laporan presentasi photo voltaic

25
LAPORAN PRESENTASI KULIAH SISTEM ENERGI TF-4213 PERKEMBANGAN SUMBER DAYA ENERGI TERBARUKAN PHOTOVOLTAIC POWER PLANT OLEH: Aditya Anta Taruna / 13305030 Rizki Perdana / 13305034 Asra Ibnu Khair / 13305085 Fauzan Firdaus / 13306005 PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2010

Upload: fauzan-firdaus

Post on 23-Jun-2015

504 views

Category:

Documents


13 download

TRANSCRIPT

Page 1: Laporan Presentasi Photo Voltaic

LLAAPPOORRAANN PPRREESSEENNTTAASSII KKUULLIIAAHH SSIISSTTEEMM EENNEERRGGII TTFF--44221133

PPEERRKKEEMMBBAANNGGAANN SSUUMMBBEERR DDAAYYAA EENNEERRGGII TTEERRBBAARRUUKKAANN

PPHHOOTTOOVVOOLLTTAAIICC PPOOWWEERR PPLLAANNTT

OLEH:

Aditya Anta Taruna / 13305030

Rizki Perdana / 13305034

Asra Ibnu Khair / 13305085

Fauzan Firdaus / 13306005

PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2010

Page 2: Laporan Presentasi Photo Voltaic

1

Ringkasan

Salah satu sumber daya yang melimpah di dunia adalah Matahari. Khususnya di

Indonesia Matahari bersinar sepanjang tahun karena Indonesia merupakan negara

dengan iklim tropik, yang dilewati oleh garis kathulistiwa dan menerima panas bumi

lebih banyak dari negara lain. Matahari atau Sel Surya merupakan energi pengganti

untuk bahan bakar fosil yang bersih, tidak berpolusi, aman dan sudah pasti persedian

tidak terbatas, di Indonesia Matahari bersinar kurang-lebih empat setengah jam

sampai enam jam sehari.

Untuk saat ini unit cost dari investasi PLTS di Indonesia sebesar 1467.85 rupiah per

kWH. Tantangan terbesar dalam aplikasi ini adalah teknologi storage yang masih

sangat mahal. Bila masalah storage ini teratasi, teknologi PV ini akan berpotensi

besar dalam mengatasi krisis energi kedepannya.

Page 3: Laporan Presentasi Photo Voltaic

2

Daftar Isi

Ringkasan........................................................................................................................... 1

Daftar Isi ............................................................................................................................ 2

Daftar Gambar ................................................................................................................... 3

Daftar Tabel ....................................................................................................................... 3

Bab 1 Pendahuluan ........................................................................................................... 4

1. 1 Sejarah .................................................................................................................... 4

1.2 Permasalahan ........................................................................................................... 5

1.3 Tujuan ...................................................................................................................... 5

1.4 Ruang Lingkup ........................................................................................................ 5

1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................................. 6

Bab 2 Panel Sel Surya ........................................................................................................ 7

2.1 Cara Kerja ................................................................................................................ 7

2.2 Bahan Baku Panel Sel Surya ................................................................................... 8

2.2.1 Bahan Baku Generasi Pertama - Silikon........................................................... 8

2.2.1.1 Silikon Monokristal ................................................................................... 9

2.2.1.2 Silikon Polikristal ...................................................................................... 9

2.2.1.3 Silikon Amorf ............................................................................................ 9

2.2.2 Bahan Baku Generasi Kedua .......................................................................... 10

2.2.3 Bahan Baku Generasi Ketiga .......................................................................... 10

Bab 3 Aspek Sumber Daya dan Bisnis ............................................................................ 11

3.1 Peluang dan Potensi Diterapkan di Indonesia........................................................ 11

3.2 Analisis Bisnis ....................................................................................................... 16

Bab 4 Aspek Analisis Dampak Terhadap Lingkungan .................................................... 18

4.1 Dampak positif ....................................................................................................... 18

4.2 Dampak positif sosial-ekonomi ............................................................................. 18

4.3 Dampak negatif ...................................................................................................... 19

Bab 5 Penutup .................................................................................................................. 20

5.1 Tantangan ke depan ............................................................................................... 20

5.2 Kesimpulan ............................................................................................................ 21

5.3 Saran ...................................................................................................................... 22

Daftar Pustaka .................................................................................................................. 23

Lampiran Tanya Jawab .................................................................................................... 24

Page 4: Laporan Presentasi Photo Voltaic

3

Daftar Gambar

Gambar 2.1 pancaran energi cahaya matahari mengenai panel sel surya .......................... 7

Gambar 2.2 panel sel surya ................................................................................................ 8

Gambar 2.3 silikon monokristal......................................................................................... 9

Gambar 2.4 silikon polikristal ........................................................................................... 9

Gambar 3.1. Sasaran Energi Nasional 2025 .................................................................... 11

Gambar 3.2 negara-negara investor solar cell ................................................................. 13

Gambar 3.3 Photovoltaic manufacture ............................................................................ 13

Gambar 3.4 world design insolation ................................................................................ 15

Gambar 5.1 proyek GENESIS ......................................................................................... 21

Daftar Tabel

Tabel 3.1. Harga Energi (feed-tariff) ............................................................................... 12

Tabel 3.2 Tarif Listrik Negara-Negara Eropa .................................................................. 14

Tabel 3.3 Monthly Averaged Insolation .......................................................................... 16

Tabel 3.4 perbandingan nilai unit price ........................................................................... 16

Tabel 5.1 kebutuhan energi dunia dan luas area yang diperlukan untuk solar cell ......... 20

Page 5: Laporan Presentasi Photo Voltaic

4

Bab 1

Pendahuluan

1. 1 Sejarah

Energi sangat berperan besar dalam perkembangan hidup manusia. Energi

digunakan untuk menyalakan lampu, menghidupkan barang elektronik, menjalankan

pabrik, memasak makanan, dan lain-lain.

Sumber energi yang digunakan oleh masyarakat berasal dari Pembangkit Listrik

(mesin, turbin, dan lain-lain). Pembangkit Listrik pada umumnya masih

menggunakan bahan bakar fosil sebagai penggerak turbin, untuk menghasilkan

listrik. Penggunaan bahan bakar fosil yang terus menerus dapat menghabiskan

cadangan bahan bakar fosil yang ada di dunia, bahan bakar fosil merupakan sumber

daya yang tidak terbahrui (non-renewable) sehingga perlu dilakukan pencarian

sumber daya lain yang dapat menggantikan bahan bakar fosil.

Salah satu sumber daya yang melimpah di dunia adalah Matahari. Khususnya di

Indonesia Matahari bersinar sepanjang tahun karena Indonesia merupakan negara

dengan iklim tropik, yang dilewati oleh garis kathulistiwa dan menerima panas bumi

lebih banyak dari negara lain. Matahari atau Sel Surya merupakan energi pengganti

untuk bahan bakar fosil yang bersih, tidak berpolusi, aman dan sudah pasti persedian

tidak terbatas, di Indonesia Matahari bersinar kurang-lebih empat setengah jam

sampai enam jam sehari.

Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda.

Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor,

terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan

menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma

gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan

aliran medan listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal

dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik. Bahan dan cara kerja yang aman

terhadap lingkungan menjadikan sel surya sebagai salah satu hasil teknologi

pembangkit listrik yang efisien bagi sumber energi alternatif masyarakat di masa

depan. Memberikan harapan kepada kita untuk mengelola alam secara lebih

“alamiah”.

Sistem sel surya menggunakan energi sinar matahari untuk menghasilkan listrik,

tanpa memerlukan bahan bakar. Tanpa ada bagian yang berputar, maka sistem sel

surya hanya memerlukan sedikit perawatan. Sehingga sistem sel surya itu boleh

dibilang cost effective dan cocok untuk stasiun telekomunikasi daerah terpencil,

pelampung navigasi di tengah laut, alat pemantau permukaan air bendungan, atau

untuk penerangan rumah yang jauh dari jangkauan jaringan PLN. Biaya operasional

sistem sel surya jelas rendah.

Karena tidak memerlukan bahan bakar dan tidak ada bagian yang berputar, sistem sel

surya itu bersih dan tidak bersuara. Ramah lingkungan ini sangat penting, mengingat

pilihan untuk mendapatkan energi dan penerangan itu biasanya dari generator diesel

Page 6: Laporan Presentasi Photo Voltaic

5

atau lampu minyak tanah. Kalau kita semakin prihatin dengan gas rumah kaca

(greenhouse gas) dan pengaruhnya yang merusak terhadap ekosistem planet kita ini,

maka energi bersih yang diproleh dari sistem sel surya merupakan pilihan yang tepat

sekali.

1.2 Permasalahan

Semakin sedikitnya cadangan bahan bakar fosil dunia menyebabkan manusia harus

mencari bahan bakar alternatif untuk menggantikan bahan bakar fosil. Dengan

penggunaan bahan bakar fosil secara terus menerus seperti sekarang ini, diperkirakan

bahan bakar fosil akan habis dalam waktu sepuluh sampai dua puluh tahun yang akan

datang.

Salah satu energi alternatif yang tersedia sangat melimpah di Indonesia adalah

Matahari atau Sel Surya. Sebagai negara beriklim tropis dan di lewati garis

kathulistiwa, Indonesia mendapat sinar matahari lebih banyak dari Negara lain,

sehingga dapat digunakan sebagai Pembangkit Tenaga Listrik.

Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya menggunakan panel surya, panel ini akan

mengubah tenaga cahaya (photon) menjadi tenaga listrik dengan menggunakan

prinsip kerja dioda pn junction. Kelebihan dari Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

adalah aman, bersih, bebas polusi, sangat melimpah.

1.3 Tujuan

Laporan ini dilakukan untuk mempelajari karakteristik dan cara kerja dari

Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya.

Secara umum tujuan dari laporan Mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

adalah:

1. Mempelajari karakteristik Sel Surya sebagai Pembangkit Tenaga Listrik di

Indonesia

2. Mempelajari aspek kimia dan fisika

3. Mempelajari peluang bisnis di Indonesia

4. Mempelajari dampak yang ditimbulkan Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

terhadap lingkungan.

1.4 Ruang Lingkup

Laporan akan membahas Sel Surya, aspek fisis, kimia, bisnis dan dampak terhadap

lingkungan. Pembahasan akan dilakukan pada Negara Indonesia.

Negara Indonesia memiliki keunggulan dibandingkan dengan Negara lain karena

beriklim tropis dan berada di garis kathulistiwa sehingga mendapat sinar matahari

sepanjang tahun (lebih banyak dari negara lain).

Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya menggunakan sistem Photovoltaic atau Panel

Surya dengan dioda p-n junction. Pembangkit ini aman, bersih dan tidak berdampak

buruk terhadap lingkungan

Page 7: Laporan Presentasi Photo Voltaic

6

1.5 Sistematika Penulisan

Susunan Laporan adalah sebagai berikut

Bab 1 Pendahuluan berisi sejarah penggunaan sel surya, permasalahan, tujuan dari

penulisan laporan dan sistematika penulisan.

Bab 2 Aspek Fisis dan Kimia dari Sel Surya berisi pembahasan terhadap unsur

fisika dan kimia yang terjadi pada Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya, dan cara

kerja Panel Sel Suya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.

Bab 3 Aspek Sumber Daya dan Bisnis berisi mengenai potensi Sel Surya di

Indonesia, penerapan Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya di daerah di Indonesia

serta peluang investasi dan bisnis Sel Surya di Indonesia.

Bab 4 Aspek Analisis Dampak Terhadap Lingkungan berisi tentang dampak yang

ditimbulkan oleh Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya terhadap lingkungan alam

Indonesia.

Bab 5 Penutup berisi kesimpulan dan saran.

Page 8: Laporan Presentasi Photo Voltaic

Matahari adalah salah satu sumber energi

Indonesia khususnya Matahari bersinar hampir sepanjang masa. Hal ini disebabkan

Indonesia berada di garis kathulistiwa, dan beriklim tropis.

Matahari adalah salah satu energi yang berbentuk pancaran gelombang

elektromagnetik. Dengan memanfaatkan pancaran gelombang eletromagnetik ini,

Matahari sekarang dapat digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

(PLTS) dengan mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Prinsip kerja PLTS

secara umum sama dengan prinsip ker

adalah dioda pn junction.

2.1 Cara Kerja

Panel sel surya yang digunakan sebagai media pengubah energi cahaya menjadi

energy listtik menggunakan dioda dua layer (diode pn junction). Diode ini

menggunakan layer negative dan layer positif untuk menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.1 pancaran energi cahaya matahari mengenai panel sel surya

Pancaran gelombang elektromagnetik yang mengenai layer pertama dioda (layer

negatif) dari panel sel surya menyebabkan ele

tersebut memiliki kelebihan energi. Kelebihan energi pada elektron akan

menyebabkan elektron loncat ke pita energi yang lebih tinggi, untuk panel sel surya

yang terbentuk dari silikon memiliki jumlah energi 1eV pada keadaan

lebih jelas dapat dilihat dari

Bab 2

Panel Sel Surya

adalah salah satu sumber energi yang sangat melimpah di dunia, di

Indonesia khususnya Matahari bersinar hampir sepanjang masa. Hal ini disebabkan

Indonesia berada di garis kathulistiwa, dan beriklim tropis.

Matahari adalah salah satu energi yang berbentuk pancaran gelombang

etik. Dengan memanfaatkan pancaran gelombang eletromagnetik ini,

Matahari sekarang dapat digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

(PLTS) dengan mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Prinsip kerja PLTS

secara umum sama dengan prinsip kerja dioda, untuk PLTS diode yang digunakan

Panel sel surya yang digunakan sebagai media pengubah energi cahaya menjadi

energy listtik menggunakan dioda dua layer (diode pn junction). Diode ini

negative dan layer positif untuk menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.1 pancaran energi cahaya matahari mengenai panel sel surya

Pancaran gelombang elektromagnetik yang mengenai layer pertama dioda (layer

negatif) dari panel sel surya menyebabkan elektron yang berada di layer negatif

tersebut memiliki kelebihan energi. Kelebihan energi pada elektron akan

menyebabkan elektron loncat ke pita energi yang lebih tinggi, untuk panel sel surya

yang terbentuk dari silikon memiliki jumlah energi 1eV pada keadaan normal. Untuk

lebih jelas dapat dilihat dari Gambar 2.2.

7

yang sangat melimpah di dunia, di

Indonesia khususnya Matahari bersinar hampir sepanjang masa. Hal ini disebabkan

Matahari adalah salah satu energi yang berbentuk pancaran gelombang

etik. Dengan memanfaatkan pancaran gelombang eletromagnetik ini,

Matahari sekarang dapat digunakan untuk Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya

(PLTS) dengan mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Prinsip kerja PLTS

ja dioda, untuk PLTS diode yang digunakan

Panel sel surya yang digunakan sebagai media pengubah energi cahaya menjadi

energy listtik menggunakan dioda dua layer (diode pn junction). Diode ini

negative dan layer positif untuk menghasilkan energi listrik.

Gambar 2.1 pancaran energi cahaya matahari mengenai panel sel surya

Pancaran gelombang elektromagnetik yang mengenai layer pertama dioda (layer

ron yang berada di layer negatif

tersebut memiliki kelebihan energi. Kelebihan energi pada elektron akan

menyebabkan elektron loncat ke pita energi yang lebih tinggi, untuk panel sel surya

normal. Untuk

Page 9: Laporan Presentasi Photo Voltaic

8

Gambar 2.2 panel sel surya

Elektron yang berada di pita energi yang lebih tinggi tidak lagi mendapat energi dari

energi cahaya yang mengenai panel sel surya, hal ini menyebabkan elektron akan

kembali ke pita energi yang lebih rendah. Pada saat elektron akan kembali ke pita

energi yang lebih rendah, karena adanya layer positif pada dioda, elektron memiliki

dua pilihan yaitu kembali ke pita energi yang dimiliki oleh layer negatif atau ke pita

energi yang dimiliki oleh layer positif. Untuk panel sel surya, elektron akan turun ke

pita energi yang dimiliki oleh layer positif dari dioda.

Pada saat elektron berpindah maka akan timbul beda potensial pada kedua ujung dari

panel sel surya,apabila panel sel surya dihubungkan dengan beban, dalam hal ini

instalasi listrik atau batere, maka akan timbul arus listrik yang akan mengalir melalui

beban tersebut. Proses ini akan terus berjalan selama ada energi cahaya (dari

Matahari) ke panel sel surya pada PLTS, menggunakan panel sel surya sesuai dengan

yang diinginkan dari pembangkit tersebut.

2.2 Bahan Baku Panel Sel Surya

Pada umumnya panel sel surya menggunakan bahan dari silikon, akan tetapi seiring

perkembangan jaman bahan pembentuk sel surya jadi semakin beragam.

2.2.1 Bahan Baku Generasi Pertama - Silikon

Silikon merupakan bahan baku yang paling umum digunakan untuk

pembuatan sel surya. penggunaan silikon sebagai bahan baku sel surya tidak

dapat menggunakan semua jenis silikon, susunan kristal pada silikon sangat

mempengaruhi pembentukan panel sel surya.

Page 10: Laporan Presentasi Photo Voltaic

2.2.1.1 Silikon Monokristal

Silikon dengan susunan mono kristal cenderung susah untuk dibentuk

menjadi panel sel surya. Silikon dengan susunan monokristal

membutuhkan ruang bersih (bebas dari debu) untuk meng

terjadinya pengotoran pada susunan silikon monokristal. Susunan

kristal silikon ini dapat dilihat pada

2.2.1.2 Silikon Polikristal

Silikon dengan susunan polikristal adalah silikon yang paling cocok

untuk digunakan sebagai bahan pembentuk panel sel surya. Susunan

polikristal pada silikon memungkinkan adanya pengotor pada silikon,

dalam batas yang wajar, sehingga pembentukan panel surya tidak

memerlukan ruangan bersih. Susunan polikristal dapat dilihat pada

Gambar 2.4.

2.2.1.3 Silikon Amorf

Silikon dengan susunan kristal amorf memiliki susunan yang sangat

acak sehingga sangat sulit dalam pembentukan menjadi pa

surya.

Seiring dengan perkembangan jaman, penggunaan silikon pada perangkat

elektronik semakin meningkat, salah satunya adalah penggunaan silikon

dalam pembuatan bahan semikonduktor. Penggunaan bahan silikon untuk

semikonduktor menyebabkan persain

Silikon Monokristal

Silikon dengan susunan mono kristal cenderung susah untuk dibentuk

menjadi panel sel surya. Silikon dengan susunan monokristal

membutuhkan ruang bersih (bebas dari debu) untuk meng

terjadinya pengotoran pada susunan silikon monokristal. Susunan

kristal silikon ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 silikon monokristal

Silikon Polikristal

dengan susunan polikristal adalah silikon yang paling cocok

untuk digunakan sebagai bahan pembentuk panel sel surya. Susunan

polikristal pada silikon memungkinkan adanya pengotor pada silikon,

dalam batas yang wajar, sehingga pembentukan panel surya tidak

memerlukan ruangan bersih. Susunan polikristal dapat dilihat pada

.

Gambar 2.4 silikon polikristal

Silikon Amorf

Silikon dengan susunan kristal amorf memiliki susunan yang sangat

acak sehingga sangat sulit dalam pembentukan menjadi pa

Seiring dengan perkembangan jaman, penggunaan silikon pada perangkat

elektronik semakin meningkat, salah satunya adalah penggunaan silikon

dalam pembuatan bahan semikonduktor. Penggunaan bahan silikon untuk

semikonduktor menyebabkan persaingan dalam mendapatkan silikon untuk

9

Silikon dengan susunan mono kristal cenderung susah untuk dibentuk

menjadi panel sel surya. Silikon dengan susunan monokristal

membutuhkan ruang bersih (bebas dari debu) untuk menghindari

terjadinya pengotoran pada susunan silikon monokristal. Susunan

dengan susunan polikristal adalah silikon yang paling cocok

untuk digunakan sebagai bahan pembentuk panel sel surya. Susunan

polikristal pada silikon memungkinkan adanya pengotor pada silikon,

dalam batas yang wajar, sehingga pembentukan panel surya tidak

memerlukan ruangan bersih. Susunan polikristal dapat dilihat pada

Silikon dengan susunan kristal amorf memiliki susunan yang sangat

acak sehingga sangat sulit dalam pembentukan menjadi panel sel

Seiring dengan perkembangan jaman, penggunaan silikon pada perangkat

elektronik semakin meningkat, salah satunya adalah penggunaan silikon

dalam pembuatan bahan semikonduktor. Penggunaan bahan silikon untuk

gan dalam mendapatkan silikon untuk

Page 11: Laporan Presentasi Photo Voltaic

10

pembentukan panel sel surya, sehingga penggunaan bahan selain silikon

digunakan untuk pembuatan panel sel surya.

2.2.2 Bahan Baku Generasi Kedua

Semakin sulitnya silikon sebagai bahan baku pembuatan panel sel

surya menghasilkan bahan baku generasi kedua dalam pembuatan

panel sel surya, bahan baku tersebut adalah Galium Arsenik (GaAs),

Cadnium Telurium (CdTe), dan Cuprum Indium Galium Selenida

(CIGS).

Ketiga bahan tersebut memiliki kelemahan, GaAs dan CdTe

mengandung bahan berbahaya, Arsenik dan Cadnium, sedangkan

Galium pada CIGS sangat mahal. hal ini menyebabkan perkembangan

kembali terhadap bahan baku pembuatan sel surya.

2.2.3 Bahan Baku Generasi Ketiga

Bahan baku generasi ketiga ini berupa pewarna (dye sensitised),

prinsip kerja dye sensitised sama seperti pada dioda pn junction.

Bahan baku generasi ketiga ini masih dalam pengembangan hingga

saat ini.

Page 12: Laporan Presentasi Photo Voltaic

11

Bab 3

Aspek Sumber Daya dan Bisnis

3.1 Peluang dan Potensi Diterapkan di Indonesia

Aplikasi photovoltaic sebagai pembangkit energi terbarukan yang berasal dari

cahaya matahari sudah banyak diterapkan diberbagai negara. Dan merupakan salah

satu energi terbarukan yang saat ini cukup pesat perkembangannya. Dari photon data

of April 2009 disebutkan bagaimana pertumbuhan aplikasi PV di Eropa (benua

dengan kapasitas pembangkit listrik PV terbesar) mencapai 2 kali lipat dari tahun

2007, dimana kapasitas listrik terpasang sekitar 4.279 MW dan pada tahun 2008

mencapai 7.910 MW. EPIA (European PV Industry Association ) sendiri

mengestimasikan bahwa nantinya pada tahun 2020 teknologi PV sebagai sumber

energi listrik dapat memenuhi 12% dari konsumsi listrik Eropa.

Memang bila dirujuk kembali kepada kondisi Indonesia, masih tertinggal

jauh dalam penggunaan aplikasi ini. Walau pemerintah telah menargetkan

penggunaan PV sebagai alternatif energi terbarukan sekitar 0,020% dari kebutuhan

energi nasional (yang tercantum dalam blueprint energi nasional 2025), realisasinya

masih jauh dari yang diharapkan. Dengan konsumsi energi Indonesia saat ini sekitar

121.2 TWH/tahun (sumber data PLN 2007) setidaknya pada tahun 2025 2.424

TWH/tahun telah dapat dipenuhi dari PV setara dengan pembangkit berkapasitas

1.38 GWp.

Gambar 3.1. Sasaran Energi Nasional 2025

Kenyataannya regulasi yang ada sekarang belum dapat memicu industri

energi yang ada untuk beralih ke PV. Selain harga beli listrtik dari pemerintah yang

masih tergolong rendah juga tidak adanya tambahan insentif yang diberikan

Page 13: Laporan Presentasi Photo Voltaic

12

sebagaimana yang banyak diterapkan oleh negara-negara maju untuk energi alternatif

yang dinilai berpotensi untuk dapat dikembangkan kedepannya (dapat dilihat dari

tabel harga energi di Eropa).

Tabel 3.1. Harga Energi (feed-tariff)

Page 14: Laporan Presentasi Photo Voltaic

13

Gambar 3.2 negara-negara investor solar cell

Tidak heran negara kecil seperti Jerman menjadi negara dengan kapasitas

listrik terpasang dari PV terbesar dibandingkan dengan Amerika Serikat, Jepang dan

Spanyol (dapat dilihat dari Gambar Photovoltaic manufacture). Mereka bukannya

hanya berinvestasi dalam ekonomi juga berinvestasi dibidang teknologi alhasil

saat ini salah satu perusahaan produksi solar cell (PV) terbesar berada di Jerman.

Gambar 3.3 Photovoltaic manufacture

Page 15: Laporan Presentasi Photo Voltaic

14

Kembali kepada kondisi kelistrikan Indonesia,dengan total kapasitas

terpasang 29.083 MW (data PLN 2007) rasio elektrifikasi masih di 58% dan masih

sering terjadi krisis listrik di beberapa daerah akibat meningktanya kebutuhan listrik

setiap tahunnya yang diperkirakan sekitar 7,1%. Pemerintah masih belum mampu

memenuhi kebutuhan energi nasional. Memang bila dilihat dari tarif dasar listrik

yang ada saat ini Indonesia masih cukup murah bila dibandingkan dengan tarif listrik

negara-negara dieropa.

Tabel 3.2 Tarif Listrik Negara-Negara Eropa

Sekarang mari kita cermati seberapa besar potensi Indonesia untuk dapat

mengembangkan teknologi ini. Berdasarkan Gambar Global Solar Insulation Map

yang dikeluarkan oleh NASA SURFACE METEOROLOGY AND SOLAR

ENERGY rata-rata Indonesia berada pada rentang 4-5 kilowatt-hours/m2/day

sedangkan Jerman yang menjadi negara terbesar yang mengaplikasikan teknologi ini

berada pada rentang 2-3 kilowatt-hours/m2/day.

Page 16: Laporan Presentasi Photo Voltaic

15

Gambar 3.4 world design insolation

Berikut juga data dari NASA berupa total radiasi insiden matahari pada

permukaan horizontal pada permukaan bumi untuk bulan tertentu, rata-rata untuk

bulan itu selama periode 22 tahun (Jul 1983 - Jun 2005). Disini kami mengambil

contoh dari beberapa kota di Indonesia yang menggambarkan bahwa Indonesia

sangat berpotensi untuk dapat mengaplikasikan teknologi ini. Rata-rata setiap

bulannya average solar insulation Indonesia relatif stabil tanpa dipengaruhi musim

seperti halnya negara 4 musim Jerman, Spanyol dan Jepang menjadi suatu

keuntungan tersendiri bagi Indonesia.

Monthly Averaged Insolation Incident on A Horizontal Surface (kWH/m2/day)

July 1983-June 2005

Latitude -7 50,5 42,5 38 -7 -1

Longitudinal 108 10,5 -3,5 141 110 117

Month Cirebon Jerman Spanyol Jepang Semarang Balikpapan

Jan 4,38 0,92 1,62 2,27 4,22 4,61

Feb 4,59 1,67 2,52 3,20 4,53 4,80

Mar 5,09 2,50 3,77 4,18 5,43 4,88

Apr 5,08 3,75 4,67 4,91 5,52 4,69

Mei 4,92 4,58 5,61 5,01 5,50 4,44

Jun 4,70 4,80 6,52 4,53 5,27 4,30

Jul 5,03 4,76 6,57 4,03 5,73 4,29

Agu 5,58 4,25 5,78 4,13 6,41 4,67

Sep 5,95 2,91 4,51 3,16 6,80 4,86

Okt 5,65 1,69 2,79 2,82 6,40 4,72

Nov 5,05 0,92 1,78 2,18 5,33 4,50

Des 4,84 0,71 1,39 1,91 4,61 4,43

5,07 2,79 3,96 3,53 5,48 4,60

Page 17: Laporan Presentasi Photo Voltaic

16

Tabel 3.3 Monthly Averaged Insolation

3.2 Analisis Bisnis

Asumsi kami menggunakan Modul PV dari Suntech STP 260S 24 V/b dimana dari

data sheet product, efisensinya sebesar 13,4%, dengan rugi-rugi yang ada kami

mengasumsikan besarnya efiensi yang akan diraih sebesar 12% dengan garansi

lifetime dari produsen hingga 20 tahun. Dengan kapasitas modul PV sebesar 120

Wp/m2. Didapat nilai perbandingan nilai unit price untuk beberapa kota di Indonesia

terhadap beberapa negara-negara pemain besar PV.

LOCATIO

N

ANNUAL

ELECTRICITY

TOTAL

ELECTRICITY

GENERATIO

N

Yield Energy-

Watt Unit Price

Unit

Price

(kWH/m2/year) (kWH/m2) (kWH/m2) (kWH/Wp) (USD/kW

H)

(Rp/kW

H)

Semarang 1.996,45 39.929,00 4.791,48 39,93 0,05510 506,90

Cirebon 1.847,04 36.940,80 4.432,90 36,94 0,05955 547,90

Balikpapan 1.673,68 33.473,60 4.016,83 33,47 0,06572 604,66

Spanyol 1.444,72 28.894,40 3.467,33 28,89 0,07614 700,48

Jepang 1.284,33 25.686,60 3.082,39 25,69 0,08565 787,96

Jerman 1.017,05 20.341,00 2.440,92 20,34 0,10816 995,03

Tabel 3.4 perbandingan nilai unit price

Terlihat bahwa produksi energi yang dihasilkan di Indonesia jauh lebih murah

dibandingkan dengan Jerman. Spanyol dan Jepang.

Bila memang energi yang dihasilkan cukup murah, bagaimana bila kita mencoba

mengkaji lebih lanjut apakah teknologi ini layak diaplikasikan untuk skala rumah

tangga.

Bila disumsikan kebutuhan listrik rumahtangga dengan voltase 900 VA berupa;

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Agu Sep Okt Nov Des

Monthly Averaged Insolation Incident on A Horizontal Surface (kWH/m2/day)

Cirebon Jerman Spanyol

Page 18: Laporan Presentasi Photo Voltaic

17

1 Seterika 350 watt, 2 jam/hari 0,70 kWh/hari

1 Pompa air 150 watt, 3 jam/hari 0,45 kWh/hari

1 Kulkas sedang 100 watt, 6 jam/hari : 0,60 kWh/hari

1 TV 20" 110 watt, 6 jam/hari 0,66 kWh/hari

1 Rice cooker 300 watt, 2 jam/hari: 0,60 kWh/hari

6 Lampu hemat energi 20 watt, 6 jam/hari: 0,72 kWh/hari

4 Lampu hemat energi 10 watt, 6 jam/hari 0,24 kWh/hari

Jumlah kebutuhan listrik perhari 3,91 kWh

Asumsi kita akan membangun PV Power Plant yang sanggup menghasilkan daya

hingga 4800 Wh untuk memenuhi kebutuhan listrik sebesar 3910 Wh.

• Storage 4800 Wh, dipenuhi oleh Storage 12 Volt, 400 AH sebanyak 4

buah yang masing-masing berkapasitas 100 AH (Life Time 3 th)

• Generation 4800 WH, didapat dengan modul PV sebesar 1066,67 Wp

dengan asumsi durasi penyinaraan 4,5 jam.

• Biaya- biaya yang diperlukan berupa ;

PV = 2 USD x 1067 = 2.134 USD

Batt = 120 USD x 4 = 480 USD x 6 (20 tahun) = 2.880 USD

Mounting, Controller, Converter = 500 USD

Sehingga Total kebutuhan Investasi sebesar = 2134 USD + 2880 USD + 500 USD =

5514 USD. Dimana total konsumsi listrik 20 tahun = 20 tahun*360hari*4800 kWH=

34.560.000 = 34.560 kWH. Didapat besarnya unit cost sebesar = 5514/34.560 =

0.1595 USD/kWH = 1467.85 Rp/kWH. Kemudian bila kita hitung luas area yang

dibutuhkan sebesar = 4800/120 Wp/m2 = 40 m

2.

Dengan unit cost sebesar 1467.85 rupiah per kWH, investasi ini masih tergolong

mahal untuk diterapkan untuk rumah sederhana tipe 36 (dengan asumsi dapat

menggunakan lahan untuk penempatan PV seluas 40 m2), dimana saat ini harga tarif

listrik subsidi hanya sebesar Rp 630/kWH. Tantangan terbesar dalam aplikasi ini

adalah teknologi storage yang masih sangat mahal. Bila masalah storage ini

teratasi, teknologi PV ini akan berpotensi besar dalam mengatasi krisis energi

kedepannya.

Page 19: Laporan Presentasi Photo Voltaic

18

Bab 4

Aspek Analisis Dampak Terhadap Lingkungan

Pada prinsipnya teknologi photovoltaic bukanlah sebuah teknologi yang rumit.

Namun dari segi dampaknya pada lingkungan, teknologi ini bisa membawa dampak

yang buruk. Namun secara keseluruhan teknologi tidak mempunyai dampak yang

menghawatirkan. Dampak-dampak yang ditimbulkan yaitu :

4.1 Dampak positif

• Pengurangan emisi gas rumah kaca (Terutama CO2, NOx) Dan pencegahan

emisi gas beracun (SO2, Partikulat)

Dengan diterapkannya teknologi ini secara menyeluruh, emisi gas rumah

kaca dan gas beracun ke lingkungan akan semakin berkurang. Hal ini

dikarenakan penggunaan bahan bakar fosil untuk menghasilkan listrik

berkurang.

• Reklamasi lahan rusak

Salah satu kelemahan dari penerapan sebuah teknologi yang masih baru

adalah keterbatasan lahan. Karena bisa saja memerlukan lahan dengan

kondisi khusus. namun teknologi ini bisa dibuat di bekas lahan yang rusak.

Jadi tidak memerlukan lahan yang khusus.

• Pengurangan jaringan transmisi yang dibutuhkan dari grid listrik

Implementasi teknologi photovoltaic bisa mengurangi pembuatan jaringan

yang dibutuhkan dari grid listrik.

• Peningkatan kualitas sumber daya air

4.2 Dampak positif sosial-ekonomi

• Peningkatan kedaulatan energi daerah / nasional

Peluang dari penerapan teknologi photovoltaic pada suatu daerah mungkin

akan berbeda – beda. Mungkin akan tergantung pada kondisi daerahnya

masing – masing. Ketika suatu daerah sangat mendukung dalam penerapan

teknologi ini maka kedaulatan energi pada daerah tersebut akan meningkat.

Karena jika benar daerah tersebut mendukung untuk penerapan teknologi ini,

maka pasokan energi listrik dari daerah lain tidak akan dibutuhkan lagi.

• Penyediaan kesempatan kerja yang signifikan

• Diversifikasi dan keamanan pasokan energi

Seperti yang sudah diterangkan pada poin 1 bagian ini, jika suatu daereh

berhasil memenuhi kebutuhan pasokan energi mereka sendiri dengan

teknologi ini, maka daerah tersebut tidak usah khawatir mengenai susahnya

pasokan energi dari daerah lain.

• Mendukung deregulasi pasar energi

• Percepatan elektrifikasi pedesaan dalam mengembangkan negara.

Page 20: Laporan Presentasi Photo Voltaic

19

Keberhasilan pengimplementasian teknologi ini di daerah pedesaan akan

mengakibatkan perkembangan yang cukup cepat pada daerah tersebut apalagi

pada bidang kelistrikan.

4.3 Dampak negatif

• Dampak visual

Dampak visual disini yaitu dampak yang dihasilkan pada lingkungan ketika

banyak proyek untuk pembangungan dari teknologi ini terhenti ditengah

jalan. Dan ketika ini dibangun di daerah perkotaan maka hal ini akan

menimbulkan dampak yang cukup buruk terhadap visual daerah tersebut.

• Rutin & kebetulan rilis bahan kimia

Ketika dalam pembuatan teknologi ini, limbah – limbah yang dihasilkan dari

material – material yang digunakan dalam pembuatan teknologi ini di buang

ke alam sehingga zat kimia dari material ini akan menimbulkan efek yang

cukup buruk terhadap lingkungan.

• Penggunaan lahan

• Keselamatan kerja dan higiene

• Efek pada ekosistem

Penerapan teknologi ini bisa menimbulkan efek buruk pada ekosistem. Hal

ini bisa kita lihat ketika penerapan teknologi ini merusak ekosistem hutan

yang digunakan sebagai lokasi untuk penerapan teknologi ini.

• Dampak terhadap sumber daya air

Ketika limbah – limbah yang dihasilkan dari pembuatan photovoltaic yang

dibuang ke lingkungan dan mencemari sumber air bersih.

Page 21: Laporan Presentasi Photo Voltaic

20

Bab 5

Penutup

5.1 Tantangan ke depan

Pada bagian ini kami mencoba untuk merangkum pencapaian yang telah diraih

selama 50 tahun perkembangan photovoltaic dan tantangan apa saja yang masih

harus dihadapi dalam pengembangan sumber daya energi ini.

Hasil yang telah diperoleh selama 50 tahun perkembangan PV:

- Peningkatan efisiensi: 4-10x (silicon)

- Cost reduction: 1/100

- Practicability of reverse flow PV system was confirmed

- Reliabilitas modul telah mencapai usia 20 tahun

Adapun tantangan yang masih harus dihadapi dan dilalui ke depannya untuk

pengembangan photovoltaic power plant adalah sebagai berikut,

Tantangan ke depan:

- Additional cost reduction needed: ½-¼

- Reliabilitas: dari 20 tahun menjadi 50-100 tahun

- Menjadi sumber energi utama di dunia.

Pada dasarnya disadari bahwa potensi untuk menjadikan sumber daya energi sel

surya memiliki potensi yang sangat besar untuk dapat memenuhi kebutuhan listrik di

dunia. Sebuah penelitian pernah dilakukan menunjukkan hasil seperti tabel berikut.

Tabel 5.1 kebutuhan energi dunia dan luas area yang diperlukan untuk penempatan solar cell

Tabel tersebut menunjukkan bahwa kebutuhan konsumsi energi di seluruh dunia

pada tahun 2010 dan seandainya seluruh kebutuhan energi tersebut dipenuhi oleh

photovoltaic power plant saja (dengan kemampuan yang sudah ada hingga saat ini),

Page 22: Laporan Presentasi Photo Voltaic

21

ternyata hanya membutuhkan luas lahan yang hanya seluas 4 % dari luas permukaan

padang pasir di seluruh dunia. Padang pasir dipandang cocok untuk penempatan

panel surya diantaranya karena rata-rata panas yang diterima lebih lama dari daerah

lainnya dan jarang dihuni oleh manusia sehingga padang pasir menjadi tempat yang

sangat potensial untuk meletakkan photovoltaic power plant dalam skala raksasa.

Ide tentang photovoltaic power plant untuk seluruh dunia ini bukanlah hal yang baru,

berikut ini kami sampaikan salah satu proyek ambisius tentang implementasi PLTS

di seluruh dunia yang dikenal dengan GENESIS PROJECT [13] yang di usulkan pada

tahun 1989. GENESIS merupakan kepanjangan dari Global Energy Network

Equipped with Solar cells and International Superconductor grid.

Tujuan dari proyek ini adalah:

- Memanfaatkan padang pasir di seluruh dunia sebagai area penempatan PV power

plant dan dikoneksikan satu palnt dengan yang lain menggunakan kabel

superkonduktor.

- Sambungan kabel memungkin-kan belahan bumi yang mengalami malam hari

akan disuplai listrik oleh belahan bumi yang mengalami siang hari.

Gambar 5.1 proyek GENESIS

Kemudian berdasarkan hasil pembahasan kelompok kami pembahasan kelompok

kami, maka diperoleh kesimpulan dan saran yang menggambarkan perkembangan

photovoltaic hingga saat ini dan hal-hal yang masih diperlukan untuk pembahasan

lebih lanjut.

5.2 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang kami peroleh dari pembahasan materi ini sejak dari diskusi

kelompok, presentasi dan diskusi dan tanya jawab saat presentasi antara lain:

1. Karakteristik Sel Surya sebagai Pembangkit Tenaga Listrik di Indonesia. Di

Indonesia Matahari bersinar kurang-lebih empat setengah jam sampai enam

jam sehari.

2. Aspek fisika dari sel surya adalah timbulnya tegangan listrik pada panel surya

sebagai akibat perpindahan elektron di antara layer panel surya ketika terkena

cahaya matahari. Sedangkan aspek kimianya, merupakan perubahan struktur

Page 23: Laporan Presentasi Photo Voltaic

22

kimia dari zat yang menyusun panel surya ketika terkena sinar matahari yang

perubahannya hanya sementara sebelum jadinya loncatan elektron yang

menormalisasi struktur kimia zat tersebut.

3. Peluang bisnis di Indonesia. Dengan unit cost sebesar 1467.85 rupiah per kWH, investasi ini masih tergolong mahal untuk diterapkan untuk rumah

sederhana tipe 36 (dengan asumsi dapat menggunakan lahan untuk

penempatan PV seluas 40 m2), dimana saat ini harga tarif listrik subsidi hanya

sebesar Rp 630/kWH. Tantangan terbesar dalam aplikasi ini adalah teknologi

storage yang masih sangat mahal. Bila masalah storage ini teratasi, teknologi

PV ini akan berpotensi besar dalam mengatasi krisis energi kedepannya.

4. Dampak terhadap lingkungan dari implementasi sel surya yang paling utama

adalah diperlukannya lahan yang luas untuk menempatkan panel surya dalam

skala besar. Selain dampak tersebut implementasi sel surya lebih aman karena

termasuk teknologi yang ramah lingkungan. Adapun kandungan racun pada

beberapa jenis sel surya dengan penanganan yang baik tidak akan

membahayakan siapa pun.

5.3 Saran

Saran kami susun dengan harapan agar hasil pembahasan dan presentasi kami tidak

hanya menjadi sebatas wacana melainkan menarik minat dari pembaca laporan ini

untuk menghasilkan karya nyata untuk pengembangan photovoltaic power plant

khususnya penerapannya di Indonesia.

Saran dari kelompok kami antara lain:

1. Penelitian seputar photovoltaic agar dapat terus dikembangkan dalam rangka

menjawab tantangan global yang satu diantara yang paling utama yaitu

menggantikan sumber energi utama dari bahan bakar fosil.

2. Potensi pengembangan sumber energi ini sangat besar karena sumbernya

yang berasal dari sinar matahari sangatlah melimpah. Terlebih pengembangan

bisa difokuskan pada generator (sel surya) ataupun media penyimpan energi

listrik yang dihasilkan (baterai, accu dll.)

3. Hambatan berupa besarnya biaya investasi yang dibutuhkan untuk

mengimplementasikan power plant ini saat ini sudah relatif dapat teratasi

dengan peningkatan daya tahan, efisiensi dan reliabilitas power plant yang

saat ini sudah mencapai 25 tahun dan masih bisa dikembangkan lagi.

Page 24: Laporan Presentasi Photo Voltaic

23

Daftar Pustaka

Jurnal:

[1] Jurnal Potential of photovoltaic systems in countries with high solar irradiation,

Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 754–762

[2] 2008 Renewable Energy US Data Book

[3] NASA SURFACE METEOROLOGY AND SOLAR ENERGY

[4] BLUEPRINT PENGELOLAAN ENERGI NASIONAL 2005 – 2025,

Departemen Energi Sumber Daya Mineral, 2005,Jakarta

[5] Kebijakan Penyediaan Tenaga Listrik dan Pemanfaatan Energi oleh J. Purwono

Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi Departemen Energi dan Sumber

Daya Mineral

[6] Photon International. The Photovoltaic magazine; 4/2009.

[7] data PLN 2007.

Website:

[8] http://www.forumsains.com/artikel/aplikasi-sel-surya-sebagai-sumber-energi-

alternatif/

[9] http://zkarnain.tripod.com/selsurya.html

[10] http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_surya

[11] http://panelselsurya.com/

[12] www.energy.eu

[13] www.semi.org

Page 25: Laporan Presentasi Photo Voltaic

24

Lampiran Tanya Jawab

1. Penanya: Ridwan Q: Bagaimana kemungkinan pemanfaatan wilayah laut Indonesia yang luas

sebagai tempat meletakkan panel surya?

A: Peletakkan di atas permukaan laut tidak disarankan karena kesulitan dalam

perawatan kaitannya dengan kondisi cuaca yang berubah-ubah di lautan

dengan kondisi sel surya yang harus steril serta adanya kandungan bahan-

bahan beracun pada beberapa jenis sel surya yang dapat mengkontaminasi

laut.

2. Penanya: Rosikh Q: Sudah sejauh mana perkembangan teknologi baterai penyimpan energi

listrik dari solar cell?

A: Baterai penyimpan energi sel surya sama saja dengan baterai manapun

karena pada intinya baterai yang digunakan merupakan baterai untuk

menyimpan energi listrik seperti accu, dll. Sehingga perkembangan media

penyimpan energi ini tidak ada bedanya dengan penyimpan energi listrik

untuk sumber energi lainnya karena memang sama saja. Satu hal yang pasti

adalah biaya produksi untuk baterai sangat mahal dan sulit untuk ditekan

kecuali bila saatnya nanti dapat ditemukan baterai dengan biaya murah. Oleh

sebab itu, pengembangan solar cell diarahkan untuk pemanfaatan langsung

energi listrik dari sel surya tanpa media penyimpan sehingga mengurangi

secara signifikan biaya investasi baterai.

Q: Pemanfaatan wilayah padang pasir di seluruh dunia sudah sejauh mana

kajiannya? kaitannya dengan biaya investasi dan transmisinya.

A: Di negara-negara eropa, pemanfaatan gurun ini sudah bukan sekedar

wacana. Bahkan berdasarkan keterangan Bpk. Edi Laksono, bahwa saat ini

sedang dikaji kemungkinan untuk melakukan pejanjian penyewaan padang

pasir di berbagai belahan dunia sebagai tempat instalasi PLTS ini. Terkait

transmisi yang harus menempuh jarak yang jauh hingga ribuan kilometer,

saat ini telah diproduksi kabel superkonduktor yang diyakini dapat

menanggulangi rugi daya akibat jarak transmisi yang jauh. Tentu saja kabel

ini masih terus dikembangkan sehingga dapat secara layak digunakan untuk

mentransmisikan tegangan listrik yang dihasilkan dari PLTS.