Daftar isi
Pembangkit Listrik Tenaha Surya
Bab I. Pendahuluan
A. Latar Belakang
Energi listrik merupakan energi yang digunakan untuk kepentingan sehari-hari. Terutama alat – alat eletronik. Energi listrik merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (energi listrik PLN). Energi listrik sekarang ini sudah semakin menipis, untuk itu harus menggunakan energi listrik tersebut secara hemat dan efisien. Di dunia, terutama di Indonesia pemerintah telah menyarankan agar masyarakat dapat menghemat listrik. Misalnya saja pada siang hari tidak perlu menyalakan lampu, mengganti lampu pijar dengan lampu hemat energi, mengurangi pemakaian listrik dari pukul 17:00 hingga 22:00.
Sebagaimana yang telah diketahui kekurangan (atau peningkatan harga) dalam persediaan sumber daya energi ke ekonomi. Krisis ini biasanya menunjuk kekurangan minyak bumi, listrik, atau sumber daya alam lainnya. Krisis ini memiliki akibat pada ekonomi, dengan banyak resesi disebabkan oleh krisis energi dalam beberapa bentuk. Terutama, kenaikan biaya produksi listrik, yang menyebabkan naiknya biaya produksi. Bagi para konsumen, harga BBM untuk mobil dan kendaraan lainnya meningkat, menyebabkan pengurangan keyakinan dan pengeluaran konsumen.
Sekarang ini, telah banyak para ahli menemukan berbagai alat pembangkit tenaga listrik. Yang bekerja dengan mengubah suatu energi menjadi energi listrik. Dengan keadaan geografis di Indonesia yang setiap tahun dapat sinar matahari, salah satu alat yang optimal di Indonesia adalah “Panel Surya”. Panel surya bekerja mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Panel Surya adalah alat yang terdiri dari sel surya, aki dan baterai yang mengubah cahaya menjadi listrik. Panel surya menghasilkan arus listrik searah atau DC. Untuk menggunakan berbagai alat rumah tangga yang berarus bolak-balik atau AC dibutuhkan converter (alat pengubah arus DC ke AC).
Jika panel surya dikembangkan di Indonesia yang memiliki keuntungan mendapat sinar matahari sepanjang tahun, dan di pelosok-pelosok yang sulit dijangkau oleh PLN sangatlah cocok. Panel surya juga merupakan energi alternatif yang ramah lingkungan. Jika dapat dikembangkan ke rumah-rumah penduduk, dapat menghemat energi listrik terutama di Indonesia. Misalnya, jika 1 unit sel surya untuk keperluan listrik di siang hari dan 1 unit lagi untuk menyimpan energi listrik pada malam harinya, tentu saja dapat menghemat energi listrik lumayan besar. Tetapi panel surya terkendala karena harga panel surya yang mahal.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa itu pembangkit Listrik Tenaga Surya?
2. Bagaimana prinsip dasar pembangkit listrik tenaga Surya?
3. Apa kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik tenaga surya dengan pembangkit energi lainnya?
1.3 Tujuan
1. Menjelaskan pembangkit listrik tenaga surya
2. Menjelaskan prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga surya
3. Mendeskripsikan kelebihan dan kekurangan pembangkit listrik tenaga surya.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Gambar 1. Pembangkit Listrik Surya PS10
(Sumber id.wikipedia.org/wiki/Panel_surya)
Gambar 2. PLTS terbesar pertama di Indonesia
(Sumber id.wikipedia.org/wiki/Panel_surya)
Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangn listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara langsung menggunakan photovoltaic dan secara tidak langsung dengan pemusatan energi surya. Photovoltaic mengubah secara langsung energi cahaya menjadi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Pemusatan energi surya menggunakan sistem lensa atau cermin dikombinasikan dengan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari kesatu titik untuk menggerakkan mesin kalor.
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 untuk menangkap kesempatan. Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. 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 . dua tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar matahari” dan “photovoltaic” (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.
Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semikonduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC. Semakin kuat cahaya yang diterima, semakin kuat pula aliran listik yang didapatkan.
Sistem photovoltaic 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. Berdasarkan pantulan sinar matahari dari awan, hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat langit biru sedang yang benar-benar cerah.
Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan solar cell yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Para peneliti telah mengembangkan lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi matahari. Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi kemanusiaan untuk membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak ingin bergantung dengan tenaga listrik untuk mendinginkan makanan mereka. Penggunaan sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh, atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvensional. Modul film yang fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada saat hari di musim panas ketika sistem AC membutuhkan energi yang besar, hal itu membantu mengurangi beban maskimum elektrik. Baik dalam skala besar maupun skala kecil photovoltaic dapat mengantarkan tenaga ke jaringan listrik, atau dapat disimpan dalam sel-nya.
Ivanpah Solar Plant yang terletak di Gurun Mojave akan menjadi pembangkit listrik tenaga surya tipe pemusatan energi surya terbesar dengan daya mencapai 377 MegaWatt. Meski pembangunan didukung oleh pendanaan Amerika Serikat atas visi Barrack Obama mengenai program 10000 MW energi terbarukan, namun pembangunan ini menuai kontroversi karena mengancam keberadaan satwa liar di gurun.
2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di Indonesia
Di Indonesia, PLTS terbesar pertama dengan kapasitas 2×1 MW terletak di Pulau Bali, tepatnya di daerah Karangasem dan Bangli. Pemerintah memberi izin kepada siapa saja untuk meniru dan membuatnya di daerah lain karena PLTS ini bersifat opensource atau tidak didaftarkan dalam hak cipta.Wilayah Indonesia yang sudah menggunakan PLTS adalah :
· Bali
· Sulawesi Selatan
2.2 Pemasangan Panel Surya
Panel surya mengubah tenaga sinar matahari menjadi listrik. Listrik tersebut disimpan di dalam aki, kemudian aki menghidupkan lampu, TV, pompa air, dan peralatan listrik lainnya.
Dalam penggunaan panel surya / solar cell untuk membangkitkan listrik di rumah, ada beberapa hal yang perlu pertimbangkan karena karakteristik dari panel surya / solar cell :
1. Panel surya / solar cell memerlukan sinar matahari. Tempatkan panel surya / solar cell pada posisi dimana tidak terhalangi oleh objek sepanjang pagi sampai sore.
2. Panel surya / solar cell menghasilkan listrik arus searah DC.
3. Untuk efisiensi yang lebih tinggi, gunakan lampu DC seperti lampu LED.
4. Instalasi kabel baru khusus untuk arus searah DC untuk perangkat berikut ini misalnya : lampu LED (Light Emiting Diode), TV, Charge HP, komputer, dll.
2.3 Pemanfaatan Tenaga Surya Dikehidupan
a) Pembangkit Listrik Tenaga Panas Matahari
Kaca-kaca besar mengkonsetrasikan cahaya matahari ke satu garis atau titik. Panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap panas. Panasnya, tekanan uap panas yang tinggi digunakan untuk menjalankan turbin yang menghasilkan listrik. Di wilayah yang disinari matahari, Pembangkit Listrik Tenaga Matahari dapat menjamin pembagian besar produksi listrik.
Berdasarkan proyeksi dari tingkat arus hanya 354MW, pada tahun 2015 kapasitas total pemasangan pembangkit tenaga panas matahari akan melampaui 5000 MW. Pada tahun 2020, tambahan kapasitas akan naik pada tingkat sampai 4500 MW setiap tahunnya dan total pemasangan kapasitas tenaga panas matahari di seluruh dunia dapat mencapai hampir 30.000 MW, cukup untuk memberikan daya untuk 30 juta rumah.
b) Pemanas dan Pendingin Tenaga Matahari
Panas tenaga matahari menggunakan panas matahari secara langsung. Pengumpul panas matahari diatas atap dapat menyediakan air panas untuk rumah, dan membantu menghangatkan rumah. Sistem panas matahari berdasarkan prinsip sederhana yang telah dikenal selama berabad-abad, matahari memanaskan air yang mengisi bejana gelap. Teknologi tenaga panas matahari yang ada di pasar saat ini sangat efisien dan bisa diandalkan. Saat ini pasar menyediakan tenaga matahari untuk aplikasi dengan cakupan luas, dari pemanas air domestik dan pemanas ruangan di perumahan dan gedung – gedung komersial, sampai pemanas kolam renang, tenaga matahari – pendingin, proses pemanasan industri dan memproses air menjadi tawar.
Saat ini produksi pemanas air panas domestik merupakan aplikasi paling umum untuk tenaga panas matahari. Di beberapa negara hal ini telah menjadi sarana yang umum digunakan oleh gedung tempat tinggal. Tergantung pada kondisi dan konfigurasi sistem, kebutuhan air panas dapat disediakan oleh tenaga matahari hingga 100%. Sistem yang lebih besar dapat ditambahkan untuk menutupi bagian penting dari kebutuhan energi untuk pemanas ruangan. Ada dua tipe teknologi; Tabung vakum – penyedot di dalam tabung vakum menyedot radiasi dari matahari dan memanaskan cairan di dalam, seperti di panel tenaga matahari datar. Tambahan radiasi diambil dari reflektor di belakang tabung. Bentuk bundar tabung vakum membuat cahaya matahari dari berbagai sudut dapat mencapai penyerap secara langsung. Bahkan disaat mendung, ketika cahaya datang dari banyak sudut pada saat bersamaan, tabung vakum kolektor tetap dapat efektif. Kolektor solar panel datar pada dasarnya merupakan kotak yang ditutupi kaca yang ditaruh di atap seperti cahaya langit. Di dalam kotak terdapat serangkaian tabung pemotong dengan sirip pemotong terpasang. Seluruh struktur dilapisi substansi hitam yang didesain untuk menangkap sinar matahari. Sinar ini memanaskan air dan campuran bahan anti beku, yang beredar dari kolektor turun ke pemanas air di bawah tanah.
Pendingin tenaga matahari. Pendingin tenaga matahari menggunakan sumber energi panas untuk menghasilkan dingin dan atau mengurangi kelembaban udara dengan cara yang sama dengan lemari pendingin atau AC konvensional. Aplikasi ini cocok dengan energi panas matahari, sejalan dengan meningkatnya permintaan pendingin ketika panas matahari banyak. Pendingin tenaga matahari telah sukses didemonstrasikan. Penggunaan skala besar dapat diharapkan di masa depan, sejalan dengan berkurangnya biaya teknologi ini, terutama untuk sistem skala kecil.
2.4 Manfaat, Prinsip Dasar dan Prinsip Kerja
2.4.1 Manfaat
Tenaga surya yang diserap bumi adalah sebanyak 120.000 TeraWatt. Pada prinsipnya tenaga surya sebagai pembangkit listrik dengan dua cara:
· Produksi uap dengan ladang cermin yang digunakan untuk menggerakkan turbin. (Pembangkit listrik tenaga surya berskala besar)
· Mengubah sinar matahari menjadi energi listrik menggunakan photovoltaic. (Pembangkit listrik tenaga surya berskala kecil).
Tenaga surya dapat diaplikasikan sebagai berikut:
· Sebagai penerangan di rumah.
· Sebagai penerangan laumpu jalan
· Sebagai penerangan lampu taman.
· Sebagai sumber listrik untuk instalasi wireless, radio pemancar, perangkat komunikasi.
· Sebagai signal kereta api, kapal
· Sebagai portable power supply
· Sebagai pemanas untuk menggerakkan tubin pembangkit listrik tenaga surya seperti di Nevada, Amerika
· Sebagai sumber tenaga untuk perangkat satelit.Beberapa contoh penggunaan Solar Cell, dapat dilihat dalam gambar berikut
Gambar 3. Penggunaan Solar Cell
(Sumber : http://tlts.wordpress.com)
2.5.2 Prinsip Dasar
Gambar 4. Taksi Tenaga Surya
(Sumber id.wikipedia.org/wiki/Panel_surya)
Sel surya atau photovoltaic adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh Charles Fritts.
Pembangkit listrik tenaga surya tipe photovoltaic adalah pembangkit listrik yang menggunakan perbedaan tegangan akibat efek fotoelektrik untuk menghasilkan listrik. Solar panel terdiri dari 3 lapisan, lapisan panel P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan lapisan panel N di bagian bawah. Efek fotoelektrik adalah di mana sinar matahari menyebabkan elektron di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan proton mengalir ke lapisan panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton ini adalah arus listrik.
Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka terutama cocok untuk digunakan bila tenaga listrik dari grid tidak tersedia, seperti di wilayah terpencil, satelit pengorbit bumi, kalkulator genggam, pompa air, dll. Sel surya (dalam bentuk modul atau panel surya) dapat dipasang di atap gedung di mana mereka berhubungan dengan inverter ke grid listrik dalam sebuah pengaturan net metering.
Banyak bahan semikonduktor yang dapat dipakai untuk membuat sel surya diantaranya Sillicon, Titanium Oksida, Germanium, dll.
Gambar 5. Sel Surya Wafer Silikon Poly-Crystalline
(Sumber : http://www.panelsurya.com/index.php/id/home/)
Gambar 6. Sel Surya Terbuat dari Titanium Oksida, Germanium,dll
(Sumber : http://www.panelsurya.com/index.php/id/home/)
Gambar 7. Solar Cell saat terkena matahari
(Sumber : http://www.panelsurya.com/index.php/id/home/)
Hingga tahun 1980-an efisiensi dari hasil penelitian terhadap solar cell masih sangat rendah sehingga belum dapat digunakan sebagai sumber daya listrik. Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985 University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang efisiensinya mencapai 42.8% Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film photovoltaic solar cell.” Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.
Tenaga matahari dapat diubah menjadi tenaga listrik dengan dua cara:
· Photovoltaic (PV device) atau Solar Cell, yaitu mengubah cahaya matahari langsung menjadi listrik. Cara ini umumnya digunakan di daerah terpencil yang belum ada jaringan listrik konvensional. Penggunaan photovolaic banyak digunakan untuk kalkulator, jam tangan, rambu-rambu jalan, lampu penerangan taman dsb.
· Solar Power Plants, sistem ini tidak secara langsung menghasilkan listrik yaitu panas yang dihasilkan alat pengumpul panas matahari digunakan untuk memanaskan suatu cairan sehingga menghasilkan tenaga uap untuk tenaga generator.
Lebih mudahnya menerangkan cara kerja panel surya photovoltaic yaitu photon dari cahaya matahari menabrak electrons menjadi suatu energi yang lebih tinggi sehingga terjadi listrik. Istilah photovoltaic menjelaskan mode operasi suatu photodiode dimana arus yang melalui device selururuhnya terjadi karena adanya perubahan induksi tenaga cahaya. Hampir semua peralatan photovoltaic adalah berupa photodiode.
2.5.3 Prinsip Kerja
Gambar 8. Prinsip Kerja Tenaga Surya
(Sumber : http://tlts.wordpress.com)
Sinar matahari mengenai solar panel, masuk kedalam solar charg controller, arus disini masih dalam keadaan DC. Lalu dialirkan ke baterai, disini masuk kedalam inverter untuk mengubah arus DC menjadi AC lalu dapat dimanfaatkan untuk berbagai alat-alat elektronik.
2.1 Kelebihan dan Kekurangan
1. KELEBIHAN
· 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 .
· Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak.
· 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 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 tidak perlu melakukan investasi besar secara instan.
· Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa pakai yang mencapai 20 tahun.
· Masa pakainya yang panjang, mencapai 25-30 tahun, menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.
2. KEKURANGAN
· Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini ser IDR27.500/wp (watt peak) .
· Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi panas. Rata-rata 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.
· 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.
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit listrik yang mengubah energi surya menjadi energi listrik. Pembangn listrik bisa dilakukan dengan dua cara, yaitu secara langsung menggunakan photovoltaic dan secara tidak langsung dengan pemusatan energi surya. Photovoltaic mengubah secara langsung energi cahaya menjadi listrik menggunakan efek fotoelektrik. Pemusatan energi surya menggunakan sistem lensa atau cermin dikombinasikan dengan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari ke satu titik untuk menggerakan mesin kalor.
Photovoltaic (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.
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 . Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak.
Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini ser IDR27.500/wp (watt peak). Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi panas. Rata-rata panel surya saat ini mencapai efisiensi kurang dari 20%. Jika tidak terpasang dengan baik dapat terjadi over-heating pada panel surya.
3.2 Saran
Panel surya belum bisa menjadi energy alternatif bagi masyarakat Indonesia dikarenakan biaya alat dan instalasinya yang masih mahal. Oelh karena itu panel surya untuk saat ini lebih cocok untuk digunakan pada instansi, kantor pemerintahan, sekolah atau badan – badan pelayanan masyarakat. Dengan begitu meskipun terjadi pemadaman listrik, kegiatan pelayanan masyarakat, belajar mengajar dan pemerintahan tidak mengganggu seperti yang sering dialami sekarang ini.
DAFTAR PUSTAKA
Nugroho, Ahmad. Penggunaan Solar Cell, diakses 27 Maret 20014,(online) http://tlts.wordpress.com
Wikipedia, Sel Surya, diakses 26 Maret 2014,(online) http://id.wikipedia.org/wiki/
Naidoo, Kumi, Perubahan Iklim Global Energi Bersih Energi Matahari, diakses 26 Maret 2014, (online) http://www.greenpeace.org
Immanuel, David. Pembangkit Listrik Tenaga Surya, diakses pada 26 Maret 2014, (online) http://id.wikipedia.org/
Zazuli, Aplikasi Tenaga Surya, diakses 27 Maret 2014, (online) http://www.panelsurya.com/index.php/id/home/
