Pilih Baterai untuk PLTS Off-Grid

Sumber: Buku Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga SuryaDos & Don’ts

Baterai merupakan salah satu komponen penting pada pembangkit listrik yang berbasis Energi Baru Terbarukan (EBT). Salah satu implementasi baterai sebagai penyimpan energi terdapat pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid dengan modul fotovoltaik di siang hari. Baterai berfungsi sebagai penyimpan energi sementara ketika terjadi perbedaan antara pemasok dari modul fotovoltaik dan permintaan beban. Energi yang disimpan pada baterai akan digunakan saat cuaca tidak mendukung atau pada malam hari.

Cuaca yang tidak mendukung akan menyebabkan iradiasi yang terpancar oleh matahari tidak mencukupi untuk memasok beban. Desain dengan ukuran baterai yang tidak tepat dapat mempersingkat life time, mengurangi konsumsi daya, menyebabkan kerusakan, dan menimbulkan bahaya keselamatan bagi pengguna. Baterai memiliki life time terbatas tergantung pada penggunaan dan suhu saat pengoperasian. Lalu apa saja fungsi lain dari baterai.

Baterai berfungsi sebagai perangkat pemasok energi untuk beban dengan tegangan dan arus stabil yang melalui inverter, jika terputus pasokan dayanya dari modul fotovoltaik. Baterai juga bertindak sebagai penyimpan cadangan energi surya ketika terjadi perbedaan daya pada modul PV dengan permintaan beban. Baterai menyediakan cadangan energi yang dapat digunakan ketika cuaca berawan ataupun keadaan darurat.

Saat menentukan kapasitas baterai memperhitungkan daya sehari-hari ketika sistem berjalan penuh tanpa pasokan daya dari modul PV untuk memenuhi kebutuhan daya listrik. Baterai juga memasok energi untuk komponen elektronika daya yang ada pada PLTS itu sendiri. Ketika kita sudah mengerti fungsi baterai itu sendiri maka kita perlu mengetahui juga istilah yang ada pada baterai agar kita tidak salah memilih baterai untuk PLTS.

Adapun istilah-istilah pada baterai yang perlu kita ketahui antara lain:

a. Kapasitas nominal menunjukkan jumlah pengisian yang dapat disimpan di dalam baterai.

b. State of charge atau SoC adalah kondisi charge baterai dalam persen.

c. Depth of discharge atau DoD adalah jumlah energi yang digunakan dari baterai.

d. C-rate biasanya menyatakan pengisian atau pemakaian energi yang sama dengan kapasitas baterai dibagi dengan waktu

e. Deep discharge adalah ketika energi baterai dipakai di bawah tegangan end-of-discharge atau tegangan di pemakaian akhir.

f. Round-trip efficiency adalah menyatakan rasio antara energi yang digunakan selama pemakaian dan energi untuk mengisi kembali baterai sampai penuh.

g. Overcharge adalah kondisi ketika arus berlebih diterapkan pada baterai di akhir pengisian.

h. Siklus/ Cycle adalah satu kali urutan pengisian dan pemakaian.

i. State of health (SoH) adalah rasio kondisi baterai saat ini terhadap kondisi ideal atau kapasitasnya ketika masih baru.

j. Self-discharge rate adalah tingkat penurunan kapasitas baterai tanpa terhubung ke beban atau karena aktivitas kimia internal.

k. Open circuit voltage adalah tegangan baterai tanpa beban.

Sumber: Buku Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga SuryaDos & Don’ts

Setelah kita mengetahui istilah yang ada pada baterai, selanjutnya bagaimana sih memilih baterai untuk PLTS off-grid.

Ada beberapa teknologi baterai yang tersedia untuk PLTS off-grid antara lain ada lead -acid, lithium ion, zinc air, dan sebagainya. Tetapi perlu diperhatikan bahwa ketika memilih baterai harus mempertimbangkan kematangan teknologi, kinerja, serta keamanannya, hanya sedikit jenis baterai yang bisa digunakan di daerah terpencil. Baterai yang paling umum di gunakan untuk pada sistem PLTS off-grid yaitu baterai lead-acid, namun terdapat juga alternatif lain seperti Lithium ion dan Zinc air yang mulai dipertimbangkan dengan life-time yang lebih panjang. Untuk baterai Lithium ion ataupun Zinc air memerlukan sistem pengelolaan baterai tersendiri untuk keamanan dan life-time lebih panjang. Hal ini dikarenakan densistas energi baterai lithium yang lebih tinggi (Wh/kg) dibandingkan lead acid, terkadang penggunaan dari salah satu baterai lebih menguntungkan untuk dipakai di daerah terpencil.

Baterai dengan jenis lead acid pemakaian hingga charge rendah (deep cycle) banyak dipakai karena lebih andal dalam waktu yang lama, lebih aman, mudah digunakan, dan biaya yang relatif lebih rendah per siklusnya. Adapun jenis baterai OPzV atau Ortsfest (stasioner), PanZerplatte (pelat tubular), Verschlossen (tertutup) merupakan salah satu jenis baterai yang paling banyak dipakai untuk PLTS off-grid. Baterai ini adalah baterai valve regulated lead acid (VRLA) yang memiliki teknologi pelat tubular dan gel yang tidak bergerak (immobilized) sebagai elektrolitnya untuk kinerja yang lebih tinggi. Baterai ini mampu mencapai setidaknya 1500 siklus dengan 80% depth of discharge, hal ini sangat ideal untuk digunakan.

Sumber: Buku Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga SuryaDos & Don’ts

Dalam pemilihan baterai kita juga harus memperhatikan faktor, agar kita tidak salah memperkirakan kapasitas baterai yang digunakan.

Pertama kita perlu memperhatikan kebutuhan energi di malam hari dan beban yang digunakan. Energi ini akan menentukan kapasitas baterai, sedangkan daya puncak menentukan pengeluaran arus maksimum yang harus dijaga pada tingkat yang disarankan.

Kedua kita harus memperkirakan jumlah hari yang mampu menyediakan energi tanpa pasokan tenaga listrik dari modul fotovoltaik atau selama cuaca berawan. Disarankan untuk memperkirakan dalam waktu dua atau tiga hari.

Ketiga kita harus melihat efisiensi bolak-balik baterai harus dipertimbangkan ketika menetapkan kapasitas baterai, karena menimbulkan rugi-rugi di baterai secara signifikan.

Keempat depth of discharge yang diizinkan harus kita ketahui untuk mencegah pemakaian energi baterai yang terlalu banyak (deeply discharged). Ini juga mempengaruhi siklus life-time baterai secara signifikan.

Selanjutnya menentukan jumlah siklus yang diperlukan, hal ini untuk mencegah seringnya melakukan penggantian baterai. Terakhir kita perlu memperhatikan temperature, hal ini berpengaruh terhadap life-time dan kapasitas baterai.

Bagaimana mudahkan dalam kita menentukan baterai untuk komponen di PLTS off-grid. Ayo pasang PLTS off-grid atau PLTS atap, karena jika dihitung-hitung ini akan lebih menghemat. Disisi lain juga kita menjaga kelestarian bumi kita karena PLTS tidak menimbulkan emisi yang dapat mempengaruhi iklim.