Cara Mendesain PLTS Atap Rumah

PLTS Atap -- Sumber: Pixabay.com

Pemerintah Indonesia menargetkan pemasangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Atap sebesar 3,6 GW pada tahun 2025. Sebuah langkah yang positif dari pemerintah untuk beralih pada Energi Baru Terbarukan (EBT) dan juga sebagai ancang-ancang terkait semakin merosotnya energi fosil. Berikut dijelaskan apa saja yang perlu dipersiapkan untuk memasang PLTS tersebut.

Pemasangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) harus didahului dengan desain. Ketepatan dalam mendesain menjadikan suatu PLTS dapat bekerja dengan optimal dan memberikan performa yang baik. Desain menjadi faktor utama penentu keberhasilan suatu PLTS karena jika tidak, akan timbul berbagai gangguan mulai dari operasi yang tidak optimal, sering mengalami kegagalan, sampai pada pembatasan suplai karena dampak pada utilitas atau tidak tersedianya beban.

Saat mendesain PLTS terdapat tiga topologi utama yang perlu diketahui terlebih dahulu, yaitu PLTS Standalone, On-Grid dengan Baterai Smoothing, dan Mikrogrid Interaktif. Berikut uraian singkat mengenai ketiga topologi tersebut:

1. Sistem PLTS Standalone

Skema PV Standalone – Sumber : (Gumintanng et al., 2020)

Pada topologi ini PLTS satu-satunya sumber energi listrik. Sistem ini sangat cocok di implementasikan pada daerah yang tidak terjangkau PLN dan tidak terhubung pada pembangkit listrik lain. Sistem penyimpangan energi dalam bentuk baterai merupakan komponen utama untuk menghindari intermittency (naik turun daya) dan sebagai penyimpan serta penyuplai daya sesuai dengan skema yang direncanakan.

2. Sistem PLTS On-Grid dengan Baterai untuk Smoothing

Skema PLTS On-Grid dengan Baterai – Sumber: (Gumintanng et al., 2020)

Sistem PLTS dan jaringan utilitas menjadi sumber energi listrik serta baterai digunakan sebagai pelengkap untuk penyimpanan energi dan mempertahankan daya keluaran agar tetap stabil (smoothing). Berbeda dengan topologi PLTS Standalone, pada topologi ini terdapat pembangkit lain yang tergabung dalam jaringan utilitas membuat intermittency dapat dihindari oleh pembangkit lain tersebut.

3. Sistem Mikrogrid Interaktif

Skema Sistem Mikrogrid Interaktif – Sumber: (Gumintanng et al., 2020)

Dikenal juga dengan PLTS Hibrida (PV-Baterai-Diesel). Mikrogrid berarti kumpulan dari sumber pembangkit listrik dan beban yang beroperasi saat terhubung dengan jaringan utilitas dan tetap dapat beroperasi ketika tidak terhubung dengan jaringan utilitas. Sistem ini memiliki kendali yang paling kompleks di antara topologi lainnya karena harus mengintegrasikan PV, baterai, diesel, dan utilitas.

Itulah ketiga topologi yang terdapat pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Dalam menentukan topologi yang akan digunakan perlu disesuaikan lagi dengan kebutuhan dan kondisi sistem yang ada. Penentuan pemilihan dapat dilihat pada gambar di bawah.

Alur Penentuan Topologi PLTS – Sumber: (Gumintanng et al., 2020)

Sistem kendali otomatis yang dimaksud adalah kendali yang dapat mengoperasikan generator sesuai dengan kondisi real time sistem. Pada alur di atas dapat dilihat bila suatu sistem tidak dilengkapi dengan kendali otomatis dan tidak bisa dintegrasikan dengan PLTS, maka topologi yang digunakan adalah PLTS On-Grid dengan Baterai Smoothing.

Bila dilengkapi dengan kendali otomatis dan penetrasi PLTS di bawah 25%, maka sistem yang dipakai PLTS yang dilengkapi dengan kendali generator otomatis tanpa memerlukan baterai. Namun, jika lebih dari 50% dan pembangkit eksisting dilengkapi dengan kendali otomatis serta dapat dintegrasikan dengan PLTS, maka terdapat dua pilihan topologi yaitu PLTS On-Grid dengan Baterai Smoothing dan topologi PLTS Mikrogrid Interaktif. Penetrasi di antara 25-50% sebaiknya perlu dianalisis dan diverifikasi oleh tenaga ahli konsultan.

Setelah memilih sistem topologi yang akan digunakan. Berikutnya, perlu dilakukan untuk pemilihan komponen-komponen penyusunya. Modul PV atau panel surya adalah komponen utama yang harus ada, jenis polycrystalline adalah jenis yang paling umum digunakan dengan pertimbangan beberapa faktor seperti efisiensi, biaya, iklim di Indonesia, dan ketersediaan di pasar.

Beberapa sertifikasi standar pada modul PV meliputi IEC 61215 dan IEC 61730. IEC 61730 adalah pemeriksaan standar untuk persyaratan tahan api menurut ANSI/UL 70, sedangkan IEC 61215 adalah pemeriksaan standar penuaan/degradasi untuk modul PV Crystalline. Terdapat beberapa manufaktur seperti LG, SUNPOWER, LONGI Solar, dan beberapa manufaktur lokal seperti Adyasolar.

Komponen pendukung lainnya adalah inverter. Terdapat empat jenis grid inverter yaitu central inverter, string inverter, multi-string inverter, dan micro inverter. Inverter berfungsi untuk mengubah daya DC dari panel surya atau baterai menjadi AC menyesuaikan dengan tegangan listrik dan utilitas.

IEC 62109 adalah standar yang wajib dipunyai oleh inverter untuk memastikan keamanan pada inverter. Di pasaran terdapat beberapa merek seperti Huawei SUN 2000 185 kVA, ABB PVS980 5 MVA, Enphase 450 W, dan masih banyak lagi.

Pada sistem off-grid baterai menjadi komponen yang sangat penting. Baterai harus memiliki kemampuan charge dan discharge dalam waktu yang singkat agar dapat mengkompensasi karakteristik intermittency PLTS.

Kapasitas baterai juga harus didesain agar dapat mengakomodasikan ramping daya maksimum dengan kapasitas energi yang sesuai. Sistem storage yang tersedia di pasaran terbagi menjadi dua tipe yaitu baterai ditambah inverter yang menjadi satu kesatuan dengan sistem baterai dan inverter terpisah.

Di Indonesia baterai jenis Lead-Acid sering dipakai untuk sistem PLTS karena selain harganya yang murah tapi juga dapat diandalkan. Serta masih banyak lagi komponen lainnya yang harus dipersiapkan.

Setelah mengetahui desain topologi hingga komponen PLTS. Dampak manfaat dari pemasangannya PLTS tersebut juga perlu diketahui. Pertama, mendukung pengurangan emisi gas karbon dioksida. Kedua, memanfaatkan sumber energi yang tidak akan habis. Ketiga, dapat menghemat listrik bahkan dapat menjual kelebihannya. Keempat, mandiri energi dan tidak bergantung pada penyedia listrik.

Tentunya masih banyak lagi manfaat yang dapat dirasakan, penggunaan energi bersih ini atau Energi Baru Terbarukan diharapkan dapat menjadi gaya hidup dari setiap masyarakat sehingga akan terciptanya lingkungan yang layak huni bagi generasi berikutnya.