BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Negera indonesia yang terletak pada 6' LU-11' LS menyebabkan negara Indonesia beriklim tropis sehingga Indonesia selalu menerima penyinaran matahari sepanjang tahun. Kondisi ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi masa depan. Sumber energi yang berasal dari matahari ni tidak akan pernah habis sehingga bisa dijadikan sebagai sumber energi alternatif seperti halnya energi biomassa dan energi gheotermal. Walaupun Indonesia memiliki cadangan minyak bumi dan gas alam, namun diprediksi cadangan minyak bumi ini akan habis dalam kurun waktu yang singkat. Untuk itu negara Indonesia memerlukan sumber energi alternatif untuk menggantikan energi minyak bumi yang selama ini sering dipakai sebagai sumber energi. Perkembangan peradaban umat manusia di dunia pada era modern ini diikuti oleh eksploitasi terus-menerus sumber-sumber energi berbasis fosil, seperti minyak bumi, batubara, dan lain-lain, untuk kelangsungan aktivitas-aktivitas hidup umat manusia. Karena sumber-sumber energi berbasis fosil tidak dapat diperbaharui, ketersediaannya semakin berkurang , sehingga cepat atau lambat akan habis pada suatu masa. Di lain pihak, sesungguhnya alam menyediakan berbagai sumber energi lain yang berlimpah, yang sebagian di antaranya dapat diperoleh secara langsung dan cuma-cuma oleh masyarakat, seperti energi surya dan energi angin. Permasalahannya adalah, berbeda dengan hasil-hasil sumber energi fosil yang umumnya dibentuk sebagai bahan bakar minyak, energi surya dan energi energi angin tidak dapat dapat dipindah-tempatkan dan dikonversi ke bentuk energi lain secara mudah, efektif, dan efisien. Namun demikian, upaya-upaya upaya-upaya pengembangan pengembangan teknologi teknologi untuk mengeksploitasi energi surya dan energi angin telah marak dilakukan di dunia dengan segala kendala dan keterbatasannya. Untuk mengatasi masalah tersebut maka diperlukan usaha-usaha untuk mencari sumber energi alternatif seperti s eperti energi tenaga tena ga air, batu bara, geothermal, gas alam, solar cell, dan sel bahan bakar seperti penggunaan biomassa dan lain-lain. Keunggulan dari energi matahari (solar cell) ini dibandingkan dengan sumber energi alternatif lainnya adalah tidak bersifat polutif, berlimpah, bersifat terbarukan, gratis,
tidak pernah pernah habis,dan habis,dan dapat dapat dimanfaatkan baik secara langsung maupun maupun
tidak
langsung dan merupakan sumber energi sepanjang masa. Potensi penggunaan energi matahari ini dapat kita manfaatkan untuk penyinaran,pemanas air, pengering hasil pertanian dan perikanan,perkembangan tumbuhan,sebagai bahan bakar,penghasil tenaga listrik dan lain-lain.Sejauh ini, pemanfaatan sumber energi matahari yang paling banyak yaitu untuk pemanas. Pemanas air dengan menggunakan tenaga matahari atau lebih dikenal dengan sebutan solar water heater system yang belakangan ini banyak dibicarakan.Pemanas air ini memanfaatkan energi dari alam yang tidak akan habis.Bandingkan habis.Bandingkan dengan pemanas pemanas air yang menggunakan menggunakan tenaga listrik,gas atau minyak bumi. bumi. Seperti yang kita ketahui saat ini suplai listrik sangat terbatas,apalagi di beberapa daerah masih mengalami krisis listrik. Selain itu dari sisi ekonomi,biaya yang dikeluarkan untuk membayar tagihan listrik juga semakin tinggi untuk setiap tahunnya. Sama halnya dengan pemanas air yang menggunakan energi gas, sebagaimana kita ketahui bahwa minyak bumi bumi dan gas merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui,yang tentunya akan habis apabila digunakan secara terus-menerus.
B. Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan energi surya? 2. Teknologi apa saja yang bisa diterapakan pada energi sur ya? 3. Apa saja kelebihan dan kekurangan dari teknologi-teknologi tersebut?
C. Tujuan Penulisan 1. Mengetahui pengertian energi Surya, 2. Mengetahui teknologi yang bisa digunakan pada energi surya, 3. Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari masing-masing teknologi.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Matahari
Pada dasarnya matahari merupakan salah satu bintang yang berada di tata surya dan menjadi pusatnya. Matahari termasuk bintang karena dapat menghasilkan energi cahaya sendiri. Cahaya matahari dibandingkan bintang yang lain terasa lebih cemerlang. Hal itulah yang menyebabkan pada waktu siang hari kita tidak dapat melihat bintang selain matahari. Matahari adalah bintang terdekat dengan Bumi dengan jarak rata-rata 149.680.000 km (93.026.724 mil). Matahari berbentuk bola yang berpijar dengan senyawa penyusun utama berupa gas hidrogen (74%) dan helium (25%) terionisasi. Senyawa penyusun lainnya terdiri dari besi, nikel, silikon, sulfur, magnesium, karbon, neon, kalsium, dan kromium. Matahari memiliki diameter 1,391,980 km dengan suhu permukaan 5.500°C dan suhu inti 15 juta °C. Cahaya Matahari berasal dari hasil reaksi fusi hidrogen menjadi helium. Matahari serta kedelapan buah planet membentuk Tata Surya. Matahari dikategorikan sebagai bintang kecil jenis G. Matahari dipercayai terbentuk pada 4,6 miliar tahun lalu. Kepadatan massa matahari adalah 1,41 berbanding massa air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan Bumi yang dikenali sebagai konstan surya menyamai 1.370 watt per meter persegi setiap saat. Matahari sebagai pusat Tata Surya merupakan bintang generasi kedua. Material dari matahari terbentuk dari ledakan bintang generasi pertama seperti yang diyakini oleh ilmuwan, bahwasanya alam semesta ini terbentuk oleh ledakan big bang sekitar 14.000 juta tahun lalu.
B. Struktur matahari 1.
Inti Matahari Inti adalah area terdalam dari Matahari yang memiliki suhu sekitar 15 juta o
C. Berdasarkan perbandingan diameter, bagian inti berukuran seperempat jarak
dari pusat ke permukaan dan 1/64 total volume Matahari. Kepadatannya adalah
sekitar 150 g/cm3. Suhu dan tekanan yang sedemikian tingginya memungkinkan adanya pemecahan atom-atom menjadi elektron, proton, dan neutron. Sementara itu, energi panas di dalam inti menyebabkan pergerakan elektron dan proton sangat cepat dan bertabrakan satu dengan yang lain menyebabkan reaksi fusi nuklir. Inti Matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi
hidrogen. Energi
hasil
reaksi
termonuklir
di
inti
berupa sinar
gamma dan neutrino memberi tenaga sangat besar sekaligus menghasilkan seluruh energi panas dan cahaya yang diterima di Bumi. Energi tersebut dibawa keluar dari Matahari melalui radiasi. 2. Zona Radiatif Zona radiatif adalah daerah yang menyelubungi inti Matahari. Energi dari inti dalam bentuk radiasi berkumpul di daerah ini sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar. Kepadatan zona radiatif adalah sekitar 20 g/cm3 dengan suhu dari bagian dalam ke luar antara 7 juta hingga 2 juta derajat Celcius. Suhu dan densitas zona radiatif masih cukup tinggi, namun tidak memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir. 3. Zona konvektif Zona konvektif adalah lapisan di mana suhu mulai menurun. Suhu zona konvektif adalah sekitar 2 juta0C. Energi dari inti Matahari membutuhkan waktu 170.000 tahun untuk mencapai zona konvektif. Saat berada di zona konvektif, pergerakan atom akan terjadi secara konveksi di area sepanjang beberapa ratus kilometer yang tersusun atas sel-sel gas raksasa yang terus bersirkulasi. 4. Fotosfer Fotosfer atau permukaan Matahari meliputi wilayah setebal 500 kilometer dengan suhu sekitar 5.500 derajat Celcius (10.000 derajat Fahrenheit). Sebagian besar radiasi Matahari yang dilepaskan keluar berasal dari fotosfer. Energi tersebut diobservasi sebagai sinar Matahari di Bumi, 8 menit setelah meninggalkan Matahari. 5. Kromosfer Kromosfer merupakan lapisan gas di atas fotoser yang tebalnya sekitar l6.000 km. Oleh karena itu, kromosfer sering disebut lapisan atmosfer matahari. suhu kromosfer diperkirakan sekitar 4.000 oC. Makin ke atas. suhu kromosfer makin tinggi. Pada lapisan yang paling atas.,suhu kromosfer diperkirakan mencapai 10.000 0C. Warna dari kromosfer biasanya tidak terlihat karena tertutup cahaya
yang begitu terang yang dihasilkan fotosfer. Kromosfer hanya dapat dilihat pada saat terjadi gerhana matahari total. Pada saat itu. Kromosfer tampak seperti gelang atau cincin yang berwarna merah. 6. Korona Korona merupakan lapisan terluar dari Matahari. Lapisan ini berwarna putih, namun hanya dapat dilihat saat terjadi gerhana karena cahaya yang dipancarkan tidak sekuat bagian Matahari yang lebih dalam. Saat gerhana total terjadi, korona terlihat membentuk mahkota cahaya berwarna putih di sekelil ing Matahari. Lapisan korona memiliki suhu yang lebih tinggi dari bagian dalam Matahari dengan ratarata 2 juta derajat Fahrenheit, namun di beberapa bagian bisa mencapai suhu 5 juta derajat Fahrenheit. 7. Bintik matahari Bintik Matahari adalah granula-granula cembung kecil yang ditemukan di bagian fotosfer Matahari dengan jumlah yang tak terhitung. Bintik Matahari tercipta saat garis medan magnet Matahari menembus bagian fotosfer. Ukuran bintik Matahari dapat lebih besar daripada Bumi. Bintik Matahari memiliki daerah yang gelap bernama umbra, yang dikelilingi oleh daerah yang lebih terang disebut penumbra. Warna bintik Matahari terlihat lebih gelap karena suhunya yang jauh lebih rendah dari fotosfer. Suhu di daerah umbra adalah sekitar 2.200 °C sedangkan di daerah penumbra adalah 3.500 °C. 8. Lidah api (prominensa) Prominensa adalah salah satu ciri khas Matahari, berupa bagian Matahari menyerupai lidah api yang sangat besar dan terang yang mencuat keluar dari bagian permukaan serta seringkali berbentuk loop (putaran. Prominensa berisi materi dengan massa mencapai 100 miliar kg. Prominensa terjadi di lapisan fotosfer Matahari dan bergerak keluar menuju korona Matahari. Plasma prominensa bergerak di sepanjang medan magnet Matahari. Pergerakan semburan korona tersebut terjadi pada kecepatan yang sangat tinggi, yaitu antara 20 ribu m/s hingga 3,2 juta km/s. Pergerakan tersebut juga menyebabkan peningkatan suhu hingga puluhan juta derajat dalam waktu singkat.
C. Radiasi Matahari
Radiasi Matahari ialah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di Matahari. Energi radiasi Matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar X, sinar gamma, dan sinar ultraviolet. Sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar inframerah. Jumlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung empat faktor, yaitu : 1. Jarak Matahari Setiap perubahan jarak bumi dan Matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi Matahari. 2. Intensitas radiasi Matahari Intensitas radiasi matahari ialah besar kecilnya sudut datang sinar Matahari pada permukaan bumi. Jumlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus. 3. Panjang Hari (sun duration) Panjang hari atau sun duration ialah jarak dan lamanya antara Matahari terbit dan Matahari terbenam. 4. Pengaruh Atmosfer Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi. Selain itu, radiasi matahari bisa menangkal black hole yang menurut para ilmuwan bisa memerangkap cahaya. Sedangkan berdasarkan asal atau sumbernya, radiasi dapat dibedakan ke dalam t iga klasifikasi, yaitu : 1. Radiasi Solar Radiasi solar adalah Radiasi yang dikeluarkan oleh Matahari. Kira-kira 99.9 persen dari radiasi ini berupa energi elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 0,15 s/d 4,0 microns dengan persentasi tertinggi pada intensitas 0,4 s/d 0,7 microns berupa cahaya. Selebihnya berupa energi elektromagnetik Inframerah dan
ultraviolet (UV). Radiasi Solar yang menembus lapisan terendah atmosfer dapat juga dibedakan dalam beberapa kelas, yaitu : a. Radiasi Solar Langsung yaitu Radiasi Solar yang datang dari sudut bulat cakram matahari. b. Radiasi Solar Global yaitu Radiasi Solar yang diterima oleh permukaan horizontal berupa radiasi solar langsung dan radiasi yang dihamburkan ke arah bawah sewaktu melewati lapisan atmosfer. c. Sky Radiasi yaitu Radiasi Solar yang dihamburkan ke arah bawah oleh lapisan atmosferr (bagian kedua dari radiasi global). d. Radiasi Solar yang dipantulkan yaitu Radiasi Solar yang dipantulkan ke arah atas oleh permukaan bumi dan dihamburkan oleh lapisan atmosfer antara permukaan bumi dan titik pengamatan. 2. Radiasi Terrestrial Radiasi terrestrial adalah radiasi yang dikeluarkan oleh planet bumi termasuk atmosfernya, sehingga radiasi terrestrial dapat dibedakan dalam dua kategori, yaitu : a. Radiasi Permukaan Terrestrial adalah radiasi yang dikeluarkan oleh permukaan bumi. b. Radiasi Atmosfer adalah radiasi yang dikeluarkan oleh atmosphir. 3. Radiasi Total Radiasi total adalah Jumlah Radiasi Solar dan Terrestrial. Biasanya dibedakan dalam dua pengertian sesuai kebutuhan, yaitu : radiasi gelombang pendek < 4 μm dan radiasi gelombang panjang > 4 μm.
D. Manfaat dan Peran Matahari
Matahari adalah sumber energi bagi kehidupan. Matahari memiliki banyak manfaat dan peran yang sangat penting bagi kehidupan seperti: 1.
Panas Matahari memberikan suhu yang pas untuk kelangsungan hidup organisme di Bumi.
2.
Cahaya Matahari dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan berklorofil untuk melangsungkan fotosintesis
3.
Mahluk hidup yang sudah mati akan menjadi fosil yang menghasilkan minyak Bumi dan batu bara sebagai sumber energi. Hal ini merupakan peran dari energi Matahari secara tidak langsung.
4.
Pembangkit listrik tenaga Matahari adalah moda baru pembangkit listri k dengan sumber energi terbarukan. Pembangkit listrik ini terdiri dari kaca-kaca besar atau panel yang akan menangkap cahaya Matahari dan mengkonsentrasikannya ke satu titik
5.
Pergerakan rotasi Bumi menyebabkan ada bagian yang menerima sinar Matahari dan ada yang tidak. Hal inilah yang menciptakan adanya hari siang dan malam di Bumi. Sedangkan pergerak Bumi mengelilingi Matahari men yebabkan terjadinya musim
6.
Matahari menjadi penyatu planet-planet dan benda angkasa lain di sistem tata surya yang bergerak atau berotasi mengelilinya. Keseluruhan sistem dapat berputar di luar angkasa karena ditahan oleh gaya gravitasi Matahari yang sangat besar.
BAB III PEMBAHASAN
A. Pengertian Energi Surya
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Hanya dalam satu detik, Matahari mengeluarkan 13 juta kali energi yang dihasilkan oleh semua listrik yang dikonsumsi dalam satu tahun di Amerika Serikat. Hanya sepersejuta energi matahari mencapai bumi, tetapi jumlah ini sedikit akan lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan energi dari seluruh planet kita. Kesulitan relatif dalam mengekstraksi energi dari Matahari, bila dibandingkan dengan sistem yang memperoleh energi dari bahan bakar fosil atau tenaga nuklir, telah menghambat perkembangannya sebagai sumber luas energi. Pada skala yang lebih kecil dan dalam proyek-proyek eksperimental banyak, namun energi matahari telah terbukti sangat efektif dalam menghasilkan baik listrik dan panas. Energi matahari pertama kali dieksplorasi untuk keperluan listrik pada 1950an,ketika kebutuhan untuk pembangkit listrik terus listrik pada satelit ruang melahirkan pengembangan sel surya di Bell Telephone Laboratories dari Amerika Serikat. Bahkan saat ini, meskipun, sel surya silikon terbaik mengkonversi sinar matahari menjadi tenaga listrik dengan hanya 18% efisiensi. Namun, percobaan telah memanfaatkan matahari listrik yang dihasilkan dengan sukses besar.
B. Energi Surya Sebagai Alternatif Masa Depan
Jika kita melihat tingkat konsumsi energy diseluruh dunia saat ini penggunaan energy diprediksikan akan meningkat sebesar 70% antara tahun 2000 sampai 2030. Sumber energi yang berasal dari fosil yang saat ini menyumbang 87,7% dari total kebutuhan energi dunia diperkirakan akan mengalami penurunan disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun (pertumbuhan konsumsi ener gi tahun 2004
saja sebesar 4,3 persen), serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang terbaharukan. Di antara sumber energi terbaharukan yang saat ini banyak dikembangkan [seperti turbin angin, tenaga air (hydro power), energi gelombang air laut, tenaga surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen, dan bio-energi], tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sumber yang cukup menjanjikan. Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Energy surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal sebagai solar cell atau photovoltaic cell, merupakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, yang mampu merubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Pengertian photovoltaic sendiri merupakan proses merubah cahaya menjadi energi listrik.
C. Teknologi yang diterapkan pada Energi Surya
Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dimanfaatkan melalui dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan teknologi fototermik (surya termal). 1. Teknologi Surya Termal (non potofoltaik) Teknologi surya termal memanfaatkan panas dari radiasi matahari dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya. Pada sistem surya termal (non-photo-voltaic ), kolektor surya menyerap radiasi matahari dan mengkonversinya menjadi energi panas yang digunakan untuk memanaskan medium fluida seperti air atau udara yang dapat digunakan secara langsung atau pun tidak langsung untuk berbagai aplikasi seperti ; pemanas air (water heater), pengering hasil pertanian (solar dryer), distilasi / desalinasi, memasak (solar
cooker), pendingin surya (solar cooling), pembangkit listrik (solar thermal power plant), etc. Selain itu teknologi surya termal juga berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber pemanas tambahan untuk proses-proses produksi pada industri yang membutuhkan energi termal. Energi surya Non-Photo-Voltaic tanpa perlu mengkonversi cahaya matahari menjadi energi listrik, jadi disinilah kelebihan dari Non-Photo-Voltaic. Selain mudah
digunakan
biayanya
pun
tidak
terlalu
mahal.
Namun
kekurangannya,teknologi ini hanya bersifat sementara dan hanya berguna memanaskan medium Fluida seperti air dan udara saja. Untuk negara berkembang seperti negara Indonesia ini,harga untuk sebuah panel surya masih terlalu mahal,sehingga masing jarang rumah-rumah warga yang menggunakan Panel Surya. Tetapi dengan hadirnya Energi surya Non-PhotoVoltaic sungguh sangat membantu masyarakat,karena biayanya cukup murah dan tidak perlu mengeluarkan uang untuk membayar tagihan listrik. Aplikasi teknologi non-potofoltaik : a. Pemanas Ruangan
Panas yang terjadi didalam ruang pemanas sebagai akibat dari energi gelombang pendek yang dipancarkan oleh matahari yang dikenal dengan efek rumah kaca (Green House Effect),diserap benda yang ada didalamnya, sebagian energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tidak tembus penutup transparan. Pemanasan ruang dengan bantuan sinar matahari langsung merupakan sistem pemananasan yang sudah lama dikenal,umumnya digunakan untuk keperluan pengeringan (direct solar drying) dimana produk dimasukkan ke dalam alat pengering yang transparan sehingga sinar matahari langsung mengenai produk yang berada di dalam alat pengering. Ruang pemanas efek rumah kaca yang digunakan untuk pengeringan (green house effect solar dryer) diperkenalkan pertama kali oleh Kamaruddin A.et al. Pada tahun 1990. Panas yang terjadi didalam ruang pemanas merupakan efek rumah kaca (Green House Effect)sebagai akibat dari energi gelombang pendek
yang
dipancarkan
oleh
matahari,
diserap
benda
yang
ada
didalamnya,sebagian energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tidak tembus penutup transparan. Lapisan penutup
transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk dan menyekat radiasi gelombang panjang.
Jika matahari mengenai bahan tembus cahaya, maka sebagian sinar itu diteruskan selain di serap dan dipantulkan kembali. Oleh karena itu penutup transparan memerlukan bahan yang memiliki daya tembus (transmis sivity) yang tinggi dengan daya serap (absortivity) dan daya pantul (refle ctivity)yang rendah agar dapat memerangkap gelombang pendek sebanyak mungkin.
b. Pemanas Air
Pemanfaatan energi matahari dapat digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti pada sistem modul surya dan sistem pemanas air. Dalam sistem pemanas air, panas matahari merupakan sumber utama yang dibutuhkan, serta sebuah kolektor pengumpul panas yang berfungsi mengumpulkan panas matahari serta memperbesar suhu dari panas matahari dalam suatu ruangan tertutup yang didalamnya terdapat pipa tembaga yang dirancang sedemikian rupa sebagai tempat air melakukan sirkulasi.
Pemanas air dengan tenaga surya dapat digunakan dalam kebutuhan seharihari seperti mencuci, mandi, dan lain sebagainya. Karena menggunakan panas matahari sebagai sumber energinya, maka hasilnya bergantung pada keadaan cuaca dalam mempengaruhi radiasi panas matahari yang sampai ke Bumi. Pengalaman sehari-hari membuk-tikan bahwa aliran air yang dikucurkan dari kran selalu diawali oleh aliran air yang memiliki panas cukup tinggi. Namun aliran air panas ini hanya berlangsung sesaat dan kemudian akan terasa sejuk biasa. Hal ini menunjukkan bahwa air yang tertampung disepanjang instalasi pipa mampu menyimpan energi panas atau kalor. Hipotesis merujuk bahwa aliran air panas sesaat ini berasal dari kalor yang tersimpan di dalam pipa air yang memperoleh energi panas dari semen beton yang menutupi pipa tersebut. Sedangkan panas di dalam semen beton berasal dari cahaya surya yang menyinari permukaaan semen beton melalui mekanisme konduksi panas.
2. Teknologi Sel Surya potofoltaik a. Pengertian Sel Fotovoltaik Fotovoltaik merupakan alat/transducer untuk mengkonversi energi surya menjadi energi listrik yang terbuat dari bahan semikonduktor. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari.Daya listrik yang dihasilkan photovoltaik berupa daya listrik DC yang kemudian akan dikonversikan menjadi daya listrik AC.
Sumber gambar: http://images01.olx.co.id/ui/18/25/39/1329968070_321121639_1- Gambar-SEL-SURYA-SEL-PHOTOVOLTAIC-PANELSURYA-MODULSURYA-PLTS.jpg
b.
Prinsip Kerja Sel Surya Photovoltaik Pengkonversian sinar matahari menjadi listrik dengan panel photovoltaik ,kebanyakan menggunakan Poly Cristallyne Sillicon sebagai material semikonduktor photo cell mereka . Prinsipnya sama dengan prinsip dioda pn.Gambar di bawah ini mengilustrasikan prinsip kerja Photovoltaik panel.
Gambar kerja prinsip kerja sel surya photovoltaik Sumber gambar:http://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/1445203_modules3.jpg
Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik pada sebuah sel s urya adalah sebagai berikut: -
Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silikon.
-
Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon.
-
Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber daya listrik DC.Yang nantinya akan disimpan dalam suatu wadah yang dinamakan baterai.
-
Daya listrik DC tidak dapat langsung digunakan pada rangkaian listrik rumah atau bangunan sehingga harus mengubah daya listriknya dengan daya listrik AC. Dengan menggunakan konverter inilah maka daya listrik DC dapat berubah menjadi daya listrik AC sehingga sekarang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik.
c.
Model bahan Sel Surya model bahan berdasarkan proses pembuatannya ada tiga, yaitu: - Monocrystalline Monocrystalline didapat dengan cara silikon murni dilelehkan kemudian dalam
proses pemadatannya
dibentuk
dengan
cara
dipancing
(dengan silikon monocrystalline yang struktur atomnya diketahui) diputar dan diangkat perlahan-lahan menjadi sebuah gelondongan silikon. Gelondongan ini kemudian dipotong tipis-tipis ( thin plates) sehingga menjadi wafer monocrystalline photocell . - Polycrystalline Polycrystalline
didapat
dengan
cara
melelehkan
silikon
dan
menuangkannya kedalam bejana sehingga dapat dengan mudah terbentuk wafer silikon. Dengan cara ini silikon murni dapat diubah hampir seluruhnya kebentuk wafer silikon sehingga biayanya menjadi lebih efektif. Sayangnya dengan cara ini selama proses pemadatan materi, struktur krist al yang dibentuk akan menimbulkam cacat kristal pada pinggiran photocell. Sebagai akibat dari cacat kristal ini, solar cell menjadi kurang efisien. - Amorphous Amorphous didapat dengan cara mendeposisikan ke sebuah permukaan kaca atau material substrat lainnya.Dengan cara ini diperoleh silikon dengan ketebalan 1 µm.Tipe ini memiliki efisiensi paling rendah dan harga yang murah.Biasanya
digunakan
untuk
peralatan
berdaya
rendah,seperti
jam,kalkulator saku,dan barang sejenisnya.
Sumber gambar: http://www.inverter-china.com/blog/upload/amorphous-silicon.jpg
d. Generasi Sel Surya Hingga saat ini terdapat beberapa teknologi pembuatan sel surya yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti untuk mendapatkan solar sel yang memiliki efisiensi yang tinggi, murah, dan mudah dalam pembuatannya. - Generasi Pertama ( sel surya berbasis Wafer) Sel fotovoltaik generasi pertama terdiri dari area besar, lapisan Kristal tunggal, tunggal diode pn junction, mampu menghasilkan energy listrik ynang dapat digunakan dari sumber cahaya dengan panjang gelombang sinar matahari. Sel-sel ini biasanya dibuat dengan menggunakan proses difusi dengan wafer silicon. - Generasi kedua (Thin Film) Sel-sel ini didasarkan pada penggunaan tipis epitaksi (epitaksi mengacu pada
metode
monocrystalline)
penyetoran deposito
film
monocryistalline
semikonduktor
pada
pada
wafer
substrat
kisi-kocok.
(pencocokkan struktur kisi antar dua bahan semikonduktor yang berbeda, memungkinkan pembentukan daerah perubahan celah pita dalam materi tabnpa memperkenalkan perubahan dalam struktur Kristal). Sebuah keuntungan dari teknologi film tipis adalah berkurangnya massa yang memungkinkan panel pas pada bahan cahaya atau fleksibel, bahkan tekstil. Sel surya generasi kedua sekarang terdidir dari segmen kecil dari pasar fotovoltaik terestial, dan sekitar 90% dari pasar ruang. - Generasi ketiga (sel fotovoltaik) Meningkatkan kinerja sambil menjaga biaya rendah generasi berikutnya. Sel bertujuan untuk meningkatkan kinerja listrik yang rendah dari sel-sel generasi kedua sambil menjaga biaya rendah. Mereka tidak bergantunag pada pn junction tradisional ntuk memisahkan foto-pembawa muatan yang dihasilkan. Beberapa pendekatan yang digunakan dalam ini adalah Multijunction sel, nano-sel Kristal,pewarna-sel peka,dll. - Generasi keempat (Sel fotovoltaik komposit) Merupakan generasi hipotesis sel surya yang terdiri dari teknologi fotovoltaik komposit, dimana polimer dengan nano-partikel dicampur bersama-ssama untuk membuat lapisan tipis multi-spektrum tunggal. Multi spectrum lapisan dapat ditumpuk untuk membuat sel-sel multi spectrum matahari yang lebih efisien dan lebih murah.
3. Kelebihan dan Kekurangan teknologi termal dan Teknologi Sel Surya
a. Teknologi Termal 1. Kelebihan
Tidak perlu dikonversi menjadi energi listrik.
Biayanya lebih murah.
Penggunaannya praktis.
Efisiensinya tinggi
2. Kekurangan
Hanya bisa digunakan untuk medium fluida
Panas yang dihasilkan tidak terlalu lama
b. Tekonologi Sel Surya (Fotovoltaik) Energi surya memiliki keunggulan yang lebih banyak dibandingkan dengan kelemahannya, tapi kelemahan ini masih merupakan batu sandungan utama untuk pemakaian energi surya yang lebih luas. Keunggulan dari penerapan energy surya yaitu diantaranya: 1) bahwa energi surya merupakan sumber energi terbarukan. Matahari hampir tak
terbatas sebagai sumber energi, dan energi surya tidak dapat habis, tidak seperti bahan bakar fosil yang akhirnya akan habis. Setelah bahan bakar fosil habis, dunia akan memerlukan alternatif sumber energi yang baik, dan energi surya jelas te rlihat sebagai salah satu alternatif terbaik. 2) Energi surya merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena tidak
memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan dari matahari berarti kita telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan dengan demikian kita benar-benar telah mengurangi dampak perubahan iklim. Penelitian terbaru melaporkan bahwa rata-rata sistem rumah surya mampu mengurangi 18 ton emisi gas rumah kaca di lingkungan setiap tahunnya. Energi surya juga tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak menyebabkan hujan asam atau kabut asap.
3) Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan oleh
setiap orang. Tidak ada yang memiliki Matahari, jadi setelah Anda menutupi biaya investasi awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis. 4) Lebih banyak energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita
bergantung pada bahan bakar fosil. Ini berarti akan meningkatkan ketahanan dan keamanan energi, karena akan mengurangi kebutuhan impor minyak dari pihak asing. 5) Dalam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk
energi. Biaya awalnya memang cukup signifikan, namun setelah beberapa waktu Anda akan memiliki akses ke energi yang benar-benar gratis, dan j ika sistem rumah tenaga surya menghasilkan energi yang lebih dari yang Anda butuhkan, di beberapa negara perusahaan listrik dapat membelinya dari Anda, yang berarti ada potensi keuntungan ekstra terlibat. Ada juga banyak negara yang menawarkan insentif keuangan untuk menggunakan energi surya. 6) Panel surya beroperasi tanpa mengeluarkan suara (tidak seperti turbin angin besar)
sehingga tidak menyebabkan polusi suara. Panel surya biasanya memiliki umur yang sangat lama, minimal 30 tahun, dan biaya pemeliharaannya sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. Panel surya juga cukup mudah untuk diinstal. 7)
Energi surya adalah salah satu pilihan energi terbaik untuk daerah-
daerah terpencil, bilamana jaringan distribusi listrik tidak praktis atau tidak memungkinkan
untuk
di-instal.
Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel surya terbuat dari bahan mahal, bahkan dengan penurunan harga yang terjadi hampir setiap
tahun,
harganya
tetap
terasa
mahal.
1) Panel surya juga perlu untuk ditingkatkan efisiensinya. Untuk mencapai tingkat efisiensi yang memadai dibutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel surya ini idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung tinggi, untuk mencapai tingkat efisiensi yang diperlukan. 2) Energi surya membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efisien karena matahari adalah sumber energi intermiten (tidak kontinyu).
3) Proyek-proyek energi surya skala besar (pembangkit listrik tenaga surya yang besar) akan membutuhkan lahan yang luas, dan banyak air untuk tujuan pendinginan. 4) Banyak daerah di dunia yang tidak memiliki cukup sinar matahari untuk menjadikan energi surya bernilai ekonomis. Karena itu, solusi ilmiah yang lebih maju sangat diperlukan untuk membuat energi surya menjadi komersial di daerah-daerah
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu bara, dan minyak bumi. Asal mula energi matahari beberapa unsur yang terdapat dalam matahari yang bereaksi satu dengan yang lainnya. Unsur tersebut anatar lain, gas hydrogen sekitar 80%, gas helium 19%, dan 1% sisanya terdiri dari oksigen, magnesium, nitrogen, silicon, karbon, belerang ,besi, sodium, kalsium, nikel, serta beberapa unsur lainnya. Unsur-unsur kimia tersebut bercampur menjadi satu dalamgas subatomic yang terdidir atas inti atom,electron, proton, netron, dan positron. Gas subatomic itulah yang memancarkan energi panas. Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun 1839, ditemukan oleh A.C. Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk mengkonversi radiasi Matahari, namun sampai tahun 1955 metode itu belum banyak dikembangkan. Maka penerapan energy surya sampai saat ini kurang diandalkan karena masyarakat mengandalkan energy dari bahan bakar fosil. Teknologi penerapan energy surya terbagi ke dalam 2 jenis. Diantaranya teknologi surya termal dan teknologi surya fotovoltaik. Prinsip teknologi surya termal yaitu memanfaatkan panas dari radiasi matahari dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya. Pada sistem s urya termal (non-photo-voltaic), kolektor surya menyerap radiasi matahari dan mengkonversinya menjadi energi panas yang digunakan untuk memanaskan medium fluida seperti air atau udara yang dapat digunakan secara langsung atau pun tidak langsung. Sedangkan pada teknologi surya dibantu dengan sebuah alat yang disebut fotovoltaik, Fotovoltaik merupakan alat/transducer untuk mengkonversi energi surya menjadi energi listrik yang terbuat dari bahan semikonduktor. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari.Daya listrik yang dihasilkan photovoltaik berupa daya listrik DC yang kemudian akan dikonversikan menjadi daya listrik AC.
4.2 Saran
Energi surya merupakan energi alternatif yang terbarukan. Energi ini mempunyai keunggulan yang lebih banyak dibandingkan dengan kelemahannya, tapi kelemahan ini masih merupakan batu sandungan utama untuk pemakaian energi surya yang lebih luas. Diharapkan penerapan aplikasi teknologi sel surya banyak dipakai masyarakat karena dapat mengurangi konsumsi energi yang tidak terbarukan serta dapat mencegah kerusakan lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.guntara.com/2012/10/pengertian-dan-klasifikasi-radiasi.html http://rayaindonesia3.blogspot.com/ http://peperonity.com/go/sites/mview/ahim0/36506255/36513132 http://panelsuryaindonesia.com/konsep-panel-surya/24-prinsip-kerja-energi-surya
Dhavitson Panias, Ethelbert. 2012. Pemanfaatan Energi Surya melalui Teknologi Non-PhotoVoltaic untuk Pemanas Air dan Pemanas Ruangan. Palangkaraya. Septitis Mentari, Ria. 2011. Kinerja dan pengaplikasian Sel Surya Photovpltaik dalam Kehidupan Masayarakat Dunia . Surabaya
