laporan presentasi photo voltaic
TRANSCRIPT
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
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.
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
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
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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)
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
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.
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
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
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.
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.
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.
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),
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
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.
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
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.