SOLAR CELL atau PANEL SURYA DAN MANFAATNYA.

https://www.facebook.com/notes/kf-bumi-alam-semesta/solar-cell-atau-panel-surya-dan-manfaatnya/164040603661252?ref=nf

23 Juni 2011 pukul 14:03

Listrik tenaga surya memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik.Energi matahari yang dianugerahkan Tuhan untuk kita.Alat utama untuk menangkap, perubah dan penghasil listrik adalah Photovoltaic atau yang disebut secara umum Modul/Panel Solar Cell.Dengan alat tersebut sinar matahari dirubah menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan.

 

Rata-rata produk modul solar cell yang ada dipasaran menghasilkan tegangan 12 s/d 18 VDC dan ampere antara 0.5 s/d 7 Ampere. Modul juga memiliki kapasitas beraneka ragam mulai kapsitas 10 Watt Peak s/d 200 Watt Peak, juga memiliki type cell monocrystal dan polycrystal. Komponen inti dari sistem PLTS ini meliputi peralatan : Modul Solar Cell, Regulator / controller, Battery / Aki, Inverter DC to AC, Beban / Load.

 

Di pasaran biasanya dijual dalam bentuk paket, tergantung besar watt nya. Pemakaiannya dapat juga dikombinasikan dengan listrik dari PLN. Pada umumnya digunakan untuk lampu-lampu penerangan di rumah, kantor, tempat ibadah, tempat umum dan yang lagi trend dipakai untuk traffic light / lampu merah.

 

Instalasi, untuk memasang PLTS, sebenarnya tidak terlalu sulit, dapat dikerjakan sendiri, komponen utama Solar Panel dipasang menghadap sinar matahari dengan intensitas tinggi, selanjutnya hubungkan dengan Battery untuk media penyimpan energi (arus DC), untuk pemakaian arus AC kita bisa menghubungkan dengan DC to AC Converter dan siap digunakan untuk keperluan rumah tangga (Lampu, TV, Kulkas, dsb). Ingat besaran dayanya, jangan sampai overload.

 

Namun harga, inilah yang menjadi kendala utama, investasi awalnya cukup besar, tetapi kalau dihitung dengan penggunaan listrik dari PLN untuk beberapa tahun, tentu bisa sangat hemat, umur ekonomis Solar Panel bisa lebih dari 10 tahun, yang agak singkat Battery (kurang lebih 2 tahun) dan DC to AC Converter (tergantung kualitas perangkatnya). Untuk 50 Watt Peak (wp), dipasaran dijual paket lengkap seharga Rp. 3 juta - Rp. 4 juta. Untuk 100 wp Rp. 4 juta - Rp. 6

juta. Harga Battery bervariasi tergantung merk, biasanya untuk 100 AH sekitar Rp. 1 juta, demikian juga dengan DC-AC Converter harga nya tergantung kapasitas (watt) dan merknya.

 

Rumah Hemat Energy

Tips untuk membangun PLTS ini, khususnya untuk konsumsi rumah tangga :

Hitunglah terlebih dahulu pemakaian real di rumah kita, bisa dihitung dari informasi di masing-masing peralatan (spt TV, kulkas, dll) atau diukur pemakaiannya dengan Clamp Meter (diukur besar kuat arusnya).

Setelah dihitung, tentukan apakah PLTS dipakai sebagai sumber listrik utama, backup atau kombinasi, karena akan mempengaruhi sistem instalasinya nanti. Anda bisa memilih untuk dipakai secara kombinasi dengan PLN, sehingga sedikit demi sedikit bisa mengurangi ketergantungan pada PLN. Misal, kita beli paket 100 wp untuk lampu dulu, kemudian kalau punya uang lagi beli yang 300 wp untuk TV, dst. Terakhir, kita minta orang PLN untuk memutus PLN di rumah kita.

 

Tentang Panel Surya

Energi matahari, energi natural yang tidak akan habis dan kita dapat memakainya dimana pun berada. Di saat hari yang cerah, energi matahari yang menyinari bumi menghasilkan rata-rata 1 kilowatt per meter persegi area bumi, berarti dalam satu jam energi matahari yang menyinari bumi mampu mensuplai energy yang dibutuhkan di seluruh dunia untuk 1 tahun.

 

Jika energi matahari dapat diserap diatas 1% dari luas permukaan bumi, maka akan menutupi konsumsi energi listik yang dibutuhkan untuk seluruh dunia. Permukaan bumi disinari matahari dengan jumlah volume yang sangat besar. Tidak seperti minyak bumi, batu bara dan energi fosil lainnya, energi matahari ramah lingkungan, untuk pemakaiannya tidak menghasilkan emisi gas buang CO2 yang dapat merusak lingkungan, oleh karena itu teknologi panel surya sangat mendukung penyediaan energi alternatif pada saat krisis energi dan mendukung pencegahan pemanasan global di dunia.

 

Teknologi panel surya telah dikembangkan secara luas dan potensial. Setelah dikembangkan dimensi ketebalan dari panel surya jadi semakin tipis dan tanpa menghilangkan fungsinya untuk mendapatkan energi yang alami dan efisien. Setelah berinovasi sejak dari setengah abad yang lalu, jepang terus prioritaskan pengembangan teknologi panel surya untuk memenuhi kebutuhan listrik yang bersih dan ramah lingkungan.

 

Jenis - jenis panel surya :

Monokristal (Mono-crystalline)

Merupakan panel yang paling efisien yang dihasilkan dengan teknologi terkini & menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Monokristal dirancang untuk penggunaan yang memerlukan konsumsi listrik besar pada tempat-tempat yang beriklim ekstrim dan dengan kondisi alam yang sangat ganas. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

 

Polikristal (Poly-crystalline)

Merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak karena dipabrikasi dengan proses pengecoran. Type ini memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama. Panel suraya jenis ini memiliki efisiensi lebih rendah dibandingkan type monokristal, sehingga memiliki harga yang cenderung lebih rendah.

 

Thin Film Photovoltaic

Merupakan panel surya ( dua lapisan) dengan struktur lapisan tipis mikrokristal-silicon dan amorphous dengan efisiensi modul hingga 8.5% sehingga untuk luas permukaan yang diperlukan per watt daya yang dihasilkan lebih besar daripada monokristal & polykristal. Inovasi terbaru adalah Thin Film Triple Junction PV (dengan tiga lapisan) dapat berfungsi sangat efisien dalam udara yang sangat berawan dan dapat menghasilkan daya listrik sampai 45% lebih tinggi dari panel jenis lain dengan daya yang ditera setara.

 

Panel Surya

Panel surya terdiri dari susunan sel surya yang dihubungkan secara seri. Sel surya berfungsi mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Sel surya umumnya dibuat dari silikon yang merupakan bahan semikonduktor. Daya yang dihasilkan sebuah panel surya bergantung pada radiasi matahari yang diterima, luas permukaan panel dan suhu panel. Daya yang dihasilkan semakin besar jika radiasi dan luas permukaan lebih besar, sedang kenaikan suhu mengakibatkan penurunan daya. Karena itu, pada saat pemasangan panel perlu diperhatikan untuk menyediakan jarak dengan atap agar udara dapat bersirkulasi di bawah panel (efek pendinginan).

 

Panel Surya type terbaru mempunyai daya 130 Wattpeak per m2 . Wattpeak menunjukkan daya maksimum yang dihasilkan pada kondisi radiasi matahari 1000 W/m2 dan suhu panel 25oC. Panel surya diproduksi dalam berbagai ukuran (daya terpasang). Konstruksi panel surya terdiri dari susunan sel surya, tutup kaca, bingkai Alumunium khusus dan soket. Panel surya memiliki usia yang relatif panjang yaitu minimal 20 tahun, dan umumnya suplier panel surya memberi garansi out put power hingga 10-25 tahun.

 

Beberapa hal yang perlu diingat pada saat pemasangan panel surya adalah:

1. Panel ditempatkan di bagian atap yang tidak terkena bayangan pohon atau benda lain.

2. Atap cukup kuat menahan beban panel dan angin

3. Penempatan panel memungkinkan pembersihan dan perbaikan.

4. Tersedia jarak dengan atap untuk sirkulasi udara di bawah panel surya

 

Prinsip Panel Surya

Prinsip dari Panel surya ialah mengubah intensitas cahaya matahari menjadi energi listrik yang dapat digunakan untuk menjalankan peralatan elektronik. Panel surya/modul surya merupakan suatu paket yang terdiri dari sel-sel yang disusun secara horizontal dan dilapisi oleh kaca sehingga dapat di pasang menghadap matahari. Sebuah modul diklasifikasikan berdasarkan daya maksimumnya. Sel-sel itu terbuat dari kristal silikon yang dikembangkan dalam bentuk ingot. Dalam potongan tipis yang disambungkan melalui elektroda untuk membentuk sel.

 

Keuntungan Panel Surya

PLTS mampu menyuplai listrik untuk lokasi yang belum dijangkau jaringan listrik PLN :

1. Potensi pemanfaatan energi surya tersebar secara merata sehingga dapat digunakan untuk daerah yang terpencil

2. Listrik surya merupakan solusi yang cepat, karena proses instalasi yang relatif cepat untuk menghasilkan listrik penerangan dll. 

3. Tenaga Surya merupakan energi yang sangat bersih, karena sifatnya secara fisika dapat Meng-absorbsi UV radiasi (dari matahari), tidak menghasilkan emisi sedikitpun, tidak menimbulkan suara berisik dan tidak memerlukan bahan bakar yang perlu dibeli setiap harinya. 

4. Sistem tenaga Surya sudah terbukti handal lebih dari 50 tahun mendukung program luar angkasa, dimana tidak ada sumber energi lain, tidak juga juga nuklir, yang mampu bertahan dalam keadaan extrim di luar angkasa. 

5. Panel Surya merupakan salah satu alat yang dapat memanfaatkan potensi energi radiasi matahari sebesar 4,8 Kwh/ m2 / hari (* Data BPPT tahun 2005) yang merupakan potensial daya yang cukup besar dan belum maksimal dimanfaatkan di Indonesia. 

6. Panel Surya mempunyai kesan modern dan futuristik, tetapi juga mempunyai kesan peduli lingkungan dan bersih. Sangat cocok untuk dunia arsitektur modern yang memadukan unsur-unsur penting tersebut.

 

(KF-BAS/v/sumber : http://anggoero.blogspot.com/2010/03/panel-surya-sel-surya.html )

Prinsip Dasar Pembangkit Listrik Tenaga Surya http://rajarenewableenergy.blogspot.com/2009/06/prinsip-dasar-pembangkit-listrik-tenaga.html

Sel surya adalah komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Modul surya tersusun dari sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian /beban. Energi surya adalah radiasi yang diproduksi oleh reaksi fusi nuklir pada inti matahari. Matahari mensuplai hampir semua panas dan cahaya yang diterima bumi untuk digunakan makhluk hidup. Energi surya sampai kebumi dalam bentuk paket-paket energi yang disebut foton. Dalam kaitannya dengan sel surya, perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi listrik, terdapat dua paramater dalam energi surya yang paling penting : pertama intensitas radiasi, yaitu jumlah daya matahari yang datang kepada permukaan per luas area, dan karakteristik spektrum cahaya matahari.

Intensitas radiasi matahari diluar atmosfer bumi disebut konstanta surya, yaitu sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring oleh atmosfer bumi, beberapa sepktrum cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadi sekitar 1000W/m2. Nilai ini adalah tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaan tegak lurus sinar matahari dan pada keadaan cerah. Radiasi surya dipancarkan dari fotoshpere matahari pada temperatur 6000K, yang memberikan distribusi spektrumnya mirip dengan distribusi spektrum black body. Dengan melalui atmosfer bumi, radiasi surya diatenuasikan oleh berbagai partikel diantaranya molekul udara, aerosol, partikel debu, dll sehingga menghasilkan spektrum .

Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi sinar matahari menjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Pada tahun 1954 peneliti di Bell Telephone menemukan untuk pertama kali sel surya silikon berbasis p-n junction dengan efisiensi 6%.

Prinsip kerja sel surya silikon adalah berdasarkan konsep semikonduktir p-n junction. Sel terdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang membentuk p-n junction, lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat mengalirnya arus dari lapisan tipe- n (elektron) dan tipe-p (hole).

Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur dari golongan V sehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom sekitar. Pada sisi lain semikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh golongan III sehingga elektron valensinya defisit satu dibanding atom sekitar. Ketika dua tipe material tersebut mengalami kontak maka kelebihan elektron dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehingga area doping-n akan bermuatan positif sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif. Medan elektrik yan terjadi antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n dan hole ke daerah-p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkan kontak logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Ketika junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih besar dari lebar pita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan

mengalir.

BATERE, BCR DAN BEBAN

Energi Listrik yang dihasilkan oleh sel surya disimpan dalam batere. Batere disini berfungsi sebagai penyimpanan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan berfungsi sebagai catu daya listrik pada malam hari. Untuk mengontrol pengisian energi ke batere digunakan alat pengontrol pengisian batere yang disebut dengan BCR (Battery Charge Regulator) atau BCU (Batere Controll Unit). BCR / BCU juga mengatur discharge batere sesuai dengan nilai yang telah disetting oleh pabrikannya. Alat ini juga berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari beterai dan memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu : Proteksi terhadap pengisian berlebih (over charge) oleh penyinaran matahari, pemakaian berlebih (over charge) oleh beban, mencegah terjadinya hubungan singkat pada beban listrik dan sebagai interkoneksi dari komponen-komponen lainnya.Dari BCU ini kemudian dihubungkan ke beban (berupa lampu atau peralatan elektronik lainnya). Dengan kata lain PLTS SHS ini sudah siap melayani 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 garis lintang lokasi PLTS tersbut berada. Sebagai contoh, untuk daerah yang berada disebelah utara katulistiwa maka modul surya harus dihadapkan ke selatan, dan sebaliknya.

Performansi dari Modul Surya

Daya listrik yang dihasilkan sel surya ketika mendapat cahaya diperoleh dari kemampuan perangkat sel surya tersebut untuk memproduksi tegangan ketika diberi beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama. Kemampuan ini direpresentasikan dalam kurva arus-tegangan (I-V).

Ketika sel dalam kondisi short circuit, arus maksimum atau arus short circuit (ISC) dihasilkan, sedangkan pada kondisi open circuit tidak ada arus yang dapat mengalir. sehingga tergangannya maksimum, disebut tegangan open-circuit. (VOC). Titik pada kurva I-V yang menghasilkan arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karaktersitik penting lainnya dari sel surya yaitu fill factor (FF), dengan persamaan:

FF=(V_pm × I_pm)/V_oc

Dengan menggunakan fill factor maka maksimum daya dari sel surya didapat dari persamaan,P_max=V_oc×I_sc×FF

Sehingga efisiensi sel surya yang didefinisikan sebagai daya yang dihasilkan dari sel ( PMAX ) dibagi dengan daya dari cahaya yang datang ( PCahaya ) :

η=P_max/P_cahaya ×100 %

Nilai efisiensi ini yang menjadi ukuran global dalam menentukan kualitas performansi suatu sel surya.

KELENGKAPAN SISTEM

Komponen utama dari PLTS/SHS (Solar Home Sistem) 50 Wp adalah:1 buah Modul Surya dengan Kapasitas Minimum 50 Wp1 buah alat pengatur batere (BCU)1 buah Batere minimum 65 Ah, 12 V DC1 buah Box Batere3 buah lampu TL beserta Inverter 10 Watt 12 Vdc, total daya 30Wattt