TKA SMK/MAK Teknik Energi Terbarukan Interaktif

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS On/Off-Grid, MPPT) dan Tenaga Bayu (PLTB) – Materi & Latihan TKA Teknik Energi Terbarukan SMK/MAK

Teknologi sel surya fotovoltaik (monokristalin, polikristalin, thin film), irradiance surya & kurva I-V/P-V, Maximum Power Point Tracking (MPPT), sistem PLTS On-Grid, Off-Grid, dan Hybrid (BESS/baterai litium), aerodinamika turbin angin (Hukum Betz limit, turbin HAWT & VAWT), serta sistem proteksi interkoneksi jaringan.

Tujuan Pembelajaran

Menghitung kapasitas array panel surya (Wp), konfigurasi seri-paralel, dan kapasitas baterai penyimpanan energi.
Menganalisis prinsip kerja inverter MPPT, sinkronisasi grid-tie, dan batas teoritis efisiensi daya angin (Betz limit).
Merancang sistem keselamatan proteksi anti-islanding pada sistem PLTS terhubung jaringan (Grid-Tied).

Materi & Pembahasan Konsep

TKA SMK/MAK

Selamat datang di modul Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS On/Off-Grid, MPPT) dan Tenaga Bayu (PLTB) pada mata pelajaran Teknik Energi Terbarukan SMK/MAK! Modul ini dirancang mengacu pada standar transisi energi bersih dan regulasi interkoneksi PLTS Atap Kementerian ESDM RI.

1. Karakteristik Fotovoltaik & MPPT

Kurva I-V dan P-V: Arus hubung singkat ($I_{sc}$) berbanding lurus dengan intensitas radiasi matahari ($W/m^2$); tegangan rangkaian terbuka ($V_{oc}$) sensitif terhadap temperatur (kenaikan suhu menurunkan $V_{oc}$).
MPPT (Maximum Power Point Tracking): Algoritma kendali inverter (seperti Perturb and Observe / P&O) yang terus melacak titik daya maksimum ($P_{max} = V_{mp} \times I_{mp}$) pada kurva karakteristik PV.
Anti-Islanding Protection: Standar proteksi IEEE 1547 yang mewajibkan inverter On-Grid memutus pasokan listrik ke jaringan dalam waktu < 2 detik saat jaringan listrik PLN padam, demi keselamatan petugas perbaikan.

2. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB)

Hukum Betz: Batas teoritis efisiensi aerodinamis maksimum yang dapat diekstrak oleh turbin angin dari aliran kinetik udara adalah $16/27$ atau sekitar 59,3%.
Tipe Turbin Angin: HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine - efisiensi tinggi, berorientasi yaw) dan VAWT (Vertical Axis Wind Turbine / Darrieus-Savonius - menerima angin dari segala arah tanpa mekanisme yaw).

Referensi: Kerangka Standar Asesmen TKA Pusmendik Kemendikdasmen RI

Simulasi CBT

Latihan Interaktif (18 Soal)

Penilaian aman & otomatis

Cek Pemahaman

3 Soal

Soal 1 Pilihan Ganda mudah

5 Poin

Berdasarkan Hukum Betz (Betz Limit), batas teoritis efisiensi maksimum energi kinetik angin yang dapat dikonversi menjadi energi mekanik oleh sebuah turbin angin adalah sebesar:

A 59,3% (16/27) B 100% C 10% D 85,5%

Soal 2 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah komponen utama dalam sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) tipe Off-Grid mandiri? (Pilih dua komponen benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Solar Charge Controller (SCC berteknologi MPPT). B. Baterai Penyimpan Energi (Battery Energy Storage System / BESS). C. Pipa saluran gas alam cair bertekanan tinggi. D. Tungku pembakar batubara kokas.

Soal 3 Benar / Salah mudah

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah pengaruh temperatur dan intensitas radiasi matahari terhadap sel surya!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Peningkatan intensitas radiasi matahari (irradiance W/m2) meningkatkan arus listrik keluaran (Isc) panel surya secara berbanding lurus.	Benar	Salah
Kenaikan temperatur fisik modul sel surya menyebabkan penurunan tegangan rangkaian terbuka (Voc) sehingga daya keluaran berkurang.	Benar	Salah
Panel surya bekerja paling efisien jika ditutup terpal hitam pekat di siang hari.	Benar	Salah

Latihan TKA

10 Soal

Soal 4 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Fitur keselamatan mutlak pada Inverter Grid-Tie (On-Grid) yang secara otomatis memutus pasokan daya listrik ke jaringan dalam tempo kurang dari 2 detik ketika jaringan listrik PLN padam disebut fitur:

A Anti-Islanding Protection B Overclocking Mode C Blackout Generator D Net Metering Bypass

Soal 5 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Teknologi pelacak daya maksimum pada inverter surya yang beroperasi dengan menaikkan atau menurunkan tegangan operasi secara periodik dan membandingkan perubahan daya yang dihasilkan disebut metode:

A Perturb and Observe (P&O) B Static Voltage Clamp C Fixed Frequency Modulation D Manual Dial Turning

Soal 6 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah jenis sel surya fotovoltaik generasi silikon kristal yang memiliki efisiensi konversi energi komersial tertinggi di pasar saat ini? (Pilih dua teknologi silikon benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Monocrystalline Silicon (Mono-Si dengan kisi kristal tunggal beraturan). B. N-Type TOPCon / Heterojunction (HJT) Silicon Cell. C. Kaca jendela rumah biasa tanpa lapisan semikonduktor. D. Kertas koran bekas lapis lilin.

Soal 7 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dioda penyearah yang dipasang paralel terbalik melintasi kelompok sel surya pada modul fotovoltaik untuk mengalirkan arus memotong sel yang tertutup bayangan (shading) guna mencegah fenomena 'Hot-Spot' disebut:

A Bypass Diode B Blocking Diode C Zener Diode D LED Indikator

Soal 8 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah karakteristik turbin angin sumbu horizontal (HAWT) vs sumbu vertikal (VAWT)!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Turbin angin sumbu horizontal (HAWT) memerlukan mekanisme pengarah (Yaw System) untuk menghadapkan bilah rotor tepat ke arah datangnya angin.	Benar	Salah
Turbin angin sumbu vertikal (VAWT) seperti tipe Savonius dan Darrieus dapat berputar memanfaatkan angin dari segala arah mata angin (omnidirectional).	Benar	Salah
Kecepatan angin cut-in merupakan kecepatan badai ekstrem di mana turbin angin wajib direm agar tidak hancur berantakan.	Benar	Salah

Soal 9 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dalam sistem PLTS On-Grid atap (Rooftop Solar PV), alat pengukur pemakaian listrik dua arah yang mencatat ekspor listrik surya ke jaringan PLN dan impor listrik PLN ke rumah adalah KWh meter jenis:

A KWh Meter Ekspor-Impor (Net Metering / EXIM) B KWh Meter Prabayar Pulsa biasa C Voltmeter jarum analog D Multimeter digital genggam

Soal 10 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah faktor lingkungan yang menentukan besaran energi listrik tahunan yang dihasilkan oleh instalasi PLTS di suatu lokasi? (Pilih dua faktor benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Peak Sun Hours (PSH / nilai insolasi radiasi matahari rata-rata harian). B. Sudut kemiringan (Tilt Angle) dan sudut arah hadap (Azimuth Angle) panel surya terhadap garis khatulistiwa. C. Kecepatan gelombang radio internet di dalam rumah. D. Warna cat dinding dapur rumah tangga.

Soal 11 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Kecepatan angin minimum di mana bilah turbin angin mulai berputar dan generator mulai menghasilkan daya listrik keluaran disebut kecepatan:

A Cut-in wind speed B Rated wind speed C Cut-out wind speed D Survival wind speed

Soal 12 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah karakteristik baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) pada PLTS!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Baterai Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) memiliki siklus hidup (cycle life) yang jauh lebih panjang (ribuan siklus) dibandingkan baterai timbal-asam (lead-acid).	Benar	Salah
Baterai LiFePO4 dapat dikosongkan dengan aman hingga kedalaman pengosongan (Depth of Discharge / DoD) mencapai 80% hingga 90%.	Benar	Salah
Baterai LiFePO4 harus dijemur langsung di bawah terik matahari hingga suhu 100 derajat Celcius agar dayanya penuh.	Benar	Salah

Soal 13 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Konektor kabel khusus berstandar IP67 kedap air dan tahan radiasi sinar ultraviolet yang menjadi standar industri universal untuk menyambungkan kabel antar-modul panel surya adalah konektor tipe:

A Konektor MC4 B Konektor RJ-45 LAN C Konektor Jack Audio 3,5 mm D Konektor USB Type-C

Tantangan Penalaran

5 Soal

Soal 14 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Sebuah rumah di wilayah tropis memiliki konsumsi energi listrik harian rata-rata sebesar 12.000 Wh (12 kWh per hari). Wilayah tersebut memiliki rata-rata Peak Sun Hours (PSH) sebesar 4,0 jam per hari. Jika efisiensi keseluruhan sistem PLTS (inverter, kabel, suhu) diperhitungkan memiliki faktor performa (Performance Ratio / PR) sebesar 75%, berapakah total kapasitas daya puncak panel surya (Watt-peak / Wp) yang wajib dipasang?

A 4.000 Wp (4 kWp) B 12.000 Wp (12 kWp) C 1.000 Wp (1 kWp) D 8.500 Wp (8,5 kWp)

Soal 15 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Daya kinetik teoritis yang terkandung dalam aliran angin dirumuskan dengan persamaan: P = 1/2 x rho x A x v^3 (di mana rho adalah massa jenis udara, A adalah luas sapuan rotor, dan v adalah kecepatan angin). Berdasarkan formula tersebut, apa yang terjadi jika kecepatan angin berlipat ganda dari 5 m/s menjadi 10 m/s? (Pilih dua konsekuensi matematis dan operasional benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Potensi daya kinetik angin yang dapat ditangkap meningkat drastis sebesar 8 kali lipat (karena berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatan, 2^3 = 8). B. Sistem kendali sudut sudu (Pitch Control) harus aktif mengatur sudut serang bilah untuk mencegah kelebihan beban mekanis saat melampaui rated wind speed. C. Daya angin yang dihasilkan turun menjadi separuh dari semula. D. Rotor turbin angin otomatis mencair akibat gesekan udara dingin.

Soal 16 Benar / Salah sulit

5 Poin

Evaluasi fenomena degradasi akibat tegangan terinduksi (Potential Induced Degradation / PID) pada modul sel surya!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Potential Induced Degradation (PID) dipicu oleh perbedaan tegangan potensial tinggi antara sel PV dan bingkai aluminium ground pada rangkaian seri tegangan tinggi (hingga 1000-1500 V DC).	Benar	Salah
Dampak PID menyebabkan migrasi ion natrium menembus kaca pelindung sehingga menimbulkan penurunan daya keluaran panel secara drastis.	Benar	Salah
Pencegahan PID dapat dilakukan dengan memilih modul bertipe anti-PID atau memasang perangkat pembalik polaritas tegangan saat malam hari.	Benar	Salah

Soal 17 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Sebuah string panel surya terdiri dari 10 modul 400 Wp yang dihubung seri. Jika satu modul panel surya mengalami bayangan parsial tertutup dedaunan pohon sebesar 50% sementara 9 modul lainnya menerima sinar terik matahari penuh, dan modul tersebut tidak memiliki bypass diode yang berfungsi, apa dampak kelistrikan fatal yang terjadi pada string tersebut?

A Sel yang terarsir bertindak sebagai beban resistif yang menyerap daya dari seluruh string, memicu Hot-Spot ekstrem yang dapat membakar modul B Seluruh string otomatis melipatgandakan tegangan menjadi 10.000 Volt C Inverter surya secara otomatis berubah menjadi turbin angin D Panel surya yang tertutup daun akan menghasilkan listrik dua kali lebih banyak

Soal 18 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Dalam integrasi PLTS dan PLTB skala besar (Utility-Scale) ke jaringan transmisi interkoneksi, tantangan intermittency (ketidakpastian cuaca) dapat memicu ketidakstabilan frekuensi jaringan. Teknologi pendukung apa yang wajib diintegrasikan pada gardu induk energi terbarukan? (Pilih dua teknologi benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Sistem Penyimpan Energi Baterai Skala Jaringan (Grid-Scale BESS) untuk fungsi 'Ramp-Rate Control' dan penyangga frekuensi (Frequency Regulation). B. Penerapan Inverter Grid-Forming yang mampu memberikan inersia sintesis virtual (Virtual Inertia) untuk menjaga kestabilan sistem tenaga. C. Memutus kabel transmisi listrik setiap kali awan mendung melintas. D. Mewajibkan warga mematikan kulkas di siang hari saat angin bertiup kencang.

Sudah Selesai Mengerjakan?

Pastikan semua soal telah kamu jawab sebelum melihat skor dan pembahasan.

Topik Berikutnya » Pembangkit Listrik Mikrohidro (PLTMH), Biomassa, Biogas, dan Audit Energi

Nomor Soal

0 / 18

• Belum • Terjawab • Ragu

Ke Atas Soal

Tes Kemampuan Akademik SMK/MAK • Teknik Energi Terbarukan Gratis & Otomatis