Di masa pandemi COVID-19 yang terjadi sejak awal tahun 2020 di Indonesia, kebutuhan energi listrik di sektor perumahan meningkat secara signifikan. Hal ini dikarenakan anjuran pemerintah untuk mengurangi aktivitas di luar dan bekerja dari rumah, khususnya untuk aktivitas pendidikan dan hiburan. Itu hampir direkomendasikan untuk dilakukan secara online. Banyak masyarakat yang mengeluhkan kenaikan pembayaran listrik bulanan dibandingkan sebelum pandemi. Pembangunan pembangkit listrik tenaga surya di perumahan/solar home system (SHS) akan mengurangi konsumsi listrik dari jaringan publik. Instalasi SHS ini dapat digunakan untuk mensuplai beberapa kebutuhan listrik rumah tangga, seperti komputer, televisi, fasilitas internet, penerangan, dan lain-lain. Pada artikel ini, peneliti membahas pengujian kinerja SHS dengan kapasitas 300 Wp. Itu dipasang di bangunan rumah disertai dengan desain dan pengukuran potensi energi matahari.
Metode Analisa
Metode penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja SHS yang terpasang pada sector perumahan dengan kapasitas yang dapat disesuaikan. SHS dirancang untuk memiliki topologi off-grid atau stand-alone tanpa koneksi ke jaringan listrik publik. Penyambungan listrik dari SHS hanya untuk beban listrik tertentu yang terpisah dari beban listrik yang tersambung ke jaringan listrik umum.
Metode penelitian diawali dengan perhitungan potensi energi surya di Indonesia dengan studi kasus kota Surabaya. Data potensi energi matahari merupakan data sekunder yang diperoleh dari RETScreen. Tahap kedua menghitung kebutuhan energi listrik per hari selama 24 jam, siang dan malam. Yang ketiga adalah perhitungan jumlah dan spesifikasi masing-masing komponen sistem. Terakhir, yang terakhir mengukur kinerja sistem berdasarkan hasil pengukuran langsung di lapangan dengan menyesuaikan beban listrik.
Implementasi dan Hasil
Analisis kinerja mini SHS yang telah dibangun dilakukan untuk mengetahui tingkat keandalan sistem. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui bahwa sistem SHS mini dapat memanen energi matahari yang cukup dan memasok listrik untuk beberapa perangkat elektronik di rumah tangga. Pengambilan data dilakukan pada tanggal 15 Juli 2021 selama 24 jam, khususnya untuk data insolasi matahari yang hanya pada pukul 05.00 – 18.00. Ini mengikuti siklus harian matahari.
Data lapangan menunjukkan bahwa energi matahari yang tersedia selama 13 jam penyinaran pada tanggal 15 Juli 2021 adalah sebesar 14,8 kWh. Sedangkan energi listrik yang dihasilkan sebesar 4,2 kWh. Dengan demikian, energi yang dipanen menjadi energi listrik rata-rata sekitar 28%. Energi yang disimpan oleh baterai adalah 4,1 kWh. Ada perbedaan antara energi yang dihasilkan dan disimpan dalam baterai. Hal ini karena ada kehilangan energi di SCC. Dalam pengamatan ini, SCC memiliki efisiensi rata-rata 99%.
Desain sistem menunjukkan kinerja tegangan dan arus dari sisi DC, yaitu dari pembangkitan panel surya dan penyimpanan baterai. Tegangan dan arus (PV) panel surya mengikuti grafik insolasi surya, dengan nilai rata-rata selama PSH (09,45 sd 14,15) adalah 51,5 V, dan arus 2,8 A. Hal ini karena panel surya dihubungkan secara seri 3. Di bawah Pemuatan 24 jam, baterai selalu dalam keadaan terisi setidaknya sekitar 93%. Hal ini terlihat dari tegangan minimum baterai yang dicapai, yaitu 12,2 V. Sedangkan baterai dalam kondisi penuh adalah 12,9 V. Artinya, baterai memiliki kelebihan kapasitas dibandingkan dengan penggunaan beban listrik selama 24 jam. Di sisi lain, arus pengisian ke baterai juga mengikuti kontur grafik insolasi matahari, dengan nilai rata-rata selama PSH adalah 10,2 A. Ini mengacu pada data cuaca yang diakses di halaman Accuweather (sumber: https://www.accuweather.com/id/id/medokan-ayu/1685675/july-weather/1685675) pada tanggal 15 Juli 2021. Cuaca berawan cerah dengan suhu sekitar 34 °C. Dari sisi AC, inverter menunjukkan kinerja yang baik selama pengujian dengan tegangan rata-rata 226 V dan tidak pernah kurang dari 225 V. Inverter yang digunakan adalah jenis gelombang sinus termodifikasi dengan kapasitas 500 W. Dengan variasi pembebanan input 5,5 W dan 34 W, inverter tidak menunjukkan penurunan performa. Pembebanan sebesar 5,5 W dilakukan selama 12 jam dari pukul 18:00 sampai dengan pukul 06:00, sedangkan pembebanan sebesar 34 W dilakukan selama 12 jam dari pukul 06.00 hingga pukul 18.00. Energi yang dihasilkan rata-rata digunakan 411 kWh per hari.
Rancangan SHS yang diusulkan dalam penelitian ini dapat diterapkan pada perumahan dengan berbagai beban perangkat listrik. Perhitungan potensi energi matahari dapat dilakukan dengan menggunakan data primer, yaitu dengan mengukur tenaga surya secara langsung di lapangan. Hal ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan data sekunder yang diperoleh dari RETScreen. Perhitungan kebutuhan listrik per hari dapat dilakukan berdasarkan kapasitas beban listrik dan daya listrik. Perhitungan potensi dan kebutuhan listrik yang benar akan menghasilkan desain SHS yang layak untuk diterapkan pada kondisi nyata. Analisis kinerja juga menentukan keandalan SHS di sektor perumahan. Desain dan konstruksi SHS dalam penelitian ini menunjukkan kinerja yang baik dalam hal pemanenan energi dan penggunaan energi. Baterai tidak pernah kosong, meskipun kondisi cuaca mendung atau bahkan hujan. Energi listrik yang dipanen dari SHS selalu tersedia dalam kualitas yang baik selama 24 jam setiap hari.
Penulis: Prisma Megantoro, ST. MEng.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://beei.org/index.php/EEI/article/view/3335/245425887 atau https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85124572527&origin=resultslist&sort=plf-f&featureToggles=FEATURE_NEW_DOC_DETAILS_EXPORT:1
Megantoro, P., Kusuma, H. F. A., Reina, S. A., Abror, A., Awalin, L. J., & Afif, Y. (2022). Reliability and performance analysis of a mini solar home system installed in indonesian household. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, 11(1), 20-28. doi:10.11591/eei.v11i1.3335
