Showing posts with label On-Grid. Show all posts
Showing posts with label On-Grid. Show all posts

Wednesday, 6 June 2018

Powerwall 2 Time Base Control Algorithm

Since PW2 (Tesla Powerwall 2) introduced the new TBC (Time Base Control) algorithm, I had a great difficulty in trying to understand the actual algorithm, especially during shoulder period. Consulting forum (such as here and here) only confuses me further, especially when the forum started to discuss incentives and local regulations (US centric). This, however, makes me appreciate the herculean task for PW2 engineers. You simply can't make everyone happy.

The ever evolving nature of PW2 algorithm (typical Tesla my guess), makes any 'User Manual' writing attempt a futile exercise. Reverse engineering the algorithm also requires different permutation, such as state of charge, how much PV production during the day, etc that can affect the PW2 behaviour.

Still, little documentation is better than nothing. Since I don't have the stamina to try all permutations, I deliberately write down as much details below (trying to be as neutral as possible, i.e. no incentive and regulation jargon):

Off-Peak Cost Saving Mode:
In this mode, PW2 does try to aim a certain State of Charge prior entering shoulder and peak period (by charging from the grid if necessary). Based on the limited 2 days experiment (see screenshot below), this State of Charge (SoC) is not a fixed value. How does PW2 decides this SoC level? Me no idea.



Also, some charge from PW2 is used during off-peak period (see bubble number 1 in the screenshot). I don't know how PW2 decides when to use the battery. One thing for sure: it mostly uses the grid to conserve the SoC for peak period.

I haven't tested what happens when you have solar production during off-peak period.

Shoulder Cost Saving Mode:
Now this gets interesting. In day 1 of the test (see bubble number 2), my PW2 behaved as I wanted it, that is: no grid activity (i.e. to behave exactly like peak). Too bad I didn't record the SoC, but I remembered it was roughly 40-ish percent at this stage.

In day 2 (see bubble number 3), my PW2 started to be less agressive (despite higher SoC compared to the previous day), i.e. grid activity is allowed by importing and exporting. Uh oh, for me, who has a power provider that value exported PV close to zero (yup, zilch, nada), this is bad news. Also, why PW2 allows a significant grid import when the battery SoC is relatively high (roughly 60-ish percent at bubble number 3). Is this because PW2 hasn't learnt that I don't usually use lots during peak period? My guess at this stage, this is due to the PW2 algorithm is based on US-centric market, where they have incentive to export PV to the grid (such as net metering). Pure guess though.

At this stage, my panic mode was on, and I switched it back to 'Self-powered' mode (as commented by the red line), which explains why the screenshot is no longer showing peak/off-peak on the 14-th May, and also 100-ish watt grid consumption during solar production after the switch (see my previous post).

After 14th of May, I changed PW2 to 'TBC Balanced' mode and extended the peak period to also cover shoulder (i.e. only peak and off-peak, no shoulder). This has worked perfectly for me, but...

In the last 2 days, I haven't had enough PV production to cover my shoulder and peak. This has caused me grief since now I need to import from the grid during peak period (see bubble number 4). So, I changed it to TBC 'Cost Saving' mode, thinking that PW2 would've charged from the grid during off-peak to cover my PV production shortfalls. To my surprise, it didn't (although the SoC was just a tad below under reserve).

So, here I am, finding another quirk in PW2 algorithm. If you don't set the shoulder period,  PW2 will not charge from the grid (despite the PW2 SoC at the reserve level). What the??

In the screenshot below (see bubble number 5), you can see that as soon as I bring back the shoulder period, PW2 behaves as I expected again by start charging from off-peak grid (I've found this by coincidence).

In short, for those who want exporting to the grid at the very lowest priority, I recommend to use 'TBC Cost Saving' mode with a wee bit of shoulder period (just enough to activate 'charge from off-peak grid mode').



PS: Peak period behaviour is consistent as expected, i.e. no import from the grid.

Thursday, 16 April 2015

Perbandingan On-Grid dengan Off-Grid

“Listrik saya mahal banget! Pake panel surya bisa jadi lebih murah nggak yah?”, keluh pelanggan PLN, yang memakai banyak listrik gara-gara pake AC seharian.

“Bisa lah!”, jawab saya.
“Pasangin donk!”, jawab situ.
“Sini, kasih gue 25-juta”, jawab saya lagi.
“Gila luh, mending gue nggak pasang”, jawab situ.

Masalahnya, walau panel surya bisa mengurangi biaya listrik, harga pasangnya memang sangat mahal. Pertanyaannya, “ada nggak sih, perhitungan untung-rugi pasang panel surya?”.

Nah, tulisan kali ini bertujuan menjawab pertanyaan ini. “Kapan gue untung kalo pake pasang panel surya?”

Mari, kita semua berpegangan tangan dan cipiki (cium pipi kiri) dan cipika (cium pipi kanan) sesama. Karena, PLN sudah memberlakukan ‘net-metering’ melalui peraturan PLN nomor 0733.K/DIR/2013 [1].

Dengan adanya peraturan PLN ini, motivasi untuk memasang panel surya ‘supaya untung’, dapat terealisasi.

Contoh masalah:

Seorang pelanggan PLN menggunakan listrik sebanyak 300kWh sebulan (atau 10kWh) sehari, gara-gara pasang AC seharian. Menurut tarif PLN terakhir [2], si pelanggan harus membayar 400-ribu rupiah sebulan (Rp 1.352 / kWh, untuk golongan R-1/TR).

Dari contoh penggunaan di atas, bagaimana menghitung kalau pemasangan panel surya itu untung atau rugi? Berapa besar panel surya yang harus dipasang supaya untung? Ngitungnya gimana nih?

Tunggu dulu, perhitungannya memang tidak segampang ‘1 + 1’, tapi nggak rumit juga. Sebelum nyebur lebih dalam, harus diingat, tujuan akhir dari hitungan adalah mengetahui kapan modal kita bisa balik (inggrisnya ROI, Return on Investment).

Dari perhitungan saya [3], di Indonesia, pasang panel surya on-grid bisa modal balik dalam waktu 13 tahun (alias Return on Investment sekitar 7.7%). Jangan lupa, jangka hidup panel surya itu dijamin selama 25 tahun. Jadi setelah modal balik (13 tahun), selebihnya untung…tung…tung.

Terus, off-grid itu apa?

Waduh, ini topik tersendiri dan lumayan rumit. Intinya:

  • On-grid: terhubung dengan 'grid'. 'Grid' di Indonesia adalah PLN.
  • Off-grid: tidak terhubung dengan 'grid'. Jadi nggak ada hubungannya sama PLN.



Jadi, pedalaman Indonesia yang memakai gen-set itu 'Off-grid', karena tidak terhubung oleh PLN.

Referensi:
[1] http://www.containedenergy.com/residential/pln-net-metering-indonesia/
[2] http://www.pln.co.id/blog/tarif-tenaga-listrik/

[3] http://epxhilon.blogspot.com.au/2015/04/menghitung-untung-rugi-sistem-panel.html

Menghitung Untung Rugi Sistem Panel Surya On-Grid

Langkah menghitung untung-rugi pemasangan panel surya on-grid:
  1. Dapatkan ongkos pasang (total, termasuk inverter dan ongkos pasang);
  2. Hitung berapa banyak kWh yang dihasilkan oleh sistem di atas, per tahun;
  3. Hitung berapa Rupiah yang dihasilkan dalam setahun;
  4. Hitung Return on Investment, atau butuh berapa lama supaya modal kita balik.


Contoh hitungan:

1. Mendapatkan total ongkos pasang:

Masalahnya, melihat pangsa pasar di Indonesia sekarang, pemasangan sistem ‘on-grid’ di Indonesia belum marak. Alhasil, harganya tidak bersaing (alias mahal). Berhubung saya belum dapat menemukan data, mari kita berasumsi harga pemasangan di Indonesia sekitar USD2,5/Watt (atau sekitar Rp 25.000/Watt). Asumsi ini untuk menunjukkan contoh perhitungan. Prakteknya, kemungkinan besar lebih murah.

Menggunakan asumsi ini, kita akan membutuhkan modal sebesar 25 juta rupiah untuk sistem panel surya sebesar 1.000 Watt.

2. Berapa banyak kWh yang dihasilkan per tahun:

Ini tergantung banyak hal:
  • Tempat tinggal (Indonesia itu gede);
  • Apakah panel surya terhadang oleh bayang-bayang (dari pohon atau gedung lainnya) ketika matahari bersinar;
  • Iklim setempat.

 Untuk Indonesia, sepertinya produksi rata-rata 4kWh per hari (dari sistem sebesar 1kW) cukup akurat (melihat peta dari referensi [1] dan juga [2]). Dengan asumsi ini, kita mampu mendapatkan listrik sebanyak 1.460kWh dalam setahun.

3. Hitung penghasilan (Rupiah) per tahun:

Menggunakan tarif PLN terakhir (Rp 1.352 per kWh, untuk golongan R-1/TR [3]), dan dari hasil hitungan sebelumnya (1.460kWh per tahun), kita mampu menghasilkan (offset) sebesar 1.9 juta rupiah setahun.

4. Hitung berapa lama modal balik (Return on Investment):

Dari total ongkos 25 juta rupiah, dan penghasilan 1.9 juta rupiah setahun, kita baru balik modal setelah 13,2 tahun [4].

Kesimpulan:
  • Setiap 1.000 Watt panel surya dipasang, kita menghasilkan (atau meng-offset biaya) 1.9 juta rupiah per tahun. Untuk sistem lain, lebih kecil atau besar, tinggal dibagi atau dikali dengan faktor per 1.000 Watt.
  • Pasang panel surya on-grid di Indonesia, dijamin untung! Walau beberapa pembaca akan bilang, balik modalnya lama amat yah (13 tahun)? Mudah-mudahan ini akan membaik. Jika total ongkos pasang hanya Rp15.000 / Watt (Rp 15 juta untuk 1.000 Watt), balik modal (ROI) hanya sekitar 8 tahun.
  • Untung-rugi tidak tergantung berapa banyak pemakaian, dengan syarat kita tidak menghasilkan lebih dari yang digunakan. Kalau menghasilkan lebih, ya nggak dibayar sama PLN [3].


Catatan dan Referensi:
[1] http://solargis.info/doc/free-solar-radiation-maps-GHI
[2] http://www.solarchoice.net.au/blog/wp-content/uploads/Solar-Choice-Clean-Energy-Council-Solar-PV-Consumer-guide.pdf
[3] http://www.containedenergy.com/residential/pln-net-metering-indonesia/

[4] Mayoritas panel surya memang memiliki jaminan 25 tahun. Tapi, inverter biasanya hanya 10 tahun. Yang murah atau jadul, paling cuman tahan 5 tahun. Jadi, hati-hati! Ongkos total bisa naik (karena kita harus menghitung ongkos selama 25 tahun untuk akurasi hitungan di atas).

Wednesday, 15 April 2015

Menuju Rumah Mandiri Energi: Pendahuluan

“Saya memakai beberapa lampu dan kipas angin, butuh berapa panel surya supaya rumah saya tidak perlu PLN lagi?”

“Saya sudah muak PLN byar-byar-pret melulu. Panel surya bisa mengatasi masalah ini nggak?”

“Kalau gubuk aja udah pake panel surya, kenapa kita tidak bisa?”



Sepertinya komentar-komentar seperti ini sudah tidak asing lagi belakangan ini. Nah, tujuan artikel ini adalah untuk menjelaskan secara terinci, apa yang dibutuhkan untuk mandiri dalam hal kelistrikan, alias, tidak perlu PLN (Off-Grid). Sebelum terjun ke ‘Off-Grid’, perlu diketahui ada juga yang namanya ‘On-Grid’. Untuk perbandingan on-grid dengan off-grid, ini merupakan topik tersendiri: klik disini.

Andai saja jawabannya sederhana, “Beli aja UPS (uninterruptible Power Supply), terus colok listrik rumah ke situ. Gampang toh?”. Kalo rumah situ gubuk, ya ini jawaban yang benar. Tapi, kalau rumah situ lebih besar dari gubuk, untuk mengandalkan seluruh rumah berdasarkan tenaga surya, ini lebih rumit.

Sebelum menjelaskan lebih lanjut, saya akan jelaskan ‘melistriki’ rumah, dengan analogi ‘mengairi’ rumah:

Dalam ‘mengairi’ rumah modern, air disalurkan ke seluruh rumah melalui pipa-pipa. Nah, biasanya, tekanan air dari PAM (Perusahaan Air Minum) sangat rendah, sehingga tidak bisa langsung digunakan.

Solusinya, air dari PAM ditampung di bak besar, lalu dipompa ke seluruh rumah. Alternatifnya, air dari PAM ditampung di bak yang berada di ketinggian, lalu disalurkan ke seluruh rumah melalui gravitasi. Ilustrasi sebagai berikut:



Nah, melalui ilustrasi di atas, kita bisa tahu beberapa hal berikut:
  • Berapa banyak air yang dibutuhkan oleh semua penghuni rumah? Dalam sehari? Seminggu?
  • Berapa banyak air yang harus di-supply oleh PAM?
  • Berapa besar bak air yang harus digunakan?


Dari analogi di atas, pertanyaan ‘berapa banyak panel surya dan baterai yang saya perlukan?’ bisa dijawab dengan menggunakan analogi bak air di atas:
  • Berapa banyak listrik yang saya konsumsi? Sehari? Seminggu?
  • Berapa banyak listrik yang butuh di-supply? (Alias, berapa banyak panel surya yang saya butuhkan)
  • Berapa banyak baterai yang saya butuhkan?
Nah, dalam tulisan selanjutnya, akan saya bahas lebih lanjut.