tugas makalah surya

TUGAS MAKALAH

KONVERSI ENERGI SURYA

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Oleh:

Agus Susanto

Nim. B42120701

Dosen Pembimbing

Dr. Bayu Rudiyanto, ST, M.Si

POGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

JURUSAN TEKNIK

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

2015

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI............................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR.................................................................................. ii

BAB 1. PENDAHULUAN......................................................................... 1

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

1.2 Rumusan Masalah....................................................................... 2

1.3 Tujuan.......................................................................................... 2

BAB 2. PEMBAHASAN............................................................................ 3

2.1 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)...................... 3

2.2 Konsep Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS............ 3

2.3 Kompone Penyusun PLTS.......................................................... 6

2.3.1 Solar Model........................................................................ 6

2.3.2 Ac Modul........................................................................... 7

2.3.3 Controller........................................................................... 8

2.4 Pembagian Sistem PLTS............................................................. 9

2.5 Perhitungan Dalam Perencanaan PLTS....................................... 11

2.6 Kelebihan Dan Kekurang Pembangkit Listrik Tenaga Surya..... 13

BAB 3. PENUTUP...................................................................................... 15

3.1 Kesimpulan.................................................................................. 15

DAFTAR PUSTAKA

i

DAFTAR GAMBAR

Halaman

2.1 Sistem Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya................................... 4

2.2 Contoh PLTS Aplikasi Mandiri............................................................ 5

2.3 Ac Modul.............................................................................................. 8

2.4 Sistem PLTS yang terintegrasi dengan Jaringan Distribusi.................. 9

2.5 Sistem Independensi pada PLTS.......................................................... 10

ii

Makalah Konversi Surya_Pembangkit Listrik Tenaga SuryaTET .2015_G.B_TUGAS AGUS SUSANTO

BAB1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi merupakan kebutuhan utama sepanjang peradaban umat manusia.

Peningkatan kebutuhan energi dapat menjadi indikator peningkatan kemakmuran,

namun pada saat yang sama menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya.

Dengan kian menipisnya cadangan minyak bumi di Indonesia, pemanfaatan energi

alternatif nonfosil harus ditingkatkan. Ada beberapa energi alam sebagai energi

alternatif yang bersih, tidak berpolusi, aman dan persediaannya tidak terbatas

yang dikenal dengan Energi terbarukan. Diantaranya adalah energi surya, angin,

gelombang dan perbedaan suhu air laut.

Indonesia adalah salah satu negara yang sangat strategis untuk

melakukan berbagai hal dengan kekayaan alamnya yang agraris dan terletak di

antara garis lintang 6° LU-11° LS dan dilalui garis khatulistiwa sehingga bumi

Indonesia mendapatkan energi matahari sepanjang tahun .Hal ini menyebabkan

radiasi surya yang diterima Indonesia lebih besar dari pada bagian bumi yang lain,

yaitu sekitar 3,7 x 1023 KW. Melihat potensi energi yang sangat besar tersebut,

PLTS sangat medukung sekali jika dikembangkan di Indonesia.

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) akan lebih diminati

karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja : bangunan

besar, pabrik, perumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga

surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar

lainnya.Di negara-negara industri maju seperti Jepang, Amerika Serikat, dan

beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi dari pemerintah telah

diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini.

Tidak itu saja di negara-negara sedang berkembang seperti India, Mongol promosi

pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. Untuk

lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya atau kami singkat

dengan PLTS maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-

komponen yang membentuk PLTS, sistem kelistrikan tenaga surya.

1


1.2 Rumusan Masalah

1. Apa definisi dari modul PLTS?

2. Bagaimana prinsip kerja PLTS ?

3. Apa saja komponen penyusun dari PLTS?

4. Bagaimana pembagian sistem PLTS ?

5. Bagaimana perhitungan untuk perencanaan pemilihan PLTS ?

6. Bagaimana prospek penggunaan sel surya dibandingkan dengan energi

lain?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya

2. Mengetahui prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya

3. Mengetahui cara perhitungan dalam perencaan Pembangkit Listrik Tenaga

Surya.

4. Mengetahui keuntungan dari penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga

Surya.

2


BAB 2. PEMBAHASAN

2.1 Sel Surya ( Solar Cell)

Sel surya dapat berupa alat semi konduktor penghantar aliran listrik yang

dapat secara langsung mengubah energi surya menjadi tenaga listrik secara

efisien. Alat ini digunakan secara individual sebagai alat pendeteksi cahaya pada

kamera maupun digabung seri maupun paralel untuk memperoleh suatu harga

tegangan listrik yang dikehendaki sebagai pusat penghasil tenaga listrik.

Sebuah karya sel surya yang paling sederhana, dengan menyerap sinar

matahari. Foton dari jangka cahaya ke dalam sel surya dan diserap oleh beberapa

jenis bahan semikonduktor. Kebanyakan sel surya saati ini dibuat dari silikon,

meskipun zat lain sedang dicoba agar menjadi semikonduktor untuk membuat sel

surya yang lebih hemat biaya dan ramah lingkungan. Elektron ini kemudian

dibebaskan dari atom asalnya, dan kemudian bergerak bebas sebagai listrik. Dari

sel surya, listrik ini kemudian melewati sebuah susunan yang lebih besar, di mana

ia berubah menjadi arus listrik searah "direct current" (DC), yang kemudian dapat

dikonversi menjadi arus bolak-balik "alternating current" (AC).

Gambar 1. Modul Sel Surya

2.2 Prinsip Kerja Sel Surya

Sel surya paling sederhana merupakan sambungan dua semikonduktor

tipe P dan N. Dalam sambungan P-N tersebut terbentuk tiga daerah berbeda.

Pertama daerah type P, yang mayoritas pembawa muatannya adalah lubang (hole),

kedua daerah type N dengan mayoritas pembawa muatan adalah elektron dan

9


ketiga adalah daerah pengosongan (deplesi) yang pada daerah ini terdapat medan

listrik internal yang arahnya dari N ke P. Ketika radiasi sinar surya mengenai sel

surya tersebut maka akan terbentuk elektron dan hole, sehingga karena pengaruh

medan listrik internal tersebut di atas, maka hole akan bergerak menuju ke P

(mayoritas pembawa muatan adalah hole) dan elektron akan bergerak ke N

(mayoritas pembawanya elektron), sehingga keduanya menghasilkan arusfoto

difusi. Sedangkan pada daerah pengosongan dapat pula terjadi pasangan hole dan

elektron yang karena pengaruh medan internal yang sama akan bergerak menuju

ke arah mayoritasnya, sehingga menghasilkan arus generasi.

Gambar 2. Prinsip Kerja Sel Suya Secara Keseluruhan

2.3 Komponen Penyusun PLTS

2.4 Pembagian Sistem PLTS

Secara garis besar sistim kelistrikan tenaga surya dapat dibagi menjadi :

a. Sistim Terintegrasi

Listrik yang dihasilkan oleh array dirubah menjadi listrik AC melalui

power conditioner, lalu dialirkan ke AC load. AC load disini dapat berupa

listrik yang diperlukan di perumahan atau kantor. Yang menjadi ciri utama

dari sistim ini adalah dihubungkannya AC load ke jaringan distribusi listrik

yang dimiliki oleh perusahaan listrik. Jadi apabila listrik yang dihasilkan

oleh solar panel cukup banyak -melebihi yang dibutuhkan oleh AC load-

maka listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan distribusi yang ada.

9

http://energisurya.files.wordpress.com/2007/11/solar-cell-description.jpg


Sebaliknya apabila listrik yang dihasilkan solar panel sedikit –kurang dari

kebutuhan ac load- maka kekurangan itu dapat diambil dari listrik yang

dihasilkan perusahaan listrik. Hal ini di banyak negara-negara industri maju

secara peraturan telah memungkinkan.

Gambar 2.4 Sistem PLTS yang terintegrasi dengan Jaringan Distribusi

9


Keuntungan dari sistim ini adalah tidak diperlukan lagi battery. Biaya

battery dapat dikurangi. Selain dari itu bagi rumah atau kantor yang

memasang solar panel, mereka akan mendapatkan keuntungan dengan

penjualan listrik. Persoalan yang dihadapi sekarang adalah soal teknis.

Karena terhubungi dengan sistim distribusi, maka masalah keselamatan

menjadi perhatian yang utama.Dan salah satu dari pemecahannya adalah

membuat power conditioner yang mampu mendeteksi apabila terjadi

kecelakaan dan mampu mengkontrol tegangan apabila terjadi perubahan

tegangan di AC load dan beberapa soal teknis yang lain.

b. Sistim Independensi

Selain sistim terintegrasi yang diterangkan diatas terdapat pula sistim

independensi yang merupakan sistim yang selama ini banyak dipakai.

Seperti terlihat dalam gambar di bawah ini sistim independensi dapat dibagi

lagi yaitu yang dihubungkan dengan DC load dan yang dihubungkan dengan

AC load. Contoh dari sistim yang dihubungkan dengan dc load adalah

pembangkit listrik untuk peralatan komunikasi. Misalnya peralatan

komunikasi yang dipasang di pegunungan. Sedangkan yang dihubungakan

dengan AC load adalah sistim pembangkit listrik untuk pulau-pulau yang

terpencil.Dalam sistim ini, battery memainkan peranan yang sangat vital.

Bila ada kelebihan listrik yang dihasilkan, misalnya pada siang hari, listrik

ini disimpan di battery. Dan pada malam hari listrik yang disimpan ini

dialirkan ke load.

Gambar 2.5 Sistem Independensi pada PLTS

10


Sistim seperti ini banyak dipakai di negara-negara berkembang sebuah

contoh proyek di Mongol. Yaitu proyek pemasangan pembangkit listrik

untuk keperluan rumah sakit dan lampu penerangan. Dalam gambar ini

terlihat PLTS dikombinasikan dengan pembangkit listrik tenaga angin.

Kapasitas terpasang PLTS adalah 3.4 kW sedangkan dari tenaga angin 1.8

kW

2.5 Perhitungan Dalam Perencanaan PLTS

Perhitungan dilakukan untuk menetukan ukuran sel Fotovoltaik dan Baterai untuk

sistem energi matahari dengan kapasitas maksimum 1000 Watt. Langkah-langkah

perancangan adalah sebagai berikut:

Menentukan Arus Beban Total dalam Ampere-Jam (Ah).

Ampere-jam dari peralatan dihitung dalam DC ampere-jam/hari. Arus beban dapat

ditentukan dengan membagi rating watt dari berbagai alat yang menjadi beban

dengan tegangan operasi sistem PV nominal.

Itot beban DC=Watt/Vop x jam pakai sehari……...................…..(1)

ItotbebanAC= (Watt/Vopxjam pakai sehari)/0.85 ………….….... (2)

Itotbeban= Itot beban DC +Itot beban AC …..............................(3)

Dimana : Itot beban = Arus total beban dalam Ah

Rugi-rugi dan Faktor Keamanan Sistem

Untuk sistem PLTS dengan daya 1000 Watt ke bawah, factor 20% harus

ditambahkan ke pembebanan sebagai pengganti rugi-rugi sistem dan untuk factor

keamanan. Oleh karena itu ampere-jam beban yang ditentukan pada langkah 3.1

dikalikan dengan 1,20 sehingga :

Total beban + Rugi & Safety Factor = Itot beban x 1,20 ....…………(4)

Menentukan jam Matahari Ekivalen

(Equivalent Sun Hours, ESH) terburuk Jam matahari ekivalen suatu tempat

ditentukan berdasarkan peta insolasi matahari dunia yang dikeluarkan oleh

Solarex (Solarex, 1996). Berdasarkan peta insolasi matahari dunia, diperoleh:

11


ESH untuk Wilayah Katulistiwa = 4,5

Menentukan Kebutuhan Arus Total Panel Surya

Arus total panel surya yang dibutuhkan ditentukan dengan cara membagi ‘Total

beban + Rugi-rugi dan safety factor’ dengan ESH.

Itot panel = (Itot beban x1,20)/ESH …….....................................….(5)

Menentukan Susunan Modul Optimum untuk Panel Surya

Penyusunan optimum adalah cara yang akan menentukan kebutuhan arus total

panel dengan jumlah modul seminimum mungkin. Penentuan konfigurasi modul

minimum dengan menghitung jumlah minimum modul yang menyediakan nilai

arus panel yang dibutuhkan dietentukan pada langkah 4. Jumlah modul yang

tersusun secara paralel adalah :

ΣModpar = Itot_panel / Iop_modul......................……….......…(6)

Dimana :

Itot_panel adalah Arus Total panel Iop_modul dan Arus operasi modul

Jumlah modul yang tersusun seri ditentukan oleh :

ΣMod seri = Vsystem / VModul......................…………………(7)

Dimana :

Vsistem adalah tegangan nominal sistem dan Vmodul adalah tegangan nominal modul

Total modul yang diperlukan adalah :

Jumlah total modul =jumlah modul seri x jumlah modul paral……..(8)

Menentukan Kapasitas Baterai untuk Waktu Cadangan Yang Dianjurkan

Umumnya sistem listrik matahari fotovoltaik dilengkapi dengan baterai

penyimpan (aki) untuk menyediakan energi pada beban ketika beroperasi pada

malam hari atau pada waktu cahaya matahari kurang. Kapasitas waktu cadangan

yang disarankan bervariasi berdasarkan garis lintang daerah tempat pemasangan

panel surya diperlihatkan pada table 1. Tabel 1. Hubungan antara lokasi

pemasangan dan waktu cadangan modul photovolaik buatan Solarex.

12


Garis Lintang Lokasi Pemasangan Waktu Cadangan (trec)

0o – 30o (Utara atau Selatan)



5 – 6 hari

10 – 12 hari

15 hari

Sumber : Solarex, 1996 : Discover The Newest World Power, Frederick

Court, Maryland USA.

Berdasarkan peta insolasi dunia (Solarex, 1996), letak wilayah Indonesia

terletak pada 10o LS – 10o LU. Ini berarti bahwa waktu cadangan untuk seluruh

wilayah Indonesia, adalah sama yaitu 5 – 6 hari. Kapasitas Ampere-jam (Ah)

minimum dari baterai dihitung dengan persamaan :

Bateraicap = (Itot beban x 1,2) x trec .................................................(9)

Dimana :

Baterai cap = kapasitas baterai (Ah)

Trec = waktu cadangan

Efisiensi Konversi Energi

Efisiensi η = V I / P.a ...............................................................(10)

Atau η = Fi.Is.Vo / P.a ........................................................(11)

Dimana: η = efisiensi konversi

V = tegangan yang dibangkitkan sel surya

Fi= faktor isi

I = arus sel surya

Is= arus hubung singkat

Vo= tegangan tanpa beban

P = rapat daya matahari yang jatuh pada sel surya

A = luas sel surya

2.6 Keuntungan Dan Kerungian Pembangkit Listrik Tenaga Surya

2.6.1 Kelebihan Energi Surya

Tersedia bebas dan dapat diperoleh secara gratis di alam.

13


Persediaan energi surya hampir tak terbatas, yang bersumber dari

matahari (surya).

Tanpa polusi dan emisi gas rumah kaca sehingga dapat mengurangi

pemanasan global.

Dapat dibangun di daerah terpencil karena tidak memerlukan transmisi

energi maupun transportasi sumber energi.

2.6.2 Kekurangan Energi Surya

Secara umum membutuhkan investasi awal yang besar (mahal).

Untuk mencapai efisiensi rata-rata yang tinggi, pada umumnya tipe sel

surya memerlukan permukaan areal yang luas. Oleh karenanya anda

seringkali menjumpai panel-panel fotovoltaik berbentuk persegi empat

yang menyerupai lembaran papan kayu lapis.

Efisiensi sel surya sangat dipengaruhi oleh polusi udara dan kondisi

cuaca.

Sel surya hanya mampu membangkitkan energi sepanjang siang hari saja.

Pembuatan sel surya masih mahal.

Karena berbagai kekurangan tersebut, kemampuan sel surya dalam

menghasilkan tenaga listrik belum dapat mencapai efisiensi tertinggi. Tambahan

pula sel-sel surya tersebut jika belum dapat diproduksi sendiri maka harus

diadakan dengan cara impor. Maka pemanfaatannya menjadi lebih mahal

dibandingkan dengan pemanfaatan energi fosil (minyak, gas dan batubara). Saat

ini biaya energi surya diperkirakan mencapai dua kali lipat biaya energi fosil.

14


BAB 3. PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Sel surya adalah piranti semikonduktor yang dapat merubah cahaya

secara lansung menjadi menjadi arus listrik searah (DC) dengan menggunakan

kristal silicon (Si) yang tipis. Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara

memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi

penghantar.

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana, yaitu

mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan

salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini

sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui

sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak

terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak

memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan

ramah lingkungan.

Dalam perencanaa pendirian pembangkit listrik tenaga surya perlu

dilakukkan perhitungan, yang meliputi:

1. Menentukan Arus Beban Total dalam Ampere-Jam (Ah).2. Rugi-rugi dan Faktor Keamanan Sistem

3. Menentukan jam Matahari Ekivalen

4. Menentukan Kebutuhan Arus Total Panel Surya

5. Menentukan Susunan Modul Optimum untuk Panel Surya

6. Menentukan Kapasitas Baterai untuk Waktu Cadangan Yang Dianjurkan

7. Efisiensi Konversi Energi

Terdapat beberapa kelebihan dalam penggunaan pembangkit listrik tenaga

surya, yaitu:

Sumber energi tersedia bebas dan dapat diperoleh secara gratis di alam.

Persediaan energi surya hampir tak terbatas, yang bersumber dari matahari

(surya).

15


Tanpa polusi dan emisi gas rumah kaca sehingga dapat mengurangi

pemanasan global.

Dapat dibangun di daerah terpencil karena tidak memerlukan transmisi

energi maupun transportasi sumber energi.

16

DAFTAR PUSTAKA

Yanuar Dwi,dkk. 2008. Makalah Pengantar Tenologi Konversi Energi Surya.

Fakultas Teknik Elektro, Universitas Jember.

Ahmad, dkk. 2012. Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Fakultas Teknik

Elektro, Universitas Negeri Makasar.

tugas makalah surya

Documents