Alat Pengatur Pengisian Aki (Charger Controller)

Charge Controller adalah rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian aki atau rangkaian aki (Battery Bank). Tegangan DC yang dihasilkan oleh panel sel surya umumnya bervariasi 12 volt ke-atas. Kontroler ini berfungsi sebagai alat pengatur tegangan aki agar tidak melampaui batas toleransi dayanya. Disamping itu, alat pengontrol ini juga mencegah pengaliran arus dari aki mengalir balik ke panel sel surya ketika proses pengisian sedang tidak berlangsung (misalnya pada malam hari) sehingga aki yang sudah dicas tidak terkuras tenaganya. Apabila aki atau rangkaian aki sudah penuh terisi, maka aliran DC dari panel surya akan diputuskan agar aki itu tidak lagi menjalani pnngisian sehingga pengerusakan terhadap baterai bisa dicegah dan usia aki bisa diperpanjang. Pengendalian proses pengisian aki dengan membuka dan menutup aliran arus DC dari panel surya ke aki adalah fungsi yang paling dasar sebuah charge controller.

ALAT PENGATUR PENGISIAN AKI PWM

Picture
Charge controller PWM (Pulse Width Modulation) adalah alat pengontrol pengisian yang berfungsi mengecas aki dari panel surya dengan mengunakan modulasi pulsa untuk mengendalikan keberlangsungan pengisian. Ketika aki mendekati kondisi terisi penuh, alat PWM akan perlahan-lahan menurunkan jumlah daya yang masuk ke baterai demi untuk mengurangi stres pada aki tersebut. Alat pengecas PWM banyak terdapat di pasaran, harganya juga lebih murah, dan tersedia dalam berbagai ukuran untuk aplikasi yang luas. Keterbatasan kontroler PWM antara lain yaitu ukuran tegangan alat pengecas harus sesuai dengan tegangan bank baterai, dan kapasitas alat PWM biasanya terbatas pada 60 amper (maksimum).

ALAT PENGATUR PENGISIAN AKI MPPT
Semua panel surya PV berkekuatan dalam satuan Watts. Ini mengidentifikasikan daya potensial yang dapat dihasilkan oleh panel PV tersebut ketika dipancari oleh sinar matahari. Kalau kita kalikan tegangan maksimum (Vmp) dengan arus maksimum (Imp) yang tercantum pada label panel PV itu, maka akan dapat kita tentukan kapasitas panel itu dalam satuan Watt. Sebagai contoh, label panel surya PV mencantumkan spesifikasi berikut :
     
       Imp  = 8,1A
       Vmp = 29,7V
       MPPT = Yes

maka kapasitas tenaga panel itu adalah 29,7 X 8,1 = 240 Watt.

Untuk menghasilkan kapasitas tenaga 240W, modul PV harus beroperasi pada voltase 29,7V dan arus 8,1A. Perlu kita ingat bahwa panel surya PV adalah perangkat berarus konstan. Tetapi apabila aki yang dicas itu bertegangan dibawah voltase modul PV, tegangan operasi panel surya akan menyesuaikan dengan voltase aki. Jadi kalau voltase aki 12V, tegangan operasi panel akan merosot dari 29,7V ke kisaran 12V. Dengan demikian, kinerja panel surya bukan lagi 240W tetapi outputnya menjadi 12V x 8,1A = 97,2W.  Hal ini membuat sistem surya kita kehilangan tenaga sebesar 142,8W (240-97,2), yaitu 59,5% dari tenaga panel surya tidak dimanfaatkan. Kerugian sebesar ini sangat disayangkan sekali.

Untuk mengatasi masalah kesusutan tersebut diatas, perlu diterapkan controller pengisian aki yang dilengkapi dengan filtur MPPT agar tenaga 240W dari panel surya bisa diperoleh semaksimal mungkin. MPPT adalah singkatan Maximum Power Point Tracking merupakan perangkat elektronik yang terdapat pada alat pengatur pengisian aki yang dapat mengoptimalkan kenerja antara array surya (panel PV) dan bank aki. Dengan kata lain, alat ini mampu mengkonversi tegangan tinggi output DC dari panel surya ke tegangan lebih rendah yang diperlukan aki / bank aki. Dalam proses pengisian ini, mekanisme MPPT juga malakukan peningkatan arus DC (amper) yang dicas ke aki / bank aki.

Kita kembali lagi ke contoh perhitungan di atas. Dengan MPPT, alat pengatur pengisian aki menjaga kestabilan tegangan 29,7V, sehingga tenaga yang ditarik dari modul surya tetap 240W dan controller pengecas aki ini kemudian mengkonversi tegangan yang 29,7V ke 12V untuk menyesuaikan dengan voltase aki. Dengan demikian arus yang masuk ke aki menjadi 20A (240W / 12V). Jadi daya arus yang diperoleh aki adalah 20A dan bukan lagi 8,1A seperti yang dihasilkan oleh alat pengatur pengisian jenis PWM. Perbedaan antara kedua jenis controller pengisian aki sudah sangat jelas. Dengan peningkatan daya arus sebesar 11,9A (20A-8,1A), MPPT jauh lebih efisien dari pada PWM.

CARA MENENTUKAN DAN MEMILIH KAPASITAS ALAT PENGATUR PENGISIAN AKI
Picture
Ukuran (atau rating) untuk controller pengisian aki ditentukan dalam satuan Amper. Untuk menentukan berapa Amper alat pengontrol pengecas aki yang harus digunakan adalah pekerjaan yang sangat sederhana sekali.

Kita ambil contoh untuk gedung walet dimana sudah kita tentukan besarnya beban dan ukuran panel sel sebagai berikut :
   



 

-      Beban = 187,5W, jadi perlukan dua panel @ 100W = 200W


Ukuran / rating Kontroler Pengecas aki :

-          Voltase aki = 12V

-          Ukuran alat pengontrol = 200/12 = 16,7A

-          Dengan pertimbangan faktor efisiensi, perlu kita tambah cadangan 25%, dengan demikian perhitungannya menjadi :
            
                         16,7 x 1,25 = 20,82A

Jadi alat pengatur pengisian aki yang harus dipakai adalah Charge Controller yang rating-nya tidak dibawah 21A.

Disamping itu perlu juga memperhatikan voltase maximum yang bisa ditoleransi oleh controller. Kalau panel 100W yang kita contohkan diatas mempunyai Voc = 20V, total Voc untuk 2x100W juga 20V. Jadi alat pengatur pengisian aki yang kita mesti pilih adalah controller yang bertegangan maksimum 20V.