibutuhkan maka dipilih disini charger controller merk Epsolar dengan rating arus 20 A dan tegangan 12 -24 volt . Baterai nantinya akan digunakan bertegangan 12 volt , maka charger controller akan menurunkan tegangan yang tidak stabil dari panel surya sampai 12 volt yang masuk ke baterai/aki. 3.2.6 Pemilihan baterai (Aki) Dalam melakukan pemilihan penggunaan aki harus benar karena aki yang digunakan untuk solar cell adalah aki khusus . Kita bisa menggunakan aki yang biasa tetapi daya tahan dan perawatanya yang membutuhkan waktu khusus kita untuk solar cell ini . Disini dipilih baterai / Aki kering khusus merk MF-SLA yang sudah umum digunakan untuk pembuatan solar cell . Dengan daya yang dibutuhkan adalah minimal 1000 watt maka :



44



Kapasitas aki yang digunakan adalah 83,3 Ah , tetapi mengingat efesiensi pemakaian aki adalah 80 % dari kapasitas sebenarnya maka kita akan menambahkan 20 %



kapasitas aki yang akan digunakan dari kapasitas



sebenarnya.



Keterangan : I = arus sebelum termasuk efesiensi pemakaian I’= arus efesiensi Maka



,



Setelah kapasitas aki minimal didapatkan 100 Ah maka pemilihan aki bisa dilakukan . Aki yang diganakan pada PLTS ini diatas kapasitas minimal dibutuhkan yaitu 120 Ah . 3.2.7. Pemilihan inverter Dalam pemilihan inverter Sesuai dengan permintaan dari pengurus mesjid muhajirin . Permintaan dari pengurus mesjid minimal menghasilkan daya 1000 watt . Jadi disini menggunkan inverter yang keluaranya minimal 1000. Dari estimasi efesiensi penggunaan inverter yaitu 80 % yang keluaranya bisa terpakai . Kapasitas daya minimal : 1000 watt Efesiensi : 80 %



45



Pkeluaran Pkeluaran Pkeluaran Dari perhitungan diatas inverter kapasitas 1000 watt baru menghasilkan 800 watt jadi kita akan meningkatkan kapasitas daya inverter tersebut 20 % dari kapasitas daya minal yang diinginkan . Pefesiensi Pefesiensi Jadi kapsitas daya minimal untuk penggunaan inveter dengan daya minimal 100 watt adalah 1000 watt + 200 watt adalah 1200 watt . Dari hasil perhitungan tersebut Kapasitas daya 1200 dengan merk pascal tidak ada ketika proses pembelian komponen . maka dari itu kapasitas daya inveter dibutuhkan yang dibeli yaitu 1500 Watt.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1. Analisa Perangkat Pembangkit listrik tenaga surya sangat bergantung pada cahaya matahari , dimana panel surya pada pembangkit ini bekerja jika menerima cahaya dari matahari . Jika sianar radiasi matahari di pancarkan ke panel surya maka panel surya mengkonversi jadi energi listrik searah . Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya akan di masukan ke accumalator dan sebelum itu arus dan tegangan yang keluar dari panel surya akan di stabilkan oleh charger controller terlebih dahulu . Accumulator akan tetap terisi walaupun intensitas cahaya kecil . panel surya yang digunakan disini panel surya jenis poly-cristalline . proses pengecasan terjadi selama 12 jam tetapi hanya 5-6 jam yang efektif proses pengecasan jika saat cerah . yaitu saat jam 09.00 – 15.00 WIB . Jam 07.00-09.00 dan 15.00-18.00 di katakan tidak efektif karena keadaan posisi matahari tidak sepenuhnya menghadap ke panel surya secara posisi yang pas . Pada saat ini cuaca tidak menentu untuk melakukan pengujian jadi saat pengujian akan terjadi tidak teraturnya hasil pengujian . 4.2. Hasil Pengujian Arus dan Tegangan panel surya Pada saat pengujian arus dan tegangan dimulai pada 09.00-15.00 . Pengujian ini dilakukan menggunakan 200 WP panel surya yang terhubung



46



47



paralel . Hasil pengukurannya ditunjukan pada tabel 1 , tabel 2 dan tabel 3 berikut ini : Tabel 4.1 Hasil pengujian arus dan tegangan tanggal 28-08-1016



No Waktu



Intensitas cahaya



(WIB)



(Cd)



Tegangan



Arus (Ip)



(Vp)



(Ampere)



Daya



Ket.



(volt) 1



09.00



120.500



15,6



5,12



79,87



Cerah



119.700



15,1



4,81



72,63



Cerah



127.400



17,9



7,2



128,8



Cerah



WIB 2



10.00 WIB



3



11.00 WIB



4



12.00



8 131.600



17,1



7.51



WIB 5



13.00



14.00



Cerah



2 104.800



18,6



6,53



WIB 6



128,4



121,4



Cerah



6 100.800



15,5



6,23



96,56



Cerah



88.600



14,12



4,95



69,89



Cerah



113,343



16,27



6,05



99,53



Cerah



WIB 7



15.00 WIB



Rata-rata



(Sumber : hasil pengujian 28-08-2016)



48



Tabel 4.2 Hasil Pengujian arus dan tegangan pada tanggal 03-09-2016



N



Waktu



Intensitas cahaya



Tegangan



Arus (Ip)



o



(WIB)



(Cd)



(Vp)



(Ampere)



Daya



Ket.



(volt) 1



09.00



111.700



19,9



8,1



161,19



Cerah



119.400



13,2



7,8



102,96



Cerah



124.600



14,6



8,1



118,26



Cerah



124.900



14,7



7,6



111,72



Cerah



130.900



12,8



4,77



61,06



Cerah



113.600



12,9



4,78



61,67



Cerah



75500



13



4,29



55,77



Cerah



114,4



14,44



6,49



93,71



Cerah



WIB 2



10.00 WIB



3



11.00 WIB



4



12.00 WIB



5



13.00 WIB



6



14.00 WIB



7



15.00 WIB



Rata-rata



(sumber : hasil pengujian tanggal 03-09-2016)



49



Tabel 4.3 Hasil pengjian arus dan tegangan ada tanggal 04-09-2016



N Waktu o (WIB)



Intensitas cahaya



Tegangan



Arus (Ip)



(Cd)



(Vp)



(A)



Daya



Ket.



45,14



Cerah



(volt) 1



09.00



390



13,89



3,25



WIB 2



10.00



berawan 119.400



14,49



3,49



50,57



WIB 3



11.00



berawan 124.600



14,42



3,47



50,04



WIB 4



12.00



13.00



124.900



18,7



5,01



93,69



14.00



130.900



19,0



5,02



95,38



15.00



113.600



18,0



3,78



68,04



Cerah berawan



75500



17,3



2,20



38,06



WIB Rata-rata



Cerah berawan



WIB 7



Cerah berawan



WIB 6



Cerah berawan



WIB 5



Cerah



Cerah berawan



114,4



16,54



3,74



61,86



Cerah berawan



(sumber : pengujian tanggal 04-09-2016)



50



Dari perolehan data tabel 1 , tabel 2 dan tabel 3 yang telah didapat arus dan tegangan setiap harinya berbeda saat dilakukan pengujian walaupun diukur pada jam yang sama . Hal tersebut terjadi karena jumlah intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya berbeda-beda. Berikut ini gambar grafik yang membandingkan hubungan tegangan, dan arus terhadap waktu : 4.2.1 Bentuk karakteristik dari Tegangan terhadap waktu . Tegangan yang dihasilkan dari cahaya matahari akan terlihat perubahanya terhadap waktu dari diagram dibawah ini :



Hubungan Tegangan Terhadap waktu 25



Tegangan



20 28/08/2016



15



03/09/2016 10



14/09/2016



5 0 09.00



10.00



11.00



12.00



13.00



14.00



15.00



waktu



Gambar IV.1 Karakteristik tegangan panel surya terhadap waktu Dari gambar diagram karakteristik diatas Tegangan terhadap waktu penyinaran diatas Sel surya dibebani Charger controller dan Baterai . Dari Grafik diatas walaupun keadaan cerah tegangan yang dihasilkan panel surya berbedabeda setiap waktu pengukuran . Itu disebabkan perbedaan intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya . Radiasi cahaya matahari akan diterima oleh panel



51



surya dan panel surya akan terukur berapa tegangan dalam keadaan intensitas pada saat itu . 4.2.2 Bentuk karakteristik dari Arus terhadap waktu . Arus yang dihasilkan dari keadan instensiatas cahaya matahari yang selalu berubah-ubah yang diterima panel surya.



Hubungan Arus Terhadap waktu 9 8 7



Arus



6



28/08/2016



5



03-19-2016



4



04/09/2016



3 2 1 0 09.00



10.00



11.00



12.00



13.00



14.00



15.00



Waktu



Gambar IV.2 Karakteristik Hubungan Arus terhadap waktu Dari grafik diatas arus yang didapat saat panel surya terbebani caharger controller dan aki setiap harinya berbeda-beda . Hal tersebut dikarenakan intensitas cahaya pada saat pengukuran setiap hari dan jam yang sama berbedabeda yang ditangkap oleh panel surya . 4.3 Analisa perhitungan Dari hasil pengujian pada tabel 1 , tabel 2 , dan tabel 3 dapat diketahui bahwa nilai arus total pengisian pada accumulator sehingga dapat hitung berapa



52



lama pengisian Baterai maksimal dengan menggunakan 2 unit solar cell yang berkapasitas 100 WP. 1. Pada tanggal 28-08-2016



Maka ,



Ta



Ta Jadi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengecasan baterai berkapsitas 120 Ah dengan menggunakan panel surya berkapasitas 200 Wp dengan arus rata-rata 6,05 Amper adalah selama 20 jam 23 menit . 2. Pada tanggal 03-09-2016



53



Maka ,



Ta



Ta Jadi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengecasan baterai berkapsitas 120 Ah dengan menggunakan panel surya berkapasitas 200 Wp dengan arus rata-rata 6,49 Amper adalah selama 18 jam 49 menit . 3. Pada tanggal 04-09-2016



Maka ,



Ta



Ta Jadi waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengecasan baterai berkapsitas 120 Ah dengan menggunakan panel surya berkapasitas 200 Wp dengan arus rata-rata 3,74Amper adalah selama 32 jam 9 menit .



54



Dari hasil perhitungan lama pengecasan aki diatas berbeda-beda setiap harinya , lama pengecasan tergantung arus yang dihasilkan oleh panel surya , panel surya bekerja maksimal tergantung intensitas cahaya pada saat itu . jika inetenstas cahaya maksimal diterima panel surya maka arus yang dihasilkan akan mencapai maksimal dari rating arus dari pada kapasitas panel surya yang kita gunakan . Dalam proses pengecasan baterai charger controller sangat beperan besar dalam menjaga kestabilan pengisian dan ketahanan umur baterai . Jika baterai terisi penuh maka charger controller akan secara otomatis memutus proses pengisian agar baterai tidak kelebihan pengecasan (overcharger). Jika kapasitas baterai berkurang maka charger controller akan melakukan pengsiian secara otomatis , dan arus yang diberikan charger controller akan di sesuaikan kapasitas yang akan dibutuhkan baterai . Misalnya , Jika baterai berkurang kapsitasnya 10 Ampere , maka baterai tidak langsung menyalurkan arus sebesar 10 Amper. Baterai akan menurunkan kapasitas arus yang disalurkan secara bertahap . Dalam proses pengecasan Charger controller akan mengeatur tegangan terukur pada charger controller dengan tegangan pada aki saat pengecasan . Arus akan mengalir ke beda potensial yang rendah . Jadi tegangan pada charger controller akan lebih besar dari pada tegangan pada aki .



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN



5.1



Kesimpulan Setelah melakukan perancangan serta pengujian alat, maka didapat beberapa



kesimpulan sebagai berikut : 1. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) berhasil dirancang dan dibangun pada shelter mesjid muhajirin dengan kapasitas daya permintaan minimal 1000 watt . 2. Pembangkit listrik tenaga surya bekerja jika radiasi cahaya matahari diterima oleh panel surya maka panel surya akan mengkonveresi menjadi listrik arus searah . Listrik yang dihasilkan panel surya akan di teruskan ke charger controller dan akan dikontrol secara otomatis pengecasan aki oleh charger controller ini . Charger controller akan secara otomatis mengontrol keluaran arus ke beban DC . Aki yang sudah terisi maka dihubungkan ke masukan inverter maka inverter akan mengubah arus 12 V DC menjadi 220 V DC. Arus ini akan digunakan untuk beban berarus bolak balik (AC). 3. Intensitas cahaya berpengaruh kepada arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya. Contohnya pada saat pengukuran intensitas 120.500 Cd dihasilkan arus 5,12 ADC dan tegangan 15,6 VDC sedangkan pada saat



55



56



intensitas cahaya 119.700 Cd dihasilkan arus 4,81 ADC dan tegangan 15,1 VDC . 4. Cara mengontrol aki secara otomatis agar tidak cepat rusak adalah dengan menggunakan charger controller yang akan menjaga agar baterai tidak terjadi overcharger (kelebihan mengecas) dan over discharger (pengosongan aki berlebih-lebih) . Cara manual untuk menjaga baterai agar tidak cepat rusak adalah dengan mengukur tegangan baterai secara berkala pada saat pemakaian dan pengecasan aki . Jika aki bertegangan 13,6-13,8 VDC baterai terisi penuh maka pengecasan dihentikan dan Jika baterai dibawah ˂ 12 Volt DC baterai lemah maka pemakaian aki dihentikan dan lalu dicas kembali . 5. Dari hasil perhitungan kapasitas daya Baterai 120 Ah adalah 1440 Watt per



jam, baterai akan terisi penuh selama 20 jam 23 menit saat arus rata-rata pengujian pertama 6,05 A, 18 jam 49 menit saat arus rata-rata pengujian kedua 6,49 A, dan 32 jam 9 menit saat arus rata-rata pengujian ketiga 3,74 A .



5.2 Saran Setelah melakukan pengujian dan analisa, penulis memberikan saran sebagai berikut : 1. Penggunaan pembangkit PLTS lebih efektif di integrasikan dengan ATS (Automatic Transfer switch )



57



2. Mengubah sistem kemiringan panel surya mengikuti pergerakan matahari (solar tracking), karena sudut masuk matahari yang baik adalah tegak lurus terhadap permukaan panel agar mendapatkan energi listrik yang maksimal.



Daftar Pustaka



[1] Sigalingging Karmon 1994, Pembangkit Listrik Tenaga Surya , Bandung: Anggota IKAPI. [2] Putra Putu Yudi Astrawan.2007.Perancangan dan Pembuatan Simulasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Laporan Tugas Akhir. Singaraja. Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja. [3] Indra Beni. 2015. Rancang bangun Instalasi Listrik Tenaga Surya Untuk Penerangan Domestik Bekapasitas 300VA. Tugas Akhir. Politeknik Negeri Padang. [4] Reza Muhammad Rianda. 2014. Rancang bangun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Pada Miniatur Rumah Tinggal Sederhana. Tugas Akhir. Politeknik Negeri Padang. [5] Sitorus Paralian. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Surya dengan menggunkan solar cell 100 WP Sebagai Energi alternatif Pada Fakultas Teknik Universitas negeri Padang (UNP). Tugas Akhir. Unversitas Negeri Padang.



56



Lampiran 1. Dokumentasi pengukuran



Saat pengukuran panel surya panel box



Saat percobaan sebelum di pasang ke



Pengukuran intensitas cahaya



Komponen telah selesai dirangkai dan dipasang



57



58



Saat pemasangan konstruksi panel surya



Saat ingin pengambilan data panel surya



Lampiran 2. Spesifikasi komponen



Spesifikasi panel surya 100 WP



Spesifikasi baterai MF-SLA



59



Lampiran 3 Manual Operasi PLTS A. Menghidupkan PLTS 1. Pastikan Baterai/aki terisi (lampu indikator charger controller bewarna hijau) 2. Pindahkan posisi saklar inverter ke ON 3. Naikan MCB 4. Tutup pintu panel box 5. Selanjutnya tekan tombol ON (warna hijau ) pada pintu panel box 6. Setelah itu naikan saklar hager ke posisi PLTS 7. Sumber energi listrikdari PLTS sudah bisa digunakan B. Mematikan PLTS 1. Pastikan semua beban sudah OFF (mati) 2. Turunkan posisi Saklar hager ke posisi bawah (PLN) 3. Tekan tombol OFF (merah) 4. Buka pintu panel box 5. Selanjutnya turunkan MCB 6. Pindahkan posisi saklar inverter ke OFF 7. Tutup pintu panel



EPSOLAR



☆ Design patent NO.： 201130028317.3 ☆ Utility model patent NO.： 201120064092.1



LS1024R / LS1524R / LS2024R —— Solar Light Controller



INSTRUCTION MANUAL



Thank you very much for selecting our product! This manual offers important information and suggestions with respect to installation, use and troubleshooting, etc. Please read this manual carefully before using the product and pay attention to the safety recommendations in it.



LandStar LS1024R / LS1524R / LS2024R —— Solar Light Controller



Specification Summary Nominal system voltage



12 / 24VDC*



Maximum PV input voltage



50V



Nominal charge / discharge current LS1024R



10A



LS1524R



15A



LS2024R



20A



* The controller will recognize the system rated voltage when start up. If the battery voltage is lower than 18V, it will recognize the system as 12V. If the battery voltage is greater than 18V, it will recognize the system as 24V.



Contents 1 Important Safety Information .....................................1 2 General Information ...................................................2 2.1 Product Overview ................................................2 2.2 Product Features ..................................................3 3 Installation Instructions ..............................................4 3.1 General Installation Notes ...................................4 3.2 Mounting .............................................................4 3.3 Wiring .................................................................6 4 Operation..................................................................10 4.1 PWM Technology .............................................10 4.2 Battery Charging Information ............................10 4.3 LED Indicators ..................................................12 4.4 Setting Operation ...............................................14 5 Protections, Troubleshooting and Maintenance ........18 5.1 Protection ..........................................................18 5.2 Troubleshooting ...............................................19 5.3 Maintenance



..................................................21



6 Warranty ..................................................................22 7 Technical Specifications ...........................................23



1 Important Safety Information Save These Instructions This manual contains important safety, installation and operating instructions. The following symbols are used throughout this manual to indicate potentially dangerous conditions or mark important safety instructions， please take care when meeting these symbols.



WARNING: Indicates a potentially dangerous condition.



Use



extreme



caution



when



performing this task.



CAUTION: Indicates a critical procedure for safe and proper operation of the controller.



NOTE: Indicates a procedure or function that is important for the safe and proper operation of the controller.



General Safety Information  Read all of the instructions and cautions in the manual before beginning installation.  There are no user serviceable parts inside the controller. Do not disassemble or attempt to repair it.  Install external fuses/breakers as required.  Disconnect the solar module and fuse/breakers near to battery before installing or adjusting the controller.  Do not allow water to enter the controller.  Confirm that power connections are tightened to avoid excessive heating from loose connection. 1



2 General Information 2.1 Product Overview Thank you for selecting LandStar series solar light controller that adopts the most advanced digital technique and operates fully automatically. The Pulse Width Modulation (PWM) battery charging can greatly increase the lifetime of battery. It has various unique functions and quite easy to use, such as: 12/24V automatic recognition High efficient Series PWM charging, increase the battery lifetime and improve the solar system performance. Use MOSFET as electronic switch, without any mechanical switch Widely used, automatically recognize day/night. Digital LED menu, only one key solve all setting simply Intelligent timer function with 1-15 hours option  Unique dual timer function, enhance the flexibility of street light system.  Gel, Sealed and Flooded battery type option. Adopt temperature compensation, correct the charging and discharging parameters automatically and improve the battery lifetime. Electronic protection: Overheating, over charging, over discharging, overload, and short circuit. Reverse protection: any combination of solar module and battery. The controller is for off-grid solar system, especially in solar light system, and protects the battery from being over charged by the solar module and over discharged by the loads. The charging process has been optimized for long battery life and improved system performance. The comprehensive self-diagnostics and electronic protection functions can prevent damage from installation mistakes or system faults. Though the controller is easy to operate and use, please take your time to read this manual and become familiar with it. This will help you make full use of all the functions and improve your solar PV system.



2



2.2 Product Features



Figure 2-1 Land Star characteristics



1 –Temperature Sensor Measure ambient temperature and make temperature compensation for charging and discharging. 2 – Charging status LED indicator An LED indicator that shows charging status and also indicates when battery voltage is higher than over voltage disconnect voltage. 3 – Battery status LED indicator An LED indicator that shows battery status 4 – Battery type setting indicator The indicator will be on when select battery type. 5 – Timer 2 setting indicator The indicator will be on when set timer 2. 6 – Timer 1 setting indicator The indicator will be on when set timer 1. 7 –LED digital display Display the load work mode and status 8 –Setting button Set load work mode and select battery type (in manual mode used for load ON/OFF). 3



9 –Solar Module Terminals Connect solar modules. 10 –Battery Terminals Connect batteries. 11 –Load Terminals Connect loads.



3 Installation Instructions 3.1 General Installation Notes Read through the entire installation section first before beginning installation. Be very careful when working with batteries. Wear eye protection. Have fresh water available to wash and clean any contact with battery acid. Uses insulated tools and avoid placing metal objects near the batteries. Explosive battery gasses may be present during charging. Be certain there is sufficient ventilation to release the gasses. Avoid direct sunlight and do not install in locations where water can enter the controller. Loose power connections and/or corroded wires may result in resistive connections that melt wire insulation, burn surrounding materials, or even cause fire. Ensure tight connections and use cable clamps to secure cables and prevent them from swaying in mobile applications. Use with Gel, Sealed or Flooded batteries only. Battery connection may be wired to one battery or a bank of batteries. The following instructions refer to a singular battery, but it is implied that the battery connection can be made to either one battery or a group of batteries in a battery bank.  Select the system cables according to 3A/mm2 current density



3.2 Mounting NOTE: When mounting the controller, ensure free air through the controller heat sink fins. There should be at least 6 inches (150 mm) of clearance above and below the controller to allow for cooling. If mounted in an enclosure, ventilation is highly recommended. 4



WARNING: Risk of explosion! Never install the controller in a sealed enclose with flooded batteries! Do not install in a confined area where battery gassed can accumulate.



Step 1: Choose Mounting Location Locate the controller on a vertical surface protected from direct sun, high temperature, and water. And make sure good ventilation. Step 2: Check for clearance Place the controller in the location where it will be mounted. Verify that there is sufficient room to run wires and that there is sufficient room above and below the controller for air flow.



150mm(5.9inches)



Warm air



150mm(5.9inches)



Cool air



Figure 3-1 Mounting and cooling



Step 3: Mark Holes Use a pencil or pen to mark the four (4) mounting hole locations on the mounting surface. Step 4: Drill Holes Remove the controller and drill 4mm holes in the marked locations. Step 5: Secure Controller Place the controller on the surface and align the mounting holes with the drilled holes in step 4. Secure the controller in place using the mounting screws. 5



3.3 Wiring NOTE: A recommended connection order has been provided for maximum safety during installation.



NOTE: The controller is a common positive ground controller.



CAUTION: Don’t connect the loads with surge power exceeding the ratings of the controller.



CAUTION: For mobile applications, be sure to secure all wiring. Use cable clamps to prevent cables from swaying when the vehicle is in motion. Unsecured cables create loose and resistive connections which may lead to excessive heating and/or fire. Step1: Battery Wiring WARNING: Risk of explosion or fire! Never short circuit battery positive (+) and negative (-) or cables



Fuse 150mm(5.9inches) MAX Battery



Figure 3-2 Battery connecting



6



Before battery is connected, make sure that battery voltage is greater than 6V so as to start up the controller. If system is 24V, make sure battery voltage is not less than 18V. System voltage can only be automatically recognized when controller start up for the first time. When install fuse, make sure that the biggest distance between the fuse holder and the positive terminal of battery is 150mm. Do not insert a fuse at this time. Confirm the connection correct and turn on the power. Step 2: Load Wiring The controller loads can be connected to such electrical equipments as lights, pumps, motors and others. Controller offers power to loads through the battery voltage.



Fuse Load



Figure 3-3 Load Wiring



Connect the positive (+) and negative (-) of loads to controller load terminals as shown in Figure 3-3. The load terminal may exist voltage, connect carefully to avoid short circuit.



An in-line fuse holder should be wired in series in the load positive (+) or negative (-) wire as show in Figure 3-3. Do not insert a fuse at this time. Confirm the connection correct and turn on the power.



7



If wiring the load connection to a load distribution panel, each load circuit should be fused separately. The total load draw should not exceed the load rated current of controller.



Step 3: Solar wiring WARNING: Risk of electric shock! Exercise caution when handling solar wiring. The solar module(s) high voltage output can cause severe shock or injury. Be careful operation when installing solar wiring.



The controller can accept12V, 24V nominal off-grid solar module(s). Grid-tie solar module(s) may be used if the open circuit voltage of solar module doesn’t exceed the Maximum PV input voltage of the controller. The solar module(s) work voltage must be equal to or greater than the system voltage. Solar Module



Figure 3-4 Solar wiring



8



Step 4: Confirm Wiring Double-check the wiring in step1 through 3. Confirm correct polarity at each connection. Verify that all six terminals are tightened.



Solar Module



Load



Fuse



Fuse 150mm(5.9inches) MAX Battery



Figure 3-5 System wiring review



Step 5: Confirm power on When battery power is applied and the controller starts up, the battery LED indicator will be green. If the controller doesn't start up, or the battery status LED error exists, please refer to section 5 for troubleshooting.



9



4 Operation 4.1 PWM Technology (Series Pulse Width Modulation) The controller adopts the advanced series pulse width modulation (PWM) charging mode. With range of 0-100%, it can charge the battery quickly and stably under any condition of solar photovoltaic system. PWM charging mode use automatic conversion duty ratio pulses current to charge the battery. The battery can be fully charged safety and rapidly with the pulse current. Intermissions make some oxygen and hydrogen generated by chemical reaction chemically combined again and absorbed. It can eliminate concentration polarization and ohm polarization naturally and reduce the internal pressure of the battery so that the battery can absorb more power. Pulse current charging mode makes battery have more time to react, which reduces the gassing volume and makes battery improve the acceptance rate of charging current.



4.2 Battery Charging Information



Figure 4-1 PWM Charging mode



· Bulk Charge In this stage, the battery voltage has not yet reached boost voltage and 100% of available solar power is used to charge the battery. · Boost Charge When the battery has recharged to the Boost voltage setpoint, constantcurrent regulation is used to prevent heating and excessive battery gassing.The Boost stage remains 120 minutes and then goes to Float Charge. 10



· Float Charge After the battery is fully charged in Boost voltage stage, the controller reduces the battery voltage to Float voltage set point. When the battery is fully recharged, there will be no more chemical reactions and all the charge current transmits into heat and gas at this time. Then the controller reduces the voltage to the floating stage, charging with a smaller voltage and current. It will reduce the temperature of battery and prevent the gassing, also charging the battery slightly at the same time. The purpose of Float stage is to offset the power consumption caused by self consumption and small loads in the whole system, while maintaining full battery storage capacity. In Float stage, loads can continue to draw power from the battery. In the event that the system load(s) exceed the solar charge current, the controller will no longer be able to maintain the battery at the Float setpoint. Should the battery voltage remains below the boost reconnect charging voltage, the controller will exit Float stage and return to Bulk charge. · Equalize Charge WARNING: Risk of explosion! Equalizing flooded battery can produce explosive gases, so well ventilation of battery box is necessary



NOTE: Equipment damage! Equalization may increase battery voltage to the level damaging to sensitive DC loads. Ensure that all load allowable input voltages are greater than the equalizing charging set point voltage.



NOTE: Equipment damage! Over-charging and excessive gas precipitation may damage the battery plates and activate material shedding on them. Too high an equalizing charge or for too long may cause damage. Please carefully review the specific requirements of the battery used in the system.



11



Certain types of batteries benefit from periodic equalizing charge, which can stir the electrolyte, balance battery voltage and complete chemical reaction. Equalizing charge increases the battery voltage, higher than the standard complement voltage, which gasifies the battery electrolyte. If the battery is being over discharged, the solar controller will automatically turn to equalize charging stage, and the equalize stage remain 120mins. Equalize charge and boost charge are not carried out constantly in a full charge process to avoid too much gas precipitation or overheating of battery.



4.3 LED Indicators Charging Status LED indicator



Battery Status LED indicator



Figure 4-2 LED indicators



 Charging status indicator GREEN ON whenever sunlight is available for battery charging, GREEN FAST FLASHING when battery over voltage. Please refer to section 5 for troubleshooting. Charging Status LED indicator



Table 4-1



Color



Indicator



Charging Status



Green



On Solid



Charging



Green



Fast Flashing



Battery over voltage



12



Battery status indicator GREEN ON when battery voltage in normal range GREEN SLOWLY FLASHING when battery full ORANGE ON when battery under voltage RED ON when battery over discharged Please refer to section 5 for troubleshooting. Battery status LED indicator



Color



Table 4-2



Indicator



Battery Status



Green



On solid



Normal



Green



Slowly Flashing



Full



Orange



On solid



Under voltage



Red



On solid



Over discharged



 Load status indicator: When the load amp is 1.25times of rated current for 60 seconds, or the load amp is 1.5 times of rated current for 5 seconds (overload); or load amp is more than 3.5 times of



rated current(Short Circuit) ,the LED digital tube



shows “L” with slowly flashing simultaneously. Please refer to section 5 for trouble shooting. Load status LED indicator



Table 4-3



Color



LED digital tube



Load status



Red



“L” with slowly flashing



Overload or short circuit



 Overheating protection indicator: When heat sink of the controller exceeds 85 ℃, the controller will automatically cut input and output circuit, with LED digital tube showing “H” with slowly flashing simultaneously. Please refer to section 5 for trouble shooting. Overheating protection indicator



Table 4-4



Color



LED digital tube



System status



Red



“H” with slowly flashing



Controller overheating



13



4.4 Setting Operation Dual timer function Timer1



Light ON



Number of hours



Light OFF



Timer2 Midnight



Number of hours



Sunset



Sunrise



The default night length is 10 hours.The controller can learn the night length refering to the previous night so as to adapt to the different seasons. However, it will take some time to learn it. Notes: when the “OFF” time set at timer 2 is later than local sunrise time, the controller will turn off the load output at the sunrise time, which shows light control first! . Load Control Settings 1. Dusk to Dawn When solar module voltage goes below the point of NTTV (Night Time Threshold Voltage) at sunset, the controller will recognize the starting voltage and turn on the load after 10 minutes delay. When solar module voltage goes above point of DTTV (Day Time Threshold Voltage), the solar controller will recognize the starting voltage and turn off the load after 10 minutes delay. 2. Light ON + Timer When solar module voltage goes below the point of NTTV (Night Time Threshold Voltage) at sunset; the solar controller will recognize the starting voltage and turn on the load after 10 minutes delay. The load will be on for several hours which users set through LED digital tube. The controller has dual timer function. Please refer to table 4-5 “Load Work Mode Setting”. 3. Test mode This mode is the same as Dusk to Dawn. But there is no 10 minutes delay when controller recognizes the starting voltage. When below the starting voltage, the controller will turn on the load, if higher, it will turn off load. The test mode makes it easy to check the system installation. 14



4. Manual mode This mode is to turn ON and OFF the load by manual.  Load Work Mode Setting Timer1 Setting indicator



Load work mode LED digital tube



Timer2 Setting indicator



Battery type Setting Indicator Setting button Figure 4-3 Setting operation indicating



Press the setting button once and setting indicators will be changed once among timer 1, timer2 and battery type. When timer 1 setting indicator is on, press the setting button for more than 5 seconds till the LED digital tube flashes. Then press the setting button till the desired number appears according to the following table. The setting is finished when the digital tube stop flashing. Timer 2 setting is the same as timer 1 when the setting indicator is on timer2



15



Load work mode



Table 4-5 LED Timer1



Digital No.



Disable



n



Dusk to Dawn, Load will be on all night



0



Load will be on for 1 hour after ten minutes delay since sunset



1



Load will be on for 2 hours after ten minutes delay since sunset



2



Load will be on for 3 hours after ten minutes delay since sunset



3



Load will be on for 4 hours after ten minutes delay since sunset



4



Load will be on for 5 hours after ten minutes delay since sunset



5



Load will be on for 6 hours after ten minutes delay since sunset



6



Load will be on for 7 hours after ten minutes delay since sunset



7



Load will be on for 8 hours after ten minutes delay since sunset



8



Load will be on for 9 hours after ten minutes delay since sunset



9



Load will be on for 10 hours after ten minutes delay since sunset



10



Load will be on for 11 hours after ten minutes delay since sunset



11



Load will be on for 12 hours after ten minutes delay since sunset



12



Load will be on for 13hours after ten minutes delay since sunset



13



Load will be on for 14 hours after ten minutes delay since sunset



14



Load will be on for 15 hours after ten minutes delay since sunset



15



Test mode



16



ON/OFF mode



17



16



Load work mode



Table 4-6 Timer2



LED Digital No.



Disable



n



Load will be on for 1 hour before sunrise



1



Load will be on for 2 hours before sunrise



2



Load will be on for 3 hours before sunrise



3



Load will be on for 4 hours before sunrise



4



Load will be on for 5 hours before sunrise



5



Load will be on for 6 hours before sunrise



6



Load will be on for 7 hours before sunrise



7



Load will be on for 8 hours before sunrise



8



Load will be on for 9 hours before sunrise



9



Load will be on for 10 hours before sunrise



10



Load will be on for 11 hours before sunrise



11



Load will be on for 12 hours before sunrise



12



Load will be on for 13hours before sunrise



13



Load will be on for 14 hours before sunrise



14



Load will be on for 15 hours before sunrise



15



Notes: If timer 1 is Dusk to Dawn( 0), Test mode (16) or ON/OFF mode (17), the timer 2 will be disabled.



 Battery Type Setting When battery type setting indicator is on, press the setting button for more than 5 seconds till the LED digital tube flashes. Then press the setting button till the desired number appears according to the following table. The setting is finished till the LED digital display stops flashing. Battery type setting



Table 4-7



Battery type



Digital tube display



Sealed lead acid battery



1



Gel battery



2



Flooded battery



3 17



5 Protection, Troubleshooting and Maintenance 5.1 Protection · PV Array Short Circuit If PV array short circuit occurs, clear it to resume normal operation. · Load Overload If the load current exceeds the maximum load current rating, the controller will disconnect the load. Overloading must be cleared up through reapply power or pressing the setting button. · Load Short Circuit Fully protected against load wiring short-circuit. After one automatic load reconnect attempt, the fault must be cleared by reapply power or pressing the setting button. · PV Reverse Polarity Fully protection against PV reverse polarity, no damage to the controller will result. Correct the miswire to resume normal operation. · Battery Reverse Polarity Fully protection against battery reverse polarity, no damage to the controller will result. Correct the miswire to resume normal operation. · Damaged Local Temperature Sensor If the temperature sensor short-circuited or damaged, the controller will be charging or discharging at the default temperature 25℃ to prevent the battery damaged from overcharging or over discharged. · Overheating Protection If the temperature of the controller heat sink exceeds 85C, the controller will automatically start the overheating protection. · High Voltage Transients PV is protected against high voltage transients. In lightning prone areas,



additional external suppression is recommended.



18



5.2 Troubleshooting Trouble Shooting



Table 5-1



Faults



Possible reasons



Troubleshooting



Charging LED



PV



Check that PV and battery



indicator off during



array



wire



daytime when



disconnection



correct and tight.



Green charging LED



Battery



voltage



Check if battery voltage



indicator



higher than over



over high. Disconnect the



voltage



solar module



connections



are



sunshine falls on PV modules properly. fast



flashing



disconnect voltage(OVD) Battery



Battery



LED indicators are



voltage



under



Load output is normal,, charging LED indicator



orange



will



return



to



green



automatically when fully charged. Battery



LED



indicators RED color and



loads



Battery



The controller cut off the



over discharged



output automatically, LED



not



indicator will return to



working.



green automatically when fully charged.



19



Digital tube displays



Over load or short



Overload: Please reduce



“L” with red slowly



circuit



the load and press the



flashing



button



once,



the



controller will resume to work after 3s; Short circuit: when the first short-circuit occurs, the controller will automatically resume to work after 10s; when a second short-circuit occurs, press the button, the controller will resume to work after 3s. Digital tube displays



Too high



When heat sink of the



“H” with red slowly



temperature of



controller exceeds



flashing



controller



85 ℃, the controller will automatically cut input and output circuit. When the temperature below 75℃, the controller will resume to work



Notes: No LED indicator. Measure battery voltage with multimeter. Min.6V can start up the controller.



Notes: No charging status LED indicator with normal connection. Measure the input voltage of solar module, the input voltage must be higher than battery voltage!



20



5.3 Maintenance The following inspections and maintenance tasks are recommended at least two times per year for best controller performance.  Check that the controller is securely mounted in a clean and dry environment.  Check that the air flow and ventilation around the controller is not blocked. Clear all dirt or fragments on the heat sink.  Check all the naked wires to make sure insulation is not damaged for serious solarization, frictional wear, dryness, insects or rats etc. Maintain or replace the wires if necessary.  Tighten all the terminals. Inspect for loose, broken, or burnt wire connections.  Check and confirm that LED digital tube is consistent with required. Pay attention to any troubleshooting or error indication .Take necessary corrective action.  Confirm that all the system components are ground connected tightly and correctly.  Confirm that all the terminals have no corrosion, insulation damaged, high temperature or burnt/discolored sign, tighten terminal screws to the suggested torque.  Inspect for dirt, insects and corrosion, and clear up.  Check and confirm that lightning arrester is in good condition. Replace a new one in time to avoid damaging of the controller and even other equipments.



Notes: Dangerous with electric shock! Make sure that all power source of controller is cut off when operate above processes, and then make inspection or other operations！



21



6 Warranty The LandStar charge controller is warranted to be free from defects for a period of TWO (2) years from the date of shipment to the original end user. We will, at its option, repair or replace any such defective products.



• Claim procedure: Before requesting warranty service, check the Operation Manual to be certain that there is a problem with the controller. Return the defective product to us with shipping charges prepaid if problem cannot be solved. Provide proof of date and place of purchase. To obtain rapid service under this warranty, the returned products must include the model, serial number and detailed reason for the failure, the module type and size, type of batteries and system loads. This information is critical to a rapid disposition of your warranty claim.



•This warranty does not apply under the following conditions: 1. Damage by accident, negligence, abuse or improper use. 2. PV or load current exceeding the ratings of product. 3. Unauthorized product modification or attempted repair 4. Damaged occurring during shipment. 5. Damage results from acts of nature such as lightning, weather extremes 6. Irreclaimable mechanical damage.



22



7 Technical specifications Electrical Parameters



Table 7-1



Description



Parameter



Nominal System Voltage



12 / 24VDC Auto work



Maximum Battery Voltage



32V LS1024R LS1524R LS2024R



Rated Battery Current



10A 15A 20A



Charge Circuit Voltage Drop



≤0.26V



Discharge Circuit Voltage Drop



≤0.15V



Self-consumption



≤6mA



Threshold Voltage Parameters



Table7-2



Description



Parameter



NTTV (Night Time Threshold Voltage)



5V; x2/24V



DTTV (Day Time Threshold Voltage)



6V; x2/24V



Temperature Compensation Coefficient



Description Temperature Compensation Coefficient(TEMPCO)*



Table7-3



Parameter -30mV/℃/12V （25℃ ref）



* Compensation of equalize, boost, float and low voltage disconnect voltage.



23



Battery Voltage Parameters (temperature at 25℃)



Table 7-4



Charging Parameters Battery charging setting Over Voltage Disconnect Voltage Charging Limit Voltage Over Voltage Reconnect Voltage Equalize Charging Voltage Boost Charging Voltage Float Charging Voltage Boost Reconnect Charging Voltage Low Voltage Reconnect Voltage Under voltage warning reconnect voltage Under Voltage Warning Voltage Low Voltage Disconnect Voltage Discharging Limit Voltage



Gel



Sealed



Flooded



16V; x2/24V



16V; x2/24V



16V; x2/24V



15.5V;x2/24V



15.5V;x2/24V



15.5V;x2/24V



15V; x2/24V



15V; x2/24V



15V; x2/24V



-----



14.6V;x2/24V



14.8V;x2/24V



14.2V;x2/24V



14.4V;x2/24V



14.6V;x2/24V



13.8V;x2/24V



13.8V;x2/24V



13.8V;x2/24V



13.2V;x2/24V



13.2V;x2/24V



13.2V;x2/24V



12.6V;x2/24V



12.6V;x2/24V



12.6V;x2/24V



12.2V;x2/24V



12.2V;x2/24V



12.2V;x2/24V



12V; x2/24V



12V; x2/24V



12V; x2/24V



11.1V;x2/24V



11.1V;x2/24V



11.1V;x2/24V



10.8V;x2/24V



10.8V;x2/24V



10.8V;x2/24V



Equalize duration



-----



2 hours



2 hours



Boost duration



2 hours



2 hours



2 hours



24



Environmental parameters



Table 7-5



Environmental parameters



Parameter



Working temperature



-35℃ to +55℃



Storage temperature



-35℃to +80℃



Humidity



10%-90% NC



Enclosure



IP30



LS1024R Mechanical parameters



Table 7-6



Mechanical Parameter Overall dimension Mounting dimension



Parameter 140(5.51)x65(2.56)x34(1.34) mm/inches 130(5.12) x 45(1.77) mm/inches



Mounting hole size



Φ4.5



Terminal



4mm2



Net weight



0.15kg



LS1524R、LS2024R Mechanical Parameters



Mechanical Parameter Overall dimension Mounting dimension Mounting hole size



Table 7-7



Parameter 144(5.67)x75(2.95)x45(1.77) mm/inches 135(5.31)x55(2.16) mm/inches Φ4.5



Terminal



10mm2



Net weight



0.25kg



Final interpretation right of the manual belongs to our company. Any changes without prior notice! 25



34(1.34)



mm(inches)



140(5.51)



Dimensions



55(2.16)



74.9(2.95)



45(1.77)



Figure1-1 LS1024R



64.9(2.56)



45(1.77)



130(5.12)



135(5.31) 144(5.67) Figure1-2



LS1524R & LS2024R Dimensions Version number: V6.0



BEIJING EPSOLAR TECHNOLOGY CO., LTD. Tel：010-82894112 / 82894962 Fax：010-82894882 E-mail：[email protected] Website: www.epsolarpv.com