Dalam sistem tenaga surya off grid, inverter dan baterai merupakan dua komponen utama yang tidak terpisahkan. Fungsi utama inverter adalah mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC), sedangkan baterai berfungsi menyimpan energi yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga surya.
Jenis baterai yang umum digunakan meliputi baterai timbal-asam (lead acid) dan baterai lithium. Saat ini, baterai lithium telah menjadi pilihan utama dalam sistem penyimpanan energi karena memiliki kepadatan energi tinggi serta umur siklus yang panjang.
Selain melakukan konversi daya, inverter juga memiliki fungsi penting lainnya, yaitu berkomunikasi dengan Battery Management System (BMS) pada baterai lithium. Koneksi komunikasi BMS antara inverter dan baterai lithium ini memegang peranan krusial dalam menjaga operasi sistem yang stabil, aman, dan efisien.
A. Apa Itu Komunikasi BMS?
BMS (Battery Management System) dapat dianggap sebagai “otak” dari baterai, yang bertugas memantau dan mengelola berbagai parameter operasional baterai. Hanya baterai lithium yang dilengkapi dengan sistem komunikasi BMS.
Sementara itu, inverter berperan sebagai pusat koordinasi energi dari keseluruhan sistem, yang mengubah daya DC dari panel surya dan baterai menjadi daya AC untuk digunakan oleh peralatan listrik. Komunikasi BMS menjadi jembatan pertukaran informasi antara baterai dan inverter.
Melalui mekanisme komunikasi ini, inverter dapat memperoleh data status baterai secara real time, termasuk parameter penting seperti:
- Tingkat pengisian daya
- Tegangan
- Arus
- Suhu
Berdasarkan data tersebut, pengguna dapat menyesuaikan strategi pengisian dan pengosongan daya secara dinamis, sehingga keputusan manajemen energi dapat dilakukan dengan lebih presisi. Sebagai contoh, ketika kapasitas baterai mendekati batas kritis, BMS akan mengirimkan sinyal ke inverter untuk mengaktifkan mekanisme perlindungan guna mencegah over-discharge.
Kolaborasi cerdas ini tidak hanya mengoptimalkan proses charge dan discharge, tetapi juga memberikan pasokan listrik yang lebih stabil dan andal bagi pengguna.
B. Fungsi Komunikasi BMS
1. Pemantauan Status Data Secara Real Time
Melalui komunikasi BMS, inverter dapat terus memperoleh informasi dinamis mengenai kondisi operasional baterai, sehingga pengguna mendapatkan data yang lebih akurat dan mudah dianalisis.
Fungsi pemantauan ini meliputi:
Pembacaan SOC (State of Charge)
Merupakan parameter paling krusial. Inverter memperoleh persentase sisa daya baterai secara akurat langsung dari BMS. Tanpa komunikasi BMS, inverter hanya dapat memperkirakan SOC berdasarkan tegangan, yang berpotensi menimbulkan kesalahan besar.
Pembacaan SOH (State of Health)
Memberikan informasi mengenai kesehatan baterai dan tingkat degradasi kapasitas, yang berguna untuk menilai umur baterai dan performa sistem.
Pembacaan Tegangan, Arus, dan Suhu
Meliputi data tegangan total, arus total, serta suhu pada titik-titik pengukuran penting untuk pemantauan real time dan kontrol algoritma sistem.
Informasi Siklus dan Kapasitas
Termasuk jumlah siklus penggunaan, kapasitas terukur, serta kapasitas aktual baterai.
2. Proteksi Keamanan dan Manajemen Alarm
Ini merupakan fungsi komunikasi BMS yang paling dasar sekaligus paling penting. BMS memantau seluruh parameter penting baterai secara real time. Jika terdeteksi kondisi abnormal, BMS akan segera memberi tahu inverter agar mengambil tindakan perlindungan yang sesuai.
Fungsi proteksi meliputi:
- Proteksi Tegangan Berlebih dan Tegangan Rendah (Overvoltage / Undervoltage)
Jika tegangan sel baterai atau tegangan total berada di luar batas aman, inverter akan segera menghentikan proses pengisian atau pengosongan untuk mencegah overcharge, overdischarge, kebakaran, atau kerusakan permanen. - Proteksi Arus Berlebih (Overcurrent)
Jika arus pengisian atau pengosongan terlalu besar, BMS akan mengirimkan alarm sehingga inverter membatasi arus atau memutus rangkaian. - Proteksi Suhu Tinggi dan Suhu Rendah
Saat suhu baterai berada di luar rentang aman, BMS akan memberi perintah kepada inverter untuk menyesuaikan daya atau mematikan sistem.
Pengisian akan dilarang pada suhu terlalu rendah untuk mencegah lithium plating, dan daya akan dibatasi pada suhu tinggi untuk mencegah thermal runaway. - Proteksi Hubungan Singkat (Short Circuit Protection)
Jika terjadi korsleting, BMS akan memerintahkan inverter untuk segera memutus koneksi baterai. - Fault Lainnya
Termasuk gangguan isolasi, kerusakan MOSFET, dan kegagalan balancing sel. Semua akan dilaporkan oleh BMS dan membuat inverter masuk ke mode aman serta menampilkan alarm.
3. Kontrol Pengisian, Pengosongan, dan Manajemen Daya
Berdasarkan informasi status yang diberikan oleh BMS, pengguna dapat mengatur strategi charge dan discharge pada inverter untuk mengoptimalkan performa dan memperpanjang umur baterai.
Fungsi utamanya meliputi:
Penyesuaian Daya Secara Real Time
Berdasarkan SOC, suhu, dan kesehatan baterai, BMS menghitung dan mengirimkan informasi mengenai:
- Daya maksimum pengisian yang diizinkan
- Daya maksimum pengosongan yang diizinkan
Contohnya:
- Saat baterai kosong, arus pengisian tinggi diperbolehkan
- Saat baterai hampir penuh, BMS memerintahkan inverter menurunkan daya pengisian hingga masuk ke mode constant voltage / trickle charging
- Pada suhu rendah, arus pengisian akan sangat dibatasi atau bahkan dilarang
Kontrol Start/Stop Pengisian dan Pengosongan
BMS dapat mengirim perintah langsung ke inverter untuk memulai atau menghentikan proses charge/discharge, misalnya saat baterai membutuhkan perawatan.
Kesimpulan
Koneksi komunikasi BMS antara inverter dan baterai lithium menjadi inti dari seluruh proses operasi sistem penyimpanan energi. Ini bukan sekadar jalur transmisi data, melainkan mekanisme utama yang memastikan keamanan, efisiensi, dan keandalan baterai lithium.
Melalui sistem ini, tingkat keamanan baterai dapat dimaksimalkan, umur baterai diperpanjang secara signifikan, dan baterai selalu dijaga dalam kondisi kerja yang optimal. Dikombinasikan dengan strategi charge dan discharge inverter, sistem penyimpanan energi dapat beroperasi dengan stabil dan efisien dalam jangka panjang.