-
PENGKAJIAN SUMBER LISTRIK ALTERNATIFPembangkit Listrik Tenaga
Mikro Hidro. Pembangkit Listrik Tenaga Surya.Pembangkit Listrik
Tenaga AnginPembangkit Listrik Tenaga Ombak (gelombang
laut).Pembangkit Listrik Tenaga Sel Bahan BakarPembangkit Listrik
Tenaga Panas Bumi.Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa.Pembangkit
Listrik Tenaga Benda2 Angkasa.
-
SOLAR POWERSolar Power adalah energi dari
MatahariPENDAHULUANKita telah memanfaatkan Matahari untuk
mengeringkan pakaian dan makanan semenjak beribu-ribu tahun yang
lalu, sampai akhir akhir ini kita telah mampu memanfaatkannya
sebagan pembangkit tenaga.Matahari berjarak 150 juta km dari bumi,
dan sangat menakjubkan sekali mempunyai daya yang sangat dahsyat.
Hanya sebagian kecil dari energi Matahari yang menyentuh Bumi tapi
sangat melebihi dari cukup semua kebutuhan daya untuk waktu yang
panjang dimasa depan.Sesungguhnya setiap waktu, sangat cukup energi
yang sampai ke bumi untuk memenuhi kebutuhan kita sepanjang masa
jika kita dapat memenfaatkannya dengan bijak.
-
SOLAR ENERGY.Solar energy adalah radiant energi dari matahari,
yg dapat berubah ke bentuk energi yang lain seperti panas dan
listrik.
Ada tiga tipe utama pembangkit solar listrik yaitu:photovoltaic
cells, solar thermal plants, dan solar tungku .
-
BAGAIMANA SOLAR POWER BEKERJAAda tiga cara utama menggunakan
energi Matahari:1. Solar Cells (disebut juga dg "photovoltaic" atau
"photoelectric" cells) yaitu alat untuk merobah cahaya langsung
menjadi listrik. Pada saat cuaca cerah kita dapat memperoleh daya
yang cukup untuk menghidupkan satu buah bola lampu 1000 W dari 1 m2
solar panel.Alat ini pd awalnya dikembangkan dalam rangka untuk
menyediakan kebutuhan listrik untuk satelit.Sekarang kebanyakan
kalkulator sudah mengguna kan Solar cells sebagai sumber
dayanya.
-
2. Solar water heating, Dimana panas dari Matahari digunakan
untuk memanaskan air dalam gelas panel diatas atap rumah. Ini
berarti kita tidak lagi menggunakan banyak gas atau listrik utk
memanaskan air kebutuhan rumah tangga. Air dipompakan melalui pipa
pipa dalam suatu panel. Pipa di cat dengan cat hitam sehingga dapat
menyerap panas bila cahaya matahari mengenainya. Cara ini akan
membantu kita membuat sistem pemanasan sentral.
-
3 Solar Furnaces . Solar Tungku menggunakan luasan yang sangat
luas dari susunan kaca untuk mengumpulkan energi cahaya matahari
kedalam ruangan yang sempit sebagai fokusnya dan menghasilkan
temperatur yang sangat tinggi. Di Odellio, Perancis terdapat satu
Solar Tungku ini sebagai tempat eksperimen ilmiah yang dapat
mencapai temperatur 33.000 o C
-
P L T S Pembangkit Listrik Tenaga Surya
-
SOLAR CELLS "photovoltaic"atau "photoelectric" cells
-
CARA KERJA SOLAR CELL
-
KONSTRUKSI SOLAR CELL
-
PEMANFAATAN SOLAR CELL
-
Proses Kerja P L T S :
Solar power supply terdiri dari 4 (empat) bagian yaitu solar
modul, charger regulator, battery, dan static inverter.
Solar power modul terdiri dari rangkaian series/paralel cell
cristal silicon hubungan P-N. Akibat proses penyinaran oleh
cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole, selanjutnya
membangkitkan perbedaan tegangan pada cell, bila pada cell tsb
diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir.
Rangkaian cell/solar power modul tersebut dihubungkan dengan
charger regulator yang berguna untuk pengisian muatan battery, dan
selanjutnya energi yang disimpan pada battery tersebut dikondisikan
sebagai sumber daya listrik beban/peralatan
-
Konversi Energi Photovoltaic.
Energi radiasi surya dpt dirubah menjadi arus listrik searah
dengan menggunakan lapisan2 tipis dari silikon (Si) murni atau
bahan semikondutor lainnya.
Sel surya fotovoltaik merupakan suatu alat yg dpt merubah energi
sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik.
Pada azasnya sel tsb merupakan suatu dioda semi konduktor yang
bekerja menurut proses khusus yg dinamakan proses tak seimbang (non
equilibrium process) dan berlandaskan efek fotovoltaik.
Sel surya dapat menghasilkan tegangan antara 0,5 dan 1 volt
tergantung intensitas cahaya dan zat semi konduktor yang
dipakai.
-
Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan
suatu elemen aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi
energi listrik.Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan
minimum 0.3 mm terbuat dari irisan bahan semi konduktor dengan
kutup positip dan negatip, dimana prinsip kerjanya dengan
memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat mengubah langsung
cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini ditemukan oleh
Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839).SOLAR CELL
-
Solar modul terdiri dari rangkaian series/paralel sel cristal
silicon hubungan P-N. Akibat proses penyinaran oleh
cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole, selanjutnya
membangkitkan perbedaan tegangan pada sel, bila pada sel tersebut
diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir.
Charger regulator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk
mengatur arus pengisian/ pengosongan battery secara otomatis.
Battery adalah perangkat / alat sumber tenaga yang dapat
menghasilkan tenaga / energi berdasarkan reaksi kimia.
Inverter adalah perangkat elektronik daya yang mengubah daya
arus searah (DC) menjadi daya arus bolak balik (AC).
KOMPONEN UTAMA SOLAR POWER SUPPLY
-
Tegangan beban nol (UO) diukur pada kondisi tak berbeban dan
tidak dipengaruhi oleh penyinaran.Arus hubung singkat (Ik) diukur
saat sel dihubung singkat. Arus hubung singkat berbanding lurus
dengan kuat penyinaran.Titik daya maksimum (MPP) diperoleh dari
hasil arus dan tegangan yang dibuat pada setiap titik. Titik ini
dapat dicapai bilamana tahanan pemakai sama dengan tahanan sel
surya (RL = Ri). Hal ini dalam praktek selalu diusahakan, caranya
yaitu dengan mengubah tegangan searah yang dihasilkan atau sering
disebut dengan maksimum Power Tracker.Efisiensi panel
(tambahan)PARAMETER PENTING PADA SEL SURYA
-
Battery primer adalah perangkat sumber tenaga yang cara kerjanya
mengubah energi kimia menjadi listrik semata mata digunakan hanya
sekali hingga habis kemampuannya, contohnya battery sel kering.
Battery sekunder adalah perangkat sumber tenaga yang cara
kerjanya mengubah energi kimia menjadi listrik (reaksi primer) dan
dapat pula mengubah energi listrik menjadi kimia, dengan kata lain
dapat menyimpan energi listrik (reaksi sekunder), serta lazim
disebut accumulator atau disingkat menjadi accu / aki.BATTERY
-
CONTOHHitung jumlah modul sel surya (bulatkan) serta gambarkan
hubungan dari jumlah modul sel surya yang diperoleh bila : Tegangan
kerja arus searah : 24 volt Tegangan kerja arus bolak balik : 220
volt Daya beban adalah : 200 watt Lama operasi adalah 12 jam per
hari. Data solar modul adalah : tegangan kerja per modul adalah :
12 volt efisiensi total peralatan adalah : 0.62 arus nominal per
hari adalah : 13.48 A
Bila pemakaian battery efektif selama 4 hari, efisiensi battery
70 % dan battery yang dipilih tegangan operasi 12 V, 120 Ah. Hitung
berapa kebutuhan battery dan gambarkan hubungannya.
-
Kebutuhan daya dc adalah : 200 / 0.62 = 322.58 wattKebutuhan
arus listrik per hari adalah : 322.58 / 24 x 12 = 161.29 AJadi
kebutuhan solar modul adalah : 161.29 / 13.48 x 2 = 23.9Dibulatkan
menjadi 24 modulmodul cell surya
-
Kebutuhan daya selama 4 hari adalah : 161.29 x 4 = 645.16
AEfisiensi battery 70 % total kapasitas battery menjadi : 921.65
AJadi kebutuhan battery adalah : 921.65 / 120 = 7.68Dibulatkan
menjadi 8 buah, karena tegangan battery 12 volt maka jumlah battery
adalah : 16 buah battery
-
Prosedur pengoperasian solar generator setelah selesai proses
instalasi adalah :
Setelah proses instalasi selesai dan sebelum mengoperasikan
solar power supply, pastikan terlebih dahulu bahwa instalasi yg
dilaksanakan sudah benar.
Periksa kondisi elektrolit serta hubungan pd masing2 battery,
kemungkinan longgar pada kepala battery agar segera kencangkan dan
selanjutnya pastikan bahwa seluruhnya dalam kondisi baik.
Periksa pula seluruh hubungan mulai dari solar generator,
regulator, battery, dan inverter bila tersedia. Bila ada hubungan
yang kurang baik atau kendur segera diperbaiki atau kencangkan.
Pastikan tegangan operasi dan kapasitas beban telah sesuai
dengan tegangan dan kapasitas solar power supply.
Periksa apakah lampu indikator pada regulator ada yang hidup,
bila ada lampu indikator menyala merah kemungkinan battery dalam
keadaan kosong. Dalam kondisi demikian sebaiknya beban dimatikan
dahulu agar battery mengalami proses pengisian dan setelah lampu
indikator merah padam beban dapat dihidupkan.PROSEDUR PENGOPERASIAN
SOLAR GENERATOR
-
Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan
suatu elemen aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi
energi listrik.Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan
minimum 0.3 mm terbuat dari irisan bahan semi konduktor dengan
kutup positip dan negatip, dimana prinsip kerjanya dengan
memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat mengubah langsung
cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini ditemukan oleh
Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839).SOLAR CELL
-
SEL SURYA ( PHOTOVOLTAIC )
-
Susunan Solar Cell.Tenaga listrik yang dihasilkan oleh 1 solar
cell mempunyai daya yang kecil, untuk mendapatkan daya yang lebih
besar maka solar cell tersebut dihubungkan secara seri atau
paralel.Untuk memperbesar tegangan maka dipakai hubungan seri, dan
untuk menaikan kemampuan arus, masing-masing rangkaian seri
tersebut diparalelkan.
-
Susunan dari beberapa solar sel dinamakan modul dan susunan
beberapa modul disebut array.Bila susunan solar sel terdapat m buah
fotovoltaik dlm hubungan seri dan n buah dlm hubungan paralel, dan
tiap sel surya memp. arus Isc = Io dan tegangan Vsc = Vo untuk
radiasi maksimum maka alat ini mempunyai daya puncak sebesar :Watt
puncak : m.n. Io . Vo watt.Tegangan Output : m Vo votlArus maksimum
: n Io amper.
-
DAYA PEMBANGKIT PLTS. Aa = E / (Iav x m) n = Aa / Acm P = n x
PmDimana: P = daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W).n = jumlah
modulPm = daya maks sebuah modul (W)E = Energi (Wh)Iav = intensitas
cahaya ratarata (W/m2)m = efisiensi modul (%)Aa = luas panel sel
surya (m2)Acm = luas efektif sebuah modul (m2).
-
Contoh :Untuk keperluan suatu rumah tangga diperlukan tenaga
listrik dengan uraian sebagai berikut:
NO
Jenis
Beban
Waktu Pengoperasian
Siang
Malam
1
2.
3.
4.
5.
7 buah TL 10 W ,12 V
3 buah TL 40 W, 12 V
1 buah TV 35 W , 12 V
1 buah pompa air 300 W, 12V
1 buah radio tape 30 W, 12 V
3 jam
4 jam
4 jam
12 jam
6 jam
6 jam
2 jam
3 jam
-
Kebutuhan tersebut akan disuplai dari dengan menggunakanModul
Sel Surya Fotovoltaik (PLTS) dengan data sbb :Luas efektif modul=
0,3376 m2 Daya maksimum modul= 18,7 WEfisiensi modul = 10 %
Intensitas Cahaya rata rata= 4450 W/m2 Untuk kontinuitas pelayanan
beban, cadangan energi disediakan (ditambahkan) dalam baterai 25 %
kebutuhan energi keseluruhan. Hitunglah :Kebutuhan energi
keseluruhan ..... dalam WhLuas panel sel surya ..................
(m2)Jumlah modul untuk panel surya ......... (buah)Daya yang
dibangkitkan oleh PLTS. ... (W)
-
Penyelesaian: Pemakaian energi
keseluruhnya:(7x10x12)+(3x40x6)+(1x35x9)+(1x300x6)+(1x30x7)= 3885
WhUntuk cadangan dalam baterai 25 % x 3885 Wh = 971,25 Wh.
Total energi yang dibutuhkan = 4856,25 Wh.
Luas panel surya: Aa = E / Iavx m = 4856,25 Wh / 4450x10% =
10,9129 m2 Jumlah modul untuk panel surya : n = Aa / Acm = 10,9129
m2 / 0.3376 =32,325 atau 32 buah
Daya yang dibangkitkan : P = n x Pm = 32 x 18,7 W = 596 W
-
Kehandalan terhadap kendala operasi :
Kendala operasi dari solar power supply sangat terpengaruh oleh
keadaan cuaca, karena besarnya arus dan tegangan output berbanding
lurus dengan penyinaran cahaya pada cell serta rendahnya effisiensi
dari cell. Solar power supply harus ditempatkan pada tempat tempat
yang dapat menampung sinar matahari secara maksimum sejak matahari
terbit sampai tenggelam (pada area terbuka)
-
S e k i a nTerima kasih