SOLAR CHARGE CONTROLLER

SOLAR CHARGE CONTROLLER

1. Pengertian Solar Charger Controller

Solar charge controller adalah charger baterai yang disuplai dari panel surya / fotovoltaik. Kit elektronik ini berfungsi untuk mengatur arus dari panel surya ke dalam baterai. Kit ini memiliki fitur yang lengkap dan pengoperasian yang mudah dengan satu potensiometer untuk pengaturan tegangan mengambang / floating voltage, dan kompensasi suhu ruang otomatis, sehingga masa pakai baterai akan lebih lama. Dilengkapi juga dioda untuk proteksi kutub terbalik.

Rangkaian ini memiliki kelebihan dalam hal efisiensi, kesederhanaan, dan kehandalan. Sebuah sistem tenaga surya menengah dapat dibangun dengan rangkain ini, sebuah panel surya 12V (nominal) yang mampu menyediakan arus 100mA sampai 20Amp, dan sebuah baterai yang memiliki kapasitas dari 60AH sampai 400AH.  Gambar dibawah ini menunjukkan ilustrasi sistem tenaga surya sederhana.

 

Salah satu hal penting yang perlu diperhatikan adalah untuk mencocokkan kapasitas panel surya dengan amp-jam rating baterai(C). Sebuah baterai memiliki pengisian maksimum sebesar C/10, sehingga baterai dengan kapasitas 60AH harus dihubungkan dengan panel surya tidak lebih dari 6 amp. Dianjurkan untuk memeriksa lembar data produsen baterai untuk menemukan muatan maksimum yang diijinkan, kemudian pilih panel surya yang tidak melebihi nilai tersebut. Di sisi lain, jika arus keluaran panel surya terlalu rendah, baterai mungkin tidak pernah terisi penuh. Dengan perubahan beberapa bagian, rangkain ini dapat bekerja sebagai charge controller untuk tegangan kerja 24V/15A. 

Rangkaian ini juga dapat dimodifikasi untuk kapasitas yang lebih besar. Gambar rangkaian di atas mengilustrasikan untuk kapasitas 60Ampere. Untuk desain PCB, untuk rangkaian ini telah tersedia pcb kualitas hobi yang dapat anda gunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik mandiri anda. 

Aplikasi sistem tenaga surya dapat anda terapkan misalnya pada sistem penerangan lampu jalan raya. Anda dapat menggunakan lampu led beriluminasi tinggi / High Power LED untuk mendapatkan efisiensi energi yang lebih besar.

Solar Charge Controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena batere sudah 'penuh') dan kelebihan voltase dari panel surya / solar cell. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai.

Solar charge controller menerapkan teknologi Pulse width modulation (PWM) untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban. Panel surya / solar cell 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 - 21 Volt. Jadi tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh over-charging dan ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya di-charge pada tegangan 14 - 14.7 Volt.

2. FUNGSI SOLAR CHARGE CONTROLLER

Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut:

• Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan overvoltage.
• Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full discharge', dan overloading.
• Monitoring temperatur baterai

Untuk membeli solar charge controller yang harus diperhatikan adalah:

• Voltage 12 Volt DC / 24 Volt DC 
• Kemampuan (dalam arus searah) dari controller. Misalnya 5 Ampere, 10 Ampere, dsb.
• Full charge dan low voltage cut

Seperti yang telah disebutkan di atas solar charge controller yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai.  Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya / solar cell berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan batere. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.

Solar Charge Controller biasanya terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output  panel surya / solar cell, 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai / aki dan 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan beban ( load ).  Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada 'diode protection' yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya / solar  cell ke baterai, bukan sebaliknya.

Charge Controller bahkan ada yang mempunyai lebih dari 1 sumber daya, yaitu bukan hanya berasal dari matahari, tapi juga bisa berasal dari tenaga angin ataupun mikro hidro.  Di pasaran sudah banyak ditemui charge controller 'tandem' yaitu mempunyai 2 input yang berasal dari matahari dan angin.  Untuk ini energi yang dihasilkan menjadi berlipat ganda karena angin bisa bertiup kapan saja, sehingga keterbatasan waktu yang tidak bisa disuplai energi matahari secara full, dapat disupport oleh tenaga angin. Bila kecepatan rata-rata angin terpenuhi maka daya listrik per bulannya bisa jauh lebih besar dari energi matahari. 

3. Teknologi Solar Charge Controller

Ada dua jenis teknologi yang umum digunakan oleh solar charge controller:

* PWM (Pulse Wide Modulation), seperti namanya menggunakan 'lebar' pulse dari on dan off elektrikal, sehingga menciptakan seakan-akan sine wave electrical form. 

* MPPT (Maximun Power Point Tracker), yang lebih efisien konversi DC to DC (Direct Current). MPPT dapat mengambil maximun daya dari PV. MPPT charge controller dapat menyimpan kelebihan daya yang tidak digunakan oleh beban ke dalam baterai, dan apabila daya yang dibutuhkan beban lebih besar dari daya yang dihasilkan oleh PV, maka daya dapat diambil dari baterai.

Kelebihan MPPT dalam ilustrasi ini: Panel surya / solar cell ukuran 120 Watt, memiliki karakteristik Maximun Power Voltage 17.1 Volt, dan Maximun Power Current 7.02 Ampere. Dengan solar charge controller selain MPPT dan tegangan batere 12.4 Volt, berarti daya yang dihasilkan adalah 12.4 Volt x 7.02 Ampere = 87.05 Watt. Dengan MPPT, maka Ampere yang bisa diberikan adalah sekitar 120W : 12.4 V = 9.68 Ampere.

Teknologi yang sudah jarang digunakan, tetapi sangat murah, adalah Tipe 1 atau 2 Stage Control, dengan relay ataupun transistor. Fungsi relay adalah meng-short ataupun men-disconnect baterai dari panel surya / solar cell.

4. Cara Kerja Solar Charge Controller

Solar charge controller berfungsi untuk: Charging mode: Mengisi baterai (kapan baterai diisi, menjaga pengisian kalau baterai penuh). Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke beban diputus kalau baterai sudah mulai 'kosong'). Charging Mode Solar Charge Controller Dalam charging mode, umumnya baterai diisi dengan metoda three stage charging: Fase bulk: baterai akan di-charge sesuai dengan tegangan setup (bulk - antara 14.4 - 14.6 Volt) dan arus diambil secara maksimum dari panel surya / solar cell. Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption. Fase absorption: pada fase ini, tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai solar charge controller timer (umumnya satu jam) tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai. Fase flloat: baterai akan dijaga pada tegangan float setting (umumnya 13.4 - 13.7 Volt). Beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimun dari panel surya / solar cell pada stage ini.

Sensor Temperatur Baterai Untuk solar charge controller yang dilengkapi dengan sensor temperatur baterai. Tegangan charging disesuaikan dengan temperatur dari baterai. Dengan sensor ini didapatkan optimun dari charging dan juga optimun dari usia baterai. Apabila solar charge controller tidak memiliki sensor temperatur baterai, maka tegangan charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperatur lingkungan dan jenis baterai. Mode Operation Solar Charge Controller Pada mode ini, baterai akan melayani beban. Apabila ada over-discharge ataun over-load, maka baterai akan dilepaskan dari beban. Hal ini berguna untuk mencegah kerusakan dari baterai.