## SURYA SEL SEBAGAI TENAGA LISTRIK CADANGAN UNTUK POWER SUPPLY ALAT PENGUAT SINYAL TV KABEL
(TV Kabel Sriwijaya Vision)

## DAENY SEPTI YANSURI
(sdaeny@yahoo.com)
Dosen Tetap Yayasan pada Program Studi Teknik Elektro

## Fakultas Teknik Universitas Palembang

## ABSTRAK
Pemanfaatan    energi    matahari    sebagai  sumber  energi  alternatif  pembangkit  energi  listrik merupakan terobosan yang sangat luar biasa selain karena matahari adalah sumber energi yang sangat besar,  pemanfaatan  energi    matahari  tidak    memberi  dampak  negatif  terhadap  lingkungan.  Alat  ini dinamakan surya sel berupa alat semikonduktor penghantar aliran listrik yang dapat menyerap energi panas  matahari untuk  menyuplai energi  listrik. Pengelolaan sumber  daya  energi  secara  tepat  kiranya akan dapat memberi kesejahteraan bagi masyarakat umum.
Terutama pada chanel TV kabel yang sering mengalami pemadaman bergilir oleh pihak PLN di  hari-hari  tertentu,  sehingga  banyak  konsumen  tv  kabel  yang  mengalami  komplain  pada  pihak  TV kabel tersebut.
Pada TV kabel Sriwijaya Vision didapatkan hasil bahwa diperlukan Panel Sel Surya sebanyak 6  buah,  yang  masing-masing  sebesar  180  Wp.  Sedangkan  Daya  yang  dibutuhkan  untuk  pemakaian dari TV Kabel Sriwijaya Vision 996 W . Kata Kunci : TV Kabel, Panel Sel Surya, Power Supply

## 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang [1], [5]
Kebutuhan akan energy listrik terus meningkat dan sumber cadangan minyak bumi, gas, batu bara  sebagai  bahan  bakar  pembangkit  energi  listrik  semakin  menurun.  Hampir  semua  sektor masyarakat  menggunakan  energi  listrik  maupun  sumber-sumber  energi  tersebut.  Konsumsi  yang berlebihan dan ketergantungan pada salah satu sumber energi seperti pemakaian sumber bahan bakar minyak  bumi  sangat  besar  sekali, sementara itu  untuk  membentuk  sumber  energi  minyak  bumi,  gas membutuhkan waktu ratusan juta tahun.
Semakin menurunnya cadangan sumber bahan bakar minyak bumi, gas, dan batu bara sebagai bahan bakar  pembangkit listrik serta  konsumsi yang terus meningkat membuat para ahli memikirkan mencari  sumber-sumber  energi    alternatif    dan  menggali  serta  menciptakan  teknologi    baru    yang dapat menggantikan minyak bumi, gas, batu bara dan lainnya sebagai bahan bakar pembangkit listrik.
Pemanfaatan    energi    matahari    sebagai  sumber  energi  alternatif  pembangkit  energi  listrik merupakan terobosan yang sangat luar biasa selain karena matahari adalah sumber energi yang sangat besar,  pemanfaatan  energi    matahari  tidak    memberi  dampak  negatif  terhadap  lingkungan.  Alat  ini dinamakan surya sel berupa alat semikonduktor penghantar aliran listrik yang dapat menyerap energi panas  matahari untuk  menyuplai energi  listrik. Pengelolaan sumber  daya  energi  secara  tepat  kiranya akan dapat memberi kesejahteraan bagi masyarakat umum.
Terutama pada chanel tv kabel yang sering mengalami pemadaman  bergilir oleh pihak PLN di hari-hari tertentu, sehingga banyak konsumen tv kabel yang mengalami komplain pada pihak tv kabel tersebut.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  beberapa  tujuan  yang  diharapkan  dapat membantu pihak-pihak yang terkait di dalam nya. Adapun tujuan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Menganalisa  arus  listrik  yang  dihasilkan  oleh  sel  surya  sebagai  tenaga  cadangan  untuk  power supply alat penguat sinyal TV kabel.
2. Menunjang pada beban yang akan digunakan untuk power supply alat penguat sinyal TV kabel.
3. Mengurangi komplain dari konsumen karena sering terjadinya pemadaman bergilir.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Dengan  melakukan  penelitian  ini,  maka  diharapkan  pihak  perusahaan  TV  Kabel,  khususnya TV Kabel Sriwijaya Vision dapat menerapkan salah satu teknologi yang mampu mengatasi gangguan- gangguan sinyal yang diakibatkan adanya pemadaman bergilir, sehingga dengan mempunyai cadangan aliran listrik (berupa baterai) hal tersebut dapat diatasi.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian dilakukan dalam batasan-batasan yang berhubungan dengan hasil yang di inginkan yaitu dengan :
 Menganalisa  panel  sel  surya  sebagai  tenaga  cadangan  apabila  terjadi  pemadaman  bergilir  oleh pihak PLN.
 Menganalisa  kapasitas  baterai  (aki)  yang  akan  di  pakai  untuk  konsumsi  power  supply  alat penguat sinyal TV Kabel.
 Menganalisa power supply sebagai alat penguat sinyal TV Kabel.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1.
Sel Surya [1], [2], [3], & [4]
 Definisi Sel Surya
Sel  surya  dapat  berupa  alat  semikonduktor  penghantar  aliran  listrik  yang  dapat  secara langsung mengubah energi surya menjadi bentuk tenaga listrik secara efisien. Efek ini ditemukan oleh Becquerel  pada  tahun  1839,  dimana  Becquerel  mendeteksi  adanya  tegangan  foto  ketika  sinar matahari mengenal elektroda pada larutan elektrolit. Alat ini digunakan secara individual sebagai alat pendeteksi cahaya pada kamera maupun digabung serimaupun paralel untuk memperoleh suatu harga tegangan listrik yang dikehendaki sebagai pusat penghasil tenaga listrik Bahan dasar silicon.
Bahan ini terbuat dari silikon berkristal tunggal. Bahan ini sampai saat ini masih menduduki tampat paling atas dari urutan biaya pembuatan bila dibandingkan energi listrik yang diproduksi oleh pesawat konvensional.
 Cara Kerja Sel Surya
Semikonduktor Silikon tipe P dan tipe N
Gambar : Cara kerja sel surya silikon
 Performansi Sel Surya

## Gambar :  Karakteristik Kurva I-V (Arus – Tegangan) pada Sel Surya
Ketika sel dalam kodisi short circuit, arus maksimum atau arus short circuit (Isc) dihasil akan, sedangkan  pada  kondisi  open  circuit  tidak  ada  arus  yang  dapat  mengalir  sehingga  tegangannya maksimum. Disebut tegangan open-circuit. (Voc). Titik pada kurva I-V  yang menghasilkan arus dan tegangan    maksimum  disebut  titik  daya  maksimum  (MPP).  Karakter  penting  lainnya  dari  sel  surya yaitu fill factor (FF), dengan persamaan.
Dengan menggunakan fill faktor maka maksimum daya dari sel surya didapat dari persamaan,
Sehingga efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel . dibagi dengan daya dari cahaya yang datang
: η
Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran global dalam menentukan kualitas performansi suatu sel surya.
 Solar module (modul photovoltaics)
Sel  surya  atau  sel  photovoltaic    merupakan  suatu  alat  yang  dapat  mangubah  energi  radiasi matahari  secara  langsung  menjadi  energi  listrik.  Pada  dasarnya  sel  tersebut  berjenis  diode  yang tersusun  atas  P-N  junction.  Sel  surya  photovoltaic  yang  dibuat  dari  bahan  semikonduktor  yang diproses sedemikian rupa, yang dapat menghasilkan listrik arus searah (DC). Dalam penggunaannya, sel-sel  surya itu dihubungkan satu sama lain, sejajar atau  seri, tergantung dari penggunaannya,  guna menghasilkan daya dengan kombinasi tegangan dan arus yang dikehendaki.
Pada umumnya solar module tidak membutuhkan pemeliharan yang rutin seperti genset. Genset umumnya diharuskan untuk dihidupkan satu kali seminggu, pemeriksaan oli, pemeriksaan batere, dll. Pemeliharaan solar module:
 Dibersihkan berkala untuk tidak mengurangi penyerapan intensitas matahari.
 Mengatur  letak  dari  solar  module  supaya  mendapatkan  sinar  matahari  langsung  dan  tidak terhalangi objek (pohon, jemuran, bangunan, dll)

## A. Proses Charge Discharge dengan Arus Konstan
Proses Charge dan Proses Discharge dengan arus konstan yang ditunjukkan pada gambar, dapat diambil  kesimpulan  bahwa,  proses  charge  discharge  akan  berakhir.  Ketika  waktu  yang  telah  diset terlampaui atau apabila kapasitas baterry(accumulator) yang ditentukan telah terpenuhi.
Gambar :  Proses Charge dengan Arus Konstan
Gambar : Proses Discharge dengan Arus Konstan
B. Proses Charge Discharge dengan Daya Konstan.
Gambar : Proses Charge dengan Daya Konstan

## Gambar : Proses Discharge dengan Daya Konstan
Berikut  merupakan  data  dari  kapasitas  aki  pada  saat  kosong sampai  pada   kondisi  aki terisi  penuh  dengan  menggunakan  baterai Li-Ion 12V 100 Ah
Untuk  mengetahui  waktu  dalam  proses  pengisian  baterai  Li-Ion  12V  100  Ah,  dapat menggunakan perhitungan dibawah ini :
1. Lamanya pengisian Arus:
Keterangan : Ta  =  Lamanya pengisian arus (jam). Ah  =  Besarnya kapasitas baterai (Ampere hours). A    =  Besarnya arus pengisian ke baterai (Ampere). 2. Lamanya pengisian Daya:
Keterangan : Td =  Lamanya pengisian daya (jam). daya Ah =  Besarnya daya yang didapat dari perkali Ah dengan besar tegangan baterai (watt hours) daya A   =  Besarnya daya yang didapat dari perkali A dengan besar tegangan baterai (watt) (http://www.eouguelph.ca/‖antoon-pemanfaatan  rangkaian  baterry charger)

##  Inverter
Inverter   adalah   perangkat   elektrik   yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti  batere,  panel surya  /  solar  cell  menjadi  AC.  Penggunaan  inverter  dari  dalam   Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya (PLTS) adalah untuk perangkat yang menggunakan AC (Alternating Current).
Beberapa hal  yang  perlu  dipertimbangkan dalam pemilihan  inverter :
 Kapasitas beban dalam Watt,  usahakan memilih  inverter  yang  beban kerjanya mendekati dengan beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal
 Input DC 12 Volt atau 24 Volt
 Sinewave ataupun square wave outuput AC
Gambar : Inverter Gambar :  Diagram Inverter

##  Timer
TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu yang digunakan  dalam  pembangkit  listrik  tenaga  surya  sebagai  tenaga  cadangan  untuk  power  supply  alat pemancar  sinyal  tv  kabel  yang  membutuhkan  pengaturan  waktu  secara  otomatis  berpindah  dari  arus PLN  ke  arus  Surya  Sel.  Peralatan  kontrol  ini  dapat  dikombinasikan  dengan  peralatan  kontrol  lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), Thermal Over Load Relay, dan lain-lain.

##  Power Supply Penguat Sinyal Tv Kabel
Fungsi  dari  power  supply  catv  untuk  mengalirkan  tegangan  ac,  selain  berguna  untuk mengalirkan tegangan ac berfungsi juga sebagai penguat sinyal catv pada perangkat aktif pada sistem jaringan catv. Output keluaran power supply catv antara 60 - 90 volt ac. Untuk tegangan power supply catv  yang  dilakukan  analisa  sudah  di  lengkapi  dengan  regultor  ac  matic  dengan  teggangan  maks  90 volt ac yang merupakan amplifier yang dirancang untuk dioperasikan. Pasokan tenaga kabel kemudian dengan menggunakan power inserter, pasang daya 60 atau 90 volt pada kabel coax kabel.
( https://www.tonercable.com/categories/broadband-video-rf-distribution/power-supplies.php&Falcom.com )

## Gambar : Power Supply Penguat Sinyal Tv Kabel

## 3. METODELOGI PENELITIAN
3.1. Panel Sel Surya [5] & [6]
Sel surya kristal mempunyai daya maximum 180 Watt dan arus hubung singkat 5.95 Ampere, tegangan pada power maximal 36.6 Volt. Dalam menganalisa panel seel surya ini menggunakan panel sel  surya  180  Watt  peak  untuk  keperluan  Power  Supply  sebagai  alat  penguat  sinyal  TV  Kabel Sriwijaya  Vision  pada  tegangan  maximum  waktu  kerja    1000  Volt  dengan  tegangan  pada  kondisi terbuka  43.2  Volt,  yang  memungkinkan  dihubungkan  dengan  batrei  12.8  volt.  Yang  pada  umumnya sebagian rangka panel tersebut terbuat dari bahan alumunium dari setiap panel yang diproduksi.
Gambar : Panel Sel Surya
Gambar : Struktur Panel Sel Surya

## Gambar : Diagram keperluan Energi Pada Panel Surya

## 3.2. Baterai [2]
Baterai  yang  digunakan  untuk  penganalisaan  adalah  jenis  baterai  Li-Ion  dengan  tegangan nominal lithium-ion adalah 3.60V / sel. Beberapa produsen sel menandai Li-ion mereka sebagai 3.70V /  sel  atau  lebih  tinggi.  Ini  menawarkan  keuntungan  pemasaran  karena  tegangan  yang  lebih  tinggi meningkatkan watt-jam di atas kertas (voltase dikalikan dengan arus sama dengan watt). Rating 3.70V / sel juga menciptakan referensi yang tidak familiar dari 11.1V dan 14.8V saat menghubungkan tiga dan  empat  sel  secara  seri  daripada  10  besar  lebih  banyak  dan  1440  V.  masing-masing.  Produsen peralatan  mematuhi  voltase  sel  nominal  3.60V  untuk  sebagian  besar  sistem  Li-ion  sebagai  sumber listrik.
Bagaimana  creep  tegangan  yang  lebih  tinggi  ini?  Pabrik  sel  memilah-milah  voltase  sel  terisi penuh yang mengukur 4.20V, mengeluarkannya pada 0.5C sampai 3.00V dan mengambil titik tengah jalan.  Untuk  Li-kobalt  titik  tengah  jalan  sekitar  3.60V.  Pemindaian  yang  sama  dilakukan  pada  Li- mangan  dengan  resistansi  internal  yang  lebih  rendah  memberikan  tegangan  rata-rata  sekitar  3.70V. Perlu  dicatat  bahwa  tegangan  yang  lebih  tinggi  sering  diatur  semena-mena  dan  tidak  mempengaruhi pengoperasian perangkat portable atau pengaturan pengisi daya. Tapi ada pengecualian.
Beberapa  baterai  Li-ion  dengan  arsitektur  LCO  menampilkan  lapisan  permukaan  dan  aditif elektrolit  yang  meningkatkan  tegangan  sel  nominal  dan  memungkinkan  voltase  muatan  yang  lebih tinggi.  Untuk  mendapatkan  kapasitas  penuh,  tegangan  cut-off  charge  untuk  baterai  ini  harus  diatur sesuai dengan itu.
(http://batteryuniversity.com/learn/article/confusion_with_voltages)
Gambar : Baterai Li-Ion 12V 100Ah
(https://www.lithiumion-batteries.com/products/product/12v-100ah-lithium-ion-battery.php)

## 3.3. Power Supply Sebagai Penguat Sinyal TV Kabel
Fungsi  dari  power  supply  untuk  mengalirkan  tegangan  ac  pada  perangkat  aktif  jaringan (Amplifier ). Output keluaran power supply antara 60 - 90 volt ac dan fungsi lain dari power supply adalah sebagai penguat sinyal pada chanel tv cable.
Gambar : Power Supply
Panel Surya Sel Intensita Radiasi Matahari Lama Radiasi Matahari Efisiensi Sistem Energi Listrik Yang Diperlukan

## Gambar : Bagan Alur
4. ANALISA PEMBAHASAN
4.1. Penentuan Kapasitas Komponen
 Perhitungan Daya yang digunakan
Tabel 4.1. Daya yang digunakan
 Perhitungan Intensitas Cahaya Matahari
Tabel 4.2. Data intensitas cahaya matahari
NO Jam Intensitas Cahaya (lux) Tegangan (V) Arus (I) Daya (W) Kesimpulan 1 9:00 185051 14,71 2,133 31,3764 Cerah 2 9:30 196700 14,75 1,862 27,4645 Cerah 3 10:00 234900 14,31 3,142 44,962 Cerah 4 10:30 244500 14,71 3,381 49,7345 Cerah 5 11:00 258750 14,77 3,521 52,0052 Cerah 6 11:30 194600 14,76 3,383 49,9331 Cerah 7 12:00 266000 14,39 3,76 54,1064 Cerah 8 12:30 195020 14,51 3,649 52,947 Cerah 9 13:00 291430 14,23 3,831 54,5151 Cerah 10 13:30 271100 14,43 3,712 53,5642 Cerah 11 14:00 248900 14,44 3,683 53,1825 Cerah 12 14:30 294510 14,27 3,827 54,6113 Cerah Satuan Total 1 Power Supply 2 90 180 5 900 900 Total Daya yang diperlukan No Item Jumlah (Unit) Daya (Watt) Waktu (Hour) Energi (Wh)
Surya Sel Sebagai Tenaga Listrik Cadangan Untuk Power Supply Alat Penguat Sinyal Tv Kabel (Tv Kabel Sriwijaya Vision) (Daeny Septi Yansuri)
13 15:00 198643 14,51 3,786 54,9349 Cerah 14 15:30 178000 14,46 3,692 53,3863 Cerah 15 16:00 100560 14,44 3,411 49,2548 Cerah 16 16:30 99120 14,2 3,192 45,3264 Cerah 17 17:00 98100 13,41 2,512 33,6859 Cerah Tegangan rata-rata 14,42941176 Arus rata-rata 3,322176471 Daya rata-rata 51,85156

## Tabel 4.3. Spesifikasi Panel Sel Surya Photovoltaics
Spesifikasi Keterangan Max. Power (Pmax) 180 Watt Max. Power Voltage (Vmpp) 24.4 Volt Max. Power Current (Impp) 7.40 Ampere Open Circuit Voltage (Voc) 29.1 Volt Short Circuit Current (Isc) 8.16 Ampere Dimension 1324 x 992 x 45 mm
Ketika sel dalam kondisi short circuit, arus maksimum atau arus short circuit (Isc) dihasil akan, sedangkan  pada  kondisi  open  circuit  tidak  ada  arus  yang  dapat  mengalir  sehingga  tegangannya maksimum.  Disebut  tegangan  open-circuit.  (Voc).  Karakter  penting  lainnya  dari  sel  surya  yaitu  fill factor (FF), dengan penghitungan berikut :
Dengan menggunakan fill faktor maka maksimum daya dari sel surya didapat dari penghitungan :
29,1 x 8,16 x 0,7603
 Pemakaian daya : 900 Watt hour
 Lama pemakaian : 5 Jam
 Jumlah panel sel surya yang dibutuhkan, 1 panel = 180 Wp Kebutuhan panel sel surya :
Kebutuhan baterai yang diperlukan untuk kebutuhan daya 900 watt perjamnya :
Keterangan : Energi yang dibutuhkan (Wh)
Voltase tegangan baterai (Ampere)
Kapasitas baterai (Ah)
Efisiensi Inverter   = 95%
Total daya yang digunakan = 900 Wh Voltage pada baterai = 12,8 Ampere Baterai (Aki) yang digunakan = 100 Ah  Penggunaan untuk 1 buah Baterai =
=
Total Baterai yang digunakan       = 1 buah baterai 100 Ah 12 Volt
 Cadangan apabila pemadaman dalam waktu yang lama = 900 x 2 = 1800
Total Baterai yang digunakan =
=
Total Baterai yang digunakan = 2 buah baterai 100 Ah 12 Volt

## 5. PENUTUP
Dari hasil analisa dan perhitungan diperoleh sebagai berikut :
1. Panel Sel Surya yang digunakan sebanyak 6 buah masing-masing 180 Wp
2. Baterai yang digunakan sebanyak 2 buah masing-masing sebesar 100 Ah
3. Daya yang dibutuhkan untuk pemakaian dari TV Kabel Sriwijaya Vision 996 W

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  A Buyer’s Guide. (2002). Photovoltaic Systems, Canada [2].  Besenhard, Jurgen O. (1999). Handbook of Battery Matterial, Germany
[3].  Exide Technologies (2003). Handbook for Gel-VRLA-Batteries Part.1, Germany
[4].  PT. United Tractors Tbk. (1993). Buku panduan Genset, Jakarta [5].  Rekioua, Djamila.,Ernerst Matagne (2012). Optimization of PhotovoltaicPower Systems, London: Springer.
[6].  Tiwari,  G.N.,  Swapnil  Dubey  (2010). Fundamental  of  Photovoltaic  Modules  and  their Applications, Cambridge: RSC Publishing.