ABSTRAK

Sumber energi yang sangat besar dan bersifat kontinyu adalah energi matahari. Dimana

energi matahari ini belum dipergunakan sebagai sumber energi primer. Selain itu energi matahari

tidak mengandung polusi, tidak habis dipakai dan gratis. Untuk mengatasi krisis energi listrik

dari bahan bakar minyak bumi, maka solusi yang dapat digunakan adalah dengan mengkonversi

energi matahari menjadi energi listrik.

Energi surya merupakan salah satu energi alternatif untuk membangkitkan energi listrik.

Oleh karena matahari hanya terbit selama 12 jam dalam satu hari (24 jam) maka energi matahari

harus dapat dimanfaatkan seoptimal mungkin. Caranya adalah dengan merobah energi matahari

berupa panas menjadi energi listrik. Untuk melaksanakan konversi energi matahari menjadi

energi listrik adalah dengan menggunakan silikon, batere, dan peralatan inverter, sehingga dapat

menghasilkan energi listrik yang kontinyu sesuai dengan beban yang ada. Beberapa sistem

konversi energi yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik seperti perubahan energi panas

menjadi listrik adalah konverter Thermoelektrik.

Kata Kunci: Matahari, Inverter, Energi Alternatif

I. PENDAHULUAN

Pembangunan di Kabupaten Bantul secara umum menunjukkan peningkatan yang nyata

dengan kondisi dan potensi daerah yang menjanjikan. Kondisi geografis yang strategis,

kekayaan sumberdaya alam yang beraneka ragam dan sumberdaya manusia yang potensial

merupakan faktor utamanya.

Khusus pedukuhan Kaligawe, yang terletak di pinggiran kota Bantul merupakan daerah

terpencil dan masih membutuhkan beberapa fasilitas terutama listrik. Kondisi daerah yang

berada di perbukitan gersang disertai penyaluran listrik yang kurang merata merupakan

penyebab utama terhambatnya pemenuhan kebutuhan masyarakat sekitar.

Dengan adanya sumber energi alami yaitu energi matahari, selanjutnya dapat

memanfaatkan energi panasnya untuk dikonversikan menjadi energi listrik, merupakan

langkah yang tepat dalam pemenuhan kebutuhan listrik masyarakat sekitar.

II. METODE PENELITIAN

1. Studi Pustaka

Studi pustaka dilakukan di perpustakaan Universitas teknologi Yogyakarta.

2. Percobaan / Eksperimen

Di Laboraturium Teknik Elektro Universitas Teknologi Yogyakarta.

Diagram Blok Penelitian

Persiapan

Pengujian

StudiLaboraturium

Hasil

StudiLiteratur

III. PEMBAHASAN

1. Landasan Teori

Beberapa sistem konversi energi listrik yang digunakan untuk menghasilkan

energi listrik seperti perubahan energi panas menjadi energi listrik yaitu konverter

Thermoelektrik. Operasi sistem thermoelektrik tergantung dengan efek seebeck, seperti

tabel berikut ini:

Tabel 1. Koefisien Seebeck

No. Material S ( V / o K )

1. Alumunium -0,2 x 10-6

2. Konstantan -47,0 x 10-6

3. Tembaga 3,5 x 10-6

4. Besi 13,6 x 10-6

5. Platinum -5,2 x 10-6

6. Germanium 375,0 x 10-6

7. Silikon -455,0 x 10-6

Tabel 2. Sifat Material

Material Jenis n Jenis p

S, µV / Ko -170 210

, µ / Ko 14 18

K, W / m.Ko 1,5 1,1

Koefisien Seebeck (S) adalah sifay material yang memberikan kecepatan

perubahan potensial thermoelektrik (Es) dengan suhu T(oC) yaitu:

S = dE/dT..........(1)

Potensial thermoelektrik yang timbul pada rangkaian yang terdiri dari dua material

dapat dihitung dengan rumus:

Es = TLfTH (Sa-Sb) dT = TLfTH Sab dT............(2)

Sab akan positif bila aliran muatan positif dari a ke b. Dengan:

Sc = Koefisien Seebeck (µV / Ko)

= Tahanan Jenis Material (µ .m)

K = Konduktivitas Panas (Watt/m)

Untuk bahan semi konduktor:

Sab = Spn = -Snp.........(3)

Sehingga potensial thermoelektrik menjadi:

Es = TLfTH (Sp-Sn) dT = fTH Spn dT............(4)Thermoelektrik seperti gambar dibawah ini dengan kaki thermoelektrik

dihubungkan seri untuk mengalirkan arus dan dihubungkan paralel untuk mengalirkan

panas.

Tahanan listrik total RG adalah jumlah tahanan dari tiap tahanan kaki:

RG = m (Rp + Rn)......(5)

m = Jumlah pasangan kaki p – n

Rp dan Rn = Tahanan kaki p dan n

Rp = (p Lp / Ap)

Rn = (n Ln / An).......(6)

Lp = Panjang kaki p (m)

Ln = Panjang kaki n (m)

Ap = Luas penampang kaki p (m2)

An = Luas penampang kaki n (m2)

Panas Yang Masuk (QH)

1 2 3 4

i

tahanan beban R0

Gambar Thermoelektrik n – p

Keterangan gambar:

1. Kaki n2. Kaki p3. Sambungan Dingin4. Sambungan Panas

Koduktansi panas thermoelektrik Kg adalah jumlah konduktansi panas.

Kaki-kaki semikonduktor:

Kg = m (Kp + Kn).......(7)

Kp = (Kp Ap / Lp).......(8)

Kn = (Kn An / Ln).......(9)

Keterangan:

K = Konduktivitas Panas (Watt/m/oC)

Jumlah perpindahan panas pada sambungan: Spn

Spn = TLfTH (Sp-Sn) dT / (TH-TL).......(10)

Daya yang masuk ke sambungan panas: (I2 RG / 2) + QH

Daya yang meninggalkan sambungan panas: KG T + mSpn HI

QH = mSpnTHI + KG (TH-TL) – (I2 RG) / 2 .....(11)

Efisiensi termis thermoelektrik:

MTth = .........(12)

(m Spn TH T/I RG) + (KG T2 / (I2 RG - T/2))

m = Perbandingan tahanan beban luar Ro dan tahanan thermoelektrik = Ro / RG

TH = Temperatur tertinggi

TL = Temperatur terendah

Arus yang mengalir dalam thermoelektrik: I = tegangan total (Vt) / tahanan total Rt

........(13)

Subsitusi Runus 13 ke 12

........(14)

Dengan Zmax:

.......(15)

Untuk arus I pada daya keluaran max:

.......(16)

Untuk tegangan output pada daya max:

.......(17)

Artinya pada kondisi maksimum: Ro = RG

Temperatur minimal TL:

......(18)

2. Bagan Rangkaian Konversi Energi

Matahari (Panas)

Solar Cell

Bagan Konversi Energi

Prinsip Kerja

a. Sinar matahari (Panas) diserap oleh keping silikon. Dengan sifat silikon yang dapat

merubah energi panas menjadi energi listrik berupa arus, tegangan dan daya listrik.

b. Besaran-besaran arus, tegangan, dan daya listrik ini disimpan di accumulator.

c. Dengan inverter yang berfungsi untuk merubah besaran DC menjadi AC maka output

inverter ini dapat melayani beban AC.

IV. KESIMPULAN

Bahwasannya energi alami yaitu energi matahari manfaatnya sangat besar bagi

kehidupan manusia, salah satunya adalah dengan memanfaatkan panas dari matahari. Dari

Inverter

Accumulator

Beban

panas tersebut kita bisa memanfaatkannya untuk dikonversikan menjadi energi listrik.

Sehingga kebutuhan listrik masyarakat pada dearah-daerah yang tertinggal dapat terpenuhi.

DAFTAR PUSTAKA

Archi.W.Colp.Jr , Darwin Sitompul.1985.Prinsip - Prinsip Konversi Energi.

Ketani.1970.Direct Energy Conversion.Addison Wesley Publishing Company, Reading Mass.

Smith, A.1969.Status of Photovoltaic Power Technology, Journal of Engineering for Power,

Transaction of the America Society of Mechanical Engineering, Series A.vol.91.pp. 1 – 12.

PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI

DALAM PEMENUHAN KEBUTUHAN LISTRIK

PEDUKUHAN KALIGAWE KABUPATEN BANTUL

Disusun Oleh:

Dananjaya Ariateja (4115211013)

Teknik Elektro

UNIVERSITAS TEKNOLOGI YOGYAKARTA

2012