nomor 53 konverter daya rasio tinggi untuk …pii.or.id/wp-content/uploads/ew-53-2018-koreksi.pdfebt...

KONVERTER DAYA RASIO TINGGI UNTUK APLIKASI ENERGI TERBARUKAN

Didukung: IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

NOMOR 53

1 Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung

IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

Pengantar Peranan Elektronika Daya Dalam Sistem Ketenagalistrikan Yang Berkelanjutan

Sampai saat ini, kebutuhan energi listrik terutama masih didapat dari bahan bakar fosil seperti batubara dan minyak. Peranan sumber energi baru dan terbarukan (EBT) terus ditingkatkan dan pemerintah telah mentargetkan peran EBT sebesar 23% pada tahun 2025. Walaupun demikian, peran EBT akan masih didominasi oleh tenaga air dan panas bumi. Peran sumber energi terbarukan seperti surya, angin, dan biomasa masih sangat kecil. Walaupun peran sumber energi fosil akan masih tetap dominan sampai 50 tahun ke depan, perpin-dahandari jaman fosil ke jaman terbarukan akan menjadi keharusan, bukan suatu pilihan, jika pembangunan yang berkelanjutan ingin dipertahan-kan. Sayangnya, distribusi potensi sumber energi sering kali tidak sejalan dengan distribusi kebu-tuhannya. Bagaimana setiap daerah bisa melakukan sharing reetiap daerah memang harus mandiri sumber energinya, tetapi antar daerah tetap harus terhubung agar bisa sharing resources. Pada saat ini, penyeiaan energi listrik di Indonesia dimonopoli oleh PT. PLN. Mulai dari sisi pembang-kit sampai distribusi, semuanya dikuasai oleh PLN. Walaupun sudah termasuk membaik, sistem monopoli tidak mendorong adanya kompetisi untuk menciptakan sistem kelistrikan yang andal, efisien, berkwalitas dan adil. Semakn majunya teknologi pembangkit terdistribusi dan penyimpan energi (batere) bisa menjadi tantangan tambahan bagi PLN. Singkatnya, sistem monopoli tidak sesuai dengan perkembangan jaman dan kaidah ekonomi yang mendorong kompetisi. Di masa lalu, elektronika lebih banyak dikembang-kan untuk tujuan penghematan energi dan otomatisasi. Industri tidak bisa berjalan cepat dan efisien tanpa elektronika daya. Pada saat ini, elektronika daya dimanfaatkan sejak dari pembangktan sampai sisi pengguna, mulai daya beberapa miliwatt sampai ribuan megawatt. Di sisi pembangkit, elektronika daya merupakan kunci pemanfaatan berbagai sumber energi baru dan terbarukan. Di sisi transmisi, elektronika daya merupakan kunci disalurkannya daya listrik skala besar melalui jarak yang jauh dan melintasi lautan.

Elektronika daya merupakan kunci dibuatnya sistem jual beli listrik berdasarkan mutu, tidak hanya berbasis kWh sepaerti sekarang ini. Elektronika Daya dan Penerapannya. Elektronika daya adalah salah satu ilmu di rumpun teknik elektro yang mempelajari penggunaan teknologi elektronika dalam konversi daya listrik. Daya listrik perlu dikonversikan dari satu bentuk ke bentuk yang lain karena: 1. Banyak sumber energi terbarukan menghasilkan

daya listrik dalam bentuk tidak siap dipakai. 2. Banyak peralatan listrik tidak bisa bekerja atau

tidak efisien kalau dicatu langsung dengan sumber daya listrik yang tersedia.

3. Sistem tenaga listrik bisa lebih efisien, lebih handal dan fleksibel jika tegangan/ arus listriknya dikonversikan ke bentuk yang lain.

Walaupun elektronika daya sudah berkembangsejak awal tahun 1900an, perkembangannya baru terasa pesat sejak ditemukannya thyristor pada akhir tahun 1950an. Sejak itu elektronika daya berkembang pesat hingga saat ini. Hampir setiap 20 tahun ditemukan komponen baru yang akan memicu perkenbangan lainnya. Ini sejalan dengan perkembangan teknologi mikroelektronika dan komputer. Secara umum, elektronika daya digunakan sebagai konverter daya: (1) AC ke AC, (2) AC ke DC, (3) DC ke AC dan (4) DC ke DC. Di masa lalu, dari pembangkit sampai pemakaian, daya listrik harus melalui trafo lebih dari empat kali untuk meningkatkan kwalitas dan efisiensi. Pada saat ini, tenaga listrik dibangkitkan dengan menggunakan pembangkit besar dan disalurkan ke pusat–pusat beban melalui saluran transmisi dan distribusi. Tidak ada kompetisi antar pembangkit dan konsumen sama sekali tidak mempunyai pilihan dari mana tenaga listrik berasal atau dibeli. Di masa yang akan datang, banyak konsumen mempunyai pembangkit sendiri dan umumnya dari energi terbarukan. Walaupun bisa berdiri sendiri, banyak konsumen masih tersambung dengan jaringan besar dan memungkinkan sharing resourcs antar pelanggan. Di sinilah konverter akan diperlukan.




“Konverter DC-DC Rasio Tinggi cocok untuk dipakai pada aplikasi energi terbarukan skala kecil, misalnya PLTS di atap rumah”

Pemanfaatan listrik dari energi terbarukan saat ini sedang menjadi tren untuk mengurangi pemakaian listrik yang berasal dari bahan bakar tidak terbarukan. Pada negara tropis seperti Indonesia, potensi pemanfaatan energi terbarukan dari sinar matahari sangat besar. Potensi energi surya ini tersebar merata hampir ke seluruh daerah Indonesia, sehingga bisa dijadikan salah satu cara untuk pemerataan suplai energi listrik ke seluruh penduduk di Indonesia. Keuntungan lain dari energi surya adalah pemanfaatannya bisa dilakukan dari skala kecil,

misalnya ukuran rumah tangga, hingga skala yang sangat besar. Pemerataan suplai listrik jadi bisa dilakukan dengan cepat menggunakan konsep Pembangkit Listrik Energi Surya (PLTS) skala rumah tangga. Namun, PLTS skala rumah tangga yang memiliki kapasitas daya kecil mengakibatkan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya juga relatif rendah, umumnya berada pada kisaran 24 - 60V. Sementara itu, untuk menghasilkan tegangan AC 220V seperti yang dihasilkan oleh pembangkit pada umumnya diperlukan konverter DC-AC yang memiliki level tegangan masukan sebesar 400V.

Aries R. Prima – Engineer Weekly




Konverter DC-DC yang disebut memiliki fungsi untuk menaikkan tegangan DC sisi masukan dengan rasio yang sangat tinggi, pada kisaran 8 - 16 kali lipat. Untuk mendapatkan penaikan tegangan diperlukan konverter DC-DC penaik tegangan atau sering disebut sebagai konverter DC-DC boost. Pada penggunaan konverter DC-DC boost konvensional, ketidakidealan saklar daya ini menjadikan rasio tegangan keluaran-masukan menjadi terbatas. KONVERTER DC-DC RASIO TINGGI Konverter DC-DC Rasio Tinggi merupakan konverter DC-DC boost penaik tegangan yang mampu bekerja pada rasio sangat tinggi tanpa terkendala permasalahan ketidakidealan waktu penyalaan dan pemadaman saklar daya yang digunakan (Gambar 1).

Konverter DC-DC boost rasio tinggi ini dapat menghasilkan tegangan keluaran yang rasionya sangat tinggi dibandingkan dengan tegangan masukannya, sementara itu saklar daya yang digunakan akan dioperasikan dengan faktor kerja relatif rendah sehingga akan memiliki kondisi penyalaan/pemadaman yang relatif lama. Saklar daya tidak akan menghadapi kondisi penyalaan/ pemadaman yang sangat singkat seperti pada konverter DC-DC boost konvensional ketika beroperasi pada rasio sangat tinggi. Sehingga diperlukan suatu konverter DC-DC yang menaikkan tegangan dari level 24 - 60V di sisi masukan menjadi tegangan DC 400V di sisi keluaran.




APLIKASI

Konverter daya dari bentuk DC ke DC banyak dipakai dalam pembangkit listrik energi terbarukan. Konverter ini biasanya dipakai untuk menaikkan tegangan DC yang rendah menjadi tegangan DC yang tinggi. Untuk aplikasi battery charger, arah aliran dayanya harus bisa dua arah. Yang dikembang di sini adalah metoda sintesis topologi baru berdasarkan diagram blok konverter. Secara umum, konverter daya DC-DC bisa dianggap sebagai suatu blok dengan dua terminal, yaitu terminal input dan terminal output. Konverter ini bisa dikombinasikan menjadi empat macam

kombinasi. Berdasarkan konsep ini, dapat dikembangkan berbagai konverter baru yang sangat cocok untuak: - Pembangkit listrik berbasis sel surya (energi

matahari) dan fuel cell - Baterry charger/discharger - Microgrids

Konverter DC-DC Rasio Tinggi cocok untuk dipakai pada aplikasi energi terbarukan skala kecil, misalnya PLTS di atap rumah. Konverter DC-DC Rasio Tinggi akan menaikkan tegangan keluaran PLTS skala kecil, misalnya 48V, menjadi tegangan 400V masukan untuk konverter daya tingkat selanjutnya yang mengubah DC menjadi AC 220V (Gambar 2 dan 3).

Jika Indonesia yang kepulauan di antara laut-lautan ingin menuju negara yang mandiri energi dan hijau, maka Indonesia wajib mulai menyiapkan industri dan sumber daya manusia yang menuasai: 1) Elektronika daya, 2) Kabel bawah laut, 3) Ketenagalistrikan secara umum.

Elektronika daya merupakan enabler sistem kelistrikan masa depan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Elektronika daya merupakan teknologi kunci dalam pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan untuk menuju sistem kelistrikan yang mandiri baik skala regional maupun nasional. Dengan elektronika daya, laut bukan lagi pemisah tetapi pemersatu bangsa Indonesia.

Dengan kemitraan PII, kini Engineer Weekly didukung IKPT, WIJAYA KARYA, JASA MARGA, CIREBON ELECTRIC POWER dan NINDYA KARYA

PENGEMBANG Konverter DC-DC Rasio Tinggi ini dikembangkan oleh Dr. Pekik Argo Dahono, IPU, Asean Eng. dari Institut Teknologi Bandung (ITB) bersama oleh PT. Len Industri (Persero), dengan didukung oleh Lembaga Pengelola Dana Pendidikan (LPDP) dan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia


6

5,91%

8,07%

Engineer Weekly Pelindung: A. Hermanto Dardak, Heru Dewanto Penasihat: Bachtiar Siradjuddin Pemimpin Umum: Rudianto Handojo, Pemimpin Redaksi: Aries R. Prima, Pengarah Kreatif: Aryo Adhianto, Pelaksana Kreatif: Gatot Sutedjo,Webmaster: Elmoudy, Web Administrator: Zulmahdi, Erni Alamat: Jl. Bandung No. 1, Menteng, Jakarta Pusat Telepon: 021- 31904251-52. Faksimili: 021 – 31904657. E-mail: [email protected]

Engineer Weekly adalah hasil kerja sama Persatuan Insinyur Indonesia dan Inspirasi Insinyur.

131.554

109.999

106.268

36.147

27.314

12.784

11.001

5.973

4.704

2.299

Ekonomi

Sosial

Pendidikan

Teknik

Kesehatan

Pertanian

MIPA

Humaniora

Agama

Seni

S2

5.142

4.661

3.075

2.279

1.409

1.169

858

581

486

111

Sosial

Pendidikan

Ekonomi

Pertanian

Kesehatan

Teknik

MIPA

Agama

Humaniora

Seni

S3

JUMLAH S2 TAHUN 2010-2016:

448.043

JUMLAH S3 TAHUN 2010-2016:

19.771

nomor 53 konverter daya rasio tinggi untuk …pii.or.id/wp-content/uploads/ew-53-2018-koreksi.pdfebt...

Documents