APLIKASI SINAR SURYA DALAM BIDANG
TEKNIK PERTANIAN
O L E H :
NAMA :
HATMURIZAL
NIM
:
J1B014037
PRODI :
TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN dan AGROINDUSTRI
UNIVERSITAS MATARAM
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pada zaman ini banyak terdapat alternatif bagi penghematan produk alam. Misalnya pada pemanfaatan energi matahari pada bidang Teknik Pertanian, seperti solar cell, photovoltaic dan rumah kaca yang umumnya banyak dijumpai di berbagai negara. Cadangan energi yang berasal dari bahan bakar 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 ke tahun (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 terbaarukan semakin cepat (Yuliarto, B., 2006).
Salah satu energi alternatif yang mempunyai peluang untuk dikembangkan adalah energi surya. Sebuah analisis pada situasi terkini dibidang pertanian dalam hal pemanfaatan energi surya memperlihatkan secara jelas perbedaan situasi antara negara industri dengan negara berkembang. Perbedaan tersebut mempunyai pengaruh yang besar terhadap kemungkinan penggunaan energi matahari dalam hal pemanfaatannnya dibidang pertanian. Dinegara industri, mekanisasi yang intensif dari produksi dibidang pertanian dihasilkan oleh produktivitas tenaga kerja yang tinggi. Penggunaan benih berkualitas tinggi, pupuk dan mekanisasi dari hampir seluruh kegiatan pertanian secara signifikan meningkatkan hasil panen. Saat ini suplai energi di negara-negara industri cukup untuk kebutuhannya. Listrik dan bahan bakar fosil tercukupi dengan harga yang relatif murah. Teknologi pemanfaatan energi surya yang dapat digunakan secara bebas dari alam harus bersaing dengan teknologi yang berefisiensi tinggi dan teknologi konvensional. Dengan kondisi tersebut, teknologi surya hanya bisa kompetitif bila biaya produksi dapat dikurangi tanpa menurunkan keandalan dan efisiensinya.
pangan. Hal lain yang perlu dicermati adalah rendahnya harga untuk produk tropis telah memperburuk situasi ekonomi di pedesaan.
Peningkatan hasil panen, perbaikan kualitas produk dan pengurangan penyusutan secara langsung dihubungkan dengan ketersediaan energi. Ketersediaan energi yang berasal dari bahan bakar fosil yang semakin lama semakin berkurang, di mana untuk sebagian negara berkembang masih import, adalah sangat mahal harganya di daerah pedesaan. Oleh karena itu penyediaan energi yang berasal dari sumber-sumber alternatif adalah sangat mendesak. Migrasi penduduk pedesaan kedaerah urban adalah disebabkan oleh kondisi kehidupan yang kurang baik karena permasalahan sosial di daerah asalnya. Problem-problem tersebut yang harus menjadi prioritas utama antara lain adalah penyediaan listrik untuk penerangan, telekomunikasi dan kegiatan-kegiatan mekanisasi pertanian seperti penggiling beras, pompa air, pengeringan komoditi pertanian dll. Salah satu alternatif untuk mengatasi permasalah tersebut adalah penyediaan energi yang berasal dari sinar matahari (energi surya). Pemanfaatan energi tersebut harus terlebih dahulu dikaji secara teknis dan ekonomi sebelum diaplikasikan secara luas di daerah pedesaan. Tulisan ini mencoba memberikan masukan mengenai peluang pemanfaatan energi surya yang ditinjau dari sudut mekanisasi pertanian. Dalam situasi krisis ekonomi saat ini, sektor pertanian masih sanggup bertahan untuk dikembangkan. Turunnya nilai tukar rupiah terhadap dolar Amerika membuat produk sektor pertanian mempunyai daya saing sebagai komoditi eksport. Disamping itu harga produk pertanian yang mengalami kenaikan dalam nilai rupiah membuat sektor ini lebih mempunyai prospek dibandingkan dengan produk dari sektor lainnya. Untuk lebih memberdayakan sektor pertanian perlu upaya untuk lebih mengefisienkan dan menggunakan cara-cara yang lebih modern. Salah satu cara tersebut adalah menggunakan sistem pertanian dengan menggunakan rumah kaca pengering. Pertanian rumah pengering didesain untuk meningkatkan produksi dengan memanfaatkan energi matahari secara langsung.
B. Rumusan Masalah
Bagaimana Aplikasi atau kegunaan dari Sinar Surya di dalam bidang Teknik Pertanian ?
C. Tujuan Penulisan
D. Manfaat Penulisan
Untuk memberikan wawasan kepada pembaca tentang manfaat dari penggunaan tenaga surya di dalam bidang khususnya Teknik Pertanian.
BAB II
LANDASAN TEORI
Sumber energi merupakan sesuatu yang memiliki kemampuan untuk menyimpan atau menghasilkan energi. Ada banyak macam jenis energi serta sumber energi yang ada di dunia ini. Masing-masing dari sumber tersebut memiliki kapasitas yang berbeda-beda. Sementara, jenis energi yang saat ini banyak dimanfaatkan oleh manusia adalah energi yang berasal dari fosil yang biasa disebut sebagai minyak bumi. Minyak bumi diolah menjadi banyak jeinis bahan bakar minyak, mulai dari aftur, bensin, solar, hingga minyak tanah.
Bahan bakar fosil atau bahan bakar mineral adalah sumber daya alam yang mengandung hidrokarbon seperti batu bara, petroleum, dan gas alam. Penggunaan bahan bakar fosil ini tellah menggerakan pengembangan industri dan menggantikan kincir angin, tenaga air, dan juga pembakaran kayu.
Ketika menghasilkan listrik, energi dari pembakaran bahan bakar fosil seringkali digunakan untuk menggerakan turbin. Generator seringkali menggunakan uap yang dihasilkan dari pembakaran untuk memutar turbin, tetapi di pembangkit listrik baru gas dari pembakaran digunakan untuk memutar turbin gas secara langsung.
Meskipun saat ini penggunaan energi alternatif sudah mulai dikembangkan namun sepertinya manusia masih sulit atau enggan untuk menjadikan energi alternatif tersebut sebagai sumber energi utama bagi kehidupannya. Entah mengapa energi alternatif masih kurang diminati oleh banyak orang saat ini, padahal banyak jenis energi alternatif yang diketahui lebih ramah terhadap lingkungan dari pada menggunakan energi yang bersifat konvensional seperti yang dipakai saat ini. Ada banyak macam sumber energi alternatif yang saat ini telah dikembangkan oleh manusia. Tujuan dari pengembangan energi tersebut adalah untuk menggantikan peranan dari penggunaan energi yang sering dipakai oleh manusia pada saat ini. Dengan adanya energi alternatif, diharapkan manusia akan beralih dan tidak lagi bergantung pada satu jenis sumber energi saja.
Selain itu, dengan adanya pengembangan energi alternatif diharapkan juga kerusakan lingkungan dapat semakin berkurang, karena energi alternatif yang ada cenderun lebih aman. Jika energi alternatif yang ada cenderung lebih aman. Jika energi alternatif yang ada benar-benar bisa berkembang dan menjadi penopang dalam setiap kegiatan manusia, kita tidak perlu lagi terlalu cemas akan terjadi kelangkaan energi dalam kehidupan kita.
Salah satu sumber energi alternatif yang telah dikembangkan adalah panel surya.Panel surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Panel surya atau juga sering disebut
Sejarah panel surya dapat dilihat jauh ke belakang ketika pada tahun 1839 Edmund Becquerel, seorang pemuda Prancis berusia 19 tahun menemukan efek yang sekarang dikenal dengan efek fotovoltaik ketika tengah berkesperimen menggunakan sel larutan elektrolisis yang dibuat dari dua elektroda. Becquerel menemukan bahwa beberapa jenis material tertentu memproduksi arus listrik dalam jumlah kecil ketika terkena cahaya. Pada tahun yang sama, usaha mereka telah berhasil membuat sebuah sel surya pertama dengan efisiensi sebesar 6%. Dari titik inilah penelitian sel surya akhirnya berkembang hingga saat ini, dengan banyak jenis dan teknologi pembuatannya.
energi non fosil yang dapat diperbaharui seperti energi matahari ini, maka secara tidak langsung telah melakukan gerakan hemat energi yang nantinya diharapkan pula akan semakin banyak energi – energi alternatif yang ditemukan, sehingga kita tidak hanya bergantung pada energi yang berasal dari fosil saja yang jumlahnya tentu akan semakin menipis.
BAB III
PEMBAHASAN
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya (matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi surya menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu bara, dan
minyak bumi.
Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun 1839, ditemukan oleh A.C. Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk mengkonversi radiasi matahari, namun sampai tahun 1955 metode itu belum banyak dikembangkan. Selama kurun waktu lebih dari satu abad itu, sumber energi yang banyak digunakan adalah minyak bumi dan batu bara. Upaya pengembangan kembali cara memanfaatkan energi surya baru muncul lagi pada tahun
1958. Sel silikon yang dipergunakan untuk mengubah energi surya menjadi sumber daya mulai diperhitungkan sebagai metode baru, karena dapat digunakan sebagai sumber daya bagi
satelitangkasa luar. Salah satu cara pemanfaatan energy surya khususnya di bidang pertanian adalah dengan metode rumah pengering.
Pengeringan di terik matahari memang bisa efektif, oleh karena suhu yang dicapai sekitar (35 s/d 45)0C. 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). Dalam kasus tertentu pengeringan dengan matahari tidak selalu bagus, seperti bahan keripik kentang tidak begitu baik mutunya bila terkena ultra violet matahari (bisa hitam oleh karena tumbuh jamur).
1. Rumah Pengering
berbeda-beda menurut keperluan dan bahkan dalam kebanyakan hal dibuat lebih dari satu tingkat. Wadah bahan (yang dikeringkan dalam rumah pengeringan) digunakan rak-rak, ataupun tempat-tempat gantungan (disesuaikan keperluan). Adapun sumber panasnya berasal dari pipa-pipa yang dialirkan menuju setiap ruang pengering. Media yang melewati pipa panas tersebut bisa 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. Untuk meningkatkan efektivitas dan efisiensi perpindahan panasnya, maka pada pipa pemanas diberikan gelang-gelang dari bahan yang bisa menghantarkan panas (memperbesar luasan kontak, pancar, maupun konveksi).
Ketel uap maupun sumber pembangkit lainnya biasanya ditempatkan di dalam ruang terpisah dengan ruang pengering (power house/power station/power generator). Karena media/udara panas berat jenisnya lebih ringan, maka kecendrungan gerakannya adalah dari bawah ke atas. Hingga karenanya pipa-pipa pemanas meski harus diletakkan di bagian bawah dan stack/cerobong 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. Karena 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.
Energi matahari merupakan energi yang utama bagi kehidupan di bumi ini. Berbagai 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 misalnya:
Energi angin yang timbul akibat adanya perbedan suhu dan tekanan satu tempat dengan tempat lain sebagai efek energi panas matahari.
Energi air karena adanya siklus hidrologi akibat dari energi panas matahari yang mengenai bumi.
Energi biomassa karena adanya fotosintesis dari tumbuhan yang notabene menggunakan energi matahari.
Energi gelombang laut yang muncul akibat energi angin.
Energi fosil yang merupakan bentuk lain dari energi biomassa yang telah mengalami proses selama berjuta-juta tahun.
2. Kompor Matahari untuk Penggorengan
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 dikurang.
3. Pengeringan Hasil Pertanian
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 yang mahal 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.
Pemanfaatan energi matahari di satu sisi dianggap ramah lingkungan karena mengurangi polusi karbon namun di sisi lain meningkatkan pemanasan global dalam pengadaan panel suryanya.
Di Jakarta pengadaan panel surya dengan ukuran 1 x 1,5 m2 dengan kapasitas 1 kW
pembuatan panel tersebut. Sedangkan untuk pemurnian silika diperlukan proses pemanasan yang lama pada suhu tinggi.
Dengan demikian, pencemaran yang terjadi saat pembuatan panel adalah selain karena pembakaran batubara yang menimbulkan emisi GHG (greenhouse gases), juga polusi kimia, dan limbah silika yang tak bisa didaur ulang, katanya.
Sebenarnya ada banyak pemanfaatan energi surya secara efektif. Aplikasi dari penggunaan energi surya dapat dikelompokkan kedalam tiga kategori yang utama : pemanasan/pendinginan, menghasilkan listrik, dan proses kimia. Dan secara garis besar, pemanfaatan energi surya dibagi menjadi 2 metode, yaitu :
1. Pemanfaatan langsung panas radiasi matahari, yang secara umum digunakan untuk
memanaskan air. Biasanya ditetapkan pada atap-atap rumah (dengan posisi datar) untuk menghasilkan air panas sebagai keperluan domestik. Contohnya seperti penerangan ruangan, pengeringan hasil pertanian dan lainnya.
2. Pembangkit daya listrik melalui sel photovoltaic. Awalnya dikembangkan unutk menyediakan
listrik peralatan-peralatan di daerah terpencil. Photovoltaic merupakan proses merubah energi cahaya menjadi energi listrik melalui media semikonduktor. Contohnya penerang ruangan dan pembangkit listrik.
4. Pembangkit Daya Photovoltaic
1. Tipe kristal tunggal Pengeringan Pembangkit uap Refrigerator 500o C Temperatur Proses industri Air Conditioning Air panas/desalinasi 100o C 50o C 30o C 5 Efisiensi konversi cukup tinggi mencapai 20%, tetapi biaya produksinya tinggi
2. Tipe kristal majemuk Efisiensinya medium dengan biaya produksi yang rendah
3. Tipe sel silikon Efisiensi dibawah 10% dan biasanya diaplikasikan pada Solar House System (SHS).
5. Distilasi Air
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. Pemanasan Air
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 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 mandi/antiseptik. Sedangkan air yang berasal 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 bawahnya 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.
Keuntungan Pemanfaatan Energi Surya, diantaranya :
Dapat diperoleh secara gratis di alam.
Sistem energi surya dan terbarukan lainnya dapat berdiri sendiri tanpa memerlukan tambahan perlengkapan penghubung dalam unit instalasi dayanya.
Bila pemanfaatannya untuk bidang pertanian, maka mempunyai peluang pasar yang belum dilirik oleh pengusaha alat dan mesin pertanian.
Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).
Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.
Penggunaan energi panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil panen akan dapat mengurangi kebutuhan akan energi fosil.
Pembangunan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan memiliki nilai ekonomis.
Kerugian pemanfaatan energinya :
Investasi awal yang besar.
Hanya menghasilkan energi/daya yang optimal pada siang hari.
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.
BAB IV
PENUTUP
A. Kesimpulan
Rumah pengering merupakan salah satu bentuk pemanfaatan enegi surya, sebagai media tanaman tertentu.
Pengembangan rumah pengeringan mempunyai banyak keuntungan seperti bersih dari debu dan hama penganggu namun rumah kaca awalnya memerlukan biaya yang besar.
Panas yang didapatkan dari matahari di siang hari dapat disimpan sebagai cadangan panas di malam hari dengan berbagai cara.
Rumah pengeringan memberikan waktu yang efisien untuk lebih meningkatkan produksi.
Energi surya banyak dimanfaatkan untuk aplikasi lainnya, bukan di bidang pertanian saja.
Kompor matahari merupakan salah satu aplikasi pemenfaatan energi surya untuk pengeringan hasil pertanian.
Penyediaan air panas sangat diperlukan oleh masyarakat, baik untuk mandi maupun untuk alat antiseptik pada rumah sakit dan klinik kesehatan.
Pemanfaatan langsung panas radiasi matahari, yang secara umum digunakan untuk memanaskan air.
Penulisan makalah ini diharapkan dapat memberikan wawasan dan menambah ilmu, juga mungkin dapat dijadikan sebagai sebuah inspirasi bagi pembaca untuk dapat mengembangkan pola pikirnya, dan memberikan kemudahan untuk mengembangkan kemampuannya di dalam bidang pertanian maupun di bidang yang lainnya.
DAFTAR PUSTAKA
NRC, 2005. Teknologi dan Aplikasi Tentang Energi Soar. Natural Resources Canada(NRC).
Prabowo A, 2003. Peluang Pemanfaatan Energi Surya di Bidang Pertanian.Rineka Cipta, Jakarta.
Republika, 2004. Pemerintah Sudah Saatnya Kembangkan Energi Surya.
Republika, Jakarta.
Yuliarto, B, 2006. Energi Surya ; Alternatif Sumber Energi Masa Depan di Indonesia. Berita Iptek.com.
