PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat mengikuti mata kuliah bahasa Indonesia Dosen Pengampu: Drs. Purwito Atmojo, M.Pd.
Disusun Oleh: Fakhrul ramadhan NIM: 20140120107 Kelas C
Program studi S1 Teknik Elektro Fakultas teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Tahun Akademik 2014/2015
Daftar isi
Halaman judul............................... judul..................................................... ............................................ ........................................... ..................... Daftar isi.................................................. isi........................................................................ ............................................ ...............................i .........i Kata pengantar.................................... pengantar.......................................................... ............................................ ...................................ii .............ii BAB I PENDAHULUAN.......... PENDAHULUAN................................ ............................................ ...........................................1 .....................1 A. Latar Belakang................................ Belakang...................................................... ............................................. ...........................1 ....1 B. Rumusan Masalah............................... Masalah..................................................... ............................................ .......................2 .2 C. Tujuan ......................................... ............................................................... ............................................ ..............................2 ........2 D. Manfaat ............................................... ..................................................................... ............................................ ......................2 2 BAB II DASAR TEORI......................................... TEORI............................................................... ......................................3 ................3 BAB III PEMBAHASAN............. PEMBAHASAN................................... ............................................ .........................................6 ...................6 A. Sel Surya................................................ Surya...................................................................... .........................................6 ...................6 B. Energi surya Non- photovoltaic.....................................................12 C. Pembangkit Listrik Tenaga Surya.................................................18 Surya.................................................18 BAB IV PENUTUP..................................... PENUTUP........................................................... ............................................ ........................25 ..25 A. Kesimpulan.............................. Kesimpulan.................................................... ............................................ ................................25 ..........25 B. Saran............................................... Saran..................................................................... ............................................ .........................25 ...25 DAFTAR PUSTAKA..................................... PUSTAKA........................................................... ...........................................26 .....................26
i
Kata Pengantar
Segala puji bagi Allah, SWT yang telah memberikan berkah dan rahmatnya sehingga saya dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik. Terimakasih juga tidak lupa diberikan kepada pak Romadhoni yang telah memberikan wawasan serta arahan dalam menyusun makalah ini. Tidak lupa pula saya ucapkan terima kasih atas bantuan temen-teman lain. Karena dengan bantuannya ini dapat memberikan hasil yang baik dalam pengerjaan makalah ini. Makalah ini berjudul “Pemanfaatan energi angin sebagai sumber energi listrik”. Dalam makalah ini membahas tentang pemanfaatan energi angin yang
merupakan salah satu energi terbarukan sebagai sumber energi listrik. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dalam pengetahuan tentang energi terbarukan salah satunya energi angin yang dapat diproses sehingga dapat menjadi sumber energi listrik. Dan kedepannya semoga energi angin dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif pengganti energi konvensional. Saya sadar masih banyak kekurangan dalam penyelesaian makalah ini maka dari itu, saya memohon maaf atas kekurangannya dan di mohon kritik serta sarannya yang dapat membangun penulis untuk memperbaiki makalah ini.
Yogyakarta, 07 November 2014
Penulis
ii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Konversi energi merupakan suatu proses perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi lain yang dibutuhkan. Mengingat hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa ”energi tidak dapat diciptakan
(dibuat) ataupun dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya (dikonversikan)”. Sehingga untuk memperoleh suatu bentuk energi, perlu adanya energi lain yang dikonversikan menjadi energi yang dibutuhkan tersebut. Salah satu contohnya untuk mendapatkan energi listrik yang tidak dapat diperoleh secara langsung, tetapi ada proses konversi energi sebelum energi listrik tersebut didapat. Kebutuhan energi semakin meningkat dengan adanya kemajuan teknologi. Sumber energi yang banyak dipakai sampai saat ini adalah sumber yang dapat habis yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi. Karena kebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk mengeksploitasi sumber energi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari, energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dll. Energi matahari yang disediakan Tuhan untuk umat manusia khususnya yang tinggal di daerah tropis, sangatlah berlimpah. Selain berlimpah dan tidak habis dipakai, energi matahari juga tidak menimbulkan polusi. Namun demikian masih diperlukan peralatan seperti sel surya (solar cell) untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik.
1
B. Rumusan Masalah
1) Apa saja jenis-jenis Solar Cell serta komponen-komponennya ? 2) Bagaimana mekanisme kerja Solar Cell dalam pemanfaatan energi matahari sebagai sumber energi listrik ? 3) Apa saja tantangan yang dihadapi dalam pemanfaatan energi matahari ? 4) Bagaimana solusi untuk menghadapi tantangan dalam pemanfaatan energi matahari ?
C. Tujuan
1) Agar mahasiswa mengetahui jenis-jenis Solar Cell yang sudah ada beserta komponen-komponen yang ada pada Solar Cell . 2) Agar mahasiswa mengetahui bagaimana mekanisme kerja dan proses Solar Cell sehingga dapat mengkonversi energi matahari menjadi energi
listrik. 3) Agar mahasiswa mengetahui apa saja tantangan yang dihadapi dalam upaya pemanfaatan energi matahari. 4) Agar mahasiswa dapat mengetahui solusi yang tepat untuk menghadapi tantangan dalam upaya pemanfaatan energi matahari.
D. Manfaat
1) Supaya setelah membaca makalah ini masyarakat lebih paham tentang apa itu energi matahari dan bagaimana pemanfaatannya sebagai sumber energi alternatif pengganti energi konvensional. 2) Diharapkan penelitian dan pemanfaatan energi matahari dapat terus berlanjut dan dikembangkan, sehingga di masa depan jika energi nonterbarukan sudah habis, energi angin dapat diandalkan sebagai sumber energi alternatif. 3) Diharapkan setelah membaca makalah ini masyarakat lebih sadar bahwa alam telah menyediakan segalanya untuk memenuhi kebutuhan sumber energi demi kelangsungan hidup umat manusia.
2
BAB II DASAR TEORI
Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan.
Badingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita. Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free.
Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.
3
Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya.
Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.
Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri. Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal.
Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur
4
arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.
(Setiawardhana, andry. 2014. Makalah solar cell. https://www.scribd.com/doc/227715777/Makalah-Solar-Cell. Diakses Jum’at, 12 Desembe, pukul 20:24).
5
BAB III PEMBAHASAN
A. Sel surya
Sel surya adalah sebuah komponen elektronik yang dapat mengubah energi cahaya gelombang pendek menjadi energi listrik. Energi cahaya ini biasanya energi matahari. Perubahan energi ini berlangsung di dalam sel surya dan prosesnya disebut efek fotovoltaik. Kata fotovoltaik. Efek fotovoltaik
ditemukan
oleh
Alexander
Edmond
Bacquerel
adalah
pelepasan muatan positif dan negatif dalam materi padat melalui cahaya.
Dia menggunakan perbedaan potensial dari sebuah larutan kimia yang diletakkan dibawah sinar matahari dan satunya tidak terkena sinar matahari. Pada larutan tersebut dicelupkan elektroda platina. Dari konstruksi ini dia mendapatkan adanya aliran listrik. Saat inilah ditemukan efek fotovoltaik. Pada tahun 1905 Albert Einstein menjelaskan hal ini melalui teori quantum, dia menjelaskan bahwa cahaya mempunyai sifat seperti gelombang dan juga sebagai photon, cahaya seperti kumpulan dari bagian bagian kecil yang disebut phton.
Sel
surya
dapat
dibagi
dalam
beberapa
kategori.
Berdasarkan
ketebalannya, sel surya dibagi menjadi stel tebal. Menurut material sumber material semikondukto, selsurya dapat digolongkan menjadi CdTe, GsAs, (Si). Material yang paling banyak dipakai untuk selsurya adalah silisium/ silicon(Si). Menurut struktur kristalnya, sel surya dapat dibagi menjadi monokristal, polikristaldan amorph. Yang perlu diketahui adalah jenis silicon karena jenis ini palling luas dipakai dalam aplikasi sehari dan lentur.
6
Sel surya monokristal, biasanya berwarna biru gelap atau hitam, mempunyai struktur yang regular/ teratur dengan efisiensi tertinggi, yaitu hingga 20% pada saat ini. Mmaterialnya berasal dari silisium kristal tunggal berbentuk silinder yang ditarik pada cairan silisium. Selanjutnya, gergaji medern memotong kristal tersebut. Dan selanjutnya, gergaji modern memotong kristal tersebut dengan 0,2 mm dan menjadikannya lempengan kecil yang disebut wafer. Keduan wafer dilapisi dengan bahan kimia dan diberi kontak listrik.bahan wafer-wafer ini dipasang sedemikian rupa sehingga menjadi solar cell atau sel surya. Karena efisiensinya monokristal digunakan pada area yang sempit. Tetapi mempunyai kelemahan jika sinar matahari redup.
Sumber:http://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-sel-surya/prinsipkerjaselsurya/ Gambar 3.1. struktur sel surya monokristal dari silikon
Sel surya polikristal terdiri atas banyak kristal silium kecil. Biasanya berwarna biru, tetapi tidak setua warna monokristal. Polikristal dibuat dari coran silisium yang dipotong, yang memiliki bentuk seperti bunga kristal. Sel surya polikristal mempunyai efisiensi lebih kecil dari monokristal yaitu sampai 16%.
7
Sumber: http://energitakterbatas.blogspot.com/2013/03/jenis-jenis-panel-surya.html Gambar 3.2. panel surya polikristalin silikon
Sel surya amorph yang dapat dikenali dari warnanya, yaitu coklat tua hingga keunguan. Jenis ini terdiri dari silisium tipis yang ditempatkan (dengan metode uap) pada bahan dasar, misalnya kaca.efisien amorph adalah 6-8%. Aplikasinya banyak ditemukan di kalkulator dan jam tangan.
Sumber: http://renewable-solarcell.blogspot.com/2014/05/kinds-of-solarcell.html Gambar 3.3. panel surya amorph silikon
8
1. bagaimana sel surya berfungsi?
Sumber: https://energisurya.wordpress.com/2008/07/10/melihatprinsip-kerja-sel-surya-lebih-dekat/ Gambar 3.4. skema sel surya
Keterangan gambar 3.4: 1. Sinar matahari yang datang memberikan energinya berupa photon ke lapisan sel surya. 2. Elektron yang energi akan bergerak. Karen ada lapisan p-n juction yang tidak dapat ditembus, maka elektron bergerak keluar. 3. Elektron yang bergerak keluar adalah arus listrik. Jika melalui beban misalkan lampu, maka lampu bisa menyala. 4. Elektron kembali ke sel surya.
9
2. aplikasi sel surya fotovoltaik Matahari selalu menyinari bumi dan mengenai di seluruh permukaannya dengan intensitas yang bervariasi karena bentuk bumi bulat. Energi matahari ini dapat di ubah menjadi energi listrik dengan sel surya mana saja. Oleh karena itu, saat ini telah berkembang berbagai aplikasi pemanfaatan sinar matahari dengan sel surya unuk keperluan sehari-hari. Aplikasi ini bergantung kepada berapa banyak dan apa saja peralatan yang perlu ditambahkan selain peralatan fotovoltaik ( panel surya).
Secara garis besar aplikasi tersebut dapat dibagi menjadi empat jenis, yaitu: 1. Fotovoltaik mandiri tanpa alat penyimpan energi. 2. Fotovoltaik mandiri dengan alat penyimpanan energi. 3. Fotovoltaik yang disambungkan dengan jaringan listrik. 4. Fotovoltaik yang memasok listrik ke jaringan listrik umum.
(Ph.D.tutunnugrraha. & Dipl.-ing. Sunardi.didik. 2012. Seri Sains Energi Terbarukan ENERGI SURYA. Jakarta: PT. PELANGI ILMU NUSANTARA.)
3. Keunggulan Panel Surya:
Panel surya ramah lingkungan dan tidak memberikan kontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada kasus penggunaan bahan bakar fosil karena panel surya tidak memancarkan gas rumah kaca yang berbahaya seperti karbon dioksida.
Panel surya memanfaatkan energi matahari dan matahari adalah bentuk energi paling berlimpah yang tersedia di planet kita.
Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. 10
Panel surya tidak memberikan kontribusi terhadap polusi suara dan bekerja dengan sangat diam.
Banyak
negara
di
seluruh
dunia
menawarkan
insentif
yang
menguntungkan bagi pemilik rumah yang menggunakan panel surya.
Harga panel surya terus turun meskipun mereka masih harus bersaing dengan bahan bakar fosil.
Tidak diharuskan membeli semua panel surya yang diperlukan dalam waktu yang sama, tetapi dapat dibeli secara bertahap yang berarti Anda tidak perlu melakukan investasi besar secara instan.
Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa pakai mereka yang mencapai 20+ tahun.
Masa pakainya yang panjang, mecapai 25-30 tahun, menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.
4. Kelemahan Panel Surya:
Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini sekitar $ 12000-18000.
Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi panas. Ratarata panel surya saat ini mencapai efisiensi kurang dari 20%.
Jika tidak terpasang dengan baik dapat terjadi over-heating pada panel surya.
Panel surya terbuat dari beberapa bahan yang tidak ramah lingkungan. 11
Daur ulang panel surya yang tak terpakai lagi dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika tidak dilakukan dengan hati-hati karena silikon, selenium, kadmium, dan sulfur heksafluorida (merupakan gas rumah kaca), kesemuanya dapat ditemukan di panel surya dan bisa menjadi sumber pencemaran selama proses daur ulang
(http://simonsirait.blogspot.com/2013/04/pengertian-
panelsuryapenggunaannyasert.html . Dikses minggu, pukul 23:40)
B. Energi surya non-photovoltaic (energi surya termal) Surya termal adalah teknologi yang mengubah radiasi matahari menjadi energi panas dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya.
1. Kolektor surya
Kolektor surya merupakan piranti utama dalam system surya termal yang berfungsi mengumpulkan dan menyerap radiasi sinar matahari dan mengkonversinya menjadi energi panas. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversikan menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersikulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan pada aplikasi yang membutuhkan panas. Kolektor surya yang pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu a) Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan. b) Absorber, berfungsi menyerap panas dari radiasi matahari. c) Kanal, berfungsi sebagai saluran fluida kerja.
12
d) Isolator, berfungsi menimalisasikan kehilangan panas konduksi dari absorber menuju lingkungan. e) Frame, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
2. Tipe kolektor surya
Kolektor
surya dapat dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran pada
aplikasi yang dibutuhkan. a) Kolektor surya plat datar Kolektor surya plat datar merupakan jenis kolektor yang saat ini sudah banyak
dipasarkan.
Kolektor
ini
umumnya
digunakan
untuk
memanaskan air atau udara dengan suhu operasi yang cukup rendah yaitu 80o C. Ciri khas kolektor pelat datar adalah berupa kotak logam/baja terisolisasi yang memiliki pelat penyerap (absorber) berwarna hitam dan ditutupi oleh lapisan kaca/plastik transparan dan kemudian menstransfernya ke fluida cair atau udara. Keuntungan kolektor surya jenis ini adalah tidak membutuhkan biaya yang tinggi dan dapat menerima radiasi surya langsung maupun sebaran.
Sumber: http://shared4learning2gether.blogspot.com/search/label/science Gambar 3.5. bentuk umum pemanas air dengan kolektor plat datar
cara kerjanya kolektor plat datar untuk pemanas air adalah ketika pagi hari air dipompa dari sumur ke tangki penyimpanan hingga penuh. Kemudian
13
saat matahari bersinar, pompa dibawah kolektor dihidupkan untuk menggerakkan fluida kerja. Fluida kerja yang bersikulasi tersebut akan menstransfer kalor dari kolektor ke tangki penyimpanan air. Setelah sore hari maka air hangat dari tangki penyimpanan digunakan untuk mandi atau keperluan lain.
Sumber:http://www.intisolar.com/pemanas_air/tipe_kolektor_pemanas_air_tenaga_m atahari.html Gambar 3.6. kolektor surya plat datar untuk pemanas udara
dari gambar diatas, prinsip kerja kolektor surya pemanas udara tenaga matahari dapat dijelaskan sebagai beriut. Berkas radiasi matahari yang menimpa kolektor pertama akan menembus penutup transparan kemudian menimpa plat. Sebagian radiasi akan dipantulkan kembali menuju penutup transparan dan sebagian lagi akan diserap oleh plat penyerap. Radiasi yang dipantulkan ke penutup beberapa akan dipantulkan kembali ke plat penyerap, sehingga terjadi pemantulan berulang-ulang. Radiasi yang diserap oleh plat penyerap, akan diubah menjadi energi panas dan ditranmisikan ke fluida kerja yang mengalir di bawah penyerap.
14
b) Kolektor tabung hampa Penemuan yang paling kontemporer di abad 21 adalah pemanas air dengan kolektor penyerap panas Sistem Tbung Vacum yang sangat sensitif (cepat) menyerap panas dan sangat efisien menyimpan panas. Tabung vacum terdiri saat mendung dan temperatur rendah (bersalju). Tabung ini terbuat dari 100% kaca berosilicate (pyrex). Penyerapan panas pada sistem tabung vacum diterima secara radiasi. Sehingga, persentase kehilangan panas sangat kecil.
Sumber:http://www.intisolar.com/pemanas_air/tipe_kolektor_pemanas_air_tenaga_m atahari.html Gambar 3.7. kolektor surya tabung hampa
c) Kolektor parabola/ konsentrator Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur tinggi > 100o C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. Komponen konsentrator harus terbuat dari material dengan transmisivitas tinggi.
15
Sumber: http://solarcellpanel.wordpress.com/tag/parabolic-dish/ Gambar 3.7. kolektor parabola / konsentrator
3. Pentingnya manfaat energi surya termal untuk pemasak dan pengering hasil pertanian
a) Untuk pemasak Kompor surya sangat menguntungkan bagi keluarga yang setiap hari masak dengan menggunakan kompor. Dengan menggunakan kompor surya ini maka kebutuhan akan energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat dikurangi. b) Untuk pengering hasil pertanian Ini sangat berguna bagi para petani di negara-negara yang memiliki empat musim, agar tidak mengeluarkan biaya yang banyak untuk mengeringkan hasil panennya dengan menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun listrik.
4. Kelebihan dan kekurangan energi surya Termal dibandingkan dengan energi sel surya ( photovoltaic)
a) Keunggulan
16
Aplikasi teknologi energi surya Termal mudah ditemukan di pasaran dibandingkan energi sel surya yang masih impor.
Harganya lebih ekonomis dibandingkan dengan energi sel surya.
Bisa dibuat sederhana oleh masyarakat (cth: kompor surya)
Bahan dan material yang dibutuhkan cukup murah dan mudah ditemukan
b) Kekurangan
Teknologi sel surya termal untuk memasak dan mengeringkan hasil pertanian masih sangat terbatas. Akan tetapi, sebagai pemanas air, energi surya termal sudah mencapai tahap komersial. Teknologi surya termal masih belum berkembang karena sosialisasi ke masyarakat luas masih sangat rendah.
Belum terdapat teknologi yang pernah digunakan untuk menyimpan panas pada alat kompor surya dan pengering hasil pertanian sehingga tidak bisa digunakan pada malam hari.
( http://www.slideshare.net/JuztChocoLatte/pemanfaatan-energimatahari?related=3 . Diakses pada jumat, 12 Desember 2014)
17
C. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA 1. Prinsip Kerja dan Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit energi listrik alternatif yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Secara umum, ada dua cara pembangkit listrik tenaga surya untuk dapat menghasilkan energi listrik, yaitu :
I.
Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants ) – Dalam pembangkit ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energi listrik.
II.
Pembangkit
Surya
Fotovoltaik
(Solar
Photovoltaic
Plants ) –
Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya ( solar cell ) untuk mengkonversi radiasi cahaya menjadi energi listrik secara langsung.
Berikut akan dijelaskan tentang keduanya : a) Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants ) Pembangkit Listrik Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai cara. Pembangkit ini juga biasa dikenal sebagai pembangkit listrik surya terkonsentrasi (concentrated solar power plants ). Tipe yang paling banyak digunakan adalah desain parabola cekung. Cermin parabola dirancang untuk menangkap dan memfokuskan berkas cahaya ke satu titik fokus, seperti seorang anak yang menggunakan kaca pembesar untuk membakar kertas. Pada titik fokus tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya sepanjang cermin tersebut. Didalam pipa tersebut terdapat fluida yang dipanaskan hingga temperatur yang sangat tinggi, seringkali diatas 300 derajad fahrenheit (150 derajad celcius). Fluida panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan
18
energi listrik untuk memasak air, menghasilkan uap air dan menghasilkan energi listrik.
Sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html Gambar 3.8. Pembangkit listrik surya termal (Surya Thermal Power Plants)
(Sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html Gambar 3.8. diagram alir Pembangkit Listrik Termal Surya)
19
Versi lain dari pembangkit listrik surya termal adalah penggunaan tower listrik ( power tower ). Tower listrik ini membuat pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru. Cermin disituasikan untuk memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu sebuah menara tinggi yang mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air dan menghasilkan uap air. Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke sebuah sistem penjejakan ( tracking system) cahaya dimana sistem tersebut mengatur cermin agar selalu menghadap matahari. Tower listrik ini memiliki beberapa keuntungan, seperti waktu pembangunan yang relatif cepat.
Sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html Gambar 3.9. power tower
b) Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants ) fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel surya dipasang sehingga membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan energi cahaya dan mengkonversikannya secara langsung menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat dialirkan ke jaringan listrik. Saat ini, pembangkit surya fotovoltaik masih jarang ditemukan. Hal ini dikarenakan
20
pembangkit listrik surya termal saat ini lebih efisien untuk memproduksi energi listrik dalam skala besar.
sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html gambar 3.10. Pembangkit Surya Fotovoltaik (solar photovoltaic Plants)
2. Komponen-Komponen PLTS
Untuk memasang pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tanggal, komponen-komponen yang digunakan adalah
Sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenagasurya-plts.html Gambar 3.12. komponen-komponen PLTS
21
-Solar Panel / Panel Surya : alat untuk mengkonversi energi cahaya matahari
menjadi energi listrik. Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel.
- Charge Controller : alat untuk mengatur arus dan tegangan yang akan masuk ke baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai harus sesuai dengan yang diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari range yang ditentukan, maka baterai atau peralatan yang lain akan mengalami kerusakan. Selain itu, charge controller juga berfungsi sebagai penjaga agar daya keluaran yang dihasilkan tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum Power Point Tracking (MPPT). Charge controller secara umum melindungi dari gangguan-gangguan seperti
diterangkan berikut :
LVD, Low Voltage Disconnect , apabila tegangan dalam battery rendah, ~11.2 V, maka
untuk sementara beban tidak dapat dinyalakan. Apabila
tegangan battery sudah melewati 12V, setelah di charge oleh modul surya, maka beban akan otomatis dapat dinyalakan lagi (reconnect ).
HVD, High Voltage disconnect , memutus listrik dari modul surya jika battery/accu sudah penuh. Listrik dari modul surya akan dimasukkan kembali ke battery jika voltage battery kembali turun.
Short circuit protection, menggunakan electronic fuse (sekering) sehingga
tidak memerlukan fuse pengganti. Berfungsi untuk melindungi sistem PLTS apabila terjadi arus hubung singkat baik di modul surya maupun pada beban. Apabila terjadi short circuit maka jalur ke beban akan dimatikan sementara, dalam beberapa detik akan otomatis menyambung kembali.
Reverse Polarity , melindungi dari kesalahan pemasangan kutub (+) atau (-
).
Reverse Current, melindungi agar listrik dari baterai atau aki tidak
mengalir ke modul surya pada malam hari.
22
PV Voltage Spike, melindungi tegangan tinggi dari modul pada saat baterai
tidak disambungkan ke controller.
Lightning Protection, melindungi terhadap sambaran petir (s/d 20,000
volt). - Inverter : alat elektronika daya yang dapat mengkonversi tegangan searah (DC – direct current ) menjadi tegangan bolak-balik (AC – alternating current ).
- Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari. Berikut adalah diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya skala rumah tangga.
Sumber: http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html Gambar 3.13. diagram instalasi PLTA
(http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-suryaplts.html. Diakses minggu, 14 Desember 2014. Pukul: 22:17)
23
3. Kelebihan dan kekurangan PLTS
A. Kelebihan PLTS
Energi surya merupakan sumber energi terbarukan. Matahari hampir tak terbatas sebagai sumber energi, dan energi surya tidak dapat habis.
Energi surya merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena tidak memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil.
Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan olleh setiap orang.
Dalam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk energi.
Dalam beroperasi, panel surya tidak mengeluarkan suara yang bising.
Energi surya adalah salah satu pilihan energi terbaik untuk daerah terpencil.
B. Kekurangan PLTS
Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel surya terbuat daribahan mahal, bahkan dengan penurunan harga yang terjadi hampir setiap tahun, harganya tetap mahal.
Dibutuhkan lokasi yang luas, dan idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung tinggi.
Energi surya membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efesien karena matahari adalah sumber energi intermiten (tidak kontinyu).
(http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahan-energisurya.html. diakses Minggu, 14 Desember 2014. Pukul 21:55)
24
BAB IV PENUTUP
A.kesimpulan
Berdasarkan kajian diatas, diperoleh kesimpulan bahwa: Solar cell merupakan salah satu solusi alternatif yang memanfaatkan energi matahari menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan solar cell bervariasi berdasarkan jumlah kebutuhan listrik dan jumlah panel surya yang digunakan. Secara analisis, energi listrik yang dihasilkan oleh solar cell mampu memenuhi kebutuhan listrik mesin penggilina padi tiap harinya. Selain digunakan sebagai pembangkit lampu LED.
B. Saran
Berdasarkan uraian diatas, sebaikknya kita mulai menggunakan teknologi – teknologi yang
memanfaatkan energi alternatif sebagai salah satu antisipasi
semakin berkurangnya cadangan energi fosil. Seperti halnya solar cell yang memenfaatkan energi surya menjadi energi listrik, dimana energi listrik yang dihasilkan mampu memenuhi kebutuhan listrik mesin penggiling padi dan kebutuhan
listrik
rumah
tangga
serta
ramah
lingkungan
dengan
tidak
dihasilkannya gas karbon dioksida sebagai hasil dari reaksinya.
25
DAFTAR PUSTAKA
(setiawardana. Andry. 2010. Makalah solar cell. https://www.scribd.com/doc/227715777/Makalah-Solar-Cell . diakses pada jum’at, 14- Desember- 2014)
(Ph.D.tutunnugrraha. & Dipl.-ing. Sunardi.didik. 2012. Seri Sains Energi Terbarukan ENERGI SURYA. Jakarta: PT. PELANGI ILMU NUSANTARA.)
( http://simonsirait.blogspot.com/2013/04/pengertian panelsuryapenggunaannyasert.html. Diakses pada minggu, pukul 23:40)
(http://www.sli deshare.net/JuztChocoLatte/pemanfaatan-energi-
matahari?related=3. Diakses pada jumat, 12 Desember 2014)
(http://widihatono.blogspot.com/2013/02/pembangkit-listrik-tenaga-surya plts.html. Diakses minggu, 14 Desember 2014. Pukul: 22:17)
(http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahan-energisurya.html. diakses Minggu, 14 Desember 2014. Pukul 21:55)
26
