LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI ELEKTRIFIKASI PERTANIAN
ENERGI SURYA
Oleh: Haidar Abdur Rohma NIM A!H"!!"#$
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KE%UDAYAAN UNI&ERSITAS 'ENDERAL SOERDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PUR(OKERTO )"!#
I* PENDAHULUAN A* La+ar %ela,a-
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. atahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan oleh setiap orang. !idak ada yang memiliki atahari, jadi setelah "nda menutupi biaya in#estasi awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis. $ebih banyak energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada bahan bakar fosil. %ni berarti akan meningkatkan ketahanan dan keamanan energi, karena akan mengurangi kebutuhan impor minyak dari pihak asing. &alam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk energi. 'iaya awalnya memang cukup signifikan, namun setelah beberapa waktu "nda akan memiliki akses ke energi yang benar-benar gratis, dan jika sistem rumah tenaga surya menghasilkan energi yang lebih dari yang "nda butuhkan, di beberapa negara perusahaan listrik dapat membelinya dari "nda, yang berarti ada potensi keuntungan ekstra terlibat. "da juga banyak negara yang menawarkan insentif keuangan untuk menggunakan energi surya. %* Tu.ua
!* engetahui cara menggunakan Pyranometer. )* engetahui cara mengukur energy surya.
II*
TIN'AUAN PUSTAKA
(ondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun )pertumbuhan konsumsi energi tahun *++ saja sebesar , persen, serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang terbaharukan. Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. atahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap kesempatan."da banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. !umbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. (ita memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. 'agimanapun, istilah tenaga surya mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah sinar matahari dan photovoltaic ) photo/ cahaya, voltaic/teganganPhoto#oltaic tenaga matahari0 melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. ahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negati#e yang membentuk dasar listrik. 'ahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photo#oltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. (etika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus &2. akin kuat cahaya, makin kuat aliran listrik.
Sistem photo#oltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk beroperasi. Sistem ini juga membangkitkan listrik di saat hari mendung, dengan energi keluar yang sebanding ke berat jenis awan. 'erdasarkan pantulan sinar matahari dari awan, hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat langit biru sedang yang benar-benar cerah. Pengukuran
lamanya
sinar
matahari
bersinar
dimaksudkan
untuk mengetahui intensitas dan berapa lama3 jam matahari bersinar mulai terbit hingga terbenam. atahari dihitung bersinar terang jika sinarnya dapat membakar pias 2ampble Stokes. $amanya matahari bersinar dapat dinyatakan dalam presentase atau jam. 4ntuk keperluan pemasangan dan pengamatan perlu diketahui hal-hal yang menyangkut waktu smeu lokal dan waktu rata-rata lokal. True Solar Day yaitu waktu antara dua gerakan matahari melintasi meridian. 5aktu yang didasarkan panjang hari ini disebut apparent solartime atau waktu semu lokal. 5aktu ini dapat ditunjukkan oleh sunshine recorder . 5aktu semu lokal ialahwaktu yang ditentukan oleh gerakan relatif matahari terhadap hori6on. Sepanjang tahun lamanya )panjangnya True Solar Day berbeda-beda. 4ntuk memudahkan perhitungan dibayangkan adanya matahari fiktif yang beredar mengelilingi bumi dengan kecepatan tetap selama setahun. adiasi surya adalah radiasi gelombang pendek yang diserap oleh pelat penyerap sebuah kolektor surya yang diubah menjadi panas. Penerimaan radiasi surya dipermukaan bumi0 1. 'er#ariasi menurut tempat dan waktu. *. Skala
makro
menurut
tempat
keadaanatmosfer terutama awan.
ditentukan
oleh
letak
lintang
dan
. Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi surya yang diterima. . 2uaca cerah, berawan , mendung dan lainnya. Pyranometer juga disebut solarmeter digunakan untuk mengukur besarnya pengaruh radiasi cahaya pada permukaan bidang dengan satuan 53m.
III*
METODOLGI
A* Ala+ da baha
1. Pyranometer *. Stopwatch . !ermometer bola basah dan termometer bola kering. . ultimeter 7. (alkulator . "lat tulis 9. adiasi matahari %* Pro/edur ,er.a
1. &itaruh Pyranometer dibawah matahari langsung. *. &ihubungkan Pyranometer dengan multimeter. . &iamati perubahan yang terjadi tiap 17 menit. . :asil pengamatan dicatat.
I&*
HASIL DAN PEM%AHASAN A* Ha/il
N o
waktu pengamatan (jam)
radiasi W/m²
Cuaca
suhu lingkungan tbb tbk RH (%)
1 2 3 4 ! " # $ 1 % 1 1 1 2 1 3 1 4 1 1 ! 1 " 1 # 1 $ 2 % 2 1 2 2 2 3 2 4 2 2 ! 2 "
6:40 6:55 7:10 7:25 7:40 7:55 8:10 8:25 8:40 8:55
6.7 0.16 2 4.5 3.8 6.8 7.8 8.8 10.4 11.12
Cerah Cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah
28 28 29 31 33.5 35.5 36 38 38.5 40
27 29 28.5 31.5 34 37 38.5 41 41.5 44
95 90 82 73 70 72 65
9:10
7.1
cerah
41
45
62.5
9:25
11.4
cerah
42
46
65
9:40
6.4
berawan
42
46
65
9:55
12.7
cerah
44
48
77.5
10:10
7.8
berawan
45
48
79
10:25
18.5
Cerah
44
47
77.5
10:40
14.4
berawan
43
47
77.5
10:55
1.6
mendn!
43
45
82.5
11:10
12.6
berawan
40
43
78
11:25
13.6
Cerah
43
47
70
11:40
13
42
49
50
11:55
10.4
cerah berawan Cerah
40.4
48.5
45
12:10
11
Cerah
40.1
50.2
37
12:25
7.9
berawan
43
51
48
12:40
10.6
Cerah
42
51
42
12:55
1.6
mendn!
37
43
40
13:10
10.3
cerah
41
47
55
2 # 2 $ 3 %
13:25
1.1
berawan
36
43
43
13:40
8.5
cerah
40
47.5
45
13:55
4.6
berawan
37
44.5
43
!abel 1. :asil pengamatan %* Pembaha/a
%ndonesia memiliki banyak potensi energi terbarukan, seperti tenaga air )termasuk minihidro, panas bumi, biomasa, angin dan surya )matahari yang bersih dan ramah lingkungan, tetapi pemanfaatannya belum optimal. 'elum optimalnya pemanfaatan energi terbarukan disebabkan biaya pembangkitan pembangkit listrik energi terbarukan, seperti tenaga surya, tidak dapat bersaing dengan biaya pembangkitan pembangkit listrik berbahan bakar energi fosil )bahan bakar minyak, gas bumi, dan batubara. %ndonesia terletak di garis katulistiwa, sehingga %ndonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata sekitar .8 k5h3m* per hari di seluruh wilayah %ndonesia. &engan berlimpahnya sumber energi surya yang belum dimanfaatkan secara optimal, sedangkan di sisi lain ada sebagian wilayah %ndonesia yang belum terlistriki karena tidak terjangkau oleh jaringan listri k P$;, sehingga Pembangki t $istri k !enaga Surya )P$!S dengan si stemnya yang modular dan mudah dipindahkan merupakan salah satu solusi yang dapat dipertimbangkan sebagai salah satu pembangkit listrik alternatif.
Sayangnya biaya
pembangkitan P$!S masih lebih mahal apabila dibandingkan dengan biaya pembangkitan pembangkit listrik tenaga kon#ensional, karena sampai saat ini piranti utama untuk mengkon#ersi energi matahari menjadi energi listrik )modul foto#oltaik masih merupakan piranti yang didatangkan dari luar negeri. 5alaupun pemanfaatan P$!S belum optimal, tetapi sudah cukup banyak dimanfaatkan pada perumahan atau sering disebut Solar :ome System )S:S, pompa air, tele#isi, komunikasi, dan lemari pendingin di P4S(ES"S di beberapa wilayah
%ndonesia, khususnya di wilayah terpencil yang jauh dari jaringan listrik P$;. P$!S merupakan teknologi yang ramah lingkungan karena tidak melepaskan polutan seperti halnya pembangkit li strik tenaga f osil. 4ntuk mendapatkan gambaran potensi penerapan P$!S di %ndonesia terhadap kendala penerapan P$!S di %ndonesia dengan mempertimbangkan berbagai #ariasi biaya in#estasi. Sinar matahari3 radiasi yang datang secara langsung maupun yang dipancarkan atmosphir )global radiasi solar dan yang dihamburkan langit akan menembus glass dome. adiasi dengan panjang gelombang sampai dengan .+ microns akan diteruskan ke lempeng logam hitam dan putih. $empeng logam hitam akan mengabsorbsi panas radiasi sementara lempeng putih akan memantulkan radiasi sehingga terjadi perbedaan temperatur diantara kedua jenis lempeng logam ini.
Perbedaan temperatur dari kedua lempeng pada pyranometer dihubungkan ke circuit thermojunctions yang mengubah besaran panas menjadi perbedaan tegangan potensial diantara kedua ujung lempeng. Selanjutnya Perbedaan potensial ini dianologikan sebagai besaran %ntensitas radiasi global, dengan rumusan sebagai berikut 0 0 /!1, 2 &
Dimana = /
%ntensitas radiasi global yang diukur )5att3m>
( /
konstanta alat3 faktor kalibrasi alat )milli#olt35att m>
#
tegangan yang diukur )milli#olt
/
%nstalasi a. $etakkan alat diatas suatu permukaan yang rata. $okasi pemasangan harus bebas dari bayangan pohon maupun bangunan. b. :ubungkan %nstrumen sensor ke unit recorder3multimeter. c. "tur le#eling sensor melalui mur pengatur yang terdapat pada kaki alat. d. (ebersihan alat3sensor harus diperhatikan. e. Sillica gel harus selalu diganti secara periodik, tergantung kondisi iklim dimana alat dipasang. Pengamatan energi surya dilakukan dengan menggunakan sinar matahari langsung. "lat yang digunakan untuk mengetahui besar radiasi adalah pyranometer yang dihubungkan dengan multimeter. menggunakan
alat
termometer bola
Sementara kering
bola
pengukuran basah
yang
: diamati dikalibrasi
menggunakan grafik psikometrik. Pengamatan dilakukan tiap 17 menit selama + kali, dimulai pada pukul .+ 5%' sampai 1.77 5%'.
'erikut merupakan grafik perbandingan radiasi terhadap waktu 0
?rafik 1. grafik perbandingan antara radiasi langsung terhadap waktu Pada praktikum yang dilakukan kita mencari radiasi matahari dimulai dari sudut yang kecil, yaitu pada pagi hari hingga siang hari sehingga diperoleh radiasi terkecil hingga terbasar yang terjadi pada siang hari. : yang diperoleh pada praktikum kali ini mendekati 1++@, sedangkan radiasi yang diterima memiliki range +.1-18,7. (etika hari cerah nilai : kecil dan radiasi yang diterima alat besar, karena : sebenarnya sangat terpengaruh oleh
suhu
lingkungan, ini dikarenakan suhu yang dibawa oleh sinar matahari,
semakin terik matahari, maka semakin tinggi suhunya menyebabkan : semakin kecil.
Pada praktikum yang telah dilakukan didapatkan beberapa kendala-kendala yang bersifat human error , hal tersebut dapat dilihat pada pengambilan data termometer bola basah dan bola kering. (etika pengambilan data seharusnya termometer bola kering )tbk memiliki nilai yang lebih tinggi bila dibandingkan termometer bola basah )tbb, namun pada pelaksanaannya nilai tbk lebih kecil bila dibandingkan dengan nilai tbb, sehingga mengakibatkan nilai : yang tidak bisa didapatkan. Sebenarnya radiasi matahari merupakan unsur yang sangat penting dalam bidang pertanian. Pertama, cahaya merupakan sumber energi bagi tanaman hijau yang memalui proses fotosintesa diubah menjadi tenaga kimia. (edua, radiasi memegang peranan penting sebagai sumber energi dalam proses e#aporasi yang menentukan kebutuhan air tanaman )5isnubroto, *++7. "da tiga macam cara radiasi matahari3surya sampai ke permukaan bumi yaitu0 a. adiasi langsung )'earn3&irect adiation "dalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi yang diterima oleh bumi dalam arah sejajar sinar datang b. adiasi hambur )&iffuse adiation "dalah radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan penghamburan. c. adiasi total )?lobal adiation "dalah penjumlahan radiasi langsung dan radiasi hambur.)wikipedia, *++8.
Pengeringan di terik matahari memang bisa efektif, oleh karena suhu yang dicapai sekitar )7 s3d 7+2. iklim di wilayah tropis merupakan sumber energi yang potensial, namun di samping meningkatnya harga tanah )pada pinggiran kota dan sekitarnya, tergesernya pemilihan pemakai kepada mesin pengering dengan sumber panas )bahan bakar sekam, kayu arang, bahan bakar air, uap panas dan listrik. &alam kasus tertentu pengeringan dengan matahari tidak selalu bagus, seperti bahan keripik kentang tidak begitu baik mutunya bila terkena ultra #iolet matahari )bias hitam oleh karena tumbuh jamur.
!*
Rumah Pe-eri-
Pada kebanyakan dalam praktek, yang dikeringkan dengan rumah pengering adalah hasil-hasil perkebunan seperti tembakau, karet, jagung dan yang lain. 4kuran rumahnya pun berbeda-beda menurut keperluan dan bahkan dalam kebanyakan hal dibuat lebih dari satu tingkat. 5adah bahan )yang dikeringkan dalam rumah pengeringan digunakan rak-rak, ataupun tempat-tempat gantungan )disesuaikan keperluan. "dapun sumber panasnya berasal dari pipa-pipa yang dialirkan menuju setiap ruang pengering. edia yang melewati pipa panas tersebut bias berupa air,uap, maupun gas hasil pembakaran. Pipa-pipa pemanas dipakai untuk memindahkan panas dari dalam ke bagian luar dari pada pipa guna memanaskan udara di dalam ruang pengering. 4ntuk meningkatkan efekti#itas dan efisiensi perpindahan panasnya, maka pada pipa pemanas diberikan gelang-gelang dari bahan yang bisa menghantarkan panas )memperbesar luasan kontak, pancar, maupun kon#eksi. (etel uap maupun sumber pembangkit lainnya biasanya ditempatkan di dalam ruang terpisah dengan ruang pengering )power house3power station3power generator. (arena media3udara panas berat jenisnya lebih ringan, maka kecendrungan gerakannya adalah dari bawah ke atas. :ingga karenanya pipa-pipa pemanas meski harus diletakkan di bagian bawah dan stack3cerobong diletakkan di bagian atas untuk menarik keluar udara maupun uap air. Supply udara baru dari bawah )untuk dipanaskan dengan media panas harus bisa diimbangi dengan penarikan oleh
cerobong untuk mendapatkan pertukaran udara dengan baik sehingga mutu produk pengeringan maupun prosesnya sendiri bisa berjalan dengan baik. (arena besarnya spesifikasi, performasi, dan ukuran boiler )unit system pembakaran uap, ruangan pengering, luasnya unit instalasi pemindahan panas, kapasitas blower supply maupun penarik cerobong harus benar-benar dihitung sehingga mutu, kapasitas produksi maupun proses produksinya bisa dijamin mampu saing di pasaran. &engan adanya rumah pengering di desa tersebut, bisa meningkatkan produksinya. 'iasanya proses pengeringan bisa memakan waktu A 7 hari, dengan rumah pengering hanya membutuhkan 1-* hari saja. Energi matahari merupakan energi yang utama bagi kehidupan di bumi ini. 'erbagai jenis energi, baik yang terbarukan maupun tak-terbarukan merupakan bentuk turunan dari energi ini baik secara langsung maupun tidak langsung. Energi yang merupakan turunan dari energi matahari misalnya0 a. Energi angin yang timbul akibat adanya perbedan suhu dan tekanan satu tempat dengan tempat lain sebagai efek energi panas matahari. b. Energi air karena adanya siklus hidrologi akibat dari energi panas matahari yang mengenai bumi. c. Energi biomassa karena adanya fotosintesis dari tumbuhan yang notabene menggunakan energi matahari. d. Energi gelombang laut yang muncul akibat energi angin. e. Energi fosil yang merupakan bentuk lain dari energi biomassa yang telah mengalami proses selama berjuta-juta tahun. )*
Kom3or Ma+ahari
4ntuk diameter cermin sebesar1, meter kompor ini memberikan daya thermal sebesar 8++ watt pada panci. &engan menggunakan kompor ini maka kebutuhan akan energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat dikurangi. #*
Pe-eri-a Ha/il Per+aia
:al ini biasanya dilakukan petani di desa-desa daerah tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. 2ara ini sangat menguntungkan bagi para petani karena mereka tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya. 'erbeda dengan petani di negara-negara empat musim yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan menggunakan o#en yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan listrik. B
Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan panas dari kompor minyak atau kayu bakar. Pemanfaatan energi matahari di satu sisi dianggap ramah lingkungan karena mengurangi polusi karbon namun di sisi lain meningkatkan pemanasan global dalam pengadaan panel suryanya. (euntungan dari penggunaan energi panas matahari antara lain0 !* Eer-i Terbaru,a
Energi matahari merupakan sumber energi terbarukan sehingga tidak akan terjadi krisis kelangkaan. Sumber energi matahari akan selalu tersedia dan tidak pernah habis seperti minyak bumi atau batubara. )* Ramah Li-,u-a
Energi matahari tidak menghasilkan limbah yang akan membahayakan lingkungan dalam jangka panjang. #* Sumber Eer-i Gra+i/
&engan mengesampingkan biaya produksi, sumber energi matahari tidak perlu dibeli.
4* Pa/o,a Melim3ah
ele#ansi dari poin ini akan ber#ariasi untuk tiap lokasinya. Cika berada di daerah dengan banyak sinar matahari, maka "nda akan memiliki banyak pasokan energi surya. (erugian dari penggunaan energi panas matahari antara lain0 !* %ia5a I/+ala/i A6al Ti--i
'iaya instalasi awal untuk pembangkit listrik dari energi matahari, misalnya, relatif tinggi. )* Pe5im3aa da Tra/3or+a/i
Salah satu alasan utama mengapa energi matahari belum digunakan secara luas adalah karena penyimpanan dan biaya transportasi yang masih tinggi. #* Tida, da3a+ Diadal,a
Sumber energi matahari sangat tergantung pada faktor-faktor alami. 4* %elum E7i/ie
:ingga saat ini, pembangkit dari sumber energi matahari belum bisa beroperasi seefisien sumber energi kon#ensional.
&*
KESIMPULAN DAN SARAN A* Sim3ula
Pyranometer juga disebut solarmeter digunakan untuk mengukur besarnya pengaruh radiasi cahaya pada permukaan bidang dengan satuan 53m. (inerja alat ini dengan dipasang pada suatu permukaan bidang kemudian dengan adanya hantaman cahaya tepat pada sensor cahaya yang akan diteruskan pada tampilan komputer dalam bentuk simpangan besarnya fluks yang diberikan cahaya tersebut. Perbedaan temperatur dari kedua lempeng pada pyranometer dihubungkan ke circuit thermojunctions yang mengubah besaran panas menjadi perbedaan tegangan potensial diantara kedua ujung lempeng. Selanjutnya Perbedaan potensial ini dianologikan sebagai besaran %ntensitas radiasi global, dengan rumusan sebagai berikut 0 0 /!1, 2 &
Dimana = /
%ntensitas radiasi global yang diukur )5att3m>
( /
konstanta alat3 faktor kalibrasi alat )milli#olt35att m>
#
tegangan yang diukur )milli#olt
/
%* Sara
"dabaiknya apabila peralatan yang digunakan pada praktiku sesuai dengan yang ada pada buku panduan praktikum.
DAFTAR PUSTAKA
"nonim*. *++D. Klimatologi. http03 39 .1*7.17.1*3searchF/cache0 !4oi8
ada 4ni#ersity Press, Gogyakarta.
5ikipedia.com, *++8. adiasi Surya. &ikutip dari http033www.wikipedia.com. &iakses tanggal 1+ ;o#ember *+1.
"#$art& '.& 2006. ner!$ r*a : +#ternat$, mber ner!$ -aa /ean d$ ndne$a. Sembiring, .1DD. Penelitian dan Perhitungan energy Surya yang dapat di Absorbs i oleh alat Penyerap Kalor Absorber .4S40edan Supranto, &r. %r.1DD1. Diklat nergi Surya Sebagai Sumber Panas.P"4 %lmu!ek nik 4?0Gogyakarta
