Menghitung Kapasitas Aki Baterai

AKI Aki (Battery) adalah alat penyimpan energi yang diisi oleh aliran DC dari panel surya. Disamping menyimpan tenaga DC, aki juga berfungsi mengubah energi kimia menjadi aliran listrik. Pada dasarnya, orang mengetahui dua jenis aki, yaitu, aki primer (primary battery) dan aki sekunder (secondary battery). Baterai ABC adalah salah contoh alat penyimpan energi primer. Baterai primer ini biasanya tidak bisa dicas ulang. Aki sekunder adalah baterai yang bisa diisi kembali, contohnya aki merek Yuasa yang terpasang pada kenderaan bermotor. Untuk sistem PLTS, hanya aki sekunderlah yang kita minati. Tanpa menggunakan aki, suplai aliran listrik sumber surya ke alat-alat pemakaian listrik akan berhenti pada malam hari atau ketika sinar matahari itu lenyap karena ditutupi oleh awan dsb. Supaya bisa tahan lama dari pengisian dan pengeluaran arus listrik yang tak terputus, umumnya Aki deep-cycle yang dipakai pada system surya. Aki biasa dan aki mobil tidak cocok untuk dipakai pada sistem bertenaga sinar matahari. 1. Aki deep-cycle jenis Marine pada dasarnya digunakan untuk aplikasi yang kecil dan sederhana di kapal layar dan perkemahan. Selain aki Marine ini, aki Kenderaan Golf juga sering dipakai untuk aplikasi sederhana. 2. Aki deep-cycle jenis Lead Acid adalah aki yang berkepingan internal yang tebal dan banyak digunakan oleh industri-industri berat. Yang paling diminati termasuk Aki Trojan, Surrette dan Deka. Aki-aki ini bisa tahan lama sampai bertahun-tahun. Aki Lead Acid mengeluarkan gas sewaktu pengisian arus DC berlaku. Demi keselamatan, aki-aki ini harus ditempatkan diluar bangunan dan dipasang oleh ahli yang berketrampilan. 3. Aki Sealed Gel adalah aki deep-cycle yang tidak menguapkan gas ketika proses pengisian berlangsung. Aki ini cocok dipakai di dalam bangunan. 4. Aki Absorbed Glass Mat (AGM) adalah aki anti bocor dan mempunyai kinerja yang sangat tinggi. Jenis aki ini boleh dikatakan adalah yang terbaik untuk diterapkan pada sistem surya industriindustri berat. Misalnya, aki AGM terdapat di dalam pesawat terbang,

rumah sakit dsb. Kualitas aki AGM juga sangat bagus dan bisa tahan lama. Aki Sun Xtender adalah contoh jenis AGM. Kapasitas aki ditentukan dengan satuan Amper-jam (Ampere-hours atau disingkat dengan satuan Ah), yaitu ukuran besarnya daya simpan aki. Tegangan DC aki berstandar 6V, 9V, 12V, 24V dan 48V adalah sangat umum sekali di pasaran. Sebuah aki 12V biasanya berkapasitas 100Ah. Ilmuwan Perancis Charles-Augustin de Coulomb memutuskan bahwa aki yang menerima arus satu Amper (1A) mengeluarkan muatan daya satu coulomb (1C) setiap detik. Dalam 10 detik, daya 10 coulomb akan masuk ke dalam aki, dan seterusnya. Proses sebaliknya juga terjadi pada saat daya aki dikonsumsi. Saat ini, industri aki menggunakan Crate untuk mengukur skala waktu pengisian dan pengosongan arus baterai. Kebanyakan baterai portabel yang berdaya waktu pengeluaran (discharge rating) 1C, menunjukan bahwa baterai berkapasitas 1000 mAh dengan daya pengeluaran 1C harus dalam kondisi ideal memberikan arus sebesar 1000 mA selama satu jam. Demikian juga baterai yang sama dengan daya pengeluaran 0.5C akan memberikan 500mA selama dua jam, dan pada 2C, baterai 1000 mAh akan memberikan 2000 mA selama 30 menit. Istilah 1C juga dikenal sebagai waktu daya pengeluaran satu jam, 0.5C adalah waktu pengeluaran dua jam, dan 2C adalah waktu pengeluaran setengah jam. Depth of Discharge (DoD) adalah suatu definisi yang menentukan batas kedalaman pengeluaran daya (discharge) yang terdapat pada aki tersebut. Daripada kedalaman pengeluaran DoD 100%, pabrik baterai selalu memberi rating DoD baterai 80%, yang berarti bahwa hanya 80% dari energi yang tersedia yang terkeluarkan dan 20% tetap di cadangan. Aki yang tidak dikuras habis-habisan sampai 100% kosong akan mencegah pengerusakan dan memperpanjang usia aki. Dari pengalaman di lapangan, pabrik aki berpendapat bahwa baterai yang sudah dipakai akan diisi ulang sebelum dayanya habis dikonsumsi. Untuk menentukan berapa buah aki yang dibutuhkan untuk menyimpan arus yang disalurkan dari panel-panel surya, perlu kita ketahui besarnya

beban dan jenis aki yang dipilih. Untuk tujuan perhitungan, kita kembali lagi ke contoh gedung walet di atas :

Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuahsolar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun) Apa arti Solar Cell 50 WP ? Solar cell 50 wp artinya solar cell tersebut mempunyai 50 watt peak ( pada saat matahari terik ) Peak 1 hari di asumsikan 4,5 jam (hitungan aman adalah 4 jam) sehingga 50 x 4,5 = 225 watt hour / day itu kapasitas maksimal untuk pemakaian 1 hari.

Contoh Total penggunaan daya per day adalah 225 watt hour Lampu teras 5 watt x 12 jam = 60 watt hour/ day Lampu kamar tidur 11 watt x 5 jam = 55 watt hour hour / day Lampu ruang tamu 11 watt x 5 jam = 65 watt hour / day Lampu kamar mandi 5 watt x 4 jam = 20 watt hour / day ————————— total = 200 watt / day masih ada sisa 225 – 200 = 25 watt / day 2. Charge Control

Cara kerja charger controller Pada waktu solar panel mendapatkan energy dari cahaya matahari di siang hari, rangkaian charger controller ini otomatis bekerja dan mengisi (charge ) battery dan menjaga tegangan battery agar tetap stabil . Contoh. Bila kita menggunakan battery 12V, maka rangkaian ini akan menjaga agar tegangan charger 12 10% , tegangan charger yang di butuhkan antara 13,2 – 13,4 Volt. dan bila sudah mencapai tegangan tersebut, rangkaian ini otomatis akan menghentikan proses pengisian battery tersebut. Sebaliknya apabila tegangan battery turun / drop hingga 11 Volt , maka controller akan memutus tegangan sehingga battery tidak sampai habis. Secara keseluruhan Fungsi dari Controller ini yaitu dapat menjaga agar battery tidak kelebihan (over charger) dan kehabisan tegangan (under charger) dengan begitu maka umur dari battery bertambah lama. 3. Battery

Fungsi battery adalah sebagai tempat untuk menyimpan daya (power storage). Untuk battery yang digunakan sebaiknya menggunakan battery gel atau yang selama ini kita kenal dengan istilah battery kering. Battery gel ini adalah yang paling direkomendasikan untuk digunakan pada applikasi solar system. Kelemahannya adalah harganya yang mahal. 3. Inverter / Converter (Optional)

adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current). Alat ini tidak diperlukan untuk beban yang hanya membutuhkan tegangan searah. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri dari: Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).  Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.  Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour). Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil: pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan 

perencanaan yang baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya memiliki daya tahan 20 - 25 tahun. Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 - 5 tahun.

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter. Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:   

Jumlah pemakaian Jumlah solar panel Jumlah baterai

     

Contoh Perhitungan Sederhana Pembangkit Listrik Tenaga Surya Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual): Penerangan rumah : 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour. Televisi 21" : @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour Perangkat lainnya : 400 Watt hour Total kebutuhan daya : 3480 Watt hour Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya): Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 x 5) = 7 panel surya. Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah: 





Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah. Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.