Download - Lomba Karya Tulis - Mengajar Matahari Di Seluruh Nusantara (Muhammad Irsyad Parinduri, STT-PLN)
Mengajar Matahari Di Seluruh Nusantara
Disusun oleh:
Muhammad Irsyad Parinduri
STT – PLN
2012
ABSTRAK
Karya tulis yang berjudul Mengejar Matahari Di Seluruh Nusantara ini membahas
keseluruhan tentang memanfaatkan potensi energi matahari di seluruh nusantara untuk di
jadikan energi terbarukan dengan menggunakan modul surya atau pembangkit listrik tenaga
surya (PLTS). Bagaimana perkembangan listrik dari tahun ke tahun yang selalu mengalami
kekurangan dan selalu terjadi pemadaman bergilir di kota, bahkan di pulau pulau terluar pun
ada yang belum teraliri listrik karena permintaan konsumen listrik lebih besar di bandingkan
suplai listrik yang ada di pembangkit.
Tujuan penulisan karya tulis ini adalah untuk memberitahukan kepada orang banyak
bahwa pentingnya energi terbarukan sebagai solusi untuk mengatasi krisis listrik. Agar
masyarakat dapat memanfaatkan potensi yang besar di Indonesia karena Indonesia di lewati
garis khatulistiwa sehingga mempunyai pancaran radiasi matahari cukup tinggi, rata-rata
sekitar 4,5 kWh/m2.
Metode yang digunakan dalam penulisan karya tulis ini adalah dengan melakukan
Studi Pustaka. Saya mencari bahan-bahan tentang pemanfaatan potensi matahari untuk
dijadikan energi terbarukan melalui internet dan melalui buku-buku tentang energi
terbarukan. Tidak hanya itu, untuk memperkuat penelitian ini, saya pernah melakukan
kunjungan ke sebuah industri pembuatan modul surya secara langsung selama dua hari.
Berdasarkan hasil penelitian, saya mengetahui bahwa pembangkit listrik tenaga surya
itu sangat mudah di pasangnya, mudah untuk di operasikan, minim perawatannya, awet dan
tahan lama, bebas bahan bakar dan yang terpenting ramah lingkungan. Sehingga masyarakat
awam pun mengerti dan mudah untuk di aplikasikan di daerahnya.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke-hadirat Tuhan Yang maha Esa karena penulis
menyadari bahwa berkat rahmat dan hidayatnya penulis dapat menyelesaikan karya tulis
dengan judul mengejar matahari di seluruh nusantara. Karya tulis ini disusun dalam rangka
memenuhi persyaratan lomba karya tulis energi baru, energi terbarukan dan konservasi energi
dalam rangka EBTKE – CONEX 2012. Dengan membuat karya tulis ini saya diharapkan
mampu untuk lebih mengenal pemanfaatan potensi energi matahari untuk di jadikan energi
listrik di daerah-daerah terpencil dan yang kekurangan listrik.
Dalam penyelesaian karya tulis ini, saya banyak mengalami kesulitan. Terutama
disebabkan oleh kurangnya ilmu pengetahuan yang menunjang. Namun, berkat bimbingan
dan bantuan dari berbagai pihak, akhirnya karya tulis ini dapat terselesaikan dengan cukup
baik. Karena itu, sudah sepantasnya jika kami mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bpk. Isat, yang tidak lelah dan bosan untuk memberikan arahan dan bimbingan
kepada saya setiap saat.
2. Orang Tua dan keluarga kami tercinta yang banyak memberikan motivasi dan
dorongan serta bantuan, baik secara moral maupun spiritual.
3. Narasumber terpecaya dalam penelitian ini yang sudah banyak membantu, serta
semua pihak yang ikut membantu dalam pencarian data dan informasi, baik secara
langsung maupun tidak langsung, cetak maupun elektronik, yang tidak dapat kami
sebutkan satu per satu. Terima kasih atas semuanya
Saya sadar sebagai seorang mahasiswa yang masih dalam proses pembelajaran,
Penulisan karya tulis ini masih banyak kekurangannya. Oleh karena itu, kami sangat
mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat positif, guna penulisan karya tulis yang
lebih baik lagi di masa yang akan datang.
Harapan saya, semoga karya tulis yang sederhana ini, dapat memberi kesadaran bagi
masyarakat, bahwa kita harus mengembangkan energi terbarukan untuk menggantikan energi
fosil yang dapat merusak lingkungan kita.
Jakarta, 19 juli 2012
Penulis ii
DAFTAR ISI
Abstraksi.......................................................................................................................i
Kata Pengantar..............................................................................................................ii
Daftar isi........................................................................................................................iii
Bab I Pendahuluan........................................................................................................1
A. Latar Belakang Masalah...........................................................................................1
B. Identifikasi Masalah..................................................................................................2
C. Pembatasan Masalah.................................................................................................2
D. Perumusan Masalah..................................................................................................2
E. Tujuan Penelitian.......................................................................................................3
F. Manfaat Penelitian.....................................................................................................3
Bab II Kerangka Teori...................................................................................................4
A. Definisi Module Surya..............................................................................................4
B. Gaya Gerak Listrik Pada Energi Surya.....................................................................4-5
C. Kegunaan Energi Surya............................................................................................6-8
D. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya................................................................8-10
E. Cara Pemanfaatan Energi Surya...............................................................................11
F. Prospek Penggunaan Energi Surya Di Banding Energi Lain...................................12-15
Bab III Penutup.............................................................................................................16
Saran Dan Kesimpulan..................................................................................................16
Daftar Pustaka...............................................................................................................17
iii
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sejak manusia pada jaman purbakala sampai dengan jaman sekarang, manusia telah
mengalami perkembangan dalam setiap periode waktu yang dilewatinya yang telah kita kenal
dengan berbagai jaman seperti jaman mesolitikum dan neolitikum. Peradaban manusia telah
mengalami kemajuan sampai sekarang. Selama perkembangan itu, manusia menjalani
kehidupan bergantung pada kelistrikan. Dan pada saatnya, perkembangan manusia telah
mengalami jaman revolusi industri yang menggantungkan kehidupan manusia pada bidang
perindustrian. Pada jaman ini kebutuhan listrik dari tahun ke tahun meningkat, sedangkan
suplai dari pembangkit belum di tambah, sehingga sering terjadi pemadaman bergilir atau
krisis listrik. Di sinilah pentingnya pengaruh energi terbarukan untuk menutupi kekurangan
listrik di masyarakat. Masyarakat harus cerdas untuk memanfaatkan energi ini seperti
membuat pembangkit listrik tenaga surya di rumah, membuat pembangkit listrik tenaga
mikro hidro dan piko hidro di pedesaan, membuat pembangkit listrik tenaga gelombang laut
di lautan, membuat pembangkit listrik tenaga bayu di pesisir pantai dan lain-lain. hal ini di
lakukan untuk menjaga ketahanan energi nasional dan perlunya dukungan pemerintah untuk
menggalakannya di masyarakat.
Indonesia adalah salah satu negara kepulauan yang memiliki banyak potensi energi
yang terbentang dari Sabang sampai Merauke. Energi yang berpotensi itu seperti surya,
angin, panas bumi, gelombang laut, bioenergi, nuklir dan lain-lain. Tanpa kita sadari ternyata
di negri kita ini banyak sekali potensi energi terbarukan, tetapi mengapa energi fosil masih
saja digunakan untuk di jadikan pembangkit listrik seperti batu bara dan bahan bakar minyak.
padahal dalam dalam segi harga lebih murah energi terbarukan di banding energi fosil dan
energi terbarukan tersedia gratis di alam, sedangkan energi fosil harus di cari dan du
eksplorasi. Energi terbarukan lebih ramah lingkungan di bandingkan energi fosil yang
menyebabkan banyak penyakit. Di prediksikan bahan bakar minyak dan batu bara akan habis
puluhan tahun lagi. Buang buangan asap pada pembangkit energi fosil juga memicu
terjadinya pemanasan global.
1
Energi Surya adalah salah satu energi yang banyak tersebar di nusantara. Kita harus
mengejar matahari (energi surya) untuk di buat pembangkit. karena Indonesia di lewati garis
khatulistiwa sehingga mempunyai pancaran radiasi matahari cukup tinggi, rata-rata sekitar
4,5 kWh/m2. Radiasi matahari paling tinggi berada di irian jaya dan radiasi matahari paling
rendah berada di Bogor.
B. Identifikasi Masalah
Melihat semua hal yang melatarbelakangi energi surya, maka kami menarik beberapa
masalah dengan berdasarkan kepada :
1. Apa definisi dari modul surya (Photovoltaic)?
2. Bagaimana proses gaya gerak listrik pada energi surya?
3. Apa kegunaan dari energi surya?
4. Bagaimana sistem pembangkit listrik tenaga Surya ?
5. Bagaimana cara memanfaatan energi surya di Indonesia?
6. Bagaimana prospek penggunaan sel surya dibandingkan dengan energi lain?
C. Pembatasan Masalah
Karena cangkupan energi terbarukan yang begitu luas dan meliputi berbagai aspek
ketenagalistrikan, maka kami hanya membataskan penelitian hanya dari segi energi surya dan
pembangkit listrik tenaga surya. Serta perkembangnnya sampai dengan sekarag ini.
D. Perumusan Masalah
Selama ini kebutuhan energi dunia dipenuhi dari sumber daya tak terbarukan seperti
minyak bumi dan batu bara. Namun, tidak selamanya energi tersebut bisa mencukupi seluruh
kebutuhan manusia dalam jangka waktu yang panjang mengingat cadangan energi yang
semakin lama semakin menipis dan juga proses produksinya yang membutuhkan waktu
jutaan tahun. Pemanfaatan sumber energi terbarukan menjadi solusi di masa datang untuk
pemenuhan kebutuhan energi yang semakin lama semakin besar.
Sumber daya energi terbarukan memiliki keunggulan yakni bisa diproduksi dalam
waktu yang relatif tidak begitu lama dibanding dengan sumber energi tak terbarukan. Namun,
sumber daya terbarukan selama ini belum dimanfaatkansecara optimal di Indonesia.
2
Sumber energi terbarukan seperti angin, air dan matahari merupakan penghasil energi yang
belum begitu banyak dimanfaatkan.
E. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk dapat memenuhi tujuan-tujuan yang dapat bermanfaat
bagi untuk masyarakat dalam pemahaman tentang energi terbarukan khususnya energi surya.
Secara terperinci tujuan dari penelitian ini adalah:
1) Untuk memperkenalkan pada masyarakat tentang kegunaan dari energi surya dalam
kehidupan sehari - hari
2) Untuk mengetahui perbandingan sel surya dengan energi lain
3) Untuk mengajak masyarakat ikut memanfaatkan energi surya ini dalam kehidupan
sehar-hari atau untuk keperluan lainnya.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai informasi bagi masyarakat Indonesia termasuk
didalamnya adalah anak anak dan orang tua, agar lebih memahami tentang energi terbarukan
khususnya energi surya dalam pengembangan dan teknologinya.
3
BAB II
KERANGKA TEORI
A. Definisi Modul Surya
Modul surya (fotovoltaic) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan
paralel, untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk
pemakaian sistem catu daya beban. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang
maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari.
Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit
rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi
bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic kristal dapat dibuat
dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel photovoltaic
diperlukan teknologi tinggi. Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang
dihubungkan secara seri dan parallel.
a. Gambar Modul Surya Monokristal b. Gambar Modul Surya Polykristal
B. Gaya Gerak Listrik Pada Energi Surya
Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik (GGL) pada sebuah sel
surya adalah sebagai berikut:
1. Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh material
semikonduktor seperti silikon.
2. Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir melalui
material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif yang disebut hole
(lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan elektron pada panel surya.
4
3. Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber
daya listrik DC.
Ketika sebuah foton menumbuk sebuah lempeng silikon, salah satu dari tiga proses
kemungkinan terjadi, yaitu:
1. Foton dapat melewati silikon; biasanya terjadi pada foton dengan energi rendah.
2. Foton dapat terpantulkan dari permukaan.
3. Foton tersebut dapat diserap oleh silikon yang kemudian:
a. Menghasilkan panas, atau
b. Menghasilkan pasangan elektron-lubang, jika energi foton lebih besar
daripada nilai celah pita silikon.
Ketika sebuah foton diserap, energinya diberikan ke elektron di lapisan kristal.
Biasanya elektron ini berada di pita valensi, dan terikat erat secara kovalen antara atom-atom
tetangganya sehingga tidak dapat bergerak jauh dengan leluasa. Energi yang diberikan
kepadanya oleh foton mengeksitasinya ke pita konduksi, dimana ia akan bebas untuk
bergerak dalam semikonduktor tersebut. Ikatan kovalen yang sebelumnya terjadi pada
elektron tadi menjadi kekurangan satu elektron; hal ini disebut hole (lubang). Keberadaan
ikatan kovalen yang hilang menjadikan elektron yang terikat pada atom tetangga bergerak ke
lubang, meninggalkan lubang lainnya, dan dengan jalan ini sebuah lubang dapat bergerak
melalui lapisan kristal. Jadi, dapat dikatakan bahwa foton-foton yang diserap dalam
semikonduktor membuat pasangan-pasangan elektron-lubang yang dapat bergerak.
Sebuah foton hanya perlu memiliki energi lebih besar dari celah pita supaya bisa
mengeksitasi sebuah elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Meskipun demikian,
spektrum frekuensi surya mendekati spektrum radiasi benda hitam (black body) pada ~6000
K, dan oleh karena itu banyak radiasi surya yang mencapai Bumi terdiri atas foton dengan
energi lebih besar dari celah pita silikon. Foton dengan energi yang cukup besar ini akan
diserap oleh sel surya, tetapi perbedaan energi antara foton-foton ini dengan celah pita silikon
diubah menjadi kalor (melalui getaran lapisan kristal yang disebut fonon) bukan dalam
bentuk energi listrik yang dapat digunakan selanjutnya.
5
c. Gambar Gaya Gerak Listrik Pada Modul Surya.
C. Kegunaan Energi Surya
Di Indonesia sistem photovoltaic telah dimanfaatkan antara lain untuk penerangan
(rumah tangga, jalan), pompa air, catu daya bagi perangkat telekomunikasi, TV umum,
pendingin (antara lain untuk obat-obatan), rambu-rambu laut, penerangan untuk menangkap
ikan dan aplikasi lainnya.
Salah satu cara penyediaan energi listrik alternatif yang siap untuk diterapkan secara
masal pada saat ini adalah menggunakan suatu sistem teknologi yang diperkenalkan sebagai
Sistem Energi Surya Photovoltaic (SESF) atau secara umum dikenal sebagai Pembangkit
Listrik Tenaga Surya Photovoltaic (PLTS Photovoltaic). Sebutan SESF merupakan istilah
yang telah dibakukan oleh pemerintah yang digunakan untuk mengidentifikasikan suatu
sistem pembangkit energi yang memanfaatkan energi matahari dan menggunakan teknologi
photovoltaic. Dibandingkan energi listrik konvensional pada umumnya, SESF terkesan rumit,
mahal dan sulit dioperasikan. Namun dari pengalaman lebih dari 15 tahun operasional di
beberapa kawasan di Indonesia, SESF merupakan suatu sistem yang mudah didalam
pengoperasiannya, handal, serta memerlukan biaya pemeliharaan dan operasi yang rendah
menjadikan SESF mampu bersaing dengan teknologi konvensional pada sebagian besar
kondisi wilayah Indonesia yang terdiri atas pulau - pulau kecil yang sulit dijangkau dan
tergolong sebagai kawasan terpencil.
Selain itu SESF merupakan suatu teknologi yang bersih dan tidak mencemari
lingkungan. Beberapa kondisi yang sesuai untuk penggunaan SESF antara lain pada
pemukiman desa terpencil, lokasi transmigrasi, perkebunan, nelayan dan lain sebagainya,
baik untuk penerangan rumah maupun untuk fasilitas umum. Akan tetapi sesuai dengan
perkembangan jaman, pada saat ini di negara-negara maju penerapan SESF telah banyak
digunakan untuk suplai energi listrik di gedung-gedung dan perumahan di kota-kota besar.
6
Mengingat peran dan fungsinya, teknologi photovoltaic mempunyai sifat yang sangat
fleksibel dalam teknik rancang bangun dan pemanfaatannya. Aplikasi modul ini dapat
diterapkan untuk pemasangan individual maupun kelompok sehingga dapat dilakukan dengan
swadaya perorangan, masyarakat, perusahaan atau dikoordinir oleh PLN. Dalam hal
pendanaan; proyek photovoltaic menjadi sangat mungkin untuk menjadi sarana
bantuan/kerjasama luar negeri, partisipasi perusahaan maupun golongan (community
development) untuk mendukung program listrik pedesaan atau penyediaan jasa energi seperti:
• Listrik untuk penerangan rumah tangga
• Jasa energi untuk fasilitas umum: Pompa/penjernihan air, Rumah peribadatan,
Telepon umum atau pedesaan, televisi umum, Penerangan jalan dan lainnya
• Pemasok energi bagi fasilitas produksi
• Integrasi photovoltaic pada bangunan untuk listrik pedesaan
Aplikasi SESF Untuk Listrik Pedesaan
Salah satu pemanfaatan photovoltaic yang dapat langsung dipergunakan adalah untuk
penyediaan listrik pedesaan terutama pada kawasan terpencil yang sulit dijangkau. Penerapan
SESF dapat dilakukan dengan pemasangan sistim desentralisasi menggunakan jaringan listrik
lokal. Beberapa faktor penting yang mempengaruhi pemilihan sistim diatas adalah topografi
kawasan, distribusi lokasi perumahan, karakteristik beban serta sistim pembiayaan yang
diterapkan.
Berdasarkan hasil studi Direktorat Jenderal Listrik dan Pengembangan Energi
(DJLPE), konsumsi listrik rata-rata per-rumahtangga pemakai listrik di pedesaan (1994)
tercatat sekitar 64 kWh/tahun. Angka ini akan setara dengan konsumsi listrik sebesar 175
Wh/hari. Menggunakan angka-angka yang telah disajikan dimuka, modul photovoltaic
kapasitas 50 Wp dapat memberikan keluaran listrik rata-rata sebesar 200 Wh/hari. Maka,
SESF dengan kapasitas 50 Wp diperkirakan cukup untuk memenuhi konsumsi listrik pada
rumah tangga di pedesaan.
Tingkat ekonomis SESF sistem jaringan pada umumnya dapat diperbaiki dengan
penerapan sistem hibrida (hybrid system), yaitu mengkombinasikan SESF dengan sistem
pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan lain yang dapat dikembangkan
dikawasan tersebut (seperti : energi angin, mikrohidro, dan biomassa) atau pembangkit listrik
konvensional genset diesel untuk saling mendukung.
7
Sistem ini dinilai paling cocok untuk daerah pra-elektrifikasi (pre-electrified). Untuk
keperluan ini, instalasi Photovoltaic-nya dapat dibuat permanen sehingga menjadi sistem
interkoneksi atau dibuat secara mobile untuk dipindahkan ke kawasan lain yang akan
dikembangkan.
Beban normal, terutama pada siang hari dapat dipasok dari modul photovoltaic,
sedangkan beban puncak akan ditanggulangi oleh genset diesel. Dengan demikian pemakaian
sistem disel dapat benar-benar dioptimalkan sehingga keseluruhan sistem dapat bekerja
efisien dan ekonomis. Pada wilayah yang mempunyai potensi tenaga angin, peranan genset
diesel dapat digantikan oleh pembangkit listrik tenaga angin atau sumber energi terbarukan
lainnya.
d. Gambar PLTS Terpusat
D. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Sistem PLTS di bagi 2, yaitu:
a. Stand Alone PV Sistem (Off Grid)
Stand Alone PV system atau Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terpusat
(PLTS-Terpusat) merupakan sistem pembangkit listrik alternatif untuk daerah-daerah
terpencil/pedesaan yang tidak terjangkau oleh jaringan PLN. Sistem PLTS Sistem Terpusat
disebut juga Stand-Alone PV system yaitu sistem pembangkit listrik yang hanya
mengandalkan energi matahari sebagai satu-satunya sumber energi utama dengan
menggunakan rangkaian photovoltaic module untuk menghasilkan energi listrik sesuai
dengan kebutuhan. Secara umum Konfigurasi PLTS Sistem Terpusat dapat dilihat seperti
terlihat blok diagram dibawah:
8
e. Sistem PLTS Off Grid
Prinsip Kerja Pembangkit
Prinsip Kerja PLTS Sistem Terpusat dapat diuraikan sebagai berikut:
1. Pada PLTS Sistem Terpusat ini, sumber energi energi listrik yang dihasilkan oleh Modul
Surya (PV) pada siang hari akan disimpan dalam baterai. Proses pengisian energi listrik dari
PV ke baterai diatur oleh Solar Charge kontroler agar tidak terjadi over charge. Besar energi
yang dihasilkan oleh PV sangat tergantung kepada intensitas penyinaran matahari yang
diterima oleh PV dan efisiensi cell. Intensitas matahari maksimum mencapai 1000 Watt/m2,
dengan efisiensi cell 14% maka daya yang dapat dihasilkan oleh PV adalah sebesar 140
Watt/m2.
2. Selanjutnya energi yang tersimpan dalam baterai digunakan untuk menyuplai beban
melalui Inverter saat dibutuhkan. Inverter mengubah tegangan DC pada sisi baterai menjadi
tegangan AC pada sisi beban.
b. Grid Connected System
Grid Connected PV System merupakan solusi Green Energy bagi penduduk perkotaan
baik perumahan ataupun perkantoran. Sistem ini menggunakan Modul Surya (Photovoltaic
Module) untuk menghasilkan listrik yang ramah lingkungan dan bebas emisi. Dengan adanya
sistem ini akan mengurangi tagihan listrik rumah tangga, dan memberikan nilai tambah pada
pemiliknya.
9
f. Sistem PLTS On Grid
Sistem ini akan tetap berhubungan dengan jaringan PLN dengan mengoptimalkan
pemanfaatan Energi PV untuk menghasilkan energi listrik semaksimal mungkin. Pada siang
hari, Modul Surya yang terpasang pada atap akan mengkonversi sinar matahari menjadi
Energi listrik Arus Searah (DC). Selanjutnya sebuah komponen yang disebut Grid-inverter
merubah listrik arus searah (DC) dari PV menjadi listrik arus bolak-balik (AC) yang
kemudian dapat digunakan untuk mensuplai berbagai peralatan rumah tangga seperti Lampu,
TV, Kulkas, Mesin Cuci, dll. Jadi pada siang hari, kebutuhan energi listrik berbagai peralatan
disuplai langsung oleh Modul Surya. Jika pada kondisi ini terdapat kelebihan energi dari PV
maka kelebihan energi ini dapat dijual ke PLN (tergantung kebijakan) Pada malam hari atau
jika kondisi cuaca mendung maka peralatan akan disupport oleh jaringan PLN. Hal ini
dimungkinkan karena sistem ini tetap terkoneksi dengan jaringan PLN. Ilustrasi penggunaan
Grid Connected dapat dilihat pada grafik berikut:
g. Grafik Penggunaan PLTS On Grid
Keuntungan menggunakan Energi Surya (Grid-Connected PV):
- Mereduksi penggunaan bahan bakar fosil sehingga mengurangi polusi/emisi bahan bakar
- Bersih, tidak berisik, menggunakan energi gratis dari matahari sepanjang tahun
- Tidak memerlukan biaya operasional sepeserpun
- Pengoperasian dan Perawatan sistem yang sangat mudah
- Membantu menstabilkan tegangan PLN pada sisi beban
- Membantu mengurangi biaya tagihan listrik bulanan
- Meningkatkan nilai prestise pada rumah/perkantoran
10
- Kelebihan Listrik yang dihasilkan PV dapat dijual kepada PLN (tergantung kebijakan)
E. Cara Pemanfaatan Energi Surya
Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya
menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC) . Modul surya (fotovoltaic) adalah
sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel, untuk meningkatkan tegangan dan
arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban.
Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul
surya harus selalu mengarah ke matahari. Di Indonesia, energi listrik yang optimum akan
didapat apabila modul surya diarahkan dengan sudut kemiringan sebesar lintang lokasi PLTS
tersebut berada. Sebagai contoh, untuk daerah yang berada di sebelah utara katulistiwa maka
modul surya harus dihadapkan ke Selatan, dan sebaliknya.
Selanjutnya energi listrik tersebut disimpan dalam Baterai. Baterai disini berfungsi
sebagai penyimpan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan berfungsi sebagai catu
daya listrik pada malam hari. Untuk menjaga kesetimbangan energi di dalam baterai,
diperlukan alat pengatur elektronik yang disebut Battery Charge Regulator.
Alat ini berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari baterai dan
memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu proteksi terhadap pengisian berlebih
(overcharge) oleh penyinaran matahari, pemakaian berlebih (overdischarge) oleh beban,
mencegah terjadinya arus balik ke modul surya, melindungi terjadinya hubung singkat pada
beban listrik dan sebagai interkoneksi dari komponen-komponen lainnya.
h. Skema Proses Pemanfaatan Energi Surya
11
F. Prospek Penggunaan Energi Surya di banding Energi lain.
Energi baru dan terbarukan mulai mendapat perhatian sejak terjadinya krisis energi
dunia yaitu pada tahun 70-an dan salah satu energi itu adalah energi surya. Energi itu dapat
berubah menjadi arus listrik yang searah yaitu dengan menggunakan silikon yang tipis.
Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang
diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong setebal
0,3 mm, akan terbentuklah sel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan sel surya
photovoltaic. Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang
terbuat dari alumunium atau baja anti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik. Kemudian
pada tiap-tiap sambungan sel itu diberi sambungan listrik. Bila sel-sel itu terkena sinar
matahari maka pada sambungan itu akan mengalir arus listrik. Besarnya arus atau tenaga
listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas
permukaan sel itu.
Pada asasnya sel surya photovoltaic merupakan suatu dioda semikonduktor yang
berkerja dalam proses tak seimbang dan berdasarkan efek photovoltaic. Dalam proses itu sel
surya menghasilkan tegangan 0,5-1 volt tergantung intensitas cahaya dan zat semikonduktor
yang dipakai. Sementara itu intensitas energi yang terkandung dalam sinar matahari yang
sampai ke permukaan bumi besarnya sekitar 1000 Watt. Tapi karena daya guna konversi
energi radiasi menjadi energi listrik berdasarkan efek photovoltaic baru mencapai 25% maka
produksi listrik maksimal yang dihasilkan sel surya baru mencapai 250 Watt per m2 . Dari
sini terlihat bahwa PLTS itu membutuhkan lahan yang luas. Hal itu merupakan salah satu
penyebab harga PLTS menjadi mahal. Ditambah lagi harga sel surya photovoltaic berbentuk
kristal mahal, hal ini karena proses pembuatannya yang rumit. Namun, kondisi geografis
Indonesia yang banyak memiliki daerah terpencil sulit dibubungkan dengan jaringan listrik
PLN. Kemudian sebagai negara tropis Indonesia mempunyai potensi energi surya yang
tinggi. Hal ini terlihat dari radiasi harian yaitu sebesar 4,5 kWh/m2/hari. Berarti prospek
penggunaan photovoltaic di masa mendatang cukup cerah. Untuk itulah perlu diusahakan
menekan harga photovoltaic misalnya dengan cara sebagai berikut. Pertama menggunakan
bahan semikonduktor lain seperti Kadmium Sulfat dan Galium Arsenik yang lebih
kompetitif. Kedua meningkatkan efisiensi sel surya dari 10% menjadi 15%.
12
Energi listrik yang berasal dari energi surya pertama kali digunakan untuk penerangan
rumah tangga dengan sistem desentralisasi yang dikenal dengan Solar Home System (SHS),
kemudian untuk TV umum, komunikasi dan pompa air. Sementara itu evaluasi program SHS
di Indonesia pada proyek Desa Sukatani, Bampres, dan listrik masuk desa menunjukkan
tanda-tanda yang menggembirakan dengan keberhasilan penerapan secara komersial.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan sampai tahun 1994 jumlah pemakaian sistem
photovoltaic di Indonesia sudah mencapai berkisar 2,5-3 MWp. Yang pemakaiannya meliputi
kesehatan 16%, hibrida 7%, pompa air 5%, penerangan pedesaan 13%, Radio dan TV
komunikasi 46,6% dan lainnya 12,4%. Kemudian dari kajian awal BPPT diperoleh proyeksi
kebutuhan sistem PLTS diperkirakan akan mencapai 50 MWp. Sementara itu menurut
perkiraan yang lain pemakaian photovoltaic di Indonesia 5-10 tahun mendatang akan
mencapai 100 MW terutama untuk penerangan di pedesaan. Sedangkan permintaan
fotovotaik diperkirakan sudah mencapai 52 MWp.
Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit
rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi
bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic kristal dapat dibuat
dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel photovoltaic
diperlukan teknologi tinggi. Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang
dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya
yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam
negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul
pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian
membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka
pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya
dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang
photovoltaic yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan
penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk
elektrifikasi untuk pedesaan. Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah
harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan
kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya photovoltaic adalah
investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena
memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan
kebutuhannya.
13
i. Cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Dalam penerapannya photovoltaic dapat digabungkan dengan pembangkit lain seperti
pembangkit tenaga diesel (PLTD) dan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTM).
Penggabungan ini dinamakan sistem hibrida yang tujuannya untuk mendapatkan daya guna
yang optimal. Pada sistem ini PLTS merupakan komponen utama, sedang pembangkit listrik
lainnya digunakan untuk mengkompensasi kelemahan sistem PLTS dan mengantisipasi
ketidakpastian cuaca dan sinar matahari. Pada sistem PLTS-PLTD, PLTD-nya akan
digunakan sebagai "bank up" untuk mengatasi beban maksimal. Pengkajian dan penerapan
sistem ini sudah dilakukan di Bima (NTB) dengan kapasitas PLTS 13,5 kWp dan PLTD 40
kWp.
Penggabungan antara PLTS dengan PLTM mempunyai prospek yang cerah. Hal ini
karena sumber air yang dibutuhkan PLTM relatif sedikit dan itu banyak terdapa di desa-desa.
Untuk itulah pemerintah Indonesia dengan pemerintah Jepang telah merealisasi penerapan
sistem model hidro ini di desa Taratak (Lombok Tengah) dengan kapasitas PLTS 48 kWp
dan PLTM sebesar 6,3 kW.
Pada sistem hibrida antara photovoltaic dengan Fuel Cell (sel bahan bakar), selisih
antara kebutuhan listrik pada beban dan listrik yang dihasilkan oleh photovoltaic akan
dipenuhi oleh fuel cell. Controller berfungsi untuk mengatur fuel cell agar listrik yang keluar
sesuai dengan keperluan. Arus DC yang dihasilkan fuel cell dan arus photovoltaic
digabungkan pada tegangan DC yang sama kemudian diteruskan ke power conditioning
subsystem (PCS) yang berfungsi untuk mengubah arus DC menjadi arus AC. Keuntungan
sistem ini adalah efisiensinya tinggi sehingga dapat menghemat bahan bakar, dan kehilangan
daya listrik dapat diperkecil dengan menempatkan fuel cell dekat pusat beban.
14
j. Energi Terbarukan
15
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan Dan Saran
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa Energi Surya (Photovoltaic) dapat
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Energi ini juga merupakan
energi alternatif. Modul Surya ini dapat digunakan sebagai cadangan yang memadai ketika
energi lainnya mulai berkurang bahkan habis.
Selain itu, energi ini memliki banyak keuntungan dibandingkan dengan energi lain.
Energi ini sangat ramah lingkungan dan tidak memerlukan perawatan khusus secara periodik.
Energi ini hanya memerlukan cahaya matahari yang jumlahnya tak tebatas, tersedia dimana-
mana, dan tidak memerlukan bahan bakar lain seperti bensin, gas, atau yang lainnya. Namun,
energi ini memiliki satu kelemahan yaitu hanya bisa digunakan dalam jangka waktu setengah
hari atau selama sinar matahari masih terpancar.
Oleh karena itu, penyediaan sumber energi alternatif seperti energi surya melalui
pemanfaatan sel photovoltaic merupakan sebuah prospek yang menjanjikan untuk
dikembangkan lebih lanjut, mengingat pemakaian primer minyak bumi dan gas alam masih
merupakan sumber energi utama. Selain ramah lingkungan, sumber energi dari matahari tidak
memerlukan perawatan khusus secara periodik, yang selanjutnya akan mengurangi biaya
produk.
Pemanfaatan sel surya sangat cocok digunakan di desa desa terpencil, yang tidak
dapat di aliri listrik PLN karena masalah insfrastrukturnya belum mendukung. Dengan di
gunakannya PLTS maka akan meningkatkan kesejahteraan hidup. Cocok di gunakan juga di
pulau terluar Indonesia (benteng pertama) karena bila harus memasang kabel laut, harganya
pasti mahal. Maka solusinya dengan menggunakan PLTS. Selain itu dengan memasang
PLTS, berarti dapat terhindar dari klaim negara tetangga. Cocok di gunakan juga di daerah
perkotaan untuk menghemat listrik dari jaringan PLN, membantu menstabilkan tegangan
PLN pada sisi beban dan membantu mengurangi biaya tagihan listrik bulanan.
16
Daftar Pustaka
Holladay, April. Solar Energi. Microsoft Encarta 2006 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft
Corporation, 2005.
Wikipedia.org. Solar Cell. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell.
Surya Energi Indotama. http://suryaenergi.com/in/sys/stand.php
Surya Energi Indotama. http://suryaenergi.com/in/sys/grid.php
17