PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTING SURYA (SEL SURYA) SEBAGAI SUMBER LISTRIK UTAMA
MAKALAH
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Bahasa Indonesia Keilmuan
yang dibina oleh Ibu Endah Tri Priyatni
oleh :
Lukman Dwi Sabekti 130534608498
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat-NYA yang telah memberikan kesempatan waktu bagi penulis dalam menyusun makalah Pemanfaatan Energi Matahari dengan Genting Surya (Sel Surya) Sebagai Sumber Energi Utama. Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis menerima bantuan dari berbagai pihak sehingga dalam waktu yang relatif singkat makalah yang sederhana ini dapat terwujud.
Penulis sudah berusaha membuat makalah ini dengan sebaik – baiknya. Oleh sebab itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak. Dengan iringan do’a semoga makalah ini dapat bermanfaat dalam pengembangan pendidikan dan pola pikir pembaca. Dan dari penulis sendiri kami ucapkan terima kasih, dan semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua, amin.
Malang, 14 Februari 2014
Hormat Saya
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kehidupan manusia tidak bisa lepas dari apa yang kita sebut dengan energi. Aktivitas apapun memerlukan energi, akan tetapi energi fosil-lah yang selama ini kita gunakan. Sadar atau tidak energi fosil yang sudah sangat lama mengisi hidup kita butuh jutaan tahun dalam prosesnya agar bisa diolah, dan setelah diolah kemudian bisa kita gunakan seperti sekarang serta tidak dapat diperbaharui.
Contoh dari energi fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya. Kendaraan bermotor yang kita lihat di jalanan, kapal di lautan, pesawat terbang di udara pada umumnya menggunakan energi fosil sebagai sumber tenaganya. Penjual gorengan di manapun, rumah makan, restoran, dan sebagainya pada umumnya menggunakan gas dan minyak sebagai sumber tenaga, yang artinya menggunakan energi fosil dalam kegiatannya. Untuk itu kita harus sadar betapa pentingnya energi fosil dalam kehidupan kita sehari-hari.
Kabar yang terdengar akhir-akhir ini adalah bahwa energi fosil sudah mendekati batasan puncak. Artinya, terjadi kelangkaan energi fosil seperti bahan bakar minyak (BBM). Dengan pertumbuhan populasi manusia di dunia sangat pesat mendorong kebutuhan ekstra terhadap sumber energi. Oleh sebab itu gerakan hemat energi sudah merupakan hal wajib di seluruh dunia. Serta merubah pola penggunakan energi, dari energi fosil ke energy non fosil atau energi terbarukan seperti energi surya, energi angin, energi air, energi gas dan lainnya.
Sumber listrik yang berasal dari energi matahari sering disebut dengan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya atau bias disingkat menjadi PLTS. PLTS ini menggunakan sel surya (genting surya) akan bermanfaat untuk keperluan apa saja dan di mana saja baik dibangunan besar, dipabrik, diperumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya hamper tidak menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya. Energi surya adalah energi yang efisien, hemat, sederhana, dan ramah lingkungan tanpa menimbulkan polusi. Sehingga penciptaan pembangkit listrik tenaga surya sangat bisa diandalkan di dalam kehidupan masyarakat yang semakin modern dalam era globalisasi ini.
Sel surya (genting surya) menghasilkan tegangan output dengan nilai yang berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaannya. Genting surya akan menghasilkan tegangan maksimum saat intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya maksimal dan akan tegangan output serta kemampuan mengalirkan arus akan turun seiring turunnya intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Perubahan nilai tegangan ini akan menghambat sistem pengisian baterei apabila sel surya langsung dihubungkan dengan baterei.
Pada saat tegangan mencapai nilai maksimum, arus pengisian baterei bisa melebihi arus pengisian yang dibutuhkan, hal ini dapat memperpendek usia pemakaian baterei. Begitu juga saat tegangan output sel surya turun, maka pengisian tidak dapat berlangsung. Dengan permasalahan diatas, dibutuhkan suatu rangkaian dan kontrol yang mampu menghasilkan tegangan output yang stabil dengan input dari genting surya yang berubah-ubah.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dari materi diatas saya dapat membuat pertanyaan sebagai berikut :
1. Apa yang dimaksud dengan energi matahari dengan genting surya (sel surya)?
2. Bagaimana proses terjadinya energi listrik dari energi matahari dengan genting surya (sel surya)?
1.3 TUJUAN PENULISAN
Dari latar belakang dan rumusan maslah diatas saya mempunyai tujuan penulisan sebagai berikut :
1. Menjelaskan pengertian dari energi matahari
2. Menjelaskan pengertian dari energi matahari dengan genting surya (sel surya)
3. Menjelaskab proses terjadinya energi listrik dari energi matahari dengan genting surya (sel surya)
4. Menjelaskan manfaat yang dihasilkan dari penggunaan energi matahari menjadi energi listrik
1.4 METODE PENULISAN
Metode yang digunakan penulis dalam penyusunan makalah ini yaitu dengan mengumpulkan informasi yang bersumber dari berbagai buku bacaan dan informasi dari internet.
2.1
PENGERTIAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTING SURYA (SEL SURYA)Matahari terletak berjuta-juta kilometer dari bumi. Kira-kira jaraknya 149 juta kilometer, akan tetapi menghasilkan jumlah energi yang luar biasa banyaknya. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi menerima sekitar 1000 watt energi matahari per-meter persegi. Kurang dari 30% energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47% dikonversikan menjadi panas, 23% digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja yang terdapat di atas permukaan bumi, sebagaian kecil 0,25% ditampung angin, gelombang dan arus dan masih ada bagian yang sangat kecil 0,025% disimpan melalui proses fotosintesis (Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro).
Energi yang dipancarkan oleh matahari cukup untuk memenuhi kebutuhan energi seluruh penduduk manusia dibumi selama satu tahun, apabila ditangkap dengan benar. Contohnya digunakan untuk mengeringkan pakaian ,mengeringkan hasil panen, digunakan pada proses fotosintesis dan menghasilkan energi listrik.
Tenaga surya yang bisa dimanfaatkan menjadi energi lisrik menggunakan sel surya. Sel surya merupaka sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau
fotovoltaik.
Pada dasarnya sel surya terdiri atas sambungan atau 2 terminal yaitu p–n. Fungsinya atau cara kerja dari sambungan p-n ini sama dengan dioda (diode). Ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, energi yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh elektron pada sambungan p–n untuk berpindah dari bagian dioda tipe–p ke tipe–n dan untuk selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel .
untuk berbagai aplikasi. Sehingga sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya terdiri dari 28–36 sel surya.
Tegangan yang dihasilkan berupa tegangan DC sebesar 12 volt ketika pada kondisi penyinaran secara normal. Untuk memperbesar nilai tegangan dan arus yang dikeluarkan modul surya dengan cara menggabungkan modul surya secara paralel atau seri sesuai dengan daya yang dibutuhkan pada aplikasi tertentu.
Modul surya biasanya terdiri dari 28 – 36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output
(Wind and Solar Power Systems Mukund R. Patel, Ph.D., P.E.,U.S. Merchant Marine Academy, Kings Point, New York)
STRUKTUR SEL SURYA
Seiring dengan berkembangnya teknologi dan sains, jenis-jenis dari sel surya mulai berkembang dengan berbagai inovasi. Mulai dari struktur dan bagian-bagian penyusun sel surya yang berbeda. Sel surya yang secara umum yaitu sel surya dengan struktur berbasis material silicon. Biasanya sel surya dengan struktur silicon digolongkan sel surya generasi pertama sedangkan sel surya dengan struktur film atau yang mempunyai laisan tipis tergolong sel surya generasi kedua.
terbuat dari kristal silikon dengan efisiensi 10–12%. Yang ketiga adalah silikon jenis amorphous, yang berbentuk film tipis. Efisiensinya sekitar 4%–6%. Panel surya jenis ini banyak dipakai di mainan anak-anak, jam dan kalkulator. Yang terakhir adalah panel surya yang terbuat dari GaAs (Gallium Arsenide) yang lebih efisien pada temperatur tinggi.
Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon
sebagai semikonduktor
(http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkit-listrik-tenaga-surya/)
(Djoko Adi Widodo, Suryono, Tatyantoro A., Tugino. 2009)
Bahan sel surya tipe p-n terdiri dari kaca pelindung dan material
adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type dan N-type untuk menghasilkan medan listrik, logam tipis adalah saluran awal dan saluran akhir untuk mengirim elektron ke peralatan listrik.
2.2 PROSES TERJADINYA ENERGI MATAHARI MENJADI ENERGI
LISTRIK
Dalam cahaya matahari terkandung energi dalam bentuk foton. Energi foton merupakan energi pendorong electron yang berupa panas. Ketika foton mengenai permukaan sel surya, electron–elektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Sel surya dapat tereksitasi karena terbuat dari material semikonduktor yang mengandung unsur
silicon. Unsur silicon terdiri atas dua jenis lapisan yang sensitive terhapan panas matahari atau perpindahan electron. Yang pertama lapisan negatif (tipe–n) dan lapisan positif (tipe–p). Dalam proses rangsangan foton sampai mendorong electron untuk berpindah dikenal sebagai prinsip
Sel Surya (Genting surya)
Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan atau disimpan lebih dahulu ke dalam batere. Arus listrik yang dihasilkan adalah listrik dengan arus searah (DC) sebesar 3,5 A. Besar tegangan yang dihasilkan adalah 0,5volt – 1volt. Untuk mendapatkan output yang diinginkan maka panel surya dihubungkan secara seri atau parallel. sedangkan untuk memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat tambahan yang disebut inverter.
Cara bekerja Sel Surya
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p–n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe–p dan tipe–n. Semikonduktor terdiri dari ikatan–ikatan atom yang terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe–n mempunyai kelebihan elektron (muatan negative) sedangkan semikonduktor tipe–p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya.
Kondisi kelebihan elektron dan hole bisa terjadi apabila 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.
Junction semikonduktor tipe – p dan tipe – n
(Wind And Solar Power Sistems karangan Mukund R. Patel)
selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang.
Cara kerja sel surya dengan prinsip p–n junction
(Photovoltaic Systems Enginering Second Edition oleh Roger A Messenger Jerry Ventre)
2.3 MANFAAT YANG DIHASILKAN DARI PENGGUNAAN GENTING
SURYA
Panel surya penghasil listrik diklaim memiliki masa pakai lebih dari 20 tahun, berarti kita bisa menggunakannya untuk jangka waktu yang cukup lama. Karena itu panel yang berisi sel-sel surya ini merupakan investasi untuk jangka panjang. Sistem pembangkit listrik independen ini juga menyediakan alternatif listrik selain PLN yang dapat diandalkan pada waktu PLN terjadi permasalahan seperti kerusakan jaringan, pemadaman sementara atau pemutusan listrik (Energi yang Terbarukan” karangan PNPM mandiri).
Keuntungan menggunakan sel surya secara umum sebagai sumber listrik mandiri adalah :
1. Sangat cocok untuk Indonesia yang berada di khatulistiwa dan mendapat sinar matahari sepanjang tahun
3. Menghemat listrik dalam jangka panjang 4. Mengurangi pemanasan global
5. Bersih dan ramah lingkungan
6. Umur panel surya yang panjang
7. Tidak tergantung dengan PLN
Perbandingan dengan pemakaian 4 buah lampu 20 Watt selama sebulan dapat dihitung sebagai berikut:
1. Pemakaian listrik PLN (konvensional) rata-rata pemakaian 8 jam
2. 4 buah lampu 20 Watt / bulan = 4 lampu x 20 Watt x 8 jam x 30 hari = 19.200 Watt atau 19,2kW
3. Biaya listrik perbulan untu pemakaian 4 buah lampu = 19,2kW x
Rp795,- = Rp 15.264
4. Biaya listrik per 20 tahun dengan standar TDL saat ini = Rp
15.264,- x 12 bulan x 20 tahun = Rp 3,6 juta
Maka penggunaan panel surya 50WP dengan 4 lampu LED biayanya akan relatif sama dengan biaya investasi awal pembelian sistem pembangkit listrik surya 50WP, tentunya bila kita realistiskan dengan kemungkinan kenaikan TDL di tahun – tahun mendatang, maka biaya listrik untuk 4 buah lampu 20 Watt kemungkinan lebih besar dari investasi awal panel surya tersebut (
PENUTUP KESIMPULAN
Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan. Energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara langsung sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi surya ini dapat dilakukan secara termal maupun melalui energi listrik. Terkait dengan energi surya, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Energi surya merujuk pada radiasi energi dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan oleh matahari.
Kebutuhan listrik rumah tinggal bisa menggunakan energi alternatif yaitu sistem pembangkit listrik tenaga surya menggunakan panel surya. Panel surya bisa bertahan hingga 20 tahun lebih sehingga merupakan investasi jangka panjang. Biaya pengadaan sistem mungkin cukup besar, namun cukup setara dengan biaya listrik selama waktu penggunaan panel yaitu 20 tahun. Sistem panel surya sangat baik bila dikombinasikan dengan lampu LED.
SARAN
Kepada masyarakat sebaiknya segera memakai Pembangkit Listrik Tenaga Surya karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan stop global warming. Pemerintah hendaknya segera mengembangkan sistem Listrik Tenaga Surya di kalanganan masyarkat kalau bisa system ini di subsidi supaya semua lapisan masyarakat bisa merasakan manfaatnya.
DAFTAR RUJUKAN
Dalam buku “Wind And Solar Power Sistems” karangan Mukund R. Patel, dijelaskan secara rinci mengenai perkembangan teknologi sel surya, karakteristik kerja sel surya, pengaruh cahaya matahari, suhu, dan kondisi sekitar terhadap sel surya, serta beberapa contoh instalasi dan perakitan sel surya. Dalam buku ini juga diberikan beberapa contoh aplikasi penggunaan sel surya sebagai supply energi tambahan.
Dalam buku ”Energi yang Terbarukan” karangan PNPM mandiri, dijelaskan secara rinci mengenai apa yang dimaksud dengan energi, mulai dari energi matahari, energi angin, energi air, dan juga biogas. Dalam buku ini juga diberikan beberapa contoh aplikasi dari pemanfaatan energi matahari dalam kehidupan sehari – hari.
Dalam suatu laporan penelitian “Pemberdayaan Energi Matahari Sebagai Energi Listrik Lampu pengatur Lalu Lintas” yang disusun oleh Drs. Djoko Adi Widodo, MT : Drs Suryono, MT : Tatyantoro andrasto, ST., MT : Tugino, ST., MT menjelaskan Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Photovoltaic. Dalam laporan tersebut diberikan penjelasan mengenai konstruksi dari Photovoltaic dan Skema Sistem Lampu Lalu Lintas dengan Tenaga Cadangan Energi Matahari.
Dalam suatu laporan penelitian “Penggunaan Energi Angin dan Matahari Sebagai Sumber Energi dengan Sistem Hybrid” yang disusun oleh Tri Tjahjono dan Erwan Widodo, menjelaskan Sketsa Instalasi Sistem Hybrid dan tenaga listrik yang dihasilkan. Didalam laporan tersebut dijelaskan juga mengenai perhitungan tenaga listrik yang dihasilkan serta berapa lama waktu untuk mengisi baterai.
Photovoltaic, Intruksi untuk Pemasangan Photovoltaic Sistem, dan Aplikasi dari Photovoltaic.
Dalam suatu situs http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkit-listrik-tenaga-surya/ menjelaskan tentang Kosep Kerja PLS, komponen – komponen dari PLTS, sistem kelistrikan dari PLTS
Dalam suatu situs
http://mayaerna.blogspot.com/2013/06/bagian-12-sel-surya.html menjelaskan apa yang dimaksud dengan sel surya atau yang sering
