PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTI
PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTING SURYA (SEL
SURYA) SEBAGAI SUMBER LISTRIK UTAMA
MAKALAH
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH
Bahasa Indonesia Keilmuan
yang dibina oleh Ibu Endah Tri Priyatni
oleh :
Lukman Dwi Sabekti
130534608498
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
Februari 2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
rahmat-NYA yang telah memberikan kesempatan waktu bagi penulis dalam
menyusun makalah Pemanfaatan Energi Matahari dengan Genting Surya (Sel
Surya) Sebagai Sumber Energi Utama. Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis
menerima bantuan dari berbagai pihak sehingga dalam waktu yang relatif singkat
makalah yang sederhana ini dapat terwujud.
Penulis sudah berusaha membuat makalah ini dengan sebaik – baiknya.
Oleh sebab itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak.
Dengan iringan do’a semoga makalah ini dapat bermanfaat dalam pengembangan
pendidikan dan pola pikir pembaca. Dan dari penulis sendiri kami ucapkan terima
kasih, dan semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua, amin.
Malang, 14 Februari 2014
Hormat Saya
Penulis
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Kehidupan manusia tidak bisa lepas dari apa yang kita sebut dengan
energi. Aktivitas apapun memerlukan energi, akan tetapi energi fosil-lah yang
selama ini kita gunakan. Sadar atau tidak energi fosil yang sudah sangat lama
mengisi hidup kita butuh jutaan tahun dalam prosesnya agar bisa diolah, dan
setelah diolah kemudian bisa kita gunakan seperti sekarang serta tidak dapat
diperbaharui.
Contoh dari energi fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu
bara dan lainnya. Kendaraan bermotor yang kita lihat di jalanan, kapal di lautan,
pesawat terbang di udara pada umumnya menggunakan energi fosil sebagai
sumber tenaganya. Penjual gorengan di manapun, rumah makan, restoran, dan
sebagainya pada umumnya menggunakan gas dan minyak sebagai sumber tenaga,
yang artinya menggunakan energi fosil dalam kegiatannya. Untuk itu kita harus
sadar betapa pentingnya energi fosil dalam kehidupan kita sehari-hari.
Kabar yang terdengar akhir-akhir ini adalah bahwa energi fosil sudah
mendekati batasan puncak. Artinya, terjadi kelangkaan energi fosil seperti bahan
bakar minyak (BBM). Dengan pertumbuhan populasi manusia di dunia sangat
pesat mendorong kebutuhan ekstra terhadap sumber energi. Oleh sebab itu
gerakan hemat energi sudah merupakan hal wajib di seluruh dunia. Serta merubah
pola penggunakan energi, dari energi fosil ke energy non fosil atau energi
terbarukan seperti energi surya, energi angin, energi air, energi gas dan lainnya.
Sumber energi yang berjumlah besar dan bersifat kontinyus terbesar yang
tersedia bagi manusia adalah energi surya, khususnya energi elektro magnetik
yang dipancarkan oleh matahari. Sementara energi surya belum dipakai sebagai
sumber primer energi bahan bakar maupun sebagai sumber energi lainnya.
Penelitian dan pengembangan sedang dijalankan untuk mencari suatu sistem yang
ekonomis untuk memanfaatkan energi surya sebagai sumber listrik.
Sumber listrik yang berasal dari energi matahari sering disebut dengan
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
atau bias disingkat menjadi PLTS.
PLTS ini menggunakan sel surya (genting surya)
akan bermanfaat untuk
keperluan apa saja dan di mana saja baik dibangunan besar, dipabrik,
diperumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya hamper
tidak menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar
lainnya. Energi surya adalah energi yang efisien, hemat, sederhana, dan ramah
lingkungan tanpa menimbulkan polusi. Sehingga penciptaan pembangkit listrik
tenaga surya sangat bisa diandalkan di dalam kehidupan masyarakat yang semakin
modern dalam era globalisasi ini.
Sel surya (genting surya) menghasilkan tegangan output dengan nilai
yang berubah-ubah sesuai dengan intensitas
cahaya yang jatuh pada
permukaannya. Genting surya akan menghasilkan tegangan maksimum saat
intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya maksimal dan akan
tegangan output serta kemampuan mengalirkan arus akan turun seiring turunnya
intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Perubahan nilai tegangan
ini akan menghambat sistem pengisian baterei apabila sel surya langsung
dihubungkan dengan baterei.
Pada saat tegangan mencapai nilai maksimum, arus pengisian baterei bisa
melebihi arus pengisian yang dibutuhkan, hal ini dapat memperpendek usia
pemakaian baterei. Begitu juga saat tegangan output sel surya turun, maka
pengisian tidak dapat berlangsung. Dengan permasalahan diatas, dibutuhkan suatu
rangkaian dan kontrol yang mampu menghasilkan tegangan output yang stabil
dengan input dari genting surya yang berubah-ubah.
1.2
RUMUSAN MASALAH
Dari materi diatas saya dapat membuat pertanyaan sebagai berikut :
1. Apa yang dimaksud dengan energi matahari dengan genting surya
(sel surya)?
2. Bagaimana proses terjadinya energi listrik dari energi matahari
dengan genting surya (sel surya)?
3. Bagaimana manfaat yang dihasilkan dari proses pemanfaatan
energi matahari menjadi energi listrik?
1.3
TUJUAN PENULISAN
Dari latar belakang dan rumusan maslah diatas saya mempunyai tujuan
penulisan sebagai berikut :
1. Menjelaskan pengertian dari energi matahari
2. Menjelaskan pengertian dari energi matahari dengan genting surya
(sel surya)
3. Menjelaskab proses terjadinya energi listrik dari energi matahari
dengan genting surya (sel surya)
4. Menjelaskan manfaat yang dihasilkan dari penggunaan energi
matahari menjadi energi listrik
1.4
METODE PENULISAN
Metode yang digunakan penulis dalam penyusunan makalah ini
yaitu dengan mengumpulkan informasi yang bersumber dari berbagai
buku bacaan dan informasi dari internet.
PEMBAHASAN
2.1
PENGERTIAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTING SURYA
(SEL SURYA)
Matahari terletak berjuta-juta kilometer dari bumi. Kira-kira
jaraknya 149 juta kilometer, akan tetapi menghasilkan jumlah energi yang
luar biasa banyaknya. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi
menerima sekitar 1000 watt energi matahari per-meter persegi. Kurang
dari 30% energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47%
dikonversikan menjadi panas, 23% digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja
yang terdapat di atas permukaan bumi, sebagaian kecil 0,25% ditampung
angin, gelombang dan arus dan masih ada bagian yang sangat kecil
0,025% disimpan melalui proses fotosintesis (Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Diponegoro).
Energi yang dipancarkan oleh matahari cukup untuk memenuhi
kebutuhan energi seluruh penduduk manusia dibumi selama satu tahun,
apabila
ditangkap
dengan
benar.
Contohnya
digunakan
untuk
mengeringkan pakaian ,mengeringkan hasil panen, digunakan pada proses
fotosintesis dan menghasilkan energi listrik.
Tenaga surya yang bisa dimanfaatkan menjadi energi lisrik
menggunakan sel surya. Sel surya merupaka sebuah alat yang tersusun
dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi
tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau
fotovoltaik.
Pada dasarnya sel surya terdiri atas sambungan atau 2 terminal
yaitu p–n. Fungsinya atau cara kerja dari sambungan p-n ini sama dengan
dioda (diode). Ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, energi
yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh elektron pada
sambungan p–n untuk berpindah dari bagian dioda tipe–p ke tipe–n dan
untuk selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel .
Besar tegangan yang dihasilkan sebesar 0,5 volt sampai 1 volt dan
mimiki arus short-circuit cukup kecil yaitu dalam skala millimeter per
cm2. Tegangan dan arus yang cukup kecil ini tidak bisa dimanfaatkan
untuk berbagai aplikasi. Sehingga sel surya disusun secara seri membentuk
modul surya. Satu modul surya terdiri dari 28–36 sel surya.
Tegangan yang dihasilkan berupa tegangan DC sebesar 12 volt
ketika pada kondisi penyinaran secara normal. Untuk memperbesar nilai
tegangan dan arus yang dikeluarkan modul surya dengan cara
menggabungkan modul surya secara paralel atau seri sesuai dengan daya
yang dibutuhkan pada aplikasi tertentu.
Modul surya biasanya terdiri dari 28 – 36 sel surya yang dirangkai seri untuk
memperbesar total daya output
(Wind and Solar Power Systems Mukund R. Patel, Ph.D., P.E.,U.S. Merchant
Marine Academy, Kings Point, New York)
STRUKTUR SEL SURYA
Seiring dengan berkembangnya teknologi dan sains, jenis-jenis dari
sel surya mulai berkembang dengan berbagai inovasi. Mulai dari struktur
dan bagian-bagian penyusun sel surya yang berbeda.
Sel surya yang
secara umum yaitu sel surya dengan struktur berbasis material silicon.
Biasanya sel surya dengan struktur silicon digolongkan sel surya generasi
pertama sedangkan sel surya dengan struktur film atau yang mempunyai
laisan tipis tergolong sel surya generasi kedua.
Adapun jenis-jenis dari panel surya yaitu jenis pertama, yang
terbaik saat ini, adalah jenis monokristalin. Panel ini memiliki efisiensi
12%–14%. Yang kedua adalah jenis polikristalin atau multikristalin, yang
terbuat dari kristal silikon dengan efisiensi 10–12%. Yang ketiga adalah
silikon jenis amorphous, yang berbentuk film tipis. Efisiensinya sekitar
4%–6%. Panel surya jenis ini banyak dipakai di mainan anak-anak, jam
dan kalkulator. Yang terakhir adalah panel surya yang terbuat dari GaAs
(Gallium Arsenide) yang lebih efisien pada temperatur tinggi.
Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon
sebagai semikonduktor
(http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkit-listrik-tenaga-surya/)
Struktur sel surya tipe p-n campuran silicon
(Djoko Adi Widodo, Suryono, Tatyantoro A., Tugino. 2009)
Bahan sel surya tipe p-n terdiri dari kaca pelindung dan material
adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan
lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya
dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type
dan N-type untuk menghasilkan medan listrik, logam tipis adalah saluran
awal dan saluran akhir untuk mengirim elektron ke peralatan listrik.
2.2
PROSES TERJADINYA ENERGI MATAHARI MENJADI ENERGI
LISTRIK
Dalam cahaya matahari terkandung energi dalam bentuk foton.
Energi foton merupakan energi pendorong electron yang berupa panas.
Ketika foton mengenai permukaan sel surya, electron–elektronnya akan
tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Sel surya dapat tereksitasi
karena terbuat dari material semikonduktor yang mengandung unsur
silicon. Unsur silicon terdiri atas dua jenis lapisan yang sensitive terhapan
panas matahari atau perpindahan electron. Yang pertama lapisan negatif
(tipe–n) dan lapisan positif (tipe–p). Dalam proses rangsangan foton
sampai mendorong electron untuk berpindah dikenal sebagai prinsip
photoelectric .
Sel Surya (Genting surya)
Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan
atau disimpan lebih dahulu ke dalam batere. Arus listrik yang dihasilkan
adalah listrik dengan arus searah (DC) sebesar 3,5 A. Besar tegangan yang
dihasilkan adalah 0,5volt – 1volt. Untuk mendapatkan output yang
diinginkan maka panel surya dihubungkan secara seri atau parallel.
sedangkan untuk memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat
tambahan yang disebut inverter.
Cara bekerja Sel Surya
http://newkonyol.blogspot.com/2012/03/pemanfaatan-pembangkitlistrik-tenaga.html
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p–n junction,
yaitu junction antara semikonduktor tipe–p dan tipe–n. Semikonduktor
terdiri dari ikatan–ikatan atom yang terdapat elektron sebagai penyusun
dasar. Semikonduktor tipe–n mempunyai kelebihan elektron (muatan
negative) sedangkan semikonduktor tipe–p mempunyai kelebihan hole
(muatan positif) dalam struktur atomnya.
Kondisi kelebihan elektron dan hole bisa terjadi apabila mendoping
material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material
silikon tipe–p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk
mendapatkan material silikon tipe–n, silikon didoping oleh atom fosfor.
Junction semikonduktor tipe – p dan tipe – n
(Wind And Solar Power Sistems karangan Mukund R. Patel)
Peran dari p–n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik
sehingga elektron dan hole bisa diekstrak oleh material kontak untuk
menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe–p dan tipe–n terkontak,
maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe–n ke tipe–
p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe–n, dan
sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe–p. Akibat dari aliran
elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika
cahaya matahari mengenai susuna p–n junction ini maka akan mendorong
elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang
selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak
menuju kontak positif menunggu elektron datang.
Cara kerja sel surya dengan prinsip p–n junction
(Photovoltaic Systems Enginering Second Edition oleh Roger A Messenger Jerry
Ventre)
2.3
MANFAAT YANG DIHASILKAN DARI PENGGUNAAN GENTING
SURYA
Panel surya penghasil listrik diklaim memiliki masa pakai lebih
dari 20 tahun, berarti kita bisa menggunakannya untuk jangka waktu yang
cukup lama. Karena itu panel yang berisi sel-sel surya ini merupakan
investasi untuk jangka panjang. Sistem pembangkit listrik independen ini
juga menyediakan alternatif listrik selain PLN yang dapat diandalkan pada
waktu PLN terjadi permasalahan seperti kerusakan jaringan, pemadaman
sementara atau pemutusan listrik (Energi yang Terbarukan” karangan
PNPM mandiri).
Keuntungan menggunakan sel surya secara umum sebagai sumber
listrik mandiri adalah :
1.
Sangat cocok untuk Indonesia yang berada di khatulistiwa dan
mendapat sinar matahari sepanjang tahun
2.
Merupakan energi terbaharukan yang tidak pernah habis
3.
Menghemat listrik dalam jangka panjang
4.
Mengurangi pemanasan global
5.
Bersih dan ramah lingkungan
6.
Umur panel surya yang panjang
7.
Tidak tergantung dengan PLN
Perbandingan dengan pemakaian 4 buah lampu 20 Watt selama
sebulan dapat dihitung sebagai berikut:
1.
Pemakaian listrik PLN (konvensional) rata-rata pemakaian 8 jam
2.
4 buah lampu 20 Watt / bulan = 4 lampu x 20 Watt x 8 jam x 30
hari = 19.200 Watt atau 19,2kW
3.
Biaya listrik perbulan untu pemakaian 4 buah lampu = 19,2kW x
Rp795,- = Rp 15.264
4.
Biaya listrik per 20 tahun dengan standar TDL saat ini = Rp
15.264,- x 12 bulan x 20 tahun = Rp 3,6 juta
Maka penggunaan panel surya 50WP dengan 4 lampu LED biayanya
akan relatif sama dengan biaya investasi awal pembelian sistem pembangkit listrik
surya 50WP, tentunya bila kita realistiskan dengan kemungkinan kenaikan TDL di
tahun – tahun mendatang, maka biaya listrik untuk 4 buah lampu 20 Watt
kemungkinan lebih besar dari investasi awal panel surya tersebut
(http://probohindarto.wordpress.com/2011/12/12/memproduksilistrik-sendiri-dirumah-dengan-panel-surya/).
PENUTUP
KESIMPULAN
Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau
untuk memanaskan. Energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara
langsung sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi surya ini dapat
dilakukan secara termal maupun melalui energi listrik. Terkait dengan energi
surya, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Energi surya
merujuk pada radiasi energi dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan
oleh matahari.
Kebutuhan listrik rumah tinggal bisa menggunakan energi alternatif yaitu
sistem pembangkit listrik tenaga surya menggunakan panel surya. Panel surya
bisa bertahan hingga 20 tahun lebih sehingga merupakan investasi jangka panjang.
Biaya pengadaan sistem mungkin cukup besar, namun cukup setara dengan biaya
listrik selama waktu penggunaan panel yaitu 20 tahun. Sistem panel surya sangat
baik bila dikombinasikan dengan lampu LED.
SARAN
Kepada masyarakat sebaiknya segera memakai Pembangkit Listrik Tenaga
Surya karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan stop global warming.
Pemerintah hendaknya segera mengembangkan sistem Listrik Tenaga Surya di
kalanganan masyarkat kalau bisa system ini di subsidi supaya semua lapisan
masyarakat bisa merasakan manfaatnya.
Untuk meningkatkan efisiensi dan mengoptimalkan sinar matahari
diperlukan alat yang mampu mengikuti pergeseran matahari agar posisi modul sel
surya selalu tegak lurus atau bersudut sembilan puluh derajat terhadap posisi
matahari.
DAFTAR RUJUKAN
Dalam buku “Wind And Solar Power Sistems” karangan Mukund R. Patel,
dijelaskan secara rinci mengenai perkembangan teknologi sel surya, karakteristik
kerja sel surya, pengaruh cahaya matahari, suhu, dan kondisi sekitar terhadap sel
surya, serta beberapa contoh instalasi dan perakitan sel surya. Dalam buku ini juga
diberikan beberapa contoh aplikasi penggunaan sel surya sebagai supply energi
tambahan.
Dalam buku ”Energi yang Terbarukan” karangan PNPM mandiri,
dijelaskan secara rinci mengenai apa yang dimaksud dengan energi, mulai dari
energi matahari, energi angin, energi air, dan juga biogas. Dalam buku ini juga
diberikan beberapa contoh aplikasi dari pemanfaatan energi matahari dalam
kehidupan sehari – hari.
Dalam suatu laporan penelitian “Pemberdayaan Energi Matahari Sebagai
Energi Listrik Lampu pengatur Lalu Lintas” yang disusun oleh Drs. Djoko Adi
Widodo, MT : Drs Suryono, MT : Tatyantoro andrasto, ST., MT : Tugino, ST., MT
menjelaskan Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Photovoltaic. Dalam laporan
tersebut diberikan penjelasan mengenai konstruksi dari Photovoltaic dan Skema
Sistem Lampu Lalu Lintas dengan Tenaga Cadangan Energi Matahari.
Dalam suatu laporan penelitian “Penggunaan Energi Angin dan Matahari
Sebagai Sumber Energi dengan Sistem Hybrid” yang disusun oleh Tri Tjahjono
dan Erwan Widodo, menjelaskan Sketsa Instalasi Sistem Hybrid dan tenaga listrik
yang dihasilkan. Didalam laporan tersebut dijelaskan juga mengenai perhitungan
tenaga listrik yang dihasilkan serta berapa lama waktu untuk mengisi baterai.
Dalam buku “Photovoltaic Systems Engineering” Edisi kedua karangan
Roger A. Messenger Jerry Ventre, dijelaskan mengenai energy matahari,
Photovoltaic, Intruksi untuk Pemasangan Photovoltaic Sistem, dan Aplikasi dari
Photovoltaic.
Dalam suatu situs http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkitlistrik-tenaga-surya/ menjelaskan tentang Kosep Kerja PLS, komponen –
komponen dari PLTS, sistem kelistrikan dari PLTS
Dalam suatu situs http://mayaerna.blogspot.com/2013/06/bagian-12-selsurya.html menjelaskan apa yang dimaksud dengan sel surya atau yang sering
disebut genting surya serta membahas tentang bagian – bagian dari sel surya
SURYA) SEBAGAI SUMBER LISTRIK UTAMA
MAKALAH
UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH
Bahasa Indonesia Keilmuan
yang dibina oleh Ibu Endah Tri Priyatni
oleh :
Lukman Dwi Sabekti
130534608498
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
Februari 2014
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
rahmat-NYA yang telah memberikan kesempatan waktu bagi penulis dalam
menyusun makalah Pemanfaatan Energi Matahari dengan Genting Surya (Sel
Surya) Sebagai Sumber Energi Utama. Dalam menyelesaikan makalah ini, penulis
menerima bantuan dari berbagai pihak sehingga dalam waktu yang relatif singkat
makalah yang sederhana ini dapat terwujud.
Penulis sudah berusaha membuat makalah ini dengan sebaik – baiknya.
Oleh sebab itu, diharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak.
Dengan iringan do’a semoga makalah ini dapat bermanfaat dalam pengembangan
pendidikan dan pola pikir pembaca. Dan dari penulis sendiri kami ucapkan terima
kasih, dan semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua, amin.
Malang, 14 Februari 2014
Hormat Saya
Penulis
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Kehidupan manusia tidak bisa lepas dari apa yang kita sebut dengan
energi. Aktivitas apapun memerlukan energi, akan tetapi energi fosil-lah yang
selama ini kita gunakan. Sadar atau tidak energi fosil yang sudah sangat lama
mengisi hidup kita butuh jutaan tahun dalam prosesnya agar bisa diolah, dan
setelah diolah kemudian bisa kita gunakan seperti sekarang serta tidak dapat
diperbaharui.
Contoh dari energi fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu
bara dan lainnya. Kendaraan bermotor yang kita lihat di jalanan, kapal di lautan,
pesawat terbang di udara pada umumnya menggunakan energi fosil sebagai
sumber tenaganya. Penjual gorengan di manapun, rumah makan, restoran, dan
sebagainya pada umumnya menggunakan gas dan minyak sebagai sumber tenaga,
yang artinya menggunakan energi fosil dalam kegiatannya. Untuk itu kita harus
sadar betapa pentingnya energi fosil dalam kehidupan kita sehari-hari.
Kabar yang terdengar akhir-akhir ini adalah bahwa energi fosil sudah
mendekati batasan puncak. Artinya, terjadi kelangkaan energi fosil seperti bahan
bakar minyak (BBM). Dengan pertumbuhan populasi manusia di dunia sangat
pesat mendorong kebutuhan ekstra terhadap sumber energi. Oleh sebab itu
gerakan hemat energi sudah merupakan hal wajib di seluruh dunia. Serta merubah
pola penggunakan energi, dari energi fosil ke energy non fosil atau energi
terbarukan seperti energi surya, energi angin, energi air, energi gas dan lainnya.
Sumber energi yang berjumlah besar dan bersifat kontinyus terbesar yang
tersedia bagi manusia adalah energi surya, khususnya energi elektro magnetik
yang dipancarkan oleh matahari. Sementara energi surya belum dipakai sebagai
sumber primer energi bahan bakar maupun sebagai sumber energi lainnya.
Penelitian dan pengembangan sedang dijalankan untuk mencari suatu sistem yang
ekonomis untuk memanfaatkan energi surya sebagai sumber listrik.
Sumber listrik yang berasal dari energi matahari sering disebut dengan
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
atau bias disingkat menjadi PLTS.
PLTS ini menggunakan sel surya (genting surya)
akan bermanfaat untuk
keperluan apa saja dan di mana saja baik dibangunan besar, dipabrik,
diperumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya hamper
tidak menimbulkan dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar
lainnya. Energi surya adalah energi yang efisien, hemat, sederhana, dan ramah
lingkungan tanpa menimbulkan polusi. Sehingga penciptaan pembangkit listrik
tenaga surya sangat bisa diandalkan di dalam kehidupan masyarakat yang semakin
modern dalam era globalisasi ini.
Sel surya (genting surya) menghasilkan tegangan output dengan nilai
yang berubah-ubah sesuai dengan intensitas
cahaya yang jatuh pada
permukaannya. Genting surya akan menghasilkan tegangan maksimum saat
intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya maksimal dan akan
tegangan output serta kemampuan mengalirkan arus akan turun seiring turunnya
intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Perubahan nilai tegangan
ini akan menghambat sistem pengisian baterei apabila sel surya langsung
dihubungkan dengan baterei.
Pada saat tegangan mencapai nilai maksimum, arus pengisian baterei bisa
melebihi arus pengisian yang dibutuhkan, hal ini dapat memperpendek usia
pemakaian baterei. Begitu juga saat tegangan output sel surya turun, maka
pengisian tidak dapat berlangsung. Dengan permasalahan diatas, dibutuhkan suatu
rangkaian dan kontrol yang mampu menghasilkan tegangan output yang stabil
dengan input dari genting surya yang berubah-ubah.
1.2
RUMUSAN MASALAH
Dari materi diatas saya dapat membuat pertanyaan sebagai berikut :
1. Apa yang dimaksud dengan energi matahari dengan genting surya
(sel surya)?
2. Bagaimana proses terjadinya energi listrik dari energi matahari
dengan genting surya (sel surya)?
3. Bagaimana manfaat yang dihasilkan dari proses pemanfaatan
energi matahari menjadi energi listrik?
1.3
TUJUAN PENULISAN
Dari latar belakang dan rumusan maslah diatas saya mempunyai tujuan
penulisan sebagai berikut :
1. Menjelaskan pengertian dari energi matahari
2. Menjelaskan pengertian dari energi matahari dengan genting surya
(sel surya)
3. Menjelaskab proses terjadinya energi listrik dari energi matahari
dengan genting surya (sel surya)
4. Menjelaskan manfaat yang dihasilkan dari penggunaan energi
matahari menjadi energi listrik
1.4
METODE PENULISAN
Metode yang digunakan penulis dalam penyusunan makalah ini
yaitu dengan mengumpulkan informasi yang bersumber dari berbagai
buku bacaan dan informasi dari internet.
PEMBAHASAN
2.1
PENGERTIAN ENERGI MATAHARI DENGAN GENTING SURYA
(SEL SURYA)
Matahari terletak berjuta-juta kilometer dari bumi. Kira-kira
jaraknya 149 juta kilometer, akan tetapi menghasilkan jumlah energi yang
luar biasa banyaknya. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi
menerima sekitar 1000 watt energi matahari per-meter persegi. Kurang
dari 30% energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47%
dikonversikan menjadi panas, 23% digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja
yang terdapat di atas permukaan bumi, sebagaian kecil 0,25% ditampung
angin, gelombang dan arus dan masih ada bagian yang sangat kecil
0,025% disimpan melalui proses fotosintesis (Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Diponegoro).
Energi yang dipancarkan oleh matahari cukup untuk memenuhi
kebutuhan energi seluruh penduduk manusia dibumi selama satu tahun,
apabila
ditangkap
dengan
benar.
Contohnya
digunakan
untuk
mengeringkan pakaian ,mengeringkan hasil panen, digunakan pada proses
fotosintesis dan menghasilkan energi listrik.
Tenaga surya yang bisa dimanfaatkan menjadi energi lisrik
menggunakan sel surya. Sel surya merupaka sebuah alat yang tersusun
dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi
tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau
fotovoltaik.
Pada dasarnya sel surya terdiri atas sambungan atau 2 terminal
yaitu p–n. Fungsinya atau cara kerja dari sambungan p-n ini sama dengan
dioda (diode). Ketika sinar matahari mengenai permukaan sel surya, energi
yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh elektron pada
sambungan p–n untuk berpindah dari bagian dioda tipe–p ke tipe–n dan
untuk selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel .
Besar tegangan yang dihasilkan sebesar 0,5 volt sampai 1 volt dan
mimiki arus short-circuit cukup kecil yaitu dalam skala millimeter per
cm2. Tegangan dan arus yang cukup kecil ini tidak bisa dimanfaatkan
untuk berbagai aplikasi. Sehingga sel surya disusun secara seri membentuk
modul surya. Satu modul surya terdiri dari 28–36 sel surya.
Tegangan yang dihasilkan berupa tegangan DC sebesar 12 volt
ketika pada kondisi penyinaran secara normal. Untuk memperbesar nilai
tegangan dan arus yang dikeluarkan modul surya dengan cara
menggabungkan modul surya secara paralel atau seri sesuai dengan daya
yang dibutuhkan pada aplikasi tertentu.
Modul surya biasanya terdiri dari 28 – 36 sel surya yang dirangkai seri untuk
memperbesar total daya output
(Wind and Solar Power Systems Mukund R. Patel, Ph.D., P.E.,U.S. Merchant
Marine Academy, Kings Point, New York)
STRUKTUR SEL SURYA
Seiring dengan berkembangnya teknologi dan sains, jenis-jenis dari
sel surya mulai berkembang dengan berbagai inovasi. Mulai dari struktur
dan bagian-bagian penyusun sel surya yang berbeda.
Sel surya yang
secara umum yaitu sel surya dengan struktur berbasis material silicon.
Biasanya sel surya dengan struktur silicon digolongkan sel surya generasi
pertama sedangkan sel surya dengan struktur film atau yang mempunyai
laisan tipis tergolong sel surya generasi kedua.
Adapun jenis-jenis dari panel surya yaitu jenis pertama, yang
terbaik saat ini, adalah jenis monokristalin. Panel ini memiliki efisiensi
12%–14%. Yang kedua adalah jenis polikristalin atau multikristalin, yang
terbuat dari kristal silikon dengan efisiensi 10–12%. Yang ketiga adalah
silikon jenis amorphous, yang berbentuk film tipis. Efisiensinya sekitar
4%–6%. Panel surya jenis ini banyak dipakai di mainan anak-anak, jam
dan kalkulator. Yang terakhir adalah panel surya yang terbuat dari GaAs
(Gallium Arsenide) yang lebih efisien pada temperatur tinggi.
Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon
sebagai semikonduktor
(http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkit-listrik-tenaga-surya/)
Struktur sel surya tipe p-n campuran silicon
(Djoko Adi Widodo, Suryono, Tatyantoro A., Tugino. 2009)
Bahan sel surya tipe p-n terdiri dari kaca pelindung dan material
adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan
lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya
dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type
dan N-type untuk menghasilkan medan listrik, logam tipis adalah saluran
awal dan saluran akhir untuk mengirim elektron ke peralatan listrik.
2.2
PROSES TERJADINYA ENERGI MATAHARI MENJADI ENERGI
LISTRIK
Dalam cahaya matahari terkandung energi dalam bentuk foton.
Energi foton merupakan energi pendorong electron yang berupa panas.
Ketika foton mengenai permukaan sel surya, electron–elektronnya akan
tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Sel surya dapat tereksitasi
karena terbuat dari material semikonduktor yang mengandung unsur
silicon. Unsur silicon terdiri atas dua jenis lapisan yang sensitive terhapan
panas matahari atau perpindahan electron. Yang pertama lapisan negatif
(tipe–n) dan lapisan positif (tipe–p). Dalam proses rangsangan foton
sampai mendorong electron untuk berpindah dikenal sebagai prinsip
photoelectric .
Sel Surya (Genting surya)
Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan
atau disimpan lebih dahulu ke dalam batere. Arus listrik yang dihasilkan
adalah listrik dengan arus searah (DC) sebesar 3,5 A. Besar tegangan yang
dihasilkan adalah 0,5volt – 1volt. Untuk mendapatkan output yang
diinginkan maka panel surya dihubungkan secara seri atau parallel.
sedangkan untuk memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat
tambahan yang disebut inverter.
Cara bekerja Sel Surya
http://newkonyol.blogspot.com/2012/03/pemanfaatan-pembangkitlistrik-tenaga.html
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p–n junction,
yaitu junction antara semikonduktor tipe–p dan tipe–n. Semikonduktor
terdiri dari ikatan–ikatan atom yang terdapat elektron sebagai penyusun
dasar. Semikonduktor tipe–n mempunyai kelebihan elektron (muatan
negative) sedangkan semikonduktor tipe–p mempunyai kelebihan hole
(muatan positif) dalam struktur atomnya.
Kondisi kelebihan elektron dan hole bisa terjadi apabila mendoping
material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material
silikon tipe–p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk
mendapatkan material silikon tipe–n, silikon didoping oleh atom fosfor.
Junction semikonduktor tipe – p dan tipe – n
(Wind And Solar Power Sistems karangan Mukund R. Patel)
Peran dari p–n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik
sehingga elektron dan hole bisa diekstrak oleh material kontak untuk
menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe–p dan tipe–n terkontak,
maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe–n ke tipe–
p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe–n, dan
sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe–p. Akibat dari aliran
elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika
cahaya matahari mengenai susuna p–n junction ini maka akan mendorong
elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang
selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak
menuju kontak positif menunggu elektron datang.
Cara kerja sel surya dengan prinsip p–n junction
(Photovoltaic Systems Enginering Second Edition oleh Roger A Messenger Jerry
Ventre)
2.3
MANFAAT YANG DIHASILKAN DARI PENGGUNAAN GENTING
SURYA
Panel surya penghasil listrik diklaim memiliki masa pakai lebih
dari 20 tahun, berarti kita bisa menggunakannya untuk jangka waktu yang
cukup lama. Karena itu panel yang berisi sel-sel surya ini merupakan
investasi untuk jangka panjang. Sistem pembangkit listrik independen ini
juga menyediakan alternatif listrik selain PLN yang dapat diandalkan pada
waktu PLN terjadi permasalahan seperti kerusakan jaringan, pemadaman
sementara atau pemutusan listrik (Energi yang Terbarukan” karangan
PNPM mandiri).
Keuntungan menggunakan sel surya secara umum sebagai sumber
listrik mandiri adalah :
1.
Sangat cocok untuk Indonesia yang berada di khatulistiwa dan
mendapat sinar matahari sepanjang tahun
2.
Merupakan energi terbaharukan yang tidak pernah habis
3.
Menghemat listrik dalam jangka panjang
4.
Mengurangi pemanasan global
5.
Bersih dan ramah lingkungan
6.
Umur panel surya yang panjang
7.
Tidak tergantung dengan PLN
Perbandingan dengan pemakaian 4 buah lampu 20 Watt selama
sebulan dapat dihitung sebagai berikut:
1.
Pemakaian listrik PLN (konvensional) rata-rata pemakaian 8 jam
2.
4 buah lampu 20 Watt / bulan = 4 lampu x 20 Watt x 8 jam x 30
hari = 19.200 Watt atau 19,2kW
3.
Biaya listrik perbulan untu pemakaian 4 buah lampu = 19,2kW x
Rp795,- = Rp 15.264
4.
Biaya listrik per 20 tahun dengan standar TDL saat ini = Rp
15.264,- x 12 bulan x 20 tahun = Rp 3,6 juta
Maka penggunaan panel surya 50WP dengan 4 lampu LED biayanya
akan relatif sama dengan biaya investasi awal pembelian sistem pembangkit listrik
surya 50WP, tentunya bila kita realistiskan dengan kemungkinan kenaikan TDL di
tahun – tahun mendatang, maka biaya listrik untuk 4 buah lampu 20 Watt
kemungkinan lebih besar dari investasi awal panel surya tersebut
(http://probohindarto.wordpress.com/2011/12/12/memproduksilistrik-sendiri-dirumah-dengan-panel-surya/).
PENUTUP
KESIMPULAN
Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau
untuk memanaskan. Energi surya sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara
langsung sebagai sumber energi alternatif. Pemanfaatan energi surya ini dapat
dilakukan secara termal maupun melalui energi listrik. Terkait dengan energi
surya, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Energi surya
merujuk pada radiasi energi dalam bentuk panas dan cahaya yang dipancarkan
oleh matahari.
Kebutuhan listrik rumah tinggal bisa menggunakan energi alternatif yaitu
sistem pembangkit listrik tenaga surya menggunakan panel surya. Panel surya
bisa bertahan hingga 20 tahun lebih sehingga merupakan investasi jangka panjang.
Biaya pengadaan sistem mungkin cukup besar, namun cukup setara dengan biaya
listrik selama waktu penggunaan panel yaitu 20 tahun. Sistem panel surya sangat
baik bila dikombinasikan dengan lampu LED.
SARAN
Kepada masyarakat sebaiknya segera memakai Pembangkit Listrik Tenaga
Surya karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan stop global warming.
Pemerintah hendaknya segera mengembangkan sistem Listrik Tenaga Surya di
kalanganan masyarkat kalau bisa system ini di subsidi supaya semua lapisan
masyarakat bisa merasakan manfaatnya.
Untuk meningkatkan efisiensi dan mengoptimalkan sinar matahari
diperlukan alat yang mampu mengikuti pergeseran matahari agar posisi modul sel
surya selalu tegak lurus atau bersudut sembilan puluh derajat terhadap posisi
matahari.
DAFTAR RUJUKAN
Dalam buku “Wind And Solar Power Sistems” karangan Mukund R. Patel,
dijelaskan secara rinci mengenai perkembangan teknologi sel surya, karakteristik
kerja sel surya, pengaruh cahaya matahari, suhu, dan kondisi sekitar terhadap sel
surya, serta beberapa contoh instalasi dan perakitan sel surya. Dalam buku ini juga
diberikan beberapa contoh aplikasi penggunaan sel surya sebagai supply energi
tambahan.
Dalam buku ”Energi yang Terbarukan” karangan PNPM mandiri,
dijelaskan secara rinci mengenai apa yang dimaksud dengan energi, mulai dari
energi matahari, energi angin, energi air, dan juga biogas. Dalam buku ini juga
diberikan beberapa contoh aplikasi dari pemanfaatan energi matahari dalam
kehidupan sehari – hari.
Dalam suatu laporan penelitian “Pemberdayaan Energi Matahari Sebagai
Energi Listrik Lampu pengatur Lalu Lintas” yang disusun oleh Drs. Djoko Adi
Widodo, MT : Drs Suryono, MT : Tatyantoro andrasto, ST., MT : Tugino, ST., MT
menjelaskan Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Photovoltaic. Dalam laporan
tersebut diberikan penjelasan mengenai konstruksi dari Photovoltaic dan Skema
Sistem Lampu Lalu Lintas dengan Tenaga Cadangan Energi Matahari.
Dalam suatu laporan penelitian “Penggunaan Energi Angin dan Matahari
Sebagai Sumber Energi dengan Sistem Hybrid” yang disusun oleh Tri Tjahjono
dan Erwan Widodo, menjelaskan Sketsa Instalasi Sistem Hybrid dan tenaga listrik
yang dihasilkan. Didalam laporan tersebut dijelaskan juga mengenai perhitungan
tenaga listrik yang dihasilkan serta berapa lama waktu untuk mengisi baterai.
Dalam buku “Photovoltaic Systems Engineering” Edisi kedua karangan
Roger A. Messenger Jerry Ventre, dijelaskan mengenai energy matahari,
Photovoltaic, Intruksi untuk Pemasangan Photovoltaic Sistem, dan Aplikasi dari
Photovoltaic.
Dalam suatu situs http://rhazio.wordpress.com/2007/09/12/pembangkitlistrik-tenaga-surya/ menjelaskan tentang Kosep Kerja PLS, komponen –
komponen dari PLTS, sistem kelistrikan dari PLTS
Dalam suatu situs http://mayaerna.blogspot.com/2013/06/bagian-12-selsurya.html menjelaskan apa yang dimaksud dengan sel surya atau yang sering
disebut genting surya serta membahas tentang bagian – bagian dari sel surya