Bab 4 Pembahasan Perencanaan PLTS dengan Software PVsyst 7.2

 Analisa Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Pada Apartemen Depok

Bismillahirrohmanirrohim, 

Assalamualaikum warahmatullahhi wabarakatuh,

Kelanjutan dari Blog sebelumnya adalah pembahasan mengenai perencanaan PLTS, ini adalah hasil dari penulisan tugas akhir saya yang telah saya presentasikan, diskusikan dengan Dosen pembimbing dan telah diujikan didepan dewan penguji. 

Sebelum memasukkan data pengukuran ke dalam software PVSyst, kita harus mencari tahu koordinat lokasi secara geografis pastinya dengan Google Map yaa😉 tempat pengujian yang saya tinjau berada di garis lintang (Latitude) -6.3766314o, garis bujur (Longitude) 106.8110135o maka didapatkan nilai PSI sebesar 1000 W/m2. setelah didapatkan titik koordinatnya barulah menginput data kordinat yang telah kita dapatkan ke dalam software PVsyst. Pada penelitian ini direncanakan penggunaan inverter dengan merk Huawei Technologies dengan model SUN2000-60KTL-M0_400Vac, pemilihan inverter berdasarkan efisiensi, harga, tahun pembuatannya, kualitas, dan ketersediaan produk yang dijual di Indonesia. untuk inverter jenis ini daya maksimum inverter yaitu 60000 Watt, sedangkan daya yang dibangkitkan PLTS yaitu 90400 watt (nilai ini didapatkan jika kita sudah memasukkan data koordinat ke dalam PVsyst). 

Berikut tahapan simulasi PVsyst: 

Data yang telah diperhitungkan akan disimulasikan dengan menggunakan software PVSyst untuk memperoleh hasil Analisa data dari peracangan, berikut tahapannya: 

a. Menetapkan sistem dan membuat proyek

Tahap perancangan ini menggunakan sistem operasi On-Grid (Grid-Connection) yaitu sumbernya juga   terkoneksi ke PLN. Selain On-Grid, PVSyst ini juga dapat digunakan untuk menganalisa dan merancang sistem Off-Grid (stand alone) dan pumping (DC-Grid). PVSyst telah dilengkapi database dari sumber     meteorologi yang luas dan beragam serta data komponen-komponen PV. Contoh sumber data meteorologi yang terdapat dalam PVsyst adalah bersumber Meteonorm 8.0, NASA-SSE, PVGIS TMY (untuk Eropa dan Afrika), NREL/NSRDB TMY, solcast TMY. Selanjutnya untuk membuat proyek baru PVSyst dengan menentukan lokasi, meteorologi, kondisi geografisnya sehingga dapat mengetahui potensi radiasi matahari di lokasi tersebut. 

Gambar 1. Menentukan Sistem Operasi Panel Surya (PVsyst 7.2)

Gambar 2. Menambahkan File Data Lokasi ( PVSyst 7.2)

Gambar 3. Menetukan Titik Koordinat Lokasi (PVSyst 7.2)

Gambar 4. Memilih Data Meteonorm 8.0 (PVSyst 7.2)

Gambar 5. Import Data Potensi PV (PVSyst 7.2)

b. Menetapkan Orientasi Modul 

Pada tahap ini, dilakukan penentuan jenis penyangga modul PV dengan menggunakan Fixed Tilted Plane, menentukan sudut tilt dan azimuth (arah modul PV)sebesar 100 karena sudut ini paling efektif dan lossesnya tidak terlalu besar. Selain itu juga dapat melihat potensi dari radiasi matahari setiap bulan dan dapat mengetahui seberapa besar faktor transposisinya dan kerugian maksimal yang dikeluarkan. Tingkat keefektifan panel surya juga bergantung pada suhu yang ada disekitar lokasi penelitian, sehingga perubahan sudut perlu diperhatikan. 

Gambar 6. Orientasi PV (PVsyst 7.2)

c. Menetapkan Sistem 

Tahap ini merupakan tahapan untuk memasukkan luas area PV yang akan diperlukan, menentukan jenis panel surya dan inverter dengan kapasitas sesuai yang dibutuhkan. Panel surya yang digunakan yaitu jenis Jinkosolar dengan kapasitas 565 Wp dan 37 V, sedangkan inverter yang digunakan adalah jenis Huawei Technologies dengan kapasitas 60 kW, dan 200-1000 V berjumlah 1. Untuk panel suryanya ditentukan dengan mempertimbangkan inverter yang digunakan sehingga mendapatkan panel surya sebanyak  yang terdiri dari 10 string, setiap stringnya terdapat 16 buah panel.

Gambar 7. Menentukan Sistem (PVsyst 7.2)

d. Menjalankan Simulasi 

Dalam menjalankan simulasinya tinggal klik pada bagian Run Simulation. 

Gambar 8. Simulasi Dijalankan (PVsyst 7.2)

Hasil Simulasi dari Perangkat Lunak

Hasil simulasi 3 dimensi dengan menggunakan software PVsyst 7.2 terlihat pada gambar berikut:

Gambar 9. Simulasi Posisi Modul PLTS Dalam 3 Dimensi

Total luas Area atap apartemen yaitu 702.69170 m2 dan luas atap apartemen yang digunakan untuk PLTS sebesar 437 m2 sehingga Luas area yang diimplementasikan untuk PLTS atap di Apartemen hanya 62.2% dari total luas atap yang ada. Total luas area Total luas area dan juga jumlah modul PV yang digunakan sudah dipertimbangkan dengan pengaruh bayangan akibat obyek di sekitar modul PV dan juga untuk kemudahan proses pemeliharaan. Hasil lengkap dari simulasi dapat dilihat pada tabel dibawah ini:

            Hasil Simulasi PLTS Apartemen 

                                                            Objek                                         Hasil

                                                            Kemiringan                         100

                                                            Luas Area PLTS                  437m^2 

                                                            Tipe dari PLTS                         PLTS On Grid 

                                                            Energi Keluaran PLTS         116.6 MWh/tahun 

                                                            Kapasitas PLTS                   90.4 kWp

                                                            Radiasi Global                         1737.0 kWh/m2

                                                            Rasio Performa                   73.07%

                                                            Rugi-rugi kabel                   4.47%

                                                            Rugi-rugi debu                          2.00%

                                                            Emisi CO2 yang terhindar    2055.188 ton/tahun 

Dalam penelitian ini tidak menggunakan baterai sebagai penyimpanan energi PLTS yang berlebih, hal ini dikarenakan energi yang dibangkitkan PLTS diperkirakan hanya 2.59% dari beban Apartemen. Berat total sistem PLTS standar kira-kira 1.3 sampai 1.8 kg per m2, perkiraan berat panel surya ini sudah termasuk rak pemasangan, modul surya, dan perangkat keras instalasi penting lainnya (https://pasangpanelsurya.com/berapa-berat-panel-surya/). Oleh karena itu pada penelitian ini menggunakan luas atap sebesar 437 m2, maka berat keseluruhan yang harus ditopang oleh atap apartement kira-kira 568.1 kg sampai 786.6 kg. Atap apartemen terbuat dari Dak Beton yang memiliki kelebihan yaitu; jenis atap yang tidak gampang rusak, dan sangat kokoh saat diterpa angin tinggi. 

Analisa Energi

Grafik berikut menunjukkan produksi PLTS setiap bulannya selama satu tahun 

                                            Gambar 10. Produksi Energi Listrik PLTS Selama Setahun

Berdasarkan data diatas dapat dilihat pada bulan Agustus PLTS dapat menghasilkan energi terbesar dalam setahun sebesar 11.35 MWh atau 11,350 kWh, sedangkan pada bulan Februari PLTS mengahasilkan energi terendah dalam setahun sebesar 6.35 MWh atau 6350 kWh. Banyak faktor yang menyebabkan terjadinya penurunan dan kenaikan secara fluktuatif pada produksi energi PLTS salah satunya adalah siklus musim di Indonesia yang menyebabkan intensitas radiasi berbeda-beda setiap bulannya. Jumlah energi yang dibangkitkan PLTS selama setahun sebesar 116.6 MWh/tahun  

                                                                            (a)

                                                                               (b)

Gambar 11. Grafik Simulasi (a) Produksi energi yang dinormalkan (kWh/kWp/day); (b) Rasio Kinerja Sistem PLTS

Pada Gambar 11. menunjukkan produksi energi dan rasio kinerja sistem PLTS Atap Apartemen. Pada gambar 11 (a) memberikan beberapa informasi mengenai tiga parameter diantaranya; 

• Rugi-rugi pada panel PV sebesar 1.1 kWh/kWp/day
• Rugi-rugi pada sistem (inverter) sebesar 0.2 kWh/kWp/day
• Keluaran inverter sebesar 3.53 kWh/kWp/day

Karena energi yang diproduksi PLTS sebesar 116.6 Mwh/tahun atau 116600 kWh/tahun, luas atap yang digunakan sebesar 437 m2, efisiensi panel surya yang terdapat pada datasheet yaitu 20.67% serta radiasi matahari pada bidang kolektor sebesar 1765 kWh/m2/tahun, maka dapat diperoleh Performance Ratio pada Gambar 11 (b). Gambar tersebut menunjukkan PLTS memiliki rasio kinerja setiap bulannya, dan dalam setahuan PLTS tersebut memiliki besar rasio kerja yaitu sebesar 73.07%. Untuk menentukan besar rasio kerja atau performance ratio sistem PLTS dapat dihitung sesuai dengan Persamaan 2.3, berikut perhitungannya:

• Performa Ratio (RR) =  (Energi sistem )/(Globinc x Luas Area xη pv ) x 100% 

• Performa Ratio (RR) =  (116500 kWh/year )/( 1765 kWh/m^2/year x 437 m^2   x20.67% ) x 100% 

• Performa Ratio (RR)=73.0733978%  dibulatkan menjadi 73.07%

Pada Gambar 11 menunjukkan performance ratio cukup produktif dan cukup efektif setiap bulannya. Pada bulan Februari terjadi penurunan performance dan menggambarkan bulan Februari performance PLTS cukup buruk jika dibandingkan dengan bulan lainnya, hal ini dikarenakan nilai energi yang dihasilkan PLTS pada bulan Februari paling rendah dari bulan lainnya. Banyak faktor yang mempengaruhi nilai performance ratio PLTS salah satunya adalah cuaca, kemungkinan paparan sinar pada bulan Februari lebih sedikit sehingga di bulan Februari sistem PLTS kurang efektif dalam menghasilkan energi listrik. Berikut potensi energi PLTS hasil simulasi software PVSyst:

Gambar 12. Potensi Energi PLTS Hasil Simulasi Menggunakan PVsyst

Pada Gambar 12 dapat diketahui jumlah energi yang dihasilkan PLTS dalam setahun sebesar 116.59 MWh dan jumlah paparan radiasi matahari dalam setahun di area tersebut sebesar 1737.0 kWh/m2. Karena kebutuhan energi dalam setahun lebih besar daripada energi yang diproduksi oleh PLTS, maka jika pembangunan PLTS dilakukan akan memerlukan suplai listrik dari PLN sebesar 4379.6 MWh/tahun. Dalam pengoperasian PLTS ini dipertimbangkan beberapa faktor rugi-rugi sistem. Berikut diagram rugi-rugi sistem selama pengoperasian PLTS yang telah diperhitungkan pada software PVSyst : 

Gambar 13. Diagram Rugi-Rugi

Dalam Gambar 13 menunjukkan diagram rugi-rugi dari semua rugi yang terjadi dalam sistem secara bertahap. Radiasi matahari di area tersebut sebesar 1737 kWh/m2, selanjutnya terdapat rugi-rugi akibat bayangan dari komponen Gedung, kotoran diatas panel surya dan rugi-rugi akibat refleksi sinar matahari yang jatuh ke panel surya, sehingga total energi yang dihasilkan pada sistem adalah 147.9 MWh. Selanjutnya terjadi rugi-rugi akibat tingkat radiasi dan temperatur yang berubah-ubah, rugi-rugi pada kabel, rugi-rugi inverter pada saat beroperasi, dan rugi-rugi akibat menurunnya lifetime dari PLTS sehingga total energi yang dihasilkan PLTS sebesar 116.6 MWh/ tahun. 

Sekian pembahasan mengenai perencanaan PLTS atap On-Grid dengan berbantu software PVSyst

jika ingin melihat pengolahan data secara keseluruhan dari penelitian ini, silahkan cek di link ini👉 https://doi.org/10.24036/jptk.v6i2.32823

Semoga bermanfaat untuk teman-teman yang membacanya😊

Wassalamualaikum warahmatullahhi wabarakatuh,