Menaikkan Profil Tegangan Listrik Rumah Tangga dan Menjual Kelebihan Daya

Ditulis Oleh Anang Budhi Nugroho

Listrik dalam kebutuhan rumah tangga sangatlah penting, terutama untuk kaum EMAK-EMAK di Indonesia. Jangankan listrik mati, listrik dirumah terjadi jatuh tegangan saja, pasti EMAK-EMAK sudah kalang kabut. Biasanya, jatuh tegangan disebabkan oleh dua hal, yaitu adanya beban resistif-induktif dan jarak layanan distribusi tegangan rendah ke pelanggan. Ilustrasi gambar EMAK-EMAK[1].

Telah saya lakukan penelitian dalam skala simulasi. Dalam artikel ini, penelitian yang telah saya lakukan dapat memberikan solusi untuk kaum EMAK-EMAK, yaitu dengan pemaanfaatan inverter. Inverter mempunyai banyak keunggulan, diantaranya difungsikan untuk kompensasi daya reaktif, dapat berkomunikasi dengan grid (jaringan listrik dari perusahaan listrik), dibangkitkan dengan renewable energy source (solar panel, wind turbine, fuel cells, etc).

Inverter merupakan perangkat elektronis yang dapat mengubah sumber listrik dc menjadi bentuk listrik ac. Inverter kapasitas kecil dikenal sebagai micro-inverter[2]. Kelebihan micro-inverter dibanding central inverter dan string inverter, yaitu mudah dikonfigurasikan untuk suplai daya aktif reaktif dan menghindarkan bahaya kebakaran rooftop ketika bekerja sebagai kompensator daya reaktif. Tentang berbagai macam daya dalam teknik sistem tenaga akan dijelaskan dibagian selanjutnya.

Daya merupakan energi yang dikeluarkan dalam melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt. Daya dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu daya aktif, daya reaktif, dan daya semu.

Daya aktif adalah daya yang dibutuhkan oleh beban. Satuan daya aktif (Watt). Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan guna membentuk medan magnet atau daya yang ditimbulkan oleh beban dan bersifat induktif. Satuan daya reaktif VAR (Volt Amper Reaktif). Daya semu adalah daya hasil perkalian tegangan dan arus listrik. Daya semu merupakan daya yang diberikan kepada konsumen. Satuan daya semu adalah VA (Volt Ampere).

Micro-inverter dapat diklasifikasikan menjadi dua macam teknik, single stage dan dual stage. Dual stage digunakan memperbaiki ripple dan efisiensi pada single stage. Terdapat dua tahap konversi teknik dual stage, yaitu dc-dc dan dc-ac[3].

Jatuh tegangan beban pada sistem distribusi merupakan indikator, bahwa sistem kekurangan daya reaktif yang disebabkan impendans jaringan dan beban resistif-induktif. inverter didesain hanya untuk mengkompensasi daya reaktif pada beban dan daya aktif disuplai oleh grid.

Untuk membuat desain inverter yang dikonfigurasikan untuk kompensator daya reaktif, menaikkan profil tegangan beban, dan agar inverter dapat menjual kelebihan daya yang dihasilkan. Maka, diperlukan beberapa parameter utama yang digunakan untuk mendesain inverter tersebut, antara lain penentuan inductor coupling, proses sikronisasi inverter dengan grid, dan perancangan metode kendali inverter terhubung grid.

Inductor coupling menjadi bagian penting dalam inverter ketika proses mengalirkan daya, karena inductor coupling menjadi jembatan utama didalam prosesnya. Mudahnya inductor coupling ini adalah inti dari proses pengendalian dan arah desain dari inverter. Dari inductor tersebut kita dapat mendesain apakah inverter ingin dirancang untuk menyerap ataupun menyuplai daya listrik dari atau ke grid, atau dapat menyerap dan menyuplai secara bersamaan.

Pada bagian sinkronisasi inverter dengan grid, ini sedikit agak rumit karena banyak peralatan yang dibutuhkan dan sedikit kemampuan bahasa program yang dibutuhkan didalam merancangnya, walaupun sebenarnya prosesnya gampang. Dalam proses ini tujuan utamanya adalah make sure bahwa inverter telah terhubung sempurna dengan grid, dengan syarat sefase dan frekuensi sama antara inverter dengan grid.

Yang terakhir adalah proses perancangan metode kendali inverter terhubung grid. Sistem kendali menjadi perhatian penting untuk menjaga kestabilan sistem secara keseluruhan. Kendali inverter dc-ac diterapkan untuk mengintegrasikan inverter dengan grid, sehingga secara bersamaan beban lokal mendapatkan suplai dari inverter dan grid. Dari sistem kendali ini kita dapat mengontrol dan monitoring sistem inverter secara keseluruhan.

Secara sederhana, untuk membuat inverter beroperasi hanya menghasilkan daya reaktif yaitu dengan mengatur domain arus I_dref = 0, sementara domain arus I_qref diatur sesuai kebutuhan. Diagram kendali inverter terdapat pada Gbr.1.

Gbr. 1. Skema kendali inverter daya reaktif.

Pada akhirnya, inverter ini akan bekerja dengan sistem close-loop (secara otomatis), maka ketika inverter kekurangan daya otomatis akan menyerap daya dari grid dan pada kondisi sebaliknya inverter akan menyuplai (menjual) daya yang dihasilkan ke grid. Secara simulasi sistem dagang, jika kita bisa menjual kelebihan daya yang dihasilkan oleh inverter, maka kita akan mendapatkan sedikit profit berupa cash money. Tetapi disini berbeda, yang kita dapatkan adalah cash money berupa bentuk listrik yang secara langsung bisa kita gunakan dalam menunjang kehidupan EMAK-EMAK dirumah. Ilustrasi simulasi profit yang kita dapat dari menjual listrik tersebut, misalkan kita membeli voucher listrik sebesar Rp 10.000,- dan kita dapat menggunakannya semisal 10 hari kedepan. Maka ketika kita dapat menjual listrik dan menggunakan voucher listrik Rp 10.000,-, kita mendapatkan penggunaan durasi listrik yang lebih banyak, yaitu 10 hari + 2 hari (dari profit listrik inverter kita).

Renewable energy for the better future Indonesia!

Referensi

[1]         I. Z. Deasylawati.P, Dian Nafi, Hebohnya Emak-Emak. .

[2]         D. M. Scholten, N. Ertugrul, and W. L. Soong, “Micro-Inverters in Small Scale PV Systems : A Review and Future Directions,” AUPEC Conf. Australas. Univ. Power Eng. Coference, no. October, 2013.

[3]         S. Rahayu, “Perancangan flyback dc-dc converter 350 Watt dengan mode non-interleaved dan interleaved berbasis LT 3757 menggunakan LT Spice,” Thesis, Gadjah Mada Univ., pp. 1–55, 2017.