Buku Panduan
ENERGI yang Terbarukan
Pernyataan
Hak Cipta buku panduan ini dipegang oleh Kementerian Dalam Negri dalam kerangka Program Program PNPM-MP/LMP. PNPM-MP/LMP. Dilarang memperbanyak, menyimpan atau mentransmisikan buku ini dalam bentuk apapun baik melalui media elektronik, mekanik, fotokopi, rekaman atau lainnya tanpa izin tertulis dari pemegang hak cipta. Pemerintah Denmark and Bank Dunia tidak bertanggung jawab dengan informasi yang terdapat dalam publikasi ini, atau dengan kerusakan atau ketidakkesuaian dalam penerapan dari informasi yang terdapat dalam Guidebook ini. Pendapat, angka dan perhitungan yang terkandung dalam studi ini adalah tanggungjawab penyusun penyusun dan tidak m esti mencerminkan pandangan dari Pemerintah Indonesia, Pemerintah Denmark, dan Bank Dunia. Situs internet publik yang digunakan dalam buku ini telah tercantum secara eksplisit pada bagian akhir buku ini.
Ucapan terima kasih
Buku ini disusun oleh tim Contained Energy Indonesia yang terdiri dari Pieter de Vries - Project Director, Director, Mark Conners - Team Leader, Raden Jaliwala - Research and Editing Coordinator, Coordinator, Peter Konings, Amin Moanavi and Maelenn Kegni Toure Toure - Contributor, and Researchers; Desain dan tata muka oleh Franky Isawan - Elipsis Design; Alih bahasa oleh Andrew Budianto - Worldnet Translation Translation Services. Kontributor lainnya: lainnya: Mark Hayton (PNPM TSU), Michael Zoeller (EKONID Germany), Soeripno Martosaputro (LAPAN), (LAPAN), and Andrias Wiji SP (PT C ipta Tani Lestari).
Pernyataan
Hak Cipta buku panduan ini dipegang oleh Kementerian Dalam Negri dalam kerangka Program Program PNPM-MP/LMP. PNPM-MP/LMP. Dilarang memperbanyak, menyimpan atau mentransmisikan buku ini dalam bentuk apapun baik melalui media elektronik, mekanik, fotokopi, rekaman atau lainnya tanpa izin tertulis dari pemegang hak cipta. Pemerintah Denmark and Bank Dunia tidak bertanggung jawab dengan informasi yang terdapat dalam publikasi ini, atau dengan kerusakan atau ketidakkesuaian dalam penerapan dari informasi yang terdapat dalam Guidebook ini. Pendapat, angka dan perhitungan yang terkandung dalam studi ini adalah tanggungjawab penyusun penyusun dan tidak m esti mencerminkan pandangan dari Pemerintah Indonesia, Pemerintah Denmark, dan Bank Dunia. Situs internet publik yang digunakan dalam buku ini telah tercantum secara eksplisit pada bagian akhir buku ini.
Ucapan terima kasih
Buku ini disusun oleh tim Contained Energy Indonesia yang terdiri dari Pieter de Vries - Project Director, Director, Mark Conners - Team Leader, Raden Jaliwala - Research and Editing Coordinator, Coordinator, Peter Konings, Amin Moanavi and Maelenn Kegni Toure Toure - Contributor, and Researchers; Desain dan tata muka oleh Franky Isawan - Elipsis Design; Alih bahasa oleh Andrew Budianto - Worldnet Translation Translation Services. Kontributor lainnya: lainnya: Mark Hayton (PNPM TSU), Michael Zoeller (EKONID Germany), Soeripno Martosaputro (LAPAN), (LAPAN), and Andrias Wiji SP (PT C ipta Tani Lestari).
Buku Panduan ENERGI yang Terbarukan
Daftar Isi 1. Pendahuluan
1
2. Tujuan
2
3. Tentang
Energi
3
7
7. 1. 1. Bi Bio o Gas Gas 7. 2. 2. Bio Fue Fuell 7. 3. Bio Die Diese sell 7. 4. 4. Eta Etano noll
3. 1. Energi Konvensional
7. 5. Bio Biomas massa sa
3. 2. Energi Terbarukan
7. 6. Gas Gasifi ifikas kasii
3. 3. Memahami Energi, Tentang Tenaga, Energi,
7. 7. 7. Energi yang berasal dari limbah limbah
Watt, Watt per jam, KiloJoule
7. 8. Apl Aplika ikasi si
3. 4. Tipe-tipe Energi
7. 9. Stud Studii kasus kasus
3. 5. Pemanfaatnya Energi 4.
7. Biomassa
7. 10. Stok Pakan
Energi Tenaga Matahari
4
8. Keberlanjutan
8
9. Pelatihan
9
10. Sosialisasi
10
11. Pemantauan
11
12. Pemiliharaan
12
4. 1. 1. Sol Solar ar Ther Thermal mal 4. 2. Solar Photo Photovoltaic voltaic 4. 3. Apli Aplikasi kasi 4. 4 Stu Studi di ka kasus sus 4. 5. Peta Iradas Iradasii Matahari Matahari 5. Energi
Tenaga Angin
5
5. 1. Turb urbin in dengan dengan Axis Horizo Horizontal ntal 13. Mempersiapkan
5. 2. Turbin dengan dengan Axis Vertikal Vertikal 5. 3. Apl Aplik ikasi asi
14. Pengelolaan
5. 4. Stud Studii kasus kasus 5. 5. Pet Peta a Angin Angin 6. Energi
15.
Tenaga Air
6
6. 1. Tur urbin bin Air 6. 2. Turb urbin in PicoEn PicoEn 6. 3. Kin Kincir cir Air Air 6. 4. Turbin Aliran 6. 5. Apl Aplik ikasi asi 6. 6. Stud Studii kasus kasus
Simbol-simbol yang digunakan dalam Buku Panduan ini
? Perhatian
Hindari
Pertanyaan yang sering diajukan
Boleh
Catatan Teknis
Ingat
Pendanaan
Proyek
Proyek
13 14 15
1. Pendahuluan Pada tahun 2010, banyak negara telah menyadari pentingnya pemanfaatkan sumber-sumber Energi Terbarukan sebagai pengganti energi tidak terbarukan seperti minyak bumi, batubara dan gas yang telah menimbulkan
Di seluruh Indonesia, ada banyak sekali informasi dan bantuan teknis yang bisa diakses oleh masyarakat yang ingin berinvestasi pada bantuan dana hibah PNPM Hijau (Green PNPM block grant) melalui program pembangkit listrik tenaga air skala kecil (Micro hydro).
dampak yang sangat merusak terhadap bumi. Dengan semakin menipisnya cadangan sumber energi tidak terbarukan, maka biaya untuk penambangannya akan meningkat, yang berdampak pada meningkatnya harga jual ke masyarakat .Pada saat yang bersamaan, energi tidak terbarukan akan melepaskan emisi karbon ke atmosfir, yang menjadi penyumbang besar terhadap pemanasan global.
Tantangan yang ada di hadapan kita adalah memastikan bahwa masyarakat perdesaan memiliki akses yang cukup terhadap banyak pilihan teknologi energi terbarukan sebelum mereka memutuskan untuk menggunakannya, di mana mereka ingin ikut berinvestasi untuk melakukan diversifikasi energi lebih lanjut, yang menawarkan peluang lebih luas kepada mereka untuk meningkatkan mata pencahariannya:
D
i banyak daerah pedalaman di Indonesia, solusi energi tidak
Biomassa
Tenaga surya
Angin
terbarukan belum tersedia. Karena
akses kepada jaringan PLN belum ada ataupun masih sangat terbatas. Daerah perdesaan ini sering menjadi tempat-tempat
Pendekatan kami adalah dengan mengajak para pembuat keputusan, penyedia layanan, wakil komunitas, penyedia
yang terisolasi dan bergantung kepada
bantuan teknis serta
pemakaian energi tradisional yang tidak bisa
penyandang dana untuk
diandalkan, seperti generator yang berbahan
bersama-sama
bakar minyak, kayu atau tabung LPG sebagai
meningkatkan kesadaran,
sumber energi yang digunakan untuk memasak, penerangan, serta kebutuhan listrik dasar lainnya. Solusi Energi Terbarukan
membangun jaringan, dan meningkatan kapasitas terhadap investasi
menjadi jawaban terhadap permintaan
di bidang energi
kebutuhan pembangunan desa di Indonesia,
terbarukan.
serta mempromosikan solusi praktis dan berkelanjutan yang bisa langsung diadopsi
Sumber:
Fasilitas Dukungan PNPM
oleh masyarakat pedesaan yang menjadi prioritas bagi bangsa Indonesia.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 1.
Mengapa energi terbarukan?
penggunaannya. Kemudian dilengkapi
Ada banyak alasan mengapa energi
dengan studi kasus yang menjelaskan pelaksanaannya di masyarakat pedesaan di Indonesia.
terbarukan menjadi pilihan, diantaranya; relatif tidak mahal, bersifat netral karbon, kebanyakan tidak menimbulkan polusi dan semakin mendapatkan dukungan dari berbagai LSM untuk menggantikan solusi energi tidak terbarukan berbasis bahan bakar minyak. Lebih lanjut, mengimplemantasikan teknologi ini dalam masyarakat perdesaan bisa memberikan peluang kemandirian kepada masyarakat perdesaan untuk mengelola dan mengupayakan kebutuhan energi mereka sendiri beserta solusinya.
2. Tujuan
Untuk para fasilitator: Tinjau ulang dasardasar masing-masing jenis energi terbarukan, pelajari dasar penggunaannya, keuntungan dan kerugian, dan simak bagaimana masyarakat pedesaan lain telah berhasil menjalankan teknologi tersebut dalam studi kasus. Di samping itu, sumber informasi lain serta daftar istilah perlu diberikan. Perangkat buku panduan ini diberikan untuk memberikan informasi serta memfasilitasi pengambil keputusan di masyarakat mengenai berbagai aplikasi energi terbarukan yang relevan.
Tujuan dari buku panduan ini adalah memberikan referensi yang berguna kepada para fasilitator di daerah perdesaan dan Green PNPM pada saat menjelaskan mengenai pilihan energi terbarukan kepada masyarakat pedesaan, kepada pembuat keputusan serta pemangku kepentingan di masyarakat. Buku panduan ini dimaksudkan untuk memberikan pemahaman yang lebih jelas mengenai pilihan energi terbarukan untuk digunakan di berbaga i konteks perdesaan di Indonesia. Tenaga Surya, Pembangkit Listrik Tenaga Air skala kecil, Tenaga Angin dan Biomassa yang berasal dari berbagai sumber disampaikan pada Buku Panduan ini sebagai berikut: Pertama, ada penjelasan singkat mengenai energi, yang
2.
Bagi Masyarakat Perdesaan: Teknologi Energi Terbarukan merupakan hal baru bagi kebanyakan daerah pedesaan di Indonesia. Dengan mengulas kembali studi kasus di masing-masing bab, maka anda akan melihat bagaimana masyarakat-masyarakat seperti dilingkungan anda sendiri telah belajar bagaimana bekerjasama dalam berbagai cara yang baru untuk melakukan penyempurnaan yang signifikan dengan mengadaptasi berbagai teknologi yang sederhana.
3. Tentang Energi Apa yang dimaksud dengan energi? Secara sederhana, energi adalah hal yang membuat segala sesuatu di sekitar kita terjadi - kita menggunakan energi untuk semua hal yang kita lakukan. Energi ada di semua benda: manusia, tanaman, binatang, mesin, dan elemen-elemen alam (matahari, angin, air dsb).
S
ecara lebih ilmiah, energi menentukan kapasitas di mana semua obyek yang ada harus melakukan tugasnya.
Matahari mengeluarkan cahaya dan energi panas, yang membuat semua tanaman di sekitar kita tumbuh.
Sumber Energi
Ada banyak sumber-sumber energi utama dan digolongkan menjadi dua kelompok besar yang dibahas pada alinea-alinea berikut: Energi konvensional adalah energi yang diambil dari sumber yang hanya tersedia dalam jumlah terbatas di bumi dan tidak dapat diregenerasi. Sumber-sumber energi ini akan berakhir cepat atau lambat dan berbahaya bagi lingkungan.
Di malam hari, lampulampu di rumah menggunakan tenaga listrik untuk menghasilkan cahaya. Bensin adalah energi yang
Energi terbarukan adalah energi yang dihasilkan dari sumber alami seperti matahari, angin, dan air dan dapat dihasilkan lagi dan lagi. Sumber akan selalu tersedia dan tidak merugikan lingkungan.
Sumber-sumber energi Konvensional dan Terbarukan bisa dikonversikan menjadi sumbersumber energi sekunder, seperti listrik. Listrik berbeda dari sumber-sumber energi lainnya dan dinamakan sumber energi sekunder atau pembawa energi karena dimanfaatkan untuk menyimpan, memindahkan atau mendistribusikan energi dengan nyaman. Sumber energi primer diperlukan untuk menghasilkan energi listrik.
disimpan dalam tangki sepeda motor, mobil atau kapal dan membuat kita bisa bepergian dari satu tempat ke tempat lainnya.
Sumber-sumber energi konvensional biasanya terkait dengan polusi terhadap lingkungan kita.
Sumber-sumber energi terbarukan biasanya terkait dengan dampak yang sangat kecil atau tidak ada sama sekali terhadap lingkungan.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 3.
Energi di Indonesia Sektor energi adalah salah satu sektor terpenting di Indonesia karena merupakan dasar bagi semua pembangunan lainnya. Ada banyak tantangan yang terkait dengan energi, dan salah satu hal yang menjadi perhatian pemerintah Indonesia adalah bagaimana memperluas jaringan listrik, terutama dengan membangun infrastruktur pasokan listrik ke daerah perdesaan. Masih ada banyak daerah perdesaan yang sering mengalami pemadaman listrik oleh karena infrastruktur yang tidak memadai. Banyak tempat yang tidak memiliki akses terhadap infrastruktur listrik, sehingga masyarakat menggunakan sumber-sumber energi yang mahal dan tidak efisien, seperti lampu minyak tanah dan genset, atau kayu untuk memasak.
Indonesia berencana untuk meningkatkan porsi pemanfaatan energi terbarukan, yang sangat sesuai untuk dikembangkan di daerahdaerah perdesaan dan daerah terpencil. Kebijakan Energi Nasional saat ini telah menetapkan target pembangunan energi jangka-panjang, meningkatkan peran energi yang baru dan terbarukan hingga 25% dari konsumsi energi primer pada tahun 2025. Dukungan yang lebih besar dari para pemangku kepentingan dan pelaksanaan teknologi yang telah disempurnakan bisa melampaui sasaran tersebut, di mana 25% sumber-sumber energi berasal dari sumber energi baru dan terbarukan pada tahun 2025. Sasaran yang ambisius ini disosialisasikan sebagai “Visi 25/25.”
3.1. Energi Konvensional Pada tahun 2008, tingkat rata-rata ketersediaan jaringan listrik di Indonesia adalah 65%. Pemerintah memiliki rencana untuk meningkatkan akses publik terhadap listrik, yang akan bisa mempercepat peningkatkan pembangunan di lokasi-lokasi yang terisolasi. Dulu, tujuan utama pengadaan jaringan listrik adalah menghubungkan desadesa dengan jaringan listrik PLN, yang bukan merupakan solusi praktis untuk dapat menjangkau semua tempat di Nusantara. Oleh karena ada kekuatiran mengenai keamanan energi dan perubahan iklim, maka
Apakah itu?
Sumber-sumber energi konvensional tidak dapat tergantikan dalam waktu singkat, itulah mengapa disebut dengan tidak terbarukan. Sumber-sumber energi konvensional tidak ramah lingkungan; karena menimbulkan polusi udara, air, dan tanah yang berdampak kepada Penurunan tingkat kesehatan dan standar hidup.
Sumber Energi Primer Konvensional
Produk minyak dan minyak bumi
Bensin
Solar
Batubara
Gas alam
Uranium
LPG
BAHAN BAKAR NUKLIR
BAHAN BAKAR FOSIL
Pengunaan Transportasi
Transportasi
Produksi Kepanasan
Produksi listrik
Produksi listrik
> Memasakan
>Solar Genset
Produksi
Produksi listrik
Kepanasan
> Industri Produksi
> Industri
Kepanasan
> Memasakan
Daya gerah
> Industri
> Industri
> Memasakan
Bahan baku untuk produk umum.
Gambar3.1 4.
Bahan bakar minyak bisa digunakan sebagai sumber energi primer untuk transportasi (lihat Gambar 3.1) Campuran udara dan bahan bakar fosil dibakar di dalam mesin dan energi panas yang dihasilkan dikonversi menjadi energi mekanik yang menggerakkan sepeda motor, mobil atau kapal.
Gambar 3.2
Konsumsi energi primer berdasarkan sumbernya tahun 2001 Minyak
57%
Gas alam
25%
Batubara
13%
Tenaga air
4%
Panas bumi
1%
Sumber-sumber energi konvensional primer (lihat Gambar 3.1) diambil dari tanah dalam bentuk cair (minyak & petroleum), gas (gas alam) dan padat (batubara & uranium).
Akhirnya bahan bakar fosil dibakar untuk dikonversikan ke energi listrik. Minyak (solar) pada umumnya dibakar pada generator mesin diesel, yang membangkitkan listrik di desadesa yang terletak di tempat-tempat terpencil, atau digunakan sebagai pasokan listrik cadangan oleh berbagai institusi (rumah sakit, dan sebagainya). Generator mesin diesel bekerja dengan cara yang sama dengan mesin mobil. Namun, energi mekanik yang digunakan untuk menggerakkan poros genset digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Batubara dan gas alam dibakar di pembangkit listrik thermal untuk menghasilkan listrik dengan skala besar (untuk kota-kota besar).
Sumber-sumber energi yang ada di indonesia saat ini terdiri dari sumber minyak yang terbatas, sumber gas alam yang cukup, dan sumber batubara yang melimpah, serta energi panas bumi. Gambar 3.2 memperlihatkan bahwa minyak adalah sumber energi primer utama di Indonesia. Tenaga nuklir tidak digunakan, namun disebutkan pada Buku Panduan ini sebagai sumber energi primer konvensional, untuk menekankan pernyataan ini kita lihat fakta berikut: “Bahan Bakar Fosil merupakan sumber energi tidak terbarukan tetapi tidak semua sumber energi tidak terbarukan adalah bahan bakar minyak (contoh: uranium) Bagaimana cara kerjanya? Bahan bakar fosil bisa langsung dibakar pada tungku atau kompor dan akan menghasilkan panas yang bisa dimanfaatkan untuk proses industri atau sekedar untuk memasak.
Pembangkit listrik tenaga batubara adalah pembangkit listrik thermal paling awal dibangun yang menggunakan bahan bakar fosil. Pembangkit listrik tenaga batu bara membakar batubara untuk memanaskan air yang digunakan untuk menggerakkan turbin uap, terutama baling-baling besar dengan bilah-bilah logam yang dikemas rapat untuk membangkitkan tenaga. Diagram pembangkit listrik diperlihatkan pada Gambar 3.3 dan prinsip pengoperasiannya dijelaskan pada diagram berikut.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 5.
3
6
4
Perlu diketahui
1
5
2
7
8
Efek rumah kaca dan perubahan iklim Efek rumah kaca adalah proses di mana atmosfer menangkap sebagian energi matahari yang memanaskan bumi dan membuat iklim kita tidak
11
10
9
terlalu panas. Perkembangan buatan manusia menambah 'gas rumah kaca' di atmosfer yang menyebabkan peningkatan suhu global dan gangguan iklim. Gas rumah kaca ini mencakup karbon dioksida, yang dihasilkan oleh
12
pembakaran bahan bakar fosil dan penggundulan hutan, metan yang dilepaskan dari pertanian, hewan dan lokasi penimbunan tanah, serta berbagai bahan kimia industri. Setiap hari kita menyumbangkan dampak negatif terhadap iklim kita dengan 1.
Batu bara dimuat kedalam pembangkit
2. Batu bara dibakar dalam tungku besar untuk menghasilkan panas 3. Air dipanaskan di dalam tungku
4. Uap menggerakkan turbin menciptakan energi mekanik 5. Air mendidih dari uap turbin didinginkan pada menara pendingin dan dipompa untuk digunakan kembali 6. Turbin memutar generator dan membangkitkan listrik
8. Trafo step-up merubah tegangan listrik menjadi sangat tinggi.
membakar bahan bakar fosil (minyak, batubara dan gas) untuk energi dan transportasi.
9. Tiang logam raksasa membawa listrik bertegangan sangat tinggi melalui kabelkabel.
10. Trafo step-down merubah listrik tegangan tinggi menjadi tegangan rendah yang aman untuk perumahan. 11. Listrik mengalir dari rumah ke rumah melalui kabel transmisi. 12. Listrik mengaliri rumah melalui jaringan listrik.
7. Listrik mengalir melalui kabelkabel.
Hasilnya, perubahan iklim telah mulai mempengaruhi kehidupan kita, dan diprediksikan bisa menghancurkan mata pencaharian banyak orang di negara berkembang, serta menimbulkan dampak negatif pada alam dan lingkungan pada dekadedekade mendatang. Dengan demikian, kita harus secara signifikan mengurangi emisi gas rumah kaca. Hal ini masuk akal jika dipandang da ri
Gambar 3.3. Skema Pembangkit Listrik
segi lingkungan maupun perekonomian.
Pembangkit listrik tenaga gas (PLTG) bekerja atas prinsip yang sama dengan listrik tenaga uap (PLTU). Tetapi, turbin gas lah yang digunakan untuk menciptakan energi, mesin rotasi bukannya turbin uap. Pada langkah 4, paduan gas dan udara dinyalakan dan menggerakkan turbin gas. Proses operasional pembangkit listrik tenaga gas selanjutnya mirip dengan pembangkit listrik tenaga uap.
6.
3.2 Energi Terbarukan Apakah yang dimaksud dengan Energi Terbarukan? Energi terbarukan adalah sumber-sumber energi yang bisa habis secara alamiah. Energi terbarukan berasal dari elemen-elemen alam yang tersedia di bumi dalam jumlah besar, misal: matahari, angin, sungai, tumbuhan dsb. Energi terbarukan merupakan sumber energi paling bersih yang tersedia di planet ini. Ada beragam jenis energi terbarukan, namun tidak semuanya bisa digunakan di daerahdaerah terpencil dan perdesaan. Tenaga Surya, Tenaga Angin, Biomassa dan Tenaga Air adalah teknologi yang paling sesuai untuk menyediakan energi di daerahdaerah terpencil dan perdesaan. Energi terbarukan lainnya termasuk Panas Bumi dan Energi Pasang Surut adalah teknologi yang tidak bisa dilakukan di semua tempat. Indonesia memiliki sumber panas bumi yang melimpah; yakni sekitar 40% dari sumber total dunia. Akan tetapi sumber-sumber ini berada di tempat-tempat yang spesifik dan tidak tersebar luas. Teknologi energi terbarukan lainnya adalah tenaga ombak, yang masih dalam tahap pengembangan. Berbagai energi terbarukan Energi Solar
Matahari terletak berjuta-juta kilometer dari Bumi (149 juta kilometer) akan tetapi menghasilkan jumlah energi yang luar biasa banyaknya. Energi yang dipancarkan oleh matahari yang mencapai Bumi setiap menit akan cukup untuk memenuhi kebutuhan energi seluruh penduduk manusia di planet kita selama satu tahun, jika bisa ditangkap dengan benar. Setiap hari, kita menggunakan tenaga surya, misal untuk mengeringkan pakaian atau mengeringkan hasil panen. Tenaga surya bisa dimanfaatkan dengan cara-cara lain: Sel Surya (yang disebut dengan sel
‘fotovoltaik’ yang mengkonversi cahaya matahari menjadi listrik secara langsung. Pada waktu memanfaatkan energi matahari untuk memanaskan air, panas matahari langsung dipakai untuk memanaskan air yang dipompakan melalui pipa pada panel yang dilapisi cat hitam. Tenaga Angin
Pada saat angin bertiup, angin disertai dengan energi kinetik (gerakan) yang bisa melakukan suatu pekerjaan.Contoh, perahu layar memanfaatkan tenaga angin untuk mendorongnya bergerak di air. Tenaga angin juga bisa dimanfaatkan menggunakan balingbaling yang dipasang di puncak menara, yang disebut dengan turbin angin yang akan menghasilkan energi mekanik atau listrik. Biomassa
Biomassa merupakan salah satu sumber energi yang telah digunakan orang sejak dari jaman dahulu kala: orang telah membakar kayu untuk memasak makanan selama ribuan tahun. Biomassa adalah semua benda organik (misal: kayu, tanaman pangan, limbah hewan & manusia) dan bisa digunakan sebagai sumber energi untuk memasak, memanaskan dan pembangkit listrik. Sumber energi ini bersifat terbarukan karena pohon dan tanaman pangan akan selalu tumbuh dan akan selalu ada limbah tanaman. Ada empat jenis biomassa: Bahan bakar padat limbah organik atau terurai di alam; Kayu serta limbah pertanian bisa dibakar dan digunakan untuk menghasilkan uap dan listrik. Banyak listrik yang digunakan oleh industri menghasilkan limbah yang bisa dipakai untuk menggerakkan mesin mereka sendiri (contoh: produsen furnitur).
Bahan bakar padat limbah anorganik; Tidak semua limbah adalah organik; beberapa di antaranya bersifat anorganik, seperti plastik. Pembangkit listrik yang
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 7.
memanfaatkan sampah untuk menghasilkan energi disebut pembangkit listrik tenaga sampah. Pembangkit listrik ini bekerja dengan cara yang sama sebagai pembangkit listrik tenaga batubara, kecuali bahan bakar tersebut bukan bahan bakar fosil tetapi sampah yang bisa dibakar. Bahan Bakar Gas
Sampah yang ada di tempat pembuangan sampah akan membusuk dan menghasilkan gas metan. Jika gas metan tersebut ditampung, maka bisa langsung dmanfaatkan untuk dibakar yang menghasilkan panas untuk penggunaan praktis atau digunakan pada pembangkit listrik untuk menghasilkan listrik. Metan bisa juga dihasilkan dengan menggunakan kotoran hewan dan manusia dalam metode yang terkendali. Biodigester adalah wadah kedap udara di mana limbah atau kotoran difermentasi dalam kondisi tanpa oksigen melalui proses yang dinamakan pencernaan anaerob untuk menghasilkan gas yang mengandung banyak metan. Gas ini bisa dipakai untuk memasak, memanaskan & membangkitkan listrik. Gasifikasi adalah proses untuk menghasilkan gas yang bisa dipakai sebagai bahan bakar untuk pembangkit listrik. Dalam proses gasifikasi, biomassa dengan biaya murah, seperti batubara atau limbah pertanian dibakar sebagian dan gas sintetik yang dihasilkan dikumpulkan dan digunakan untuk pemanas dan pembangkit listrik. Dengan menggunakan teknik lebih lanjut lagi, maka gas sintetik bisa dikonversi menjadi minyak solar sintetik/bahan bakar dari sumber hayati (biofuel) berkualitas tinggi, yang setara dengan minyak solar yang digunakan untuk menggerakkan mesin diesel konvensional Bahan Bakar Hayati Berbentuk Cair
Bahan bakar hayati adalah bahan bakar untuk kendaraan bermotor atau mesin. Bahan bakar ini bisa digunakan sebagai tambahan atau menggantikan bahan bakar konvensional untuk mesin. Bioethanol
8.
adalah alkohol yang dibuat melalui proses fermentasi gula yang terkandung pada tanaman pangan (contoh: tebu, ubi kayu atau jagung), dan digunakan sebagai tambahan untuk bensin. Biodiesel dibuat dari minyak sayur (misal: Minyak Sawit, Jatropha Curcas, Minyak Kelapa, atau Minyak Kedelai, atau Limbah Minyak Sayur/WVO. Biodiesel bisa digunakan sendiri atau sebagai tambahan pada mesin diesel tanpa memodifikasi mesin. Tenaga Air
Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir atau air terjun. Air yang mengalir ke puncak baling-baling atau baling-baling yang ditempatkan di sungai, akan menyebabkan baling-baling bergerak dan menghasilkan tenaga mekanis atau listrik. Tenaga air sudah cukup dikembangkan dan ada banyak pembangkit listrik tenaga air (PLTA) yang menghasilkan listrik di seluruh Indonesia. Pada umumnya, bendungan dibangun di seberang sungai untuk menampung air di mana sudah ada danau. Air selanjutnya dialirkan melalui lubang-lubang pada bendungan untuk menggerakkan balingbaling modern yang disebut dengan turbin untuk menggerakkan generator dan menghasilkan listrik. Akan tetapi, hampir semua program PLTA kecil di Indonesia merupakan program yang memanfaatkan aliran sungai dan tidak mengharuskan mengubah aliran alami air sungai. Energi Panas Bumi
Energi panas bumi adalah energi panas yang berasal dari dalam Bumi. Pusat Bumi cukup panas untuk melelehkan bebatuan. Tergantung pada lokasinya, maka suhu Bumi meningkat satu derajat Celsius setiap penurunan 30 hingga 50 m di bawah permukaan tanah. Suhu Bumi 3000 meter di bawah permukaan cukup panas untuk merebus air. Kadang-kadang, air
bawah tanah merayap mendekati bebatuan panas dan menjadi sangat panas atau berubah menjadi uap. Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) adalah seperti pembangkit listrik tenaga batu bara biasa, hanya tidak memerlukan bahan bakar. Uap atau air panas langsung berasal dari bawah tanah dan menggerakkan turbin yang dihubungkan dengan generator yang menghasilkan listrik. Lubang-lubang dibor ke dalam tanah dan uap atau air panas keluar dari pipa-pipa dialirkan ke pembangkit listrik tenaga panas bumi untuk menghasilkan listrik. Tenaga panas bumi bersifat terbarukan selama air yang diambil dari Bumi dimasukkan kembali secara terus-menerus ke dalam tanah setelah didinginkan di
Hal-hal Teknis
Bahan Bakar Fosil
Bahan bakar fosil terbentuk dari sisasisa organik tanaman dan hewan, yang mati ribuan tahun lalu dan tetap terkubur dalam pasir dan lumpur. Tahun-tahun berlalu, lapisan pasir dan lumpur kian menumpuk di atasnya dan berubah bentuk menjadi batuan karena panas dan tekanan. Sisa tumbuhan dan hewan yang terkubur di dalamnya berubah menjadi bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil harus diekstraksi dari kedalaman bumi di mana mereka terbentuk.
pembangkit listrik. Tidak banyak tempat di mana PLTPB bisa dibangun, karena perlu menemukan lokasi dengan jenis bebatuan yang sesuai dengan kedalaman di mana memungkinkan untuk melakukan pemboran ke dalam tanah dan mengakses panas yang tersimpan. Energi pasang surut
Dua kali sehari, air pasang naik dan turun menggerakkan volume air yang sangat banyak saat tingkat air laut naik dan turun di sepanjang garis pantai. Energi air pasang bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik seperti halnya listrik tenaga air tetapi dalam skala yang lebih besar. Pada saat air pasang, air bisa ditahan di belakang bendungan. Ketika surut, maka tercipta perbedaan ketinggian air antara air pasang yang ditahan di bendungan dan air laut, dan air laut di belakang bendungan bisa mengalir melalui turbin yang berputar, untuk menghasilkan listrik. Memang tidak mudah membangun penahan air pasang ini, karena pantai harus terbentuk secara alami dalam bentuk kuala, dan hanya 20 lokasi di seluruh dunia yang telah diidentifikasi sebagai tempat yang berpotensi untuk dimanfaatkan energi pasang surut. Tenaga ombak
Ombak laut yang selalu beralun disebabkan oleh angin yang meniup di atas laut. Ombak laut memiliki potensi menjadi sumber energi yang hebat jika bisa dimanfaatkan dengan benar. Ada beberapa metode untuk memanfaatkan energi ombak. Ombak bisa ditangkap dan dinaikkan ke bilik dan udara dikeluarkan paksa dari bilik tersebut. Udara yang bergerak menggerakkan turbin (seperti turbin angin) yang menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 9.
Sistem energi ombak yang lain adalah memanfaatkan gerakan naik turun ombak untuk menggerakkan piston yang bisa menggerakkan generator. Tidak mudah untuk menghasilkan listrik dari ombak dalam jumlah besar. Lagipula memindahkan energi tersebut ke pantai merupakan kesulitan tersendiri. Inilah sebabnya sistem tenaga ombak sejauh ini belum lazim. Manfaat energi terbarukan
Tersedia secara melimpah Lestari tidak akan habis Ramah lingkungan (rendah atau tidak ada limbah dan polusi) Sumber energi bisa dimanfaatkan secara cuma-cuma dengan investasi teknologi yang sesuai Tidak memerlukan perawatan yang banyak dibandingkan dengan sumber-sumber energi konvensional dan mengurangi biaya operasi. Membantu mendorong perekonomian dan menciptakan peluang kerja 'Mandiri' energi tidak perlu mengimpor bahan bakar fosil dari negara ketiga Lebih murah dibandingkan energi konvensional dalam jangka panjang Bebas dari fluktuasi harga pasar terbuka bahan bakar fosil
Beberapa teknologi mudah digunakan di tempat-tempat terpencil Distribusi Energi bisa diproduksi di berbagai tempat, tidak tersentralisir.
Kerugian dari energi terbarukan
Biaya awal besar Kehandalan pasokan Sebagian besar energi terbarukan tergantung kepada kondisi cuaca. Saat ini, energi konvensional menghasilkan lebih banyak volume yang bisa digunakan dibandingkan dengan energi terbarukan. Energi tambahan yang dihasilkan energi terbarukan harus disimpan, karena infrastruktur belum lengkap agar bisa dengan segera menggunakan energi yang belum terpakai, dijadikan cadangan di negara-negara lain dalam bentuk akses terhadap jaringan listrik. Kurangnya tradisi/pengalaman Energi terbarukan merupakan teknologi yang masih berkembang Masing-masing energi terbarukan memiliki kekurangan teknis dan sosialnya sendiri.
4 1 3
5 2
1. Pembangkit Biomassa
4. Tenaga Angin
2. Biomassa
5. Tenaga Air
3. Photovoltaik Tenaga Surya
10.
3.3 Memahami energi Beberapa istilah dasar dan definisi yang digunakan untuk menjelaskan energi dijelaskan pada bagian ini.
USAHA
Dilakukan jika
Belum dilakukan jika
Konsep Tenaga
Gaya
Tidak bergerak
Gaya adalah sesuatu yang mengubah kondisi diam atau bergerak dari sesuatu yang lain. Contoh: sebuah pena ditempatkan di ujung meja. Jika saya mendorong pena tersebut, maka saya memberikan gaya terhadap pena tersebut, dan pena yang ada di meja akan bergerak dan mungkin jatuh ke lantai jika saya mendorongnya cukup kuat, yaitu memberikan gaya yang cukup kuat terhadap pena tersebut.
Gaya tegak lurus dengan pergerakan
Memiliki komponen dalam arah gerakan
Dalam arah gerakan
Gambar 3.4. Diagram Usaha
sama oleh karena orang harus menggunakan sejumlah energi yang setara dengan pekerjaan yang telah diselesaikan.
Kerja
Kerja adalah kegiatan yang melibatkan gaya dan gerakan. Kerja dilakukan atau diselesaikan.
Contoh: Untuk menyelesaikan kerjanya (jatuh dari meja), pen anda telah menggunakan Daya.
Contoh: Pena anda telah merampungkan tugas jika jatuh dari meja. Tenaga
Daya
Daya adalah kecepatan melakukan pekerjaan atau kecepatan menggunakan energi, yang sama oleh karena orang harus menggunakan sejumlah energi yang setara dengan pekerjaan yang telah diselesaikan. Contoh: Untuk menyelesaikan kerjanya (jatuh dari meja), pen anda telah menggunakan Daya.
Percepatan untuk melakukan pekerjaan
Aplikasi listrik
Aplikasi mekanik Percepatan konsumsi energi Aplikasi panas
Gambar 3.5. Dia gram Tenaga
Energi Energi adalah kapasitas untuk melakukan tugas. Anda harus memiliki sejumlah energi yang ada yang anda pakai agar bisa menyelesaikan pekerjaan. Obyek juga menerima energi pada saat tugas dilakukan atasnya.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 11.
Contoh: Untuk menyelesaikan tugasnya, pena telah memakai energi.
Beberapa bentuk
Energi Konservasi
Energi Kinetis
Energi potensial
Gambar 3.6 Diagram Energi
Joule
Joule (J) adalah satuan pengukur energi. Oleh karena joule adalah satuan yang kecil, maka digunakan satuan yang lebih besar: - kilojoule (kJ): 1kJ=1000J - megajoules (MJ): 1MJ=1000kJ - gigajoules (GJ): 1GJ=1000MJ
ENERGI
Kapasitas untuk pekerjaan
Unit
Beberapa bentuk
Watt
Daya didefinisikan sebagai kecepatan di mana energi dipakai. Diukur menggunakan J/detik atau J/jam. Akan tetapi satuan yang lazim dipakai dalam kehidupan sehari-hari adalah Watt (W), yang sebenarnya merupakan satuan yang agak membingungkan karena tidak menyampaikan konsep mengenai kecepatan penggunaan energi seperti halnya joule. Watt didefinisikan sebagai berikut: 1 W = 1 J/detik Satuan yang lebih besar bisa juga digunakan: - kilowatts (kW): 1 kW = 1 kJ/detik - megawatts (MW): 1 MW = 1000 kW/detik - gigawatts (GJ/detik): 1 GW = 1000 MW/detik Watt-jam, kilowatt-jam
Energi juga bisa diukur menggunakan satuan watt jam (Wh) atau yang lebih lazim: - kilowatt-hours (kWh) : 1 kWh=1000 Wh - megawatt-hours (MWh): 1 MWh =1000 kWh . Kilowat-jam terkait dengan megajoule sebagai berikut: 1 kJ/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam = 3600 kJ Satuan kilowatt-jam bebas dari waktu. Tidak berarti bahwa tenaga 1 kW telah dipakai selama 1 jam. Pengukuran ini berarti 3.6MJ energi telah dipakai selama jangka waktu yang tidak ditentukan, bisa satu menit, satu hari atau satu bulan.
12.
3.4 Beragam energi Ada dua jenis energi yang utama, yakni energi tersimpan, atau disebut sebagai energi potensial, yang merupakan energi posisi. Semua benda yang ada memiliki energi potensial. Itulah yang disebut sebagai energi laten yang disimpan di dalam benda tidak bergerak, contoh: pena yang ditaruh di atas meja menyimpan energi potensial. Begitu benda tidak bergerak mulai bergerak, maka energi potensialnya dikonversi menjadi energi kinetik, contoh: jika pena jatuh dari meja, maka akan memiliki energi kinetik.
Energi Potensial dan Kinetik merupakan dua jenis energi yang utama dan bisa dalam berbagai bentuk seperti dirinci dalam tabel di bawah ini.
POTENTIAL ENERGY
KINETIC ENERGY
Energi Kimia
Energi Radiasi
Energi Mekanik
Energi Thermal
Energi Nuklir
Energi Gerakan
Energi Gravitasi
Suara
Energi Listrik
Bentuk-bentuk energi potensial Energi Kimia adalah energi yang disimpan dalam ikatan atom dan molekul. Biomassa dan bahan bakar minyak adalah contohcontoh energi kimia yang tersimpan. Energi kimia dikonversi menjadi energi thermal pada saat kayu dibakar di tungku atau pada saat bensin dibakar di dalam mesin sepeda motor. Energi Mekanik adalah energi yang disimpan pada benda-benda karena adanya tekanan. Pada saat tugas dikerjakan pada suatu obyek, maka ia memperoleh energi mekanik. Pegas tekan (compressed spring) dan tali karet yang
Amper atau Amp
Amp (A) adalah satuan untuk mengukur arus listrik. Volt
Satuan beda potensial listrik, yang lazimnya disebut voltase, antara dua titik adalah volt (V). Daya nyata pada peralatan listrik adalah voltase kali total arus yang digunakan. Energi yang digunakan pada peralatan listrik adalah daya, yakni kecepatan penggunaan energi, kali jumlah waktu peralatan tersebut telah digunakan. Pada saat daya dari peralatan listrik dinyatakan dalam Watt, maka akan mudah untuk mengalikan nilai tersebut dengan jumlah jam peralatan tersebut telah digunakan, dengan demikian menyatakan energi dalam satuan Watt-Jam. Inilah mengapa satuan yang sering disalahartikan tersebut lazim dipakai. Akan tetapi jika daya peralatan listrik tersebut dinyatakan dalam J/detik atau J/jam, maka mudah untuk menghitung energi dalam unit Joule, yang merupakan satuan pengukuran energi yang tepat dan lebih lengkap.
Hal-hal Teknis
Penting untuk menjelaskan perbedaan antara daya dan energi. Sebagai perbandingan yang sederhana, energi (J) mirip dengan jarak (m), sedangkan daya (J/detik) mirip dengan kecepatan (m/detik). Daya tidak bisa dikonsumsi, hanya bisa dipakai. Ini berarti seberapa lamapun tenaga dipakai, tidak akan berkurang. Energi dikonsumsi artinya akan menjadi semakin berkurang saat dikonsumsi.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 13.
i u h a t e k i D u l r e P
ditarik adalah contoh-contoh energi mekanik yang tersimpan. Energi Nuklir merupakan energi yang tersimpan dalam inti atom; merupakan energi yang bersama-sama menahan inti atom. Energi dalam jumlah yang luar biasa besarnya bisa dilepaskan pada saat inti atom digabungkan (fusi) atau dipisahkan (fisi). Energi matahari dihasilkan dari reaksi penggabungan nuklir. Energi Gravitasi adalah energi yang tersimpan pada ketinggian suatu benda. Semakin tinggi dan berat benda tersebut, semakin besar energi gravitasi yang disimpannya. Tenaga air merupakan contoh energi gravitasi: bendungan mengumpulkan air dari sungai di waduk dan energi yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin. Energi Listrik adalah energi yang tersimpan dalam aki/batere, dan bisa dipakai untuk menghidupkan HP atau menghidupkan mobil. Energi listrik diteruskan menggunakan partikel-partikel kecil bermuatan listrik yang disebut elektron, yang biasanya menjalar melalui kabel. Petir merupakan contoh energi listrik yang ada di alam, dan dengan demikian tidak dibatasi oleh kabel. Listrik adalah bentuk energi elektromagnetik. Beragam energi kinetik Energi Radiasi adalah energi elektromagnetik, yang bergerak melalui gelombang. Energi radiasi termasuk cahaya yang bisa dilihat, sinar x, sinar gamma dan gelombang radio. Cahaya adalah salah satu energi radiasi. Matahari juga energi radiasi, yang memungkinkan kehidupan di atas Bumi. Energi Thermal, atau panas, adalah getaran dan gerakan atom serta molekul di dalam zat. Pada saat suatu benda dipanaskan, maka atom dan molekulnya bergerak dan bertumbukan lebih cepat. Energi panas bumi merupakan energi thermal yang ada di Bumi. Panas juga bisa disebabkan oleh gesekan. Energi Gerakan adalah energi yang tersimpan dalam gerakan benda. Semakin cepat
14.
bergeraknya, semakin banyak energi yang tersimpan. Untuk menggerakkan benda memerlukan energi, dan energi dilepaskan pada saat suatu benda melambat. Angin adalah contoh energi gerakan. Suara adalah gerakan energi melalui zat-zat dalam gelombang membujur. Suara dihasilkan pada saat suatu daya menyebabkan suatu benda atau zat bergetar: energi dipindahkan melalui zat dalam suatu gelombang. Pada umumnya, energi pada bunyi jauh lebih sedikit dibandingkan dengan bentuk-bentuk energi lainnya. Hukum energi Energi tidak bisa diciptakan atau dimusnahkan; selalu ada jumlah energi yang sama di sana dalam satu bentuk atau yang lainnya. Energi dipendam atau disimpan. Bentuk energi apapun bisa dikonversi menjadi bentuk energi yang lain. Namun, konversi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya sering sangat tidak efisien. Hal ini berarti ada kehilangan dan energi yang bisa dipakai untuk mengerjakan sesuatu berkurang pada setiap transformasinya.
Sebagian energi yang kita peroleh dari makanan kita membuat kita bisa berlari; sebagian besar energi yang kita peroleh dari makanan hilang dalam bentuk panas. Energi yang bisa dipakai adalah energi yang dikonversi oleh lambung kita dan digunakan oleh otot agar kita bisa lari. Energi yang hilang adalah energi yang hilang melalui panas, keringat.
Fig 3.7 Diagram Energi
Contoh: pada saat kita makan, maka energi dalam makanan dikonversi oleh tubuh kita sehingga kita bisa menggunakannya untuk bergerak, bernafas dan berpikir. Namun, tubuh kita hanya memiliki efisiensi sebesar 5% dalam menghasilkan energi yang bisa dipakai, sisa energi pada makanan hilang dalam bentuk panas tubuh yang anda rasakan pada saat berolah raga.
3.5. Penggunaan energi Ada tiga sektor utama energi di mana energi digunakan di Indonesia. Sektor industri
termasuk fasilitas dan peralatan yang digunakan untuk produksi, pertanian, pertambangan, dan konstruksi. Sektor transportasi
Terdiri dari kendaraan bermotor yang mengangkut orang dan barang, seperti mobil, truk, sepeda motor, kereta api, pesawat terbang dan kapal.
KONVERSI ENERGI
Sektor komersial/residensial
Kimia
Radiasi
Kimia
Listrik
Bergerak
Terdiri dari rumah tinggal, bangunan komersial seperti gedung perkantoran bertingkat, pusat perbelanjaan, usaha kecil seperti warung dan industri rumah tangga.
Kimia
Bergerak
Thermal
Industri
36%
Residensi
27%
Transportasi
37%
Gambar 3.9. Gambar 3.8 Diagram Konversi Energi
Pembagian Konsumsi Energi per Sektor 2001
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 15.
4.. Tenaga Surya Apa yang dimaksud dengan Tenaga Surya?
Matahari merupakan sumber energi yang luar biasa yang setiap hari, di setiap negara di dunia, terbit di timur dan terbenam di barat. Kita menggunakan matahari untuk mendefinisikan hari; matahari diperlukan oleh tumbuhan dan tanaman pangan untuk tumbuh; matahari memberikan cahaya untuk dimanfaatkan; matahari mempengaruhi cuaca dan berfungsi mendatangkan angin. Singkat kata, tanpa matahari, kehidupan di dunia tidak mungkin terjadi. Di samping faktafakta yang penting ini, matahari atau surya juga memberikan energi/tenaga.
T
enaga surya senantiasa mencapai Bumi, 24 jam sehari, tujuh hari seminggu. Cahaya matahari mengandung tenaga yang sedemikian banyaknya, sehingga bahkan sebagian cahaya matahari yang jatuh di gurun Sahara akan cukup memenuhi kebutuhan energi untuk semua kebutuhan energi umat manusia. Pada saat matahari tengah hari, tenaga surya mencapai permukaan bumi dengan nilai energi puncak sebesar satu kilowatt (1 kW) per meter persegi per jam. Jadi, jika semua energi ini bisa ditampung, maka akan bisa menyediakan semua kebutuhan tenaga listrik di setiap negara yang ada di bumi ini. Pendek kata, tenaga surya adalah energi yang berasal dari matahari.
Hal-hal Teknis
Iradasi dan Radiasi
Jumlah tenaga surya tersedia per satuan luas disebut radiasi. Jika ini terjadi selama periode waktu tertentu maka disebut iradiasi atau "insolation". Radiasi matahari adalah integrasi atau penjumlahan penyinaran matahari selama periode waktu. Simbol = I Unit kW/m2 = atau Watt/m2
Mengukur device = pyranometer atau berdasarkan referensi sel surya Nilai Puncak = 1kW/m2 (=1000W/m2) Nilai nominal = o.8 kW/m2
Bagaimana bekerjanya tenaga surya?
Seperti yang dijelaskan sebelumnya, matahari merupakan stasiun tenaga nuklir yang sangat dahsyat yang telah menciptakan dan mempertahankan kehidupan di atas bumi dari awal kehidupan ini. Tenaga surya hadir dalam bentuk panas dan cahaya Energi dalam bentuk panas bisa dipakai secara langsung maupun tidak langsung. Beberapa contoh dari pemakaian langsung adalah menghangatkan rumah, memasak dan menyediakan air panas. Sedangkan contoh
16.
Pyranometer sumber: Kip & Zonen, Delft, The Netherlands
Reference cell Sumber: EU REP-5, PV installation, Kosrae
pemakaian tidak langsung adalah pembangkit listrik tenaga dan angin. Bagaimana caranya? Panas matahari mempengaruhi cuaca, sehingga menimbulkan angin untuk menggerakkan turbin angin dan hujan untuk menggerakkan pembangkit listrik tenaga air (PLTA). Istilah lain yang digunakan untuk energi panas yang berasal dari matahari adalah Energi Thermal Matahari. Cahaya merupakan bentuk lain dari energi yang terpancar dari matahari. Kita semua tahu bahwa tanpa cahaya matahari kita tidak bisa melihat. Kita menggunakan cahaya matahari untuk menjalankan kegiatan kita sehari-hari; ini merupakan pemakaian langsung atas cahaya yang berasal dari matahari. Ada hal yang menarik, cahaya juga bisa dikonversi menjadi tenaga listrik dengan menggunakan modul fotovoltaik yang disebut dengan modul PV atau panel surya. Prinsip untuk mengkonversi cahaya menjadi energi (yang berguna) juga dilakukan oleh alam melalui proses yang disebut dengan fotosintesis, di mana dedaunan hijau pada tanaman mengkonversi sinar matahari menjadi energi yang diperlukan tanaman agar tumbuh, dan jika dikonsumsi oleh manusia, inilah cara manusia memperoleh energi untuk tubuh kita. Sebenarnya matahari bisa menjadi sumber energi yang sempurna untuk menyediakan tenaga listrik yang diperlukan di seluruh dunia. Sayangnya energi yang berasal dari matahari tidak bersifat homogen. Nilai segeranya tidak saja bergantung kepada cuaca setiap hari, namun berubah-ubah sepanjang tahun. Artinya, energi yang tersedia untuk mengoperasikan peralatan listrik juga akan berubah-ubah. Setiap hari matahari terbit di timur dan ketika semakin meninggi di langit, maka volume energinya meningkat hingga mencapai puncaknya pada tengah hari (setengah rotasi antara terbit dan terbenam). Setelah itu (pada saat matahari bergerak ke arah barat), energi yang tersedia berkurang. Efek lain yang kita perlu ingat adalah bahwa bumi mengitari matahari sepanjang tahun. Hal ini
Waktu Puncak Matahari
Iradiasi harian disebut waktu puncak matahari. Jumlah waktu puncak matahari puncak untuk hari adalah jumlah waktu dimana energi pada 2
tingkat 1 kW/m akan memberikan sebuah jumlah yang equivalen untuk total energi hari tersebut.
Kurva iradasi matahari pada siang hari 2
m / W k 1
i s a d a r I
7.00 am
10.00 am
2.00 am
6.00 am
Waktu
Waktu puncak matahari (Peak Sun Hours(PSH)) diperlukan untuk mengukur sistem surya dengan benar.
Energi yang dibutuhkan dunia 2
800 x 800 km = 640,000 km 100,000 TWh Eropa
320 x 320 km = 102.400 = 18,000TWh Jerman
180 x 180 km = 32,400 km2 = 5,000 TWh Sumber: Bernd Melchior, Bluenergy AG
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 17.
s i n k e T l a h l a H
dengan "solar irradiance" atau "insolation". Insolation adalah ukuran energi radiasi matahari yang diterima di suatu kawasan bumi pada suatu waktu. Satuan ukuran untuk irradiance adalah watt per meter persegi (W/m2).
menciptakan dampak dari matahari yang berubah jalurnya di langit. Jika anda berada di belahan bumi selatan (dan tidak berada di garis katulistiwa), maka anda akan mengalami musim dingin, oleh karena jalur matahari akan rendah di ufuk utara. Sebaliknya pada saat musim panas, matahari akan berada pada jalur tinggi di ufuk utara. Anda yang berada di belahan bumi utara akan menyaksikan matahari mengikuti jalur yang sama tetapi di ufuk selatan. Hal ini terjadi karena bumi mengitari matahari, maka dampaknya pada bumi adalah matahari mengikuti jalurnya. Hari-hari pada saat matahari mengikuti jalur di sepanjang katulistiwa disebut “solstices”, atau lebih lazim disebut dengan musim dingin atau summer solstices tergantung kepada tropic (Capricorn di belahan bumi selatan dan Cancer di belahan bumi utara) dan belahan bumi. Tropic of Cancer adalah putaran garis lintang di bumi yang menandai jalur paling utara dari matahari, dan Tropic of Capricorn menandai garis lintang paling selatan di mana matahari bisa langsung muncul di atas kepala kita pada saat tengah hari. Contoh, di belahan bumi selatan, pada tanggal 21 Desember, summer solstice (hari terpanjang) dan pada tanggal 22 Juni adalah winter solstice jelas memberikan energi yang lebih banyak (cahaya dan panas) dibandingkan dengan selama winter solstice. Hari-hari pada saat matahari mengikuti jalur ekuator dinamakan “equinoxes” , dan saat di antara matahari terbit dan terbenam adalah tepat 12 jam. Kecepatan di mana energi matahari mencapai kawasan bumi disebut
18.
Nilai irradiance matahari maksimum digunakan dalam perancangan sistem untuk menentukan tingkat puncak input energi memasuki sistem matahari. Jika penyimpanan dimasukkan ke dalam perancangan sistem, maka penting untuk mengetahui variasi irradiance matahari selama periode tersebut untuk mengoptimalkan desain sistem. Lebih lanjut, kita perlu mengetahui berapa banyak tenaga surya telah tertangkap oleh modul (pengumpul) selama kurun waktu seperti hari, minggu atau tahun. Inilah yang disebut dengan radiasi matahari atau irradiation. Satuan ukuran radiasi matahari adalah joule per meter persegi (J/m2) atau watt-jam per meter persegi (Wh/m2). Kita akan memfokuskan bagian ini pada semua pemanfaatan tenaga surya, seperti penggunaan energi panas matahari serta energi cahaya matahari. Orientasi peralatan yang digunakan untuk mengkonversi atau menyerap energi dari matahari sangatlah penting. Mari kita pertimbangkan penggunaan modul surya fotovoltaik (PV) yang mengkonversi cahaya matahari menjadi listrik. Jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh modul PV bergantung kepada tenaga surya yang tersedia, dan yang sangat khususnya, bergantung kepada arah modul surya terhadap matahari. Jika modul surya dipasang di selatan ekuator, maka harus menghadap utara dan sebaliknya. Modul PV akan menghasilkan output terbanyak jika diarahkan langsung ke matahari. Instalasi raksasa Modul PV di negara-negara yang jatuh dari ekuator dibangun menggunakan pelacak matahari untuk memastikan agar modul mengikuti cahaya matahari sehingga memastikan situasi yang optimal. Gambar-gambar pada halaman
ini memperlihatkan bentuk diagram mengapa jumlah energi yang tersedia terhadap modul surya meningkat pada saat menghadap langsung ke matahari. Gambar pertama (di bawah efek geometris) memperlihatkan cahaya matahari yang mengenai bidang horizontal satu meter persegi ke permukaan bumi. Diagram ini memperlihatkan sembilan sinar yang mendarat pada permukaannya. Pada gambar kedua, kita bisa melihat permukaan selebar satu meter persegi yang sama dimiringkan sedemikian rupa sehingga tegak lurus terhadap arah matahari, dan saat ini kita melihat bahwa jumlah sinar telah meningkat dari 9 menjadi 12. Hal ini sama dengan apa yang terjadi dengan jumlah energi yang tersedia pada sebuah modul surya: energi bertambah pada saat modul mengarah langsung ke matahari. Lokasi matahari ditentukan oleh dua sudut. Sudut ketinggian matahari ( á) adalah sudut
antara cahaya matahari dan bidang horizontal proyeksi cahaya matahari pada bidang horizontal (sudut kemirin gan modul) dan
utara (di belahan bumi selatan) atau selatan (di belahan bumi utara).
Sudut datang Sudut datang adalah sudut antara permukaan dan matahari: Daya maksimum diperoleh ketika sudut datang adalah 90 derajat. Ketinggian sudut Ketinggian sudut adalah sudut matahari terhadap dari horizontal bumi. Sudut ketinggian bervariasi sepanjang tahun sebagaimana matahari bergerak pada lintasannya melewati dua tropis (Capricorn dan Cancer). Sudut Lintang Sudut lintang adalah sudut antara garis yang ditarik dari sebuah titik pada permukaan bumi ke pusat bumi. Bidang datar ekuator dengan bentuk permukaan bumi khatulistiwa yang ditetapkan sebagai 0 derajat garis lintang (0o L). Sudut Lintang adalah
Sudut azimut matahari Sudut azimut matahari adalah sudut antara proyeksi sinar matahari pada bidang horizontal terhadap utara (di belahan bumi selatan) atau selatan (di
N
Garis Balik Utara
Sudut yang berbeda:
Tropic of Cancer (23,45 derajat lintang) dan Tropic of Capricorn (-23,45 derajat lintang). Ini mewakili miring maksimum dari kutub utara dan selatan ke arah matahari.
Azimuth matahari(â) adalah sudut antara
Lingkar Kutub Utara
Perlu diketahui
Sinar Matahari
belahan bumi utara).
Garis Khatulistiwa
Jam Sudut Sudut jam adalah jarak antara garis
Garis Balik Selatan Sudut Deklinasi, Lingkar Kutub Selatan
ä
Bidang Khatulistiwa
bujur pengamat dan garis bujur bidang datar matahari. Pada siang hari, sudut jam adalah nol. Sudut jam meningkat setiap jam sebesar 15 derajat.
Sinar Matahari S
Musim Panas Musim Semi/ gugur Perjalanan matahari dalam bentuk 3D: Lokasi rumah: - Belahan bumi bagian utara - Bagian utara musim panas
E N
Musim Dingin
S W
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 19.
Hal-hal Teknis
Efek Geometri Contoh 9 berkas sinar matahari per m2 Sudut sinar datang = Sudut ketinggian
1 m2
á
Sekarang kita punya 12 berkas sinar matahari per m2
2
1m
á
Jika sudut sinar datang berubah maka densitas energipun akan berubah
12 berkas sinar matahari per m2
Informasi yang dijelaskan di atas sangat penting untuk semua jenis tenaga surya. Apakah tenaga surya pasif, pemanasan dengan matahari atau photovoltaik, maka arah matahari sangatlah penting. Berbagai pemanfaatan surya Photovoltaik surya bekerja secara berbeda dibandingkan dengan matahari pasif dan pemanasan dengan matahari. Kita sekarang akan meninjau kembali pemanfaatan tenaga surya dan membahas secara singkat bagaimana tenaga surya bekerja.
2
1m
Hubungan modul surya dengan ketinggian matahari
Ketinggian matahari
90o Sudut kemiringan modul surya â
Memanfaatkan matahari untuk pencahayaan, menghangatkan dan/atau mendinginkan rumah pada umumnya disebut dengan disain “matahari pasif”. Ada banyak buku yang telah ditulis mengenai topik ini dan lebih banyak arsitektur modern yang menggunakan jenis disain ini untuk bangunan-bangunan baru. Sesungguhnya, disain ini didasarkan pada logika semata.
á
Ketinggian & Azimut N
Ketinggian Azimut W
Matahari pasif – Pemanasan/pendinginan rumah menggunakan matahari
Selama berabad-abad, umat manusia telah mendisain rumah yang bisa memanfaatkan sinar matahari. Sayang, ketersediaan energi yang murah ini telah mengubah disain-disain ini dan menyebabkan rumah menjadi tidak efisien pada saat memerlukan cahaya pada siang hari, pemanasan selama musim dingin dan pendinginan selamat musim panas.
á
E
S
20.
Jika kita berada di luar daerah tropis, misal di Eropa, maka matahari, meskipun mengubah ketinggian hingga 47%, namun masih selalu di selatan. Demikian pula, di lokasi di belahan bumi selatan, misal di Melbourne, matahari selalu di utara. Ketika kita berada di daerah tropis, maka matahari bisa di utara pada sebagian tahun dan di selatan pada waktu yang lain pada tahun tersebut.
Jika kita hidup di iklim yang sejuk, maka kita memerlukan disain rumah yang memungkinkan sinar matahari memasuki rumah dan massa yang padat (misal: lantai beton) untuk menyimpan panas matahari
selama malam hari. Jika kita hidup di negeri tropis, kita ingin sinar matahari langsung di luar rumah kita. Hal ini bisa dicapai dengan memayungi tembok dan atap dari sinar matahari, dan dengan penggunaan awning. Kedua hal ini, akan memerlukan insulasi yang baik. Matahari tengah hari
Matahari sore hari
Matahari pagi
Semua bahan bangunan menghantarkan panas dari sisi yang lebih hangat ke sisi yang lebih sejuk, tetapi beberapa bahan bangunan melakukannya lebih lambat dibandingkan yang lain. Konduktor yang jelek merupakan insulator yang lebih baik dalam mengatur suhu di dalam rumah. Rumah/bangunan harus didesain dan diorientasikan, di daerah tropis, sedemikian rupa sehingga bila memungkinkan, paparan ke matahari langsung diminimalkan sehingga mengurangi konduksi. Khususnya jendela harus ditempatkan pada tembok yang paling sedikit terpapar ke matahari dan pelindung dari matahari harus ditempatkan pada tembok timur dan barat.
Panas pada jendela dapat dicegah dengan memasang:
Tirai eksternal untuk memblokir sinar matahari Atap yang menjorok dapat memberikan keteduhan pada jendela. Dilapisi kaca "Low-E" Cahaya masuk ruangan melalui tirai berwarna Pada bangunan yang menggunakan AC: mengganti jendela louvered dengan kaca padat, terutama dengan kaca Low-E, dapat mengurangi pemanasan dari sinar matahari serta aliran udara panas dari luar ke dalam.
Sekilas Prinsip Desain Solar Pasif : Memiliki rumah yang
menggabungkan prinsip desain solar pasif akan mengurangi energi eksternal yang diperlukan untuk pemanas dan / atau pendingin rumah serta mengurangi penggunaan lampu pada siang hari. Orientasi rumah sangat penting! Atap perlu terisolasi secara memadai di iklim panas. (Peneduh bisa datang juga dari PV panel surya) Radiasi matahari merupakan faktor yang biasanya memberikan kontribusi perpindahan panas terbanyak ke dalam bangunan di daerah tropis seperti Indonesia. Sinar matahari langsung memasuki bangunan atau rumah melalui jendela kaca dan panas terjebak sehingga mengakibatkan pemanasan di dalam gedung. Jika AC digunakan akan memberikan kontribusi untuk sebuah tagihan listrik yang jauh lebih tinggi.
U
Arah atap rumah yang baik! Arah atap rumah yang buruk! Pemantulan cahaya yang baik! Pemantulan cahaya yang buruk! Sedikit panas masuk ke ruangan! Banyak panas masuk ke ruangan!
Sekilas istilah Desain Solar Pasif : Termal
Massa adalah istilah yang
digunakan untuk menggambarkan bahan konstruksi yang dapat menyerap hangat matahari dan dilepaskan kembali sebagai panas pada malam hari. Isolasi: panas bisa diperoleh melalui dinding dan atap dari luar pada musim panas dan hilang pada musim dingin. Isolasi di atap dan dinding akan mengurangi perubahan panas. Ventilasi: Pada hari panas, terutama pada malam hari ketika udara lebih dingin, aliran ventilasi yg datang dari dua arah diperlukan untuk mengalirnya udara ke dalam rumah. Ventilasi ini harus diintegrasikan ke dalam rumah di mana aliran udara dua arah dapat dicegah pada bulan-bulan musim dingin.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 21.
i u h a t e k i d u l r e P
Dengan kata lain, dianjurkan untuk mendirikan bangunan secara efisien energi, dengan memanfaatkan cahaya matahari secara optimal, sambil mengingat bahwa sinar matahari langsung akan memanaskan rumah dengan cepat. Tentu saja lebih mudah untuk mempertimbangkannya pada saat akan membangun rumah. Tetapi bagaimana jika rumah telah dibangun? Masih ada beberapa langkah yang bisa diambil, contoh dengan menginsulasi atap rumah dengan menaruh aluminium foil reflector atau bahan insulasi lain di bawah atap. Contoh: atap lokal yang terbuat dari jerami akan membuat rumah kita lebih sejuk dibandingkan dengan atap hanya dari beton. Apabila struktur tersebut memiliki atap beton, maka dengan mengecatnya menggunakan cat elastrometik reflektif (cat seperti karet tidak akan retak karena bisa meregang), panas akan terpantul.
matahari pada umumnya bisa dibuat dari bahan-bahan yang sudah tersedia di kebanyakan negara. Pada prinsipnya, alat pemasak menggunakan matahari terdiri dari bahan reflektif untuk meningkatkan panas. Pada wajan parabola, panas dikonsentrasikan pada satu titik fokal. Teknik ini digunakan untuk merebus air. Teknologi yang lain adalah oven tenaga matahari. Di sini panas matahari ditingkatkan dengan penggunaan kaca dan
Konversi Thermal Matahari
bahan reflektif di balik oven, sedangkan sisi-
Pada sistem thermal matahari, energi cahaya
sisinya berwarna hitam. Alat pemasak ini
dari matahari dikonversi menjadi energi
bekerja persis sama dengan oven
panas. Energi panas ini bisa dimanfaatkan
“konvensional” namun menggunakan
untuk memanaskan udara, air serta medium
matahari sebagai sumber panas. Nama lain
lainnya. Pemanfaatan matahari yang dibahas
untuk oven matahari adalah solar hot box.
pada bagian ii hingga v adalah memanfaatkan panas matahari. Harap dicatat bahwa
Prinsip bekerjanya sangat sederhana; kotak,
Teknologi Thermal Matahari berkembang
oven atau wajan disetel di bawah cah aya
dengan cepat dan saat ini tengah instalasi
matahari dan diarahkan secara manual. Ada
dan sistem berukuran raksasa.
lebih dari 200 jenis alat pemasak menggunakan matahari dengan harga yang
Teknologi seperti Integrated Solar Combined Circle (ISCC), Concentrated Solar Power dsb semuanya memanfaatkan konversi thermal matahari. Tetapi, dalam buku panduan ini, kita hanya akan membahas pemanfaatan yang bisa digunakan di daerah dan masyarakat pedesaan. Tenaga Surya Pasif – Memasak menggunakan Matahari
Panas matahari bisa digunakan untuk memasak makanan. Ini bukan teknologi baru karena selama berabad-abad banyak peradaban telah menggunakan teknologi ini untuk memproses makanan. Juga pemanfaatan matahari ini tidak terlalu teknis sehingga alat pemanas menggunakan
22.
berkisar dari 5-10 dolar AS hingga 10.000
dolar AS, yang kecil (untuk 3-4 orang), dan yang lebih besar (100+ orang), alat pemasak yang bekerja lambat atau cepat, bisa dibawabawa, hybrid dsb. Meskipun alat pemasak dengan matahari di daerah tropis sangat mudah, murah dan aman, tetapi masih belum populer. Terutama karena alat pemasak ini belum banyak dijumpai di daerah pedesaan, dan dalam beberapa kasus, bahkan “dilupakan” untuk dicakup dalam proyekproyek dan program LSM. Di kawasan
perkotaan, orang memilih kompor yang cepat dan nyaman jadi memilih kompor listrik dan konvensional dibandingkan alat pemasak menggunakan matahari. Tenaga Surya Pasif – Pengering Makanan (hasil panen) menggunakan Matahari
Alat pengering menggunakan matahari telah digunakan di seluruh dunia untuk mengeringkan gandum, padi, buah-buahan, sayuran, ikan dsb. Alat pengering
Perlu diketahui
Solar Cookers International
Pernyataan misi Solar Cookers International (SCI) mempromosikan kompor tenaga matahari dan sistem pasteurisasi air tenaga matahari untuk memberikan keuntungan
dengan badan-badan internasional, departemen pemerintah, lembaga pendidikan, lembaga swadaya masyarakat dan /
tenaga surya dan para ahli di materi pendidikan termasuk kompor surya, oven, panduan instruksional, buku, DVD dan produk lainnya
bagi masyarakat dan lingkungannya.
atau organisasi berbasis masyarakat, dengan tujuan untuk mempromosikan SC / WP & T. (tujuan Sekunder: Pencapaian penyebaran independen SC / WP & T di beberapa bagian Kenya.)
yang berfokus pada SW / WP & T.)
Tujuan 1. Pengaruhi lokal, nasional dan internasional dan instansi terkait dalam mendukung kompor tenaga matahari, system pasteurisasi air tenaga matahari dan
3. Memfasilitasi akses yang lebih luas untuk
pengujian (solar cooking, water pasteurization and testing (SC / WP & T)). 2. Mengembangkan program internasional, bekerja sama
pengetahuan SC / WP & T dan meningkatkan keahlian SCI. (tujuan Sekunder: Meningkatkan pertukaran informasi dan sinergi antar promotor memasak dengan
4. Mitra dengan lembaga bantuan lainnya untuk membantu pengungsi dan bantuan bencana dengan SC / WP & T, pelatihan dan pelayanan. CONTACT SCI 1919 21st Street #101 Sacramento, CA 95811 U.S.A. T: +1 (916) 455-4499 F: +1 (916) 455-4498
[email protected]
Solar Cooker Wiki: Ringkasan desain kompor tenaga matahari
Mahasiswa Indonesia dan Malaysia dari UMS memperlihatkan desain kompor tenaga matahari mereka
Pendahuluan Tujuan utama dari www.solarcooking.wikia.com adalah untuk mempersembahkan semua kemungkinan desain dan variasinya sehingga dapat mencegah terbuangnya waktu para desainer kompor tenaga matahari menciptakan desain yang sudah ada.
23.
menggunakan matahari bisa dibeli tetapi juga mudah diproduksi secara lokal. Alat pengering menggunakan matahari adalah salah satu teknik yang paling tua yang digunakan di sektor pertania n. Kebanyakan alat pengering menggunakan matahari berupa pemanas udara menggunakan matahari dan udara yang telah dipanaskan selanjutnya dihembuskan ke hasil panen. Alat pengering menggunakan matahari dengan ukuran yang lebih kecil menggunakan convection alami atau cerobong untuk sirkulasi udara, tetapi untuk pengumpul panas matahari dengan ukuran lebih dari 10 meter persegi, bisanya diperlukan convection paksa.
1. Jenis bahan yang dikeringkan 2. Volume, suhu dan tingkat kelembaban udara yang mengalir di atas bahan yang “basah” tersebut, dan 3. Tingkat kelembaban awal dan yang diinginkan dari bahan tersebut.
Di daerah tropis dengan suhu di ata s 30oC, maka cukup mudah untuk mencapai suhu kering 40-45oC. Di tempat-tempat ini, dimungkinkan untuk menggunakan unglazed collector oleh karena kehilangan radiasi secara relatif kecil. Di kebanyakan kasus, alat pengering hasil panen menggunakan matahari merupakan solusi yang paling hemat biaya terhadap beberapa masalah pengawetan makanan di tempat-tempat dengan iklim banyak matahari. Apapun proses yang digunakan, prinsip dasar adalah air diambil dari barang yang akan dikeringkan, hingga ke permukaan, kemudian dibuang dari permukaan. Seberapa cepat ini terjadi, dan seberapa banyak energi yang diperlukan akan tergantung pada tiga faktor:
24.
Air yang sudah didestilinasi
Perlu diketahui
UPDRAFT SOLAR DRYER Updraft SOLAR DRYER adalah desain bentuk kabinet yang paling sering terlihat. Dalam desain ini, udara panas mengalir keatas melalui kolektor panas matahari dan masuk ke bagian bawah lemari bawah makanan. Udara kering naik melalui nampan dan di sekitar makanan, kemudian keluar melalui lubang di bagian atas atau di dekat bagian atas dari sisi gelap. Dasar teoritis untuk desain ini adalah udara panas akan naik ketika dipanaskan, dan aliran udara mengalir secara alami ke atas melalui nampan makanan.
DIRECTLY HEATED SOLAR
pengering kabinet memungkinkan matahari langsung memanaskan dan mengeringkan makanan di dalam sebuah lemari kabinet tertutup. Pemanasan langsung cenderung sangat efisien dan menghasilkan penegeringan yang cepat. Aliran udara yang tepat sangatlah penting untuk mencapai kinerja maksima
Residu garam
Pengumpul Air Garam
Basin Still
langsung untuk menguapkan air dan untuk memisahkan garam. Dalam banyak kasus, distilasi menggunakan matahari hanya menggunakan wadah plastik dengan kaca tembus cahaya di atasnya. Matahari memanaskan air pada wadah, menyebabkan penguapan. Uap naik, berkondensi pada tutup kaca turun ke tampungan, memisahkan dari garam, mineral dan kotoran. Salah satu teknologi yang digunakan adalah concentrated collector still. Concentrating collector masih menggunakan cermin parabola untuk memfokuskan cahaya matahari ke bejana penguapan tertutup. Cahaya matahari terkonsentrasi ini memberikan suhu yang sangat panas yang digunakan untuk menguapkan air yang terkontaminasi. Uap dipindahkan ke ruangan terpisah sehingga berkondensi, dan dipindahkan ke ruang penampung. Air yang dihasilkan melebihi cara lain untuk setiap
Tangki pengupan Pemantul cahaya
Tenaga Surya Pasif – Distilasi Menggunakan Matahari
Banyak masyarakat kepulauan menghadap air minum yang segara dan bersih. Metode distilasi menggunakan matahari telah digunakan sejak dahulu kala, dan teknologi ini telah menghasilkan produk yang praktis dengan biaya terjangkau. Distilasi menggunakan matahari memanfaatkan panas matahari secara
Kondensor
Tangki penyimpan
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 25.
Distilasi dengan tenaga surya dapat menguntungkan negara berkembang
s i n k e T l a h l a H
dalam beberapa cara: Distilasi tenaga surya dapat menjadi
alat hemat biaya untuk penyediaan air bersih untuk minum, memasak,
meter persegi. Meskipun memberikan hasil yang sangat baik, tetapi teknologi ini memiliki banyak kekurangan; termasuk biaya pembangunan dan pemeliharaannya yang mahal, diperlukannya sinar matahari yang kuat dan langsung, serta struktur bangunannya yang rapuh.
mencuci, dan mandi - empat kebutuhan dasar manusia.
Pemanasan Air Menggunakan Tenaga Surya
Hal ini dapat meningkatkan standar
Memanaskan air menggunakan matahari telah digunakan selama berabad-abad. Pemanas Air Menggunakan Matahari telah dikembangkan sejak tahun lima puluhan dan teknologi ini didasarkan pada fenomena yang lazim: air dingin dalam wadah yang dipaparkan ke matahari akan mengalami peningkatan suhu. Biarkan pipa hitam yang diisi air di bawah sinar matahari pada hari yang cerah dan beberapa jam kemudian, air di dalam pipa akan menghangat dan bisa menjadi sangat panas. Inilah prinsip dasar alat pemanas air menggunakan matahari. Pada awal tahun tujuh puluhan, tadahan air berplat datar dengan tangki penyimpan yang diinsulasi dikembangkan. Tadahan air ini pada umumnya dibuat dari plat logam yang dicat hitam dengan pipa yang terhubung dan dilengkapi dengan penutup kaca serta lapisan insulasi di bawah plat. Pipa tadahan
kesehatan dengan menghilangkan kotoran dari air yang diragukan kualitasnya. Hal ini dapat membantu memperluas
penggunaan air tawar di lokasi yang kualitas atau kuantitas pasokan memburuk. Dimana air laut tersedia, dapat mengurangi negara berkembangtergantung dari curah hujan. Solar Stills, beroperasi di laut atau a ir
payau, dapat memastikan pasokan air selama masa kekeringan. Distilasi tenaga surya umumnya
menggunakan energi lebih sedikit dalam memurnikan air daripada metode lain. Hal ini dapat mendorong industri
rumahan, peternakan, atau hidroponik untuk produksi pangan di daerah dimana kegiatan tersebut memiliki pasokan terbatas dari air murni yang memadai .Perikanan bisa menjadi penting dalam gurun pasir pantai di mana tidak ada air minum yang tersedia untuk nelayan. Distilasi tenaga surya akan berguna
bagi lokasi pemukiman jarang penduduknya, sehingga mengurangi tekanan penduduk di wilayah perkotaan. Sumber: UNDERSTANDING SOLAR STILL Oleh Horace McCracken and Joel Gordes
dihubungkan dengan pipa ke sebuah tangki yang menyimpan air panas untuk digunakan selama hari-hari/jam-jam yang tidak ada matahari. Tadahan dipasang pada atap atau di atas tanah dengan sudut sedemikian rupa sehingga bisa menyerap radiasi matahari. Dengan memindahkan panas yang dihasilkan ke air yang bersirkulasi melalui pipa, maka air panas dipasok ke tangki penyimpanan. Pada beberapa jenis, tangki penyimpanan ada di
Berbagai Tipe Teknologi Pemurnian Air Tenaga Matahari CONCENTRATING COLLECTOR STILL
MULTIPLE TRAY TILTED STILL
TILTED WICK SOLAR STILL
BASIN STILL
WATER CONE
26.
Water cone
atas tadahan sedangkan yang lain memiliki tangki penyimpan terpisah dari plat. Manfaat tangki penyimpan di atas tadahan adalah agar memiliki convection alami. Air panas bersirkulasi dari tadahan ke tangki tersebut, dan dengan daya tarik bumi, air dingin bersirkulasi kembali dari tangki ke tadahan tanpa harus menggunakan pompa. Tentu saja, semakin besar tangki penyimpanannya, maka struktur atapnya harus semakin kuat.
tengah digunakan untuk satelit teknologi canggih untuk sistem tenaga surya rumah tangga yang sederhana. Modul ini dipasang pada instalasi yang dihubungkan dengan jaringan megawatt (MW) maupun 50 watt dan penggunaan pencahayaan yang lebih kecil yang menggunakan bateri sebagai cadangan. Kita malah menyaksikan PV tenaga surya yang digunakan pada arloji, kalkulator dan peralatan jinjing (backpack); yang telah
Hal-hal Teknis Tangki Media pengumpul
TIPS:
Pipa air panas harus selalu cukup terisolasi. Isolasi pipa, tangki dan peralatan harus selalu diperiksa secara teratur dan menyeluruh, dan, jika perlu, diperbaiki secepat mungkin. Pipa air panas yang mengarah ke daerah di mana air panas tidak dibutuhkan harus diputus untuk menghindari pemuaian. Saluran air panas yang panjang harus dihindari karena air dalam tabung akan cepat dingin. Dalam beberapa kasus pemanas air panas yang lebih kecil dipasang di tempat penggunaannya akan lebih efisien dari satu unit besar dengan transportasi pipa air yang panjang. Pemanas, boiler dan tangki air panas harus diperiksa secara teratur untuk pembersihan kerak dan sedimen. Plat kaca harus bersih agar menghimpun panas secara optimal.
Pipa keluar air panas
Pipa air masuk
Pipa masuk air dingin
Alat pemanas air menggunakan matahari yang lazim digunakan terdiri dari satu atau dua panel matahari (tadahan), masing-masing dengan bidang permukaan kurang lebih 2 meter persegi. Panel ini terbuat dari pipa kuningan, yang diisi dengan air. Pipa-pipa ini dicat hitam dan di antara pipa-pipa ini ditaruh bahan untuk membantu meningkatkan panas dari matahari. Di atas panel ditaruh lembaran kaca untuk menangkap panas. Seperti yang disebutkan di atas, jika tangki penyimpan ada di atas panel dan panel dipasang dengan posisi miring, maka air panas akan mengalir dari atas panel surya sedangkan air dingin akan memasuki bagian bawah. Proses ini dinamakan 'thermosyphon'. Photovoltaik Matahari (PV)
Proses photovoltaik ditemukan pada abad 19 dan merujuk kepada pembangkit listrik (volt) dari energi yang ada di matahari (photon). Pada tahun 1950an, modul PV yang pertama telah dikembangkan secara komersial, meskipun industri ini mulai tumbuh terutama sejak tahun tujuh puluhan. Modul PV Surya
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 27.
menambah beberapa pemakaian praktis dalam waktu singkat. Konversi modul PV surya, seperti yang
i u h a t e k i d
disebutkan di atas, adalah energi dari cahaya matahari yang diubah menjadi energi listrik. Dengan kata lain, photovoltaik (PV) adalah teknologi berdasarkan semi-konduktor dalam kondisi padat yang mengkonversi energi
u l r e P
cahaya matahari secara langsung menjadi energi listrik, tanpa ada bagian yang berputar, tidak menimbulkan kebisingan, dan tanpa mengeluarkan gas buangan. Modul ini tersedia dalam berbagai kapasitas, mulai dari 1 watt hingga 300 watt. Pada awal bab ini, kami mempelajari bahwa energi yang dimiliki tanah pada bumi kita memiliki nilai maksimum 1000 watt per meter persegi. Ini dinamakan matahari puncak dan tingkat modul PV adalah tenaga puncak yang bisa dipasok oleh modul pada saat energi dari matahari adalah 1.000 watt per meter persegi. Output dari modul surya juga tergantung kepada Energi Surya dapat memberikan 90% kebutuhan air panas di daerah tropis Jenis pemanas: - plat datar atau evacuated tube - Close-coupled atau dipompa sistem 4 m2 plat datar pengumpul panas dapat memanas 330 liter air mendekati sampai mendidih selama hari sinar matahari yang baik Performa tinggi dicapai melalui: - Kolektor panel dengan permukaan "selektif" akan menyimpan energi panas - Tangki dirancang dengan baik dan terisolasi - Perawatan diperlukan untuk mempertahankan stratifikasi air panas di tangki - Panel dan tangki bermaterial tahan lama untuk mengurangi biaya pemeliharaan. - Tangki penyimpanan terbuat dari bahan tahan korosi seperti baja stainless
modulnya (atau sel), suhu sehingga output tenaga tersebut seperti yang dijelaskan oleh pabrik modul surya adalah 25oC suhu sel. Berbagai teknologi sel tersedia di pasar, seperti mono (single) crystalline, poly (multi) crystalline, amorphous silicon (a-Si) (thin film) solar modules, copper-indium diselenide (CulnSe2 or CIS), cadmium-telluride (CdTe), gallium arsenide (GaAs), sel surya organik (menggunakan titanium oxides dan organic dyes), serta lain-lainnya termasuk penggabungan dari teknologi-teknologi ini. Ragam Teknologi Beberapa teknologi yang telah disebutkan pada diagram telah tersedia secara komersial, beberapa di antaranya mendekati produksi komersial, dan yang lain berada pada tahap penelitian komersial. Teknologi-teknologi fotovoltaik pada umumnya berada pada dua kategori yang luas: Plat Datar dan Konsentrator (meskipun kategori ketiga yang potensial adalah “Lainnya,” yang akan mencakup sel surya organik dan teknologi lain yang baru dan eksotik, yang belum dicakup di sini).
28.
Teknologi plat datar adalah yang paling lazim dijual secara komersial. Sedangkan sistem konsentrator, meskipun menggunakan bahan PV yang lebih murah, dan pembuatannya yang mengkonsentrasikan lebih banyak sinar matahari pada PV dengan lensa plastik atau reflektor yang harganya tidak mahal, belum menimbulkan dampak yang signifikan di pasar komersial, namun dengan cepat menjadi pemain yang serius dalam skala penggunaan sistem PV (> 1 MW). Teknologi plat datar mendominasi pasar saat ini. Teknologi ini pada umumnya dibagi lagi menjadi crystalline dan thin films, meskipun bisa terjadi banyak tumpang tindih. Crystalline bisa dibagi lagi (dengan cara menyederhanakan) menjadi mono (single) crystal, yang secara relatif tidak perlu dijelaskan lagi, dan poly (multi) crystal, yang pada umumnya diiris dari cast blocks of material, sehingga ada banyak kristal yang
Tipe2 Sel
Crystaline silicone sel
Mono crystaline sel
Film tipis sel
Poly crystaline sel
Amorphous silicon cells
Tenaga Poly crystaline sel
Copper Indium diselenide (CIS)
Poly crystaline band sel
Cadmium telluride cells (CdTe)
Poly crystaline sel lapisan tipis
Dye sel
Microcrystalline/ micromorphous sel
Hibrida HIT sel
tertinggal pada masing-masing sel. Sub kategori crystalline adalah teknologi lembaran atau pita, di mana bahan PV diambil dari lelehan (misal, pita EFG, dendritic webs dan teknologi lembaran), yang berbeda dari nearly crystalline ke highly multi-crystalline. Keunggulan teknologi crystalline terletak pada efisiensi konversi yang relatif tinggi serta basis instalasi besar atas peralatan produksi. Namun, teknologi ini juga memiliki kekurangan karena memerlukan tenaga kerja yang sangat banyak, bahan yang sangat banyak, dan keterbatasan bentuk fisiknya (terbuat dari sel yang getas dan kaku dipotong dari potongan yang lebih besar) . Teknologi film tipis mendapatkan namanya dari fakta bahwa teknologi ini pada umumnya tersimpan pada film yang sangat tipis pada substrat yang tidak mahal (seperti kaca, baja stainless, plastik, keramik dsb). Kategori ini mencakup teknologi seperti amorphous silicon, copper-indium diselenide, dan cadmium telluride. Bahan-bahan ini memiliki keunggulan, yakni ideal untuk produksi secara otomatis, menggunakan sedikit bahan, dan bisa juga disimpan pada berbagai bahan dan memiliki bentuk yang unik dan tidak biasa. Kekurangan dari teknologi ini mencakup kurangnya pengalaman memproduksinya serta efisiensi konversi yang rendah (hingga baru-baru ini, ketika teknologi CIS dan CdTe telah memulai melakukan pendekatan kepada efisiensi konversi teknologi crystalline. Prinsip Bekerja sel PV: Semua teknologi berbasis semi-konduktor bekerja dengan prinsip yang sama: foton dari sinar matahari menerpa elektron di dalam sel PV sehingga memberikan energi yang cukup bagi sebagian elektron untuk berpindah dari junction semi-konduktor dan menimbulkan “tekanan” listrik. Alasan untuk tekanan ini adalah bahwa ada ketidakseimbangan listrik, terlalu banyak elektron (bermuatan negatif) pada satu sisi junction, dan terdapat terlalu banyak muatan positif di sisi lainnya. Pada saat elektron mengalir dari tempat dengan
Fig 4.1 Diagram Kerja Tipe2 Sel
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 29.
Perlu diketahui
Panel surya (photovoltaik modul PV) bervariasi panjang dan lebar dan sering tebal sekitar 2 inci. Ada pilihan sisi modul PV: modul berbingkai, modul lipat, modul rollable dan laminasi untuk atap. Modul berbingkai adalah standar industri, berbiaya paling efektif dan berlaku untuk sebagian besar aplikasi. Panel solar lipat, ringan dan dapat dilipat dan mudah masuk dalam ransel. Panel Fleksibel / Solar Rollable juga ringan, tetapi lebih besar dari panel lipat. Banyak masyarakat menggunakan panel rollable ini pada perahu karena tahan lama dan mudah disimpan setelah digunakan. Atap panel surya (laminasi) menjadi lebih umum, namun masih tersedia secara terbatas untuk saat ini. Umumnya laminasi tipis film lebih mahal per watt dan memerlukan lebih
panjang persegi untuk menghasilkan watt yang sama dengan modul berbingkai ukuran sama. Jumlah panel surya yang kita butuhkan tergantung terutama pada jumlah listrik yang kita coba untuk produksi dan insolation di daerah kita. Insolation dapat dianggap sebagai jumlah jam dalam satu hari panel surya menghasilkan outputnya. Hal ini tidak setara dengan jumlah jam siang hari. Modul tenaga surya dapat ditemukan dalam berbagai watt. Watts adalah ukuran utama panel surya bersama dengan tegangan nominal. Untuk gambaran kasar tentang berapa banyak watt surya yang kita butuhkan, mari kita mulai dengan membagi penggunaan listrik (dalam watt-jam per hari) oleh insolation di daerah kita. Naikkan angka hingga 3050% (untuk menutupi
inefisiensi sistem) dan kita akan mendapatkan jumlah watt PV yang kita butuhkan.
Modul tenaga surya PV yang lebih baik hadir di pasar dengan cepat. Teknologi ini mengurangi biaya sambil meningkatkan efisiensi modul-modul PV. Salah satu contoh adalah yang baru dikembangkan “fluorpolymer encapsulation of PV cells" teknologi dari Bluenergy AG.
Polymer foil Polymer film
PV cells Carrier plate
Metode ini menawarkan keuntungan sebagai berikut: Transparansi tertinggi
(95-96%) Penolak panas terbaik
Tertinggi untuk
ketahanan terhadap korosi atmosferik Efisiensi PV Tertinggi
Panel tidak menguning
Tidak diperlukan framing
Mengusir kotoran,
membersihkan sendiri Tidak ada permukaan
“dolling’ karena garam
30.
Perlu diketahui Penyerapan foton n - type doped region
NOTE:
Kinerja sel surya yang terbaik ditunjukkan oleh karakteristik arus tegangan. Oleh karena itu penting untuk mengetahui tegangan output (V) dan arus keluaran (I) dan bagaimana mereka bervariasi untuk hubungan satu sama lain. Daya (P) yang diproduksi oleh sel surya adalah produk dari tegangan (V) dan arus (I) untuk karakteristik operasi tertentu.
Silikon
p - type doped region
I (Arus) 4
yaitu P = I x V Power (P) = nol ketika baik Lancar (I) atau Voltage (V) adalah nol. TERMS: v (voltase) 0.6
I (Arus) 4
v (voltase) 0.6
1.8 (0.6 x 3)
terlalu banyak elektron ke tempat dengan terlaku sedikit elektron, maka tekanan akan berkurang. Hal ini terjadi ketika ada interkoneksi di antara sel. Pada saat sel saling dihubungkan, maka terciptalah modul. Modul yang paling tersedia secara komersial dikonfigurasi untuk menghasilkan voltase sirkit sekitar 20 volt dan charging nominal voltage sebesar 14 volt, agar membuatnya sesuai untuk mengisi bateri 12 volt. Pada umumnya modul ini terdiri dari 36 sel secara serial dengan sebutan modul 12 volt.
CONDUCTORS Ketika elektron dapat berpindah dengan mudah dari satu atom lainnya dalam suatu material adalah konduktor Secara umum, semua logam merupakan konduktor, dimana perak yang terbaik dan tembaga yang kedua INSULATORS Bahan di mana elektron cenderung lebih terikat erat pada orbit atom yang dikenal sebagai isolator Mereka menolak aliran arus listrik dan digunakan untuk mengisolasi arus listrik dari daerah di mana tidak diperlukan atau di mana mungkin berbahaya SEMI-CONDUCTORS Bahan yang bukan bersifat isolator atau konduktor tetapi menunjukkan beberapa sifat keduanya disebut semi-konduktor
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 31.
VOLTASE Volt (V) adalah unit pengukuran
yang digunakan untuk mengukur perpindahan charge di antara dua titik. Voltase adalah beda potensial
diantara dua sambungan. Voltase juga mengacu pada
Voltage Electromotive Force (EMF) dan memiliki simbol (E) naumn simbol standar untuk beda potensi adalah v ARUS Bila beda potensial menyebabkan muatan bergerak diantara dua titik, muatan bergerak disebut arus listrik
Modul surya menghasilkan Arus Searah (DC)
Satuan ukuran arus adalah
yang berarti arus satu arah. Ini berlaku sama
Ampere (A).
pada bateri. Kebalikan dari Arus Searah adalah Arus Bolak-Balik (AC). Sumber Arus Bolak-Balik secara teratur membalikkan polaritas.
Hukum ohm, Power dan Energi
s i n k e T l a h l a H
Ada hubungan langsung
dilakukan dalam satu detik
berjalan pada landasan ke
antara Arus (I), Tegangan (V)
per satu volt yang beda
tingkat yang sama adalah
dan Resistance (R).
potensial dalam
bernilai sama namun tingkat
Hubungan ini dinyatakan
menggerakkan satu coulomb.
di mana pekerjaan telah
dalam Hukum Ohm.
dilakukan bervariasi. Kilowatt Satu coulomb per detik
adalah istilah yang paling
adalah ampere, itu berarti
sering digunakan untuk
I =V:R
bahwa tenaga dalam watts
jumlah besar tenaga yaitu.
juga
V=IxR
adalah sama dengan produk
1000 watt = 1kW
juga
R=V:I
volt x ampere.
Ampere = Volts : Ohm
Dari formula ini, dua
Power (Watts) = Volt x
parameter diketahui, sangat
Ampere (P = V x I)
mungkin untuk menghitung parameter ketiga yang tidak
Watts sebagai unit daya
diketahui.
adalah tingkat pekerjaan yang bekerja. Sebagai contoh,
32.
Satuan daya listrik adalah
jumlah energi yang digunakan
Watt (W). Satu watt listrik
untuk berjalan pada satu set
sama dengan pekerjaan yang
tangga dibandingkan dengan
Jika peralatan di rumah atau bangunan memerlukan Arus Bolak-Balik (AC) untuk mengoperasikannya, maka Arus Searah (DC) dari modul PV harus diubah menjadi Arus Bolak-Balik (AC). Hal ini bisa dilakukan menggunakan inverter.
sekali, alat masak menggunakan matahari merupakan suplemen yang ideal terhadap peralatan masak konvensional. Bisa digunakan hampir sepanjang tahun
Tidak memerlukan bahan bakar minyak untuk memasak.
Modul PV Surya digunakan untuk berbagai keperluan. Modul surya bisa digunakan untuk instalasi kecil seperti mengalirkan listrik untuk beberapa lampu dan penggunaan rumah tangga, tetapi juga untuk instalasi yang lebih besar yang mengalirkan listrik ke desa-desa secara menyeluruh.
Semua bahan bisa dimasak kecuali digoreng.
Memasak dengan aman dan bersih.
Memasak menggunakan matahari sama sekali bebas polusi dan tidak menimbulkan dampak merugikan terhadap kesehatan.
Manfaat Tenaga Surya Membangkitkan listrik dari tenaga surya berarti menggunakan bahan bakar minyak yang lebih sedikit, serta mengurangi emisi gas rumah kaca dari pembangkit listrik setempat. Dengan beralih ke tenaga surya, maka kita akan ikut berperan mengurangi pemanasan global, dan mengurangi ketergantungan negara kita pada sumber-sumber energi yang diluar Indonesia. Manfaat Energi Fotovoltaik Matahari
Dioperasikan dengan tenaga surya yang tersedia secara cuma-cuma, sehingga menghemat biaya listrik dan bahan bakar minyak. Akan tetapi, ada biaya yang dikeluarkan untuk peralatan, instalasi, pemeliharaan dan depresiasi yang akan dikurangi oleh karena solusi ini menjadi lebih populer dan difasilitasi di Indonesia.
Tidak perlu dijagai selama memasak karena prosesnya perlahan.
Waktu memasak sekitar 1,5 hingga 2,5 jam.
Makanan tetap panas selama wadah terbuat dari gelas tidak dibuka.
Biaya operasi dan pemeliharaan hampir tidak ada.
Manfaat Penggunaan Sistem Desalinasi Menggunakan Matahari
Menghasilkan air distilasi Biayanya ternyata ekonomis Bisa menyediakan air di tempat-tempat terpencil di mana air segar tidak tersedia dalam jumlah banyak.
Tidak ada kekuatiran pemadaman listrik.
Bebas gangguan, bebas polusi dan kedap suara, awet dan handal.
Mudah ditangani dan dioperasikan
Manfaat Memakai Alat Masak Tenaga Surya
Di era di mana biaya bahan bakar dalam negeri meningkat setiap tahun, makan alat masak tenaga surya menjadi hikmah tersendiri.
Dengan harga yang wajar, mudah digunakan dan bebas gangguan sama
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 33.
angkah lebih dekat menuju terjadinya revolusi energi. Pasokan terus menerus . Jika terjadi saat-saat tidak ada sinar matahari yang lebih lama, maka kemungkinan penggunaan solusi tenaga surya menjadi terbatas. Untungnya, teknologi terbaru ini memungkinkan lebih banyak energi matahari untuk ditangkap bahkan pada tingkat yang relatif kecil. Juga ada peluang untuk menciptakan sistem energi terbarukan hybrid yang memanfaatkan sinergi antara tenaga surya dan angin.
Manfaat Tenaga Surya Pasif FTL yang sangat efisien (=fluorescent TL )
CFL or LED bisa mengurangi konsumsi energi paling tidak 10% Penerangan yang dihasilkan sangat
mengurangi beban listrik puncak. Teknologi penerangan yang efisien bisa
dengan mudah menggantikan teknologi konvensional yang tidak efisien. Potensi untuk mengurangi konsumsi energi
dan pengurangan beban puncak sangat besar. Sisi ekonominya sangat menarik.
Kerugian Penggunaan Tenaga Surya Biaya. Walaupun tenaga surya meru pakan alternatif yang teruji selain jaringan PLN, tetapi biaya modal awalnya bisa menjadi penghalang bagi banyak pihak. Namun ada beberapa hibah yang tersedia, walaupun tidak memadai untuk mendorong investasi secara luas pada teknologi ini. Jika kita mampu mengurangi biaya peralatan tenaga surya sehingga memberikan manfaat kepada orangorang kebanyakan, maka kita pasti satu l
34.
Lokasi penting. Lokasi yang tepat untuk panel surya merupakan hal terpenting dan tidak semua bangunan bisa memanfaatkan panel surya. Sebaiknya, panel harus menghadap ke arah selatan dan tidak boleh terhalang oleh apapun. Bangunan yang sangat rapat sangat merugikan pemanfaatan tenaga surya. Akan tetapi hal ini tidak akan menjadi masalah di
daerah pedesaan di mana lokasi tidak akan merupakan masalah karena di lokasi ini hampir tidak ada bangunan yang rapat dan penghalang apapun. Pandangan orang awam dan instansi pemerintah. Persepsi orang mengenai tenaga surya adalah penting. Hingga potensi tenaga
surya disadari oleh lebih banyak dunia bisnis dan komunitas, diberikan prioritas oleh pemerintahan setempat, maka pelaksanaan solusi tenaga surya yang lebih luas belum akan terjadi. Cerita-cerita keberhasilan mengenai manfaat tenaga surya perlu dikomunikasikan kepada para pengambil keputusan pada masyarakat perdesaan di Indonesia, untuk memberitahukan kepada mereka mengenai solusi ini. Bagi kebanyakan orang, solusi tenaga surya yang hemat masih bisa diterima. Tetapi karena harga minyak bumi terus meningkat, maka solusi tenaga surya yang hemat biaya akan menjadi solusi yang bisa dijalankan, khususnya untuk masyarakat perdesaan serta lokasi-lokasi yang tidak bisa diakses. Perpaduan peningkatan biaya yang terkait dengan energi konvensional dan peningkatan kesadaran mengenai solusi tenaga surya untuk sebagai alternatif adalah sangat penting untuk mendapatkan dukungan dari pihak pemerintah dan swasta.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 35.
Studi Kasus 1. Mulai
Pihak Contained Energy bekerjasama dengan 'INDOGERM direct' dan kamar dagang JermanIndonesia (EKONID) dalam proyek mereka untuk memperbaiki Aceh. Program tersebut didesain untuk membantu propinsi Sumatera Utara setelah bencana Tsunami dan gempa bumi. pendanaan langsung IndoGerm disediakan oleh perusahaanperusahaan Jerman untuk upaya perbaikan setelah bencana Tsunami.
2. Pemilihan lokasi Proyek ini dipilih oleh Bayer sebagai aplikasi program pendanaan bantuan perbaikan setelah bencana mereka.
3. Teknologi yang Tepat
Sebagai pembangunan perumahan baru, terputus dari jaringan listrik dampak dari Tsunami dan gempa bumi, pencahayaan dan pompa air dengan tenaga surya adalah solusi yang tepat. Tidak perlu untuk menunggu pembangunan ulang infrastruktur ketika telah tersedia energi yang murah dan berkelanjutan. Rendahnya perawatan dan daya tahan yang baik adalah variabel utama dalam memilih solusi yang tepat terutama karena adanya kendala dalam sarana transportasi setempat.
4. Detil teknis & modifikasi
Deskripsi Pencahayaan tenaga surya & sistem pompa 43 sistem solar perumahan dengan kapasitas 50 W per modul, dan sebuah 50 AH sistem penyimpanan deep-cycle dengan rangakaian 'battery-health-protection', menyediakan 4 x 10W penerangan di tiap rumah. 12 unit lampu jalan surya dengan penyimpanan dan kontrol yang sama, masing-masing menyediakan energi untuk 2 x 12 W penerangan. 2 unit Lorentz PS 1200 sistem pompa surya ditenagai oleh 24 x 50 Wp modul surya.
5. Biaya & Pendanaan
Biaya proyek diperkirakan sekitar 400 juta rupiah dan didanai oleh Bayer melalui IndoGerm Direct.
36.
Sebelum Sesudah tsunami dan gempa bumi, terjadi kerusakan instalasi listrik dan air bersih seperti di desa Muara Batu dan Muara Tiga.
Aplikasi Tenaga Matahari di Aceh 6. Manajemen proyek & waktu
7. pelatihan & perawatan
Perangkat tersebut diinstal oleh tim manajamen proyek dari Contained Energy dengan tenaga kerja setempat selama 30 hari. Para pekerja dilatih oleh teknisi Contained Energy agar mereka dapat merawat sistem yang telah terpasang secara mandiri.
Beberapa penduduk dilatih teknisi Contained Energy dan dipekerjakan sebagai instalatir. Ini berarti semua masalah di masa datang dapat diselesaikan mereka sendiri. Sistem yang terpasang bebas dari perawatan.
8. Pengawasan Staff Indo Germ Direct secara teratur mengunjungi desa untuk mengawasi status proyek.
9. Keberlanjutan Sistem yang terpasang bebas dari perawatan dan tidak menimbulkan biaya operasional.
10. Kesulitan
Keterpencilan. Desa berjarak 3 jam dari kota terdekat dengan kondisi jalan yang sangat buruk, menyebabkan instalasi sulit dilakukan. Diperlukan koordinasi yang baik antara penyelenggara jasa dan komunitas lokal. Faktor-faktor tersebut selanjutnya menjadi pertimbangan dalam kegiatan perawatan yang dilakukan oleh masyarakat lokal yang terlatih.
CE memasang 43 buah, 50Wp sistem surya perumahan untuk penerangan rumah dan masjid. 12 lampu jalan surya juga dipasang untuk meningkatkan keamanan desa dan membuat hidup di malam hari sedikit lebih terang. 3
CE juga bekerjasama dengan kontraktor lain untuk memasang 40 m penampungan air yang dilengkapi pompa tenaga surya. Sistem tersebut menyediakan air segar untuk lebih dari 1000
Sumber: Contained Energy Indonesia/EKONID
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 37.
5. Tenaga Angin Apa Yang Dimaksud Dengan Tenaga Angin?
Dalam realitas, tenaga angin adalah sekedar bentuk tenaga surya yang dikonversi. Radiasi matahari memanas di berbagai tempat di bumi dengan kecepatan yang berbeda pada siang dan malam hari. Hal ini menyebabkan berbagai bagian atmosfer memanas dalam waktu yang berbeda. Udara panas menaik, dan udara yang lebih sejuk tertarik untuk menggantikannya. Inilah yang menyebabkan terjadinya angin.
J
adi angin, yang disebabkan oleh gerakan molekul udara di atmosfer, berasal dari energi matahari. Semua benda statis termasuk molekul udara menyimpan energi laten yang disebut dengan energi potensial. Pada saat molekul udara mulai bergerak, maka energi potensialnya dikonversi menjadi energi kinetik (energi gerakan) sebagai akibat dari kecepatan molekul udara. Mesin energi angin, yang dinamakan turbin angin, menggunakan energi kinetik angin dan mengkonversinya menjadi energi mekanis atau listrik yang bisa dimanfaatkan untuk berbagai tujuan praktis. Angin bertiup di atas 'sayap' juga disebut bilah atau aerofoil dari turbin angin, yang menyebabkan berputar cepat. Turbin angin menggunakan gerakan rotasi untuk membangkitkan listrik atau menjalankan peralatan mesin seperti pompa.
Turbin angin adalah bagian dari sistem yang lebih besar. Komponen lainnya dinamakan komponen penyeimbang sistem/ balance of system (BOS) dan ada beberapa jenis tergantung kepada jenis sistem yang diinstalasi. (Lihat ISTILAH-ISTILAH YANG HARUS DIKETAHUI). Tiga jenis sistem energi angin yang utama bisa dibedakan. 1. Sistem yang Terhubung ke jaringan PLN Jika jaringan PLN sudah ada di daerah tersebut, maka sistem energi angin bisa dihubungkan ke jaringan tersebut.
5
3
4
5.1. Bagaimana cara kerja
1
energi angin? Turbin angin memanfaatkan energi kinetik
2
dari angin dan mengkonversinya menjadi energi listrik. Ada dua jenis turbin angin yang utama:
1
Turbin Angin
2 Inverter
4
Beban
5
Turbin angin dengan poros horizontal
Turbin angin dengan poros vertikal
38.
Jaringan
3
Meteran Listrik
2. Off grid atau sistem berdiri sendiri Sistem tersebut bisa beroperasi tanpa topangan eksterior; sangat sesuai untuk penggunaan di daerah terpencil. 6
5
2 4
1
Ingat 3
1
Turbin Angin
2
Inverter
3
Baterai
4
Beban
5
Trafo
6
Generator cadangan
3. Sistem Listrik Hybrid Turbin angin sebaiknya digunakan dengan sumber-sumber energi lainnya (PV, generator diesel). Ini bisa meningkatkan produksi energi listrik dari sistem ini dan menurunkan resiko kekurangan energi.
7
6
5
4 1
Dengan menambahkan genset dalam sistem ini berarti akan menimbulkan biaya pemeliharaan yang lebih mahal serta biaya bahan bakar tambahan.
Bank batere menyimpan energi listrik
yang dihasilkan oleh sistem ini (turbin angin, genset atau modul PV) untuk memberikan beban. Battery charge controller melindungi batere dan mengatur charge dan discharge. Inverter mengkonversi energi DC menjadi energi AC. Jika beban mensyaratkan energi DC, maka bisa langsung dipasok oleh turbin angin atau batere, tetapi jika beban mensyaratkan AC, maka perlu memasukkan inverter pada sistem tersebut yang akan mengkonversi DC menjadi AC. Rectifier yang mengkonversi energi AC yang dihasilkan oleh generator menjadi energi DC yang bisa disimpan dalam batere mungkin perlu.
i u h a t e k i d u l r e P
SISTEM YANG DIHUBUNGKAN DENGAN JARINGAN PLN
2
Inverter perlu untuk mengkonversi 3
1
Turbin Angin
2
Inverter
3
Baterai
4
Beban
5
Trafo
6
Generator cadangan
4
Modul Surya
energi DC yang dihasilkan oleh sistem tersebut menjadi AC karena listrik dari pembangkit adalah AC. Energi AC yang dikonversi bisa langsung dipasok ke beban AC. Meteran mengukur energi listrik yang dipasok oleh jaringan.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 39.
berfrekuensi ultra rendah yang berasal dari turbin angin berpotensi merugikan manusia dan hewan. Kerusakan akibat petir dan burung yang bermigrasi.
Mengapa Kita Menggunakan Turbin Angin? Turbin angin kecil berkapasitas 3kW
mampu menghasilkan energi listrik hingga
7.000 kWh per tahun. Sumber energi primer secara cuma-cuma -
angin
5.2. Horizontal axis wind turbine
Tenaga angin bisa dipadukan dengan
tenaga surya untuk memasok energi pada
Prakondisi
malam hari pada saat tidak ada tenaga
Mulai operasikan pada saat kecepatan angin mencapai 3-5m/detik Memerlukan pemilihan lokasi yang tepat
surya yang tersedia. Ini bisa membuat usia battery bank lebih lama.
Dampak minimal pada lingkungan.
Tidak menghasilkan limbah atau emisi.
Keuntungan
Turbin angin berkapasitas 3kW bisa
Memberikan kinerja yang lebih baik pada produksi energi dibandingkan dengan turbin angin dengan sumbu vertikal Turbin angin berkapasitas 3kW menghasilkan listrik 5.000-7.000 kWh per tahun (kecepatan angin 5.4m/detik)
menghindarkan dari emisi CO2 hingga 5 ton per tahun. Hanya memerlukan sebidang tanah
berukuran kecil. Memfasilitasi sumber pendapatan baru
atau meningkatkan pendapatan dari usaha
Kekurangan
yang sudah ada.
Memerlukan kecepatan angin yang lebih tinggi untuk bisa memproduksi listrik Memerlukan menara yang tinggi untuk menangkap kecepatan angin yang cukup Tambahan sistem ekor (yaw) adalah bagian dari turbin horizontal, lebih kompleks
Apa kekurangan tenaga angin?
Memerlukan sumber angin yang cukup pada lokasi Angin yang tidak merata bisa menyebabkan produksi energi tidak konsisten Biaya modal yang tinggi Bising; ada indikasi bahwa suara bising
4
Gambar 5. 2. komponen tubin angin dengan sumbu horisontal.
1 Nacelle melindungi komponen-
3
1
3
Baling-baling ROTOR (dua atau
komponen berikut dari
tiga) berotasi pada sumbu
lingkungan:
horizontal. Baling-baling
Generator yang mengkonversi
mengkonversi energi kinetik
energi mekanik dari poros
angin menjadi energi mekanik
penggerak menjadi energi
putaran yang dipindahkan dari
listrik.
poros penggerak.
Gearbox opsional menyesuaikan kecepatan poros
4
Tail vane yang juga disebut
penggerak terhadap kecepatan
dengan Yaw membuat rotor
poros penggerak generator.
turbin angin sumbu horizontal menjadi sejajar dengan arah
2
2 Menara menopang rotor dan
nacelle; menara juga menopang turbin ke jalur angin.
40.
datangnya angin.
Tempat Bagus
Turbulensi
Efek percepatan angin pada lembah
? Tempat Buruk
Bagaimana cara mengukur kecepatan angin?
Turbulensi pada puncak ataupun dasar tebing atau pegunungan
Anemometer adalah instrumen yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Cup berputar lebih cepat ketiga kecepatan angin meningkat. Vane angin juga bisa mengindikasikan arah angin. Alat ini harus dihubungkan dengan pencatat data untuk mencatat angka kecepatan angin, 14 (km/jam atau m/detik) kecuali pengukuran dilakukan secara manual (tidak disarankan karena memakan banyak waktu dan memerlukan konsistensi). Untuk mengetahui dengan pasti mengenai sumber angin di lokasi, maka perlu dilakukan pengukuran sepanjang tahun.
Hambatan 10 H atau lebih Turbulensi
Tinggi dari hambatan (H)
Daerah bebas dari hambatan kurang lebih berjarak 10 x tinggi hambatan atau menggunakan tower yang sangat tinggi
Gambar 5.3.
Ingat
Tidak ada gunanya merencanakan turbin angin tanpa ketersediaan angin yang cukup di lokasi.
5.3. Turbin angin bersumbu vertikal
Savonius
Darrieus
Giromill
- Disain sederhana
- Disain kompleks
- Pengembangan dari Darrieus
- Kinerja rendah
- Kinerja lebih baik dibandingkan
- Lebih murah
dengan disain Savonius
- Konstruksi mudah - Kinerja rendah
Komponen
Bentuk rotor dengan 2 atau 3 airfoil.
Case bisa ditempatkan di atas tanah dan mencakup gearbox opsional dan generator.
Menara dengan poros penggerak pada bagian bawah.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 41.
n a a y n a t r e p n a a y n a t r e P
Komponen-komponen turbin angin vertikal dan horizontal bekerja dengan cara yang sama, perbedaan utamanya adalah di sini rotor berputar pada sumbu vertikal. Prakondisi Mulai beroperasi pada saat kecepatan angin mencapai 1.5-3/detik
Keuntungan Bisa ditempatkan di lokasi di mana turbin angin bersumbu horizontal akan sesuai Tidak perlu diarahkan ke arah angin Mulai dioperasikan pada angin berkecepatan rendah Pemeliharaan lebih mudah Dikenal tidak bising
Turbin Angin Vertical axis
Kekurangan Kinerja lebih buruk dalam memproduksi energi dibandingkan dengan turbin angin bersumbu horizontal
s i n k e T l a h l a H
Ukuran turbin yang harus diinstal tergantung kepada beban dan kecepatan angin yang ada di lokasi. Total beban harian harus diperkirakan terlebih dahulu. Untuk sistem hybrid, maka porsi beban yang diharapkan bisa tersedia dari turbin angin harus ditetapkan. Ditambahkan lima puluh persen untuk mentolerir kehilangan yang disebabkan oleh angin yang tidak merata, sistem kabel, konversi dari DC ke AC dsb. Selanjutnya dihitung jam-jam angin puncak pada kecepatan angin yang dinilai: harus sesuai dengan jumlah jam di mana kecepatan angin akan bertiup pada kecepatan angin yang dihitung dari turbin tersebut (biasanya 11 atau 12 m/detik). Dengan membagi beban dengan jam-jam puncak akan memberikan perkiraan kasar
42.
Turbin angin sumbu vertikal berkapasitas 3kW menghasilkan 2.500-6.500 kWh per tahun. (Kecepatan angin: 5,4 m/detik) tergantung disain yang dipakai. Tidak bisa hidup sendiri, terkadang turbin angin bersumbu vertikal memerlukan motor listrik kecil untuk menghidupkannya. Kegagalan baling-baling karena aus.
mengenai ukuran turbin angin yang diperlukan.
900 kWh/tahun dengan kecepatan angin 3m/detik
Contoh: Mari kita pertimbangkan total beban harian dari 10.000 Wh di mana 35% nya diharapkan diperoleh dari turbin angin. Maka beban aktual adalah: 10.000*0,35*1,50=5.250Wh/har i, yakni 1920kWh/tahun
Turbin angin bersumbu horizontal berkapasitas 1 kW akan cukup efektif dengan kecepatan angin yang rendah dan hanya bisa menghasilkan hingga 400-500 kWh/tahun. Dengan kecepatan angin yang rendah tersebut (3m/detik, dan untuk menghasilkan beban, maka nampaknya menggunakan turbin angin bersumbu vertikal, yang bisa menghasilkan lebih banyak energi dengan kecepatan angin yang lebih rendah, merupakan solusi yang lebih baik.
Jika kecepatan angin rata-rata di tempat tersebut adalah 3m/detik dan kecepatan angin yang diukur dari peralatan yang akan dipilih adalah 12m/detik, maka jam-jam angin puncak adalah: 3*24/12=6. Ukuran turbin yang diperlukan adalah 5,250/6=875W: dengan demikian, turbin angin dengan kapasitas 1kW harus diadaptasi agar bisa menghasilkan beban. Turbin angin bersumbu vertikal berkapasitas 1 kW akan menghasilkan antara 250 dan
Namun, ini belum memperhitungkan faktor biaya. Sebenarnya mungkin bisa lebih ekonomis untuk menginstal empat turbin angin bersumbu horizontal untuk menghasilkan beban
5.4. Berbagai Penggunaan Ilustrasi ini memberikan gambaran secara umum mengenai penggunaan sistem tenaga angin.
di seluruh Indonesia (baca Studi Kasus sebagai contoh). Di Pulau Rote, sistem hybrid dengan empat turbin angin berkapasitas 10kW, battery bank dan generator telah diinstal sebagai proyek percontohan.
Di Indonesia, lebih dari 600 turbin angin (dengan kapasitas terpasang 0,5-1 GW) kebanyakan diinstal dengan kapasitas di bawah 10 kW. Sebagian besar sistem ini dimanfaatkan untuk penerangan, TV, lemari es, komunikasi dan menstrom aki.
Di Pulau Karya, telah diinstal sistem tanpa pembangkit dengan empat turbin angin berkapasitas 1.000 kW untuk keperluan penerangan, komputer dan memompa air. Di dekat Brebes, Jawa Tengah, dua turbin angin bersumbu vertikal tipe Savonius telah diinstal untuk memompa air. Dengan kecepatan angin 3m/detik, sistem ini mampu memompa 1-1,5 liter air per detik dan turbin bisa dijalankan dengan kecepatan angin meskipun hanya 1m/detik.
Sistem tenaga angin berskala rumah tangga (100-500 watt) belum dilakukan secara luas di Indonesia, karena mensyaratkan ketersediaan angin yang baik agar bisa beroperasi. Beberapa sistem hybrid yang memasok listrik untuk desa-desa dan usah kecil telah diinstal
Sistem energi angin Skala rumah tangga
Skala Pemukiman PRODUCTIVE ENDS
Pencahayaan
Bidang kesehatan Pendingin/kulkas
TV
Pendidikan Pencahayaan
Radio
Sistem komunikasi
SOCIAL ENDS
Pertanian/Agro industri Pompa irigasi Suplai air Pengolahan tanaman
Komersial/Tujuan manufaktur Pendingin
Pengisian baterai
Peralatan penerangan
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 43.
Ingat
Turbin angin bersumbu horizontal dan vertikal memiliki penggunaan yang sama. Penting untuk memilih teknologi yang disesuaikan dengan kecepatan angin di mana sistem ini harus diinstal
Sumber lainnya Natural Resources Canada, 2003. Standalone wind energy systems: a buyer's guide. [Online] (Hitting the headlines article) Available at:
[Accessed 8 September 2010]. USDE, 2010. How wind turbines
Kunci keberhasilan
Keterlibatan yang intensif dari penduduk desa pada proyek dari awal hingga seterusnya Pemeliharaan yang dilaksanakan dengan baik serta pelatihan penduduk desa. Potensi ekonomi dari proyek sebelum layanan penyediaan listrik
Sisi Ekonomi Harga turbin angin berukuran adalah antara Rp 54 juta hingga Rp 200 juta, tergantung ukuran dan pemakaiannya. Turbin angin vertikal pada umumnya 10 hingga 20% lebih mahal dibandingkan dengan turbin angin horizontal dengan kapasitas yang sama.
work. [Online] (Updated 9 January 2010) Available at: [Accessed 10 September 2010]. American Wind Energy Association, 2009. Wind Web Tutorial: Wind energy basics. [Online] Available at: [Accessed 7
Sebagai patokan umum: Biaya sistem tenaga angin adalah antara Rp 9 juta dan Rp 45 juta per kW dari kapasitas terpasang.
September 2010]. Clarke,S., 2003. Electricity Generation Using Small Wind Turbines at Your Home or Farm. [Online] (Updated 7 July 2010) Available at: [Accessed 8 September 2010].
Siap menghadapi kegagalan
Sumber
Akibat evaluasi kebutuhan masyarakat yang tidak memadai Dikarenakan kajian sumber angin yang buruk serta pemilihan teknologi yang tidak tepat Akibat kurangnya suku cadang
Dauselt, C. J., 2008. PV-Wind-Diesel Hybrid system: Stand-alone electricity supply in NTT. In e8/UNSW (university of New South Wales) Workshop, Renewable Energy and sustainable Development in Indonesia. Jakarta, 1920 January 2008.
Ingat
Sangat disarankan untuk melakukan pengukuran angin di lokasi selama beberapa waktu. Jika data kecepatan angin tersedia dari stasiun meteorologi atau bandara terdekat, maka bisa dipakai sebagai titik awal.
44.
Harga turbin angin hanya merupakan 15% hingga 45% dari biaya total menginstal sistem energi angin berukuran kecil.
Available from: [ Accessed 13 September 2010].
? Jenis turbin angin apa yang dipilih?
Pilihan turbin angin harus disesuaikan dengan kecepatan angin yang ada di lokasi. Kinerja biaya (cost performance) turbin angin yang relatif dengan sumber angin yang tersedia di lokasi merupakan parameter untuk dipertimbangkan. Sistem energi apa dan untuk penggunaan apa?
Untuk pemakaian skala rumah tangga, maka sistem berdiri sendiri (stand-alone system) hanya mungkin untuk angin yang banyak dan cepat (7m/detik), sistem hybrid tidak akan menarik secara ekonomis.
n a a y n a t r e p n a a y n a t r e P
Untuk pemakaian di desa, sistem berdiri sendiri dengan genset diesel cadangan hanya akan beroperasi dengan baik jika tersedia angin yang banyak. Sistem hybrid akan lebih sesuai jika sumber angin terbatas.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 45.
Studi Kasus 1. Mulai
Proyek dimulai dengan kerjasama antara Lembaga Penerbangan dan antariksa nasional dengan Pemerintah Daerah Kabupaten Sumenep. Dimulai dengan survei dan pengukuran potensi angin, setelah mendapatkan data angin yang cukup dilakukan kajian untuk pembangunan desa energi angin. Kerjasama dilakukan dengan Bappeda pada tahap penelitian dan dinas Pertambangan dan Energi pada saat implementasi.
2. Pemilihan lokasi
Pemilihan lokasi diawali dengan survei dan pengukuran potensi angin, Lokasi yang dipilih adalah suatu desa yang terpencil di pulau yang belum mendapatkan aliran listrik.
3. Teknologi yang Tepat
Dipilih teknologi turbin angin dengan konstruksi dan sistem yang sederhana serta dilengkapai dengan diesel cadangan. Aplikasinya untuk penerangan sarana umum dan beberapa rumah penduduk.
4. Detil teknis & modifikasi
Sistem terdiri dari 6 unit turbin angin dan 1 unit diesel generator, dengan kapasitas total 25,7 kW dan genset 20 kW. Dilengkapi dengan baterai bank dan inverter.
5. Biaya & Pendanaan
Pembangunan didanai oleh LAPAN yang mengadakan sistem pembangkit dan Pemda Sumenep yangmembangun rumah kontrol / monitor.
6. Manajemen
Selesai dibangun, manajemen dan pengelolaan proyek diserahkan kepada kumpulan yang dibentuk, dilatih dan diawasi oleh Pemda Sumenep. Penanggung jawab proyek adalah LAPAN dan Pemda Sumenep.
proyek & waktu
Pelaksanaan pembangunan proyek dapat selesai sesuai jadwal yang direncanakan. Kesulitan dalam transportasi dapat diatasi dengan memberdayakan masyarakat untuk mengangkut barang barang komponen PLTB dan genset. Ijin lokasi diatur oleh Pemerintah Daerah
46.
Sebelum Daerah yang terisolasi di Madura tanpa pembangunan jaringan listrik untuk masyarakat lokal.
PLTB (Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin), Sumenep - Madura 7. pelatihan & perawatan
8. Pengawasan
9. Keberlanjutan
Sesudah Manfaat yang diterima masyarakat dengan adanya proyek ini adalah, desa yang sebelumnya gelap dapat menikmati listrik meskipun terbatas di penerangan jalan, mushola dan sarana umum lainya. Sumber:
Soeripno Martosaputro (LAPAN)
Pelatihan diberikan kepada 5 orang perwakilan komunitas yang dilibatkan selama proses pembangunan PLTB, dari penentuan lokasi, pembuatan pondasi, pendirian tower, merakit dan memasang turbin angin, memasang peralatan listrik, batere dan inverter dan tata cara pengoperasian, perawatan dan perbaikan. Setelah selesai instalasi, dilakukan pelatihan dan praktek langsung di lapangan. Penanggungjawab pelatihan adalah LAPAN sebagai pemilik proyek dan Lembaga desa yang dibentuk oleh Pemda
Monitoring dilakukan secara berkala namun tidak dipasang peralatan pencatat otomatis (data akuisisi). Hasil yang diporoleh masih kurang dari yang diharapkan. Terjadi penambahan beban yang tidak direncanakan sehingga inverter sering mengalami kerusakan karena over load.
Beberapa hal yang perlu mendapat perhatian agar proyek dapat berkelanjutan: Atensi dan kerjasama dengan pemerintah setempat harus harmonis (mulai dari tingkat kabupaten, kecamatan , desa sampai ke RT/RW) Masyarakat dan tokoh dilibatkan sejak awal proyek sebagai sarana sosialisasi tentang sumber energi terbarukan, batasan-batasan dan sifat yang biasanya untuk lokasi spesifik dan kondisi alam. Dibentuk pengelola sistem dari masyarakat setempat yang dibina oleh institusi tingkat Kecamatan atau Kebupaten. Pelatihan dan pendampingan kepada pengelola dan masyarakat, agar paham tentang seluk beluk permasalahan dan keterbatasan sistem pembangkit energi terbarukan, sehingga sadar untuk optimasi pemanfaatannya sesuai dengan sumber daya yang diperoleh. Keberlangsungan operasional memerlukan biaya operasional, biaya perawatan dan perbaikan dapat dikumpulkan dari iuran masyarakat pengguna. Apabila iuran tidak mencukupi, pemerintah daerah diharapkan memberikan bantuan subsidi untuk perawatan tersebut. Pada beberapa kasus, pemerintah daerah tidak membiayai kekurangan biaya operasional dari sistem, sementara dalam MOU kerjasama dengan pemerintah pusat (yang membangun proyek), pemerintah daerah berkontribusi untuk menyediakan biaya OM guna membantu kekurangan biaya dari hasil yang dikumpulkan oleh pengelola dan masyarakat pengguna.
10. Kesulitan Lokasi yang terpencil dan hanya dapat dijangkau dengan perahu kecil, kesulitan utama yang dihadapi selama instalasi berupa masalah transportasi peralatan PLTB dan generator diesel yang cukup berat .
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 47.
4.
Energi Tenaga Air
Apa yang dimaksud dengan energi tenaga air ?
Hidro berarti air. Energi Air/Hidro menggunakan gerakan air yang disebabkan oleh gaya gravitasi yang diberikan pada substansi yang kurang lebih 1000 kali lebih berat daripada udara, sehingga tidak peduli seberapa lambat aliran air, ia akan tetap mampu menghasilkan sejumlah besar energi.
1. Klasifikasi berdasarkan head:
Head tinggi Head menegah Head randah
: H>100m : 30-100 m : 2- 30 m
2. Klasifikasi berdasarkan kapasitas
PLTA Pico : <500 W PLTA Micro : 0.5-100 kWPLTA Mini : 100-1000 kW PLTA Kecil : 1MW-10 MW PLTA Skala Penuh : >10 MW
E
nergi tenaga air adalah sumber energi ramah lingkungan yang telah digunakan sejak berabad-abad lalu. Aliran air diarahkan untuk menggerakkan turbin, yang akan menghasilkan energi listrik. yang disebut sebagai Energi Tenaga Air. Kincir air dan energi Hidroelektrik merupakan bentuk-bentuk dari energi tenaga air. Bendungan Hidroelektrik adalah contoh energi air dalam skala besar. Bahkan 16 % dari energi listrik dunia disumbang oleh energi tenaga air!
Bagaimana cara kerjanya? Energi tenaga air mengubah energi potensial yang terdapat di dalam air. Aliran air yang mengandung energi potensial tersebut, selanjutnya dialirkan ke turbin yang akan menghasilkan energi listrik. Jenis-jenis tenaga air dapat diklasifikasikan berdasarkan head (ketinggian jatuhnya air), kapasitas dan tipe grid
48.
3. Klasifikasi berdasarkan jenis desain: Run-of-the-river
Bentuk yang paling sederhana dalam konteks PLTA mikro dan mini. Skema ini tidak memanfaatkan bendungan untuk mengarahkan air ke bangunan penyadap,melainkan mengubah lajur aliran air menuju turbin melalui pipa atau penstock. Sistem Penyimpanan
Dalam penggunaan sistem ini. Air ini akan disimpan terlebih dahulu dalam jangka waktu tertentu (beberapa jam atau dalam beberapa bulan) Dan akan digunakan untuk menghasilkan energi ketika dibutuhkan. Sistem pompa penyimpan
Ketika terjadi kebutuhan listrik yang rendah atau kelebihan kebutuhan listrik scara tibatiba, maka pompa secara otomatis akan mengisi penuh tanki tangki penyimpanan. Namun apabila tejadi lonjakan kebutuhan
listrik yang tinggi,maka tangki tangki yang ada akan segera dikosongkan menuju turbin untuk memenuhi kebutuhan produksi yang mencukupi. 4. Klasifikasi berdasarkan tipe jaringan listrik Sistem jaringan listrik tersambung
Jika jaringan listrik sudah terpasang, energi hidro dapat langsung disambungkan dengan jaringan listrik nasional. Sistem jaringan berdiri sendiri atau tidak tersambung dengan jaringan
Pembangkit listrik tenaga air tidak tersambung dengan jaringan listrik nasional.
Perlu diketahui
Cara kerja pembangkit tenaga hidro Bendungan PLTA menggunakan reservoir untuk menghasilkan energi potensial dari air bendungan. Aliran air mengalir melalui sebuah pipa yang disebut sebuah penstock. (Salah satu keunggulan penyaluran daya air dari bendungan.) Air mengalir melalui penstock menuju turbin dan memaksa turbin untuk bergerak dan selanjutnya generator mulai memproduksi energi listrik.
Komponen dari enegi tenaga air Reservoir
Sebuah waduk digunakan untuk menyimpan air untuk digunakan ketika diperlukan Intake (Bangunan
Penyadap) Sebuah tempat untuk mengalirkan air ke pipa Penstock
Penstock mengalirkan air dari bangunan penyadap menuju ke pembangkit tenaga listrik. Turbin
Ingat
Turbin mengkonversikan energi potensial dari air menjadi energi rotasi mekanik. Generator
Generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik Transformer
Head dan arus air adalah parameter utama yang harus dipertimbangkan dalam perencanaan pembangkit tenaga hidro Sebuah pengatur elektronis dihubungkan dengan generator. Pengatur ini menyamakan tenaga listrik yang dihasilkan dengan beban yang diberikan. Alat ini dibutuhkan untuk menyetabilkan tegangan dari perubahan-perubahan
Sebuah alat yang berguna menyebarkan,meningkatkan atau menurunkan tegangan sehingga dapat ditransmisi melalui jalur transmisi sesuai dengan voltase yg diinginkan. Jalur Transmission
Listrik disalurkan ke gardu dan didistribusikan ke konsumen melalui jaringanlistrik.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 49.
Mengapa menggunakan pembangkit listrik tenaga air? Indonesia memiliki potensi tenaga air sampai sebesar 62,2 GW termasuk 458 MW potensi mikro hidro bagi masyarakat pedesaan dan terpencil
Hal-hal Teknis
Pembangkit Mini-hidro dapat mengurangi emisi bahan bakar fosil CO2 sekitar 4.000
ton per tahun. Sumber daya energi terbarukan yang bersih dan gratis.
Bagaimana cara mengukur debit air sungai? Untuk mendapatkan informasi tersebut pada sebuah lokasi, diperlukan pengukuran selama setahun penuh. Terdapat beberapa metode pengukuran arus tergantung ukuran anak sungai atau sungai
Tidak ada limbah atau emisi.
Metode Bucket
Untuk debit kecil (20 l / s)
Masyarakat akan mendapatkan keuntungan dari peningkatan stabilitas jaringan listrik.
Sistem Mikro hidro dapat menyuplai listrik tanpa mempengaruhi kualitas air, tanpa mempengaruhi habitat, dan tanpa mengubah rute atau aliran sungai.
Emisi CO2 untuk PLTA 3,65 mini hidro MW
adalah 0,88 kg CO2/kWh Sistem Micro hidro dapat dikombinasi dengan sistem energi surya untuk menghasilkan energi pada musim dingin, di mana banyak aliran air dan minimnya energi surya.
Penting untuk menggunakan tangki besar (1000 liter) dengan saluran pembuang di bagian bawah Aliran air yang akan diukur dialihkan ke dalam tangki sudah diketahui volumenya. Waktu yang diperlukan untuk mengisi tangki harus dicatat. Dengan membagi volume (dalam liter) dari tangki dengan waktu pengisian (dalam detik) maka aliran dalam liter / detik dapat dihitung.
50.
Metode Float
Ukur waktu yang dibutuhkan dari pelampung untuk menempuh jarak L, minimal sebanyak 5 kali
Untuk debit >20 l / s Untuk panjang sungai yang diketahui, penampang rata-rata harus tersedia, di mana botol plastik diisi setengah air dan dilepaskan ke sungai yang diukur. dengan diberi batas waktu lebih panjang. Dengan mengalikan luas penampang dengan kecepatan aliran rata-rata (atau kecepatan), perkiraan laju air dapat dibuat.
L
W
H
Mengukur Head
Menggunakan ketinggian air 1. Mulai pengukuran dari bagian atas perkiraan tinggi permukaan air pada posisi bak pengatur yang ditentukan. 2, Pengukuran kedua dilanjutkan pada tingkat lebih rendah dari ukuran sebelumnya. 3. Lanjutkan pengukuran sampai mencapai posisi turbin Jumlahkan semua hasil pengukuran untuk mendapatkan ukuran kotor dari head. Altimeter Alat ini bekerja berdasarkan berdasarkan tekanan atmosfer. Tekanan ini berbeda pada berbagai ketinggian. Tekanan meningkat pada ketinggian di atas permukaan laut. Head adalah perbedaan antara elevasi 1 dan elevasi 2.
Clinometer Berbagai pengukuran dapat dilakukan clinometer. Untuk mengukur sudut, clinometer harus digantung secara vertikal. Perbedaan ketinggian antara kedua titik tersebut dapat diperkirakan.
h1 h2
h3 H
h4
Elevasi 1 Ketinggian air bak pengatur Elevasi 2 Inlet Turbin
Theodolite Theodolite adalah sebuah instrumen survei tanah yang dapat mengukur ketinggian, sudut dan jarak dengan cara yang paling akurat, namun peralatan ini sangat mahal dan memerlukan operator yang profesional untuk mengoperasikannya.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 51.
Ingat
Apa kekurangan dari penggunaan energi tenaga air? Bendungan sangat mahal untuk dibangun, dan memerlukan lahan yang luas. Skema ini tidak termasuk dalam proyekproyek PNPM. Berpotensi kerusakan ekosistem dan kualitas air. Pembendungan yang berlebihan dan perusakan wilayah adat adalah hasil dari perencanaan yang buruk. Hanya berguna jika dekat dengan sumber air. Bergantung pada pengurusan wilayah resapan air yang baik dan sehat.
Panjang jalur transmisi dari pembangkit ke konsumen harus dibuat sependek mungkin untuk menghemat biaya. Rahasia tenaga hidro denganperforma yang efektif dimulai sejak tahap desain. jangan sampai salah menentukan parameter. Seorang insinyur tenaga hidro yang berkualifikasi akan memastikan penghematan pada tahap pembangunan sehingga didapat keuntungan karena meningkatnya kemampuan pembangkit.
Hindari! Turbin Air Pendahuluan Jangan memulai identifikasi lapangan selama musim hujan! Alasannya adalah aliran air jauh lebih deras sebagai akibat dari turunnya hujan sehingga sulit untuk Generator
memprediksi peningkatan derasnya aliran. Oleh karenanya pengukuran jauh lebih baik dilakukan di musim kemarau. Juga
Stator
dikarenakan aliran air pada titik terendahlah yang akan menentukan kapasitas instalasi PLTMH untuk memasok listrik kepada masyarakat.
batang generator turbin
Rotor
Gerbang kecil
Aliran air
turbin
Kerjakan
Pastikan perolehan hasil
Bilah Turbin
pengukuran yang tepat. Gunakan peralatan yang layak
untuk pengukuran. Libatkan semua pemangku
kepentingan yang mungkin akan berpengaruh terhadap proyek ini. Hak penggunaan air dan setiap
perubahan hubungan penggunaannya, harus didiskusikan dengan jelas dan konsisten diantara semua pemangku kepentingan sampai dukungan penuh diperoleh.
52.
Turbin air adalah komponen kunci atau jantung dari pembangkit tenaga hidro. Ia bertanggung jawab ubtuk memastikan terjadinya energi listrik dari aliran energi air dan mekanik. Jadi, pemilihan turbin air bergantung pada arus dan kondisi head sebuah lokasi yang spesifik. Berbeda dengan listrik tenaga surya, proses konversi energi yang terjadi pada turbin menghasilkan listrik bolak-balik yang dapat langsung dialirkan ke jaringan.
Tipe Turbin
Turbin Reaksi Turbin Reaksi adalah turbin yang benar-benar terendam air, sehingga head efektif bekerja pada kedua sisi turbin - tekanan dapat positif (mendorong) atau negatif (menghisap).
Prakondisi - Mulai operasi antara: 2 m < H <40 m - Memerlukan sistem yang tinggi alirannya
Turbin Francis Jenis turbin reaksi Komponen Runner tenggelam dalam air sepenuhnya. Terdiri dari deretan bilah melengkung Regulasi aliran dilakukan melalui deretan bilah yang dapat diatur. Keuntungan - Turbin propeler dapat berjalan dengan kecepatan tinggi dan head yang rendah. - Turbin Kaplan sangat efisien.
Kerugian - Mahalnya pemeliharaan dan investasi. - Tidak cocok untuk lokasi dengan head tinggi.
Prakondisi - Mulai operasi antara: 25 m
Keuntungan - Operasional yang handal - Konstruksi sederhana - Tingginya Efisiensi
Turbin Impuls Di dalam sebuah turbin impuls seperti Pelton air menerjang saluran turbin di bawah tekanan. Setelah air menerjang pisau turbin, tidak ada energi yang tersisa dalam aliransehingga tidak ada efek hisap. Tekanan air tidak berubah karena mengalir melalui turbin
Kerugian - Tidak cocok untuk lokasi dengan Head(ketinggian air terjun) yang tinggi
Turbin Cross Flow - Jenis turbin impuls - Ketika air masuk ke turbin akan diarahkan oleh satu atau lebih baling-baling yang terletak di hulu runner dan melintas dua kali sebelum meninggalkan turbin. Prakondisi - Mulai operasi dengan kepala antara 5 m < H < 200 m
Turbin Propeler Jenis turbin reaksi Kaplan adalah jenis turbin tertua dengan konfigurasi sebuah gulir dan gerbang kecil radial untuk pengaturan aliran. Turbin Kaplan memiliki pisau yang dapat diatur dan disesuaikan melalui gerbang kecil dan menghasilkan efisiensi terbaik atas berbagai laju aliran.
Keuntungan - Desain sederhana sehingga menyebabkan produksi yang baik dan terstandarisasi - Murah dan kuat - Dibandingkan dengan turbin lainnya, turbin cross flow biayanya lebih rendah
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 53.
Kerugian
- Tidak cocok untuk lokasi yang headnya rendah - Tidak cocok untuk sistem aliran airnya tinggi Turbin yang akan digunakan dalam kasus tertentu, tergantung tidak hanya pada ketinggian jatuhnya air (kiri sumbu Y), tetapi juga oleh aliran air (kiri sumbu X) dan faktor lainnya. - Sangat dianjurkan untuk kondisi seperti di Indonesia. Kerugian
1000 1000 MW
100 MW
100
- Turbin CrossFlow memiliki efisiensi hingga 80% lebih rendah dibandingkan dengan jenis turbin lain.
10 MW
1 MW 10 0,1 MW
Turbin Pelton
- Sebuah turbin impuls - Turbin yang terdiri dari sejumlah ruang penampung untuk menangkap aliran air. - Untuk arus yang lebih tinggi jumlah ruang penampung dapat ditingkatkan - Turbin yang sangat efisien
1
100
Pelton
Kaplan
Turgo
Cross Flow
Francis Gambar 4.1. Aplikasi Turbin
Prakondisi
- Mulai operasi antara: 50 m
Keuntungan
- Konstruksi yang kompak - Stabil dijalankan - Mudah dioperasikan
54.
Turbin Pico Apa yang dimaksud dengan pico hidro? Pico-hydro adalah istilah yang digunakan untuk pembangkitan listrik tenaga air kurang dari 5 kW. Pembangkit listrik ini membantu di daerah pedesaan atau komunitas di mana tidak banyaknya permintaan listrik. Pembangkit listrik ini biasanya dipasang pada aliran, sungai atau saluran irigasi.
menyediakan listrik untuk satu atau beberapa rumah tangga, juga merupakan pilihan skema untuk head yang rendah
Tipe Turbin High head turbines Untuk sistem head yang lebih tinggi, turbin Pelton adalah pilihan yang sempurna karena turbin pelton secara khusus dibentuk untuk mendapatkan energi sebanyak mungkin. Medium Head turbines Pompa sebagai turbin adalah pilihan tepat untuk tempat-tempat yang memiliki head menengah. Turbin ini memiliki kelebihan seperti ketersediaan yang lebih mudah dan telah dilengkapi motor induksi yang dapat digunakan sebagai generator. Turbin Turgo merupakan alternatif yang lebih baik untuk sistem dengan head menengah hingga tinggi, dengan efisiensi lebih dari 70% bahkan untuk turbin pico sekalipun. Turbin Cross Flow biasanya digunakan dan cukup mudah untuk diproduksi secara lokal, misalnya di Indonesia. Kemudian di dalam bab ini kita akan melihat aplikasi dari turbin cross flow di Indonesia. Turbin head rendah Terdapat beberapa pilihan yang berbeda untuk situs yang memiliki head rendah, sama seperti kincir air tradisional. Kesemuanya cenderung besar dan berjalan lambat, namun mempunyai keuntungan dengan tidak ada penyumbatan dari dedaunan atau material lainnya. Turbin Propeler dan turbin cross flow kecil dapat ditempatkan mengambang di sungai dengan struktur bangunan sementara dapat
Hindari!
Hindari puing-puing, rumput dan semak masuk diantara baling-baling panduan dan bilah saluran
Kerjakan
Selalu membersihkan dan melindungi turbin maka turbin akan beroperasi untuk waktu yang lama
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 55.
Suplai air yang Beban mekanis
dapat diandalkan
misalnya penggiling
biasanya berasal
jagung atau
dari aliran air sungai
Pipa penstock
atau saluran irigasi
(100 sampai 500 m)
mesin-mesin
menyuplai
pengolahan kayu
tekanan tinggi
Pengontrolan
jet air
beban listrik untuk memastika stabilnya tegangan
Bak pengatur atau kolam penampung menjaga suplai air secara konstan
Ketinggian Head sekurang-kurangnya ListirkAC 220v 50Hz
20 meter
atau 110v 60Hz
Air keluar dari saluran
Turbin biasanya berjalan pada 1500 rpm untuk mengoperasikan generator Sistem distribusi dapat menghubungkan lebih dari 100 rumah di desa
Beban listrik seperti cahaya lampu tersambung di dalam rumah
Gambar 4. 2. Sistem Pembangkit Listrik Pico Hydro
Keuntungan Pico Hidro
Sederhana dan mudah untuk diinstal. Handal. pencahayaan untuk memasak dan belajar Peningkatan kualitas udara karena tidakada lampu minyak tanah yang dibutuhkan. Resiko kebakaran berkurang.
56.
Kerugian Pico Hidro
Konsumen berkewajiban untuk membayar tarif setiap bulan Karena pico hidro sering dijual dalam sistem terpadu, pengguna bergantung pada pemasok bila ada sesuatu yang salah
.Kincir
Air
Kincir air adalah mesin antik yang memanfaatkan aliran air di sungai untuk menghasilkan tenaga atau untuk pengairan sawah. Kincir air terdiri dari bambu, logam atau roda kayu, dengan sejumlah ember atau bilah-bilah yang pada tepi paling luar membentuk permukaan kemudi. Kincir air telah digunakan untuk menenagai penggilingan sejak ratusan tahun. Kini, kincir air telah dimodifikasi untuk produksi listrik.
Keuntungan Murah dan sederhana untuk dibangun Kincir air undershot adalah contoh teknologi hijau, berdampak negatif minimal terhadap lingkungan. Namun, penempatan kincir harus mempertimbangkan ekosistem lokal untuk memastikan dampak yang sangat kecil pada satwa liar setempat dan pola pemijahan ikan. Rendahnya biaya operasi dan pemeliharaan karena ketersediaan bahan seperti kayu dan bambu di Indonesia.
Ada dua jenis utama kincir air: Kincir air undershot Kincir air overshot
Kerugian Kincir air undershot kurang bertenaga.
Kincir air undershot Air mengalir ke bilah-bilah di bawah roda (Gambar 4.3). Air jatuh pada bilah dan membuat roda berputar menghasilkan energi mekanik. Sementara roda memutar, ruangan penampung air membawa air dari tempat yang lebih rendah ke reservoir yang lebih tinggi sampai 3m. Kemudian dari reservoir yang lebih tinggi, air dikirim ke sawah menggunakan sistem pemipaan yang dibangun dari bambu.
Kincir air overshot Sebuah bendungan dan kolam dibangun dan digunakan untuk mengarahkan air ke atas kincir di mana air akan tertampung dalam ember-ember. Perbedaan berat air dalam ember menyebabkan kincir bergerak. Ketika sebuah ember terisi, kincir mulai berputar dan ember yang telah mencapai dasar roda, itu terbalik dan air keluar. Ember tersebut terus berputar di sekitar kincir sampai akan kembali ke puncak untuk diisi sekali lagi.
Prakondisi Cara ini dapat diterapkan di mana aliran air cukup kuat untuk memasok torsi, atau energi yang terukur untuk memutar roda dengan kecepatan produktif.
Gambar 4.3.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 57.
(Pra kursor ke Green PNPM) dengan kapasitas yang tersedia 8 kW, menyediakan listrik untuk 85 rumah tangga. Listrik digunakan untuk penerangan, TV, radio, infrastruktur sosial seperti sekolah, pusat kesehatan, gereja, kantor desa, serta mengalirkan air ke ladang beras dan untuk menggerakkan penggilingan padi.
Kincir Air Overshot
Sistem Overshot 60% efisien
Slice Gate
Di Tanjung Durian, Sumatera Barat, pembangkit listrik tenaga mikro hidro 10 kW menyediakan penerangan di malam hari untuk lebih dari 90 rumah tangga, dan menjalankan unit penggilingan padi pada siang hari.
Bendungan
Keuntungan
Untuk memutar kincir, kincir air overshot
tidak membutuhkan aliran air cepat Gravitasi digunakan
Lebih efisien dari kincir air undershot (60%)
Selama kemarau, air di dalam bendungan
dapat digunakan untuk kincir. Kerugian
Di Seloliman, Jawa Timur, 23 kW pembangkit mikro hidro menyediakan listrik untuk 45 rumah tangga, sebuah pusat pembelajaran lingkungan hidup, sebuah bisnis kecil dan dua sekolah. Aplikasi penggunaan adalah penerangan, TV / Radio, penanak nasi, , penghancur kertas, dan menjual listrik ke jaringan listrik.
Mahal and rumit konstruksinya. Kesimpulan
Pertimbangan Penting
Kincir air adalah sistem energi terbarukan
yang berkelanjutan Kincir air undershot murah pemeliharaan
dan operasinya, oleh karena itu sangat cocok di daerah pedesaan Kincir air meningkatkan produktifitas sawah
Tidak berdampak negatif terhadap
lingkungan Aplikasi Ilustrasi ini memberikan gambaran dari aplikasi utama untuk sistem energi hidro. Indonesia memiliki potensi tenaga air besar sampai dengan 62,2 GW termasuk mikro hidro dari 458 MW untuk masyarakat pedesaan dan terpencil, di mana sejauh ini hanya kapasitas 5mW diperkirakan telah terpasang di daerah pedesaan. Berikut ini adalah gambaran beberapa contoh aplikasi mikro hidro di Indonesia. Di desa Lisuanada, Sulawesi, pembangkit listrik mikro hidro yang didanai oleh PPK
58.
Lokasi umum, data topografi, head dan aliran air merupakan faktor paling penting untuk proyek pembangkit listrik tenaga air. Survei lokasi yang tepat harus dilakukan pada waktu yang tepat. pengukuran arus harus dilakukan pada musim kemarau. Kontrol kualitas komponen elektromekanis adalah penting. Banyak orang lupa bahwa peralatan PLTMH bekerja sangat berat. Berjalan terus selama 24/7. Hal ini berarti hanya peralatan industri berkualitas tinggi yang akan bertahan. Secara khusus proyek elektrifikasi pedesaan mandiri, pembentukan kelembagaan dan sistem manajemen sangat penting untuk dijalankan berkelanjutan. Manajemen keuangan sangat penting. Penetapan tarif pada tingkat yang masuk akal, transparan, serta kepemilikan rekening bank sangatlah penting.
Ingat
Ekonomi
Teknologi yang tepat sangatlah penting untuk keberhasilan. Hal ini berarti memperoleh ukuran yang benar dan skala yang cocok dengan kapasitas lokasi proyek. Mempersiapkan institusi di desa adalah penting Pekerjaan sipil yang baik dan desain yang baik adalah sangat penting
Biaya seputar skema PLTMH-dapat bervariasi sangat besar. Sebagai aturan umum, hal berkisar dari US $ 2000-US $ 6000/kW untuk kapasitas terpasang. Skala ekonomi tentu saja memainkan bagiannya dan skema yang lebih besar cenderung lebih murah per kW yang dihasilkan. Masalah apakah itu jaringan tersambung atau berdiri sendiri juga mempengaruhi biaya. Skema berdiri sendiri untuk listrik desa cenderung lebih mahal.
I n g a t
Sumber-sumber lainnya ASEAN_German Mini Hydro Project. Baik & B uruk Mini Hydro Power. [Online] Tersedia di: ASEAN_German Mini Hydro Project. Materi pelatihan untuk teknisi dan insinyur MHP [Online] Tersedia di: [Diakses September 2008].
Asosiasi Hydropower Eropa Kecil. Esha Publikasi. [Online] Tersedia di: Smail Khennas dan Andrew Barnett, Penerapan terbaik untukpembangunan berkelanjutan Mikro Hydro Power di negara-negara berkembang [Online] Tersedia di:
wnload/bestpractsynthe.pdf> [Diakses 8 September 2010]. Program Pembangunan PBB. Microhydro power plant di Desa Warioi llluminating desa di Papua. [Online] Tersedia di: http://www.undp.or.id/press/view.asp? FileID=20100906-2&lang=en <
? Turbin hidro yang mana akan dipilih?
Memilih turbin yang tepat untuk aplikasi tertentu sebagian besar tergantung pada head / aliran kondisi situs. Oleh karena itu, Identifikasi situs, head dan pengukuran aliran air sangatlah penting.
n a a y n a t r e p n a a y n a t r e P
Sistem energi hidro manakah yang sangat cocok untuk kondisi Indonesia?
Teknologi yang tepat untuk energi terbarukan seperti pembangkit listrik Pico atau mikro hidro cocok untuk daerah pedesaan. pembangkitpembangkit tersebut sederhana, mudah dan murah untuk dibangun. Selanjutnya, pembangkit listrik tersebut dapat menyediakan listrik untuk beberapa aplikasi tergantung pada ukuran pembangkit listrik. Sebuah 8 kW pembangkit listrik mikro hidro dapat menyediakan listrik untuk 85 rumah tangga, sebuah kW 10 PLTMH dapat memberikan energi lebih dari 90 rumah tangga.
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 59.
Studi Kasus 1. Mulai
Proyek Mikrohidro (MHP) Patanyamang dibangun oleh program PPK, pendahulu PNPM Pedesaan Mandiri pada tahun 2004
2. Pemilihan lokasi
Lokasi ini dipilih berdasarkan kecocokannya dengan persyaratan teknis yang dibutuhkan. Selain itu teridentifikasinya target masyarakat lokal yang dapat bekerjasama dengan tim pemasang untuk menjamin keberlanjutan proyek.
3. Teknologi yang Tepat
4. Detil teknis & modifikasi
Teknologi tersebut dipilih karena potensi hidrologi dan topografi yang memenuhi persyaratan Prakondisi MHP.
Kapasitas: 20 kW Tipe Tubin: Crossflow T-14 Generator: Synchronous Controller: ELC Saat ini komponen Penstock masih menggunakan bahan PVC yang sering bocor. Akan lebih baik untuk menggantinya dengan pipa baja (yang di rol).
5. Biaya & Pendanaan
Proyek ini didanai oleh program PPK
6. Manajemen proyek & waktu
60.
Sebagai program PNPM, pekerjaan konstruksi di atur oleh TPK (Tim pelaksana Kegiatan); sebuah lembaga pedesaan yang bertanggung jawab atas manajemen proyek. Proyek tersebut turut dibantu oleh FK (fasilitator Kecamatan) dan FTK (Fasilitator Teknik Kecamatan). Terdapat beberapa pelanggan yang tidak membayar tarif. Anggaran dasar menjadi semacam regulasi antar pegguna, dibutuhkan untuk mengatur kepatuhan pelanggan.
Sebelum Area Patanyamang terisolasi dari pembangunan layanan dasar dan industri kecil karena tidak memiliki listrik.
Mikrohidro, Patanyamang, Sulawesi Selatan 7. pelatihan & perawatan
Pelatihan yang disediakan: pelatihan manajemen dan operasional/perawatan diberikan oleh PPK dan MHPP pada tahun 2006. Tim pemelihara yang terdiri dari pihak manajemen dan operator telah mengelola proyek tanpa banyak masalah. Suku cadang dapat diperoleh di Makassar yang berjarak sekitar 100 km dari desa. Beberapa komponen pengontrol listrik harus disuplai dari pulau Jawa
8. Pengawasan
Setelah sekitar 10 tahun, mereka akan memiliki tabungan sebesar 40 juta rupiah. Tabungan ini adalah dana cadangan untuk perawatan, perbaikan dan pembelian suku cadang.
9. Keberlanjutan
Perencanaan, implementasi proyek dan manajemen yang baik! Pencanaan teknis dan sosial yang baik. MHP adalah proyek yang dirancang secara khusus. Setiap lokasi memiliki kekhasan potensi hidro dan topografi yang membutuhkan teknologi MHP tersendiri. Perencanaan sosial yang baik merangsang partisipasi masyarakat dalam kegiatan konstruksi dan perawatan. Selama impletasi proyek, penduduk desa perlu didampingi sehingga konstruksi sipil bermutu tinggi dapat dihasilkan. Manajemen yang baik memiliki peran penting untuk memastikan pengoperasian yang baik adalah pra-syarat dalam meningkatkan keahlian administratif, manajemen, dan kemampuan teknis masyarakat.
10. Kesulitan
Selain memperoleh tenaga listrik, setelah 10 tahun didapat tabungan sebesar 40 juta rupiah, yang digunakan sebagai dana cadangan untuk perawatan, perbaikan dan pembelian suku cadang.
Transportasi! Untuk mencapai desa yang berjarak 15 km dari Camba dibutuhkan kendaraan berpenggerak 4 roda. Tidaklah mudah untuk membawa perangkat elektro mekanikal ke desa.
Dana ini juga dapat digunakan untuk mendanai kegiatan ekonomi lainnya di daerah tersebut.
MHP Patanyamang dianugerahi penghargaan tim manajemen terbaik (tim pemelihara) PNPM pada acara Kompetisi Nasional SIKOMPAK; 2010.
Sumber: GTZ Technical Support Unit/ foto2 oleh Pak Ibrahim Pakki
Buku Panduan Energi yang Terbarukan | 61.