KONSEP USAHA REKAYASA LISTRIK TENAGA SURYA
“REKAYASA”
NAMA: KOBEN
SMK AL KHAIRIYAH 2
MEGIDENTIFIKASI
I. Mengidentifikasi jenis usaha pembangkit listrik tenaga surya
Jika kita melihat tingkat konsumsi energi di seluruh dunia saat ini, penggunaan energi diprediksikan akan meningkat sebesar 70 persen antara tahun 2000 sampai 2030. Sumber energi yang berasal dari fosil, yang saat ini menyumbang 87,7 persen dari total kebutuhan energi dunia diperkirakan akan mengalami penurunan disebabkan tidak lagi ditemukannya sumber cadangan baru.
Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Kondisi keterbatasan sumber energi di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi dunia dari tahun ketahun (pertumbuhan konsumsi energi tahun 2004 saja sebesar 4,3 persen), serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang terbaharukan.
Di antara sumber energi terbaharukan yang saat ini banyak dikembangkan [seperti turbin angin, tenaga air (hydro power), energi gelombang air laut, tenaga surya, tenaga panas bumi, tenaga hidrogen, dan bio-energi], tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sumber yang cukup menjanjikan.
Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt.
Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini.
Karena sel surya sanggup menyediakan energi listrik bersih tanpa polusi, mudah dipindah, dekat dengan pusat beban sehingga penyaluran energi sangat sederhana serta sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai karakteristik cahaya matahari yang baik (intensitas cahaya tidak fluktuatif) dibanding tenaga angin seperti di negara-negara 4 musim, utamanya lagi sel surya relatif efisien, tidak ada pemeliharaan yang spesifik dan bisa mencapai umur yang panjang serta mempunyai keandalan yang tinggi.
Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada 2 (dua) macam teknologi yang sudah diterapkan, yaitu:
• Teknologi energi surya fotovoltaik, energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik, pompa air, televisi, telekomunikasi, dan lemari pendingin di Puskesmas dengan kapasitas total ± 6 MW.
• Teknologi energi surya termal, energi surya termal pada umumnya digunakan untuk memasak (kompor surya), mengeringkan hasil pertanian (perkebunan, perikanan, kehutanan, tanaman pangan) dan memanaskan air.(dunia listrik.blogspot.2008)
Salah satu cara penyediaan energi listrik alternatif yang siap untuk diterapkan secara masal pada saat ini adalah menggunakan suatu sistem teknologi yang diperkenalkan sebagai Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF) atau secara umum dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik (PLTS Fotovoltaik). Sebutan SESF merupakan istilah yang telah dibakukan oleh pemerintah yang digunakan untuk mengidentifikasikan suatu sistem pembangkit energi yang memanfaatkan energi matahari dan menggunakan teknologi fotovoltaik. Dibandingkan energi listrik konvensional pada umumnya, SESF terkesan rumit, mahal dan sulit dioperasikan. Namun dari pengalaman lebih dari 15 tahun operasional di beberapa kawasan di Indonesia, SESF merupakan suatu sistem yang mudah didalam pengoperasiannya, handal, serta memerlukan biaya pemeliharaan dan operasi yang rendah menjadikan SESF mampu bersaing dengan teknologi konvensional pada sebagian besar kondisi wilayah Indonesia yang terdiri atas pulau – pulau kecil yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN dan tergolong sebagai kawasan terpencil.
Selain itu SESF merupakan suatu teknologi yang bersih dan tidak mencemari lingkungan. Beberapa kondisi yang sesuai untuk penggunaan SESF antara lain pada pemukiman desa terpencil, lokasi transmigrasi, perkebunan, nelayan dan lain sebagainya, baik untuk penerangan rumah maupun untuk fasilitas umum. Akan tetapi sesuai dengan perkembangan jaman, pada saat ini di negara-negara maju penerapan SESF telah banyak digunakan untuk suplai energi listrik di gedung-gedung dan perumahan di kota-kota besar.
Pada umumnya modul fotovoltaik dipasarkan dengan kapasitas 50 Watt-peak (Wp) dan kelipatannya. Unit satuan Watt-peak adalah satuan daya (Watt) yang dapat dibangkitkan oleh modul fotovoltaik dalam keadaan standar uji (Standard Test Condition – STC). Efisiensi pembangkitan energi listrik yang dihasilkan modul fotovoltaik pada skala komersial saat ini adalah sekitar 14 – 15 %.
Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah peralatan yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk
memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal. Sel surya dapat dianalogikan sebagai device dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa
digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu.
B. Struktur Sel Surya
1. Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga
transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO). 2. Material semikonduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar
matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material
semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga) (S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O (copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.
3. Kontak metal / contact grid
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.
4.Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.
5.Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara
semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan
mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.
Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.
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.
Seperti yang telah dijelaskan diatas, 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. Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistemsel 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 panelsurya 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.
surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur 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.
Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi.
Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya
pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi
Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.
MERENCANAKAN
I. MERENCANAKA JENIS USAHA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
SURYA
Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri dari:
Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).
Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).
Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.
Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:
Jumlah pemakaian Jumlah solar panel Jumlah baterai
II. MERENCANAKAN PORSPEK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
SURYA
Perhitungan keperluan daya adalah sebagai berikut :
Langkah Pertama : Menentukan jumlah total beban di rumah yang akan menggunakan tenaga dari solar panel.
Dari tagihan listrik, bisa dilihat tingkat konsumsinya dalam bentuk kWh (kilowatt per jam) setiap bulan. Sehingga dari situ kita bisa identifikasikan berapa kWh yang dibutuhkan tiap hari, misalnya 200 watt.
Langkah Kedua : Menentukan lama beban yang totalnya 200 watt tersebut akan dihidupkan dengan menggunakan sistem solar panel.
Boleh diasumsikan misalnya 12 jam. Jika 12 jam, berarti total konsumsi daya beban dalam sehari adalah 12 x 200 kWh = 2.400 watt.
Tentunya lebih diuntungkan jika beban yang menggunakan solar panel dinyalakan pada malam hari. Dengan begini, penggunaan baterai relatif tidak berat dan dimungkinkan jumlah baterai dapat pula dikurangi jumlahnya, karena listrik yang disupply tidak hanya oleh baterai tetapi sinar matahari masih turut memberikan supply.
Langkah Ketiga : Menghitung berapa besar dan jumlah baterai yang dibutuhkan untuk mensupply beban sejumlah total 2.400 watt:
Jumlah total 2.400 watt perlu ditambahkan sekitar 20% yang adalah listrik yang digunakan oleh perangkat selain panel surya, yakni inverter sebagai pengubah arus DC (searah) menjadi AC (bolak – balik) (karena pada umumnya peralatan rumah tangga menggunakan arus AC), dan controller (sebagai pengatur arus) yakni menutup arus ke baterai jika tegangan sudah berlebih di baterai dan memberhentikan pengambilan arus dari baterai jika baterai sudah hampir kosong.
Sehingga jika ditambahkan 20%, maka total daya yang dibutuhkan adalah 2.400 x (2.400 x 20%) = 2.880 watt.
Dari 2.880 watt tersebut, jika dibagi 12 V ( tegangan umum yang dimiliki baterai) maka kuat arus yang dibutuhkan adalah 240 Ampere. Maka, jika kita menggunakan baterai yang sebesar 65 Ah 12 V, maka kita membutuhkan 4 baterai (65 x 12 x 4 = 3.120 watt).
Dengan mendapatkan 3.120 watt ini, akan didapatkan jumlah panel yang dibutuhkan, termasuk besarannya yakni sebagai berikut. Jika menggunakan ukuran panel yang 100 wp (watt peak), maka dalam sehari panel ini kurang lebih menghasilkan supply sebesar 100wp x 5 (jam) = 500 watt.
Adapun 5 jam didapat dari efektivitas rata-rata waktu sinar matahari bersinar di negara tropis seperti Indonesia, dan 5 jam ini sudah menjadi semacam perhitungan rumus baku efektivitas sinar matahari yang diserap oleh panel surya. Maka jika 1 panel yang 100 wp mampu memberikan listrik sejumlah 500 watt, didapatkan total panel yang dibutuhkan adalah sejumlah 3.120 watt / 500 watt = 7 panel (baiknya kita lebihkan).
III. MERENCANAKAN PROSES PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik (biasanya disebut juga Sel surya) adalah piranti
menghasilkan 0,5-1 volt tergantung dari intensitas cahaya matahari dan jenis zat semikonduktor yang dipakai. Sementara itu intensitas energi yang terkandung dalam sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi besarnya sekitar 1000 Watt. Tapi karena daya guna konversi energi radiasi menjadi energi listrik berdasarkan efek fotovoltaik baru mencapai 25%, sehingga produksi listrik. maksimal yang dihasilkan sel surya baru mencapai 250 watt per m2 . Komponen utama PLTS adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya (fotovoltaik). Modul surya tersusun dari beberapa sel surya yang dihubungkan secara seri dan paralel. Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan serta mudah dirawat. Sedangkan kendala utama dalam pengembangan energi surya adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relative masih tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter yang sesuai kebutuhan. Sistem PLTS dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar.1 Sistem PLTS PLTS dapat di manfaatkan untuk berbagai macam sistem catudaya yaitu:
a. Sistem listrik penerangan rumah seperti : sistem sentralisasi, semi-sentralisasi, sistem desentralisasi, dan sistem hibrid.
b. Sistempompa air, seperti :pompa air minum, pompairigasi.
c. Sistem kesehatan, seperti : penyimpanan vaksin, penyimpanan darah, penerangan puskesmas terpencil,dll.
d. Sistem komunikasi, seperti : televisi, repeater, radio repeater, komunikasi kereta api. e. Sistem pemandu transportasi, seperti : radio sinyal bandara, lampu suar untuk navigasi dan persimpangan jalan kereta api.
f. Sistem proteksi karat, seperti : proteksi katodik untuk jembatan, pipa, proteksi struktur baja. g. Lain-lain, seperti : lampu penerangan jalan, sistem pencatat gempa, lampu taman, air mancur, kalkulator dan mobil surya.
Ada 5 keuntungan PLTS, diantaranya :
1. Energi yang digunakan adalah energi yang tersedia secara cuma-cuma. 2. Perawatannyamudahdansederhana.
3. Tidak terdapat peralatan yang bergerak, sehingga tidak perlu penggantian suku cadang dan penyetelan pada sistem pelumasan.
4. Peralatan bekerja tanpa suara dan tidak berdampak negative terhadap lingkungan. 5. Dapatbekerjasecaraotomatis.
IV. MERENCANAKAN ANALISA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
contoh perhitungan untuk sebuah rumah tangga sederhana.
Sebuah rumah sederhana memerlukan catu daya listrik untuk mensuplai beban-beban sebagai berikut :
3 buah lampu TL (DC) 6 Watt, beroperasi 12 jam sehari
1 buah tape recorder 12 watt, beroperasi 8 jam sehari
1 buah TV berwarna 175 Watt (beban AC), beroperasi 8 jam sehari
Teganganoperasisistemadalah 12 Volt Penentuan kapasitas baterai, jumlah modul dilakukan dengan mengikuti bagan seperti yang terlihat pada gambar.2 diatas. Hasilperhitunganadalahsebagaiberikut : Jumlah Total Ah/hari
Beban-beban DC (3 buahLampu TL DC + 1 buah Tape recorder) :
(3 x 6 watt/12 volt x 12 jam) + (12 Watt/12 volt x 8 jam) = 24 Ah Beban AC (TV berwarna) :
(75 Watt x 6 jam)/0,85)/12V= 45 Ah Total Ah/hari :
Itot = (24 Ah + 45 Ah) = 69 Ah
Total Arus panel sel Surya = (83 Ah)/4,1jam
= 20,2 A
Jumlah Total modul yang diperlukan. Terlebih dahulu harus dipilih jenis modul yang akan digunakan berdasarkan spesifikasi yang diberikan oleh
pabrik/distributor. Misalnya dipilih modul jenis MSX 60 buatan Solarex. Dengan data-data sebagai berikut :
Ioperasi = 3,5 Ampere Vnominal = 12 Volt Sehingga :
Jumlahmodul yang tersusunparalel = 18,5 Ampere/3,5 Ampere
= 5,3atau 6 buah
Jumlahmodultersusun Seri
Σ Modulseri =12 V/12 V = 1 buah Jumlah total Modul = 6x1 = 6 buah Kapasitas minimum baterai yang di perlukan. Dengan memilih waktu cadangan selama 5 hari, maka : Bateraicap = (Itotalbeban x 1,2) x trec = 83 Ah/hari = 415 Ah Karena umumnya baterai mempunyai kemampuan sampai 80%, maka kapasitas minimum baterai yang akan dipilih harus dibagi lagi dengan faktor 0,8, sehingga kapasitas minimum baterai menjadi : 415 Ah/0,8 = 518,75 Ah. Baterai atau aki yang dipilih harus mempunyai kapasitas diatas 519 Ah.
MENGORGANISASIKAN
I. MENGORGANISASIKAN JENIS USAHA PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA SURYA
pulau-pulau kecil terluar, sekaligus meningkatkan kemandirian dan ketahanan energi nasional.
Salah satu tujuan kemandirian dan ketahanan energi nasional dalam Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) adalah tercapainya pengelolaan sumber daya energi yang optimal, terpadu, dan berkelanjutan. Untuk mendukung tujuan tersebut, aspek pengoperasian dan p
emeliharaan suatu pembangkit menjadi sangat penting dalam rangka menjaga keberlangsungan dan kesinambungan penyediaan tenaga listrik dari suatu PLTS sehingga manfaatnya dapat terus dinikmati. Untuk mewujudkan hal tersebut, Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi (EBTKE) menyusun buku Panduan Pengoperasian dan Pemeliharaan PLTS off-grid. Panduan ini berisi gambaran umum dan penjelasan tentang metode pengoperasian, metode pemeliharaan, penanganan gangguan hingga mekanisme pencatatan pengoperasian dan pemeliharaan dari suatu PLTS off-grid.
II. MENGORGANISASIKAN PROSPEK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
SURYA
bentuk foton. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. Ketika foton ini mengenai permukaan sel surya, elektron-elektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Prinsip ini di kenal sebagai prinsip photoelectric. Sel surya dapat tereksitasi karena terbuat dari material semikonduktor; yang mengandung silicon . Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensitif: lapisan (tipe-n) dan lapisan positif (tipe-p) Listrik yang dihasilkan oleh modul dapat langsung disalurkan ke beban ataupun disimpan dalam baterai sebelum digunakan ke beban: lampu, radio, dll. Pada malam hari, dimana modul surya tidak menghasilkan listrik, beban sepenuhnya dicatu oleh battery. Demikian pula apabila hari mendung, dimana modul surya menghasilkan listrik lebih rendah dibandingkan pada saat matahari benderang.
III. MENGORGANISASIKAN PROSES PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Sebagian besar orang selalu menanyakan kapasitas PLTS dengan ukuran listrik PLN, seperti 450W, 900 W dan seterusnya. Kapasitas terpasang tersebut dalam PLTS sering disebut sebagai Wp (Watt Peak) yang menunjukkan kapasitas dari modul surya pada saat matahari dalam kondisi terik/puncak. Kapasitas modul surya yang tersedia sangat banyak: 10 Wp, 30 Wp, 40 Wp, 50 Wp, 65 Wp, 70 Wp, 80 Wp, 100 Wp, 125 Wp, 150 Wp, dan 160 Wp.
diterimanya. Tingkat radiasi ini berbeda dari satu tempat ke lainnya, dipengaruhi oleh letak lokasi dari khatulistiwa (latitude), ketinggian dari permukaan laut (altitude), awan, tingkat polusi, kelembaban, dan suhu. Namun demikian untuk memudahkan, di Indonesia dapat dipakai patokan 1 modul surya kapasitas 50Wp dapat menghasilkan listrik sebesar 150 Wh (Watt hour atau Watt Jam) per hari.
b. Untuk menghitung berapa listrik yang akan diperlukan untuk mengoperasikan peralatan elektronik (Wh), kalikan Watt (AC ataupun DC) peralatan dengan lamanya (Jam) peralatan tersebut akan dipakai setiap hari (kumulatif). Misal, jika 1 buah lampu 10 watt, ingin dinyalakan dalam satu hari kumulatif selama 15 jam, maka akan dibutuhkan listrik sebanyak 10 Watt x 1 buah x 15 Jam = 150 Wh (Watt Jam-Watt Hour). Masukkan peralatan lainnya dalam tabel berikut:
Jenis Peralatan Watt
Jumlah Peralatan Jam Menyala per hari Wh (Watt Jam) 1. Lampu Teras 10
1 15 150
2. Lampu Kamar 6
3 5 90
3. Radio/Tape 15
2 2 30
………. ………. ………. ……….
JUMLAH (Wh)
270
c. Maka akan dibutuhkan PLTS sebesar: 270 Wh ÷ 150 Wh = 1.8 buah, dibulatkan menjadi 2 buah PLTS dengan modul surya @ 50 Wp.
F. Pembagian Sistem PLTS
Pembagian sistem PLTS Secara garis besar sistem kelistrikan tenaga surya dapat dibagi menjadi :
IV. MENGORGANISASIKAN ANALISA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
SURYA
Sistem ini dapat diterangkan secara visual, listrik yang dihasilkan oleh array dirubah menjadi listrik AC melalui power conditioner, lalu dialirkan ke AC load. AC load disini dapat berupa listrik yang diperlukan di perumahan atau kantor. Yang menjadi ciri utama dari sistem ini adalah dihubungkannya AC load ke jaringan distribusi listrik yang dimiliki oleh perusahaan listrik. Jadi apabila listrik yang dihasilkan oleh solar panel cukup banyak -melebihi yang dibutuhkan oleh AC load maka listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan distribusi yang ada. Sebaliknya apabila listrik yang
dihasilkan solar panel sedikit –kurang dari kebutuhan ac load maka kekurangan itu dapat diambil dari listrik yang dihasilkan perusahaan listrik. Hal ini di banyak negara-negara industri maju secara peraturan telah memungkinkan.
b. Sistem Independensi
listrik untuk pulau-pulau yang terpencil.Dalam sistem ini, battery memainkan peranan yang sangat vital. Bila ada kelebihan listrik yang dihasilkan, misalnya pada siang hari, listrik ini disimpan di battery. Dan pada malam hari listrik yang disimpan ini dialirkan ke load.
G. Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya a. Kelebihan Energi Surya
Ø Tersedia bebas dan dapat diperoleh secara gratis di alam.
Ø Persediaan energi surya hampir tak terbatas, yang bersumber dari matahari (surya). Ø Tanpa polusi dan emisi gas rumah kaca sehingga dapat mengurangi pemanasan global. Ø Dapat dibangun di daerah terpencil karena tidak memerlukan transmisi energi maupun transportasi sumber energi.
b. Kekurangan Energi Surya
Ø Secara umum membutuhkan investasi awal yang besar (mahal).
Ø Untuk mencapai efisiensi rata-rata yang tinggi, pada umumnya tipe sel surya memerlukan permukaan areal yang luas. Oleh karenanya anda seringkali menjumpai panel-panel fotovoltaik berbentuk persegi empat yang menyerupai lembaran papan kayu lapis.
Ø Efisiensi sel surya sangat dipengaruhi oleh polusi udara dan kondisi cuaca. Ø Sel surya hanya mampu membangkitkan energi sepanjang siang hari saja. Ø Pembuatan sel surya masih mahal.
Karena berbagai kekurangan tersebut, kemampuan sel surya dalam menghasilkan tenaga listrik belum dapat mencapai efisiensi tertinggi. Tambahan pula sel-sel surya tersebut jika belum dapat diproduksi sendiri maka harus diadakan dengan cara impor. Maka pemanfaatannya menjadi lebih mahal dibandingkan dengan pemanfaatan energi fosil (minyak, gas dan batubara). Saat ini biaya energi surya diperkirakan mencapai dua kali lipat biaya energi fosil.
Kesimpulan : Telah berhasil didapatkan kombinasi antara jumlah panel surya dan baterai untuk mensupply listrik sejumlah total 3.120 watt yang dinyalakan selama 12 jam sehari dimana beban yang menggunakannya dinyalakan pada malam hari antara pukul 18.00 s/d 06.00 yakni : 7 PANEL SURYA YANG 100 WP DAN 4 BUAH BATERAI 65Ah 12 V.
