INOVASI TEKNOLOGI SMART GRID - b2tke.bppt.go.idb2tke.bppt.go.id/images/Documents/PPID/SetiapSaat/N - Hasil... · 4.2.1 Pengujian Dan Analisis Kinerja Sistem PV Dan Smart ... antar

INOVASI TEKNOLOGI SMART GRID

BALAI BESAR TEKNOLOGI KONVERSI ENERGI BADAN PENGKAJIAN DAN PENERAPAN TEKNOLOGI

2016

i

i

KATA PENGANTAR

Sebagai tahapan akhir kegiatan tahun anggaran 2016, maka tim pelaksanaan kegiatan pada

program Univasi Teknologi Smart Grid Tahun Anggaran 2016 telah menyelesaikan laporan

akhirnya.

Laporan Akhir ini merupakan pertanggungjawaban kegiatan yang berisikan

rangkuman dari hasil-hasil kegiatan yang dilakukan pada tahun anggaran 2016. Sedangkan

hasil-hasil kajian secara rinci akan disajikan dalam lampiran terpisah.

Dengan selesainya penyusunan laporan akhir ini perkenankan kami selaku tim

penyusun ingin menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya serta ucapan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah ikut serta memberikan dukungan

dan bantuan, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Semoga Allah SWT senantiasa mencurahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga hasil

kegiatan ini benar-benar dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya bagi segenap

masyarakat Indonesia.

ii

DAFTAR ISI

PENGANTAR …………………………………………………………………………. i

DAFTAR ISI ………………………………………………………………………….. ii

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………………….. iv

DAFTAR TABEL ……………………………………………………………………... v

I. PENDAHULUAN ………………………………………………………………… 1

II. T U J U A N DAN SASARAN …………………………………………………… 3

III. PELAKSANAAN KEGIATAN …………………………………………………… 4

3.1. Rekayasa SCADA Penerapan Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK Serp ….. 4

3.2. Kajian Kinerja Pada Demo Plant Smart Micro Grid Sumba ………………… 5

IV. HASIL KEGIATAN DAN PEMBAHASAN …………………………………….. 6

4.1 Rekayasa SCADA Penerapan Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK Serp ….. 6

4.1.1 Pengembangan smart meter dan PQ tools ……………………………… 6

4.1.2 Penerapan smart meter untuk mendukung smart city ………………….. 13

4.1.3 Kaji Terap Smart Micro Grid Di Gedung Energi ……………………… 21

4.1.3.1 Kondisi tempat dan atap untuk PLTS …………………………. 21

4.1.3.2 Iradiasi matahari ……………………………………………….. 22

4.1.3.3 Penyebaran beban …………………………………………….. 23

4.1.3.4 Kapasitas terpasang …………………………………………… 24

4.1.3.5 Penentuan arah dan kemiringan panel surya …………………... 25

4.1.3.6 Analisis dengan menggunakan Pvsyst ………………………… 26

4.1.3.7 Detail engineering design smart micro grid …………………... 34

4.1.3.8 Penyangga PV array (PV array support) ……………………… 53

4.1.3.9 Gambar sistem PLTS ………………………………………….. 54

4.1.4 Perekayasaan SCADA Small Scale System …………………………….. 55

4.1.4.1 Pemahamam umum ……………………………………………. 55

4.1.4.2 Sist komunikasi data menggunakan open virtual private netw .. 56

4.1.4.3 Sistem HMI/SCADA ………………………………………….. 59

4.2 Kajian Kinerja Pada Demo Plant Smart Micro Grid Sumba ………………… 66

4.2.1 Pengujian Dan Analisis Kinerja Sistem PV Dan Smart Genset ……….. 66

4.2.1.1 Penyediaan Tool dan material ………………………………… 66

4.2.1.2 Perbaikan proteksi sist komunikasi antar inverter dan RTU …. 68

4.2.1.3 Pemasangan pyranometer …………………………………….. 68

iii

4.2.1.4 Pengecekan combiner box dan PV module ……………………. 70

4.2.1.5 Pengecekan inverter ……………………………………………. 72

4.2.1.6 Melakukan sertifikasi layak operasi (SLO) PV ………………… 72

4.2.2 Pengaplikasian Sist Penyimpanan Energi Dan Power Konverter-Nya ….. 73

4.2.3 Pengujian Dan Analisis Kinerja SCADA Data Komunikasi ……………. 74

4.2.4 WP 240 Kajian Metode Operasi Baru Smart Grid ……………………… 77

V. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………………. 79

5.1 Kesimpulan ……………………………………………………………………. 79

5.2 Saran …………………………………………………………………………… 79

VI. REFERENSI ................................................................................................................. 82

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1 Gardu Gedung Teknologi V Puspiptek ………………………………….. 14

Gambar 4.2 Jaringan Kelistrikan Gedung Teknologi V Puspiptek …………………… 14

Gambar 4.3 Gardu Gedung Manajemen BPPT Puspiptek ……………………………. 15

Gambar 4.4 Jaringan Kelistrikan Gedung Manajemen BPPT Puspiptek …………….. 15

Gambar 4.5 Gardu Gedung Teknologi III Puspiptek …………………………………. 16

Gambar 4.6 Jaringan Kerlistrikan Gedung Teknologi III …………………………….. 16

Gambar 4.7 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gedung Teknologi V Puspiptek … 17

Gambar 4.8 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Gedung Teknologi V Puspiptek …. 17

Gambar 4.9 Rencana Pemasangan Smart Meter di Ged Manajemen BPPT Puspiptek 18

Gambar 4.10 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Ged Manajemen BPPT Puspiptek 18

Gambar 4.11 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gardu Ged Teknologi III Puspip 19

Gambar 4.12 Rencana Pemasangan Smart Meter di Ged Teknologi III Puspiptek ……. 20

Gambar 4.13 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Ged Teknologi III Puspiptek …… 20

Gambar 4.14 Layout Atap Gedung Energi 625 ………………………………………. 21

Gambar 4.15 Pengukuran iradiasi matahari ………………………………………….. 23

Gambar 4.16 Rujukan sudut kemiringan panel surya di berbagai tempat ……………. 25

Gambar 4.17 Intensitas iradiasi matahari bulanan di Gedung Energi 625 Serpong ….. 26

Gambar 4.18 Intensitas iradiasi matahari pada satu hari ……………………………… 26

Gambar 4.19 Penentuan Sudut Kemiringan dengan PVsyst ………………………….. 28

Gambar 4.20 Beban Penerangan di Lantai 2 Gedung Energi B2TKE ………………… 29

Gambar 4.21 Jumlah Panel Surya dan MPPT Controller …………………………….. 29

Gambar 4.22 Tampak Susunan Modul Surya di Gedung Energi 625 Serpong ……….. 31

Gambar 4.23 Grafik Bayangan Setiap tanggal 21 dalam Setahun ……………………. 33

Gambar 4.24 Shading tahunan pada pukul 8 pagi …………………………………… . 33

Gambar 4.25 Hading akibat dinding ………………………………………………….. 33

Gambar 4.26 Plot lintasan matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek ………………. 34

Gambar 4.27 Konfigurasi sistem PLTS Grid-Connected di Gedung Energi 625 ……. 34

Gambar 4.28 Control Room pada suatu System Smart Grid …………………………. 45

Gambar 4.29 Penempatan kabel antar modul PV …………………………………….. 45

Gambar 4.30 Draft konseptual design power sharing gedung 625 …………………… 49

Gambar 4.31 Diagram panel SDP gedung 625 ……………………………………….. 50

Gambar 4.32 Layout jalur lampu ruang R 2.005 – R 2.006 ………………………….. 52

v

Gambar 4.33 Skema Energy Management and Control Systim PUSPIPTEK ………… 56

Gambar 4.35 Komunikasi Data Via Open Virtual Private Network …………………... 57

Gambar 4.36 Skema demo plant EMCS ……………………………………………….. 59

Gambar 4.37 Antar Muka (Interface) Main Menu HMI/SCADA Sistem EMCS ……… 59

Gambar 4.38 Antar Muka (Interface) HMI/SCADA Sistem EMCS …………………… 60

Gambar 4.39 Antar Muka (Interface) HMI/SCADA Sistem EMCS …………………… 62

Gambar 4.40 HMI/SCADA Sistem EMCS Inovation & Bussiness– RSP PUSPIPTEK .. 64

Gambar 4.41 HMI/SCADA Sistem EMCS ICT– RSP PUSPIPTEK …………………… 65

Gambar 4.42 Tipe konfigurasi optical isolation system ………………………………… 68

Gambar 4.43 Wiring koneksi serial to FO converter ……………………………………. 69

Gambar 4.44 Status kelima PV inverter terbaca oleh SCADA setelah isolasi FO …….

.............................................................................................................................................. 69

Gambar 4.45 Nilai irradiasi pada SCADA ………………………………………………. 70

Gambar 4.46 Grafik irradiansi sudah pada Afgustus 2016 ……………………………… 70

Gambar 4.47 Arus pada string combiner box inverter 3 ……………………………….. 71



Gambar 4.50 Tegangan dan arus inverter 2 ……………………………………………. 72

Gambar 4.51 SLO domo plant smart micro grid Sumba ………………………………. 73

Gambar 4.52 Output daya PV yang disalurkan ke jaringan ……………………………. 74

Gambar 4.53 Desain awal penerapan teknologi EMS …………………………………. 74

Gambar 4.54 Desain diagram distribusi listrik penerapan teknologi EMS ……………. 74

Gambar 4.55 Sistem komunikasi point to point access ………………………………… 75

Gambar 4.56 Hasil pengujian sistem kondisi daya stabil ………………………………. 76

Gambar 4.57 Hasil pengujian sistem kondisi PLTS dilepas seketika ………………….. 76

Gambar 4.58 Hasil pengujian sistem kondisi PLTS kembali mengisi grid ……………. 77

Gambar 4.59 MoA antara BPPT dengan Kyudenko …………………………………… 77

Gambar 4.60 Jadwal implmentasi MoA ……………………………………………….. 78

Gambar 4.61 IA antara BPPT dengan Kyudenko ……………………………………… 78

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Fungsi minimum konfigurasi smart meter ……………………………….. 11

Tabel 4.2 Fungsi Minimum Yang Wajib Dimiliki Smart Meter (1) ………………… 12

Tabel 4.3 Fungsi Minimum Yang Wajib Dimiliki Smart Meter (2) ………………… 13

Tabel 4.4 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Gedung Teknologi V …….. 17

Tabel 4.5 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Ged Manajemen BPPT …… 19

Tabel 4.6 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Gedung Teknologi III …….. 20

Tabel 4.7 Rekapitulasi Total Kebutuhan Sistem Smart Meter ………………………. 21

Tabel 4.8 Kondisi lahan PLTS ………………………………………………………. 22

Tabel 4.9 Hasil pengukuran radiasi matahari ……………………………………….. 23

Tabel 4.10 Daya maksimum beban lampu dan AC di Gedung 625 sayap B …………. 23

Tabel 4.11 Rata-rata beban di Gedung 625 sayap B …………………………………. 24

Tabel 4.12 Daya terpasang pada Gedung 625 ………………………………………… 24

Tabel 4.13 Peralatan dasar PLTS Ged Energi Serpong dengan simulasi PVsyst …….. 30

Tabel 4.14 Daya maksimum beban lampu dan AC di Gedung 625 sayap B …………. 50

Tabel 4.15 Rata-rata beban di Gedung 625 sayap B ………………………………….. 51

Tabel 4.16 Pembagian jalur lampu pada panel PP.02B ………………………………. 51

1

I. PENDAHULUAN Saat ini penduduk dunia telah mencapai 7 milliar orang dengan tingkat pertumbuhan sekitar

0,7% setiap tahunnya. Pada tahun 2050 diperkirakan populasi penduduk dunia akan mencapai

9,1 miliar dan diantaranya sebanyak 70% akan tinggal diperkotaan, hal ini menyiratkan

bahwa penduduk di perkotaan akan tumbuh sekitar 1,5% per tahun. Tingkat urbanisasi yang

cepat ini dapat memberikan peluang, tetapi juga menghadapi sejumlah tantangan berat

kedepannya. Sebuah perkotaan juga berperan aktif dalam perubahan ilkim. Peluangnya adalah

terciptanya perkotaan baru yang lebih efisien dengan mengoptimalka nkegiatan ekonomi,

konsumsi energy dan dampak lingkungan atau lebih dikenal dengan “smart city”. Tantangan

pertumbuhan penduduk, urbanisasi dan perubahan iklim serta semakin berkurangnya

cadangan sumber daya alam yang dimiliki mengharuskan para penghuni bumi ini untuk dapat

bertahan hidup dan berkembang selama beberapa decade mendatang. Mengurangi emisi gas

rumah kaca untuk mencegah bencana akibat perubahan iklim menjadi proses yang sulit dan

mahal. Dengan konsep smart city diharapkan akan terwujud sebuah perkotaan yang hemat

energy dengan infrastruktur perkotaan yang efisien sehingga dapat mendukung kegiatan

perekonomian yang optimal dan lingkungan yang nyaman.

Dalam konsep kota pintar atau “smart city”, penggunaan energi diusahakan seminimal

mungkin dan memanfaatkan sumber energi baru dan terbarukan serta meminimalisir emisi

karbon. Sistem distribusi yang handal serta kemampuan mensuplai sendiri untuk waktu yang

cukup lama, akan meminimalisir biaya investasi transmisi dalam kapasitas yang besar dari

sebuah pembangkit yang memiliki rentang jarak distribusi yang cukup jauh. Solusi untuk

masalah transmisi dan distribusi saat ini lebih dikenal dengan teknologi smart grid.

Smart grid adalah suatu jaringan listrik yang menggunakan teknologi digital dan

teknologi maju lainnya untuk memantau dan mengelola transportasi listrik dari sumber

pembangkitan listrik untuk memenuhi perubahan kebutuhan listrik dari pelanggan. Suatu

smart grid secara cerdas mengintegrasikan kegiatan semua pelanggan dalam rangka

memberikan suplai listrik secara efisien, berkesinambungan, ekonomis dan aman.

Smart grid memakai produk inovatif dan bersama-sama melayani dengan monitoring,

kontrol, komunikasi dan self-healing technologies untuk:

a. Memfasilitasi lebih baik hubungan dan operasi dari semua generator dan teknologi.

b. Memberikan keleluasaan kepada pelanggan untuk menentukan bagian dari optimisasi

operasi dari sistem.

2

c. Menyediakan pelanggan dengan informasi dan pilihan untuk suplai.

d. Secara signifikan mengurangi dampak lingkungan dari sistem suplai listrik seluruhnya.

e. Menyediakan level peningkatan kehandalan dan kemanan suplai.

Penyebaran smart grid harus memasukkan tidak hanya pertimbangan teknologi, pasar

dan komersial, dampak lingkungan, pengaturan, penggunaan standar, Information and

Communication Technologies (ICT) dan strategi migrasi tapi juga syarat sosial dan kebijakan

pemerintah.

Smart grid adalah kombinasi dari subsets dari berbagai elemen ke dalam solusi

terintegrasi untuk memenuhi tujuan bisnis dari pemain utama seperti solusi smart grid yang

memerlukan penggabungan untuk keperluan pemakai.

Teknologi smart grid merupakan teknologi yang memanfaatkan kemajuan teknologi

komunikasi, komputer dan cyber untuk pengendalian dan pegoperasian sistem tenaga listrik

dalam distribusi energi listrik. Implementasi smart grid dalam semua aspek kelistrikan dapat

memberikan keuntungan, apabila jumlah pembangkit terbarukan serta unit penyimpan yang

terdistribusi dan terintegrasi meningkat maka emisi CO2 menurun, efisiensi akan meningkat

sehingga biaya operasional menurun, keandalan akan meningkat melalui optimalisasi jaringan

karena memiliki kemampuan mengoreksi diri atau memperbaiki sendiri.

Penerapan teknologi smart grid dapat dilakukan pada sistem kelistrikan kotabesar di

Indonesiaseperti Jakarta (Jabotabek). Sistem kelistrikan Jakartamemiliki beban yang paling

bervariasi dibandingkan dengan kota lainnya, mulai dari rumah tangga, sektor komersial, dan

sektor industri. Peningkatanbeban pada sektor komersial dan industri, serta kebutuhan

keandalan yang tinggi dari sistem tenaga listrik dankebebasan

memilihjenislayananlistrikmeningkat, memperlihatkan secara teoritis bahwa teknologi smart

gridlayak ditimbang untuk diterapkan di Jakarta (Jabotabek).

Di dunia kelistrikan saat ini pengembangan produk dan pengembangan sistem di

bidang smart grid sedang giat-giatnya digalakkan oleh negara manapun dibelahan dunia.

Demikian pula dengan Indonesia, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi saat ini sedang

melakukan “PEREKAYASAAN TEKNOLOGI SMART GRID”, yang akan

diimplementasikan dengan membangun Demo Plant Smart Grid for Smart City di kawasan

PUSPIPTEk – Serpong(smart grid for urban electrification).

Kegiatan laian yang dilakukan adalah melanjutkan pengkajian kinerja dan fungsi dari

sistem smart griduntuk menjadi bahan analisis setelah semua perangkat yang membentuk satu

sistem sudah terpasang semuanya seperti pada smart micro grid Sumba untuk elektrifikasi

pedesaan.

3

II. T U J U A N DAN SASARAN Tujuan kegiatan adalah:

a. Melakukan kajian pengembangan teknologi smart grid for smart city pada kawasan

Puspiptek, Serpong (urban electrification) sebagai kawasan yang mandiri akan energi

listrik dan menjadi area percontohan teknologi smart microgrid.

b. Melakukan pengembangan teknologi smart grid dan kajian kinerja pada demo plant smart

micro grid Sumba untuk rural electrification.

Sedangkan sasaran kegiatan adalah: a. Tersedianya detail engineering design smart grid for smart city Kawasan Puspiptek.

b. Tersedianya kelayakan operasi smart micro grid yang mengintegrasikan energi terbarukan

di Sumba khususnya PV untuk rural electrification.

4

III. PELAKSANAAN KEGIATAN 3.1. Rekayasa SCADA Penerapan Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK Serpong

Kegiatan yang dilakukan adalah:

a. Pengembangan smart meter dan PQ Tools, dimana dilakukan pengkajian persyaratan dan

standar smart meter yang diadopsi/diacudengan titik berat pada:

Sasaran capability smart meter

Requirement Smart Meter yang saat ini dipakai oleh PLN

Kajian requirement smart meter listrik yang berlaku di dunia

Standar-standar yang diacu

Fungsi minimum untuk konfigurasi meter yang dapat digunakan

Fungsi minimum yang harus dimiliki

b. Penerapan smart meter untuk mendukung smart city, dimana dilakukan kajian penerapan

smart meter untuk mendukung smart city dengan titik berat pada:

Survey lokasi dan jaringan kelistrikan

Penentuan lokasi pemasangan smart meter

c. Kaji terap smart micro grid di gedung energi dimana dilakukan:

Kondisi Tempat dan Atap untuk PLTS

Iradiasi Matahari

Penyebaran beban

Kapasitas terpasang

Penentuan arah dan kemiringan panel surya

Analisis dengan menggunakan PVsyst

Detail engineering design smart micro grid

Penyangga PV array (PV array support)

Gambar sistem PLTS

d. Perekayasaan SCADA Small Scale System, dimana dilakukan kajian perekayasaan

SCADA small scale systemdengan titik berat pada:

Melakukan pemahaman umum tentang energy management & control system (emcs)

Kajian sistem komunikasi data menggunakan open virtual private network

Kajian sistem HMI/SCADA

5

3.2. Kajian Kinerja Pada Demo Plant Smart Micro Grid Sumba Kegiatan yang dilakukan adalah:

a. Pengujian dan analisis kinerja sistem PV dan smart genset dimana dilakukan:

Penyediaan Tool dan material untuk membantu kegitan perawatan dan perbaikan

peralatan yang terpasang di SMG Sumba

Perbaikan proteksi sistem komunikasi antar inverter dan RTU menggunakan Optical

isolation system, yang bertujuan untuk melindungi PV inverter Samil dan Schneider

SCADAPack RTU dari electric surge seperti petir dengan mengganti media transfer

data dari serial RS485 menjadi fiber-optic

Pemasangan pyranometer untuk mengetahui dan mencatat data iridiansi matahari,

yang akan digunakan untuk meneliti hubungan antara iradiansi dengan perubahan

frekuensi listrik.

Pengecekan combiner box dan PV module.

Pengecekan inverter.

b. Pengaplikasian sistem penyimpanan energi dan power konverter-nya dimana dilakukan

review terhadap desain peningkatan kestabilan daya output PV dengan teknologi Energy

Management System dari Kyudenko Jepang.

c. Pengujian dan analisis kinerja scada data komunikasi dimana dilakukan penerapan

komunikasi data point to point access antara PV di Bilacenge dengan smart genset di

PLTD Waitabula.

d. Kajian metode operasi baru smart grid atau kajian penerapan smart grid di daerah lain

dimana dilakukan pengupayaan kerjasama dengan mitra untuk melakukan pengkajian

metode operas baru smart micro grid Sumba.

6

IV. HASIL KEGIATAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Rekayasa SCADA Penerapan Smart Grid Di Kawasan PUSPIPTEK Serpong

Hasil kegiatan kajian pengembangan teknologi smart grid for smart city pada kawasan

Puspiptek, Serpong sebagai kawasan yang mandiri akan energi listrik dan menjadi area

percontohan teknologi smart microgriddiberikan pada bagian berikut.

4.1.1 Pengembangan smart meter dan PQ tools Kegiatan berupa pengkajian persyaratan dan standar smart meter yang diadopsi/diacu

dijelaskan sebagai berikut:

a. Sasaran capability smart meter adalah:

Dapat menghitung energy yang terpakai, tegangan, serta arus.

Dapat menyimpan data pengukuran dengan memori yang ditanam di smart meter.

Dapat menampilkan data hasil pengukuran dengan remote dan realtime berupa angka

pada layar metering serta grafik pada remote monitoring (contoh dengan PC atau

gadget).

Metering dapat diremote secara online dari server dan gadget user, sehingga metering

membutuhkan suatu koneksi yang bagus, misalnya dengan wired atau wireless yang

terhubung ke jaringan sehingga dapat diremote web-based dengan menggunakan

TCP/IP.

Dapat memberikan respon yang cepat ketika terjadi abnormalitas hasil pengukuran.

Dapat memberikan perbaikan yang cepat jika terjadi suatu kerusakan (baik dari

operator PLN atau switch control otomatis pada system listrik).

Dapat memberikan alarm di metering dan web saat data yang terhitung diluar batas

standard.

Dapat memberikan saran ketika terjadi alarm.

b. Requirement smart meter yang saat ini dipakai oleh PLN sebagai metering listrik memiliki

karakteristik sebagai berikut:

Smart meter merupakan AMM (automatic meter management), dengan System online

dan realtime dengan billing terpusat ke server, sehingga data kWh dan semua status

kWh maupun eksekusi perintah Tusbung (pemutusan dan penyambungan saluran

listrik) ke atau dari kantor PLN melalui sebuah konsentrator (jaringan).

7

Smart meter bisa di-setting online oleh PLN untuk diturunkan dayanya ketika terjadi

kekurangan daya atau pemeliharaan pembangkit listrik, karena adanya AMM di dalam

smart meter yang merupakan pembatas daya yang dapat diatur setpoint-nya secara

online.

Dapat melancarkan arus perputaran uang (dari hasil pemakaian listrik oleh pelanggan)

sehingga biaya operasional yang dikeluarkan PLN rendah (tidak ada lagi pencatatan

manual dari rumah-ke rumah oleh operator PLN).

Dapat mendeteksi penyalahgunaan energy dan mencari kualitas jaringan yang buruk.

Tidak membutuhkan biaya penyambungan setelah pemutusan akibat tunggakan, dan

PLN tidak membutuhkan petugas cater karena hasil pencatatan smart meter dapat

diketahui secara online melalui server.

Memberikan kelancaran dalam perputaran finansial internal PLN karena besar rupiah

energy listrik dapat diketahui pasti dan saat itu juga dan berkurangnya kebutuhan

operator pencatatan sehingga biaya operasional yang dikeluarkan PLN rendah.

c. Requirement smart meter listrik yang berlaku di dunia adalah Europan Commission

January 2013 – standar untuk Electricity Smart Metering System (ESMS) dengan

karakteristik:

Pada fisik, ESMS harus memiliki:

o Clock : akurasi kurang dari 10 second pada semua waktu UTC.

o Data store.

o Meter listrik.

o HAN (Home Area Network) interface.

o Load switch.

o User interface.

o WAN (Wide Area Network) interface.

Harus menjadi power utama dan dapat beroperasi pada tegangan minimal 230VAC

dan konsumsi daya tidak lebih dari rata-rata 4 watt pada keadaan normal.

Harus dapat me-resume pengoperasian setelah terjadi power failure.

ESMS harus dapat menampilkan Device Identifier pada setiap perangkat listrik yang

terhubung ke EMS untuk diambil pengukurannya dan memiliki sekuritas.

Interface WAN pada ESMS harus dapat dipindahkan tanpa harus memindahkan meter

listriknya. Komunikasi yang dibutuhkan berdasar pada Open Standard.

8

Interface HAN pada ESMS harus dapat men-support komunikasi berdasar Open

Standard.

Koneksi antara ESMS dengan perangkat monitoring harus memenuhi standar sekuritas

jaringan komunikasi, dengan kemampuan mencegah dan mendeteksi semua

interfacenya. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam koneksi jaringan: Personal

Data, Security Credential, Firmware dan data esensial, memiliki Security Log, dan

dapat mengirim alarm melalui WAN interface. ESMS sebaiknya memiliki

kemampuan untuk mencegah “Replay Attacks of information” pada saat autentikasi

identitas system.

System atau command ESMS tidak dapat di modifikasi atau dihapus dari security log.

Untuk komunikasi dengan perangkat monitoring pelanggan melalui HAN, ESMS

harus dapat mengirim informasi dan mengirim alert ke perangkat monitoring

pelanggan. Untuk koneksi perangkat HES (higher education data system), ESMS

harus dapat menerima perintah dari HES, mengirim respond dan alert ke HES.

ESMS harus dapat menyimpan semua informasi yang disimpan di Data Store saat

power mati.

Informasi yang ditampilkan pada user interface ESMS:

o Mode pembayaran (Prepayment atau Credit mode):

Credit Mode: ESMS harus bisa menghitung Meter Balance berdasarkan

konsumsi listrik pelanggan.

Prepayment:

- ESMS harus bisa menampilkan Meter balance dan Emergency credit

balance.

- Saat link komunikasi dengan WAN terputus, ESMS harus tetap bisa

beroperasi dan menjaga kredit balance based on consumption.

- ESMS harus bisa menampilkan Emergency Credit saat Meter Balance

dibawah batas Emergency Credit Treshold:

o Tariff TOU (Time-Of-Using)Register Matrix dan Tariff Block Counter Matrix.

o Meter balance.

o Emergency credit (untuk aktifasi).

o Emergency credit balance ketika aktifasi emergency credit.

o Kondisi low credit.

o Status suplai (enabled atau disabled).

9

o Time-based Debt dan Time-based Debt Recovery.

o Payment-based Debt.

o Rekaman akumulasi debit.

o Standing charge.

ESMS harus memiliki kemampuan untuk menentukan kapan Active Power Import

(daya aktif yang diukur EMS) berlebih. Untuk periode berkelanjutan pada tiga puluh

detik atau lebih, Load Limit Power Threshold (ambang batas daya aktif (kW) diatas

batas limit yang ditentukan), ESMS harus bisa memberikan log di Event Log,

menghitung jumlah kejadian di Load Limit Counter, mengirim alert melalui WAN ke

user interface, men-disable suplai secepat mungkin, member peringatan ke load switch

dan menampilkan beberapa perubahan yang terjadi dan mengirimkan notifikasi

peruubahan state tersebut ke user interface melalui HAN dan WAN interface.

ESMS harus bisa menyimpan: data billing; data rata-rata penggunaan harian; data

energy aktif import; energy aktif export, energy reaktif import, dan energy reaktif

export per-30 menit; status power threshold; dan total energy aktif import dan export,

reaktif import dan export.

ESMS dapat mengukur kualitas tegangan : rata-rata tegangan RMS; RMS extreme

over voltage; RMS extreme under voltage; deteksi tegangan sag RMS; deteksi

tegangan swell RMS; deteksi outage suplai.

d. Standar-standar yang diacu:

IEC 62052-11:2002, Electricity metering equipment (a.c.) – General requirements,

tests and test conditions – Part 11: Metering equipment.

IEC 62053-11:2003, Electricity metering equipment (a.c.) – Particular requirements –

Part 11: Electromechanical meters for active energy (classes 0,5, 1 and 2) Replaces

particular requirements of IEC 60521: 1988 (2nd edition).


Part 22: Static meters for active energy (classes 0,2 S and 0,5 S) Replaces particular

requirements of IEC 60687: 1992 (2nd edition).


Part 23: Static meters for reactive energy (classes 2 and 3) Replaces particular

requirements of IEC 61268: 1995 (1st edition).

10


Part 31: Pulse output devices for electromechanical and electronic meters (two wires

only).


Part 61: Power consumption and voltage requirements.

IEC 62056-42 Ed. 1.0: 2002, Electricity metering – Data exchange for meter reading,

tariff and load control – Part 42: Physical layer services and procedures for

connection-oriented asynchronous data exchange.


tariff and loadcontrol – Part 46: Data link layer using HDLC protocol.


tariff and loadcontrol – Part 47: COSEM transport layers for IPv4 networks.


tariff and loadcontrol – Part 53: COSEM Application layer.

IEC 62059-11:2002, Electricity metering equipment (a.c.) – Dependability – Part 11:

General concepts.

IEC 62059-21:2002, Electricity metering equipment (a.c.) – Dependability – Part 21:

Collection of meter dependability data from the field.

IEC61000-4-30 – Testing and Measurement Techniques – Power Quality

Measurement Methods.

AS62052.21-2006 – Tariff and load control equipment.

IEC62055-31-2005 – Payment system.

ANSI C12.1 for electric meters.

ANSI C12.10 for physical aspects off watt-hour meters.

ANSI C12.20 for electric meters with accuracy class 0.2 and 0.5.

ANSI C37.90.1 for Transient Immunity.

ANSI C62.41 for Surge Immunity.

IEC61000-4-4 for Electrical Fast Transient / Burst Immunity Test.

ANSI C12.18 for Protocol Specification for ANSI Type 2 Optical Port.

ANSI C12.21 of Protocol Specification for Telephone Modem Communication.

SPLN D3.006-1 : 2010 Meter Statik Energi Aktif Fasa Tiga

e. Fungsi minimum untuk konfigurasi meter yang dapat digunakan dapat dilihat pada table

4.1.

11

Tabel 4.1 Fungsi minimum konfigurasi smart meter

f. Fungsi minimum yang harus dimiliki suatu amart meter dapat dilihat pada table 4.2 dan

table 4.3.

12

Tabel 4.2 Fungsi Minimum Yang Wajib Dimiliki Smart Meter (1)

13

Tabel 4.3 Fungsi Minimum Yang Wajib Dimiliki Smart Meter (1)

4.1.2 Penerapan smart meter untuk mendukung smart city

Kegiatan penerapan smart meter untuk mendukung smart city dapat dijelaskan sebagai

berikut:

a. Hasil survey lokasi dan jaringan kelistrikan. Pada DIPA 2016, pilot project aplikasi smart

meter di Puspiptek sementara ditempatkan pada tiga lokasi yakni: Gedung Energi 625

(Teknologi V), Gedung Manajemen BPPT, dan Gedung Elconfoss-IptekNet (Teknologi

III). Adapun profil lokasi dan jaringan kelistrikan akan dijelaskan sebagai berikut:

Gedung energi 625 (Teknologi V)

14

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Gambar 4.1. Gardu Gedung Teknologi V Puspiptek: (a) Pintu

gardu, (b) Trafo tegangan menengah, (c) Tapping tegangan dan

arus, (d) Panel, (e) Jalur kabel, (f) Lokasi instalasi smart meter

Gambar 4.2 Jaringan Kelistrikan Gedung Teknologi V Puspiptek

15

Gedung manajemen BPPT

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Gambar 4.3 Gardu Gedung Manajemen BPPT Puspiptek

(a) Pintu gardu, (b) Trafo tegangan menengah, (c) Tapping tegangan

dan arus, (d) Panel, (e) Jalur kabel, (f) Lokasi instalasi smart meter

Gambar 4.4 Jaringan Kelistrikan Gedung Manajemen BPPT Puspiptek

16

Gedung elconfoss-IptekNet (Teknologi III)

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

Gambar 4.5 Gardu Gedung Teknologi III Puspiptek

(a) Pintu gardu, (b) Trafo tegangan menengah, (c) Tapping

tegangan dan arus, (d) Panel, (e) Jalur kabel, (f) Lokasi instalasi

smart meter

Gambar 4.6 Jaringan Kerlistrikan Gedung Teknologi III

b. Lokasi pemasangan smart meter. Berikut ini adalah rencana lokasi penempatan smart

meter dan jaringan komunikasinya. Lokasi penempatan eksisting yang sudah dilakukan

ditandai dengan titik hijau. Untuk rencana DIPA 2017, rencana lokasi penambahan unit

smart meter ditandai dengan titik biru, kuning dan merah. Satu titik coklat pada Gedung

Energi adalah penempatan prototype smart meter buatan BPPT. Untuk lebih jelasnya,

gambar berikut ini merupakan lokasi-lokasi penempatan smart meter di tiga gedung:

17

RS-

48

5

RS-

48

5

RS-

48

5

Gedung energi 625 (Teknologi V)

Others

PP03A

PHL

KETERANGAN

Existing Itron SL7000 Class 0,5

Proposed Itron NIAS Class 0,5

Proposed Itron NIAS Class 1


For Special Load

Proposed BPPT Smart Meter

PHL = Power Hungry Load

PVX = PV Export

PP02B

PP03B

AC01A

AC02A

AC03A

PP01A

PP02A

PVX

Others

PHL

Others

TRAFO

TM

800 kVA

ELECTRIC

JOCKEY

ELECTRIC

BOOSTER

HALL

AC01B

PP01B

PVX

GS TRANSFER

LVMDP SDP

LUAR

AC02B

AC03B

Gambar 4.7 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gedung Teknologi V Puspiptek

PUSPIPTEK FIBEROPTIC

SWICTH

MOXA WiFi

WiFi

Router

MOXA

LAN

MOXA

LVMDP

Itron SL7000

Itron NIAS Class 1.0 x 5


SDP

Itron NIAS Class 0.5


PP01A


PP02A


PP01B

BPPT Smart Meter

Prototype

Gambar 4.8 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Gedung Teknologi V Puspiptek

Jaringan komunikasi smart meter yang tercluster dalam satu ruangan atau gardu yang

terpisah dari gedung utama menggunakan komunikasi RS-485 yang terhubung ke sebuah

RS485 to Ethernet Converter (MOXA), dimana MOXA tersebut merupakan gateway dari

cluster smart meter yang menggunakan shared dedicated IP address. Sedangkan smart

meter yang ditempatkan menyendiri di panel PP langsung menggunakan private dedicated

IP address. Dikarenakan rumah gardu terpisah dari gedung utama dan constraint/ketentuan

di Puspiptek untuk tidak menggunakan aerial cable, maka diperlukan WiFi Router dan

adapter MOXA yang mensupport WiFi. Rekapitulasi kebutuhan sistem smart meter di

Gedung Teknologi V untuk DIPA 2017 adalah sebagai berikut:

Tabel 4.4 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Gedung Teknologi V No Nama Peralatan/Lokasi Jumlah Keterangan

1 Smart Meter Itron NIAS Class 0.5 Total: 2

Gardu 1

18

RS-

48

5

SDP 1

2 Smart Meter Itron NIAS Class 1.0

Gardu 4 Total: 22

SDP 15

PP01A 2

PP02A 1

3 MOXARS-485 to Ethernet Adapter Total: 2

SDP 1

PP01A 1

4 MOXA RS-485 to WiFi Adapter Total: 1

Gardu 1

5 WiFi Router + Omni Antenna Total: 1

Gedung Teknologi V 1

Gedung manajemen BPPT

PP01A

PP01B

KETERANGAN

Existing EDMI MK10 E Class 0,5

Proposed EDMI MK10 E Class 0,5

Proposed EDMI MK10 E Class 1

AC01A

AC01B

PP02A

PP02B

AC02A

TRAFO

TM

800 kVA

AC02B

ELECTRIC

BOOSTER

GS LVMDP SDP LUAR

Gambar 4.9 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gedung Manajemen BPPT

Puspiptek


SWICTH

MOXA WiFi

WiFi Router

LAN

MOXA

LVMDP

RS-485 SDP

EDMI MK10E

Class 0.5 x 2

EDMI MK10E Class 1.0 x 11

Gambar 4.10 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Gedung Manajemen BPPT

Puspiptek

19

Dikarenakan jarak gardu gedung manajemen yang jauh dari gedung utama serta tidak

ada distribusi di panel LVMDP, maka sistem komunikasi smart meterexisting di gardu

gedung manajemen menggunakan MOXA WiFi. Sedangkan cluster smart meter yang

berada pada ruangan SDP menggunakan RS-485 yang terhubung ke sebuah adapter

MOXA, dimana MOXA tersebut merupakan gateway dari cluster smart meter yang

menggunakan shared dedicated IP address. Rekapitulasi kebutuhan sistem smart meter di

Gedung Manajemen BPPT untuk DIPA 2017 adalah sebagai berikut:

Tabel4.5 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Gedung Manajemen BPPT

No Nama Peralatan/Lokasi Jumlah Keterangan

1 Smart Meter EDMI MK10E Class 0.5 Total: 1

Gardu 1

2 Smart Meter EDMI MK10E Class 1.0 Total: 11

SDP 11

3 MOXA RS-485 to Ethernet Adapter Total: 1

SDP 1


Gardu 1


Gedung Manajemen 1

Gedung elconfoss-IptekNet (Teknologi III) KETERANGAN

Existing Itron SL7000 Class 0,5


Proposed Itron NIAS Class 1 TRAFO

TM

JOCKEY

800 kVA

SDP IPTEKNET

ELECTRIC

GS

LVMDP

SDP BERSAMA

SDP ELCON-FOSS

POMPA

TRANSFER

Gambar 4.11 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gardu Gedung Teknologi III

Puspiptek

Gedung gardu dan pompa pada kawasan Cluster III Puspiptek terpisah dari Gedung

Teknologi III. Sehingga smart meter di gedung gardu merupakan cluster tersendiri yang

menggunakan adapter MOXA yang mensupport WiFi. Gedung gardu dan pompa ini

mengakomodasi catudaya dan air untuk Gedung Teknologi III dengan Gedung Hankam.

Namun, sistem smart meter untuk gedung Hankam tidak diproposalkan untuk DIPA 2017.

20

R

S-4

85

RS-

48

5

RS-

48

5

RS-

48

5

BOOSTER

LUAR

AC01IPT

AC02IPT

AC03IPT

PP01IPT

PP02IPT

PP03IPT

KETERANGAN



BOOSTER

ELECTRIC

AC01BS

AC02BS

AC03BS

PP01BS

LUAR

BOOSTER

TOWER

AC01ELC

AC02ELC

AC03ELC

PP01ELC

LVMDP

SDP

IPTEKNET

LP01IPT

LP02IPT

LP03IPT

SERVER1

SERVER2

LVMDP

SDP

BERSAMA

PP02BS

PP03BS

LP01BS

LP02BS

LP03BS

LVMDP

SDP

ELCONFOSS

PP02ELC

PP03ELC

LP01ELC

LP02ELC

LP03ELC

Gambar 4.12 Rencana Pemasangan Smart Meter di Gedung Teknologi III Puspiptek


SWICTH

LAN

MOXA WiFi

WiFi Router

MOXA MOXA MOXA

LVMDP

Itron SL7000



SDP IPTEKNET



SDP BERSAMA



SDP ELCONFOSS



Gambar 4.13 Jaringan Komunikasi Smart Meter di Gedung Teknologi III Puspiptek

Rekapitulasi kebutuhan sistem smart meter di Gedung Teknologi III untuk DIPA 2017

adalah sebagai berikut:

Tabel 4.6 Rekapitulasi Kebutuhan Sistem Smart Meter Gedung Teknologi III No Nama Peralatan/Lokasi Jumlah Keterangan


Gardu 2

SDP IPTEKNET 1

SDP BERSAMA 1

SDP ELCONFOSS 1


Gardu 3

SDP IPTEKNET 13

SDP BERSAMA 11

SDP ELCONFOSS 12

3 MOXA RS-485 to Ethernet

Adapter Total: 3

SDP IPTEKNET 1

SDP BERSAMA 1

SDP ELCONFOSS 1


Gardu 1

21


Gedung Ipteknet 1

Sehingga, total keseluruhan kebutuhan instalasi smart meter di tiga gedung Puspiptek


Tabel 4.7 Rekapitulasi Total Kebutuhan Sistem Smart Meter No Nama Peralatan/Lokasi Jumlah Keterangan

1 Smart Meter Itron NIAS Class 0.5 7

2 Smart Meter Itron NIAS Class 1.0 61

3 Smart Meter EDMI MK10E Class 0.5 1

4 Smart Meter EDMI MK10E Class 1.0 11

5 MOXA RS-485 to Ethernet Adapter 6

6 MOXA RS-485 to WiFi Adapter 3

7 WiFi Router + Omni Antenna 3

4.1.3 Kaji Terap Smart Micro Grid Di Gedung Energi 4.1.3.1 Kondisi tempat dan atap untuk PLTS

Kondisi atap Gedung Energi 625 PUSPIPTEK rata-rata baik. Jika terjadi hujan lebat, ada

sedikit genangan yang sedikit mengganggu. Pada sekitar atap gedung, terdapat dinding yang

membatasi dan mempunyai tinggi sekitar 1 m pada bagian sisi kiri dan kanan. Untuk bagian

depan terdapat pembatas dinding antar gedung dengan tinggi sekitar 2,5 m. Selain itu juga

terdapat PV existing dan beberapa kompresor AC. Layout atap Gedung Energi 625 dapat

dilihat pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Layout Atap Gedung Energi 625

22

Spesifikasi atap sebagai berikut :

a. Beton : fc’ = 30 Mpa (K-350), Mempunyai kekuatan tekan 350 kg/cm2 pada umur

beton 28 hari dengan kubus beton 15x15x15 cm

b. Tulangan : D > 10 BJTD 40, fy = 400 Mpa

D < 10 BJTP 24, fy 240 Mpa

Mempunyai jenis baja tulangan deformasi (ulir) untuk diameter lebih dari 10 mm

dengan tegangan leleh 40 kN/cm2 , kekuatan tarik minimum 57 kN/cm2 dan

perpanjangan minimum 16%. Sedangkan untuk yang berdiameter kurang dari 10 mm

memiliki jenis baja tulangan polos dengan tegangan leleh 24 kN/cm2, kekuatan tarik

minimum 39 kN/cm2 dan perpanjangan minimum 18 %. Lebih jelasnya, kondisi lahan

PLTS ditampilkan pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Kondisi lahan PLTS

No Kondisi Keterangan Keterangan kelayakan

1

Kondisi Lokasi

PLTS

Pada Atap gedung, dengan lahan

sekitar gedung berupa area hijau dan

tidak banyak gedung-gedung tinggi

Layak

2

Jenis Atap

PLTS

Lapisan beton dengan kekuatan k-

350 dengan spesifik tulangan

menggunakan baja ulir dan baja

polos.

3 Luas Atap

PLTS

31.5 m x 13.8 m (atap terbatas,

namun cukup)

4

Kondisi Jalan

Menuju Lokasi

PLTS

Kondisi jalan sangat baik, dengan

standar jalan menuju gedung kantor

4.1.3.2 Iradiasi matahari Koordinat lokasi PLTS yang akan dibangun di atap Gedung Energi Kluster V Puspiptek,

Kecamatan Serpong, Kota Tangerang Selatan, Provinsi Banten ialah 6°21'34.4"S

106°39'58.9"E. Potensi energi matahari yang diperoleh saat survei untuk koordinat tersebut

23

adalah sebesar sekitar 830 watt/m2, jam 10.00 WIB menggunakan alat ukur solar meter.

Pengambilan sample setiap jam mulai pukul 9-13

Tabel 4.9 Hasil pengukuran radiasi matahari

Jam Maksimum (W/m2) Minimum (W/m2) Rata-rata (W/m2)

9:00 902 735 845

10:00 865 746 830

11:00 460 350 404

12:00 359 256 285

13:00 659 241 476

Gambar 4.15 Pengukuran iradiasi matahari

4.1.3.3 Penyebaran beban Gedung Energi terdiri atas tiga lantai. Pada Gedung Energi 625 untuk area sayap B telah

dipasang sistem monitoring energi (SEMS) dengan memasang meter pada masing-masing

panel di tiap lantai. Data rata-rata beban pada setiap lantai per bulan berdasarkan database

SEMS ditunjukkan oleh Tabel 4.10 berikut.

Tabel 4.10 Daya maksimum beban lampu dan AC di Gedung 625 sayap B.

Bulan

Lantai

Daya AC

Maksimum

(kW)

Daya Lampu

Maksimum

(kW)

Maret

1 14.86 5.86

2 37.49 19.05

3 19.96 29.74

24

April

1 18.25 5.82

2 35.67 11.83

3 16.87 23.48

Mei

1 15.15 5.12

2 34.95 2.74

3 16.33 19.05

Juni

1 15.3 5.25

2 28.06 2.44

3 21.62 24.09

Juli

1 15.06 5.43

2 31.43 2.25

3 12.74 9.32

Agustus

1 18.49 9.97

2 35.63 2.34

3 15.21 27.8

September

1 14.89 7.61

2 36.08 2.17

3 20.99 19.4

Berdasarkan data pada Tabel 4.10 di atas maka rata-rata beban di Gedung Energi 625

dirangkum dalam Tabel 4.11 sebagai berikut:

Tabel 4.11 Rata-rata beban di Gedung 625 sayap B.

Lokasi

Beban AC (kW)

Beban Lampu (kW)

Lantai 1 16 6.44

Lantai 2 34.19 6.12

Lantai 3 17.67 21.84

4.1.3.4 Kapasitas terpasang Suplai dari PLN masuk melalui trafo 20 kV, 380/220 V dengan kapasitas 800 kVA. Berikut

beban yang terpasang berdasarkan As Built Drawing Panel SDP pada gedung 625:

Tabel 4.12 Daya terpasang pada Gedung 625.

Lokasi

Panel Kapasitas

Terpasang (W)

Ex. PTKKE

PP.01B 14.494

PP.02B 14.569

PP.03B 14.845

25

PP.AC01B 25.400

PP.AC02B 41.200

PP.AC03B 28.450

Total 138.958

PTPSE

PP.01A 35.172

PP.02A 32.981

PP.03A 30.453

PP.AC01A 85.900

PP.AC02A 95.600

PP.AC03A 91.800

Total 371.906

HALL 29.150

ELEKTRONIK 6.000

BOOSTER 1.100

TOTAL 547.114

4.1.3.5 Penentuan arah dan kemiringan panel surya Panel surya akan maksimal menghasilkan energi listrik jika sinar matahari jatuh tegak lurus

mengenai permukaannya. Keadaan ini tidak mungkin di capai secara terus menerus tanpa alat

mekanik yang membuat panel surya mengikuti gerak matahari (solar tracker). Untuk panel

surya yang diletakan secara tetap, rujukan umum kemiringan panel surya adalah seperti yang

diilustrasikan pada gambar 4.16.

Gambar 4.16 Rujukan sudut kemiringan panel surya di berbagai tempat

Untuk wilayah Indonesia, daerahnya terletak di sekitar garis khatulistiwa dengan

latitude antara 11o LS dan 6o LU, solar panel idealnya diletakkan hampir mendatar sejajar

dengan bumi dengan kisaran kemiringan antara 0-13 derajat. Tetapi untuk menjamin

mengalirnya air hujan dan kemapuan membersihkan deposit debu jika hujan, sebaiknya panel

surya diposisikan pada sudut kemiringan yang dicari dengan software PVsyst pada harga

26

tertinggi dimana global on collector plane maksimum. Untuk Gedung Energi Puspiptek sudut

kemiringan panel surya optimal adalah 13 (tiga belas) derajat menghadap ke utara.

4.1.3.6 Analisis dengan menggunakan PVsyst

Analisis dengan menggunakan software PVsyst secara rinci dapat dilihat pada lampiran

(report PVsyst).

4.1.3.6.1 Hubungan Iradiasi Matahari Terhadap Pemakaian Energi Listrik Berdasarkan pada hasil simulasi software PVsyst, intensitas iradiasi global matahari

(kWh/m2/bulan) bulanan pada tahun 2016 di Gedung Energi B2TKE Serpong ditunjukkan

oleh gambar 4.17. Gambar tersebut menunjukkan bahwa irradiasi global paling tinggi terjadi

pada Maret 2016 dan paling rendah pada Desember 2016.

Gambar 4.17 Intensitas iradiasi matahari bulanan di Gedung Energi 625 Serpong

Pada Gambar 4.18 dapat dilihat iradiasi global matahari (kWh/m2) yang diukur oleh tim

survei energy surya pada tanggal 8 November 2016, dimana terlihat iradiasi mencapai

maksimum pada jam 10 siang dan mencapai nilai 900 kWh/m2.

Gambar 4.18 Intensitas iradiasi matahari pada satu hari

27

4.1.3.6.2 Perhitungan Kapasitas PLTS Langkah-langkah dalam perhitungan kapasitas PLTS yang akan didesain dengan bantuan

software PVsyst adalah dengan memasukkan data lokasi dan komponen-komponen lain PLTS

yang mungkin belum tersedia pada pilihannya. Lokasi dan komponen-komponen ini

dimasukkan melalui menu "Database". Lokasi adalah Gedung Energi No. 625 B2TKE

Serpong yang didefinisikan dengan memasukkan koordinat (latitude dan longitude) serta

perintah kepada PVsyst untuk meng-import data meteo Gedung Energi No. 625 B2TKE

Serpong dari website NASA SSE. Sementara komponen-komponen PLTS dimasukkan

dengan terlebih dahulu mengetahui spek pabrikannya. Komponen-Komponen yang harus

dimasukkan adalah:

a. Panel Surya:

Manufacture : ---

Type

Peak Watt Rating

Optimum operating voltage (Vmp)

Optimum operating current (Imp)

: PV315‐36V‐CS6U : 315 Wp

: 36,6 VDC

: 8.61 A

b. Baterai Lithium:

Manufacture : ---

Type : Lithium-Battery

Voltage Rating : 240 V

Kapasitas : 9,6 kWh c. MPPT Controller:

Manufacturer ---

Type : B2TKE-BSC65A‐240V-M1

Voltage Rating : 240V

Current rating : 65A charging dan 50A discharging d. Inverter

28

Manufacture : ---

Type : B2TKE-10kW1000VDC-3P-M1

Voltage Rating : 200VDC-1000VDC / 380Vac

Daya Keluaran : 10 kW

Current rating : 80 A

Kemudian simulasi "Grid Connected" sistem dilakukan dengan memasukkan lokasi

gedung yang akan di analisis melalui menu "Site and Meteo". Selanjutnya arah dan

kemiringan panel surya ditentukan melalui menu "Orientation". Pada menu "Orientation"

harga optimal kemiringan panel dicari dengan cara trial-and-error, yaitu kemiringan panel

dicari dengan menukar-nukarkan sudut kemiringan (dari tinggi ke rendah) tertinggi pada

harga global on collector plane maksimum seperti pada gambar 4.19.

Gambar 4.19 Penentuan Sudut Kemiringan dengan PVsyst

Selanjutnya beban didefinisikan melalui menu "User Needs" dengan mengambil beban

dari tabel "Beban Bulanan Gedung" dan didefinisikan sebagai beban tetap bulanan setiap

tahunnya. Rata – rata beban setiap tahun ditunjukkan oleh gambar 4.20.

29

Gambar 4.20 Beban Penerangan di Lantai 2 Gedung Energi B2TKE

Selanjutnya komponen seperti Panel Surya, MPPT Controller dan Baterai, dipilih pada

menu sistem dengan mengambil data dari yang telah terlebih dahulu dimasukkan melalui

menu "Database". Pilihan komponen PLTS dilakukan seperti yang ditunjukkan pada gambar

4.21.

Gambar 4.21 Jumlah Panel Surya dan MPPT Controller

Hasil simulasi software PVsyst untuk sistem "Grid Connected" Gedung Energi 625

B2TKE adalah seperti ditampilkan pada tabel 4.13. Jumlah Inverter ditentukan dengan

melihat beban puncak harian serta menambah cadangan permintaan daya harian sebesar 30%.

30

Tabel 4.13 Peralatan dasar PLTS Gedung Energi Serpong dengan simulasi PVsyst

No.

Item

Jumlah

Keterangan

1

Daya Puncak kurva beban

10 kW

Disuplai oleh 1 inverter 10kW

2

Panel Surya: 315Wp

32 unit Setiap string terdiri atas 16 seri dan 2 paralel

3 Baterai Lithium: 240V, 60Ah

1 unit

1 unit modul baterai 9,6 kWh

4 Monitoring System 1 unit Software dan minor hardware

4.1.3.6.3 Susunan panel surya

Dari perhitungan PVsyst diketahui bahwa setiap grup terdiri atas 16 seri dan 2 paralel = 32

panel surya. Perkiraan jumlah panel surya paralel didasarkan pada kapasitas arus maksimum

MPPT Solar Battery Charger yaitu 17.22 A, sementara setiap string (16 seri) panel surya

memiliki kapasitas arus hubung singkat 9,18 A. Desain susunan modul surya ditunjukkan

pada gambar 4.22.

31

Gambar 4.22 Tampak Susunan Modul Surya di Gedung Energi 625 Serpong

Dari Tata Letak PLTS Gedung Energi 625 Serpong, diperoleh bahwa lahan yang tersedia

sebesar 13 m x 31 m mencukupi luasnya. Namun untuk menghindari bayangan, pemasangan

PLTS tidak terlalu dekat dengan dinding atap, untuk menyesuaikan agar bayangan dapat

diminimalisir.

4.1.3.6.4 Shading Antar Baris Panel Surya Hasil simulasi dengan PVsyst diketahui bahwa untuk jarak antar baris panel surya (pitch)

sebesar 0,02 m, bayangan antar baris tidak pernah terjadi sepanjang tahun. Shading terbesar

terjadi di pagi dan sore hari di bulan Desember akibat dari bayangan dari dinding atap. Akibat

dari shading yang ditimbulkan tersebut, PLTS kehilangan daya paling banyak sekitar 0.4%

saat matahari terbit dan terbenam dibulan Juni. Sementara pada kondisi matahari terik di siang

hari, shading tidak pernah terjadi. Grafik simulasi shading dengan PVsyst ditunjukkan oleh

gambar 4.23, gambar 4.24 dan gambar 4.25.

32

33

Gambar 4.23 Grafik Bayangan Setiap tanggal 21 dalam Setahun

Gambar 4.24 Shading tahunan pada pukul 8 pagi

Gambar 4.25 Shading akibat dinding pada 21 November pukul 16.30

Plot lintasan matahari sepanjang tahun yang menunjukkan lama penyinaran matahari di

Gedung Energi 625 Puspiptek ditunjukkan pada gambar 4.26. Gambar tersebut menunjukkan

bahwa lama penyinaran matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek mencapai 12 jam per hari.

34

Gambar 4.26 Plot lintasan matahari di Gedung Energi 625 Puspiptek

4.1.3.7 Detail engineering design smart micro grid

4.1.3.7.1 Perencanaan teknis

Sistem PLTS yang diusulkan dibangun di Gedung Energi 625 PUSPIPTEK, Serpong,

Tangerang Selatan merupakan sistem PLTS Grid-Connected, dapat dilihat pada gambar 4.27.

Panel Surya 8x320 Wp

Group 1 (1)

Panel Surya 8x320Wp

Group 1 (2)

Panel Surya

8x320Wp Group 2 (1)

Panel Surya 8x320Wp

Group 2 (2)

Array com-

biner box Group 1

Array com-

biner box Group 2

MPPT

Controller

Group 1

MPPT

Controller

Group 2

Baterai

Management

Modul baterai

Group 1 (1)

Modul baterai

Group 1 (2)

Modul

baterai

Group 2 (1)

Modul baterai

Group 2 (2)

DC bus Sub panel

Group 1

Sub panel

Group 2

Inverter B

10 kW

Vdc = 240

Vac = 220

AC bus

Beban

Gambar 4.27 Konfigurasi sistem PLTS Grid-Connected di Gedung Energi 625

4.1.3.7.2 Modul surya Spesifikasi modul surya PLTS Terpusat meliputi:

a. Jenis modul adalah Polycrystalline Silicon

35

b. Output Modul Surya (Peak Power Output) per unit minimum 315 Wp, karakteristik hasil

tegangan tes produsen harus terbaca pada modul (Manufacture, Serial Number, Peak Watt

Rating, Peak Current, Peak Voltage, Open Cicuit Voltage dan Short Circuit Current)

c. Efisiensi modul surya minimum 16%

d. Menggunakan produk dalam negeri, yang dibuktikan dengan melampirkan salinan tanda

sah capaian Tingkat Komponen Dalam Negeri (TKDN) yang diterbitkan oleh Kementerian

Perindustrian Republik Indonesia.

4.1.3.7.3 Konfigurasi Sistem Konfigurasi sistem PLTS yang akan digunakan adalah AC Coupling. Inverter yang

ditawarkan harus memenuhi spesifikasi sesuai konfigurasi tersebut. Inverter digunakan untuk

mengubah arus searah dari modul surya menjadi arus bolak balik dan selanjutnya akan

didistribusikan ke beban listrik gedung dan ke jaringan listrik PLN. Inverter yang digunakan

harus mempunyai fleksibilitas yang memungkinkan penambahan jumlah inverter ketika ada

kenaikan permintaan daya. Inverter yang digunakan juga harus mempunyai kemampuan

untuk bisa beroperasi paralel ketika kebutuhan daya meningkat di daerah tersebut dan

mempunyai kemampuan untuk bisa diintegrasikan (hybrid) dengan listrik PLN atau

pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan lainnya seperti energi angin atau bahkan

dengan PLTD.

Hal ini dilakukan mengingat PLTS hybrid ini dapat menjadi back up untuk beban kritis

yang ada di gedung jika suplai dari PLN. Apabila inverter yang ditawarkan berupa inverter

produk dalam negeri, maka wajib melampirkan salinan tanda sah capaian Tingkat Komponen

Dalam Negeri (TKDN) yang diterbitkan oleh Kementerian Perindutrian Republik Indonesia

dan akan menjadi nilai tambah.

Untuk konfigurasi AC Coupling, inverter yang digunakan 2 (dua) jenis yaitu inverter

on-grid (solar inverter) dan inverter off-grid (battery inverter). Kedua inverter harus dapat

terkoneksi dan berkomunikasi. Hal ini memungkinkan komunikasi antar inverter on-grid dan

off-grid yang terpisah-pisah dengan jarak yang jauh. Dengan fitur ini, semua inverter dapat

berkomunikasi. Dengan mengubah frekuensi AC, inverter juga harus mempunyai kemampuan

untuk dapat meregulasi fluktuasi beban atau frequency-shift power control (FSPC).

Pada siang hari, seluruh energi yang dihasilkan oleh modul surya akan dialirkan

langsung oleh inverter on-grid langsung ke jaringan listrik PLN dan beban yang ada di

36

gedung perkantoran. Jika beban yang dilayani lebih kecil dari energi yang dihasilkan oleh

modul surya, maka kelebihan energi tersebut akan dipakai untuk mengisi (charging) baterai

atau disalurkan ke jaringan PLN. Pada saat baterai dalam kondisi penuh, maka inverter off-

grid akan secara otomatis menghentikan suplai ke baterai. Sebaliknya, jika beban yang

dilayani lebih besar dari energi yang dihasilkan, maka inverter off-grid akan mengkonversi

energi yang tersimpan pada baterai (discharging) untuk melayani beban. Spesifikasi On-Grid

Inverter (Solar Inverter):

a. Daya output total : minimum daya output total disesuaikan dengan kapasitas output

pembangkit (PLTS)

b. Jumlah inverter : menyesuaikan dengan daftar kuantitas dan harga

c. Tegangan output : 3/ N/ PE; 230/ 400 VAC, 50 Hz, fasa tiga

d. Gelombang output: sinus murni

e. Efisiensi : ≥ 97% (maksimum)

f. Sistem proteksi : over load, short circuits, over temperature, over/under voltage,

reverse polarity

g. Indikator (LCD display) : Inverter Voltage dan Current, Inverter Frequency, Load

Current dan Load Voltage

h. Inverter harus dapat bekerja secara paralel (parallel operation/ stacking)

i. Dilengkapi dengan management control untuk mengatur energi yang masuk dan keluar

dari inverter.

j. Dilengkapi dengan fitur data logger dan communication/ interface untuk komunikasi data

dengan Remote Monitoring System

k. Indeks proteksi : IP65

l. Garansi produk : minimal 5 (lima) tahun (factory warranty terms wajib dilampirkan)

4.1.3.7.4 Baterai (Battery Bank)

Baterai berfungsi untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya sebelum

dimanfaatkan untuk mengoperasikan beban. Baterai berperan sebagai penyimpan listrik dan

sekaligus sebagai penstabil tegangan dan arus listrik.

37

Baterai dapat diartikan sebagai sel listrik yang berlangsung proses elekro kimia secara

bolak-balik (reversible) dengan nilai efisiensi yang tinggi. Disini terjadi proses pengubahan

tenaga kimia menjadi tenaga listrik, dan sebaliknya tenaga listrik menjadi tenaga kimia

dengan cara regenerasi dari elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik

dengan arah yang berlawanan di dalam sel-sel yang ada dalam Baterai. Saat pengisian tenaga

listrik dari luar diubah menjadi tenaga listrik didalam Baterai dan disimpan didalamnya.

Sedangkan saat pengosongan, tenaga di dalam Baterai diubah lagi menjadi tenaga listrik yang

digunakan untuk mencatu energi dari suatu peralatan listrik.

Baterai yang digunakan, yaitu jenis baterai rechargeable (dapat diisi kembali). Hingga

saat ini baterai yang umumnnya digunakan pada peralatan portable adalah:

a. Nickel-Cadmium (NiCd). Baterai Nickel Cadmium (NiCd) yang diproduksi pertama kali

tahun 1994, terbuat dari campuran Nikel dan Cadmium. Baterai NiCd adalah tipe

rechargeable, baterai paling lama yang ada di dunia dan karena kapasitasnya yang besar,

maka baterai ini dipilih untuk ponsel-ponsel lama yang menggunakan tenaga besar. Saat

ini sudah jarang atau bisa dikatakan tidak ada lagi ponsel yang masih menggunakan

baterai jenis ini, tidak lain karena ukuran dan beratnya yang besar, juga proses

pengisiannya yang merepotkan seperti:

Baterai baru harus dicharge selama 12 jam nonstop, dan selanjutnya pengisian

dilakukan pada saat baterai NiCd sudah benar-benar habis.

Baterai NiCd mempunyai permanen memory effect, bila diisi pada saat tidak benar-

benar habis, maka baterai semakin lama kapasitasnya semakin menurun dan akhirnya

mati total.

Karakteristik baterai NiCd:

Nominal satu sel baterai NiCd adalah 1,2V.

Baterai bertegangan nominal lebih tinggi beberapa sel yang dihubungkan seri.

Kelebihan baterai NiCd dibandingkan ketiga jenis lainnya adalah kemampuannya

dalam menangani beban tinggi, selain itu baterai NiCd 5 kali lebih cepat dicharge

dibandingkan dengan baterai NiMH atau 20 kali lebih cepat dibandingkan baterai

Lithium, karena bisa menggunakan fast charger.

Kelemahan baterai ini dibandingkan dengan baterai Lithium adalah kapasitas simpan

rendah, ratio daya/ berat yang lebih rendah dan adanya efek memori. Selain itu, baterai

38

NiCd yang telah dicharge dapat kosong sendiri (self discharging) walaupun tidak

dipakai energinya hilang 22% dalam 24 jam.

Baterai NiCd yang sudah lemah tidak bisa langsung dicharge, harus kosong dulu

sampai benar-benar habis sebelum di charge.

Jika diisi lebih dari 10 jam dengan arus rendah akan cepat lemah, karena ada efek

memori, baterai tidak mampu bekerja walaupun terisi penuh, hal ini terjadinya karena

pengendapan kristal logam pada elektroda negatif, sehingga kapasitas baterai akan

berkurang, impedansi (tahanan dalam) meningkat sehingga terjadi drop tegangan pada

saat di bebani hanya berfungsi sebentar.

b. Nickel Metal Hydribe (NiMH). Baterai Nickel Metal Hydride (NiMH) yang

dikembangkan akhir tahun 1980 adalah pengembangan baterai NiCd dan merupakan

generasi baru dari rechargeable baterai, keuntungannya adalah beratnya yang lebih ringan

serta memory effect yang bersifat temporary, tetapi memory effect ini bisa menjadi

permanen bilamana proses charging yang dilakukan tidak benar. Selain itu, baterai NiMH

lebih ramah terhadap lingkungan. Sampai sekarang baterai ini masih banyak ditemui di

pasaran, terutama untuk ponsel-ponsel yang menengah ke bawah disebabkan harganya

lebih murah, sehingga bisa menekan harga ponsel secara keseluruhan. Karakteristik

Baterai NiMH:

Tegangan nominal satu sel baterai NiMH adalah 1,2V.

Self discharcging-nya lebih kecil dibandingkan baterai NiCd tergantung pada tipenya

sekitar 6-16% energi akan hilang dalam 24 jam.

Cara charging-nya yang salah akan mengakibatkan beterai tidak bekerja normal,

meskipun baterai terisi penuh tetapi akan menyatakan habis walaupun digunakan

sebentar.

Baterai NiMH dapat menyimpan energi 2 kali lebih banyak dibandingkan dengan

baterai NiCd.

c. Lithium Ion (Li-Ion). Baterai ini adalah baterai generasi ke-3 dari rechargeable baterai,

dan keuntungannya terhadap baterai NiMH maupun NiCd adalah berat dan ukurannya

yang ringan, sehingga bisa membuat ponsel yang keluar sekarang sudah menggunakan

baterai jenis ini. Keunggulan baterai ini adalah tidak adanya memory effect pada saat

charging, sehingga tidak perlu menunggu baterai ini habis baru melakukan charge.

Karakteristik baterai Li-Ion:

39

Tegangan nominal baterai Li-Ion adalah 3,6V.

Elektrolit dalam baterai Li-Ion sangat reaktif, bocornya dapat mengakibatkan karat

pada peralatan.

Elektrolit dalam baterai Li-Ion ditempatkan dalam casing logam yang stabil dan kuat.

Mikrokontoler dan sensor-sensor di pasang pada casing untuk mencegah panas

berlebih dan overcharging.

Kerapatan energi baterai Li-Ion mampu menyimpan energi 3 kali lebih banyak

dibandingkan dengan baterai NiCd.

Baterai Li-Ion tidak memeliki efek memori maupun lazy baterai, sehingga baterai

tidak perlu dikosongkan sebelum di charge.

Self discharging juga lebih kecil yaitu sekitar 10% dalam 24 jam.

Impedansi (tahanan dalam) baterai Li-Ion lebih tinggi dibandingkan dengan NiCd dan

NiMH yaitu 200-250 mili Ohm, akibatnya baterai cepat menjadi panas dan

tegangannya drop jika dibebani terlalu berat.

Litium sangat reaktif, bahan kimia di dalam baterai akan terurai dengan sendirinya dan

setelah 2 tahun beterai menjadi tidak dapat digunakan lagi walaupun baterai tersebut

disimpan saja.

d. Lithium Polymer ( LiFePO4). Baterai ini adalah generasi terbaru dari rechargeable

baterai, keunggulannya adalah ramah terhadap lingkungan, sedangkan kemampuan

lainnya sama persis dengan baterai Lithium Ion. Perawatan baterai Lithium Polymer ini

sama persis dengan baterai Lithium Ion, Karakteristik baterai Li-Polymer:

Nominal tegangan baterai Li-Polymer adalah 3,6V.

Elektrolit dalam baterai Li-Polymer berbentuk padat dan tidak reaktif sehingga

menyederhanakan cassing baterai.

Baterai Li-polymer dapat dibuat pada peralatan ukuran yang sangat tipis dan fleksibel

sehingga cocok digunakan dalam ukuran mini.

Dibandingkan dengan baterai Li-Ion dengan kapasitas yang sama, baterai Li-Polymer

bobotnya lebih ringan 10-15%.

Spesifikasi Baterai (Battery Bank) yang digunakan meliputi:

Jenis baterai : Lithium Polymer ( LiFePO4), dengan teknologi terkini.

Umur teknis pemakaian (service life time) pada aplikasi PLTS minimal 10 (sepuluh)

tahun

40

Garansi produk : minimal 10 (sepuluh) tahun untuk penggunaan pada aplikasi PLTS

(factory warranty terms wajib dilampirkan). Garansi mencakup layanan purna jual

produsen yang menjamin baterai dapat beroperasi pada PLTS selama 10 (sepuluh)

tahun.

Total kapasitas baterai (dinyatakan dalam kiloWatt-hour) menyesuaikan dengan total

kapasitas minimum yang tercantum pada Daftar Kuantitas dan Harga. Total kapasitas

tersebut adalah jumlah energi yang dapat dipergunakan (usable energy)

Penempatan baterai harus memperhitungkan faktor keamanan (safety) bagi peralatan

yang lainnya dan memperhitungkan aspek-aspek teknis lainnya yang dapat

mempengaruhi umur teknis baterai (life time)

Konektor baterai menggunakan tembaga dan diberi pelindung isolator agar aman bagi

operator.

Dilengkapi proteksi baterai dan cadangan fuse minimal sebanyak 10%

Melampirkan salinan sertifikat ISO 9001 dan 14001 dari produsen

Melampirkan Sertifikat dan Hasil Tes Uji Produk (dapat berupa tes uji dari tipe/ seri

produk yang sama) yang dikeluarkan oleh Lembaga Uji Independen (bukan

merupakan uji QA dari produsen). Sertifikat/ Hasil Uji Produk harus sesuai dengan

spesifikasi baterai yang ditawarkan.

o Electrical Parameters

- Usable capacity : 9.6 kWh

- Cycle stability : 8.000

- Input Voltage : 51.2 VDC

- Output Voltage range : 320 - 460 VAC

- Nominal charging power : 6.400 W

- Nominal discharge power : 6.400 W

- Max. charging current : 16 A

- Max. discharge current : 16 A

o General data

- Battery technology LiFePO4

- Protection class 1

- Installation type Indoor installation

- Ambient temperature range 5 - 35°C

- Permitted humidity 0 - 95 %

41

- DC connection technology Screw terminals 2.5 - 16 mm²

- Certificates and compliance with standards IEC/EN 62133; EN 61000-6-

2:2005, EN 61000-6-3:2007 + A1:2011, EN 62311:2008, FCC Part 15 Subpart

B:2012 ClassB, UN 38.3

- INTERFACES Battery Connection to inverter Modbus RTU (RS485)

4.1.3.7.5 Remote Monitoring System (RMS)

Parameter-parameter, data-data dan informasi-informasi dari sebuah sistem Smart Grid sangat

diperlukan untuk menganalisa kehandalan sistem, export-import energi dari pembangkit dan

metering data Smart Meter. Oleh sebab itu, sebuah Remote Monitoring System yang dapat

diakses secara remote melalui ethernet atau internet web browser (melalui sebuah modem

GPRS/ GSM) sangat diperlukan. Beberapa user mulai dari level management hingga teknisi

dapat mengakses data-data utama dari sensor, actuator dan Smart Meter (data logging)

termasuk alarm jika terjadi gangguan (faults) dan data-data lainnya yang kemudian disajikan

pada sebuah user interface.

Interface dilengkapi dengan data serial maupun data TCP/IP dengan protocol yang

umum digunakan misalnya Protocol Modbus. Teknologi komunikasi yang digunakan dalam

penyaluran data yakni ethernet LAN (Data TCP/IP) dan RS485 atau RS232 (Data Serial).

Sementara itu, pembacaan metering energi yang berasal dari Smart Meter terkadang

disalurkan melalui protocol yang mengikuti produsen dari suatu Smart Meter, bila terjadi hal

demikian kiranya diperlukan suatu alat converter guna mengkonversi data pada suatu tipe data

tertentu menjadi tipe data yang lebih memudahkan dalam instalasi jaringan komunikasi data

dalam suatu plant. Converter yang dimaksud dapat berupa Modbus device server atau

Modbus Gateway, Modbus Converter atau nama lain yang sejenis, selain itu juga terdapat

converter-converter sejenis yang berfungsi bukan hanya sebagai converter tapi juga sebagai

server data.

Setelah suatu data diakuisisi dalam suatu sistem akuisisi data selanjutnya diperlukan

suatu software akuisisi data guna mensupervisi data secara massif dan akurat yang biasa kita

kenal dengan SCADA. SCADA adalah suatu sistem yang dapat memonitor dan mengontrol

suatu peralatan atau sistem jarak jauh secara real time. SCADA terdiri atas

perlengkapan hardware dan software.

42

SCADA pada sistem tenaga listrik berfungsi mulai pengambilan data pada peralatan

pembangkit hingga beban, pengolahan informasi yang diterima, sampai reaksi yang

ditimbulkan dari hasil pengolahan informasi. Secara umum fungsi dari SCADA adalah:

a. Penyampaian data

b. Proses kegiatan dan monitoring

c. Fungsi kontrol

d. Penghitungan dan pelaporan

Dengan adanya peralatan SCADA penyampaian dan pemrosesan data dari sistem

Smart Grid akan lebih cepat diketahui oleh operator (dispatcher) maupun level manager.

Informasi pengukuran dan status indikasi dari sistem Smart Grid dikumpulkan dengan

menggunakan peralatan yang ditempatkan mulai dari sisi pembangkit hingga pada sisi beban.

Kontrol penyaluran sistem peralatan memungkinkan penyampaian data secara remote.

Dalam pengelolaan data juga diperlukan suatu sistem database yang handal guna

pengelolaan data secara informatif, tepat guna dan bereaksi cepat terhadap suatu keadaan.

Database adalah sebuah metode untuk menyimpan secara sistematik dan mengambil

kembali data menggunakan program komputer. Pengelolaan database secara fisik tidak

dilakukan oleh pemakai secara langsung, tetapi ditangani oleh perangkat lunak yang spesifik.

Perangkat lunak ini yang disebut DBMS (Database Management System). Perangkat lunak

inilah yang akan menentukan bagaimana data diorganisasi, disimpan, diubah dan diambil

kembali. Selain itu juga, perangkat lunak bertugas menerapkan mekanisme pengamanan data,

pemakaian data bersama dari banyak pengguna, pemaksaan keakuratan/konsistensi data dan

sebagainya. Kebanyakan DBMS bekerja dengan metode relasional sehingga sering disebut

RDBMS (Relational Database Management System).

Sistem database relasional (RDBMS) inilah yang akan digunakan sebagai tempat

penyimpanan data yang diperoleh dari SCADA menggunakan database relasional. Relational

Database Management System (RDBMS) adalah program yang melayani sistem databse yang

entitas utamanya terdiri atas beberapa tabel yang mempunyai relasi dari satu tabel ke tabel

yang lain. Suatu database terdiri atas banyak tabel. Tabel ini terdiri atas banyak field yang

merupakan kolomnya. Isi tiap baris dari tabel inilah merupakan data.

Untuk membuat sistem basis data yang terintegrasi maka antara satu tabel dengan

tabel lain mempunyai hubungan yang harus selalu diperlihara. Setiap tabel mempunyai

sebuah primary key, primary key ini kemudian dihubungkan dengan tabel kedua dan menjadi

foreign key untuk tabel kedua ini. Dengan menggunakan database relasional, maka data akan

43

secara konsisten disimpan di suatu tabel, kemudian tabel lain yang membutuhkan data lainnya

tinggal menghubungkan melalui foreign key.

Beberapa hal yang diperhatikan dalam pemilihan perangkat lunak Relational

Database Management System adalah sebagai berikut:

a. Perangkat lunak RDBMS harus dapat dijalankan di berbagai platform sistem operasi yang

umum digunakan saat ini, seperti Windows, Linux, Mac untuk mendukung kinerja yang

lebih baik dan efisien.

b. Memiliki kemampuan yang sangat baik untuk mendukung kepentingan multiuser, di mana

ketika perangkat RDBMS ini diakses oleh banyak user dalam satu waktu bersamaan, tidak

akan mengalamai kendala yang dapat mengganggu kerja dari sistem.

c. Memiliki tipe data bervariasi seperti integer, float, double, char, text, date, timestamp dan

masih banyak lagi yang sangat berguna untuk kebutuhan penyimpanan dan pengolahan

data.

d. Mendukung berbagai bahasa pemrograman, seperti SQL, C, C++, Java, PHP, dan bahasa

pemrograman lainnya. Sehingga dapat membantu pembangunan dari sebuah sistem

dengan mudah dan efektif, karena dapat terintegrasi dengan berbagai macam bahasa

pemrograman standar.

e. Open Source sehingga dapat digunakan, dimodifikasi dan didistribusikan oleh setiap

orang tanpa perlu membayar lisensi (free of charge) baik untuk keperluan pribadi,

pendidikan maupun komersil.

f. Memiliki sistem keamanan yang baik, seperti enkripsi data, autentikasi pengguna baik

dari komputer tempat perangkat lunak tersebut terinstall, maupun dari jaringan, dan

pengaturan hak akses untuk melindungi data yang tersimpan dalam seperangkat all in one

PC dengan spesifikasi minimum yaitu layar 16 inch, prosesor minimal 3GHz dan sistem

Operasi Windows Asli, yang dilengkapi dengan:

Server data 4 TB, RAID Technology.

Sistem Komunikasi 3G, GPRS/ WIFI.

Sistem Monitoring Logger.

Dalam pemilihan Remote Monitoring System yang akan digunakan untuk Smart Grid

di Kawasan Puspiptek diperlukan kriteria yang cocok sesuai dengan instalasi kelistrikan dan

komunikasi existing yang ada di Puspiptek. Pada Sistem Akuisisi data secara software yakni

SCADA, diperlukan suatu SCADA yang dapat menampilkan secara lengkap suatu

44

pengukuran dari parameter kelistrikan dengan pengoperasian yang mudah. Beberapa kriteria

utama pemilihan SCADA adalah:

a. SCADA berbasis web sehingga mudah dalam akses monitoring data

b. Dapat diakses oleh web browser popular semacam chrome, firefox, opera, internet

explorer dan safari serta tidak ada tambahan add ons atau plug in dalam remote

monitoring menggunakan web browser.

c. Tampilan dalam SCADA menarik dengan gambar yang berbasis vector grafis sehingga

tidak pecah bila di perbesar.

d. Mendukung teknologi komunikasi semacam komunikasi serial menggunakan RS485 dan

RS232, komunikasi Ethernet dengan LAN Ethernet.

e. Kompatibel dengan protocol umum yang biasa digunakan yakni Modbus, DNP 3,

Profibus, dll.

f. Mudah dalam mendesain tampilan dan dapat langsung diakses secara web browser

maupun secara mobile (melalui Smartphone) tanpa tambahan lisensi.

g. Variabel yang ditampilkan lebih banyak atau tag data lebih banyak sehingga keseluruhan

informasi pengukuran dapat dikoleksi ke dalam database.

h. Pengaturan manajemen data yang lebih mudah dalam suatu database. Selain itu

mendukung beberapa database yang umum digunakan misal MySQL, SQL Server,

Postgre SQL dan lain-lain.

Setelah memilih sebuah software akuisisi data, suatu sistem monitoring selain

dilengkapi dengan remote monitoring tentunya harus dilengkapi dengan desktop monitoring

yang ada pada control room atau workstation. Suatu workstation perlu dilengkapi dengan

jaringan komunikasi terintegrasi, backup power dan peralatan sistem monitoring. Jaringan

komunikasi diperlukan karena control room berfungsi sebagai pusat data, informasi dan

kendali. Berbagai informasi yang dibutuhkan dalam suatu control room Smart Grid adalah

data parameter kelistrikan yang ada pada smart meter, data sensor, alarm, actuator, informasi

mengenai harga kelistrikan (bila diterapkan demand response), informasi berita terkini dan

data analisis mengenai kehandalan sistem. Peralatan sistem monitoring dibutuhkan sebagai

perangkat keras dan lunak media penyampaian informasi pada control room. Beberapa

peralatan yang dibutuhkan adalah suatu monitor besar untuk pengawasan yang memuat

SCADA system Smart Grid, perangkat komunikasi seperti telepon, dan perangkat kendali

manual sebagai backup system. Selain peralatan dan jaringan komunikasi, suatu control room

juga harus dilengkapi dengan backup power guna sustainabilitas sistem. Mengingat peran

45

yang sentral terhadap sistem Smart Grid secara keseluruhan, backup power diperlukan guna

aksi cepat dan tepat apabila terjadi suatu fault alarm misalnya terjadi black out system.

Control room yang diperlukan dari sistem Smart Grid yang durencanakan di Gedung Energi

berada di ruangan 3005, lantai 3 gedung Bidang Kelistrikan, B2TKE, dengan konfigurasi

seperti ditunjukan pada gambar 4.28.

Gambar 4.18 Control Room pada suatu System Smart Grid

4.1.3.7.6 Pengkabelan dan Grounding Pengkabelan dan Grounding, meliputi:

a. Kabel koneksi antar modul surya harus diletakkan pada Cable Tray/Trunk. Cable

Tray/Trunk diletakkan di bawah PV Array dan menempel pada penyangga PV Array

seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.29. Kabel dari array PV ke Combiner box juga

diletakkan di cabel tray / konduit / pipa.

Penyangg

amodul

Kabel tray.

Diletakkan di

bawahmodul PV

melekat di

Gambar 4.29 Penempatan kabel antar modul PV

b. Kabel daya dari Combiner Box ke inverter on-grid di ruang kontrol (power house)

menggunakan kabel outdoor yang mampu menghantarkan tegangan DC sampai 1000

VDC. Kabel yang bias digunakan antara lain: NYY, NYCY, atau NYFGbY/ NYRGbY

dengan diameter menyesuaikan besar arus (SPLN/SNI).

Kabel tersebut di atas, yang terletak di luar ruangan (rooftop) harus dimasukkan ke

pelindung kabel seperti pipa atau kabel tray, sedangkan yang masuk ke ruangan melalui

atap gedung sebaiknya dibungkus dengan konduit.

46

c. Kabel daya dari baterai ke inverter dan sebaliknya, tipe NYAF dengan diameter

menyesuaikan arus pada baterai (SPLN/ SNI).

d. Kabel power dari inverter ke panel distribusi, tipe NYY dengan diameter menyesuaikan

arus pada inverter (SPLN/ SNI).

e. Setiap penyambungan kabel harus menggunakan terminal kabel dan konektor (bukan

sambungan langsung) yang sesuai dan terisolasi dengan baik.

f. Meterial instalasi dan grounding peralatan harus disesuaikan dengan kapasitas pembangkit.

g. Sistem grounding dari penyangga PV Array menggunakan penghantar tipe NYY yellow

green 35 mm2 (SPLN/ SNI). Penampang harus tersambung baik secara elektris pada

penyangga PV Array (menggunakan sepatu kabel dan dibaut).

h. Resistansi grounding harus ≤ 5 ohm (SPLN). Untuk memperoleh resistansi yang terendah

dapat digunakan beberapa batang (rod grounding) yang disatukan.

i. Grounding sistem kelistrikan dari rumah pembangkit dan combiner box disatukan dan

ditempatkan dalam bak kontrol grounding. Bak kontrol grounding terbuat dari pasangan

batu yang dicor semen dan diaci serta dilengkapi dengan penutup yang memiliki handle.

Ukuran dan kedalaman bak kontrol dibuat sedemikian sehingga mudah bagi operator

dalam melakukan perawatan.

j. Interkoneksi dari masing-masing PV Array dikelompokkan dan ditempatkan pada

combiner box (marshalling kiosk) dengan insulation class IP65. Ukuran combiner box

disesuaikan sedemikian rupa sehingga operator dapat dengan mudah/ leluasa melakukan

pengecekan saat pemeliharaan. Combiner box ini juga harus terbuat dari metal tahan karat

dengan ketebalan minimal 2 mm atau bahan polimer. Penempatan combiner box

diusahakan aman dari guyuran hujan secara langsung.

k. Spesifikasi combiner box:

Design panel harus sesuai dengan standar IEC 51439-1 dan IEC 61439-2.

Box IP 66 terbuat dari bahan Polycarbonat yang tahan terhadap paparan UV jangka

panjang. Design box harus dapat mengantisipasi pengembunan di bagian dalam

(dilengkapi Breather).

Kabel interkoneksi harus sesuai dengan standar aplikasi fotovoltaik (minimum rating

1000 VDC).

Semua koneksi pada terminal kabel harus memenuhi standar atau dengan menggunakan

koneksi sistem pegas untuk menjamin kualitas koneksi yang baik dan pasti.

Untuk input dari kabel dari string menggunakan connector plug-in socket.

47

Dilengkapi dengan pembatas arus yang modular, memiliki indikator fungsi dan

tegangan kerja maksimum 1.500 VDC (IEC 60269-6). Tipe fuse gPV dengan kapasitas

arus yang sesuai dengan daya keluaran. Back up fuse wajib disediakan (minimal 10%

dari jumlah fuse yang digunakan).

Dilengkapi dengan surge protection untuk aplikasi fotovotaik (IEC 61643-1). Surge

protection modular, plugable dan memiliki indikator fungsi kerja.

Dilengkapi dengan isolator switch dengan tegangan kerja 1.000 VDC, untuk isolasi

yang aman pada waktu perawatan.

Penyedia barang/ jasa wajib melampirkan brosur combiner box, fuse, isolator switch,

surge protection dan peralatan proteksi lain yang ditawarkan.

4.1.3.7.7 Panel distribusi dan kontrol Panel distribusi dilengkapi dengan saklar utama/ pemisah, pembatas arus MiniCircuit Breaker

(MCB), Earth Leak Circuit Breaker (ELCB), saklar terminal, busbar. Rangka bagian depan,

atas, bawah dan bagian belakang tertutup rapat, sehingga petugas pelayanan akan terlindungi

dari bahaya sentuh bagian-bagian aktif. Panel distribusi dilengkapi dengan ventilasi pada

bagian sisi, lubang ventilasi harus dilindungi, agar binatang atau benda-benda kecil serta air

yang jatuh tidak mudah masuk kedalamnya.

a. Kapasitas daya minimum : menyesuaikan dengan daya keluaran

b. Jumlah feeder minimum : menyesuaikan dengan daya keluaran

c. Tegangan sistem : 380/400 VAC tiga fasa atau 220/230 VAC satu fasa

d. Monitoring : tegangan, arus, frekuensi dan kWhMeter

e. Sistem Proteksi : dilengkapi dengan fuse dan circuit breaker, kapasitas

menyesuaikan dengan arus

f. Panel distribusi dilengkapi dengan sebuah timer dan kontaktor yang berfungsi untuk dapat

memutus aliran beban pada waktu yang ditentukan.

g. Panel distribusi terbuat dari bahan metal yang tidak dapat terbakar, tahan lembab dan

kokoh dengan ketebalan minimal 2 mm.

Selain panel distribusi, terdapat juga panel kontrol dan panel BMS (battery monitoring

system). Pada panel kontrol terdapat kWh meter, sistem proteksi tambahan, perangkat kontrol

misalnya PLC, sensor, dan aktuator. Ukuran panel control menyesuaikan dengan dimensi

yang dibutuhkan keseluruhan perangkat yang akan diletakkan pada panel kontrol. Suplai

48

perangkat kontrol dan proteksi tambahan pada panel kontrol sebaiknya menggunakan sistem

yang disuplai tegangan DC oleh karenanya diperlukan baterai dan charger baterai. Hal ini

ditujukan agar ketika ada grid black out maka sistem proteksi dan kontrol tetap bisa bekerja.

4.1.3.7.8 Power sharing

Skenario power sharing dijelaskan sebagai berikut:

a. Skenario 1 – melibatkan genset

Pada saat suplai dari grid ada, maka pembangkit EBT yang dilengkapi dengan grid tie

inverter akan meng-injeksi output dayanya ke jaringan listrik di gedung 625, genset

dalam kondisi OFF. Sementara itu baterai akan di-charge oleh grid, dengan terlebih

dahulu melihat kondisi SOC baterai apakah baterai perlu di charge.

Pada saat suplai dari grid tidak ada maka yang pertama dikondisikan adalah baterai

dan inv-batt akan mensuplai beban kritis. Dari skenario 1 ini akan terdapat 2 pilihan

desain, yaitu:

o Hanya menggunakan genset sebagai backup power. Kapasitas genset sebesar

500kVA sehingga bisa digunakan untuk mensuplai beban keseluruhan gedung

625. Inv-batt bisa tetap dioperasikan dengan catatan jaringan beban kritis terpisah

dengan jaringan yang disuplai oleh genset, atau genset dioperasikan dengan mode

parallel dengan referensi dari inv-batt. Atau inv-batt lepas, dan beban kritis di

suplai oleh genset, genset bekerja dengan mode off gird.

o Kombinasi genset dan pembangkit EBT. Pada mode ini inverter PLTS juga

dikondisikan menyala dengan menggunakan referensi kerja dari inv-batt. Genset

berkeja dengan mode parallel. Jika suplai baterai telah habis, maka inverter PLTS

lepas terlebih dahulu, sedangkan genset akan bekerja dengan mode off grid.

Selanjutnya inverter kembali menyala dengan menggunakan referensi tegangan

dan frekuensi (P & Q) dari genset.

b. Skenario 2 – tanpa melibatkan genset

Pada saat suplai dari grid ada, maka pembangkit-pembangkit EBT akan menginjeksi

outputnya ke jaringan listrik di gedung 625 melalui grid tie inverternya masing-

masing. Baterai di-charge oleh grid dengan memperhatikan kondisi SOC baterai.

49

INV Grid Tie

Fuel Cell

INV Bidirectional

Baterai

Pada saat terjadi outage. Karena kapasitas total dari pembangkit EBT lebih kecil dari

total beban, maka perlu didefinisikan terlebih dahulu beban mana yang dianggap

prioritas untuk disuplai.

Sesuai dengan rencana bahwa tahun 2017 juga akan dipasang baterai kapasitas 10

kWh dengan inverternya 3 kW, maka baterai ini akan terhubung dengan beban kritis,

sehingga ketika terjadi outage maka beban kristis akan segera disuplai oleh baterai

(akan terjadi beberapa detik beban tidak tersuplai karena transisi waktu yang

dibutuhkan oleh inv-batt untuk ON mensuplai beban).

Selanjutnya inv PV akan bekerja dengan menggunakan referensi tegangan dan frekuensi

dari output inv-batt.

Skema adanya baterai dan PV PLTS yang dikondisikan untuk bekerja pada kondisi

islanding membutuhkan konfigurasi koneksi yang khusus antara inv-batt, inverter PLTS

dan beban seperti ditunjukkan pada Gambar 4.30.

Grid PLN Tegengan Menengah (TM)

Panel TM

Trafo 20 kV / 380 V 3 Phase

Panel ATS

Panel SDP

Sinyal Referensi

INV

Grid Tie

Diesel

Genset

Beban Kritis

Beban

PLTS

Beban

Prioritas

Gambar 4.30 Draft konseptual design power sharing gedung 625.

Berdasarkan pada As built drawing pembangunan gedung 625, dari panel LVMDP

listrik masuk ke gedung melalui panel SDP yang terletak di lantai 1. Selanjutnya dari panel

SDP, sistem kelistrikan terbagi menjadi 2 bagian, yaitu sayap A untuk unit PTPSE dan sayap

B untuk ex unit PTKKE. Gambar 4.31 menunjukkan diagram panel SDP tersebut:

50

(dsr

i pan

el L

VM

DP

)

R

S

T

N

PANEL SDP PP.AC01B

PP.HALL

PP.01B

PP.AC02B

PP.02B

PP.AC03B

PP.03B

PP.Elektronik PP.BOOSTER

PUMP

PP.AC01A

PP.AC02A

PP.03A

PP.01A

PP.02A

PP.03A

4.31 Diagram panel SDP gedung 625.

Gambar

Pada masing-masing sayap, tiap lantai mempunyai panel distribusi sendiri. Pada

Gedung 625 untuk area sayap B (Ex. PTKKE) telah dipasang sistem monitoring energi

(SEMS) dengan memasang meter pada masing-masing panel di tiap lantai. Berikut adalah

data rata-rata beban berdasarkan database SEMS (tabel 4.14):

Tabel 4.14 Daya maksimum beban lampu dan AC di Gedung 625 sayap B.

Bulan

Lantai

Daya AC

Maksimum

(kW)

Daya Lampu

Maksimum

(kW)

Maret

1 14.86 5.86

2 37.49 19.05

3 19.96 29.74

April

1 18.25 5.82

2 35.67 11.83

3 16.87 23.48

May

1 15.15 5.12

2 34.95 2.74

3 16.33 19.05

Juni

1 15.3 5.25

2 28.06 2.44

3 21.62 24.09

Juli

1 15.06 5.43

2 31.43 2.25

3 12.74 9.32

Agustus

1 18.49 9.97

2 35.63 2.34

3 15.21 27.8

51

September

1 14.89 7.61

2 36.08 2.17

3 20.99 19.4

Dari tabel 4.14 di atas maka rata-rata beban adalah seperti pada tabel 4.15 berikut:

Tabel 4.15 Rata-rata beban di Gedung 625 sayap B.

Lokasi

Beban AC (kW)

Beban Lampu (kW)

Lantai 1 16 6.44

Lantai 2 34.19 6.12

Lantai 3 17.67 21.84

4.1.3.7.9 Pemilihan beban kritis dan prioritas Berdasarkan pada tabel 4.15 dan hasil rapat, maka yang akan digunakan untuk simulasi beban

kritis adalah beban lampu di lantai 2. Rata-rata jumlah beban lampu di lantai 2 sebesar 6,12

kW, sementara kapasitas inverter baterai hanya sebesar 3 kW. Oleh karena itu perlu dilakukan

pemilihan beban lampu prioritas di lantai 2. Tegangan yang digunakan sebesar 220 VAC,

oleh karena itu besar arus maksimal dari inverter baterai adalah 3 kW / 220 VAC = 13,6

Ampere.

Berikut adalah hasil pengecekan panel distribusi lantai 2 oleh tim SEMS pada tahun

2015 ditunjukkan oleh tabel 4.16.

Tabel 4.16 Pembagian jalur lampu pada panel PP.02B.

Nama Panel:

LT 2 PP.02B

Tag

Ruang Pengukuran (A)

Awal I Fase

Breaker 3 Phase

Breaker 1 Phase

LP

1 2001, 2002, 2003 (ruang direktur)

0

4.4

T

LP 2 2004 (ruang rapat) 0 5.4 R

LP 3 2005, 2006 (ruang staff) 0 7.6 S

LP 4 2005, 2006 (ruang staff) 0 7.6 T

LP 5 2005, 2006 (ruang staff) 0 4.6 R

LP

6 2011, 2012, 2013 (ruang Ka.Bid)

0

3.7

S

LP

7 2010 (ruang Prekayasa Utama)

0

4.8

T

52

4 3 3 3 2 2 2 2 4 6

4 1 1 1 5 5 5 5 4 6

4

3

3

3

2

2

2

2

4

6

4 4 1 1 1 5 5 5 5 4 6

LP

8 2009 (ruang admin), pantry, Mushola

0

6

R

LP

9 Koridor, toilet, tangga, ruang panel

0.3

5

S

Berdasarkan pada data di atas dan sesuai dengan frekeunsi okupansi ruangan, maka

yang lebih membutuhkan lampu adalah ruang staff. Akan tetapi, total beban yang ada pada

ruang staff melebihi kapasitas inverter baterai, oleh karena itu hanya sebagian saja lampu dari

ruang staff yang akan dijadikan beban prioritas. Berikut adalah layout penempatan lampu di

ruang staff (R 2.005 dan R2.006) ditunjukkan oleh gambar 4.32:

Saklar Lampu

2 1

4 3

6 5

Gambar 4.32 Layout jalur lampu ruang R 2.005 – R 2.006.

Lampu yang digunakan pada R 2.005 dan R 2.006 adalah lampu TL 36W, sehingga

total beban lampu adalah 82 x 36 W = 2952 W. Sedangkan berdasarkan hasil pengukuran

SEMS, total daya yang diperlukan 19,8 A x 220 V = 4356 W. Hal ini menunjukkan bahwa

MCB LP 3, 4, dan 5 tidak hanya mensuplai lampu di ruang staff. Oleh karena itu diperlukan

pengaturan wiring koneksi dari MCB LP 3, 4, dan 5 ke lampu di ruang staff, sehingga jumlah

beban kritis tidak melebihi kapasitas inverter baterai.

Selanjutnya inveter on grid akan menyala segera setelah inverter baterai menyala. Daya

dari inverter on grid akan digunakan untuk mensuplai beban prioritas. Install capacity dari

inveter on grid sebesar 10 kW, sementara itu kondisi cuaca juga akan mempengaruhi output

dari inverter on grid. Inverter ini juga mempunyai karakteristik bisa bekerja jika beban sesuai

dengan output daya yang dihasilkannya. Oleh karena itu diperlukan kontrol yang berfungsi

untuk menyesuaikan besar beban dengan besar output inverter on grid (load shedding).

Pemilihan beban prioritas selain beban kritis yang telah disebutkan adalah lampu di

ruang Perekayasa Utama (R 2.010), kemudian ruang Ka.Bid (R 2.011, R 2.012. dan R 2.013),

dan Ruang Ex. Direktur (R 2.001, 2.002, dan 2.003).

53

4.1.3.8 Penyangga PV array (PV array support) Spesifikasi Penyangga PV Array untuk pembangunan PLTS, meliputi:

a. Pondasi terbuat dari cor beton dengan ukuran cor 30x30x15 cm dan diaci. Pondasi

diletakkan di lantai atap dengan lem beton agar dapat menempel dengan lantai atap dengan

kuat dilengkapi dengan gambar teknis.

b. Tiang penyangga modul surya harus terbuat dari metal yang kokoh dan kuat terbuat dari

pipa dengan diameter 4 inch dan dengan ketebalan minimal 3 mm atau berbentuk L dengan

ukuran 10x10 cm dengan ketebalan minimal 4 mm yang di hot deep galvanized pada

seluruh bagian permukaan, pada bagian dasarnya dilas dengan flange ukuran

250x250x6mm dan dilubangi 4 buah pada bagian sudut untuk digunakan dynabolt ukuran

14 mm dilengkapi dengan gambar teknis.

c. Tiang penyangga modul free standing di atas pondasi, setiap bagian bawah tiang

penyangga harus di-mounting dengan sebuah pipa yang dilas dengan pipa dimana pipa

tersebut di-mounting dengan dinding atap.

d. Mounting modul surya menggunakan model rail dan clip dengan bahan aluminium dengan

tebal minimal 2,5 mm dan ukurannya disesuaikan dengan ukuran modul surya yang

ditawarkan.

e. PV Support harus didesain dengan mempertimbangkan sudut kemiringan modul surya.

Sudut kemiringan modul surya disesuaikan dengan kondisi masing-masing lokasi agar

diperoleh energi penyinaran yang optimal. Rancangan kemiringan modul surya didapatkan

dari hasil simulasi perangkat lunak. Perangkat lunak yang digunakan berupa PVSyst. Selain

menunjukkan kemiringan modul, hasil simulasi PVSyst juga harus menunjukkan

karakteristik PV Array, sistem parameter dan perspektif PV Field. Parameter yang

digunakan untuk simulasi harus sesuai dengan komponen/peralatan yang ditawarkan. Hasil

simulasi wajib dilampirkan.

f. Modul surya yang disusun pada rail yang dilengkapi dengan mid clamp (antar modul) dan

end clamp (pada ujung rail) yang berfungsi untuk menahan modul surya agar tidak

bergeser. Mid clamp apabila memungkinkan, sebaiknya dapat dipasang di bagian bawah

modul sedemikian sehingga susunan antar modul tidak ada celah. Alternatif lain

menghilangkan celah antar modul adalah dengan menggunakan rail tanpa mid clamp (free

54

mid clam) sebagaimana ilustrasi gambar terlampir. Tujuan menghilangkan celah antar

modul adalah untuk melindungi combiner box dari guyuran air hujan. Penempatan mid

clamp bersifat opsional. Apabila celah tidak dihilangkan, combiner box tetap harus

dipasang di tempat yang terlindungi dari guyuran hujan.

g. Ketinggian antara modul dan permukaan tanah pada titik terendah minimal 60 cm. h. Jarak antar PV Array harus diatur/didesain sedemikian rupa sehingga tidak ada bayangan

(shading) yang jatuh pada permukaan PV Array lainnya. Demikian pula dengan jarak

antara rumah pembangkit dan PV Array.

i. Pada setiap array harus dipasang tanda bahaya terhadap sengatan listrik. j. Array harus tersusun rapi pada beberapa baris yang simetris. Jarak antar masing-masing

array harus cukup dapat dilewati secara leluasa oleh pesonil pada saat pembersihan. k. Melampirkan gambar teknik (mekanik dan sipil) mounting system.

l. Melampirkan layout susunan PV Array.

4.1.3.9 Gambar sistem PLTS

Gambar sistem PLTS yang menunjukkan desain rinci PLTS rooftop di Gedung Energi

Kawasan PUSPIPTEK Serpong dapat dilihat pada lampiran. Gambar-gambar tesebut terdiri

atas:

a. 1. Singe Line Diagram

b. 2-1 Denah Atap Gedung 625 B2TKE-BPPT

c. 2-2 Penempatan Komponen R.3007 (Top View)

d. 2-3 Penempatan Komponen R.3007 (Side View)

e. 3-1 Detail Dimension Photovoltaic dan Penyangga PV

f. 3-2 Detail Dimension PV dan Rangka Penyangga PV (Side View)

g. 3-3 Detail Dimension Rangka Penyangga PV (Side View)

h. 4-1 Detail Dimension Inverter 10 KW

i. 4-2 Detail Dimension Sub Distribution Panel 10 KW

j. 4-3 Detail Dimension Combiner Box

k. 4-4 Detail Dimension Battery dan Battery Rack

55

4.1.4 Perekayasaan SCADA Small Scale System Kegiatan perekayasaan SCADA small scale systemdapat dijelaskan sebagai berikut:

4.1.4.1 Pemahamam umum Teknologi jaringan listrik cerdas yang mengintegrasikan dan memanfaatkan teknologi

informasi dan komunikasi (information and communication technology, ICT) ke dalam sistem

kelistrikan telah mengubah paradigma/metode manajemen sistem kelistrikan dari sebelumnya

bersifat pasif, lokal dan manual menjadi aktif/dinamis, remote dan otomatis. Aplikasi

teknologi smart grid akan memungkinkan peningkatan level penetrasi ET lebih besar dan

bervariatif sebagai pembangkit tersebar (distribute generation) pada jaringan distribusi.

Namun, perlu diperhatikan secara komprehensif terutama terhadap karakter alamiah sumber

ET yakni intermitten dan fluktuatif yang secara langsung akan menyebabkan terjadinya

perubahan-perubahan secara fluktuatif semisal level tegangan, level frekuensi dan fault ke

dalam jaringan distribusi tersebut. Semakin tinggi level penetrasi ET pada jaringan distribusi

(distribute network), akan semakin tinggi pula fluktuatif parameter-parameter tersebut di atas,

sehingga mustahil bisa dilakukan peningkatan penetrasi ET apabila manajemen sistem

kelistrikan masih dilakukan dengan paradigma/metode konvensional yakni secara pasif, lokal

dan manual oleh karenanya manajemen sistem kelistrikan secara dinamis (smart grid) mutlak

diperlukan.

Inti aplikasi sistem kelistrikan berbasis teknologi smartgrid adalah pengambilan

keputusan secara otomatis (autonomous decision making) yang dilakukan oleh sistem

supervisory control and data acquisition (SCADA). Sistem SCADA mampu membuat

keputusan-keputusan otomatis secara real-time dengan menjalankan algoritma kontrol

berdasarkan data yang diterima dari instrumen-instrumen pengukur maupun sensor dan

mengatur (controlling) penyesuaian yang diperlukan untuk mengoptimalkan tegangan dan

pemulihan secara mandiri (self healing) apabila terjadi gangguan (fault).

Sistem demo plant EMCS PUSPIPTEK dikontrol melalui sebuah pengontrol utama

(main SCADA) yang memungkinkan terintegrasi dengan fitur-fitur berbasis sistem kelistrikan

dengan tujuan utama terciptanya kehandalan dan efisiensi sistem kelistrikan dengan

mengintegrasikan energi terbarukan, energy storage dan juga diesel genset dengan konsep

distributed generation. Pemanfaatan jaringan internet fiber optik atau kabel sebagai

telekomunikasinya maupun penggunaan jaringan microwave sebagai media transmisi data.

56

Operator listrik yang memiliki akses untuk memonitor semua node smart meter di kawasan

ini dapat mengetahui besar beban dan pemakaian listrik suatu gedung secara realtime, dan

juga dapat mengontrol pemakaian listrik sehingga nantinya akan diketahui pola pemakaian

listrik di kawasan tersebut. Selain itu, konsumen (dalam hal ini gedung perkantoran

pemerintah atau kluster sebagai sarana & prasarana layanan publik) dapat berperan aktif

dalam peningkatan demand response dengan pengelolan listrik yang baik dari pengadaan

maupun pemakaiannya. Untuk pilot project yang menjadi fokus kegiatan tahun 2016 ini

meliputi (gambar 4.33):

a. Gedung Kluster Energi (sebagai main server) b. Gedung Inovasi dan Manajemen (sebagai slave Monitoring)

c. Gedung Teknologi 3 (TIK) (sebagai slave Control and Monitoring)

Gambar 4.33 Skema Energy Management and Control System (EMCS) PUSPIPTEK

Kajian ditikberatkan pada konsep EMCS berupa HMI/SCADA dan Komunikasi Data

untuk aplikasi demo plant EMCS kawasan PUSPIPTEK sebagai pilot project teknologi

smartgrid untuk daerah perkotaan (urban area).

4.1.4.2 Sistem komunikasi data menggunakan open virtual private network

Secara garis besar, desain HMI/SCADA sistem EMCS terdiri atas bagian-bagian interface

sebagai berikut (gambar 4.35):

57

Gambar 4.35Komunikasi Data Via Open Virtual Private Network (Open-VPN)

VPN merupakan singkatan dari Virtual Private Network, yaitu sebuah koneksi private

melalui jaringan publik (dalam hal ini internet). Disini ada 2 kata yang dapat kita garis bawahi

yaitu: virtual network, yang berarti jaringan yang terjadi hanya bersifat virtualatau tidak ada

koneksi jaringan secara riil antara 2 titik yang akan berhubungan. Sedangkan private, jaringan

yang terbentuk bersifat personal/pribadi dimana tidak semua orang bisa mengaksesnya. Data

yang dikirimkan terenkripsi sehingga tetap rahasia meskipun melalui jaringan publik.

Dengan VPN ini seolah-olah suatu jaringan dibuat di dalam jaringan atau biasa disebut

tunnel (terowongan). Tunneling adalah suatu cara membuat jalur privat dengan menggunakan

infrastruktur pihak ketiga. VPN menggunakan salah satu dari tiga teknologi tunneling yang

ada yaitu: PPTP, L2TP dan standar terbaru, Internet Protocol Security (biasa disingkat

menjadi IPSec). VPN merupakan perpaduan antara teknologi tunneling dan enkripsi.

Dibawah ini adalah gambaran tentang koneksi VPN yang menggunakan protokol Point

to Point Tunneling Protocol (PPTP). PPTP adalah sebuah protokol yang mengizinkan

hubungan Pointto Point Protocol (PPP) melewati jaringan IP, dengan membuat VPN.

Dari gambar Gambar 4.15, secara sederhana cara kerja VPN (dengan protokol PPTP)


a. VPN membutuhkan sebuah server yang berfungsi sebagai penghubung antar PC, Server

VPN ini bisa berupa komputer dengan aplikasi VPN Server atau sebuah Router, misalnya

MikroTik RB 750.

b. Untuk memulai sebuah koneksi, komputer dengan aplikasi VPN Client mengontak Server

VPN, VPN Server kemudian memverifikasi username dan password dan apabila berhasil

maka VPN Server memberikan IP Address baru pada komputer client dan selanjutnya

sebuah koneksi / tunnel akan terbentuk.

58

c. Untuk selanjutnya komputer client bisa digunakan untuk mengakses berbagai resource

(komputer atu LAN) yang berada dibelakang VPN Server misalnya melakukan transfer

data, mencetak dokumen, browsing dengan gateway yang diberikan dari VPN Server,

melakukan remote desktop dan lain sebagainya.

Beberapa keuntungan dari teknologi VPN diantaranya adalah: a. Remote Access, dengan VPN kita dapat mengakses komputer atau jaringan kantor, dari

mana saja selama terhubung ke internet.

b. Keamanan, dengan koneksi VPN kita bisa berselancar dengan aman ketika menggunakan

akses internet publik seperti hotspot atau internet cafe.

c. Menghemat biaya setup jaringan, VPN dapat digunakan sebagai teknologi alternatif untuk

menghubungkan jaringan lokal yang luas dengan biaya yang relatif kecil, karena transmisi

data teknologi VPN menggunakan media jaringan public yang sudah ada tanpa perlu

membangun jaringan pribadi.

Beberapa kekurangan dari VPN diantaranya adalah: a. Koneksi internet (jaringan publik) yang tidak bisa kita prediksi. Hal ini dapat kita maklumi

karena pada dasarnya kita hanya "nebeng" koneksi pada jaringan pihak lain sehingga

otomatis kita tidak mempunyai kontrol terhadap jaringan tersebut.

b. Perhatian lebih terhadap keamanan. Sistem ini menekankan pada faktor penggunaan

jaringan publik, maka kita perlu memberikan perhatian yang lebih untuk mencegah

terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan seperti penyadapan, hacking dan tindakan cyber

crime pada jaringan VPN.

Sistem EMCS PUSPIPTEK pada tahun kegiatan program 2016 memanfaatkan

komunikasi data dengan via open VPN seperti ditunjukkan pada gambar 4.36. Sistem ini

terdiri atas beberapa bagian yakni AMI dengan pemasangan smart meter (SM) pada 3

gedung.SM berfungsi sebagai sensor dan mengubah besaran parameter-parameter kelistrikan

menjadi informasi data dan pengawasan (monitoring) data pada titik-titik (node) tertentu.

59

Gambar 4.36 Skema demo plant EMCS

4.1.4.3 Sistem HMI/SCADA 4.1.4.3.1 Antara muka (interface)main menu

Desain HMI/SCADA interfacemain menu sistem EMCS seperti ditunjukkan pada Gambar

4.37, terdiri atas beberapa bagian layer interface yang berfungsi sebagai informasi data,

pengawasan (monitoring) data dan juga pengendalian (controlling).

Gambar 4.37 Antar Muka (Interface) Main Menu HMI/SCADA Sistem EMCS

a. Informasi Data (data Information)

Informasi kawasan terdiri atas kawasan PUSPIPTEK, kawasan komplek perumahan

(residential) PUSPIPTEK dan serpong natura city dan juga kawasan industri dan bisnis

taman tekno BSD dan bizhub area.

Informasi waktu (jam, menit dan detik) sistem EMCS secara real-time.

60

b. Pengawasan data (datamonitoring)

Jumlah pemakaian daya listrik secara real-time (dalam MW) untuk masing-masing

kawasan demo plant EMCS.

Jumlah energi listrik secara akumulatif secara real-time (dalam MWh) untuk masing-

masing kawasan demo plant EMCS.

Monitoring suhu (temperature), kecepatan angin (wind speed) dan kelembaban udara

(humidity) kawasan demo plant EMCS.

c. Pengendalian (controlling)

Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik untuk masing-masing

kawasan demo plant EMCS dengan menggunakan prinsip demand response dan load

sheeding.

Algortima fungsi pengendalian (controlling) untuk demand response dan load sheeding

masing-masing kawasan digunakan untuk pengembangan yang akan datang (next

project).

4.1.4.3.2 Antara Muka (Interface)Research Science Park (RSP) - PUSPIPTEK

Desain HMI/SCADA interface Research Science Park (RSP) - PUSPIPTEK sistem EMCS

seperti ditunjukkan pada gambar 4.38, juga terdiri atas beberapa bagian layer interface yang

berfungsi sebagai informasi data, pengawasan (monitoring) data dan juga fungsi pengendalian

(controlling).

61

Gambar 4.38 Antar Muka (Interface) HMI/SCADA Sistem EMCS

Research Science Park (RSP) – PUSPIPTEK (Sumber: Rekayasa Sistem, PTKKE-2015)


Informasi gedung-gedung yang berada dalam kawasan RSP PUSPIPTEK, untuk demo

plant sistem EMCS tahun 2015 hanya terdiri atas 3 gedung milik BPPT yakni gedung

kluster energi (sebagai main server); gedung inovasi, bisnis dan manajemen (sebagai

slave monitoring) dan gedung teknologi 3 (TIK) (sebagai slave control and

monitoring).


b. Pengawasan data (datamonitoring)

Jumlah pemakaian daya listrik ketiga gedung secara real-time (dalam MW) untuk

masing-masing kawasan demo plant EMCS.

Jumlah energi listrik ketiga gedung secara akumulatif secara real-time (dalam MWh)

untuk masing-masing kawasan demo plant EMCS.

Jumlah daya listrik secara real-time dan energi listrik secara akumulatif untuk

kawasan RSP PUSPIPTEK.


(humidity) kawasan RSP PUSPIPTEK demo plant EMCS.


Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada kawasan RSP

PUSPIPTEK demo plant EMCS dengan menggunakan prinsip demand response dan

load sheeding.

Algortima fungsi pengendalian (controlling) untuk demand response dan load

sheeding pada gedung kluster energi (sebagaimain server); gedung inovasi, bisnis dan

manajemen dan gedung teknologi 3 (TIK).

Gedung-gedung lain yang berada di kawasan RSP PUSPIPTEK akan digunakan untuk

pengembangan demo plant yang akan datang (next project).

4.1.4.3.3 Antara Muka Gedung (Interface)Energy Center - RSP PUSPIPTEK

62

Desain HMI/SCADA interface Energy Center - RSP PUSPIPTEK sistem EMCS seperti

ditunjukkan pada gambar 4.39, juga terdiri atas beberapa bagian layer interface yang

berfungsi sebagai informasi data, pengawasan (monitoring) data dan juga fungsi pengendalian

(controlling).


Informasi tentang gedung energy center untuk demo plant sistem EMCS dan


Informasi tentang pengguna (user) HMI/SCADA demo plant sistem EMCS b. Pengawasan data (datamonitoring)

Jumlah daya listrik secara real-time (kW), energi listrik secara akumulatif (kWh),

tegangan (V), power factor (%) dan frekuensi (Hz) masing-masing fasa R/S/T (fasa-3)

pada gedung energy center.

Jumlah daya listrik secara real-time (kW) dan energi listrik secara akumulatif (kWh)

pada masing-masing lantai (3 lantai) pada gedung energy center.



Penyemat (link) untuk advanced metering infrastructure (AMI) pada pengembangan

smart metering.

Integrasi Energi terbarukan (ET) berupa PLTS dan Penyimpan energy (Storage) untuk

mendukung sistem distributed generation

Gambar 4.39 Antar Muka (Interface) HMI/SCADA Sistem EMCS

Energy Center– RSP PUSPIPTEK (Sumber: Rekayasa Sistem, PTKKE-2015)

63


Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada gedung energy

center dengan menggunakan prinsip demand response dan load sheeding pada

masing-masing fasa R/S/T

Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada masing-masing

lantai gedung energy center dengan menggunakan prinsip demand response dan load

sheeding pada masing-masing fasa R/S/T.


sheeding pada gedung energy center dengan menggunakan prinsip demand response

dan load sheeding menggunakan 3 skenario pengendalian (control scenario).

Monitoring backup system dari PLTD dan pemanfaatan pembangkit energi terbarukan

(RES) berupa PLTS dan energy storage sebagai distribute generation pada gedung

energy center telah disediakan fitur untuk mendukung tersebut diatas.

4.1.4.3.4 Antara Muka Gedung (Interface)Inovation & Bussiness - RSP PUSPIPTEK

Desain HMI/SCADA interface Inovation & Bussiness- RSP PUSPIPTEK seperti ditunjukkan

pada gambar 4.40, juga terdiri atas beberapa bagian layer interface yang berfungsi sebagai

informasi data, monitoring data dan fungsi controlling.


• Informasi tentang gedung Inovation & Bussinessuntuk demo plant sistem EMCS

• Informasi waktu (jam, menit dan detik) sistem EMCS secara real-time.

• Informasi tentang pengguna (user) HMI/SCADA demo plant sistem EMCS b. Pengawasan data (datamonitoring)

• Jumlah daya listrik secara real-time (kW), energi listrik secara akumulatif (kWh),


pada gedung Inovation & Bussiness.

• Jumlah daya listrik secara real-time (kW) dan energi listrik secara akumulatif (kWh)

pada masing-masing lantai (3 lantai) pada gedung Inovation & Bussiness.

64

• Monitoring suhu (temperature), kecepatan angin (wind speed) dan kelembaban udara


• Integrasi Penyimpan energy (Storage) untuk mendukung sistem distributed

generation.

Gambar 4.40 HMI/SCADA Sistem EMCS Inovation & Bussiness– RSP PUSPIPTEK

(Sumber: Rekayasa Sistem, PTKKE-2015)


Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada gedung

Inovation & Bussiness dengan menggunakan prinsip demand response dan load

sheeding pada masing-masing fasa R/S/T

Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada masing-masing

lantai gedung Inovation & Bussiness dengan menggunakan prinsip demand response

dan load sheeding pada masing-masing fasa R/S/T.


sheeding pada gedung Inovation & Bussiness dengan menggunakan prinsip demand

response dan load sheeding menggunakan 3 skenario pengendalian (control scenario).


(RES) sebagai distribute generation berupa energy storage pada gedung energy center

telah disediakan fitur untuk mendukung tersebut diatas.

4.1.4.3.5 Antara Muka Gedung (Interface)Information and Communication Technology

(ICT) - RSP PUSPIPTEK

65

Desain HMI/SCADA ICT tekno 3- RSP PUSPIPTEK seperti ditunjukkan pada Gambar 4.41,

juga terdiri atas beberapa bagian layer interface yang berfungsi sebagai informasi data,

monitoring data dan fungsi controlling.


Informasi tentang gedung ICT tekno 3 untuk demo plant sistem EMCS


Informasi tentang pengguna (user) HMI/SCADA demo plant sistem EMCS b. Pengawasan data (datamonitoring)

Jumlah daya listrik secara real-time (kW), energi listrik secara akumulatif (kWh),


pada gedung ICT tekno 3.

Jumlah daya listrik secara real-time (kW) dan energi listrik secara akumulatif (kWh)

pada masing-masing lantai (3 lantai) pada gedung ICT tekno 3.



Integrasi Energi terbarukan (ET) berupa PLTS dan Penyimpan energy (storage) untuk

mendukung sistem distributed generation

Gambar 4.41 HMI/SCADA Sistem EMCS ICT– RSP PUSPIPTEK

(Sumber: Rekayasa Sistem, PTKKE-2015) c. Pengendalian (controlling)

66

Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada gedung ICT

tekno 3 dengan menggunakan prinsip demand response dan load sheeding pada

masing-masing fasa R/S/T

Fungsi pengendalian (controlling) beban pemakaian daya listrik pada masingmasing

lantai gedung ICT tekno 3 dengan menggunakan prinsip demand response dan load

sheeding pada masing-masing fasa R/S/T.


sheeding pada gedung ICT tekno 3 dengan menggunakan prinsip demand response

dan load sheeding menggunakan 3 skenario pengendalian (control scenario).


(RES) berupa PLTS dan energy storage sebagai distribute generation pada gedung

energy center telah disediakan fitur untuk mendukung tersebut diatas.

4.2 Kajian Kinerja Pada Demo Plant Smart Micro Grid Sumba

4.2.1 Pengujian Dan Analisis Kinerja Sistem PV Dan Smart Genset

Kegiatan yang dilakukan dijelaskan sebagai berikut:

4.2.1.1 Penyediaan Tool dan material

Penyediaan Tool dan material untuk membantu kegitan perawatan dan perbaikan peralatan

yang terpasang di SMG Sumba. Detail Penyediaan tool dan material:

a. Sistem Tools PV di Sumba, dengan nomor aset : PPHP 081.01.00.450366.000.2016 –

0047. Tool atau perkakas yang disupply antara lain:

Fuse PV, digunakan sebagai pengaman perangkat listrik yang berada di combiner box

PV. Fuse akan terputus jika dialiri oleh arus Listrik. Dengan putusnya fuse tersebut,

arus listrik yang berlebihan tersebut tidak dapat masuk ke dalam rangkaian elektronika

sehingga tidak merusak komponen-komponen yang terdapat dalam rangkaian

elektronika yang bersangkutan. Oleh karena itu diperlukan spesifikasi jenis fuse yang

tepat agar sistem proteksi PV memiliki kinerja yang optimal. Pengadaan Fuse PV

yang telah dilakukan adalah sesuai dengan spesifikasi,Merk: Mersen, dan Tipe: Helio

HP 10M2 C1018580.

Blocking diode, digunakan sebagai pengaman komponen elektrik yang ada di

combiner box, blocking diode perlu di-install di combiner box. Oleh karena itu

67

diperlukan spesifikasi jenis Blocking Diode yang tepat agar sistem proteksi PV

memiliki kinerja yang optimal. Pengadaan Blocking Diode yang telah dilakukan

adalah sesuai dengan spesifikasi, Merk: ON Semiconductor, Tipe: MR760

Bypass diode, sebagai pengaman komponen elektrik yang ada di combiner box,

Bypass Diode perlu di-install di combiner box. Oleh karena itu diperlukan spesifikasi

jenis Bypass Diode yang tepat agar sistem proteksi PV memiliki kinerja yang optimal.

Pengadaan Bypass Diode yang telah dilakukan adalah sesuai dengan spesifikasi,

Merk: EIC Semiconductor, Tipe: BY255.

Adhesive netral, sebagai komponen maintenance sistem PV, lem Adhesive Netral

dipergunakan di panel surya. Oleh karena itu diperlukan spesifikasi jenis Adhesive

Netral yang tepat agar proses maintenance sistem PV berjalan dengan lancar.

Pengadaan Adhesive Netral yang telah dilakukan adalah sesuai dengan spesifikasi,

Merk: Klebermann, Tipe: Silicone Sealant GM (Glass Metal) 280 ML dan pistol lem

Fluke Clamp Meter. Kebutuhan alat ukur seperti Fluke Clamp Meter diperlukan untuk

menopang kelancaran sistem maintenance sistem PV, oleh karena itu dilakukan

pengadaan alat ukur sesuai dengan spesifikasi, Merk: Fluke, Tipe: Fluke i30 clamp

probe, Nomor aset: PPHP 081.01.00.450366.000.2016 – 0048.

Fluke Multimeter.Kebutuhan alat ukur seperti Fluke Multimeter diperlukan untuk


pengadaan alat ukur sesuai dengan spesifikasi, Merk : Flukem, Tipe: Fluke 179 True

RMS, Nomor aset: PPHP 081.01.00.450366.000.2016 – 0049.

Solarimeter Portable. Kebutuhan alat ukur untuk seperti Solarimeter Tenmars TM-206

dibutuhkan untuk menopang kelancaran sistem maintenance sistem PV, Salah satu

nya untuk mengecek secara langsung nilai iradiansi matahari yang sedang diserap oleh

panel PV, oleh karena itu dilakukan pengadaan alat ukur sesuai dengan spesifikasi,

Merk: Tenmars, Tipe: TM-206 Solar Power Meter, Nomor aset: PPHP

081.01.00.450366.000.2016 – 0050.

Tool Kit. Kebutuhan Tools elektrikal seperti 1 set multipro diperlukan untuk


pengadaan alat tools sesuai dengan spesifikasi, Merk : Multipro, Tipe: Multipro

electric tool set 52 pcs, Nomor aset : PPHP 081.01.00.450366.000.2016 – 0051.

IR Thermal Gun.Kebutuhan alat ukur seperti Thermal Gun diperlukan untuk

menopang kelancaran sistem maintenance sistem PV diperlukan , oleh karena itu

68

dilakukan pengadaan alat ukur sesuai dengan spesifikasi, Merk: Fluke, Tipe: Fluke 62

Max, Nomor aset: PPHP 081.01.00.450366.000.2016 - 0052

4.2.1.2 Perbaikan proteksi sistem komunikasi antar inverter dan RTU Untuk perbaikan proteksi sistem komunikasi antar inverter serta komunikasi dengan Scada

pack RTU menggunakan Optical Isolation System yang berfungsi untuk melindungi PV

inverter samil yang berjumlah 5 unit dan Schneider SCADAPack RTU yang berjumlah 1 unit,

dari electrical surge seperti petir dengan mengganti media transfer data dari Serial RS485

menjadi fiber-optic. Oleh karena itu dibutuhkan converter Serial to FO dengan spesifikasi

yang sesuai agar sistem proteksi dapat berjalan dengan optimal. Pengadaan converter serial to

FO telah dilakukan sesuai dengan spesifikasi, Merk: Moxa, Tipe: TCF-142-M-SC dan

aksesoris FO SC-SC patch-cord, Jumlah: 7 unit, Nomor aset: PPHP

081.01.00.450366.000.2016 – 0053.

Berikut adalah architecture instalasi Optical Isolation System yang telah di

implementasikan untuk sistem proteksi inverter dan RTU.

Gambar 14.42 Tipe konfigurasi optical isolation system

69

Gambar 4.43 Wiring koneksi serial to FO converter

Keterangan :

o Kabel fiber-optic terhubung secara ring

o Masing-masing converter terhubung dengan inverter/rtu menggunakan serial RS-485

o Sistem ini tidak membutuhkan konfigurasi software (plug & play)

Gambar 4.44 Status kelima PV inverter Samil dapat terbaca oleh SCADA setelah

penambahan isolasi FO

4.2.1.3 Pemasangan pyranometer

70

Untuk meneliti hubungan antara iradiansi dengan perubahan frekuensi listik dibutuhkan

pemasangan pyranometer untuk mengetahui dan mencatat data iradiansi matahari.

Penggantian dan pemasangan unit pyranometer dilakukan karena unit pyranometer yang lama

rusak dan tidak dapat diperbaiki serta digunakan lagi. Oleh karena itu pengadaan unit

Pyranometer baru yang sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan, diperlukan. Pengadaan

converter serial to FO telah dilakukan sesuai dengan spesifikasi, Merk: Kipp & Zonen, Tipe:

SMP3-A, Nomor aset: PPHP 081.01.00.450366.000.2016 – 0054.

Nilai irradiansi sudah dapat terbaca oleh SCADA dengan normal se[erti dapat dilihat

pada gambar 4.45, dan nilai iradiasi pada Agustus 2016 diberikan pada gambar 4.46.

Gambar 4.45 Nilai irradiansi sudah dapat terbaca oleh SCADA dengan normal.

Gambar 4.46 Grafik irradiansi sudah pada Afgustus 2016

4.2.1.4 Pengecekan combiner box dan PV module.

71

Pengecekan arus dilakukan pada string combiner box inverter 3, 4dan 5 dengan hasil seperti

dapat dilihat pada gambar 4.47 sampai gambar 4.49.

Gambar 4.47 Arus pada string combiner box inverter 3



Dari pengecekan arus tersebut disimpulan sebagai berikut:

a. Variasi arus sangat besar. Arus yang sudah jauh lebih kecil dari Impp mengakibatkan

aliran daya dari PV ke Inverter tidak optimal.

72

b. Inverter 5 yang sudah di-rewiring menghasilkan arus lebih besar, karena tegangan kerja

DC tiap modul menjadi lebih kecil daripada modul di inverter 3 dan 4.

c. Kemungkinan dari variasi arus :

Dioda blocking rusak (ada 1 yang diketahui rusak).

Sambungan kabel kurang baik (ada 1 string yang setelah diutak-atik, arusnya menjadi

lebih baik).

Pergeseran Vmpp modul ke titik di bawah 75 V; yang disebabkan oleh

degradasi.Apabila Vmpp berada di bawah 75 V; inverter tidak akan pernah mencapai

titik MPPT karena tegangan kerja DC minimum inverter adalah 450 V. Teori ini

diperkuat oleh indikasi bahwa arus string di Inverter 5, yang tegangan kerja DC tiap

modulnya bukan 75 V melainkan 64 V, lebih banyak menghasilkan arus daripada

inverter 3 dan 4.

4.2.1.5 Pengecekan inverter Setelah dilakukan penggantian control board, inverter 2 dapat beroperasi dan menghasilkan

tegangan dan arus di keluaran IGBT seperti dapat dilihat pada gambar 4.50.

Gambar 4.50 Tegangan dan arus inverter 2

4.2.1.6 Melakukan sertifikasi layak operasi (SLO) PV

Sertifikasi layak operasi (SLO) domo plant smart micro grid Sumba telah dilakukan pada

Oktober 2016 oleh konsultan PT Prima Teknik System (PT PTS) seperti dapat dilihat pada

gambar 4.51. SLO ini merupakan amanah Perjanjian Kerja Sama pengoperasian dan

pemeliharan smart micro grid Sumba antara BPPT, Pemda Sumba Barat Daya dan PT PLN

Wilayah NTT yang perlu disediakan oleh BPPT.

73

Gambar 4.51 SLO domo plant smart micro grid Sumba

4.2.2 Pengaplikasian Sistem Penyimpanan Energi Dan Power Konverter-Nya

Suatu desain metode baru untuk kestabilan operasi smart micro grid dengan PV skala besar

seperti pada demo plant smart grid Sumba telah diajukan oelh perusahaan Jepang Kyudenko.

Pihak Jepang menawarka teknologi yang telah dikembangkan yaitu teknologi Energy

Management System (EMS) untuk memperbaiki kestabilan daya output PV.

Pada teknologi yang digunakan sebelumnya, daya output PV selalu mengalami fluktuasi

tergantung dari intensitas penyinaran matahari, kalua sinar matahari tiba-tiba terhalang oleh

awan maka daya output akan hilang dan jaringan akan seperti mengal;ami peningkatan beban

secara tiba-tiba yang dapat mengakibatkan ketidakstabilan system penyaluran tenaga listrik.

Dengan teknologi EMS yang ditawarkan oleh Kyudenko, daya output tang ditransfer

dari PV ke jaringan akan tetap stabil dalam beberapa waktu tertentu (gambar 4.52). Teknologi

ini didukung oleh kesiapan baterai yang cukup handal untuk menampung energidan

menyalurkannya ke jaringan. Desain awal dari rencana penerapan tekenologi EMS Kyudenko

pada smart micro grid Sumba dapat dilihat pada gambar 4.53, dan pada gambar 4.54 dapat

dilihat desain diagram distribusi listrik penerapan teknologi EMS.

74

Gambar 4.52 Output daya PV yang disalurkan ke jaringan

Gambar 4.53 Desain awal penerapan teknologi EMS

Gambar 4.54 Desain diagram distribusi listrik penerapan teknologi EMS

4.2.3 Pengujian Dan Analisis Kinerja SCADA Data Komunikasi

75

Optimasi smart genset untuk untuk meningkatkan penetrasi output daya PV ke jaringan PLN

dapat dilakukan dimana smart genset dioperasikan sebagai kompensator PV yang harus

dikontrol untuk dapat menyalurkan daya sesuai dengan fluktuasi PV, atau dikenal dengan

sistem load sharing. Sistem kontrol load sharing didesain untuk memaksimalkan output daya

PV sesuai dengan besarnya intensitas matahari dan mengendalikan beban mesin-mesin smart

genset untuk mengkompensasi naik turunnya output daya PV. Sehingga daya listrik yang

disuplai oleh PV bisa konstan dengan dukungan smart genset. Karena kendala sistem

komunkasi VSAT saat ini yang belum berjalan sesuai rencana awal maka untuk

merealisasikan pengendalian tersebut dilakukan dengan cara membangun fasilitas data

komunikasi langsung antara PV di Bilacenge dan smart genset di Waitabula melalui

komunikasi data point to point access dengan unit transmitter danrepeater di beberapa lokasi

seperti yang dilustrasikan pada gambar 4.55.

Gambar 4.55 Sistem komunikasi point to point access

Hasil pengujian sistem kontrol dalam kondisi daya stabil diperlihatkan pada gambar

4.56, dimana:

a. (Grafik Biru) : Frekuensi grid PLN stabil di sekitar 50,5Hz

b. (Grafik Hitam) : Output PLTS stabil di sekitar 80kW

c. (Grafik Hijau): Total Output Hybrid (PLTS + Genset) stabil di sekitar 150kW

d. (Grafik Merah dan Biru Tua): Genset 1 dan 2, masing-2 sekitar 35kW

76

Gambar 4.56 Hasil pengujian sistem kondisi daya stabil

Hasil pengujian sistem kontrol dalam kondisi PLTS dilepas seketikadiperlihatkan pada

gambar 4.57, dimana:

a. (Grafik Hitam) : Output PLTS dilepas seketika pada saat daya sekitar 80kW b. (Grafik Merah dan Biru Tua): Genset 1 dan 2 dalam waktu 10 detik masing-2 naik

dari35kW menjadi 75kW

c. (Grafik Hijau): Total Output Hybrid relatif terjaga di sekitar 150kW d. (Grafik Biru) : Frekuensi grid PLN sempat turun ke 50,2Hz, tapi kembali ke 50,5Hzsaat

genset 1 & 2 sudah bisa menggatikan daya PLTS yang hilang

Gambar 4.57 Hasil pengujian sistem kondisi PLTS dilepas seketika

Hasil pengujian sistem kontrol dalam kondisi PLTS kembali mengisi grid diperlihatkan

pada gambar 4.38, dimana:

a. (Grafik Hitam) : Output PLTS secara bertahap masuk ke grid PLN sesuai jumlah inverter

yang aktif.

b. (Grafik Merah dan Biru Tua): Genset 1 dan 2 turun bertahap sesuai kenaikan PLTS. c. (Grafik Hijau): Total Output Hybrid relatif terjaga di sekitar 150kW

d. (Grafik Biru) : Frekuensi grid PLN terjaga stabil di 50,5Hz

77

Gambar 4.58 Hasil pengujian sistem kondisi PLTS kembali mengisi grid

4.2.4 240 Kajian Metode Operasi Baru Smart Grid

Kerjasama dengan mitra untuk melakukan pengkajian metode operas baru smart micro grid

Sumba telah dilakukan antara BPPT dengan Kyudenko Jepang. Metode operasi baru smart

micro grid dilakukan dengan teknologi Energy Management System (EMS) seperti yang telah

dijelaskan pada WBS220 sebelumnya. MoU (Memorandum of Undesstanding) dan IA

(Implementation Agreement) antara BPPT dengan Kyudenko untuk menerapkan teknologi

EMS telah ditandatangani seperti dapat dilihat pada gambar 4.59 sampai dengan gambar 4.61.

Gambar 4.59 MoA antara BPPT dengan Kyudenko

78

Gambar 4.60 Jadwal implmentasi MoA

Gambar 4.41IA antara BPPT dengan Kyudenko

79

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

a. Konsep kota cerdas atau smart city mengetengahkan sebuah tatanan kota yang

memudahkan masyarakat untuk mendapatkan informasi secara cepat dan tepat.

b. Sebagai bagian dari kota cerdas, jaringan cerdas merupakan suatu konsep tata kelola energi

listrik yang mampu mengakomodir komunikasi, respon permintaan, keamanan, jaringan

mikro, dan integrasi elemen jaringan baru seperti sumber energi terbarukan.

c. Semakin meningkatnya kebutuhan masyarakat modern akan listrik, dimanapun, kapan pun

dengan kualitas terbaik akan menjadikan pembangunan jaringan cerdas suatu keniscayaan.

Kecanggihan dalam teknologi informasi dan komunikasi telah memungkinkan sistem

kelistrikan dapat tersedia sesuai keinginan pengguna.

d. Pengkajian dan perekayasaan jaringan cerdas untuk mendukung kota cerdas dilaksanakan

dengan melakukan perekayasaan beberapa fitur penerapan jaringan cerdas yang

dimodelkan pada gedung energi dan beberapa gedung lainnya di Kawasan PUSPIPTEK

Serpong. Fitur-fitur tersebut adalah: Variasi harga (dynamic pricing), penurunan losses,

manajemen distribusi atau kehandalan sistem, respon permintaan (demand response),

pembangkit terdistribusi atau distributed generation (storage system), pembangkit

terdistribusi atau distributed generation (PV Micro Grid), PV Grid connected, smart street

lighting, PQ tools (DVR, smart meter), PQ tools (harmonic, keseimbangan beban, faktor

daya), mobil listrik (electric vehicle), dan SCADA system.

e. Pada tahap pertama pengembangan jaringan cerdas, dilakukan implementasi smart micro

grid dengan sumber PV 10 kWp dengan pemasangan secara rooftop (desain dapat dilihat

pada lampiran yang dapat disesuaikan dengan anggaran yang tersedia), respon permintaan

dan dynamic pricing.

f. Desain awal SCADA untuk mendukung implementasi smart grid for smart city di

Kawasan PUPIPTEK Serpong juga telah diberikan pada kegiatan ini.

5.2 Saran

a. Kajian daya dukung kawasan Puspiptek untuk menjadi “smart-city” sebagai kawasan yang

mandiri akan energi listrik dan menjadi area percontohan teknologi smart microgrid perlu

80

diimplementasikan dengan memberikan pendanaan yang cukup atau dengan mencari

mitra kerja sama.

b. Merancang dan memanfaatkan sumber daya alam (energi terbarukan) serta fasilitas yang

ada di Puspiptek secara maksimal untuk pengintegrasian dalam sistem Smart microgrid,

dengan melakukan desain dan kajian penerapan SCADA sebagai sistem integrator dan

decision making sistem EMCS.

c. Konsep dan kajian aplikasi teknologi smartgrid pada tingkat demand side management

(DSM),dan konsep dan kajian penerapan produksi listrik energi terbarukan (ET) secara

disentralisasi/tersebar (distributed energy resources, DER) di kawasan PUSPIPTEK

dilakunan terlabeh dahulu sebagai demo plant untuk penerapan di area perkotaan (urban

area).

d. Kajian ini dapat menjadi referensi secara komprehensif kepada stake holder melalui

pendekatan solusi teknologi (technology solution approach) berupa demo plant sistem

EMCS terhadap permasalahan bidang energi secara nasional berupa optimalisasi penetrasi

sumber ET sebagai distribute generation pada sisi konsumen (demand) dan sebagai upaya

untuk mengurangi kapasitas beban pembangkit berbahan bakar fosil dengan mulai

menerapkan teknologi smartgrid sebagai sistem manajemen kelistrikan aktif/dinamis,

remote dan otomatis.

e. Sistem HMI/SCADA yang digunakan untuk mendesain sistem EMCS menggunakan

SCADA yang berlicensi dan mempunyai kategori 10 terbaik di bidang otomasi dan

smartgrid antara lain MOVICON dari Progea. Karena itu, perlu juga dikembangkan

penggunaan open source software (OSS) SCADA.

f. Diperlukan 2 sistem main control PC yang berfungsi sebagai main SCADA PC dan main

database PC.

g. Pemilihan penempatan lokasi server room dengan memperhatikan factor teknis dan

kemudahan instalasi apabila menggunakan sistem komunikasi (seperti disebut point 1)

maka dipilih ruang lantai 3 dari kluster energy gedung 625.

h. Pengembangan backup system dan distribute generation untuk pengembangan sistem

EMCS dengan mengikutsertakan kawasan yang lebih luas maka perlu dilakukan secara

teliti dan komprehensif.

i. Perlu dilakukan percobaan menggunakan inverter lain yang tegangan kerja DC nya lebih

kecil daripada 450 V.

81

j. Apabila PLTS ingin diperbaiki secara menyeluruh, setiap string yang arusnya sangat kecil

harus diperiksa. Untuk itu, diperlukan usaha yang besar dengan personil dan dana yang

tidak sedikit.

k. Perlu dilakukan penggantian kontaktor yang menghubungkan antara trafo dan IGBT

Karena mengalami kerusakan.

l. Perlu dilakukan perbaikan kinerja PV untuk mengimbangi kebutuhan input EMS

Kyudenko.

82

VI. REFERENSI

[1] Technical Document: NO. 5/TD/GL100/SG/XII/2016

[2] Technical Document:/GL200/

[3] Desain SCADA Smart Grid di Kawasan PUSPIPTEK, B2TKE, BPPT, Desember 2016

[4] B2TKE-BPPT, “Road Map Pembangunan Kelistrikan Nasional Dengan Visi Jaringan

Cerdas”, Jakarta, 2016.

[5] A Guide for Effective Deployment “SMART GRIDS AND RENEWABLES”, The

International Renewable Energy Agency (IRENA), November 2013

[6] SMARTGRIDS - Clouds, Communications, Open Source, and Automation, Edited By

David Bakken Washington State University School of Electrical Engineering and

Computer Science © 2014 by Taylor & Francis Group, LLC

[7] SMART GRID TECHNOLOGY AND APPLICATIONS, © 2012 John Wiley & Sons,

Ltd

[8] Energy Management and Control System: Desired Capabilities and Functionality, ©2008

PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY (PNNL) prepared for UNITED

STATES DEPARTMENT OF ENERGY US DoE)

[9] Ali Keyhani, Mohammad N. Marwali, Min Dai, “Integration of Green and Renewable

Energy in Electric Power Systems”, Copyright © 2010 by John Wiley & Sons, Inc. All

rights reserved.

[10] Nordman, Mikal and Matti Lehtonen, 2001, “TETRA Radio In Monitoring and Control

of Secondary Substations,” IEEE Developments in Power System Protection

Conference, Publication No. 479