SOLAR ENERGY AND SOLAR CELL SYSTEM
MAKALAH
Untuk memenuhi tugas matakuliah Renewable Technology Technology Yang dibimbing oleh Dr. H.M. Alfian Mizar M.!
"leh Ayu #e$tiana !ratiwi -ahyu Diana
%&'((%)'*'+, %&'((%)'*(+)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG PASCASARJANA PROGRAM STUDI S2 PENDIDIKAN KEJURUAN Maret 2015
%
DAFTAR ISI DAFTAR ISI ............................................ ................................................................... .............................................. ......................... .. .................................................................... .................................. ........... DARTAR DARTAR GAMBAR GAMBA R ............................................. ................................................................... ................................ ......... DAFTAR LAMPIRAN ............................................
! !! !!!
BAB I PENDAHULUAN A. atar /elakang Masalah....................... Masalah.............................................. ............................................ ..................... /. Tu0uan !enelitian ............................................. .................................................................... ................................ .........
% 4
BAB II PEMBAHASAN A. #olar 1nergy 21nergi #urya3 ........................................... ............................................................ ................. %. !engertian !engertian #olar 1nerg 1nergy y 21nergi 21nergi #urya3 #urya3 .......... ............... .......... .......... .......... ........ ... 4. Tu0uan Tu0uan !embe !embela0aran la0aran 5oo$er 5oo$eratif atif .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ..... 6. A$likasi A$likasi #olar #olar 1nergy 1nergy 21nergi 21nergi #ury #urya3 a3 .......... ............... .......... .......... .......... .......... ....... .. /. !anel #olar 1nergy 21nergi #urya3 .............................................. ................................................. ... %. !engertian !anel #urya 2#olar 7ell3 ......................................... ......................................... 4. 8enis90enis 8enis90enis #el #urya #urya .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ..... 6. 5ara 5arakt kter erist istik ik #ola #olarr 7ell 7ell .... .... ................................. ....................................................... ...................... &. 8enis9 8enis90en 0enis is 5ole 5olekt ktor or #ury #uryaa ....................................................... ....................................................... (. Daya Daya dan dan 1fi 1fisie siens nsii #ury #uryaa ....................................................... ....................................................... +. !arame !arameter ter #olar #olar 7ell 7ell .... ....... ...... .................................... ....................................................... ...................... 7. /agian9bagi /agian9bagian an dan !rinsi$ !rinsi$ 5er0a !embangkit !embangkit istrik istrik Ten Tenaga aga #urya 2!T#3 2!T#3 ................................................. ........................................................................ ................................ ......... %. /agian9bagian /agian9bagian !T !T#.......... #............... .......... ......... .... ........................................ ........................................ 4. !rinsi$ !rinsi$ 5er0a !T !T# ......... .............. .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ....... .. 6. !erhitungan !erhitungan 5ebutuhan 5ebutuhan #istem !T !T# ...... .............. .............................. ...................... D. 7ara Merawat !anel #urya .............................................. ............................................................ .............. 1. 5eunggulan 5eunggulan dan 5elemahan 5elemahan !anel #urya #urya .......... ............... ......... ......... .......... .......... ......... .... %. 5eunggulan 5eunggulan !anel !anel #urya .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ....... ... 4. 5ekurangan 5ekurangan !anel !anel #urya #urya .......... ............... .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ...... ..
6 6 6 & ( ( * * %' %6 %& %( %( %+ %) %, %, 4'
BAB III METODOLOGI METODOLOGI PENELITIAN A. 5esim$ulan ............................................ ................................................................... ........................................ .................
4%
DAFTAR RUJUKAN ........................................... .................................................................. ................................... ............ ................................................................... .............................................. ......................... .. LAMPIRAN ............................................
44 44
DAFTAR GAMBAR 4
:ambar
Halaman
%
#kema #olar 7ell ................................................................
+
4
Rangkaian !ersamaan #el #urya ........................................
)
6
5ur;a <9= ...........................................................................
,
&
:rafik Arus Terhada$ Tem$eratur .....................................
,
(
:rafik Arus Terhada$ Tegangan .......................................
%'
+
#kema #istem 5olektor #urya !rismatic ...........................
%%
*
5olektor !lat #urya Datar ..................................................
%4
)
7oncentrating collector ......................................................
%4
,
1;acuated tube collector ....................................................
%6
%'
7ara 5er0a >oto;oltaik .......................................................
%(
%%
#istem !T# .......................................................................
%+
%4
!enggunaan !T# di rumah ...............................................
%*
%6
Diagram !T# ....................................................................
%*
DAFTAR LAMPIRAN
am$iran
Halaman 6
%.
Data Daya #im$an Materai Untuk 5ebutuhan am$u !enerangan ............................................................................
44
BAB I PENDAHULUAN
A Latar Be"a#a$% &
1nergi meru$akan kebutuhan utama bagi umat manusia. !eningkatan kebutuhan energi da$at men0adi faktor $eningkatan kemakmuran teta$i 0uga da$at menimbulkan masalah dalam usaha $enyediaannya. Dengan semakin meni$isnya cadangan minyak bumi di
dibangun di
B T&'&a$
Tu0uan $embuatan makalah ini yaitu? %. Untuk mengetahui tentang Solar Energy 21nergi surya3. 4. Untuk mengetahui tentang !anel #urya 2Solar Cell 3. 6. Untuk mengetahui /agian9bagian 5om$onen dan !rinsi$ 5er0a !embangkit istrik Tenaga #urya 2!T#3. &. Untuk mengetahui 7ara Merawat !anel #urya. (. Untuk mengetahui 5eunggulan dan 5elemahan !anel #urya.
BAB II PEMBAHASAN
A S("ar E$er%) *E$er%! +&r)a, 1 Pe$%ert!a$ S("ar E$er%) *E$er%! +&r)a, Matahari adalah bintang yang $aling dekat dengan bumi sehingga $enelitian tentang
bintang ini lebih mudah dari $ada bintang lainnya. Matahari memiliki 0arak %(' 0uta kilometer dari bumi dan dia menyediakan energi yang dibutuhkan oleh kehidu$an di bumi ini secara terus9menerus 2Mulyono 4''*? &*3. 1nergi yang dibebaskan oleh matahari setia$ detiknya menurut $erhitungan $ara ahli adalah ekui;alen dengan +
kon;ersi massa hidrogen yang besarnya adalah &4%' tonBdetik yang ekui;alen dengan %4%' 5- 2Daryanto 4''*? *43. 1nergi yang diradiasikan akibat transformasi hidrogen men0adi helium yang kemudian menghasilkan energi. #ebagian energi tersebut di transmisikan ke bumi dengan cara radiasi gelombang elektromagnetik. Radiasi men0alar dengan kece$atan cahaya 26C %' ) mBs3 dalam bentuk gelombang yang mem$unyai $an0ang gelombang yang berbeda9beda. !eristiwa ini akan berhenti 0ika hidrogen dalam reaksi inti habis 2Daryanto 4''*? *43. Untuk menghitung kom$onen langsung dari $emasukan radiasi surya $ada sebuah $ermukaan miring dari data radiasi $ada sebuah $ermukaan horisontal $osisi matahari $ada tia$ saat harus diketahui 2Arismunandar %,)(3.
a. !emanasan Air !enyediaan air $anas sangat di$erlukan oleh masyarakat baik untuk mandi mau$un untuk alat antise$tik $ada rumah sakit dan klinik kesehatan. !enyediaan air $anas ini memerlukan biaya yang besar karena harus tersedia sewaktu9waktu dan biasanya untuk memanaskan digunakan energi fosil atau$un energi lis trik. @amun dengan menggunakan $emanas air tenaga surya maka hal ini bukan meru$akan masalah karena $emanasan air dilakukan dengan menyera$ $anas matahari dengan menggunakan kolektor sehingga tidak memerlukan biaya bahan bakar. b. Distilasi Air #alah satu manfaat dari sinar matahari adalah mengua$kan air 2distilasi3. 7ara ker0anya adalah sebuah kolam yang dangkal dengan kedalaman 4(mm hingga (' mm ditututu$ oleh kaca. Air yang di$anaskan oleh radiasi matahari sebagian mengua$ sebagian ua$ itu mengembun $ada bagian bawah dari $ermukaan kaca yang lebih dingin. 5aca tersebut dimiringkan sedikit %' dera0at untuk memungkinkan embunan mengalir karena gaya berat menu0u ke saluran $enam$ungan yang selan0utnya dialirkan ke tangki $enyim$anan.
c. !enerangan Ruangan Teknik $emanfaatan energi matahari yang banyak di$akai saat ini adalah $enerangan ruangan. Dengan teknik ini $ada siang hari lam$u $ada bangunan tidak $erlu dinyalakan sehingga menghemat $enggunaan listrik untuk $enerangan. Teknik ini dilaksanakan dengan mendesain bangunan yang memungkinkan cahaya matahari bisa masuk dan menerangi ruangan dalam bangunan. d. 5om$or Matahari !rinsi$ ker0a dari kom$or matahari adalah dengan memfokuskan $anas yang diterima dari matahari $ada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar sehingga dida$atkan $anas yang besar yang da$at digunakan untuk menggantikan $anas dari kom$or minyak atau kayu bakar. e. !engeringan Hasil !ertanian Hal ini biasanya dilakukan $etani di desa9desa daerah tro$is dengan men0emur hasil $anennya dibawah terik sinar matahari. 7ara ini sangat menguntungkan bagi $ara $etani karena mereka tidak $erlu mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil $anennya. /erbeda dengan $etani di negara9negara em$at musim yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil $anennya dengan menggunakan o;en yang menggunakan bahan bakar fosil mau$un menggunakan listrik. B Pa$e" S&r)a *S("ar Ce"", )
1 Pe$%ert!a$ Pa$e" S&r)a *S("ar Ce"",
!anel surya atau solar cell adalah alat untuk mengkon;ersi tenaga matahari men0adi energi listrik. #el surya tersebut dari $otongan silikon yang sangat kecil dengan dila$isi bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari sel surya. #el surya $ada umumnya memiliki ketebalan minimum '6 mm yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub $ositif dan negatif. Tia$ sel surya biasanya menghasilkan tegangan '( ;olt 2:inting 4'',3. #el #urya meru$akan elemen aktif 2semi konduktor3 yang memanfaatkan efek foto;oltaik 2 photovoltaic3 untuk merubah energi surya men0adi energi listrik. !hoto;oltaic 2!=3 adalah $iranti semikonduktor yang da$at merubah cahaya secara lansung men0adi men0adi arus listrik searah 2D73 dengan menggunakan kristal silikon 2#i3 yang ti$is. != biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak sel surya yang bisa disusun secara seri mau$un $aralel. /agian $aling $enting dari sel surya la$isan semikonduktor. #elain bahan semikonduktor sel surya terdiri dari grid atas logam atau kontak listrik lainnya untuk mengum$ulkan elektron dari semikonduktor dan mentransfernya ke beban eksternal dan la$isan kontak kembali untuk menyelesaikan sirkuit listrik. 5ontak listrik logam harus tahan oksidasi untuk mem$er$an0ang umur sel. Di bagian atas sel lengka$ biasanya $enutu$ kaca atau 0enis enka$sulan trans$aran ditem$atkan untuk menutu$ sel dan men0aga kelembaban dan $uing9$uing 2:hosh and $relas 4'%'3. #olar cell da$at dilihat $ada :ambar %.
,
:ambar %. #kema #olar 7ell !osisi ideal $anel surya adalah menghada$ langsung ke sinar matahari 2untuk memastikan efisiensi maksimum3. !anel surya modern memiliki $erlindungan overheating yang baik dalam bentuk semen konduktif termal. !erlindungan overheating $enting dikarenakan $anel surya mengkon;ersi kurang dari 4' dari energi surya yang ada men0adi listrik sementara sisanya akan terbuang sebagai $anas dan tan$a $erlindungan yang memadai ke0adian overheating da$at menurunkan efisiensi $anel surya secara signifikan. !ada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari mam$u menca$ai %''' watt $ermeter $ersegi. 8ika sebuah $iranti semikonduktor seluas satu meter $ersegi memiliki efisiensi %' $ersen maka modul sel surya ini mam$u memberikan tenaga listrik sebesar %'' watt. #aat ini modul sel surya komersial memiliki efisiensi berkisar antara ( hingga %( $ersen tergantung material $enyusunnya. Ti$e silikon kristal meru$akan 0enis $iranti sel surya yang memiliki efisiensi tinggi meski$un biaya $embuatannya relatif lebih mahal dibandingkan 0enis sel surya lainnya 2 Je$!+'e$!+ Se" S&r)a
a. Monocrystallne 8enis ini terbuat dari batangan kristal yang diiris ti$isEti$is. 5arena sel surya berasal dari satu induk batangan kristal maka setia$ $otongan memiliki karakteristik yang identik %'
dengan yang lainnya. #ehingga efisiensi monocrystalline mam$u menca$ai %( E 4' . 5elemahan dari sel surya ti$e monocrystalline adalah $otongan dari setia$ sel suryanya beru$a segi + ) atau bulat. #ehingga a$abila disusun bersama sel surya yang lainnya akan membentuk ruang kosong. b.
!olycrystalline 8enis ini terbuat dari bebera$a batang kristal silikon yang dilebur kemudian dituang
dalam cetakan yang umumnya berbentuk $ersegi. 5emurnian kristal silikon polycrystalline tidak setinggi monocrystalline. 1fisiensinya sekitar %6 E %+ teta$i dengan $otongan yang berbentuk $ersegi $olycrystalline da$at disusun lebih ra$at dari$ada monocrystalline sehingga mengurangi ruangEruang kosong antar sel surya. !roses $embuatan $olycrystalline c.
Armo$hous #ilicon 2a9#i3 #olar sel 0enis ini ada $ada mainan anak E anak 0am tangan kalkulator dan $erangkat
elektronik yang non9;ital. 1fisiensinya rendah sekitar + E ) d. 7admium Tellruride 27dTe3 #el surya 0enis ini mengandung bahan 7admium Telluride yang memiliki efisiensi lebih tinggi dari sel surya Amor$hous #ilicon yaitu sekitar? , 9 %%. e. 7o$$er
#el #urya di$roduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon yang ber$eran sebagai insulator $ada tem$eratur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan $anas. #ebuah silikon sel surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari 6 la$isan atas silikon ti$e n 2 silicon doping ofphosphorous!"# dan la$isan bawah silikon ti$e $ 2 silicon doping of boron!3. 1lektron9elektron bebas terbentuk dari milion photon atau benturan atom $ada la$isan $enghubung 2 $unctionF'.49'.( mikron3 menyebabkan ter0adinya aliran listrik. #ebuah sel surya dalam menghasilkan energi listrik 2energi sinar matahari men0adi photon3 tidak tergantung $ada besaran luas bidang silikon dan secara konstan akan menghasilkan energi berkisar G '.( ;olt9ma. +'' m= $ada 4 am$ dengan kekuatan radiasi solar matahari %''' -Bm F I% #unI akan menghasilkan arus listrik 2<3 sekitar 6' mABcm $er sel surya. !ada :ambar 6 dibawah yang menggambarkan keadaan %%
sebuah sel surya bero$erasi secara normal. #el surya akan menghasilkan energi maksimum 0ika nilai =m dan
:ambar 4. Rangkaian !ersamaan #el #urya !ersaman dari rangkaian :ambar 4 adalah?
5eterangan?
%4
:ambar 6. 5ur;a <9= 5eterangan?
:ambar &. :rafik Arus Terhada$ Tem$eratur Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi ber;ariabel dan sangat tergantung keadaan s$ektrum solar ke bumi.
%6
:ambar (. :rafik Arus Terhada$ Tegangan 5ece$atan tiu$ angin disekitar lokasi != array da$at membantu mendinginkan $ermukaan tem$eratur kaca9kaca != array. 5eadaan atmosfir bumi berawan mendung 0enis $artikel debu udara asa$ ua$ air udara kabut dan $olusi sangat mementukan hasil maksimum arus listrik dari deretan !=. Je$!+'e$!+ #("e#t(r +&r)a
5olektor surya da$at didefinisikan sebagai sistem $er$indahan $anas yang menghasilkan energi $anas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. 5etika cahaya matahari menim$a absorber $ada kolektor surya sebagian cahaya akan di$antulkan kembali ke lingkungan sedangkan sebagian besarnya akan disera$ dan dikon;ersi men0adi energi $anas lalu $anas tersebut di$indahkan ke$ada fluida yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai a$likasi. 5olektor surya yang $ada umumnya memiliki kom$onen9kom$onen utama yaitu Cover berfungsi untuk mengurangi rugi $anas secara kon;eksi menu0u lingkungan %bsorber berfungsi untuk menyera$ $anas dari radiasi cahaya matahari 5anal berfungsi sebagai saluran transmisi fluida ker0a
a. 5olektor #urya !rismatik 5olektor surya ti$e $rismatik adalah kolektor surya yang da$at menerima energi radiasi dari segala $osisi matahari. kolektor 0enis ini 0uga da$at digolongkan dalam %&
kolektor $lat datar dengan $ermukaan kolektor berbentuk $risma yang tersusun dari em$at bidang yang berbentuk $risma dua bidang berbentuk segitiga sama kaki dan dua bidang berbentuk segi em$at sikuEsiku.sehingga da$at lebih o$timal $roses $enyera$an.
:ambar +. #kema sistem kolektor surya $rismatic b. 5olektor #urya !lat Datar 5olektor surya ti$e $lat datar adalah ti$e kolektor surya yang da$at menyera$ energi matahari dari sudut kemiringan tertentu sehingga $ada $roses $enggunaannya da$at lebih mudah dan lebih sederhana. 5olektor surya meru$akan sebuah alat yang digunakan untuk memanaskan fluida ker0a yang mengalir kedalamnya dengan mengkon;ersikan energi radiasi matahari men0adi $anas. >luida yang di$anaskan beru$a cairan minyak oli dan udara kolektor surya $lat datar mem$unyai tem$eratur keluaran dibawah ,(L7. dalam a$likasinya kolektor $lat datar digunakan untuk memanaskan udara dan air. 5euntungan utama dari sebuah kolektor surya $lat datar adalah bahwa memanfaatkan kedua kom$onen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran tidak memerlukan tracking matahari dan 0uga karena desainnya yang sederhana hanya sedikit memerlukan $erawatan dan biaya $embuatan yang murah. Ti$e ini dirancang untuk a$likasi yang membutuhkan energi $anas $ada tem$eratur di bawah %''L7. #$esifikasi ti$e ini da$at dilihat dari absorber nya yang beru$a $lat datar yang terbuat dari material dengan kondukti;itas termal tinggi dan dila$isi dengan cat berwarna hitam. 5olektor $lat datar memanfaatkan radiasi matahari langsung dan ter$encar 2beam dan diffuse3 tidak membutuhkan $elacak matahari dan hanya membutuhkan sedikit $erawatan.
%(
:ambar *. 5olektor $lat surya datar c. 7oncentrating 7ollectors 8enis ini dirancang untuk a$likasi yang membutuhkan energi $anas $ada tem$erature antara %''L E &''L7. 5olektor surya 0enis ini mam$u memfokuskan energi radiasi cahaya matahari $ada suatu receiver sehingga da$at meningkatkan kuantitas energi $anas yang disera$ oleh absorber . #$esifikasi 0enis ini da$at dikenali dari adanya kom$onen konsentrator yang terbuat dari material dengan transmisi;itas tinggi. /erdasarkan kom$onen absorber nya 0enis ini dikelom$okan men0adi dua 0enis yaitu 'ine &ocus dan oint &ocus. Agar cahaya matahari selalu da$at difokuskan terhada$ tabung absorber concentrator harus dirotasi. !ergerakan ini disebut dengan trac)ing . Tem$eratur fluida melebihi &'''7 da$at dica$ai $ada sistem kolektor ini.
:ambar ). 7oncentrating collector d. 1;acuated Tube 7ollectors 8enis ini dirancang untuk menghasilkan energi $anas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua 0enis kolektor surya sebelumnya. 5eistimewaannya terletak $ada efisiensi %+
transfer $anasnya yang tinggi teta$i faktor kehilangan $anasnya yang relatif rendah. Hal ini dikarenakan fluida yang ter0ebak diantara absorber dan cover nya dikondisikan dalam keadaan ;akum sehingga mam$u meminimalisasi kehilangan $anas yang ter0adi secara kon;eksi dari $ermukaan luar absorber menu0u lingkungan.
:ambar ,. 1;acuated tube collector 5 Da)a -a$ E!+!e$+!
#ebelum mengetahui daya sesaat yang dihasilkan kita harus mengetahui energi yang diterima dimana energi tersebut adalah $erkalian intensitas radiasi yang diterima dengan luasan dengan $ersaman?
5eterangan? ?
#edangkan untuk besarnya daya sesaat yaitu $erkalian tegangan dan arus yang dihasilkan oleh sel foto;oltaik da$at dihitung dengan rumus sebagai berikut?
5eterangan? ! ? Daya 2-att3 = ? /eda $otensial 2=olt3 < ? Arus 2Am$ere3
%*
Radiasi surya yang mengenai sel foto;oltaik dengan menggunakan alat $yranometer adalah dalam satuan m= sehingga harus dikon;ersikan men0adi -Bm4 $ersamaan yang digunakan adalah?
1fisiensi yang ter0adi $ada sel surya adalah meru$akan $erbandingan daya yang da$at dibangkitkan oleh sel surya dengan energi in$ut yang di$eroleh dari sinar matahari. 1fisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat $ada $engambilan data. 3 Para4eter S("ar Ce"" !engo$erasian maksimum #el #urya sangat tergantung $ada ? a. Ambient air tem$erature #ebuah #el #urya da$at bero$erasi secara maksimum 0ika tem$eratur sel teta$ normal 2$ada 4( dera0at 7elsius3 kenaikan tem$eratur lebih tinggi dari tem$eratur normal $ada != sel akan melemahkan ;oltage 2=oc3. #etia$ kenaikan tem$eratur sel surya %L7 2dari 4( dera0at3 akan berkurang sekitar '.& $ada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah 4 li$at untuk kenaikkan tem$eratur #el $er %'L7. b. Radiasi solar matahari 2insolation3 Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi ber;ariabel dan sangat tergantung keadaan s$ektrum solar ke bumi.
sinar matahari 0atuh ke sebuah $ermukaan $anel != secara tegak lurus akan menda$atkan energi maksimum %''' -Bm4 atau % k-Bm4. A$abila tidak da$at mem$ertahankan ketegaklurusan antara sinar matahari dengan bidang != maka ekstra luasan bidang $anel != dibutuhkan 2bidang $anel != terhada$ sun altitude yang berubah setia$ 0am dalam sehari3.
C Ba%!a$a%!a$ -a$ Pr!$+!/ Ker'a Pe4a$%#!t L!+tr!# Te$a%a S&r)a *PLTS, 1 Ba%!a$a%!a$ PLTS /agian9bagian $embangkit listrik tenaga surya antara lain? 2%3 Modul sel surya terdiri
dari bebera$a 0enis ada yang berka$asitas 4' -$ 6' -$ (' -$ %'' -$. 243
!engatur
$engisian muatan baterai berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik yang dihasilkan oleh modul != agar $enyim$anan ke baterei sesuai dengan ka$asitas baterei. 263 Charge controller digunakan untuk mengatur $engaturan $engisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan $anel surya $ada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang da$at merusak baterai. 2&3 *nverter adalah $erangkat elektrik yang mengkon;ersikan tegangan searah 2D7E direct current 3 men0adi tegangan bolak balik 2A79alternating current 3. 2(3 /aterai adalah $erangkat kimia untuk menyim$an tenaga listrik dari tenaga surya. Tan$a baterai energi surya hanya da$at digunakan $ada saat ada sinar matahari. 5a$asitas baterei disesuaikan dengan ka$asitas modul dan besar daya $enggunaan listrik yang diinginkan. 2+3 5abel 2wiring 3 yang meru$akan kom$onen standar sebagai $enghubung tem$at mengalirkan arus listrik. 2*3 +ounting hardware atau framewor) yang meru$akan $endukung untuk menem$atkan atau mengatur $osisi solar $anel agar da$at menerima sinar matahari dengan baik. 2 Pr!$+!/ Ker'a PLTS
5om$onen utama sistem surya foto;oltaik adalah modul yang meru$akan unit rakitan bebera$a sel surya foto;oltaik. Modul foto;oltaik tersusun dari bebera$a sel foto;oltaik yang dihubungkan secara seri dan $aralel. Teknologi ini cuku$ canggih dan keuntungannya adalah harganya murah bersih mudah di$asang dan dio$erasikan dan mudah dirawat. #edangkan kendala utama yang dihada$i dalam $engembangan energi surya foto;oltaik adalah in;estasi awal yang besar dan harga $er k-h listrik yang dibangkitkan relatif tinggi karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai unit $engatur dan in;erter sesuai dengan kebutuhannya. 7ara ker0a $hoto;oltaik di$erlihatkan $ada :ambar +. !ada :ambar * di$erlihatkan sistem !T#.
%,
:ambar %'. 7ara 5er0a >oto;oltaik
:ambar %%. #istem !T#
:ambar %4. !enggunaan !T# di rumah
4'
!anel suryaB solar cellsBsolar $anel menghasilkan energi listrik tan$a biaya dengan mengkon;ersikan tenaga matahari men0adi listrik. #el silikon yang disinari matahariB surya membuat photon yang menghasilkan arus listrik. #ebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan '.( =olt. 8adi sebuah $anel surya %4 =olt terdiri dari kurang lebih 6+ sel 2untuk menghasilkan %* =olt tegangan maksimun3.
:ambar %6. Diagram !T# Dari diagram $embangkit listrik tenaga surya diatas? bebera$a $anel surya di$aralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner $ada gambar diatas menghubungkan kaki $ositif $anel surya satu dengan $anel surya lainnya. 5akiBkutub negatif $anel satu dan lainnya 0uga dihubungkan. U0ung kaki $ositif $anel surya dihubungkan ke kaki $ositif charge controller dan kaki negatif $anel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller . Tegangan $anel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidu$kan beban $erangkat A7 2alternating current 3 se$erti tele;isi radio kom$uter dll arus baterai disu$lai oleh inverter. . Me$%6!t&$% Ke&t&6a$ S!+te4 PLTS
#olarsuryaindonesia 24'%43 men0elaskan mengenai gambaran tentang bagaimana $erhitungan sistem energi suryaB!T# dibuat. !anel != menghasilkan arus listrik searah 2D73 yang harus dikon;ersi ke arus listrik A7. #ebuah in;erter digunakan untuk mengubah listrik D7 men0adi listrik A7 untuk men0alankan $eralatan rumah tangga standar yang umumnya bertegangan 44' =olt. 8umlah listrik yang dihasilkan in;erter
4%
diukur dalam watt 2-3. Dengan asumsi efisiensi $ower in;erter ,'J Untuk menentukan kebutuhan listrik cadangan anda ditentukan oleh dua hal yaitu? a. Menentukan ti$e watt inverter dengan cara men0umlah beban watt dari $erangkat yang ingin di bac) up. Daya total ini dihitung dalam -attBhours atau total daya yang digunakan bersamaan setia$ 0amnya. 7ontoh? /eban listrik yang ingin di bac) up oleh anda se0umlah &(' -Bh maka bisa menggunakan inverter ,--watt boleh lebih teta$i tidak boleh kurang. Dengan mem$ertimbangkan faktor efisiensi sebaiknya daya watt inverter mendekati daya watt beban. b. Menentukan baterai yang digunakan untuk lama waktu back u$.. 7ontoh rumus ? Aki mobil %4=olt %''Ah dan total beban &'' wattB0am Maka rumusnya adalah %4 =olt dikali %''Ah F%4''wattB0am dibagi /eban &''watt 7 6 0am. 7ontoh daya listrik digunakan untuk kebutuhan sebagai berikut? % unit 5ulkas %'' -att di$akai 4& 8am F4&'' -h % unit 7D 64N )' -att di$akai ( 0am F&'' -h %' lam$u 1D * -att di$akai %' 8am F*'' -h Total %)* -attBHour dan 6('' -h $er hari. Dari total yang digunakan adalah sebesar %)* -att $er 0am. A$abila di0umlah total $emakaian listrik $er hari adalah 6('' -att Hour. :ambaran 7ara $enghitungan sederhana untuk $emakaian istrik Tenaga #urya? 6('' -h ? %6' -$ 2/ila menggunakan Ti$e !anel #urya %6'-$3 F 4+ ,4. 4+,4 unit ? ( 0am 2ama $emanasan $er hari3 F (.6)&. (.6)& %( 2Minimal daya "tonomi3 F ) Unit 2angka !embulatan3. istrik yang di hasilkan adalah? ) unit %6' -$ F %'&' -att $er satu 0am $emanasan $ada $uncak $emanasan 2$eak3. Dalam sehari kurang lebih bisa menghasilkan lis trik sebesar %'&' -$ ( 0am !emanasan F (4'' -h. 8adi untuk beban listrik ter$asang setara dengan ka$asitas %'&' -$ atau (4'' -h menggunakan ) unit $anel ti$e %6' -$ dan unit $enyim$an daya 2baterai3 berka$asitas %4= %'' Ah sebanyak + unit satu unit Battery Charge Control dan satu unit in;erter bracket $anel bo bo battery dan $eralatan $endukung lainya. Daya sim$an $enggunaan solar cell untuk lam$u $enenrangan terda$at $ada am$iran %.
D Cara Mera8at Pa$e" S&r)a
!emeliharaan $anel surya relatif mudah dan memerlukan biaya rendah mengingat bahwa $anel surya tidak memiliki bagian yang bergerak secara mekanik. @amun mem$ertahankan $anel surya teta$ di kondisi $uncak sangat $enting untuk men0aga kiner0a tinggi dari sel foto;oltaik. 7ara membersihkan $anel surya yaitu? a.
#ebelum membersihkan $anel surya sangat dian0urkan untuk berkonsultasi dengan installer atau $rodusen $anel surya tersebut. !roduk yang berbeda mungkin memiliki s$esifikasi tertentu terhada$ teknik $embersihan atau bahan9bahan $embersih. b. -aktu yang te$at Rencanakan membersihkan $anel surya $ada saat $anel surya tidak beker0aBoff time# ini sangat $enting karena dua alasan utama? $erlu men0aga $roduksi $anel surya tidak ter$engaruh dan kedua menghindari membersihkan $anel surya $ada saat sinar matahari terasa terik. -aktu terbaik untuk membersihkan $anel surya adalah di awal $agi atau sore hari. c. Menggunakan selang air 8ika $anel surya hanya sedikit berdebu da$at menggunakan selang air biasa dengan tekanan. @amun ini mungkin tidak memadai bila kotoran atau debu ber0umlah banyak. d. Menggunakan sabun Untuk menghilangkan debu dan noda berat $ada kaca $anel surya da$at menggunakan air sabun hangat dengan s$ons atau kain lembut. Yang $enting adalah harus membersihkan $ermukaan kaca $anel surya karena bagian ini yang menghasilkan listrik dari sinar matahari. E Ke&$%%&"a$ -a$ Ke"e4a6a$ Pa$e" S&r)a
1nergi matahari men0adi $ilihan energi terbarukan yang menarik bagi banyak $emilik rumah di seluruh dunia. Menurut
1 Ke&$%%&"a$ /a$e" +&r)a
a. !anel surya ramah lingkungan dan tidak memberikan kontribusi terhada$ $erubahan iklim se$erti $ada kasus $enggunaan bahan bakar fosil karena $anel surya tidak memancarkan gas rumah kaca yang berbahaya se$erti karbon dioksida. b. !anel surya memanfaatkan energi matahari dan matahari adalah bentuk energi $aling berlim$ah yang tersedia di $lanet ini. c. !anel surya mudah di$asang dan memiliki biaya $emeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. d. !anel surya tidak memberikan kontribusi terhada$ $olusi suara dan beker0a dengan sangat diam.
46
e. /anyak negara di seluruh dunia menawarkan insentif yang menguntungkan bagi $emilik rumah yang menggunakan $anel surya. f. Harga $anel surya terus turun meski$un mereka masih harus bersaing dengan bahan bakar fosil. g. Tidak diharuskan membeli semua $anel surya yang di$erlukan dalam waktu yang sama teta$i da$at dibeli secara bertaha$ yang berarti tidak $erlu melakukan in;estasi besar secara instan. h. !anel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa $akai mereka yang menca$ai 4'O tahun. i.
Masa $akainya yang $an0ang meca$ai 4(96' tahun menggaransi $enggunanya akan
menghemat biaya energi dalam 0angka $an0ang $ula. 2 Ke"e4a6a$ Pa$e" S&r)a9
a. !anel surya masih relatif mahal bahkan meski$un setelah banyak mengalami $enurunan harga. b. !anel surya masih $erlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia9sia dan berubah men0adi $anas. Rata9rata $anel surya saat ini menca$ai efisiensi kurang dari 4'. c. 8ika tidak ter$asang dengan baik da$at ter0adi overheating $ada $anel surya. d. !anel surya terbuat dari bebera$a bahan yang tidak ramah lingkungan. e. Daur ulang $anel surya yang tak ter$akai lagi da$at menyebabkan kerusakan lingkungan 0ika tidak dilakukan dengan hati9hati karena silikon selenium kadmium dan sulfur heksafluorida 2meru$akan gas rumah kaca3 kesemuanya da$at ditemukan di $anel surya dan bisa men0adi sumber $encemaran selama $roses daur ulang.
BAB III PENUTUP
A Ke+!4/&"a$
Ada manfaat besar dengan memanfaatkan energi surya. !enggunaan energi surya akan mengurangi kebutuhan energi tak terbarukan menci$takan la$angan ker0a dan merangsang $ertumbuhan ekonomi. Teknologi yang terus berkembang ini hanya akan bermanfaat bagi $lanet ini 0ika mulai menggunakannya. #istem tenaga surya rumahan da$at membantu mengurangi biaya energi dengan menggunakan energi surya Pgratis P 4&
sebagai $engganti energi PberbayarP yang dibeli dari 0aringan listrik 2tagihan listrik3 bahkan energi yang dihasilkan matahari da$at memasok sebagian besar kebutuhan energi rumah tangga. Manfaat terbesar dari energi surya adalah karena energi ini bebas dari $olusi. !erekonomian dunia sekarang sangat bergantung $ada bahan bakar fosil se$erti batubara minyak bumi dan gas alam. Maka sudah selayaknya banyak orang yang harus menggunakan energi terbarukan ini untuk men0aga kelestarian lingkungan dan memanfaatkan energi surya dengan baik agar da$at men0aga kelestarian lingkungan dan meminimalisasi $olusi.
DAFTAR RUJUKAN
Arismunandar -iranto. %,)(. Teknologi Rekayasa #urya. 8akarta? !T. !radnya $aramita
Daryanto. 4''*. 1nergi Masalah dan !emanfaatannya /agi 5ehidu$an Manusia. Yogyakarta? !ustaka -idyatama :inting @oel >ransiskus. 4'',. #tudi $engka0ian tenaga listrik mikro dari sel surya di daerah yang tidak di0angkau distribusi !@. #kri$si tidak diterbitkan. Medan?U#U :urning Tamba. 4'%'. 5a0ian 1ks$erimental !engaruh
%*'((94 Double #$ot ight. #kri$si tidak diterbitkan. Medan?U#U :hosh 5. Thusar and !relas A. Mark. 4'%'. 1nergy Resources and #ystems. #$ringer?@ew York isika dan Tasawuf. Malang? U<@ !ress #olarsuryaindonesia. 4'%4. Menghitung 5ebutuhan system !T#. 2"nline3. 2htt$?BBsolarsuryaindonesia.comB$anduanBmenentukan9kebutuhan9listrik9cadangan diakses * Maret 4'%(3
La4/!ra$ 1
Da)a La4/& *:att,
:a#t& N)a"a *Ja4,
Ke&t&6a$ Da)a *:att 'a4,
Ka/a+!ta+ attera) *A6,
Da)a S!4/a$ Battera) *:,
Sa;!$% *Ja4,
%'
%4
%4'
('
+''
6+.'
%'
%4
%4'
+'
*4'
&(.+
%'
%4
%4'
+(
*)'
('.&
4+
%'
%4
%4'
*'
)&'
((.4
%'
%4
%4'
)'
,+'
+&.)
4'
%4
4&'
('
+''
%4.'
4'
%4
4&'
+'
*4'
%+.)
4'
%4
4&'
+(
*)'
%,.4
4'
%4
4&'
*'
)&'
4%.+
4'
%4
4&'
)'
,+'
4+.&
6'
%4
6+'
('
+''
&.'
6'
%4
6+'
+'
*4'
*.4
6'
%4
6+'
+(
*)'
).)
6'
%4
6+'
*'
)&'
%'.&
6'
%4
6+'
)'
,+'
%6.+
6'
%4
6+'
%''
%4''
%*.%
6(
%4
&4'
('
+''
%.*
6(
%4
&4'
+'
*4'
&.(
6(
%4
&4'
+(
*)'
(.)
6(
%4
&4'
*'
)&'
*.4
6(
%4
&4'
)'
,+'
,.,
6(
%4
&4'
%''
%4''
%(.&
&'
%4
&)'
('
+''
'.'
&'
%4
&)'
+'
*4'
4.&
&'
%4
&)'
+(
*)'
6.+
&'
%4
&)'
*'
)&'
&.)
&'
%4
&)'
)'
,+'
*.4
&'
%4
&)'
%''
%4''
%4.'
&'
%4
&)'
%('
%)''
4&.'
&'
%4
&)'
4''
4&''
6+.'
DATA DAYA SIMPAN BATERAI UNTUK KEBUTUHAN LAMPU PENERANGAN
4*
