Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Indonesia memiliki karunia sinar matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan solar cells panel.

Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara).

Perkembangan teknologi dalam membuat solar panel yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, dan pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current.

Pada saat ini penggunaan tenaga matahari solar panel masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar.

Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya:

* Energi yang terbarukan/ tidak pernah habis
* Bersih, ramah lingkungan
* Umur panel sel surya panjang/ investasi jangka panjang
* Praktis, tidak memerlukan perawatan
* Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia

Solar panel sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya, mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik. Umumnya kita menghitung maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi - sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.

Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri dari:

• Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).
• Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
• Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).

Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil: pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan perencanaan yang baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya memiliki daya tahan 20 - 25 tahun. Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 - 5 tahun.

Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:

1. Solar panel
2. Charge controller
3. Inverter
4. Battery 

Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

 

Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan solar cells panel pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai.

Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).
Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari.

Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari solar panel, charge controller, inverter, baterai.

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:

• Jumlah pemakaian
• Jumlah solar panel
• Jumlah baterai

Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual):

• Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour.
• Televisi 21": @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour
• Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour
• Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour
• Perangkat lainnya = 400 Watt hour
• Total kebutuhan daya =  3480 Watt hour

Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya):

• Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 x 5)  = 7 panel surya.

Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:

• Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
• Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah. 

Dikutip dari http://www.tenaga-surya.com/

Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Pembangkit tenaga listrik yang paling banyak dikembangkan di Indonesia adalah Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), sebanyak 35 pembangkit listrik jenis ini terdapat di seluruh Indonesia. Dari 35 pembangkit listrik tenaga air yang ada di Indonesia, Pembangkit Listrik Tenaga Air yang paling besar dan menghasilkan energi listrik dalam jumlah besar adalah PLTA yaitu PLTA Cirata yang terdapat di Propinsi Jawa Barat dengan 8 unit pembangkit yang masing-masing menghasilkan energi listrik sebesar 126 MW dan jumlah energi listrik yang dibangkitkan yaitu 1.008 MW. Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Air di Indonesia adalah menghasilkan 70.000 MW listrik per harinya. Pembangkit Listrik Tenaga Air ini banyak dikembangkan karena letak geografis Indonesia yang dikelilingi dengan lautan. Disamping itu, di Indonesia banyak terdapat sungai-sungai kecil yang bermuara sampai ke sungai besar, ini patut dibuatkan dam (bendungan) dan membangun reservoir untuk mengalirkan air ke turbin sehingga dapat dibangkitkan menjadi energi listrik. Selain itu air merupakan renewable energy yaitu energi yang dapat diperbaharukan, serta jumlahnya melimpah dan tidak akan habis-habis.

Gambar 1 PLTA Cirata

Keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Air umumnya terlihat jelas dari sisi ekonomidan lingkungan. Secara ekonomis, walaupun memerlukan bendungan, ternyata PLTA memiliki biaya produksi yang relatif rendah. Selain itu PLTA pun umumnya memiliki umur yang panjang, yaitu 50-100 tahun. Bendungan yang digunakan pun biasanya dapat sekaligus digunakan untuk kegiatan lain, seperti irigasi atau sebagai cadangan air dan pariwisata. Sedangkan dari segi lingkungan berkurangnya emisi karbon akibat digunakannya sumber energi bersih seperti air, jelas merupakan kontribusi berharga bagi lingkungan.

ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)

2.1       Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)

Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) adalah suatu alat listrik yang dipergunakan sebagai pengaman bila terjadi arus bocor pada salah satu penghantar yang melalui alat tersebut Sakelar ini memiliki sebuah transformator arus dengan inti berbentuk gelang. Inti ini melingkari semua hantaran suplai ke mesin atau sistem yang diamankan, termasuk penghantar netral.

Dalam keadaan normal, jumlah arus yang dilingkari oleh inti transformator sama dengan nol. Kalo ada arus bocor ke tanah, keadaan seimbang akan terganggu. Karena itu dalam inti transformator akan timbul suatu medan magnetik yang membangkitkan tegangan dalam kumparan sekunder. Apabila arus bocor tersebut mencapai pada suatu harga tertentu maka relay pada ELCB akan bekerja melepaskan kontak-kontaknya. Berdasarkan PUIL 2000 pada bagian 3.15.1.2 pemilihan ELCB untuk proteksi tambahan dari sentuhan langsung dipilih ELCB dengan arus operasi arus sisa pengenal 30 mA. (PUIL, 2000)

2.2       Miniature Circuit Breaker (MCB)

Miniature Circuit Breaker merupakan suatu pengaman untuk memutuskan rangkaian listrik. Di dalam MCB dilengkapi dengan pengaman thermis yang berupa logam bimetal sebagai pengaman ganguan arus beban lebih dan pengaman elektromagnetik sebagai pengaman hubung singkat. Sebagai pembatas beban, MCB dipasang bersama KWH meter dan disegel oleh PLN biasanya bertuas warna biru. Sedang untuk pengaman instalasi listrik di dalam alat ini bertugas menggantikan sekring biasanya warna hitam pada tuasnya.

Untuk pengoperasiannya sangat sederhana yakni menggunakan tuas naik (on) dan turun (off). Ukuran MCB sama seperti sekring ada 2 A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, dst. MCB terdapat berbagai jenis untuk berbagai macam kebutuhan pemutusan arus listrik. Menurut phasa, ada 1phasa, 2phasa, 3phasa, dan menurut jenis peralatan yang akan diproteksi misal: instalasi motor 3phasa, instalasi tenaga, dll masing-masing berbeda jenis dan ratingnya. (Nuril, ELCB Satu Fasa sebagai Pelindung Tegangan Sentuh 2009).

Deskripsi kerja MCB :

Pengaman thermis yang berupa bimetal adalah 2 buah logam yang mempunyai koefisien muai yang berbeda dan disatukan pada ujungnya. Jika terkena panas yang diakibatkan oleh adanya beban lebih, maka bimetal akan mengerjakan kontak relai, dan kontak relai inilah yang akan memutuskan kontak MCB. Jika terjadi gangguan hubung singkat, maka rangkaian elektromagnetik akan ter-energize, sehingga akan menggerakkan kontak relai. Kontak relai ini kemudian memutuskan kontak MCB yang akhirnya memutuskan rangkaian.

2.3       Sekering

Sekering kawat tunggal adalah peralatan untuk mengamankan rangkaian dari arus yang berlebihan. Pengaman ini mempunyai elemen yang dapat melebur jika arus yang melewatinya melebihi batas kemampuan dengan nilai ketentuan batas limitnya. Arus kerja (nominal) sekering adalah nilai yang sudah ditentukan oleh pabrik, yaitu besarnya arus yang dijamin oleh pabrik untuk tidak menyebabkan kerusakan sekering yang bekerja secara terus menerus pada kondisi

normal tanpa terjadi peleburan pada bagian elemennya atau tanpa terjadinya keadaan yang memburuk karena arus tersebut pada sekering. Pada penggunaannya sekering harus sesuai dengan tegangan dari rangkaian tempat digunakannya. Pada sekering tegangan rendah konstruksi/bentuk-bentuk sekering antara lain :

1.         Sekering-sekering tipe ulir (sistem diazed/D dan Neozed/Do)

2.         Sekering-sekering pemutus pisau (sistem NH/sekering-sekering HRC) HRC adalah kependekan dari High Rupturing Capacity yang berarti kapasitas pemutusan tinggi.

3.         Sekering-sekering isolator tabung/peluru (elemen sekering dapat diganti atau tetap sekering catride) Jenis sekering yang paling banyak digunakan oleh konsumen

Sakering (fuse) dan MCB (Miniature Circuit Breaker) mempunyai perbedaan yaitu jika Sekering jika terjadi arus lebih (over current) akan putus, dan penggunaanya hanya sekali, harus diganti dengan yang baru, tetapi jika MCB berbentuk saklar otomatis yang jika terjadi arus lebih (over current) akan OFF dan dapat di ON kan kembali. Dari ketiga alat yang dijelaskan diatas yaitu dari ELCB, MCB dan Sekering mempunyai kemiripan yang sama yaitu mendeteksi adanya kesalahan arus. Pada bab selanjutnya akan dijelaskan mengenai cara kerja dan pemasangan ELCB (GPAS) secara detailnya.

2.4       Bahaya yang ditimbulkan

Secara umum kita tinjau dahulu bahaya-bahaya yang mungkin dapat ditimbulkan oleh tegangan atau arus listrik terhadap manusia mulai dari yang ringan sampai yang paling berat yaitu: terkejut, pingsan atau mati.
Ringan atau berat bahaya yang timbul, tergantung dari faktor-faktor dibawah ini sebagai berikut :

1.                  Tegangan dan kondisi orang terhadap tegangan tersebut.

2.                  Besarnya arus yang melewati tubuh manusia.

3.                  Jenis arus, searah (DC) atau bolak-balik (AC).

2.4.1    Tegangan

Pada sistem tegangan tinggi sering terjadi kecelakaan terhadap manusia, dalam hal terjadi tegangan kontak langsung atau dalam hal manusia berada di dalam suatu daerah yang mempunyai gradien tegangan yang tinggi. Akan tetapi sebenarnya yang menyebabkan bahaya tersebut adalah besarnya arus yang mengalir dalam tubuh manusia. Khususnya pada gardu-gardu induk kemungkinan terjadinya bahaya terutama disebabkan oleh timbulnya gangguan yang menyebabkan arus mengalir ke tanah. Arus gangguan ini akan mengalir pada bagian-bagian peralatan yang terbuat dari metal dan juga mengalir dalam tanah di sekitar gardu induk. Arus gangguan tersebut menimbulkan gradien tegangan diantara peralatan dengan peralatan, peralatan dengan tanah dan juga gradien tegangan pada permukaan tanah itu sendiri. Untuk menganalisis lebih lanjut akan ditinjau beberapa kemungkinan terjadinya tegangan dan kondisi orang yang sedang berada di dalam dan di sekitar gardu induk tersebut. (Ikwan, Bahaya yang Timbul dari Gardu 2009) Dalam paper ini akan dibahas lebih lanjut tentang macam-macam tegangan, arus dan seberapa besar tahanan tubuh manusia.

2.4.1.1 Macam Tegangan

Sulit untuk menentukan secara tepat mengenai perhitungan tegangan yang mungkin timbul akibat kesalahan ke tanah terhadap orang yang sedang berada di dalam atau di sekitar gardu iduk, karenanya banyaknya faktor yang mempengaruhi dan tidak diketahui.

Untuk menganalisis keadaan ini maka diambil beberapa pendekatan sesuai dengan kondisi orang yang sedang berada di dalam atau di sekitar gardu induk tersebut pada saat terjadi kesalahan ke tanah. Pada hakekatnya perbedaan tegangan selama mengalir nya arus gangguan tanah dapat digambarkan sebagai berikut :

1.                  Tegangan sentuh

2.                  Tegangan langkah

3.                  Tegangan pindah

1.         Tegangan Sentuh

Tegangan sentuh adalah tegangan yang terdapat diantara suatu obyek yang disentuh dan suatu titik berjarak 1 meter, dengan asumsi bahwa obyek yang disentuh dihubungkan dengan kisi-kisi pengetanahan yang berada dibawahnya.
Besar arus gangguan dibatasi oleh tahanan orang dan tahanan kontak ke tanah dari kaki orang tersebut (Ikwan, Bahaya yang Timbul dari Gardu 2009)

Tegangan sentuh yang terlalu tinggi harus diberikan proteksi agar tidak membahayakan keselamatan manusia sebagaimana dalam bagian 3.5.1.4 PUIL 2000 disebutkan “Tindakan proteksi harus dilakukan sebaik-baiknya agar tegangan sentuh yang terlalu tinggi karena kegagalan isolasi tidak dapat terjadi atau tidak dapat bertahan”. Dan pada bagian 3.5.1.5 PUIL 2000 diberikan ketentuan tentang tegangan sentuh yang terlalu tinggi yaitu “Tegangan sentuh yang terlalu tinggi adalah tegangan sentuh yang melampui batas rentang tegangan (lihat 3.3.1.1) yaitu > 50 V a.b. efektif”. Khusus untuk tempat-tempat berikut ini :

a.                   tempat yang lembab/basah, atau

b.                  ruang kerja dalam industri pertanian, tegangan sentuh yang terlalu tinggi adalah tegangan sentuh yang > 25 V a.b. efektif”.

Tabel 2.1 Tegangan sentuh yang diinjinkan dan lama gangguan

Lama Gangguan t (detik)	Tegangan sentuh yang diijinkan (volt)
0,1	1.980
0,2	1.400
0,3	1.140
0,4	990
0,5	890
1,0	626
2,0	443
3,0	362

Khusus mengenai tegangan sentuh akan dibahas prinsip kerja ELCB sebagai pelindung tegangan sentuh bagi manusia pada bab selanjutnya.

2.         Tegangan Langkah

Tegangan langkah adalah tegangan yang timbul di antara dua kaki orang yang sedang berdiri di atas tanah yang sedang dialiri oleh arus kesalahan ke tanah. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 2.5. Dalam hal ini dimisalkan jarak antara kedua kaki orang adalah 1 meter dan diameter kaki dimisalkan 8 cm dalam keadaan tidak memakai sepatu. (Ikwan, Bahaya yang Timbul dari Gardu 2009)

Tabel 2.2 Tegangan langkah yang diinjinkan dan lama gangguan

Lama Gangguan t (detik)	Tegangan langkah yang diijinkan (volt)
0,1	7.000
0,2	4.950
0,3	4.040
0,4	3.500
0,5	3.140
1,0	2.216
2,0	1.560
3,0	1.280

3.         Tegangan Pindah

Tegangan pindah adalah hal khusus dari tegangan sentuh, dimana tegangan ini terjadi bila pada saat terjadi kesalahan orang berdiri di dalam gardu induk, dan menyentuh suatu peralatan yang diketanahkan pada titik jauh sedangkan alat tersebut dialiri oleh arus kesalahan ke tanah. Tegangan pindah akan sama dengan tegangan pada tahanan kontak pengetanahan total. Tegangan pindah itu sulit untuk dibatasi, tetapi biasanya konduktor-konduktor telanjang yang terjangkau oleh tangan manusia telah diisolasi. (Ikwan, Bahaya yang Timbul dari Gardu 2009)

2.4.2    Arus yang Melalui Tubuh Manusia

Kemampuan tubuh manusia terhadap besarnya arus yang mengalir di dalamnya. Tetapi berapa besar dan lamanya arus yang masih dapat ditahan oleh tubuh manusia sampai batas yang belum membahayakan sukar ditetapkan. Dalam hal ini telah banyak diselidiki oleh para ahli dengan berbagai macam percobaan baik dengan tubuh manusia sendiri maupun menggunakan binatang tertentu. Dalam batas-batas tertentu dimana besarnya arus belum berbahaya terhadap organ tubuh manusia telah diadakan berbagai percobaan terhadap beberapa orang sukarelawan yang menghasilkan batas-batas besarnya arus dan pengaruhnya terhadap manusia yang berbadan sehat. (Komite Nasional Keselamatan Instalasi Listrik, 2009) Batas-batas arus tersebut dibagi sebagai berikut :

1.                  Arus mulai terasa atau persepsi.

2.                  Arus mempengaruhi otot.

3.                  Arus mengakibatkan pinsan atau mati atau arus fibrilasi.

4.                  Arus reaksi.

1.         Arus Persepsi

Bila seseorang memegang penghantar yang diberi tegangan mulai dari harga nol dan dinaikkan sedikit demi sedikit, arus listrik yang melalui tubuh orang tersebut akan memberikan pengaruh. Mula mula akan merangsang syaraf sehingga akan terasa suatu getaran yang tidak berbahaya bila dengan arus bolak balik dan akan terasa sedikit panas pada telapak tangan.
Pada Electrical Testing Laboratory New York tahun 1993 telah dilakukan pengujian terhadap 40 orang laki-laki dan perempuan, dan diperoleh arus rata-rata yang disebut threshold of perception current sebagai berikut :

1.                  Untuk laki-laki : 1,1 mA.

2.                  Untuk perempuan : 0,7 mA.

2.         Arus yang Mempengaruhi Otot

Bila tegangan yang menyebabkan terjadinya tingkat arus persepsi dinaikkan lagi maka orang akan merasa sakit dan kalau terus dinaikkan maka otot-otot akan kaku sehingga orang tersebut tidak berdaya lagi untuk melepaskan konduktor yang dipegangnya. Di University of California Medical School telah dilakukan penyelidikan terhadap 134 orang laki-laki dan 28 orang perempuan dan diperoleh angka rata-rata yang mempengaruhi otot sebagai berikut :

1.                  Untuk laki-laki : 16 mA.

2.                  Untuk perempuan : 10,5 mA

Berdasarkan penyelidikan ini telah ditetapkan batas arus maksimal dimana orang masih dapat dengan segera melepaskan konduktor bila terkena arus listrik sebagai berikut :

1.                  Untuk laki-laki : 9 mA.

2.                  Untuk perempuan : 6 mA.

3.         Arus Fibrilasi

Apabila arus yang melewati tubuh manusia lebih besar dari arus yang mempengaruhi otot dapat mengakibatkan orang menjadi pingsan bahkan sampai mati. Hal ini disebabkan arus listrik tersebut mempengaruhi jantung sehingga jantung berhenti bekerja dan peredaran darah tidak jalan dan orang segera akan mati. Untuk mendapatkan nilai pendekatan suatu percobaan telah dilakukan pada University of California oleh Dalziel pada tahun 1968 , dengan menggunakan binatang yang mempunyai badan dan jantung yang kira-kira sama dengan manusia disebutkan bahwa 99.5 % dari semua orang yang beratnya kurang dari 50 kg masih dapat bertahan terhadap besar arus dan waktu yang ditentukan.

4.         Arus Reaksi

Arus reaksi adalah arus yang terkecil yang dapat menakibatkan orang menjadi terkejut, hal ini cukup berbahaya karena dapat mengakibatkan kecelakaan sampingan. Karena terkejut orang dapat jatuh dari tangga, melemparkan peralatan yang sedang dipegang yang dapat mengenai bagian-bagian instalasi bertegangan tinggi sehingga terjadi kecelakaan yang lebih fatal. Penyelidikan yang terperinci telah dikemukan oleh DR. Hans Prinz dimana batasan-batasan arus tersebut

2.4.3    Tahanan Tubuh Manusia

Tahanan tubuh manusia berkisar di antara 500 Ohm sampai 100.000 Ohm tergantung dari tegangan, keadaan kulit pada tempat yang mengadakan hubungan (kontak) dan jalannya arus dalam tubuh. Kulit yang terdiri dari lapisan tanduk mempunyai tahanan yang tinggi, tetapi terhadap tegangan yang tinggi kulit yang menyentuh konduktor langsung terbakar, sehingga tahanan dari kulit ini tidak berarti apa-apa. Sehingga hanya tahanan tubuh yang dapat membatasi arus.
Berdasarkan hasil penyelidikan oleh para ahli maka sebagai pendekatan diambil harga tahanan tubuh manusia sebesar 1000 Ohm.

2.5              Keselamatan Kerja   

Keselamatan manusia merupakan faktor terpenting yang harus diperhatikan di dalam pemakaian energi listrik. Salah satu bahaya yang dapat ditimbulkan oleh pemakaian energi listrik adalah adanya tegangan sentuh yang dapat mengancam jiwa manusia. Ada beberapa tindakan yang dapat dilakukan untuk mengurangi bahaya tegangan sentuh yang berlebihan. Metoda yang paling umum digunakan untuk mengurangi bahaya tersebut dapat digolongkan menjadi 2 bagian (Nuril, ELCB Satu Fasa sebagai Pelindung Tegangan Sentuh 2009), yaitu:

a)                  Langkah-langkah pengamanan untuk mencegah terjadinya tegangan sentuh, yaitu :

1.         Isolasi Total

Peralatan diberi isolasi tambahan untuk mencegah selungkup bertegangan seandainya isolasi dasar gagal berfungsi.

2.         Alas Isolasi

Manusia diisolir dari pembumian dan dari seluruh benda penghantar listrik yang terhubung ke benda-benda tersebut.

3.         Pengaman dengan Pemisah

Peralatan listrik dihubungkan ke saluran utama melalui sebuah trafo isolasi (rasio transformasi 1:1).

4.         Tegangan Ekstra Rendah yang Aman

Peralatan disulang dengan tegangan yang aman (sampai 50 V) yang misalnya berasal dari sebuah trafo isolasi, baterai, atau yang lainnya.

b)                  Langkah-langkah pengamanan yang bertujuan memutuskan bahaya tegangan sentuh, yaitu :

1          Pentanahan Pengaman

Selungkup peralatan dihubungkan langsung ke pentanahan. Saat terjadi hubung singkat ke rangka, arus gangguan yang mengalir ke pentanahan sangat besar sehingga peralatan pengaman jatuh (tripped).

2.         Netralisasi (disebut juga sistem TN)

Cara ini merupakan bentuk pengamanan yang merupakan cara yang paling lazim. Selungkup peralatan dihubungkan ke penghantar netral yang ditanahkan, yang selanjutnya disebut dengan penghantar PEN. Pada waktu terjadi hubung singkat ke rangka, arus gangguan yang mengalir ke pentanahan terlalu besar sehingga pemutus arus atau peralatan pengaman jatuh.

3.         Sistem Pemutus Sirkuit Gangguan Tanah

Jika arus gangguan mengalir ke tanah pada salah satu titik di dalam sirkuit yang hendak diamankan, maka pemutusan sirkuit gangguan tanah segera memutuskan sirkuit tersebut.

Sistem Refrigerasi (Sistem Tata Udara)

2.1              Sistem Refrigerasi (Sistem Tata Udara)

Refrigerasi adalah proses pengambilan kalor atau panas dari suatu benda atau ruang untuk menurunkan temperaturnya. Kalor adalah salah satu bentuk dari energi, sehingga mengambil kalor suatu benda ekuivalen dengan mengambil sebagian energi dari molekul-molekulnya. Pada aplikasi tata udara (air conditioning), kalor yang diambil berasal dari udara. Untuk mengambil kalor dari udara, maka udara harus bersentuhan dengan suatu bahan atau material yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Refrigerasi merupakan suatu kebutuhan dalam kehidupan saat ini terutama bagi masyarakat perkotaan. Karena itu kita perlu mempelajari sitem kerja refrigerasi dan sekaligus mengenal komponen-komponen refrigerasi.

Refrigerasi dapat berupa lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer), pendingin sayur dan buah-buahan pada super market dan sebagainya. Peralatan ini dapat dijumpai mulai dari skala kecil pada rumah tangga hingga skala besar pada aplikasi di industri. Sistem refrigerasi kompressi uap juga digunakan pada aplikasi tata udara (air condition). Aplikasi tata udara untuk hunian manusia, mesin yang digunakan dapat ditemui mulai dari skala kecil seperti AC window dan AC spilit dan skala besar seperti ACC (Air Cooled Chiller) dan WCC (Water Cooled Chiller). Sistem  refrigerasi (tata udara) pada umumnya dibagi menjadi dua golongan utama yaitu:

a.         Penyegaran udara untuk kenyamanan

Menyegarkan udara ruangan untuk memberikan kenyamanan kerja bagi orang yang melakukan kegiatan tertentu.

b.         Penyegaran udara untuk industri

Menyegarkan udara ruangan karena diperlukan oleh proses, bahan, peralatan atau barang yang ada di dalamnya.

           

2.2       Pengertian Air Conditioner (AC)

            Air Conditioner (AC) merupakan suatu komponen/peralatan yang dipergunakan untuk mengatur suhu, sirkulasi, kelembaban dan kebersihan udara didalam ruangan. Air Conditioner (AC) mempertahankan kondisi udara baik suhu dan kelembabannya agar nyaman dengan cara sebagai berikut :

a.                   Pada saat suhu ruangan tinggi AC akan mengambil panas dari udara sehingga suhu ruangan turun, dan sebaliknya ketika suhu ruangan rendah AC akan memberikan panas ke udara sehingga suhu udara akan naik.

b.                  Bersamaan dengan itu kelembaban udara juga dikurangi sehingga kelembaban udara dipertahankan pada tingkat yang nyaman.

Sistem Air Conditioner (AC) digunakan untuk membuat temperatur udara di dalam suatu ruangan menjadi nyaman. Apabila suhu pada suatu ruangan terasa panas maka udara panas ini diserap sehingga temperaturnya menurun. Apabila udara dalam ruangan lembab maka kelembaban akan dikurangi sehingga udara dipertahankan pada tingkat yang menyenangkan. Udara lembab pada kendaraan menyebabkan kondensasi yang dapat menghalangi pandangan. Dengan menghidupkan sistem AC maka kondensasi ini dapat dihilangkan, karena udara yang dikeluarkan dari sistem AC adalah udara kering. Selain itu udaranya bersih karena sudah melewati sistem penyaringan (filter). Sistem Air Conditioner (AC) yang baik harus mempunyai syarat-syarat sebagai berikut :

1.         Dapat mengatur dan menyesuaikan suhu didalam ruangan.

2.         Dapat menjaga dan mengatur kelembaban udara.

3.         Memperlengkapi penukaran udara dengan baik.

4.         Dapat mengedarkan kembali udara yang telah ada di dalam ruang yang

sudah diberikan pengaturan udara.

5.         Dapat menyaring dan membersihkan udara.

2.3        Sistem Refrigerasi Air Conditioner (AC)

Sistem refrigerasi yang umum dan mudah dijumpai pada apliksai sehari-hari, baik untuk keperluan rumah tangga, komersial, dan industri, adalah sistem refrigerasi kompresi uap (vapor compression refrigeration). Pada sistem ini terdapat refrigeran (refrigerant), yakni suatu senyawa yang dapat berubah fase secara cepat dari uap ke cair dan sebaliknya. Pada saat terjadi perubahan fase dari cair ke uap, refrigeran akan mengambil kalor (panas) dari lingkungan. Sebaliknya, saat berubah fase dari uap ke cair, refrigeran akan membuang kalor (panas) ke lingkungan sekelilingnya.

Pada sistem refrigerasi mekanik kompresi uap terdapat rangkaian dari empat komponen utama, yaitu: evaporator, kompresor, kondenser, dan alat pengontrol aliran refrigeran (katup ekspansi). Masing-masing komponen mempunyai ciri dan fungsi sendiri-sendiri yang berbeda, tetapi secara terintegrasi dan dioperasikan bersama-sama akan dapat memindahkan energi termal. Dampak dari pengoperasian sebuah sistem refrigerasi pada sebuah obyek adalah, bila terambil sebagian energi yang terkandung di dalamnya, suhu obyek tersebut akan menurun. Sebaliknya, karena operasi sistem refrigerasi itu kemudian sejumlah energi termal terpindahkan ke lingkungan, maka lingkungan tersebut dapat menjadi lebih hangat. Komponen utama dari suatu sistem refrigerasi kompresi uap adalah:

a.         Evaporator

b.         Kompresor

c.         Kondenser

d.         Alat pengontrol aliran refrigeran (katup ekspansi)

Semua komponen tersebut dihubungkan oleh suatu sistem pemipaan (plambing).

2.3.1    Evaporator

Evaporator adalah komponen yang digunakan untuk mengambil kalor dari suatu ruangan atau suatu benda yang bersentuhan dengannya. Pada evaporator terjadi pendidihan (boiling) atau penguapan (evaporation), atau perubahan fasa refrigran dari cair menjadi uap. Refrigeran pada umumnya memiliki titik didih yang rendah. Sebagai contoh, refrigeran 22 (R₂₂) memiliki titik didih -41° C. Dengan demikian, refrigeran mampu menyerap kalor pada temperatur yang sangat rendah. Evaporator dapat berupa koil telanjang tanpa sirip (bare pipe coil), koil bersirip (finned coil), pelat (plate evaporator) shell and coil, atau shell and tube evaporator. Jenis evaporator yang digunakan pada suatu sistem refrigerasi tergantung pada jenis aplikasinya.

2.3.2    Kompresor

Kompresor dikenal sebagai jantung dari suatu sistem refrigerasi, dan digunakan untuk menghisap dan menaikkan tekanan uap refrigeran yang berasal dari evaporator. Bagian pemipaan yang menghubungkan antara evaporator dengaan kompresor dikenal sebagai saluran hisap (suction line). Penambahan tekanan uap refrigeran dengan kompresor ini dimaksud agar refrigeran dapat mengembun pada temperatur yang relatif tinggi. Refrigeran yang keluar dari kompresor masih berfasa uap dengan tekanan tinggi. Perbandingan antara absolut tekanan buang (discharge pressure) dan tekanan isap (suction pressure) disebut dengan ratio kompresi (compression ratio).

Refrigeran yang masuk kedalam kompresor harus benar-benar berfasa uap. Adanya cairan yang masuk ke kompresor dapat merusak piston, silinder, piston ring dan batang torak. Karena itu, beberapa jenis mesin refrigerasi dilengkapi dengan liquid receiver untuk memastikan refrigeran yang diisap oleh kompresor benar-benar telah berfasa uap. Dua jenis utama dari kompresor:

1.           Kompresor positif, dimana gas di hisap masuk kedalam silinder dan dikompresikan sehingga terjadi kenaikan tekanan.

2.                 Kompresor non positif, dimana gas yang dihisap masuk dipercepat alirannya oleh sebuah impeler yang kemudian mengubah energi kinetik untuk menaikkan tekanan.

Empat jenis kompresor refrigerasi yang paling umum adalah:

a.                   Kompresor torak (reciprocating compressor).

b.                  Kompresor sekrup (rotary screw compressor).

c.                   Kompresor sentrifugal.

d.                  Kompresor sudu (vane).

Kompresor pada sistem refrigerasi dapat berupa kompresor torak (reciprocating compresor), rotary, scrol, screw, dan centrifugal. Kompresor yang paling umum dijumpai dan terdapat dalam berbagai tingkat kapasitas adalah kompresor torak.

2.3.3    Kondenser

Kondenser berfungsi untuk mengembunkan atau mengkondensasikan refrigeran bertekanan tinggi dari kompresor. Pemipaan yang menghubungkan antara kompresor dengan kondenser dikenal dengan saluran buang (discharge line). Dengan demikian, pada kondenser terjadi perubahan fasa uap ke cair ini selalu disertai dengan penbuangan kalor ke lingkungan. Pada kondenser berpendingin udara (air cooled condenser), pembuangan kalor dilakukan ke udara. Pada kondenser berpendingin air (water cooled condenser), pembuangan kalor dilakukan ke air. Selama refrigeran mengalami perubahan dari fasa uap ke fasa cair, dimana terdapat campuran refrigeran dalam fasa uap dan cair, tekanan (tekanan pengembunan) dan suhunya (suhu pengembunan) konstan. Kalor yang dikeluarkan dari dalam kondensor adalah jumlah kalor yang diperoleh dari udara yang mengalir melalui evaporator. Uap refrigeran menjadi cair sempurna didalam kondensor, kemudian dialirkan kedalam melalui pipa kapiler /katup ekspansi. Terdapat 4 jenis kondenser yang ada diantaranya adalah:

1.         Kondensor Tabung dan Pipa Horizontal

Ciri-ciri kondensor tabung dan pipa adalah sebagai berikut:

a.                   Dapat dibuat dengan pipa pendingin bersirip, sehingga relatif berukuran kecil dan ringan.

b.                  Pipa air dapat dibuat lebih mudah.

c.                   Bentuknya sederhana (horizontal) dan mudah pemasangannya.

d.                  Pipa pendingin mudah dibersihkan.

2.         Kondensor Tabung dan Koil

Ciri-ciri kondensor tabung dan koil adalah sebagai berikut :

a.         Harganya murah karena mudah pembuatannya.

b.         Kompak karena posisinya yang vertikal dan mudah pemasanganya.

c.       Boleh dikatakan tidak mungkin mengganti pipa pendingin, sedangkan pembersihannya dilakukan dengan menggunakan deterjen.

3.         Kondensor Pipa Ganda

Ciri-ciri kondensor jenis pipa ganda adalah sebagai berikut :

1.         Konstruksi sederhana dengan harga memadai.

2.         Dapat mencapai kondisi superdingin karena arah aliran refrigeran dan air pendingin berlawanan.

3.         Penggunaan air pendingin relatif kecil.

4.         Kesulitan dalam membersihkan pipa; harus dipergunakan deterjen.

5.         Pemeriksaan terhadap korosi dan kerusakan pipa tidak mungkin dilaksanakan; penggantian pipa juga sukar dilaksanakan.

2.3.4    Alat pengontrol aliran refrigeran (katup ekspansi)

Untuk menurunkan tekanan dari refrigeran cair (yang bertekanan tinggi) yang dicairkan di dalam kondensor, agar dapat mudah menguap, maka dipergunakan alat yang dinamakan katup ekspansi atau pipa kapilar. Katup ekspansi ini dirancang untuk suatu penurunan tekanan tertentu. Katup ekspansi yang biasa dipergunakan adalah katup ekspansi termostatik yang dapat mengatur laju aliran refrigeran, yaitu agar derajat super panas uap refrigeran di dalam evaporator dapat diusahakan konstan. Dalam penyegar udara yang kecil, dipergunakan pipa kapiler sebagai pengganti katup ekspansi. Cairan refrigeran mengalir ke dalam evaporator, tekanannya turun dan menerima kalor penguapan dari udara, sehingga menguap secara berangsur angsur.

Selanjutnya, proses siklus tersebut di atas terjadi secara berulang-ulang. Jenis katup ekspansi yang paling popular untuk sistem refrigasi adalah katup berkendali lanjut panas, yang biasa disebut dengan katup ekspansi termostatik. Katup ekspansi termostatik mengatur laju aliran refrigeran cair yang besarnya sebanding dengan laju penguapan di dalam evaporator. Katup ekspansi mengatur supaya evaporator dapat selalu bekerja sehinga diperoleh efisiensi siklus refrigerasi yang maksimal. Apabila beban pendinginan turun, atau apabila katup expansi membuka lebih lebar, maka refrigeran didalam evaporator tidak menguap sempurna, sehingga refrigeran yang terisap masuk ke dalam kompresor mengandung cairan. Apabila hal tersebut terjadi dalam waktu cukup lama, sebagian uap akan mencair kembali, dan katup kompresor akan mengalami kerusakan.

2.3.5    Komponen Pendukung pada Sistem Refrigerasi

A.        Solenoid Valve

Pada sistem refrigerasi, solenoid valve atau katup solenoid dapat digunakaan untuk menyekat aliran refrigeran pada saat sistem tidak sedang bekerja. Pada berbagai aplikasi, katup solenoid juga dapat digunakan sebagai alat bantu untuk penghilangan bunga es pada evaporator dengan metode hot gas defrosts.

B.        Filter Dryer

Komponen ini berfungsi menyaring kotoran dan menghilangkan uap air yang kemungkinan masih tertinggal pada sistem refrigerasi. Filter dryer dipasang pada liquid line, yakni saluran yang menghubungkan antara keluaran kondenser dengan alat ekspansi.

C.        Sight Glass

Alat ini digunakan untuk mengamati secara visual kondisi refrigeran pada liquid line. Apabila ada pada sight glass terlihat ada gelembung, berarti kondensasi pada kondensor tidak berlangsung secara sempurna. Selain itu, dari warna yang tampak pada alat ini dapat dilihat apakah refrigeran pada sistem refrigerasi masih mengandung uap air atau tidak.

D.        Access Port / Service Valve

Alat ini digunakan untuk keperluan pemvakuman dan pengisian refrigeran. Alat ini juga dapat digunakan untuk keperluan pumpdown.

E.         Liquid Receiver

Alat ini digunakan untuk menampung refrigeran cair yang berasal dari kondenser. Liquid receiver dipasang padaliquid line sebelum filter dryer dan sight glass.

2.3.6    Peralatan Kontrol

Peralatan kontrol pada sistem refrigerasi umumnya digunakan untuk pengaman dan menjaga temperatur/kelembaban yang konstan pada harga yang diinginkan.

A.        Termostat

Termostat merupakan alat kontrol yang digunakan untuk menjaga temperatur ruangan atau produk pada kisaran harga yang diinginkan.

B.        Hlpstat

Hlpstat (high-low pressurestat) adalah alat kontrol yang memiliki fungsi menjaga sitem refrigerasi agar bekerja pada kisaran tekanan yang diinginkan.

C.        Motor Over Load Proteksi

Semua kompresor yang berjenis hermatik harus dilengkapi dengan pengaman yang dapat melindungi motor dari pemanasan yang berlebihan, apapun penyebabnya. Pengaman jenis ini pada umumnya dirancang untuk dapat dipasang langsung pada motor dan memiliki hantaran hantaran termal yang baik. Dengan demikian, peralatan ini tidak saja sensitif terhadap pemanasan akibat arus yang berlebihan, namun juga pemanasan yang diakibatkan oleh tekanan discharge yang terlalu tinggi dan sebab-sebab lainnya. Pengaman ini berbeda dengan starting relay, yang hanya dapat memberikan pengamanan terhadap arus yang berlebihan, namun tidak dapat melindungi motor dari pemanasan yang berlebihan.