Tugas Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Transkripsi

1 Tugas Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) DI SUSUN OLEH KELOMPOK IV 1. AHMAD ACHMAD RIFAI NURSI RENRA RIANDA H MUKHLIS JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR 2012

2 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur Kami Panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga kami dapat menyusun makalah ini tepat pada waktunya. Makalah ini membahas tentang Prinsip kerja Generator AC. Namun kami menyadari bahwa kelancaran dalam penyusunan materi ini tidak lain berkat bantuan, dorongan, dan bimbingan orang tua, sehingga kendala-kendala yang kami hadapi bias teratasi dengan baik. Olehnya itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini, semoga bantuannya mendapat balasan yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Esa. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan baik dari bentuk penyusunan maupun materinya. Kritik konstruktif dari pembaca sangat kami harapkan untuk penyempurnaan makalah selanjutnya. Makassar, Maret 2012 Punyusun

3 DAFTAR ISI Kata Pengantar i Daftar Isi... ii Bab I Pendahuluan... 1 A. Latar Belakang B. Maksud dan Tujuan. 2 C. Rumusan Masalah... 2 Bab II Pembahasan...3 A. Pembangkit Listrik Tenaga Surya.3 B. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya...4 C. Perencanan Sistem Kebutuhan PLTS..7 D. Prinsip Kerja Sistem PLTS....9 E. Menghitung Kebutuhan Sistem PLTS.10 F. Pembagian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya 11 G. Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya..11 Kesimpulan Saran...14

4 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Indonesia adalah negara tropis yang hanya mengalami dua musim, panas dan hujan. Matahari akan bersinar sepanjang tahun, meskipun pada musim hujan intensitasnya berkurang. Kondisi iklim ini menyebabkan matahari dapat menjadi alternatif sumber energi masa depan di Indonesia. Selain matahari, Indonesia juga mempunyai cadangan minyak dan gas bumi yang relatif banyak. Sebagian telah dieksploitasi. Masalahnya minyak dan gas bumi adalah sumber energi yang tidak terbaharui. Tanpa pemakaian yang bijaksana suatu saat sumber tersebut akan habis. Selain itu, pembakaran minyak dan gas bumi menimbulkan polusi udara. Ketika isu lingkungan makin keras disuarakan oleh kelompok hijau, sumber energi yang ramah lingkungan dan terbarui menjadi aset berharga. Apalagi penggunaan energi surya Indonesia saat ini masih kurang dari 5% total pemakaian energi nasional. kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (green house effect) yang menyebabkan global warming, hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidakb seperti bahan bakar non-fosil. Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja : bangunan besar, pabrik, perumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya.di negaranegara industri maju seperti Jepang, Amerika Serikat, dan beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi dari pemerintah telah diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini. Tidak itu saja di negara-negara sedang

5 berkembang seperti India, Mongol promosi pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya atau kami singkat dengan PLTS maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTS, sistem kelistrikan tenaga surya. B. Maksud dan Tujuan Maksud dan Tujuan dari pembuatan Makalah ini adalah: 1). Mengetahui tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya 2). Mengetahui prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya C. Rumusan Masalah Dalam makah ini kami membahas tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya secara umum meliputi, Prinsip kerja sitem Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Pembagian Sistem PLTS,

6 BAB II PEMBAHASAN A. Pembangkit Listrik Tenaga Surya Sebagian besar kebutuhan listrik di catu melalui jaringan distribusi listrik (PLN). Konsumen yang membutuhkan harus berada di dekat jaringan listrik atau jika tidak, maka perlu dibuatkan sambungan tersendiri. Pembangkit Listrik Tenaga Surya di peruntukkan bagi keperluan di bawah ini: 1. Mencatu Listrik Rumah Tangga bagi konsumen yang tinggal di wilayah dimana jaringan listrik tidak tersedia: Pedesaan (terpencil), daerah terisolasi, pulau-pulau terpencil dll. 2. Mencatu Listrik untuk peralatan yang ditempatkan di tempat-tempat terpencil yang dapat bekerja secara otomatis tanpa operator: TV Repeater, Relay Station dll. 3. Mencatu peralatan (baik di kota maupun di tempat terpencil) yang memerlukan kualitas dan keandalan supply listrik yang tinggi, baik berfungsi sebagai back up maupun sebagai tandem dari listrik jaringan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), adalah pembangkit yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik. Alat utama untuk menangkap, perubah dan penghasil listrik adalah Photovoltaic yang disebut secara umum Modul / Panel Solar Cell. Dengan alat tersebut sinar matahari dirubah menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan elektron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan. Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk enrgi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan. Badingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan

7 bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita. B. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya 1. Panel Surya : Berfungsi merubah cahaya matahari menjadi listrik. Bentuk moduler dari panel surya memberikan kemudahan pemenuhan kebutuhan pemenuhan listrik untuk berbagai skala kebutuhan. Gambar 1. Panel surya komponen utama panel surya adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Untuk membuat modul fotovoltaik secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul fotovoltaik kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel fotovoltaik diperlukan teknologi tinggi. Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60ari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bias diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan selsel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel

8 dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasi untuk pedesaan. Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah,bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kwh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya. 2. Controller regulator Controller regulator adalah alat elektronik pada system Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Berfungsi mengatur lalu lintas listrik dari modul surya ke battery/accu (apabila battery/accu sdh penuh maka listrik dari modul surya tidak akan dimasukkan ke battery/accu dan sebaliknya), dan dari battery/accu ke beban (apabila listrik dalam battery/accu tinggal 20-30%, maka listrik ke beban otomatis dimatikan. Gambar 2. Controller regulator 3. Battrey ACCU Berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh Panel Surya (Solar Panel) sebelum dimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik dan peralatan lainnya yang membutuhkan listrik

9 Gambar 3. Battrey ACCU 4. InverterAC Berfungsi merubah arus DC dari battrey ACCU 12volt menjadi arus AC bertegangan 220v,arus yang di hasilkan oleh INVERTER sangatlah setabil, sehingga sudah tidak memerlukan alat setabilizer lagi,serta aman dan berprotexion tinggi. Sangat flexible dalam penempatan Design Pembangkit Listrik Tenaga Matahari Yang Praktis dan Flexible Gambar 4. InverterAC

10 C. Perencanaan Kebutuhan Sistem PLTS Sistem PLTS terdiri dari beberapa blok meliputi: panel surya, solar charge controller, baterai, dan inverter. Dibawah ini menunjukkan digram blok keseluruhan sistem. (a) Panel Surya (b) Solar Charge (d) inverter Beban (c) Baterai Gambar 5. Blok Diagram Sistem PLTS Berdasarkan gambar diatas, dapat dijelaskan fungsi masing-masing blok diagram sebagai berikut: (a) panel Surya adalah komponen PLTS yang fungsinya merubah cahaya matahari menjadi energi listrik, (b) solar charge controller adalah komponen PLTS yang fungsinya mengatur pengisian arus ke baterai dan mengatur arus yang diambil dari baterai ke beban, (c) baterai adalah komponen PLTS yang fungsinya sebagai penyimpan tenaga listrik arus searah (DC) dari tenaga surya sebelum dimanfaatkan untuk beban, dan (d) inverter adalah komponen PLTS yang fungsinya mengkonversikan tegangan searah (DC) menjadi tegangan bolak balik (AC). Pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka diperlukan perencanaan yang baik. Perencanaan kebutuhan PLTS 10yst dihitung dari sisi listrik yang dihasilkan panel surya atau dari sisi listrik yang akan dipakai oleh beban. Perencanaan dari sisi panel surya akan menghasilkan listrik yang penggunaannya pada sisi beban harus menyesuaikan listrik yang dihasilkan panel surya, sedangkan perencanaan dari sisi beban penyesuaian terjadi pada panel surya maksudnnya panel surya harus mampu menghasilkan listrik sesuai dengan beban yang terpasang. Perencanaan dari sisi beban langkah awalnya adalah menentukan jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (wattjam). Karena dengan menghitung besarnya daya yang dibutuhkan, pihak perencana dapat mempersiapkan PLTS yang

11 ideal sesuai dengan kebutuhan beban. Setelah mendapat seluruh kebutuhan daya listrik, selanjutnya perhitungan terhadap jumlah panel surya. Kemudian adalah menentukan berapa banyak baterai yang digunakan. Untuk mengetahui berapa daya yang mampu disimpan. Untuk mengetahui berapa banyak baterai yang digunakan, harus ditentukan berapa daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari dan berapa lama PLTS ini digunakan untuk mensuplai beban tanpa penyinaran matahari. Dengan begitu dapat ditentukan berapa besar kapasitas dan banyaknya baterai yang dibutuhkan oleh PLTS. Berikutnya pemilihan Solar Charge Controller (SCC). Beban pada sistem PLTS mengambil energi dari baterai melalui SCC. Jadi tegangan kerja SCC harus sama dengan tegangan pada baterai dan SCC harus dapat dilalui arus maksimal sesuai dengan beban maksimal yang terpasang. Selanjutnya pemilihan inverter. Spesifikasi inverter harus sesuai dengan SCC yang digunakan. Berdasarkan tegangan 11ystem dan perhitungan SCC, maka tegangan masuk (input) dari inverter 12 VDC. Tegangan keluaran dari inverter yang tersambung ke beban adalah 220 VAC. Arus yang mengalir melewati inverter juga harus sesuai dengan arus yang melalui SCC. Perencanaan dari sisi panel surya langkah awalnya adalah menentukan kapasitas panel surya yang akan dipasang, selanjutnya adalah menentukan beban yang akan dipasang sesuai dengan kapasitas panel surya yang terpasang, kemudian adalah menentukan berapa banyak baterai yang digunakan. Untuk mengetahui berapa daya yang mampu disimpan. Untuk mengetahui berapa banyak baterai yang digunakan, harus ditentukan berapa daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari dan berapa lama PLTS ini digunakan untuk mensuplai beban tanpa penyinaran matahari. Dengan begitu dapat ditentukan berapa besar kapasitas dan banyaknya baterai yang dibutuhkan oleh PLTS. Berikutnya pemilihan Solar Charge Controller (SCC). Beban pada sistem PLTS mengambil energi dari baterai melalui SCC. Jadi tegangan kerja SCC harus sama dengan tegangan pada baterai dan SCC harus dapat dilalui arus maksimal sesuai dengan beban maksimal yang terpasang. Selanjutnya pemilihan inverter. Spesifikasi inverter harus sesuai dengan SCC yang digunakan. Berdasarkan tegangan 11ystem dan perhitungan SCC, maka tegangan masuk (input) dari inverter 12 VDC. Tegangan keluaran dari inverter yang tersambung ke beban adalah 220 VAC. Arus yang mengalir melewati inverter juga harus sesuai dengan arus yang melalui SCC.

12 D. Prinsip Kerja Sitem PLTS Menurut Anya P. Damastuti, dalam cahaya matahari terkandung 12ystem dalam bentuk foton. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. Ketika foton ini mengenai permukaan sel surya, 12ystem12e-elektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Prinsip ini di kenal sebagai prinsip photoelectric. Sel surya dapat tereksitasi karena terbuat dari material semikonduktor; yang mengandung 12ystem 12ystem12. Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensi tif: lapisan 12ystem12e (tipe-n) dan lapisan positif (ti pe-p) Listrik yang dihasilkan oleh modul dapat langsung disalurkan ke beban ataupun disimpan dalam baterai sebelum digunakan ke beban: lampu, radio, dll. Pada malam hari, dimana modul surya tidak menghasilkan listrik, beban sepenuhnya dicatu oleh battery. Demikian pula apabila hari mendung, dimana modul surya menghasilkan listrik lebih rendah dibandingkan pada saat matahari benderang. Secara skematis sistem PLTS digambarkan sebagai berikut : Gambar 6. Skema Sistem PLTS E. Menghitung Kebutuhan PLTS Sebagian besar orang selalu menanyakan kapasitas PLTS dengan ukuran listrik PLN, seperti 450W, 900 W dan seterusnya. Kapasitas terpasang tersebut dalam PLTS sering disebut sebagai Wp (Watt Peak) yang menunjukkan kapasitas dari modul surya

13 pada saat matahari dalam kondisi terik/puncak. Kapasitas modul surya yang tersedia sangat banyak: 10 Wp, 30 Wp, 40 Wp, 50 Wp, 65 Wp, 70 Wp, 80 Wp, 100 Wp, 125 Wp, 150 Wp, dan 160 Wp. Untuk menghitung berapa PLTS yang dibutuhkan, dapat diikuti tahapan sebagai berikut: a. Modul surya akan menghasilkan listrik sesuai dengan tingkat radiasi matahari yang diterimanya. Tingkat radiasi ini berbeda dari satu tempat ke lainnya, dipengaruhi oleh letak lokasi dari khatulistiwa (latitude), ketinggian dari permukaan laut (altitude), awan, tingkat polusi, kelembaban, dan suhu. Namun demikian untuk memudahkan, di Indonesia dapat dipakai patokan 1 modul surya kapasitas 50Wp dapat menghasilkan listrik sebesar 150 Wh (Watt hour atau Watt Jam) per hari. b. Untuk menghitung berapa listrik yang akan diperlukan untuk mengoperasikan peralatan elektronik (Wh), kalikan Watt (AC ataupun DC) peralatan dengan lamanya (Jam) peralatan tersebut akan dipakai setiap hari (kumulatif). Misal, jika 1 buah lampu 10 watt, ingin dinyalakan dalam satu hari kumulatif selama 15 jam, maka akan dibutuhkan listrik sebanyak 10 Watt x 1 buah x 15 Jam = 150 Wh (Watt Jam-Watt Hour). Masukkan peralatan lainnya dalam tabel berikut: Jenis Peralatan Watt Jumlah Peralatan Jam Menyala per hari Wh (Watt Jam) 1. Lampu Teras Lampu Kamar Radio/Tape dst... JUMLAH (Wh) 270 c. Maka akan dibutuhkan PLTS sebesar: 270 Wh 150 Wh = 1.8 buah, dibulatkan menjadi 2 buah PLTS dengan modul 50 Wp. F. Pembagian Sistem PLTS Pembagian sistem PLTS Secara garis besar sistem kelistrikan tenaga surya dapat dibagi menjadi : a. Sistem Terintegrasi Sistem ini dapat diterangkan secara visual, listrik yang dihasilkan oleh array

14 dirubah menjadi listrik AC melalui power conditioner, lalu dialirkan ke AC load. AC load disini dapat berupa listrik yang diperlukan di perumahan atau kantor. Yang menjadi ciri utama dari sistem ini adalah dihubungkannya AC load ke jaringan distribusi listrik yang dimiliki oleh perusahaan listrik. Jadi apabila listrik yang dihasilkan oleh solar panel cukup banyak -melebihi yang dibutuhkan oleh AC load maka listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan distribusi yang ada. Sebaliknya apabila listrik yang dihasilkan solar panel sedikit kurang dari kebutuhan ac load maka kekurangan itu dapat diambil dari listrik yang dihasilkan perusahaan listrik. Hal ini di banyak negara-negara industri maju secara peraturan telah memungkinkan. b. Sistem Independensi Selain sistem terintegrasi yang diterangkan diatas terdapat pula sistem independensi yang merupakan sistem yang selama ini banyak dipakai. Contoh dari sistem yang dihubungkan dengan dc load adalah pembangkit listrik untuk peralatan komunikasi. Misalnya peralatan komunikasi yang dipasang dipegunungan. Sedangkan yang dihubungakan dengan AC load adalah system pembangkit listrik untuk pulau-pulau yang terpencil.dalam sistem ini, battery memainkan peranan yang sangat vital. Bila ada kelebihan listrik yang dihasilkan, misalnya pada siang hari, listrik ini disimpan di battery. Dan pada malam hari listrik yang disimpan ini dialirkan ke load. G. Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya a. Kelebihan Energi Surya Tersedia bebas dan dapat diperoleh secara gratis di alam. Persediaan energi surya hampir tak terbatas, yang bersumber dari matahari (surya). Tanpa polusi dan emisi gas rumah kaca sehingga dapat mengurangi pemanasan global. Dapat dibangun di daerah terpencil karena tidak memerlukan transmisi energi maupun transportasi sumber energi. b. Kekurangan Energi Surya Secara umum membutuhkan investasi awal yang besar (mahal). Untuk mencapai efisiensi rata-rata yang tinggi, pada umumnya tipe sel surya memerlukan permukaan areal yang luas. Oleh karenanya anda seringkali

15 menjumpai panel-panel fotovoltaik berbentuk persegi empat yang menyerupai lembaran papan kayu lapis. Efisiensi sel surya sangat dipengaruhi oleh polusi udara dan kondisi cuaca. Sel surya hanya mampu membangkitkan energi sepanjang siang hari saja. Pembuatan sel surya masih mahal. Karena berbagai kekurangan tersebut, kemampuan sel surya dalam menghasilkan tenaga listrik belum dapat mencapai efisiensi tertinggi. Tambahan pula sel-sel surya tersebut jika belum dapat diproduksi sendiri maka harus diadakan dengan cara impor. Maka pemanfaatannya menjadi lebih mahal dibandingkan dengan pemanfaatan energi fosil (minyak, gas dan batubara). Saat ini biaya energi surya diperkirakan mencapai dua kali lipat biaya energi fosil.

16 BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan. B. Saran 1. Agar dalam pembuatan makalah yang selanjutnya, mohon sebaiknya waktu penyelesaiannya diperpanjang agar dapat memperoleh makalah dengan hasil yang lebih baik. 2. Agar semua pihak kiranya dapat membantu kami dengan lebih baik lagi dalam pembuatan makalah selanjutnya.

17 DAFTAR PUSTAKA