PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN APLI
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN
APLIKASI SINAR-X
KARYA TULIS
Tugas Ini diajukan untuk memenuhi Mata Kuliah Fisika Modern
Dosen Pengampu : Dr. Parlindungan Sinaga, M.Si.
Disusun Oleh :
Nabila Ukhti Latifah
(1505444)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2017
”PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) UNTUK PEMUKIMAN DI
INDONESIA TIMUR”
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Energi adalah daya yang
diperlukan untuk melakukan berbagai kerja, meliputi kegiatan mekanik, panas dan
lainnya. Ada beberapa energi alam yang bersifat sebagai alternatif dikarenakan
bersih, tidak berpolusi, jumlahnya sangat melimpah dan persediaannya yang tidak
terbatas yang disebut sebagai energi terbarukan.
Sumber energi yang baru dan terbarukan memegang peranan penting pada
masa yang akan datang dalam pemenuhan kebutuhan sumber energi. Hal ini
disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil, pembangkit listrik konvensional yang
mengandalkan sumber daya alam terbatas seperti batu bara, minyak bumi,dan gas
alam yang jumlahnya semakin menipis.
Indonesia sebagai negara didaerah tropis memiliki keuntungan yang cukup
besar yaitu menerima cukup sinar matahari secara berkesinambungan dalam kurun
waktu sepanjang tahun. Namun tampaknya keadaan sumber energi yang sangat
melimpah tersebut belum digunakan dengan baik, energi tersebut hanya digunakan
untuk keperluan alamiah saja. Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan perubahan
energinya menggunanakan alat, yaitu dengan merubah energi radiasinya ke dalam
bentuk lain.
Radiasi matahari dapat diubah ke dalam energi lain dengan dua macam cara
yaitu melalui solar cell atau collector. Tidak diragukan bahwa sel surya adalam
sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan melimpah keberadaanya.
Oleh karen itu, penerapan teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
untuk daerah daerah yang berada di Indonesia khusuny daerah bagian timur
merupakan solusi yang tepat. PLTS sangat relevan untuk rumah rumah warga, bahkan
perkantoran, pabrik dan lainnya akan memenuhi kebtutuhan listrik.
Rancangan yang sesuai dan relevan diperlukan untuk mengetahui bagaimana
cara kerja PLTS itu sendiri dan bagaimana rancangan PLTS agar dapat menghasilkan
500 kilowatt listrik yang akan di distribusikan ke permukiman warga. Kinerja PLTS
(Pembangkit Listrik Tenaga Surya) tidak lepas dari adanya bagian dan fungsi kerja
dari masing-masing penyusunnya yaitu :
1.
Bagian-bagian Panel Surya
Sumber : https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-selsurya/prinsip-kerja-sel-surya/
a.
Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel
surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang
baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga
umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau
molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya
organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga
material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan
sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).
b.
Material semikonduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang
biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel
surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan
tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari
sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan
adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik.
Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum
digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)
(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon,
disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam
sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O
(copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan
dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (materialmaterial yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang
membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja
sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n
junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.
c.
Kontak metal / contact grid
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material
semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif
transparan sebagai kontak negatif.
d.
Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya
yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya
dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan
tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan
udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor
sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.
e.
Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari
hujan atau kotoran.
2.
Komponen PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Sumber : http://panelsurya.com/
a.
Modul/Panel Surya
Modul/Panel sel surya mengubah intensitas sinar matahari menjadi
energi listrik. Sel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi
baterai. Dengan menambah modul/panel surya (memperluas) berarti
menambah konversi tenaga surya. Umumnya panel sel surya dengan ukuran
tertentu memberikan hasil tertentu pula. Untuk mendapatkan keluaran energi
listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah
ke matahari.
b.
Pengatur Pengisian Baterai
Sebagai perangkat yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik
ke beban dan akumulator yang dibangkitkan oleh sel surya. Alat ini juga
memilih dan memindahkan secara otomatis, apabila PLTS tidak mencukupi
ke beban, maka yang menyuplai energi listrik adalah baterai. Untuk menjaga
kesetimbangan energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik
yang disebut battery charge controller.
c.
Inverter
Inverter adalah alat kontrol yang digunakan untuk merubah tegangan
12 VDC atau 24 VDC menjadi tegangan 220 VAC. Sehingga
memungkinkan untuk menjalankan berbagai peralatan listrik dengan standar
listrik PLN.
d.
Baterai
Baterai adalah sebagai penyimpan energi. Jenis baterai yang tersedia
bermacam-macam. Umum digunakan adalah jenis asam timbal. Karena
harganya yang paling murah, jenis ini umum ditemukan pada kendaraan
bermotor. Baterai asam timbal terbagi dalam dua jenis yaitu Sealed atau
biasa disebut dengan aki kering kadang juga disebutkan sebagai aki bebas
perawatan dan Non-Sealed atau aki “biasa”.
3.
Cara Kerja PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Kinerja dari pembangkit listrik tenaga surya dipengaruhi oleh beberapa faktor
dan beberapa efek yang dihasilkan baik secara alamiah maupun secara kerja
sistem sebagai berikut :
a.
Efek Fotoflavik
Energi radiasi surya dapat diubah menjadi arus listrik searah dengan
menggunakan lapisan-lapisan tipis dari silikon (Si) murni atau bahan
semikonduktor lainnya. Pada saat ini silikon merupakan bahan yang
terbanyak dipakai. Silikon merupakan unsur yang banyak terdapat di alam.
Untuk keperluan pemakaian sebagai semikonduktor, silikon harus
dimurnikan hingga suatu tingkat pemurnian yang tinggi sekali.
Apabila suatu bahan semikonduktor seperti bahan silikon disimpan
dibawah sinar matahari, maka bahan silikon tersebut akan melepaskan
sejumlah kecil listrik yang biasa disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik
adalah pelepasan elektron dari permukaan metal yang disebabkan
penumbukan cahaya. Efek ini merupakan proses dasar fisis dari fotovoltaik
merubah energi cahaya menjadi listrik.
Cahaya matahari terdiri dari partikel-partikel yang disebut sebagai
“photons” yang mempunyai sejumlah energi yang besarnya tergantung dari
panjang gelombang pada spektrum cahaya. Pada saat photon menumbuk sel
surya maka cahaya tersebut akan dipantulkan atau diserap atau mungkin
hanya diteruskan. Cahaya yang diserap akan membangkitkan listrik.
Pada saat terjadi tumbukan, energi yang dikandung oleh photon ditransfer
pada elektron yang terdapat pada atom sel surya yang merupakan bahan
semikonduktor. Dengan energi yang didapat dari photon, elektron
melepaskan diri dari ikatan normal bahan semikonduktor dan menjadi arus
listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik yang ada. Dengan melepaskan
dari ikatannya, elektron tersebut menyebabkan terbentuknya lubang atau
“hole”.
b.
Proses Konversi
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini
dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya tersusun atas
dua jenis semikonduktor; yakni jenis n dan jenis p. Semikonduktor jenis n
merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga
kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor jenis p
memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p ( p = positif) karena
kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur lain ke
dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor
tersebut.
Pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk
meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar
listrik dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami
(semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang
sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik
maupun panas dari sebuah semikoduktor.
Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk
sambungan p-n atau dioda p-n (sambungan metalurgi / metallurgical
junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 1. Semikonduktor P dan N
Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan
elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan
perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n.
Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari
batas sambungan awal.
Gambar 2. Penggabungan Semikonduktor
Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p
yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang.
Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan negatif. Pada saat
yang sama. hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada
pada Semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini
berkurang. Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.
Gambar 3. Daerah Dilepsi
Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion
region) ditandai dengan huruf W. Baik elektron maupun hole yang ada pada
daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas karena
keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda. Adanya perbedaan
muatan positif dan negatif di daerah deplesi, maka timbul dengan sendirinya
medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi negatif, yang mencoba
menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron ke semikonduktor n.
Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan perpindahan hole maupun
elektron pada awal terjadinya daerah deplesi.
Gambar 4. Timbul Medan Listrik
Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan p-n berada pada titik
setimbang, yakni saat di mana jumlah hole yang berpindah dari
semikonduktor p ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik
kembali kearah semikonduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan
jumlah elektron yang berpindah dari smikonduktor n ke p, dikompensasi
dengan mengalirnya kembali elektron ke semikonduktor n akibat tarikan
medan listrik E. Dengan kata lain, medan listrik E mencegah seluruh
elektron
dan
hole
berpindah
dari
semikonduktor
yang
satu
ke
semiikonduktor yang lain. Pada sambungan p-n inilah proses konversi
cahaya matahari menjadi listrik terjadi. Untuk keperluan sel surya,
semikonduktor n berada pada lapisan atas sambungan p yang menghadap
kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat jauh lebih tipis dari
semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke permukaan sel
surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan semikonduktor
p.
Gambar 5. Proses Konversi
Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka
elektron mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan diri dari
semikonduktor n, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya
elektron ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron
yang
disebut
dengan
fotogenerasi
elektron-hole
(electron-hole
photogeneration) yakni terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat
cahaya matahari.
Gambar 6. Proses Konversi Cahaya Matahari
Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang
lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di
semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi.
Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya
terserap di daerah semikonduktor n.
Selanjutnya, dikarenakan sambungan p-n terdapat medan listrik E, elektron
hasil fotogenerasi tertarik ke arah semikonduktor n, begitu pula dengan hole
yang tertarik ke arah semikonduktor p. Apabila rangkaian kabel
dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka elektron akan mengalir
melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu
tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus listrik ini
timbul akibat pergerakan elektron.
4.
Rancangan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) untuk pemukiman
a.
Spesifikasi Komponen Penyusun PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Panel Surya
Electrical Characteristics
Maximum Power ( P Max)
Voltage at P Max ( I Mp )
Current at P Max ( I Sc )
Voc
PSP-250W
250W
36,8V
6,81A
45,2V
Isc
Temperature coefficient of Voc
Temperature coefficient of Isc
Temperature coefficient of power
NOCT
Operating Temperature
Maximum system Voltage
Power of tolerance
Cells
No. Of cells and connection
Module dimension
Weight
7,23A
-(0,40 ± 0,05) %/ ᵒC
(0,065 ± 0,01) %/ ᵒC
-(0,5 ± 0,05) %/ ᵒC
47±2 ᵒC
-40 ᵒC to 85 ᵒC
1000V DC
+3%
Polycristalline on solar cell
72 x 6 x 12
1560mm[61,42 in]x990mm[36,98in]x40mm[1,38in]
16,2 kg
Charge Controller
Model
e-Smart 300Amp
System Type DC 12V/24V/48V
System Voltage
MPPT Efficiency
MPPTWorking Voltage and Range
Low Voltage Input Protection Point
Low Voltage Input Recovery Point
Input Over Voltage Protection Point
Input Over Voltage Recovery Point
automatic recognition 12V system 24V system 48V system
9-15VDC 18V-30VDC 36V-60VDC
96.5%
14V-100VDC 30V-100VDC 60V-100VDC
14VDC 30VDC 60VDC
18VDC 34VDC 65VDC
110VDC
100VDC
Inverter
Super brand
Item No
Description
Continues power
Surge power
Efficiency
No load current draw
Charge Current
Dimensions
Weight
HDA-15kW
HDA-15000C
Power inverter DC48V to AC220V
3000W
6000W
>90%
0,8A
20A(with charge and UPS function)
335x175x125mm
6,5 kg
Baterai
Spesifikasi
Nominal Voltage
Rated Capacity (20HR)
Dimensions
Approx Weight
Keterangan
48 V
250 Ah
522 ± 3mm (20.55 inches)x240 ± 2mm (9.45 inches)x218 ±
2mm (8.58 inches)
Approx 62.5 Kg (137.8 lbs)
Discharge -15 ~ 50˚C (5~122˚F)
Charge 0 ~ 40˚C (32~104˚F)
Operating Temp. Range
Storage -15 ~ 40˚C (5~104˚F)
Nominal Operating Temp. Range
Stanby Use
Cycle Use
Self Discharge
25± 3˚C (77±5˚F)
No Limit on Initial Charging Current Voltage 13.5V
~13.8V at 25˚C (77˚F) Temp. Coefficient -20mV/˚C
Initial Charging Current less than 60.0A. Voltage 14.4V ~
15.0V at 25˚C (77˚F) Temp. Coefficient -30mV/˚C
LP series batteries may be stored for up to 6 months at 25˚C
(77˚F) and then a freshening charge is required. For higher
temperatures the time interval will be shorter
5.
Perhitungan Komponen-komponen PLTS(Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
a.
Modul Sel Surya
Jumlah Modul Surya (n)
V mp x I mp 36,8 x 6,81 250,608
FF = V x I = 45,2 x 7,23 = 326,796 = 0,767
oc
sc
Pmax = V oc x I sc x FF = 326,796 X O ,767 = 250,608
P M = (Intensitas Cahaya) x (Luas Panel) = 1000 x 1,54 = 1544,4
ἠ=
P max
P M x 100% = 0,16
500.000 watt=¿ 1,54 x n x 5 x 0,16
n = 406 buah panel
Kapasitas Daya Modul Surya
Pmodul surya=
b.
ET
500.000
x 1,1=
x 1,1=110 kw
Isolasi matahari
5
Kapasitas Inverter
Kapasitas Inveter sebanding dengan kapasitas daya modul surya yaitu 110
kw. Maka inverter yang dapat digunakan berupa 7 buah inverter dengan
kapasitas 16 kw.
c.
Perhitungan Kapasitas Baterai
Daya yang diperlukan 500 kw, sedangkan baterai hanya dapat menyuplai
50% dari kebutuhan total sehingga, jumlah baterai (n) yang dibutuhkan
yaitu :
500.000 x 2
n = 48 V x 250 Ah = ± 83 buah baterai
d.
Jumlah Charger Controller yang harus di pakai
Total daya yang di butuhkan 500 kw dengan jenis controller 300 Amp
T=P:V
500.000
T = 48 V = 10.416
T = 10.416 x 20% = 12.499
12499
n = 300 = 41 buah charger controller
e.
Total Lahan yang dibutuhkan untuk pembangunan PLTS (Pembangkit
Listrik Tenaga Surya)
T = Luas Panel x jumlah Panel = 1,54 m 2 x 406 buah = 625,24m 2
Jadi, luas lahan yang dibutuhkan untuk membangun proyek PLTS ini adalah
seluas 625,24m 2 .
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Medis”
Penemuan sinar-X oleh fisikawan Jerman Wilhelm Conrad Roentgen pada
tahun 1895 ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan mendasar
dalam bidang kedokteran. Manusia mendapatkan jalan dalam memanfaatkan sinar-X
penemuan W.C. Roentgen terutama untuk radiodiagnosa dalam bidang medis. SinarX mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang
dilewatinya. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia
menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Proses pembuatan
gambar anatomi tubuh manusia dengan sinar-X dapat dilakukan pada permukaan film
fotografi. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar-X yang
mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh
bagain tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada
kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ.
Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang di dalamnya terdapat 2
elektroda yaitu anoda dan katoda. Katoda/filamen tabung Roentgen dihubungkan ke
transformator filamen. Transformator filamen ini akan memberi supplai sehingga
mengakibatkan terjadinya pemanasan pada filamen tabung Roentgen, sehingga terjadi
thermionic emission, dimana elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan
atomnya, sehingga terjadi elektron bebas dan terbentuklah awan-awan elektron.
Anoda dan katoda dihubungkan dengan transformator tegangan tinggi 10 kV-150 kV.
Primer HTT diberi tegangan AC (bolak-balik) maka akan terjadi garis-garis gaya
magnet (GGM) yang akan berubah-ubah bergantung dari besarnya arus yang
mengalir. Akibat dari perubahan garig-garis gaya magnet ini akan menyebabkan
timbulnya gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder, yang besarnya
tergantung dari setiap perubahan fluks pada setiap perubahan waktu. Dari proses ini
didapatkanlah tegangan tinggi yang akan disuplai ke elektroda tabung Roentgen.
Elektron-elektron bebas yang ada disekitar katoda akan ditarik menuju anoda,
akibatnya terjadilah suatu loop (rangkaian tertutup) maka akan terjadi arus elektron
yang berlawanan dengan arus listrik yang kemudian disebut arus tabung. Pada saat
yang bersamaan, elektron-elektron yang ditarik ke anoda tersebut akan menabrak
anoda dan ditahan. Jika tabrakan elektron tersebut tepat di inti atom disebut peristiwa
breamstrahlung dan apabila menabraknya dielektron di kulit K, disebut K
karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi hole-hole karena elektron-elektron
yang ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi oleh elektron-elektron lain.
Perpindahan elektron ini akan menghasilkan suatu gelombang elektromagnetik yang
panjang gelombangnya berbedabeda. Gelombang elektromagnetik dengan panjang
gelombang 0,1 – 1 A° inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar Roentgen
Tulang manusia yang didominasi oleh unsur Ca mempunyai kemampuan
menyerap yang tinggi terhadap sinar-X. Penyerapan itu maka sinar-X yang melewati
tulang akan memberikan bayangan gambar pada film yang berbeda dibandingkan
bayangan gambar dari organ tubuh yang hanya berisi udara seperti paru-paru atau air
seperti jaringan lunak pada umumnya. Jadi pada prinsipnya, bayangang ambar
anatomi terbentuk karena adanya perbedaan kemampuan dalam menyerap maupun
meneruskan sinar-X yang melalui organ-organ tertentu di dalam tubuh.
Radiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam medis terutama dipakai
untuk mengetahui ada tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan sinar-X.
Termasuk dalam radiodiagnosa ini adalah pemeriksaan dengan computed tomography
scanner (CT-scan), fluoroskopi, foto torax sinar-X konvensional dan radiografi anak.
Prinsip kerja semua metode tersebut menggunakan pesawat sinar-X sebagai
komponen utamanya. Dalam perjalanan pemanfaatan sinar-X yang sudah cukup
panjang, manusia telah begitu banyak mempelajari karakteristik sinar-X. Namun
teknologi yang berkaitan dengan sinar-X masih terus mengalami peningkatan dan
penyempurnaan. Kini banyak kasus yang memerlukan penanganan secara medis baru
bisa ditangani setelah didiagnosa dengan Sinar-X.
Pemanfaatan sinar-X dalam bidang kedokteran untuk keperluan diagnosa
sudah dikenal secara luas baik oleh para praktisi kesehatan maupun masyarakat
umum. Radiasi pengion jenis foton (sinar gamma dan sinar-X) dalam perkembangan
berikutnya juga dimanfaatkan untuk radioterapi. Kedua jenis radiasi tersebut
mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ tubuh dengan kemampuan
tembusnya ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Perkembangan dalam
teknologi akselerator telah memberikan jalan diaplikasikannya sinar-X untuk
radioterapi kanker. Dalam bidang terapi, banyak kasus kanker berhasil disembuhkan
melalui radioterapi dengan sinar-X yang dibangkitkan dengan akselerator. Hadirnya
alat pemercepat partikel semacam akselerator linier (LINAC) memungkinkan
dilakukannya radioterapi kanker jenis tertentu dengan sinar-X berenergi tinggi.
Sinar-X karakteristik terjadi karena elektron atom yang berada pada kulit K
terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh
elektron dari kulit di luarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari
kulit L, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kα. Jika kekosongan itu diisi
oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kβ. Oleh
sebab itu, apabila spektrum sinar-X dari suatu atom berelektron banyak diamati, maka
di samping spektrum sinar- X bremsstrahlung dengan energi kontinyu, juga akan
terlihat pula garis-garis tajam berintensitas tinggi yang dihasilkan oleh transisi K α,
Kβ dan seterusnya. Jadi sinar-X karakteristik timbul karena adanya transisi elektron
dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah seperti ditunjukkan
pada Gambar 1.
Adanya dua jenis sinar-X menyebabkan munculnya dua macam spektrum
sinar-X, yaitu spektrum kontinyu yang lebar untuk spektrum bremsstrahlung dan dua
buah atau lebih garis tajam untuk sinar-X karakteristik seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.
Gambar 1.
Gambar 2.
Setiap atom memiliki sinar-X karakteristik dengan energi yang berbeda beda,
sehingga pancaran sinar-X karakteristik itu dapat dipakai untuk mengidentifikasi
atom Keberadaan unsur-unsur kelumit penyusuntubuh tadi ternyata sangat sulit untuk
dianalisisbaik secara kualitatif maupun kuantitatifdenganmetode analisis kimia biasa.
Teknik analisiskonvensional pada umumnya menghendakiadanya unsur dengan
jumlah yang relatif banyakagar dapat dianalisis. Keberadaan unsur-unsurkelumit
tidak memenuhi jumlah minimal yang dikehendaki oleh metode konvensional.
Kendala jumlah ini, maka metode analisis kimia biasa kurang bisa memainkan
peranannya. Kendala itu, maka diperlukan teknik lain yang mampu menganalisis
keberadaan unsur-unsur kelumit di dalam tubuh manusia. Teknik nuklir ternyata
mampumengatasi kendala yang dihadapi oleh metode konvensional tersebut.
Pemeriksaan unsur kelumit di dalam tubuhmanusia dengan teknik nuklir dapat
dilakukanbaik dengan teknik Analisis Pengaktifan Neutron(APN) maupun dengan
mengamati pancaran sinar-X karakteristik dari unsur tersebut.
Teknik pemeriksaan kandungan I di dalam tubuh dapat dilakukan dengan cara
menembakkan radiasi foton elektromagnetik ke sasaran yang diteliti. Sumber radiasi
yang sering digunakan adalah radioisotop americium-241 (241Am) dengan radiasi
elektromagnetik yang dipancarkannya berenergi 60 keV. Radiasi elektromagnetik
yang dipancarkan dari 241Am akan berinteraksi dengan sebuah elektron yang berada
di kulit K unsur I di dalam tubuh atau bahan biologik lainnya. Karena menyerap
energi elektromagnetik, maka elektron yang berada di kulit K atom I akan memiliki
energi kinetik yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti, sehingga elektron
itu akan terpental keluar.
Untuk unsur-unsur tertentu, pancaran radiasi elektromagnetik tersebut adalah
dalam bentuk sinar-X karakteristik. Intensitas pancaran sinar-X karakteristik dari
unsur I tadi selanjutnya dapat dideteksi dan diukur dengan pemantau radiasi. Hasil
pengukuran intensitas sinar-X karakteristik akan setara dengan jumlah unsur I yang
terdapat di dalam tubuh atau sampel biologis yang diperiksa. Jadi dengan
menganalisis lebih lanjut hasil cacahan radiasi sinar-X karakteristik tadi, dapat
diperkirakan jumlah unsur kelumit I di dalam tubuh orang yang diperiksa.
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Industri ”
Pemeriksaan radiografi dan X-ray merupakan metode NDT yang mendeteksi
cacat dalam bahan oleh penetrasi foton energi tinggi. Jumlah radiasi diserap
kemudian dapat diukur untuk menentukan ketebalan atau komposisi bahan.
Pengujian radiografi memiliki sensitivitas yang tinggi, untuk hampir semua
pendeteksian kecacatan sebagian besar, tapi akibatnya adalah prosedur inspeksi yang
lebih mahal daripada metode NDT alternatif. Ada juga bahaya radiasi ketika
menggunakan metode ini, dan beberapa retakan yang normal berorientasi ke sumber
radiasi menjalankan risiko tidak terdeteksi. Kebutuhan untuk radiografi atau x-ray
pemeriksaan mencakup berbagai produk dari peralatan kamar gelap untuk
penetrameters. Metode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan
menggunakan sinar X dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar X dipancarkan menembus
material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga
intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudaian direkam pada film yang sensitif.
Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film tentu akan
bervariasi. Hasil rekaman pada film ini lah yang akan memeprlihatkan bagian
material yang mengalami cacat.
Selain itu aplikasi thickness gauging untuk mengukur tebal lapisan, level
gauging untuk menentukan batas permukaan fluida, XRF untuk menentukan jenis dan
kadar material, dan sebaginya. Secara umum sistem pencacah dapat dikelompokkan
menjadi sistem pencacah integral, sistem pencacah diferensial, dan sistem
spektroskopi.
Peralatan ini lebih banyak digunakan di laboratorium (bukan di lapangan)
sehingga itu tidak perlu bersifat portabel tetapi harus dapat menunjukkan hasil
pengukuran yang sangat akurat. Kegunaan sistem pencacah integral dan sistem
pencacah diferensial sebenarnya hampir sama yaitu mengukur kuantitas (jumlah)
radiasi yang mengenai detektor. Perbedaannya, pada sistem pencacah integral tidak
membedakan energi radiasi sedangkan pada sistem pencacah diferensial hanya
mengukur kuantitas radiasi pada rentang energi tertentu saja. Prinsip kerja sistem
pencacah integral lebih sederhana karena tidak perlu membedakan energi radiasi.
Sistem pencacah integral yang paling sederhana menggunakan detektor GM.
Sedangkan prinsip kerja sistem pencacah diferensial sedikit lebih rumit karena harus
mampu mengukur energi radiasi. Salah satu contoh penggunaan sistem pencacah
integral atau diferensial adalah pada aplikasi pengukuran tebal kertas, seperti pada
gambar
Gambar 1. Ilustrasi Penggunaan XRF
Gambar 2. Ilustrasi konstruksi pengukuran kertas
Metode di atas dapat digunakan untuk pengukuran
lapisan bahan yang
lain, misalnya plastik atau bahkan lapisan logam. Tentu
saja untuk setia
jenis
bahan
diperlukan
pengaturan
jenis
radiasi dan detektor yang
berbeda.
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Penelitian Ilmiah”
DAFTAR PUSTAKA
sumber
http://panelsuryajakarta.com/wp-content/uploads/2016/09/MSP300W.jpg
http://www.cahaya-led.com/solar-home-system-paket/200-paket-shs10000-wp.html
APLIKASI SINAR-X
KARYA TULIS
Tugas Ini diajukan untuk memenuhi Mata Kuliah Fisika Modern
Dosen Pengampu : Dr. Parlindungan Sinaga, M.Si.
Disusun Oleh :
Nabila Ukhti Latifah
(1505444)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2017
”PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) UNTUK PEMUKIMAN DI
INDONESIA TIMUR”
Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Energi adalah daya yang
diperlukan untuk melakukan berbagai kerja, meliputi kegiatan mekanik, panas dan
lainnya. Ada beberapa energi alam yang bersifat sebagai alternatif dikarenakan
bersih, tidak berpolusi, jumlahnya sangat melimpah dan persediaannya yang tidak
terbatas yang disebut sebagai energi terbarukan.
Sumber energi yang baru dan terbarukan memegang peranan penting pada
masa yang akan datang dalam pemenuhan kebutuhan sumber energi. Hal ini
disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil, pembangkit listrik konvensional yang
mengandalkan sumber daya alam terbatas seperti batu bara, minyak bumi,dan gas
alam yang jumlahnya semakin menipis.
Indonesia sebagai negara didaerah tropis memiliki keuntungan yang cukup
besar yaitu menerima cukup sinar matahari secara berkesinambungan dalam kurun
waktu sepanjang tahun. Namun tampaknya keadaan sumber energi yang sangat
melimpah tersebut belum digunakan dengan baik, energi tersebut hanya digunakan
untuk keperluan alamiah saja. Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan perubahan
energinya menggunanakan alat, yaitu dengan merubah energi radiasinya ke dalam
bentuk lain.
Radiasi matahari dapat diubah ke dalam energi lain dengan dua macam cara
yaitu melalui solar cell atau collector. Tidak diragukan bahwa sel surya adalam
sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan melimpah keberadaanya.
Oleh karen itu, penerapan teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
untuk daerah daerah yang berada di Indonesia khusuny daerah bagian timur
merupakan solusi yang tepat. PLTS sangat relevan untuk rumah rumah warga, bahkan
perkantoran, pabrik dan lainnya akan memenuhi kebtutuhan listrik.
Rancangan yang sesuai dan relevan diperlukan untuk mengetahui bagaimana
cara kerja PLTS itu sendiri dan bagaimana rancangan PLTS agar dapat menghasilkan
500 kilowatt listrik yang akan di distribusikan ke permukiman warga. Kinerja PLTS
(Pembangkit Listrik Tenaga Surya) tidak lepas dari adanya bagian dan fungsi kerja
dari masing-masing penyusunnya yaitu :
1.
Bagian-bagian Panel Surya
Sumber : https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-selsurya/prinsip-kerja-sel-surya/
a.
Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel
surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang
baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga
umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau
molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan sel surya
organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga
material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan
sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).
b.
Material semikonduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang
biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel
surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan
tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari
sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan
adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik.
Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum
digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)
(S,Se)2 (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon,
disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam
sedang dalam penelitian intensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS) dan Cu2O
(copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan
dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (materialmaterial yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang
membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja
sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n
junction dan sel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.
c.
Kontak metal / contact grid
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material
semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif
transparan sebagai kontak negatif.
d.
Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya
yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya
dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan
tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan
udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor
sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.
e.
Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari
hujan atau kotoran.
2.
Komponen PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Sumber : http://panelsurya.com/
a.
Modul/Panel Surya
Modul/Panel sel surya mengubah intensitas sinar matahari menjadi
energi listrik. Sel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi
baterai. Dengan menambah modul/panel surya (memperluas) berarti
menambah konversi tenaga surya. Umumnya panel sel surya dengan ukuran
tertentu memberikan hasil tertentu pula. Untuk mendapatkan keluaran energi
listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah
ke matahari.
b.
Pengatur Pengisian Baterai
Sebagai perangkat yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik
ke beban dan akumulator yang dibangkitkan oleh sel surya. Alat ini juga
memilih dan memindahkan secara otomatis, apabila PLTS tidak mencukupi
ke beban, maka yang menyuplai energi listrik adalah baterai. Untuk menjaga
kesetimbangan energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik
yang disebut battery charge controller.
c.
Inverter
Inverter adalah alat kontrol yang digunakan untuk merubah tegangan
12 VDC atau 24 VDC menjadi tegangan 220 VAC. Sehingga
memungkinkan untuk menjalankan berbagai peralatan listrik dengan standar
listrik PLN.
d.
Baterai
Baterai adalah sebagai penyimpan energi. Jenis baterai yang tersedia
bermacam-macam. Umum digunakan adalah jenis asam timbal. Karena
harganya yang paling murah, jenis ini umum ditemukan pada kendaraan
bermotor. Baterai asam timbal terbagi dalam dua jenis yaitu Sealed atau
biasa disebut dengan aki kering kadang juga disebutkan sebagai aki bebas
perawatan dan Non-Sealed atau aki “biasa”.
3.
Cara Kerja PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Kinerja dari pembangkit listrik tenaga surya dipengaruhi oleh beberapa faktor
dan beberapa efek yang dihasilkan baik secara alamiah maupun secara kerja
sistem sebagai berikut :
a.
Efek Fotoflavik
Energi radiasi surya dapat diubah menjadi arus listrik searah dengan
menggunakan lapisan-lapisan tipis dari silikon (Si) murni atau bahan
semikonduktor lainnya. Pada saat ini silikon merupakan bahan yang
terbanyak dipakai. Silikon merupakan unsur yang banyak terdapat di alam.
Untuk keperluan pemakaian sebagai semikonduktor, silikon harus
dimurnikan hingga suatu tingkat pemurnian yang tinggi sekali.
Apabila suatu bahan semikonduktor seperti bahan silikon disimpan
dibawah sinar matahari, maka bahan silikon tersebut akan melepaskan
sejumlah kecil listrik yang biasa disebut efek fotolistrik. Efek fotolistrik
adalah pelepasan elektron dari permukaan metal yang disebabkan
penumbukan cahaya. Efek ini merupakan proses dasar fisis dari fotovoltaik
merubah energi cahaya menjadi listrik.
Cahaya matahari terdiri dari partikel-partikel yang disebut sebagai
“photons” yang mempunyai sejumlah energi yang besarnya tergantung dari
panjang gelombang pada spektrum cahaya. Pada saat photon menumbuk sel
surya maka cahaya tersebut akan dipantulkan atau diserap atau mungkin
hanya diteruskan. Cahaya yang diserap akan membangkitkan listrik.
Pada saat terjadi tumbukan, energi yang dikandung oleh photon ditransfer
pada elektron yang terdapat pada atom sel surya yang merupakan bahan
semikonduktor. Dengan energi yang didapat dari photon, elektron
melepaskan diri dari ikatan normal bahan semikonduktor dan menjadi arus
listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik yang ada. Dengan melepaskan
dari ikatannya, elektron tersebut menyebabkan terbentuknya lubang atau
“hole”.
b.
Proses Konversi
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini
dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya tersusun atas
dua jenis semikonduktor; yakni jenis n dan jenis p. Semikonduktor jenis n
merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga
kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor jenis p
memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p ( p = positif) karena
kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur lain ke
dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor
tersebut.
Pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk
meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar
listrik dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami
(semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang
sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik
maupun panas dari sebuah semikoduktor.
Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk
sambungan p-n atau dioda p-n (sambungan metalurgi / metallurgical
junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut.
Gambar 1. Semikonduktor P dan N
Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan
elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan
perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n.
Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari
batas sambungan awal.
Gambar 2. Penggabungan Semikonduktor
Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p
yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang.
Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan negatif. Pada saat
yang sama. hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada
pada Semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini
berkurang. Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.
Gambar 3. Daerah Dilepsi
Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion
region) ditandai dengan huruf W. Baik elektron maupun hole yang ada pada
daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas karena
keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda. Adanya perbedaan
muatan positif dan negatif di daerah deplesi, maka timbul dengan sendirinya
medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi negatif, yang mencoba
menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron ke semikonduktor n.
Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan perpindahan hole maupun
elektron pada awal terjadinya daerah deplesi.
Gambar 4. Timbul Medan Listrik
Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan p-n berada pada titik
setimbang, yakni saat di mana jumlah hole yang berpindah dari
semikonduktor p ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik
kembali kearah semikonduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan
jumlah elektron yang berpindah dari smikonduktor n ke p, dikompensasi
dengan mengalirnya kembali elektron ke semikonduktor n akibat tarikan
medan listrik E. Dengan kata lain, medan listrik E mencegah seluruh
elektron
dan
hole
berpindah
dari
semikonduktor
yang
satu
ke
semiikonduktor yang lain. Pada sambungan p-n inilah proses konversi
cahaya matahari menjadi listrik terjadi. Untuk keperluan sel surya,
semikonduktor n berada pada lapisan atas sambungan p yang menghadap
kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat jauh lebih tipis dari
semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke permukaan sel
surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan semikonduktor
p.
Gambar 5. Proses Konversi
Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka
elektron mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan diri dari
semikonduktor n, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya
elektron ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron
yang
disebut
dengan
fotogenerasi
elektron-hole
(electron-hole
photogeneration) yakni terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat
cahaya matahari.
Gambar 6. Proses Konversi Cahaya Matahari
Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang
lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di
semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi.
Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya
terserap di daerah semikonduktor n.
Selanjutnya, dikarenakan sambungan p-n terdapat medan listrik E, elektron
hasil fotogenerasi tertarik ke arah semikonduktor n, begitu pula dengan hole
yang tertarik ke arah semikonduktor p. Apabila rangkaian kabel
dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka elektron akan mengalir
melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu
tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus listrik ini
timbul akibat pergerakan elektron.
4.
Rancangan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) untuk pemukiman
a.
Spesifikasi Komponen Penyusun PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
Panel Surya
Electrical Characteristics
Maximum Power ( P Max)
Voltage at P Max ( I Mp )
Current at P Max ( I Sc )
Voc
PSP-250W
250W
36,8V
6,81A
45,2V
Isc
Temperature coefficient of Voc
Temperature coefficient of Isc
Temperature coefficient of power
NOCT
Operating Temperature
Maximum system Voltage
Power of tolerance
Cells
No. Of cells and connection
Module dimension
Weight
7,23A
-(0,40 ± 0,05) %/ ᵒC
(0,065 ± 0,01) %/ ᵒC
-(0,5 ± 0,05) %/ ᵒC
47±2 ᵒC
-40 ᵒC to 85 ᵒC
1000V DC
+3%
Polycristalline on solar cell
72 x 6 x 12
1560mm[61,42 in]x990mm[36,98in]x40mm[1,38in]
16,2 kg
Charge Controller
Model
e-Smart 300Amp
System Type DC 12V/24V/48V
System Voltage
MPPT Efficiency
MPPTWorking Voltage and Range
Low Voltage Input Protection Point
Low Voltage Input Recovery Point
Input Over Voltage Protection Point
Input Over Voltage Recovery Point
automatic recognition 12V system 24V system 48V system
9-15VDC 18V-30VDC 36V-60VDC
96.5%
14V-100VDC 30V-100VDC 60V-100VDC
14VDC 30VDC 60VDC
18VDC 34VDC 65VDC
110VDC
100VDC
Inverter
Super brand
Item No
Description
Continues power
Surge power
Efficiency
No load current draw
Charge Current
Dimensions
Weight
HDA-15kW
HDA-15000C
Power inverter DC48V to AC220V
3000W
6000W
>90%
0,8A
20A(with charge and UPS function)
335x175x125mm
6,5 kg
Baterai
Spesifikasi
Nominal Voltage
Rated Capacity (20HR)
Dimensions
Approx Weight
Keterangan
48 V
250 Ah
522 ± 3mm (20.55 inches)x240 ± 2mm (9.45 inches)x218 ±
2mm (8.58 inches)
Approx 62.5 Kg (137.8 lbs)
Discharge -15 ~ 50˚C (5~122˚F)
Charge 0 ~ 40˚C (32~104˚F)
Operating Temp. Range
Storage -15 ~ 40˚C (5~104˚F)
Nominal Operating Temp. Range
Stanby Use
Cycle Use
Self Discharge
25± 3˚C (77±5˚F)
No Limit on Initial Charging Current Voltage 13.5V
~13.8V at 25˚C (77˚F) Temp. Coefficient -20mV/˚C
Initial Charging Current less than 60.0A. Voltage 14.4V ~
15.0V at 25˚C (77˚F) Temp. Coefficient -30mV/˚C
LP series batteries may be stored for up to 6 months at 25˚C
(77˚F) and then a freshening charge is required. For higher
temperatures the time interval will be shorter
5.
Perhitungan Komponen-komponen PLTS(Pembangkit Listrik Tenaga Surya)
a.
Modul Sel Surya
Jumlah Modul Surya (n)
V mp x I mp 36,8 x 6,81 250,608
FF = V x I = 45,2 x 7,23 = 326,796 = 0,767
oc
sc
Pmax = V oc x I sc x FF = 326,796 X O ,767 = 250,608
P M = (Intensitas Cahaya) x (Luas Panel) = 1000 x 1,54 = 1544,4
ἠ=
P max
P M x 100% = 0,16
500.000 watt=¿ 1,54 x n x 5 x 0,16
n = 406 buah panel
Kapasitas Daya Modul Surya
Pmodul surya=
b.
ET
500.000
x 1,1=
x 1,1=110 kw
Isolasi matahari
5
Kapasitas Inverter
Kapasitas Inveter sebanding dengan kapasitas daya modul surya yaitu 110
kw. Maka inverter yang dapat digunakan berupa 7 buah inverter dengan
kapasitas 16 kw.
c.
Perhitungan Kapasitas Baterai
Daya yang diperlukan 500 kw, sedangkan baterai hanya dapat menyuplai
50% dari kebutuhan total sehingga, jumlah baterai (n) yang dibutuhkan
yaitu :
500.000 x 2
n = 48 V x 250 Ah = ± 83 buah baterai
d.
Jumlah Charger Controller yang harus di pakai
Total daya yang di butuhkan 500 kw dengan jenis controller 300 Amp
T=P:V
500.000
T = 48 V = 10.416
T = 10.416 x 20% = 12.499
12499
n = 300 = 41 buah charger controller
e.
Total Lahan yang dibutuhkan untuk pembangunan PLTS (Pembangkit
Listrik Tenaga Surya)
T = Luas Panel x jumlah Panel = 1,54 m 2 x 406 buah = 625,24m 2
Jadi, luas lahan yang dibutuhkan untuk membangun proyek PLTS ini adalah
seluas 625,24m 2 .
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Medis”
Penemuan sinar-X oleh fisikawan Jerman Wilhelm Conrad Roentgen pada
tahun 1895 ternyata mampu mengantarkan ke arah terjadinya perubahan mendasar
dalam bidang kedokteran. Manusia mendapatkan jalan dalam memanfaatkan sinar-X
penemuan W.C. Roentgen terutama untuk radiodiagnosa dalam bidang medis. SinarX mampu membedakan kerapatan dari berbagai jaringan dalam tubuh manusia yang
dilewatinya. Dengan penemuan sinar-X ini, informasi mengenai tubuh manusia
menjadi mudah diperoleh tanpa perlu melakukan operasi bedah. Proses pembuatan
gambar anatomi tubuh manusia dengan sinar-X dapat dilakukan pada permukaan film
fotografi. Gambar terbentuk karena adanya perbedaan intensitas sinar-X yang
mengenai permukaan film setelah terjadinya penyerapan sebagian sinar-X oleh
bagain tubuh manusia. Daya serap tubuh terhadap sinar-X sangat bergantung pada
kandungan unsur-unsur yang ada di dalam organ.
Tabung yang digunakan adalah tabung vakum yang di dalamnya terdapat 2
elektroda yaitu anoda dan katoda. Katoda/filamen tabung Roentgen dihubungkan ke
transformator filamen. Transformator filamen ini akan memberi supplai sehingga
mengakibatkan terjadinya pemanasan pada filamen tabung Roentgen, sehingga terjadi
thermionic emission, dimana elektron-elektron akan membebaskan diri dari ikatan
atomnya, sehingga terjadi elektron bebas dan terbentuklah awan-awan elektron.
Anoda dan katoda dihubungkan dengan transformator tegangan tinggi 10 kV-150 kV.
Primer HTT diberi tegangan AC (bolak-balik) maka akan terjadi garis-garis gaya
magnet (GGM) yang akan berubah-ubah bergantung dari besarnya arus yang
mengalir. Akibat dari perubahan garig-garis gaya magnet ini akan menyebabkan
timbulnya gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder, yang besarnya
tergantung dari setiap perubahan fluks pada setiap perubahan waktu. Dari proses ini
didapatkanlah tegangan tinggi yang akan disuplai ke elektroda tabung Roentgen.
Elektron-elektron bebas yang ada disekitar katoda akan ditarik menuju anoda,
akibatnya terjadilah suatu loop (rangkaian tertutup) maka akan terjadi arus elektron
yang berlawanan dengan arus listrik yang kemudian disebut arus tabung. Pada saat
yang bersamaan, elektron-elektron yang ditarik ke anoda tersebut akan menabrak
anoda dan ditahan. Jika tabrakan elektron tersebut tepat di inti atom disebut peristiwa
breamstrahlung dan apabila menabraknya dielektron di kulit K, disebut K
karakteristik. Akibat tabrakan ini maka terjadi hole-hole karena elektron-elektron
yang ditabrak tersebut terpental. Hole-hole ini akan diisi oleh elektron-elektron lain.
Perpindahan elektron ini akan menghasilkan suatu gelombang elektromagnetik yang
panjang gelombangnya berbedabeda. Gelombang elektromagnetik dengan panjang
gelombang 0,1 – 1 A° inilah yang kemudian disebut sinar X atau sinar Roentgen
Tulang manusia yang didominasi oleh unsur Ca mempunyai kemampuan
menyerap yang tinggi terhadap sinar-X. Penyerapan itu maka sinar-X yang melewati
tulang akan memberikan bayangan gambar pada film yang berbeda dibandingkan
bayangan gambar dari organ tubuh yang hanya berisi udara seperti paru-paru atau air
seperti jaringan lunak pada umumnya. Jadi pada prinsipnya, bayangang ambar
anatomi terbentuk karena adanya perbedaan kemampuan dalam menyerap maupun
meneruskan sinar-X yang melalui organ-organ tertentu di dalam tubuh.
Radiasi pengion untuk keperluan diagnosa dalam medis terutama dipakai
untuk mengetahui ada tidaknya kelainan dalam tubuh dengan menggunakan sinar-X.
Termasuk dalam radiodiagnosa ini adalah pemeriksaan dengan computed tomography
scanner (CT-scan), fluoroskopi, foto torax sinar-X konvensional dan radiografi anak.
Prinsip kerja semua metode tersebut menggunakan pesawat sinar-X sebagai
komponen utamanya. Dalam perjalanan pemanfaatan sinar-X yang sudah cukup
panjang, manusia telah begitu banyak mempelajari karakteristik sinar-X. Namun
teknologi yang berkaitan dengan sinar-X masih terus mengalami peningkatan dan
penyempurnaan. Kini banyak kasus yang memerlukan penanganan secara medis baru
bisa ditangani setelah didiagnosa dengan Sinar-X.
Pemanfaatan sinar-X dalam bidang kedokteran untuk keperluan diagnosa
sudah dikenal secara luas baik oleh para praktisi kesehatan maupun masyarakat
umum. Radiasi pengion jenis foton (sinar gamma dan sinar-X) dalam perkembangan
berikutnya juga dimanfaatkan untuk radioterapi. Kedua jenis radiasi tersebut
mempunyai daya tembus yang tinggi terhadap organ tubuh dengan kemampuan
tembusnya ditentukan oleh besar energi yang dimilikinya. Perkembangan dalam
teknologi akselerator telah memberikan jalan diaplikasikannya sinar-X untuk
radioterapi kanker. Dalam bidang terapi, banyak kasus kanker berhasil disembuhkan
melalui radioterapi dengan sinar-X yang dibangkitkan dengan akselerator. Hadirnya
alat pemercepat partikel semacam akselerator linier (LINAC) memungkinkan
dilakukannya radioterapi kanker jenis tertentu dengan sinar-X berenergi tinggi.
Sinar-X karakteristik terjadi karena elektron atom yang berada pada kulit K
terionisasi sehingga terpental keluar. Kekosongan kulit K ini segera diisi oleh
elektron dari kulit di luarnya. Jika kekosongan pada kulit K diisi oleh elektron dari
kulit L, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kα. Jika kekosongan itu diisi
oleh elektron dari kulit M, maka akan dipancarkan sinar-X karakteristik Kβ. Oleh
sebab itu, apabila spektrum sinar-X dari suatu atom berelektron banyak diamati, maka
di samping spektrum sinar- X bremsstrahlung dengan energi kontinyu, juga akan
terlihat pula garis-garis tajam berintensitas tinggi yang dihasilkan oleh transisi K α,
Kβ dan seterusnya. Jadi sinar-X karakteristik timbul karena adanya transisi elektron
dari tingkat energi lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah seperti ditunjukkan
pada Gambar 1.
Adanya dua jenis sinar-X menyebabkan munculnya dua macam spektrum
sinar-X, yaitu spektrum kontinyu yang lebar untuk spektrum bremsstrahlung dan dua
buah atau lebih garis tajam untuk sinar-X karakteristik seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.
Gambar 1.
Gambar 2.
Setiap atom memiliki sinar-X karakteristik dengan energi yang berbeda beda,
sehingga pancaran sinar-X karakteristik itu dapat dipakai untuk mengidentifikasi
atom Keberadaan unsur-unsur kelumit penyusuntubuh tadi ternyata sangat sulit untuk
dianalisisbaik secara kualitatif maupun kuantitatifdenganmetode analisis kimia biasa.
Teknik analisiskonvensional pada umumnya menghendakiadanya unsur dengan
jumlah yang relatif banyakagar dapat dianalisis. Keberadaan unsur-unsurkelumit
tidak memenuhi jumlah minimal yang dikehendaki oleh metode konvensional.
Kendala jumlah ini, maka metode analisis kimia biasa kurang bisa memainkan
peranannya. Kendala itu, maka diperlukan teknik lain yang mampu menganalisis
keberadaan unsur-unsur kelumit di dalam tubuh manusia. Teknik nuklir ternyata
mampumengatasi kendala yang dihadapi oleh metode konvensional tersebut.
Pemeriksaan unsur kelumit di dalam tubuhmanusia dengan teknik nuklir dapat
dilakukanbaik dengan teknik Analisis Pengaktifan Neutron(APN) maupun dengan
mengamati pancaran sinar-X karakteristik dari unsur tersebut.
Teknik pemeriksaan kandungan I di dalam tubuh dapat dilakukan dengan cara
menembakkan radiasi foton elektromagnetik ke sasaran yang diteliti. Sumber radiasi
yang sering digunakan adalah radioisotop americium-241 (241Am) dengan radiasi
elektromagnetik yang dipancarkannya berenergi 60 keV. Radiasi elektromagnetik
yang dipancarkan dari 241Am akan berinteraksi dengan sebuah elektron yang berada
di kulit K unsur I di dalam tubuh atau bahan biologik lainnya. Karena menyerap
energi elektromagnetik, maka elektron yang berada di kulit K atom I akan memiliki
energi kinetik yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan inti, sehingga elektron
itu akan terpental keluar.
Untuk unsur-unsur tertentu, pancaran radiasi elektromagnetik tersebut adalah
dalam bentuk sinar-X karakteristik. Intensitas pancaran sinar-X karakteristik dari
unsur I tadi selanjutnya dapat dideteksi dan diukur dengan pemantau radiasi. Hasil
pengukuran intensitas sinar-X karakteristik akan setara dengan jumlah unsur I yang
terdapat di dalam tubuh atau sampel biologis yang diperiksa. Jadi dengan
menganalisis lebih lanjut hasil cacahan radiasi sinar-X karakteristik tadi, dapat
diperkirakan jumlah unsur kelumit I di dalam tubuh orang yang diperiksa.
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Industri ”
Pemeriksaan radiografi dan X-ray merupakan metode NDT yang mendeteksi
cacat dalam bahan oleh penetrasi foton energi tinggi. Jumlah radiasi diserap
kemudian dapat diukur untuk menentukan ketebalan atau komposisi bahan.
Pengujian radiografi memiliki sensitivitas yang tinggi, untuk hampir semua
pendeteksian kecacatan sebagian besar, tapi akibatnya adalah prosedur inspeksi yang
lebih mahal daripada metode NDT alternatif. Ada juga bahaya radiasi ketika
menggunakan metode ini, dan beberapa retakan yang normal berorientasi ke sumber
radiasi menjalankan risiko tidak terdeteksi. Kebutuhan untuk radiografi atau x-ray
pemeriksaan mencakup berbagai produk dari peralatan kamar gelap untuk
penetrameters. Metode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan
menggunakan sinar X dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar X dipancarkan menembus
material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga
intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudaian direkam pada film yang sensitif.
Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film tentu akan
bervariasi. Hasil rekaman pada film ini lah yang akan memeprlihatkan bagian
material yang mengalami cacat.
Selain itu aplikasi thickness gauging untuk mengukur tebal lapisan, level
gauging untuk menentukan batas permukaan fluida, XRF untuk menentukan jenis dan
kadar material, dan sebaginya. Secara umum sistem pencacah dapat dikelompokkan
menjadi sistem pencacah integral, sistem pencacah diferensial, dan sistem
spektroskopi.
Peralatan ini lebih banyak digunakan di laboratorium (bukan di lapangan)
sehingga itu tidak perlu bersifat portabel tetapi harus dapat menunjukkan hasil
pengukuran yang sangat akurat. Kegunaan sistem pencacah integral dan sistem
pencacah diferensial sebenarnya hampir sama yaitu mengukur kuantitas (jumlah)
radiasi yang mengenai detektor. Perbedaannya, pada sistem pencacah integral tidak
membedakan energi radiasi sedangkan pada sistem pencacah diferensial hanya
mengukur kuantitas radiasi pada rentang energi tertentu saja. Prinsip kerja sistem
pencacah integral lebih sederhana karena tidak perlu membedakan energi radiasi.
Sistem pencacah integral yang paling sederhana menggunakan detektor GM.
Sedangkan prinsip kerja sistem pencacah diferensial sedikit lebih rumit karena harus
mampu mengukur energi radiasi. Salah satu contoh penggunaan sistem pencacah
integral atau diferensial adalah pada aplikasi pengukuran tebal kertas, seperti pada
gambar
Gambar 1. Ilustrasi Penggunaan XRF
Gambar 2. Ilustrasi konstruksi pengukuran kertas
Metode di atas dapat digunakan untuk pengukuran
lapisan bahan yang
lain, misalnya plastik atau bahkan lapisan logam. Tentu
saja untuk setia
jenis
bahan
diperlukan
pengaturan
jenis
radiasi dan detektor yang
berbeda.
”Aplikasi Sinar- X di Bidang Penelitian Ilmiah”
DAFTAR PUSTAKA
sumber
http://panelsuryajakarta.com/wp-content/uploads/2016/09/MSP300W.jpg
http://www.cahaya-led.com/solar-home-system-paket/200-paket-shs10000-wp.html