Pemanfaatan Langsung Panas Radiasi Matahari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Matahari

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1 LATAR BELAKANG 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  meningkatnyakebutuhan  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  bagisumber  energi  yang  terbaharukan  (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  perb edaan  situasi  antara  negara  industri  dengan  negara  berkembang. Perbedaan  tersebut mempunyai  pengaruh  yang  besar  terhadap  kemungkinan  penggunaan energi  matahari  dalam  hal  pemanfaatannnya  dibidang  pertanian. Ketersediaan  energi  yang berasal  dari  bahan  bakar  fosil  yang  semakin  lama  semakin  berkurang,  dimana  untuk sebagian  negara  berkembang  masih  import,  adalah  sangat  mahal  harganya  di  daerah pedesaan.  Oleh  karena  itu  penyediaan  ener gi  yang  berasal  dari  sumber-sumber  alternatif adalah  sangat  mendesak.  Migrasi penduduk  pedesaan kedaer ah  urban  adalah  disebabkan oleh  kondisi  kehidupan  yang  ku rang  baik  karena  permasalahan  sosial  didaerah  asalnya. Problem-problem  tersebut  yang  harus  menjadi  prioritas  utama  antara  lain  adalah  : penyediaan  listrik  untuk  penerangan,  telekomunikasi  dan  kegiatan-kegiatan  mekanisasi pertanian seperti  pen ggiling  beras, pompa  air,  pengeringan komoditi pertanian  dll. Salah satu  alternatif  untuk  mengatasi  permasalah  tersebut  adalah  pen yediaan  energi  yang berasal  dari  sinar  matahari  (energi  surya).  Pemanfaatan   energi  tersebut  harus  terlebih dahulu  dikaji  secara  tek nis  dan  ekonomi  sebelum  diaplikasikan  secara  luas  didaerah pedesaan.  Tulisan  ini  mencoba  memberikan  masukan  mengenai  peluang  pemanfaatan energi surya.    1.2 RUMUSAN MASALAH 1.2.1 Bagaimana pemanfaatan langsung panas radiasi matahari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Matahari ?   1.3 TUJUAN 1.3.1 Mengetahui informasi pemanfaatan langsung panas radiasi matahari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Matahari ?

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

    2.1 ENERGI SURYA  Energi  dari  matahari  tiba  dibumi  adalah  dalam  bentuk  radiasi  elektromagnetik yang  mirip  dengan  gelombang  radio  tetapi  mempunyai  kisaran  frek wensi  yang  berbeda. Energi  dari  matahari  tersebut  dikenal  di  Indonesia  sebagai  energi  surya.  Energi  surya dikatakan sebagai pancaran ( irradiance ) (NRC, 2005). Rata-rata nilai dari  pancar an surya ( solar  irradiance )  diluar  atmosfir  bumi  adala3 W/m     (Barlow, R.  et  all,  1993) dan angka tersebut  setara  dengan d aya  alat  pengering  rambut  (hair d ryer)  untuk  setiap  meter persegi  (NR C,  2005).  Tetapi  karena  melalui  atmosfir,  banyak  energi  yang  terserap  oleh molekul-molekul  debu,  molekul-molekul  uap  air  dsb.  Maka  total  energi  yang  sampai disebut  sebagai  pamcaran  global  ( global  irradiance ).  Global  irradiance  terdiri  dari  dua komponen,  yaitu  :  radiasi  yan g  langsung  memancar  dari  matahari  dan  radiasi  hamburan ( diffuse  radiation ) dari  angkasa. Global  radiasi  bervariasi  kar ena  beberapa  faktor,  antara lain  :  perubahan  sudut  penyin aran  surya,  panjang  lintasasn  sinar  yang  dilalui  diatmosfir, pergantian musim dan posisi garis lintang. Energi  surya  yan g  diterima  dalam  satu  hari  dapat  berv ariasi  mulai  dari  0.55  kWh/m (2  MJ/m )  pada  daerah  dingin sampai  5.55  kWh/m   (20  MJ/m )  pada  daerah  tropis  (Kenna,  J.  and  Bill  Gillet,  1985). Pada  cuaca cerah,  energi hamburan  sinar  matahari mungkin hanya 15– 20% dari global irradiance , sebaliknya pada hari cuaca berawan akan mencapai 100 %. Energi  surya  memiliki  densitas  yang  tipis  sehingga  memerlukan  areal  yang  luas untuk  mengumpulkann ya.    Ada  banyak  cara  pemanfaatan  energi  surya  secara  efektif. Aplikasi  dari  pen ggunaan  energi  surya  dapat  dikelompokkan  ke  dalam  ada  tiga  kategori yang  utama:  pemanasan/pendinginan,  menghasilk an  listrik,  dan  proses  kimia.  Aplikasi yang  umum  dan  populer  adalah  untuk  memanaskan  air dan  ruangan.  Secara  garis  besar, pemanfaatan  energi  surya  dibagi  menjadi  dua  metode,  yaitu  : (1)  pemanfaatan  langsung panas radiasi matahari dan (2) pembangkit daya listrik melalui sel photovoltaic. 2.1.1 Pemanfaatan langsung panas radiasi matahari Kolektor  panas  matahari  secara  umum  digunakan  untuk  memanaskan  air. Biasanya diterapkan  pada  atap-atap  rumah  (dengan  posisi  datar)  untuk  menghasilkan air panas seb agai  keperluan domestik.  Tipe tabun g  ruang hampa  ( vacuum tube type ) dan tipe reflektor  lengkung  ( curved  reflector  type )  adalah  ban yak  tersedia  dipasaran  untuk menghasilkan  uap  bertemperatur  tinggi  untuk  pembangkit  daya.  Larutan  Lithium Bromide  (LiBr)  biasanya  digunakan  sebagai  komponen  penyerap  energi  surya  pada peralatan  pemanas  air.  Penyerap  d ebu  yang  padat  seperti  Zeolit  dapat  juga  digunakan sebagai  p enyimpan  energi  surya  dengan  memanfaatkan   perb edaan  di temperatur  antara siang malam. 2.1.2Pembangkit daya photovoltaic Pembangkit  daya  listrik  dengan  men ggunakan  photovoltaic  pada  awalnya dikembangkan  untuk  menyediakan  listrik  peralatan-peralatan  didaerah  terpencil  seperti halnya  pada  kendaraan  ruang  an gkasa.  Dalam  kaitan  dengan  sifat  bersihnya  yang menguntungkan  bagi  lingkungan,  aplikasi  dan  produksi  dari  sel  surya  terus dikembangkan  dari  tahun  ketahun.  Photovoltaic  merupakan  sebuah  perlengkapan semikonduktor  yang memiliki  permukaan  yang luas dan terdiri dari  rangkaian  dioda  tipe p  dan  n,  yang  mampu  merubah   energi  sinar  matahari  menjadi  energi  listrik. Pengertian  photovoltaic  sendiri merupakan proses merubah cahaya menjadi energi listrik. Sel  surya  silikon  yang  umum  digunakan  dapat  diklasifikasikan  dalam  3  tipe, yaitu: 1.  Tipe kristal tunggal Efisiensi  konversi  cukup  tinggi  mencapai  20%,  tetapi  biaya  produksinya tinggi 2.  Tipe kristal majemuk Efisiensinya medium dengan biaya produksi yang rendah 3.  Tipe sel silicon Efisiensi  dibawah  10%  dan  biasanya  diaplikasikan  pada  Solar  House System (SHS).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian 3.1.1 Penelitian Kepustakaan Merupakan penelitian dengan cara mengumpulkan buku – buku atau literatur yang mendukung penulisan karya ilmiah ini. Data juga diperoleh dari artikel media elektronik yang diperoleh dari internet. 3.2 Metode Penelitian 3.2.1 Metode deduktif Dengan cara mengambil kesimpulan khusus dari kesimpilan umum yang diperoleh. 3.2.2 Metode Induktif Dengan cara mengambil kesimpulan umum dari kesimpulan – kesimpulan khusus yang diperoleh. 3.3 Teknik Pengumpulan Data 3.3.1 Teknik pengumpulan data dokumen Merupakan teknik pengumpulan data yang bisa dalam bentuk  tulisan, gambar, atau karya-karya monumental yang lain. 3.4 Teknik pengolahan data penelitian 3.4.1 Deskriptif Kualitatif Teknik deskriptif kualitatif merupakan teknik pengolahan data menggunakan kata – kata atau kalimat – kalimat.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Pemanfaatan Langsung Panas Radiasi Matahari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Matahari   Indonesia memiliki karunia sinar matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya / solar cell. Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara). Perkembangan teknologi dalam membuat panel surya / solar cell yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current, adalah sangat menjanjikan. Pada saat ini penggunaan tenaga matahari (solar cell) masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar. Kelebihan penggunaan listrik tenaga surya: * Energi yang terbarukan / tidak pernah habis * Bersih, ramah lingkungan * Umur panel surya / solar cell panjang/ investasi jangka panjang * Praktis, tidak memerlukan perawatan * Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia Panel surya / solar cell sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya, mendapatkan tenaga listrik pada pagi sampai sore hari sepanjang ada sinar matahari. Umumnya kita menghitung maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi – sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari. 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 panel surya / solar cell (dalam Ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya / solar cell yang harus dipasang.
  • Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).

Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil: pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan perencanaan yang baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya / solar cell memiliki daya tahan 20 – 25 tahun. Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 – 5 tahun.   Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:

  1. Panel surya / solar cell
  2. Charge controller
  3. Inverter
  4. Battery

Panel surya / solar cell : panel surya / solar cell menghasilkan energi listrik tanpa biaya, dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cell) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cell menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimum yang dihasilkan panel surya / solar cell pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai. Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC – alternating current). Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari. Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari panel surya / solar cell, charge controller, inverter, baterai. Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa panel surya / solar cell di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya/solar cells satu dengan panel surya / solar cell lainnya. Kaki / kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya / solar cell dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya / solar cell 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:

Perhitungan keperluan daya (perhitungan daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari manual):

  • Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt hour.
  • Televisi 21″: @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt hour
  • Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour
  • Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt hour
  • Perangkat lainnya = 400 Watt hour
  • Total kebutuhan daya =  3480 Watt hour

Jumlah panel surya / solar cell yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya):

  • Kebutuhan panel surya / solar cell : (3480 / 100 x 5)  = 7 panel surya / solar cell.

Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:

  • Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
  • Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.

     

BAB V

KESIMPULAN

Energi  dari  matahari  tiba  dibumi  adalah  dalam  bentuk  radiasi  elektromagnetik yang  mirip  dengan  gelombang  radio  tetapi  mempunyai  kisaran  frek wensi  yang  berbeda. Energi  dari  matahari  tersebut  dikenal  di  Indonesia  sebagai  energi  surya. Indonesia memiliki karunia sinar matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya / solar cell. Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara). Perkembangan teknologi dalam membuat panel surya / solar cell yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current, adalah sangat menjanjikan.

DAFTAR PUSTAKA

www.google.com www.bing.com//pembangkitlistriktenagasurya www.wikipedia.com   iukur  dengan  Pemanfaatan Langsung Panas Radiasi Matahari dalam Pembangkit Listrik Tenaga Matahari

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s