MAKALAH

PENGGUNAAN SOLAR SEL

UNTUK KEHIDUPAN SEHARI – HARI

Disusun oleh:

Inang Dimasetya (1611009)

Teguh Setiawan (1611014)

Jl. Teluk Pacitan 50 Lt. 1, Malang Telp. (0341) 475898, Fax. (0341) 475891

e-mail :info@jpvedcmalang.org web : www.jpvedcmalang.org

Daftar Isi

DAFTAR ISI Hal.

COVER . . . . . . . . . .i

KATAPENGANTAR . . . . . . . .ii

DAFTAR ISI . . . . . . . . . .iii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang Masalah  . . . . . . .1

1.2.  Perumusan Masalah . . . . . . . .3

1.3.  Batasan Masalah . . . . . . . .3

1.4.  Tujuan penulisan  . . . . . . . .3

BAB 2 KAJIAN TEORI DAN PEMBAHASAN

2.1.  Energi Surya  . . . . . . . . .4

2.2.  Sel Surya . . . . . . . . .5

2.2.1. Umum . . . . . . . . .5

2.2.2. Prinsip Kerja Sel Surya  . . . . . .6

2.2.4. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya. . .9

2.2.5. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya  . . .10

2.2.6 Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya . . .11

2.3.  Penghitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya . . .12

BAB 3 KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . .14

DAFTAR PUSTAKA. . . . . . . . .15

ii

Kata Pengantar

 

Dengan mengucap Syukur Alhamdulillah. Bahwasanya kami telah dapat

membuat makalah walaupun tidak sedikit hambatan dan kesulitan yang kami

hadapi, tiada daya dan upaya kecuali dengan pertolongan Allah SWT.

Walaupun demikian, sudah barang tentu makalah ini masih terdapat

kekurangan dan belum dikatakan sempurna karena keterbatasan

kemampuan kami. Oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun

dari semua pihak kami harapkan agar dalam pembuatan makalah di waktu

yang akan datang bisa lebih baik lagi. Harapan saya semoga makalah ini

berguna bagi siapa saja yang membacanya.

Penyusun.

iii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini, energi listrik merupakan suatu kebutuhan primer seluruh umat

manusia.Energi listrik sangat berperan penting dalam menjalankan kegiatan

perekonomian.Sumber energi listrik ini dapat dihasilkan dari berbagai macam

sumber energi yang ada.Secara garis besar, energi dibagi menjadi dua macam,

yaitu energy yang dapat diperbarui dan energi yang tidak dapat diperbarui.

Sumber energi yang tidak dapat diperbarui antara lain : berasal dari fosil dan

nuklir, sedangkan sumber energi yang dapat diperbarui antara lain : berasal

dari panas bumi, gelombang laut, air terjun, angin, energi matahari, dan lain

sebagainya. Sumber energi yang tidak dapat diperbarui, khususnya sumber

energi yang berasal dari fosil lambat laun akan ditinggalkan karena semakin

lama harga sumber energi tersebut semakin mahal dikarenakan sumber energi

ini semakin berkurang jumlahnya. Dampak penggunaan energi yang berasal

dari fosil terhadap polusi udara juga mendorong orang untuk beralih dari

penggunaan batu-bara menjadi menggunakan minyak bumi, kemudian karena

minyak bumi dirasa masih menimbulkan polusi udara, maka manusia mulai

memanfaatkan gas alam sebagai sumber energi yang berasal dari

fosil.Sedangkan sumber energi yang berasal dari nuklir masih harus ditinjau

lebih jauh lagi tentang dampak dari limbah radioaktifnya.Baik itu tentang tempat

pembuangannya yang harus aman untuk jangka waktu tidak ditentukan

maupun kemasan untuk membuang limbah radioaktif ini harus benar-benar

aman.

ii

Sumber energi yang dapat diperbarui bersal dari energi-energi alam

yang jumlahnya bisa dikatakan tidak dapat habis karena selalu ada, atau bisa

juga berasal dari sumberdaya alam yang dapat diperbarui contohnya saja dari

tumbuh-tumbuhan yang diolah menjadi bahan bakar.Pemanfaatan sumber

energi secara tepat kiranya dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakan

secara umum. Melihat letak negara Indonesia yang berada pada daerah

khatulistiwa yaitu pada lintang 60 LU – 110 LS dan 950 BT – 1410 BT, dan

dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang berada pada

daerah 23,50 LU dan 23,50 LS maka wilayah Indonesia akan selalu disinari

matahari selama 10 – 12 jam dalam sehari. Hal ini tentu saja merupakan

sebuah anugerah karena sinar matahari ini dapat di manfaatkan sebagai

sumber energi alternatif dan sumber energi ini bisa dikatakan tidak akan pernah

habis, tidak bersifat polusif, dan gratis.

Energi matahari dalam penggunaannya dapat di manfaatkan sebagai

energi untuk memanaskan (solar thermal) atau sebagai energi listrik

(photovoltaic).Pemakaian energi matahari sebagai photovoltaic dalam

kerekayasaan sebagai sumber pembangkit energi listrik bisa dikatakan tidak

menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadap lingkungan

sekitar.Bahan dasar dari photovoltaic adalah solar sel. Pemakaian solar

seldapat dimanfaatkan untuk energi listrik.berbagai macam peralatan elektronik,

karena energi matahari relatif melimpah dan tidak pernah habis.Dalam hal ini

solar sel di gunakan untuk memenuhi kebutuhan daya dari peralatan-peralatan

elektronik dikehidupan sehari-haridisekitar wilayah Indonesia.Diharapkan

iii

pemakaian energi matahari ini dapat mengurangi pemakaian minyak bakar dari

fosil.

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang timbul adalah:

1. Jumlah solar sel yang bisa dipasang di atap rumah.

2. Besarnya beban yang bisa disupply solar sel.

3. Penghematan biaya setelah menggunakan solar sel.

1.3 Batasan Masalah

Batasa – batasan masalah penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Bahan yang digunakan objek penelitian adalah bahan seperti lampu,

Charger laptop, charger telepon genggam dll yang umumnya

digunakan pada rumah – rumah warga.

2. Analisa penggunaan daya hanya pada alat – alat elektronik yang

biasa terdapat di rumah – rumah warga.

1.4 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah:

1. Menentukan jumlah solar sel yang bisa dipasang pada atap rumah

2. Memperoleh besarnya daya yang dihasilkan dari pemasangan solar

sel

3. Mengetahui penghematan daya yang terjadi setelah mengunakan

solar sel

ii

BAB 2 KAJIAN TEORI DAN PEMBAHASAN

2.1 Energi Surya

Energi surya adalah radiasi yang diproduksi oleh reaksi fusi nuklir pada

inti matahari.Matahari mensuplai hampir semua panas dan cahaya yang

diterima bumi untu digunakanmakhluk hidup. Energi surya sampai kebumi

dalam bentuk paket-paket energi yangdisebut foton.Dalam kaitannya dengan

sel surya, perangkat yang mengkonversi radiasi sinar mataharimenjadi listrik,

terdapat dua paramater dalam energi surya yang paling penting :

pertamaintensitas radiasi, yaitu jumlah daya matahari yang datang kepada

permukaan per luasarea, dan karakteristik spektrum cahaya matahari.

Intensitas radiasi matahari diluaratmosfer bumi disebut konstanta surya, yaitu

sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring olehatmosfer bumi, beberapa sepktrum

cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadisekitar 1000W/m2. Nilai ini

adalah tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaantegak lurus sinar

matahari dan pada keadaan cerah. Sebagai contoh apabila

seseorangmengikuti pergerakan matahari dalam delapan jam, maka rata-rata

intensitas radiasi suryayang diterima per hari kira-kira 1000 (8/24) = 333

W/m2. Pada permukaan yang diam,nilai tipikal pada keadaan cerah yaitu antara

180-270 W/m2. Data energi surya untuk kepentingan ekonomis umumnya

direpresentasikan dalam unit insolation. Hubunganantara rata-rata intensitas

radiasi daninsolationdirumuskan dengan persamaan[1],

insolation ¿kWh

hari .m 2= radiasi.

24 jamhari

.10−3kww

(2.1)Sebagai contoh untuk intensitas radiasi 250 W/m2, nilai insolation

yaitu 6 kWh/hari/m2.Radiasi surya dipancarkan dari Fotoshpere matahari pada

iii

temperatur 6000K, yangmemberikan distribusi spektrumnya mirip dengan

distribusi spektrum black body.Dengan melalui atmosfer bumi, radiasi surya

diatenuasikan oleh berbagai partikeldiantaranya molekul udara, aerosol, partikel

debu, dll sehingga menghasilkan spektrumseperti ditunjukkan pada

Gambar 2.1

.

2.2. Sel Surya

2.2.1. Umum

Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi

sinar mataharimenjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh

Becquerel pada tahun 1839,dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan

foto ketika sinar matahari mengenaielektroda pada larutan elektrolit. Pada

tahun 1954 peneliti di Bell Telephone menemukanuntuk pertama kali sel surya

ii

silikon berbasis p-n junction dengan efisiensi 6%. Sekarangini, sel surya silikon

mendominasi pasar sel surya dengan pangsa pasar sekitar 82% danefisiensi

lab dan komersil berturut-turut yaitu 24,7% dan 15%[2][3].

2.2.2. Prinsip Kerja Sel Surya

Prinsip kerja sel surya adalah berdasarkan konsep semikonduktir p-n

junction. Selterdiri 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 Vsehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom

sekitar. Pada sisi lainsemikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh

golongan III sehingga elektronvalensinya defisit satu dibanding atom sekitar.

Ketika dua tipe material tersebutmengalami kontak maka kelebihan elektron

dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehinggaarea doping-n akan bermuatan positif

sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif.Medan elektrik yan terjadi

antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n danhole ke daerah-

p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkankontak

logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Ketka junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih

besar dari lebarpita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi

elektron dari pita valensi ke pitakonduksi dan akan meninggalkan hole pada pita

valensi. Elektron dan hole ini dapatbergerak dalam material sehingga

iii

menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabiladitempatkan hambatan pada

terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembalike area-p sehingga

menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. Skemacara kerja

sel surya silikon ditunjukkan pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.2.Struktur Sel Surya Silikon pn-junction.[4Gambar 2.3.Cara kerja Sel Surya Silikon

Indonesia memiliki karunia sinar matahari.Hampir di setiap pelosok

Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari

ii

yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan

solar cells panel. Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan

sangat menjanjikan.Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan

pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan

batubara).Perkembangan teknologi dalam membuat solar panel yang lebih baik

dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, dan pembuatan alat

elektronik yang dapat menggunakan Direct Current.Pada saat ini penggunaan

tenaga matahari (solar panel) masih dirasakan mahal karena tidak adanya

subsidi.Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik

bersubsidi.Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara

(yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi

tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar.

Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya:

* Energi yang terbarukan/ tidak pernah habis

* Bersih, ramah lingkungan

* Umur panel sel surya panjang/ investasi jangka panjang

* Praktis, tidak memerlukan perawatan

* Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia

Solar panel sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya,

mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik.Umumnya kita menghitung

maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari

iii

adalah 5 jam.Tenaga listrik pada pagi – sore disimpan dalam baterai, sehingga

listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.

2.2.4 Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar

matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri

dari:

Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (Watt).

Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam Ampere

hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang

harus dipasang.

Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan

pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (Ampere hour).

Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai

yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun

instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil:

pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka

panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan perencanaan yang

baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya memiliki daya tahan

20 – 25 tahun.Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 –

5 tahun.

ii

2.2.5 Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan

komponen sebagai berikut:

1.Solar panel

2.Charge controller

3.Inverter

4.Battery

Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik.Sel silikon

(disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang

menghasilkan arus listrik.Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih

tegangan 0.5 Volt.Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36

sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian

baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan solar cells panel pada hari yang

terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai.

Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan

searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC – alternating

current).

Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari

tenaga surya.Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat

ada sinar matahari.

iii

2.2.6 Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari solar

panel, charge controller, inverter, baterai.

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar

panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada

gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel

surya lainnya.Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga

dihubungkan.Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge

controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge

controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge

controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC

(alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply

oleh inverter.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan

perencanaan mengenai kebutuhan daya:

Jumlah pemakaian

Jumlah solar panel

Jumlah baterai

ii

2.3 Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Perhitungan keperluan daya sehari – hari (perhitungan daya listrik

perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari

manual):

1. Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt

2. Televisi 21″: @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt

3. Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas

tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas

lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt

4. Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt

5. Perangkat lainnya = 400 Watt

Total kebutuhan daya= 3480 Watt hour sehari – harinya.

Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100

Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya):

Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 x 5) = 7 panel surya.

Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:

Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk

pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2

x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100

Ah.

iii

Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3

hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt /

100 Amp = 17 batere 100 Ah.

Jumlah pembayaran jika tidak menggunakan solar sel :

Harga listrik Rp 796 per Kwh

3480 Watt = 3,48 Kwh

Total pembayaran per hari = 3,48 x Rp 796 = Rp 2770,08

Total pembayaran per bulan = Rp 2770,08 x 30 = Rp 83.102,4

Dengan menggunakan solar sel kita dapat menghemat pemakaian listrik

dan dapat menghemat biaya pembayaran listrik PLN sebesar Rp. 83.102,4 per

bulan

ii

Bab 3 Kesimpulan Dan Saran

Kesimpulan

1. Bayak hal yang mendukung untuk pengembangan solar sel di Indonesia

antara lain tempat yang strategis yang berada di tengah garis katulistiwa

dan banyak pegunungan yang hampir berada di seluruh indonesia

memungkinkan efisiensi dari sifat solar sel tersebut.

2. Banyak manfaat jika kita membududayakan penggunaan solar sel di

Indonesia karena dapat menghemat asupan listrik dari PLN.

Saran

1. perlu d tingkatkan dan di kembangkan terhadap penggunaan solar sell

2. perlu d sosialisasikan bagaimana pembuatan, pemakaian, penggunaan,

dan keuntungan dari solar sell

3. perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai desain sel yanh optimal

untuk menjaga performansi sel surya

iii

Daftar Pustaka

http://tenagasuryaku.com/2011/12/03/solar-sell/

http://nadiachya.blogspot.com/2011/10/makalah-bahasa-indonesia-

kerangka.html

http://makalah-instan.blogspot.com/2010/06/penyusunan-kerangka-

karangan.html

http://agungyoke.blog.mercubuana.ac.id/2011/02/01/solar-panel/

ii