PEMAMFAATAN ENERGI MATAHARI.pdf

SUM BER DAYA ENE RGI RGI

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA 2013

Makalah Sumber Daya Energi

ENERGI PANAS MATAHARI SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF A LTERNATIF

A. PENDAHULUAN

Pertumbuhan penduduk yang terus meningkat mengakibatkan kebutuhan energi pun terus bertambah. Hal ini bertolak belakang dengan ketersediaan energi fosil yang selama ini menjadi bahan bakar utama yang semakin menipis, energi fosil ini sendiri adalah energi yang tidak

dapat

diperbaharui

karena

membutukan

waktu

yang

sangat

lama

dalam

pembentukkannya. Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat, pemerintah terus mengembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan. Potensi energi terbarukan, seperti biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, dan energi angin sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan, padahal potensi energi terbarukan di Indonesia sangat besar. Permintaan energi dunia terus meningkat sepanjang sejarah peradaban umat manusia. Proyeksi permintaan energi pada tahun 2050 hampir mencapai tiga kali lipat. Tampaknya masalah energi akan tetap menjadi topik yang harus dicarikan solusinya secara bersama-sama. Pemanfaatan energi telah berkembang dan meningkat sesuai dengan perkembangan manusia itu sendiri. Usaha-usaha untuk mendapatkan energy alternatif telah lama dilakukan untuk mengurangi ketergantungan terhadap sumber daya minyak bumi. Pemanfaatan minyak bumi diperkirakan akan habis dalam waktu yang tidak lama jika pola pemakaian seperti sekarang ini yang justru semakin meningkat dengan meningkatnya mening katnya industri maupun transportasi. Selain itu dari berbagai penelitian telah didapat gambaran bahwa kualitas udara telah semakin mengkawatirkan akibat pembakaran minyak bumi. Indonesia merupakan negara yang memiliki berbagai jenis sumber daya energy dalam jumlah yang cukup cuk up melimpah. Letak Indonesia yang berada pada pad a daerah khatulistiwa, maka wilayah Indonesia akan selalu disinari matahari selama 10 - 12 jam dalam sehari. Potensi sumber energi matahari di Indonesia sebagai sumber energi listrik alternatif sangat perlu dimanfaatkan mengingat, total intensitas penyinaran rata-rata 4,5 kWh per meter persegi perhari, matahari bersinar berkisar 2000 jam per tahun, sehingga tergolong kaya sumber energi matahari. Data Ditjen Listrik dan Pengembangan Energipada tahun 1997, kapasitas terpasang listrik tenaga surya di Indonesia mencapai 0,88 MW dari potensi yang tersedia 1,2 x 109 MW.


Pengalaman

dari

Badan

Pengkajian

dan

Penerapan

Teknologi

(BPPT),

penerapanpembangkit listrik tenaga surya dapat dilaksanakan secara bertahap. Tahapan ini meliputi beberapa aspek yang meliputi aspek pengenalan sampai pada tahap penyebarluasan. Tahapan Pertama adalah tahap demonstrasi yaitu tahapan untuk mendapatkan model sistem tenaga

surya,

investigasi

keandalan

sistem,

mendapatkan

kemampuan

ekonomis,

meningkatkan kemampuan peneliti serta investigasi dampak sosial dari proyek listrik tenaga surya. Tahapan berikutnya adalah demonstrasi ganda tujuan. Tahapan ini adalah untuk mempelajari kendala dan masalah yang terjadi di lapangan, pengaturan distrubusi sistem serta pengaturan-pengaturan setelah purna jual. masih perlu perlu pendekatan, berbagai penyuluhan baik baik teknis maupun non teknis mengingat kondisi sifat masarakat yang majemuk.. Tahapan penyebarluasan, tujuan dari tahapan ini adalah menyebarluaskan penerapan PLTS yang secara teknis, ekonomis dan sosial bisa diterima oleh masyarakat. Memperhatikan argumen yang telah dikemukakan dan perkembangan industri sel surya saat ini kiranya sangat layak memberdayakan secara optimal energi matahari menjadi energi listrik.

B. ENERGI MATAHARI

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. Matahari 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.Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Kita memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. Bagimanapun, 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(photo- cahaya, voltaic=tegangan)Photovoltaic tenaga matahari: melibatkan


pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang membentuk dasar listrik. Manusia telah memanfaatkan energi surya (energi matahari) sejak manusia hadir di muka bumi ini. Sekitar 5.000 tahun yang lalu, orang-orang "menyembah" matahari. Ra, dewa matahari, dianggap raja pertama Mesir. Di Mesopotamia, dewa matahari Shamash adalah dewa utama dan disejajarkan dengan keadilan. Di Yunani ada d ua dewa matahari, Apollo dan Helios. Pengaruh matahari juga muncul pada agama-agama lain: Zoroastrianisme, Mithraisme, agama Romawi, Hindu, Buddha, Druid di Inggris, suku Aztec di Meksiko, suku Inca di Peru, dan banyak suku asli Amerika lainnya. Saat ini kita tahu, bahwa matahari hanyalah bintang yang paling dekat dengan kita. Tanpa matahari, hidup tidak akan ada di planet bumi. Kita menggunakan energi surya setiap hari dalam berbagai cara. Ketika kita menggantung cucian di halaman yang akan kering di bawah sinar matahari, kita menggunakan panas matahari untuk melakukan kerja - mengeringkan pakaian. Tanaman menggunakan cahaya matahari untuk memproduksi makanan. Hewan makan tanaman untuk makanannya. Dan tumbuhan yang membusuk ratusan juta tahun yang lalu menghasilkan batubara, minyak dan gas alam yang kita gunakan saat ini. Jadi, bahan bakar fosil ini sebenarnya merupakan sinar matahari yang disimpan berjuta-juta tahun yang lalu.


C. PEMAMFAATAN ENERGI MATAHARI

Energi panas matahari merupakan salah satu energi yang potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber cadangan energi terutama bagi negara-neg ara yang terletak di khatulistiwa termasuk Indonesia, dimana matahari bersinar sepanjang tahun. Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa energi matahari yang tersedia adalah sebesar 81.000 TerraWatt sedangkan yang dimanfaatkan masih sangat sedikit. Ada beberapa cara pemanfaatan energi panas matahari yaitu: 1. Pemanasan ruangan 2. Penerangan ruangan 3. Kompor matahari 4. Pengeringan hasi pertanian 5. Distilasi air kotor 6. Pemanasan air 7. Pembangkitan listrik 1. Pemanasan Pemanasan Ruan gan

Ada beberapa teknik penggunan energi panas matahari untuk pemanasan ruangan, yaitu:




Jendela Ini merupakan teknik pemanasan dengan menggunakan energi panas matahari yang

paling sederhana. Hanya diperlukan sebuah lubang pada dinding untuk meneruskan panas matahari dari luar masuk ke dalam bangunan. Ada jendela yang langsung tanpa ada kacanya dan ada yang menggunakan kaca. Untuk mendapatkan panas yang optimal maka pada jendela dipasang kaca ganda. Biasanya di daerah-daerah empat musim dinding/tembok bangunan diganti dengan kaca agar matahari bebas menyinari dan menghangatkan ruangan pada saat musim dingin. 

Dinding Trombe(Trombe Trombe(Trombe Wall ) Dinding

trombe

adalah

dinding

yang

diluarnya terdapat ruangan sempit berisi udara. Dinding bagian luar dari ruangan sempit tersebut tersebut biasanya berupa kaca. Dinding ini dinamai berdasarkan nama penemun ya yaitu Felix Trombe, orang berkebangsaan Perancis. Prinsip kerjanya adalah permukaan luar ruangan ini akan dipanasi oleh sinar matahari, kemudian panas tersebut perlahan-lahan dipindahkan kedalam ruangan sempit. Selanjutnya panas di dalam ruangan sempit tersebut akan dikonveksikan ke dalam bangunan melalui saluran udara pada dinding trombe. 

Greenhouse Teknik ini hampir sama dengan dinding trombe

hanya saja jarak antara dinding masif dengan kaca lebih lebar, sehingga tanaman bisa hidup di dalamnya. Prinsip kerja greenhouse juga serupa dengan dinding trombe.

Panas

masuk

melalui

kaca

ke

dalam

greenhouse lalu dikonveksikan ke dalam bangunan untuk menghangatkan ruangan atau menjaga suhu rungan tetap stabil meskipun pada waktu siang atau malam hari.


2. Penerangan Penerangan Ruangan

Adalah teknik pemanfaatan energi matahari yang banyak dipakai saat ini. Dengan teknik ini pada siang hari lampu pada bangunan tidak perlu dinyalakan sehingga menghemat penggunaan listrik untuk penerangan. Teknik ini dilaksanakan dengan mendesain bangunan yang memungkinkan cahaya matahari bisa masuk dan menerangi ruangan dalam bangunan.

3. Kompor Kompor M atahari atahari

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 d apat digunakan untuk menggantikan panas dari kompor ko mpor minyak atau kayu bakar.

Untuk diameter cermin sebesar1,3 meter kompor ini memberikan daya thermal sebesar 800 watt pada panci. Dengan menggunakan kompor ini maka kebutuhan akan energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat dikurangi. 4. Penge Pengerr in gan Hasil Hasil Pertani an

Hal ini biasanya dilakukan petani di desa-desa daerah tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini sangat menguntungkan bagi para petani karena


mereka tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara empat musim yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan listrik. 5. Di stil asi asi Ai r

Cara kerjanya adalah sebuah kolam yang dangkal, dengan kedalaman 25mm hingga 50 mm, ditututup oleh kaca. Air yang dipanaskan oleh radiasi matahari,

sebagian

menguap,

sebagian

uap

itu

mengembun pada bagian bawah dari permukaan kaca yang lebih dingin. Kaca tersebut dimiringkan sedikit 10 derajat untuk memungkinkan embunan mengalir karena gaya berat menuju ke saluran penampungan yang selanjutnya dialirkan ke tangki penyimpanan.

6. Peman Pemanas asan an Ai r

Penyediaan air panas sangat diperlukan oleh masyarakat, baik untuk mandi maupun untuk alat antiseptik pada rumah sakit dan klinik kesehatan. Penyediaan air panas ini memerlukan biaya yang besar karena harus tersedia sewaktu-waktu dan biasanya untuk memanaskan digunakan energi fosil ataupun energi listrik. Namun Dengan menggunakan pemanas air tenaga surya maka hal ini bukan merupakan masalah karena pemanasan air dilakukan dengan menyerap panas matahari dengan meng gunakan kolektor sehingga tidak memerlukan biaya bahan bakar.


Prinsip kerjanya adalah panas dari matahari diterima oleh kolektor yang terdapat di dalam terdapat pipa-pipa berisi air. Panas yang diterima kolektor akan diserap oleh air yang berada di dalam pipa sehingga suhu air meningkat. Air dingin dialirkan dari bawah sedangkan sedangk an air panasnya dialirkan lewat atas karena massa jenis air panas lebih kecil daripada massa jenis air dingin (prinsip thermosipon). Air ini lalu masuk ke dalam penyimpan panas. Pada penyimpan panas, panas dari air ini dipindahkan ke pipa berisi air yang lain yang merupakan persediaan air untuk untu k mandi/antiseptik. Sedangkan air yang berasal be rasal dari kolektor akan diputar kembali ke kolektor dengan menggunakan pompa atau hanya menggunakan prinsip thermosipon. Persediaan air panas akan disimpan di dalam tangki penyimpanan yang terbuat dari bahan isolator thermal. Pada sistem ini terdapat pengontrol suhu jika suhu air panas yang dihasilkan kurang dari yang diinginkan maka air akan dimasukkan kembali ke tangki penyimpan panas untuk dipanaskan kembali. Kolektor yang digunakan pada pemanas air tenaga panas matahari ini adalah kolektor surya plat datar yang bagian atasnya terbuat dari kaca yang berwarna hitam redup sedangkan bagian bawahn ya terbuat dari bahan isolator yang baik sehingga panas yang terserap kolektor tidak terlepas ke lingkungan. Air panas di dalam kolektor bisa mencapai 82 C sedangkan air panas yang dihasilkan tergantung keinginan karena sistem dilengkapi pengontrol suhu.


7. Pemba Pembangkit ngkit L istrik 

Parabolik

Perangkat Pembangkit Listrik Panas Matahari Parabolik

Parabolik digunakan di fasilitas listrik tenaga surya terbesar di dunia yang terletak di Gurun Mojave di Kramer Junction, California. Fasilitas ini telah beroperasi sejak tahun 1980 dan menyumbang sebagian besar listrik yang dihasilkan oleh sektor tenaga listrik surya saat ini. Sebuah kolektor parabola memiliki reflektor parabola berbentuk panjang yang memfokuskan sinar matahari pada pipa receiver yang terletak pada fokus parabola. Kolektor akan mengarah miring ke arah matahari mengikuti gerakan matahari dari timur ke barat di sepanjang hari untuk memastikan bahwa matahari secara terus-menerus terfokus pada receiver. Karena bentuk parabolanya, perangkat ini bisa terfokus ke matahari hingga mencapai 30 sampai 100 kali intensitas normal (rasio konsentrasi) pada pipa receiver yang terletak di sepanjang garis pusat dari lengkungan, mencapai suhu operasi lebih dari 750 ° F. "Bidang surya" memiliki baris paralel kolektor panas surya parabola yang selaras pada sumbu horisontal utara-selatan. Cairan pemindah panas dipanaskan ketika bersirkulasi melalui pipa receiver dan menuju ke serangkaian "penukar panas" di lokasi pusat. Di sini, cairan bersirkulasi melalui pipa sehingga sehingga dapat mentransfer panas ke air untuk menghasilkan tekanan tinggi, uap super panas. Uap ini kemudian dialirkan ke turbin uap konvensional dan generator untuk menghasilkan listrik. Ketika cairan panas melewati penukar panas, ia menjadi dingin, dan kemudian diresirkulasi melalui bidang surya untuk dipanaskan lagi.


Pembangkit ini biasanya dirancang untuk beroperasi sepenuhnya menggunakan energi matahari saja, mengingat energi surya yang cukup memadai. Namun, semua pembangkit parabola dapat menggunakan energi dari pembakaran bahan bakar fosil untuk melengkapi output energi surya selama periode dimana matahari bersinar redup, seperti pada saat hari berawan. 

Piringan Surya

Perangkat Pembangkit Listrik Panas Matahari Piringan Surya

Sebuah sistem piring/mesin surya menggunakan kolektor surya yang bisa melacak arah matahari, sehingga mereka selalu mengarah lurus ke matahari dan memusatkan energi surya pada titik fokus piring. Rasio konsentrasi Sebuah piring surya jauh lebih tinggi dari parabolik surya, biasanya lebih dari 2.000, dengan suhu fluida mencapai 1380 ° F. Sistem piring/mesin surya mengkonversi panas menjadi tenaga mekanik dengan mengkompresi fluida ketika cuaca dingin, dan dengan memanaskan cairan yang terkompresi tadi, cairan akan menggerakkan turbin atau dengan piston menghasilkan kerja. Mesin ini digabungkan ke generator listrik untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.




Menara Tenaga Surya

Perangkat Pembangkit Listrik Panas Matahari Menara Surya

Sebuah menara tenaga surya, atau receiver pusat, menghasilkan listrik dari sinar matahari dengan memfokuskan energi surya yang terkonsentrasi pada menara penukar panas (penerima). Sistem ini menggunakan ratusan hingga ribu cermin matahari yang disebut heliostats untuk mencerminkan dan mengkonsentrasikan energi matahari ke sebuah menara receiver pusat. Energi yang terkonsentrasi dapat mencapai 1.500 kali energi yang datang dari matahari. Energi yang hilang saat transportasi diminimalkan karena energi surya langsung ditransfer dari heliostats ke receiver tunggal, tidak dipindahkan melalui media transfer ke satu lokasi sentral, seperti pada teknik parabola. Prinsip kerya yaitu sinar matahari akan menembus kaca dari alat ini kemudian memanaskan gas yang terperangkap di bawah kaca. Gas suhu tinggi ini akan memasuki tower tertutup yang tingginya bisa mencapai 1000 meter vertikal. Oleh karena perbedaan suhu gas


pada permukaan pe rmukaan bumi dan 1000 meter diatas permukaan bumi, maka mak a gas g as akan ak an mengalir meng alir ke atas melalui tower ini. Aliran gas/udara tersebut akan memutar turbin gas. Menara pembangkit listrik harus besar agar menguntungkan secara ekonomis. Teknik ini adalah teknologi yang menjanjikan untuk pembangkit listrik skala besar. Menara surya berada dalam tahap awal pengembangan dibandingkan dengan teknologi parabola.

D. KEUNTUNGAN DAN KEKURANGAN ENERGI PANAS MATAHARI

Keuntungan dari penggunaan energi panas matahari antara lain: 

Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable (renewable energy). energy).



Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.Penggunaan lingkungan.Pengg unaan energi panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil panen akan dapat mengurangi kebutuhan akan energi fosil.



Pembanguan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan memiliki nilai ekonomis. Kerugian dari penggunaan energi panas matahari antara lain:



Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga panas matahari tidak efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.



Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena air di dalamnya membeku.



Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi matahari sangat rendah.



Lapisan kolektor yang menyilaukan bisa mengganggu dan membahayakan penglihatan, misalnya penerbangan.



Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.



Penyimpanan air panas untuk perumahan bukan merupakan masalah, tetapi penyimpanan uap air pada pembangkit listrik memerlukan teknologi yang sulit.


DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Surya. Bandung. Pradnya Paramita. Boyle, G. 1996. Renewable 1996. Renewable Energy. Energy. Milton Keynes. The Open University. Gordon Feller. India Building Large-Scale Solar Thermal Capacity. Capacity. Available from http://www.ecoworld.org/Home/Articles2.cfm?TID=325 Ivan A Hadar. Kompas, 11 Oktober 2005. Keluar 2005. Keluar dari Ketergantungan (Pasar) BBM. Passive Solar Architecture – Heating . Available from www.azsolarcenter.com/design/pas-2 Solar Cooking . Available from www.energiinfo.org/solar_cooking


PEMAMFAATAN ENERGI MATAHARI.pdf

Recommend Documents