Senin, 04 Mei 2020

Menyelesaikan rangkaian solar sistem berukuran cukup besar

Rangkaian solar sistim ini berukuran cukup besar untuk Shanti, menyediakan listrik sebesar 1.200 watt per hari. Solar panel berukuran 350 watt sudah terpasang diatas tiang. Panel ini kira-kira berukuran satu lembar triplek (250 x 110 cm). Rangkaian kontroler dan inverter juga sudah terpasang. Ketika laporan ini ditulis, tes sudah dilakukan beberapa hari dan tidak ditemukan masalah. Lampu-lampu sudah menyala seperti yang diinginkan, baik lampu LED DC maupun AC.

Kontroler yang digunakan adalah tipe MPPT dengan kapasitas 20 Ampere. Sementara Inverter yang digunakan adalah tipe pure sine wave dengan kapasitas 2.000 watt. Aki yang digunakan adalah 12 volt dengan kapasitas 100 AH.

Selama tes beberapa hari, pengisian aki sesuai dengan yang diinginkan, yaitu selama 3 jam. Walaupun kondisi mendung, pengisian aki juga masih berlangsung tetapi dalam waktu yang lebih lama. Shanti akan menambah satu aki lagi yang akan disusun parallel, keduanya seharusnya masih bisa terisi penuh dalam waktu 1 hari. Bila tidak ada masalah, maka listrik yang tersedia akan lebih besar lagi.

Beberapa pembelajaran dari seluruh proses selama ini:
  • Kualitas hasil solderan pada solar sel sangat penting. Apabila tidak dilakukan dengan baik, maka solar panel akan membutuhkan perbaikan yang cukup sering.
  • Tutup panel dapat menggunakan akrilik atau policarbonat, tetapi ketebalan sebaiknya antara 3-4mm. Shanti menggunakan policarbonat dengan ketebalan sekitar 1,5mm, dan ternyata terlalu tipis sehingga permukaannya bergelombang, dan akhirnya harus diberikan lem silicon supaya air tidak tembus. Ketika membuat lubang untuk sekrup, lubang harus lebih besar dari sekrup untuk menyediakan tempat bagi akrilik/polycarbonate memuai ketika kena matahari.
  • Solar sel sebaiknya dikelompokkan sehingga menghasilkan 21 volt pada saat puncak (ketika sinar matahari tidak terhalang apapun). Berdasarkan proses tes tersebut diatas, ketika cuaca mendung, solar panel masih menghasilkan listrik yang cukup untuk mengisi aki.
  • Kabel-kabel yang digunakan harus cukup besar, sesuai dengan perhitungan. Shanti menggunakan kabel berukuran AWG 2 (luas penampangnya 35mm2) untuk menghubungkan solar panel dan kontroler. Kabel ini berukuran besar, cukup sulit untuk memotongnya. Ternyata konektor pada kontroler tidak dapat menerima kabel ini karena terlalu besar, sehingga akhirnya menggunakan sekring untuk mengecilkan kabel. 
  • Konektor kabel dapat menggunakan berbagai macam konektor, tetapi harus diperhatikan arus yang mampu diteruskan oleh konektor yang digunakan. Untuk menyatukan kabel yang berbeda ukurannya, akan jauh lebih baik menggunakan terminal blok. Terminal blok tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran, harus memilih sesuai dengan ukuran kabel yang digunakan.
  • Sekring sebaiknya digunakan secukupnya, pada berbagai macam jalur kabel. Sekring juga tersedia dalam berbagai jenis dan ukuran. Harus dipilih sesuai dengan ukuran kabel, dan sekring yang digunakan harus berdasarkan besar arus yang akan melaluinya.
  • Untuk solar panel yang berukuran besar, solar sel akan dikelompokkan dan masing-masing menghasilkan 12/24 volt. Penggunaan diode scotchki pada masing-masing kelompok sangat dianjurkan, supaya ketika ada kelompok yang terkena bayangan atau tidak berfungsi, arus listrik tidak kembali ke solar sel.
  • Banyak dijual kabel yang berukuran banci. Maksudnya, ukuran sebenarnya lebih kecil dari yang tertera di kabel. Misalnya, ukuran kabel tertulis 35mm (AWG 2), tetapi ukuran sebenarnya adalah 25mm (AWG 4). Kabel ukuran 35mm yang sebenarnya, tidak bisa dipotong dengan tang biasa, perlu tang khusus yang lebih besar atau digergaji.
  • Kontroler tipe MPPT jauh lebih efektif untuk mengatur arus listrik, tetapi harganya lebih mahal. Sebagai perbandingan, kontroler tipe PWM dengan kapasitas 20 amper berharga sekitar Rp. 250.000,- sementara tipe MPPT dengan kapasitas sama berharga sekitar Rp. 2.000.000,-. Untuk solar panel yang berukuran cukup besar, seperti yang digunakan Shanti, sebaiknya menggunakan tipe MPPT karena masalah akan jauh lebih sedikit.
  • Untuk jarak antara kontroler dan beban yang cukup jauh, akan jauh lebih mudah bisa menggunakan inverter untuk merubah arus DC dari aki menjadi arus AC 220 v (seperti PLN). Sehingga kabel yang biasa dipakai pada instalasi listrik dirumah bisa digunakan, dan akan mengurangi biaya kabel.
  • Bila memakai inverter, sebaiknya menggunakan tipe pure sine wave, karena tipe modified sine wave akan lebih cepat panas. Mesin pompa air hanya bisa dinyalakan dengan inverter tipe pure sine wave. Kapasitas inverter yang digunakan juga harus diperhatikan, karena alat elektronik, seperti pompa air, akan membutuhkan listrik lebih besar pada saat baru dinyalakan.
  • Semua beban sebaiknya mengambil listrik dari kontroler, termasuk inverter. Cara ini akan menyebabkan pengontrolan arus yang lebih mudah. Tetapi, bila kapasitas kontroler kurang besar, ketika inverter digunakan untuk menyalakan beban pada saat awal, kontroler menjadi error (karena arus yang ditarik oleh inverter cukup besar). Bila hal ini terjadi, inverter bisa langsung dihubungkan ke aki tanpa melalui kontroler. Dampaknya, kontroler tidak bisa mengatur arus yang diambil oleh inverter.
  • Ketika inverter dalam posisi idle (tidak menyalakan alat elektronik), inverter tetap akan membutuhkan listrik dalam jumlah lebih kecil. Jumlah ini bergantung pada jenis, tipe, dan merek inverter. Pada tes yang dilakukan Shanti, dengan inverter 2.000 watt, listrik yang dibutuhkan adalah 0,9 ampere. Arus ini akan berlangsung terus menerus selama inverter dalam posisi idle, sehingga harus dimasukkan kedalam perhitungan rancangan solar system.
  • Automatic transfer switch dibutuhkan bila akan menggabungkan listrik dari inverter dan listrik PLN. Ketika aki masih cukup kuat, maka switch akan otomatis mengambil listrik dari inverter. Ketika aki habis atau diberi timer, switch akan mengambil listrik PLN. Dengan cara ini, maka alat elektronik akan selalu dapat digunakan.
  • Shanti mencoba menghubungkan pompa air, dan bekerja dengan baik. Walaupun begitu, pompa air hanya bisa dinyalakan ketika sinar matahari tidak terhalang awan, karena pompa air yang dicoba membutuhkan listrik sekitar 700 watt sehingga  membutuhkan arus cukup besar dari aki.
  • Salah satu alternative untuk solar panel yang berukuran besar, disusun untuk menghasilkan 30+ volt (sistim 24 volt) karena ukuran kabel yang digunakan akan lebih kecil untuk jarak yang jauh. Cara ini berguna bila tidak menggunakan inverter, sehingga semua arus yang digunakan adalah DC. Bila menggunakan inverter, aki 12 volt tidak bermasalah karena arus ke beban menggunakan AC (seperti PLN) dan dapat menggunakan kabel biasa.
  • Walaupun begitu, sangat sulit untuk menemukan aki 24 volt dipasaran. 2 aki 12 volt yang dihubungkan secara serial dapat digunakan. Kontroler yang tersedia dipasaran biasanya secara otomatis akan mengetahui aki yang digunakan 12 atau 24 volt. Ingat, pasang terlebih dahulu kabel ke aki (supaya kontroler dapat mengetahui apakah aki yang digunakan 12 atau 24 volt), lalu disusul dengan kabel dari solar panel.

Pada kontroler tipe MPPT, biasanya terdapat port/konektor untuk dihubungkan ke computer. Melalui computer, pengguna bisa mengatur kontroler dan juga dapat mengambil data. Shanti menggunakan merek Epever, dan pabrik ini menyediakan alat-alat yang dapat dibeli terpisah, juga software yang dibutuhkan. Sayangnya software hanya disediakan untuk OS Windows. Alat-alat yang dijual oleh pabrik ini sebetulnya lebih memudahkan karena hanya tinggal dihubungkan saja ke kontroler, tetapi harganya cukup mahal.

Port yang disediakan adalah port RS485 (menggunakan colokan RJ45, atau biasa dikenal dengan kabel LAN). Port ini dihubungkan dengan kabel ke computer, sehingga membutuhkan kabel RS485 – USB. Kabel ini sudah termasuk dengan chip converter didalamnya.

Shanti akan mencoba menggunakan raspberry pi yang sudah dimiliki, untuk mengambil data dari kontroler dan semoga bisa ditampilkan pada blog Shanti sehingga data bisa diakses dari lokasi lain dan dianalisa. Selain untuk mengambil data, port ini juga bisa digunakan untuk mengatur kontroler melalui computer dengan menggunakan software yang disediakan oleh Epever. Sayangnya software ini hanya bisa dijalankan pada OS windows, dan masih belum diketahui apakah dapat dijalankan pada Linux (Raspberry Pi).

<

Solar panel sudah
terpasang diatas tiang

Arus listrik sudah masuk
dari solar panel

Rangkaian peralatan
sebelum dirapihkan

Lokasi konektor/port RS485