Studi Kasus Solusi Hibrida Angin-Surya 140 kW di Inggris

Latar Belakang dan Kebutuhan Pelanggan:

Pelanggan berasal dari Inggris dan merupakan pemilik perusahaan mebel. Pabriknya memiliki konsumsi listrik yang sangat besar, yaitu 300 kWh per hari. Saat ini, pelanggan sudah memiliki sistem panel surya terhubung ke jaringan listrik berkapasitas 40 kW, namun jelas sistem tersebut tidak mampu memenuhi kebutuhan listrik pelanggan. Saat ini, gagasan pelanggan adalah memasang turbin angin, panel surya, dan baterai penyimpan energi untuk membentuk sistem hibrida angin-surya, sehingga sebagian besar waktu dapat mencapai pembangkitan dan konsumsi listrik secara mandiri. Bahkan selama musim hujan yang berkepanjangan, sistem ini tetap memungkinkan penggunaan listrik dari jaringan pada malam hari—ketika tarif listrik lebih murah—dan pelepasan daya dari baterai pada siang hari.

Analisis

Pertama, kami memeriksa kecepatan angin klien pada ketinggian 15 meter. Kecepatan angin rata-rata klien adalah 6,5 m/detik, yang sangat cocok untuk turbin angin. Artinya, sistem ini sering dapat beroperasi pada daya penuh. Oleh karena itu, kami merekomendasikan penggunaan sistem hibrida angin dan surya. 20 kW Turbin Angin DK diperkirakan akan menghasilkan lebih dari 150 kWh per hari. Dengan estimasi konservatif, sistem pembangkit listrik 40 kW milik klien saat ini menghasilkan 35.000 kWh listrik per tahun. Dengan demikian, produksi listrik harian rata-rata sekitar 95 kWh. Mengapa angkanya begitu rendah? Hal ini disebabkan di Inggris hujan terjadi selama sekitar 150 hari per tahun, sehingga mengakibatkan produksi listrik harian yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, kita perlu membahasnya secara kategoris. Apabila terdapat turbin angin 20 kW yang sudah ada dan sinar matahari yang cukup, selama periode kerja 8 jam di siang hari, turbin angin dan panel surya 40 kW diperkirakan mampu menyediakan energi sebesar 170 kWh. Kekurangan energi sebesar 130 kWh sisanya dapat dipenuhi dari baterai atau jaringan listrik. Jika hujan, maka panel surya 40 kW pada dasarnya tidak mampu menghasilkan energi. Turbin angin dapat menyediakan 40 kWh energi dalam 8 jam, sehingga masih dibutuhkan 260 kWh energi tambahan dari baterai atau jaringan listrik. Jika terjadi situasi khusus di mana hujan dan tidak berangin secara bersamaan, maka seluruh kebutuhan energi sebesar 300 kWh harus dipenuhi dari baterai atau jaringan listrik.

Mengingat kedalaman pelepasan baterai tekanan tinggi adalah 95%, kapasitas baterai harus minimal 315 kWh. Pelanggan telah merencanakan pembelian 2 set baterai lithium berkapasitas 240 kWh, sehingga kapasitas baterai ini sudah memadai. Selanjutnya, kita perlu menghitung cara mengisi penuh baterai 480 kWh tersebut dalam kondisi tersedianya sinar matahari, sekaligus meminimalkan kemungkinan pembelian listrik dari jaringan sebanyak mungkin. Energi listrik yang dihasilkan turbin angin dalam 24 jam kira-kira 150 kWh. Dengan demikian, masih tersisa ruang sebesar 330 kWh. Ditambah konsumsi 300 kWh dalam 8 jam, diperlukan panel surya dengan daya minimal 120 kW; oleh karena itu, diperlukan penambahan panel surya sebesar 80 kW lagi.

Konsumsi listrik rata-rata pelanggan per hari adalah selama 8 jam dan sebesar 300 kWh. Mengingat faktor-faktor seperti beban induktif, daya inverter harus lebih besar dari 60 kW.

Solusi

Setelah analisis di atas, rencana awal kami adalah menggunakan inverter 140 kW sistem hibrida angin dan surya : Turbin angin DK 20 kW, bersama dengan panel surya 120 kW, dua baterai 240 kWh, serta inverter Solis S6-EH3P(75-125)K10-NV-YD-H. Inverter ini memiliki 10 port input MPPT, dan satu port input mampu menangani input DC hingga 20 kW. Oleh karena itu, pengendali turbin angin kami juga dapat dihubungkan langsung ke inverter ini.

Pelanggan sangat menyetujui solusi ini untuk sistem hibrida angin-surya 140 kW. Namun, karena peraturan setempat dan keterbatasan lokasi pemasangan, pelanggan memberi tahu kami bahwa mereka juga memerlukan solusi sistem fotovoltaik murni sebagai alternatif.

Pada tahap berikutnya, kami dapat melakukan perhitungan untuk sistem panel surya murni.