MAKALAH SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN SISTEM DISTRIBUSI KE PELANGGAN

Transkripsi

1 MAKALAH SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA DAN SISTEM DISTRIBUSI KE PELANGGAN Di Susun Oleh : Kelompok 2 1. Aditya Eka Angga Prayoga. S Hasbi Sagala Muhammad Iqbal Rudi Kurniawan TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS RIAU KEPULAUAN BATAM 1

2 DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II TEORI DASAR 2.1. Pengertian Pembangkit Tenaga Surya (PLTS) Sel Surya Fotovoltaik Macam-Macam Module Surya Solar Sel Controller Battery Accu 2

3 Inverter AC BAB III PEMBAHASAN 3.1. Sistem Kelistrikan PLTS Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Perancangan Kebutuhan Sistem PLTS Perinsip Kerja Sistem PLTS Menghitung Kebutuhan PLTS Pembagian Sistem PLTS Kelebihan Dan Kekurangan PLTS Manfaat Pembagian Sistem catudaya Sistem Distribusi PLTS

4 BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan Saran Kesimpula Saran PERTANYAAN DAFTAR PUSTAKA 4

5 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Energi listrik merupakan salah kebutuhan masyarakat modern yang sangat penting dan vital. Ketiadaan energi listrik akan sangat mengganggu keberlangsungan aktivitas manusia.olehkarena itu kesinambungan dan ketersediaan energi listrik perlu dipertahankan. Bagi masyarakat yang tinggal di daerah perkotaan dan sekitarnya, energi listrik tidaklah menjadi masalah. Karena energi listrik yang disediakan oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN) telah tersedia di kawasan tersebut. Namun bagi masyarakat yang tinggal di daerah-daerah pedalaman dan pulau-pulau terpencil, energi listrik merupakan suatu masalah besar. Karena jaringan listrik PLN belum menjangkau pada daerah tersebut. Solusi yang tepat untuk mengatasi ketiadaan energi listrik di daerah tersebut adalah mengubahcahaya matahari yang melimpah menjadi energi listrik menggunakan teknologi photovoltaic.sistem penyediaan listrik seperti ini disebut Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). PLTS yangdigunakan khusus untuk perumahan disebut Solar Home System (SHS). Pada makalah ini dibahas metode perancangan pembangkit listrik tenaga surya untuk perumahan. Hasil dari perancangan ini diharapkan menjadi acuan bagi calon pengguna maupun praktisi listrik agar diperoleh kesesuaian antara kebutuhan energi, harga, dan kualitas yang tepat para pengguna. 1.2 RUMUSAN MASALAH Berdasarkan uraian diatas dapat dikemukakan beberapa rumusan masalah sebagai berikut : 1. Prinsip kerja sitem Pembangkit Listrik Tenaga Surya? 2. Apakah Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya? 3. Bagaimananakah Sistem distribusi PLTS ke pelanggan? 1

6 1.3 TUJUAN MASALAH 1. Mengetahui prinsip sistem pembangkit tenaga surya. 2. Mengetahui Kelebihan dan kekurangan PLTS. 3. Mengetahui sistem distribusi ke pelanggan. 1.4 BATASAN MASALAH Agar pembahasan lebih mudah di mengerti dan keterbatasan masalah dalam mengaplikas. System pembangkit listrik tenaga surya pada pelanggan agar dapat mudah di pahami seperti: 1. Mengetahui prinsip sistem pembangkit tenaga surya. 2. Mengetahui Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya. 3. Mengetahui sistem distribusi ke pelanggan. 1.5 SISTEMATIKA PENULISAN Dalam menyusun laporan ini, penulis berusaha untuk memudahkan dalam membaca serta memahami laporan yang dibuatnya kepada para pembaca yaitu dengan menyediakan sistematika penulisan laporan. Antara lain seperti berikut: BAB I PENDAHULUAN Menjelaskan tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan pembahasan, metode penulisan laporan, serta sistematika penulisan laporan. BAB II LANDASAN TEORI Menjelaskan tentang teori-teori dasar tentang system tenaga surya secara menyeluruh seperti pengertian, prinsip kerja, dan sebagainya. 2

7 BAB III BAB IV PEMBAHASAN Menjelaskan hasil pengamatan dan menjelaskan cara kerja yang sudah dilakukan. KESIMPULAN Menarik kesimpulan dari apa yang sudah didapatkan selama percobaan dan memberikan saran perbaikan untuk percobaaan yang sama di waktu yang.lain. DAFTAR PUSTAKA Daftar Pustaka ini berisi tentang sumber bacaan yang di gunakan sebagai bahan acuan dalam penulisan karya ilmiah. 3

8 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Fotovoltaik (biasanya disebut juga sel surya) adalah piranti semikonduktor yang dapat merubah cahaya secara lansung menjadi arus listrik searah (DC) dengan menggunakan kristal silicon (Si) yang tipis. Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong stebal 0,3 mm, akan terbentuklah sel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan sel surya (fotovoltaik). Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau baja anti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik. Kemudian pada tiap-tiap sambungan sel itu diberi sambungan listrik. Bila sel-sel itu terkena sinar matahari maka pada sambungan itu akan mengalir arus listrik. Besarnya arus/tenaga listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu. Pada asasnya sel surya fotovoltaik merupakan suatu dioda semikonduktor yang berkerja dalam proses tak seimbang dan berdasarkan efek fotovoltaik. Dalam proses itu sel surya menghasilkan tegangan 0,5-1 volt tergantung intensitas cahaya dan jenis zat semikonduktor yang dipakai. Sementara itu intensitas energi yang terkandung dalam sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi besarnya sekitar 1000 Watt. Tapi karena daya guna konversi 4

9 energi radiasi menja-di energi listrik berdasarkan efek fotovol-taik baru mencapai 25%, maka produksi listrik maksimal yang dihasilkan sel surya baru mencapai 250 Watt per m Pembangkit Listrik Tenaga Surya(PLTS) Skala Rumah Tangga Bagian Bagian Komponen Komponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. 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. Gambar 1.Komponen-Komponen PLTS Panel surya/ solar cells/ solar panel: panel surya menghasilkan energi listrik tanpa biaya, dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) 5

10 yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). 1. Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan panel surya pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai. 2. Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current). 3. Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari. 4. Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari panel surya, charge controller, inverter, baterai. Gambar 2.Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa panel surya di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya 6

11 juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya: 1.Jumlah pemakaian 2.Jumlah panel surya 3.Jumlah baterai 2.3 Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit energy listrik alternative yang dapat mengkonversi energy cahaya menjadi energi listrik. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. 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. 7

12 Gambar 3.Pembangkit Listrik Tenaga Surya (Photovoltaic Plants) Secara Umum ada dua cara pembangkit listrik tenaga surya untuk dapat menghasilkan energy listrik : 1. Pembangkit Listrik Surya Termal ( Solar Thermal Power Plants) Dalam pembangkit ini,energy cahaya matahari akan akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air.air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energy listrik. 2. Pembangkit Surya Fotovoltaik ( Solar Photovoltaic Plants) Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk mengkonversi radiasi cahaya menjadi energy listrik secara langsung. PLTS. Cara kerja photovoltaic diperlihatkan pada gambar 4. Pada gambar 5 diperlihatkan sistem 8

13 Gambar 4. Solar Photovoltaic Plants Gambar 5. Sistem PLTS Gambar 6.Solar Thermal Power Plants 9

14 Gambar 7. Diagram Alir Pembangkit Listrik Termal Surya 2.4 Proses konversi Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semikonduktor. Lebih tepatnya 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, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami (disebut dengan semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun panas dari sebuah semikoduktor. 10

15 Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari sini, tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat Si yang hendak di-doping. Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk sambungan p-n atau dioda p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan metalurgi / metallurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut 1. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung. 2. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan elektronelektron 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. 11

16 3. 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 positif. 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 4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region) ditandai dengan huruf W. 5. Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda. 6. Dikarenakan 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 (nomor 1 di atas). 12

17 7. Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan pn 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. Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka elektron mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya 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. 13

18 Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol lambda sbgn digambar atas ) yang berbeda, membuat fotogenerasi pada sambungan pn berada pada bagian sambungan pn yang berbeda pula. 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 di sana. Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktor n. Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan pn 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. 14

19 Pada umumnya, untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara umum, ilustrasi di bawah ini menjelaskan segalanya tentang proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik. 2.5 Sistem Pendistribusian Listrik Tenaga Surya ke Pelanggan Gambar 8. Diagram Sistem Pendistribusian Listrik Tenaga Surya ke Pelanggan 15

20 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 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 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. 4. PLTS merubah energi surya menjadi listrik, oleh karena itu PLTS tidak memerlukan supply bahan bakar dan dapat bekerja secara otomatis tanpa memerlukan operator. 5. Sejak tahun 1990an, Teknologi PLTS telah banyak dimanfaatkan di Indonesia. Teknologi PLTS terbukti secara teknis dapat diandalkan (technically reliable), layak secara ekonomis (Economically feasible), dan dapat diterima oleh masyarakat pemakai ( socially acceptable). 6. Dengan semakin tingginya harga BBM dan tarif listrik, konsumen di perkotaanpun mulai banyak memanfaatkan PLTS, baik sebagai back up maupun sebagai tandem dengan listrik jaringan. Di bawah ini adalah aplikasi PLTS yang banyak dimanfaatkan di Indonesia: 1. PLTS untuk infrastruktur pedesaan: SHS (Listrik Pedesaan), TV Umum,Lampu Jalan,Lampu Penerangan dan Sound System Rumah Ibadah dll. 2. Alat Kesehatan: Vaccine Refrigerator, Lampu Bidan dan Penerangan Puskesmas 3. Alat Komunikasi: Telepon Satelit untuk Pedesaan, Navigational Aids (Alat Bantu Navigasi) di Anjungan Minyak Lepas Pantai, BTS, Wireless Microwave LAN dll. 16

21 4. Pompa Air: Surface pump, submersible pump. 5. Solar Dryer: Pengering tenaga surya untuk produk pertanian/perkebunan, perikanan dan hasil laut, dan hasil industri kecil. 17

22 BAB III PEMBAHASAN 3.1 SISTIM KELISTRIKAN PLTS System pembangkit listrik tenaga surya Pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar matahari, maka diperlukan perencanaan yang baik. Perencanaan kebutuhan PLTS yang 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 dalampemakaian sehari-hari(watt/jam). Karena dengan menghitung besarnya daya yang dibutuhkan, pihak perencana dapat mempersiapkan PLTS yang 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 ystem 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. 18

23 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 daribaterai 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 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. i. 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 controller c) Battery accu d) Inverter AC 19

24 Gambar 8. Blok Diagram Sistem PLTS Prinsip Kerja Sistem PLTS Dalam cahaya matahari terkandung energi dalambentuk foton. Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. Ketika foton ini mengenai permukaan sel surya, elektron-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 silicon. Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensitif: lapisan (tipe-n) dan lapisan positif (tipe-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 : 20

25 Gambar 9. Skema system pembangkit listrik tenaga surya Menghitung Kebutuhan PLTS 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 lkhatulistiwa (latitude), ketinggian dari permukaan laut (altitude), awan, tingkat polusi,dan suhu. Namun demikian untuk memudahkan, di Indone sia dapat dipakai patokan 1modulsurya kapasitas 50Wp dapat menghasilkan listrik sebesar 150 Wh (Watt hour atau Watt Jam) b) Untuk menghitung berapa listrik yang akan diperlukan untuk mengoperasikan peralatan elektronik(wh), kalikan Watt (AC ataupun DC) peralatan dengan lamanya (Jam) peralatan tersebut akandipakai setiap hari (kumulatif). Misal, jika 1 buah lampu 10 watt, ingi n dinyalakan dalam satu harikumulatif selama 15 jam, maka akan dibutuhkan listrik sebanyak 10 Watt x 1 buah x 15 Jam = 150Wh (Watt JamWatt Hour). Masukkan peralatan lainnya dalam tabel berikut: 21

26 Jenis Peralatan Watt Jumlah Peralata Jam Menyala per ha Wh (Watt Jam n ri ) 1. Lampu Teras Lampu Kamar Radio/Tape ds... t. JUMLAH (Wh) 270 c).maka akan dibutuhkan PLTS sebesar: 270 Wh 150 Wh = 1.8 buah, dibulatkan menjadi 2 buahplts dengan modul 50 Wp 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 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 negaranegara industri maju secara peraturan telah memungkinkan. 22

27 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 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK a. Kelebihan Energi Surya Tersedia bebas dan dapat diperoleh secara gratis di alam. nergi 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 berenergi. 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 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 23

28 batubara). Saat ini biaya energi surya diperkirakan mencapai dua kali lipat biaya energi fosil MANFAAT UNTUK BERBAGAI SYSTEM CATUDAYA PLTS dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam sistem catudaya yang antara lain : a. Sistem listrik penerangan rumah seperti : sistem sentralisasi, system semisentralisasi, sistem desentralisasi dan sistem hibrid. b. Air seperti : pompa air minum, pompa irigasi. c. Sistem Kesehatan seperti: penyimpan vaksin, penyimpan darah, komunikasi SSB di puskesmas, dan penerangan puskesmas terpencil. d. Sistem Komunikasi seperti : televise repeater, radio repeater, komunikasi stasiun kereta api. e. Sistem Pemnadu Transportasi seperti: radio sinyal bandara, penunjuk jalan, persimpangan jalan kereta api, penerangan terowongan, lampu suar untuk navigasi, lampu-lampu rambu. f. Sistem proteksi karat seperti: proteksi katodik untuk jembatan, pipa,proteksi struktur baja. g. Lain-lain seperti: lampu penerangan jalan, sistem pencatat gempa,lampu taman, air mancur, kalkulator,arloji dan mobil surya. 3.2 SYSTEM DISRRIBUSI PLTS Sistem PLTS yang cukup besar penerapannya di Indonesia adalah Sistem PLTS juga sebagai sistempenerangan rumah secara individual(solar Home System) dan disingkat SHS. Pemilihan sistem ini dalam penerapannya di pedesaan didasarkan atas kajian pertimbangan factor-faktor berikut: Pola pemukiman antara rumah di desa cukup menyebar,sulit untuk mendapatkan transportasi darat atau laut karena Belum memerlukan integrasi dengan pembangkit lain. Modular, dan mudah dikembangkan Kapasitas kecil sehingga mudah untuk di instalasi 24

29 Harga terjangkau,radiasi matahari sebagai sumber energi mencukupi,tidak tergantung terhadap bahan bakar minyak.shs adalah salah satu aplikasi sistem PLTS untuk pelistrikan desa sebagai sistem penerangan rumah.secara individual atau desentralisasi dengan daya terpasang relatif kecil yaitu sekitar Wp. Jumlah daya,sebesar 50 Wp per rumah tangga diharapkan dapat memenuhi kebutuhanpenerangan, informasi (TVdan Radio) dan komunikasi (Radiokomunikasi). Adapun Komponen-komponen utama SHS terdiri dari : a. Modul fotovoltaic sebagai catudaya yang menghasilkan energi listrik dari masukan sejumlah energi surya b. Baterai sebagai penyimpan dan pengkondisi energi, c. Alat pengatur energi baterai (BCR) sebagai alat pengatur oomatis, penjaga kehandalan sistem, dan d. Beban listrik seperti lampu TL (DC), saklar, radio, televisi dan lain-lain.secara garis besar rangkaian tersebut dapat di lihat pada gambar di bawah ini : Gambar 3.1 Pemasangan Solar Home Systemdilakukan untukmenetukan ukuran sel Fotovoltaik danbaterai untuk sistem energi mataharidengan kapasitas maksimum 1000 Watt. BAB IV PENUTUP 25

30 4.1 Kesimpulan Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa energy surya (Photovoltaic) dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga surya (PLTS).Energi ini juga merupakan energy alternative.modul surya ini dapat digunakan sebagai cadangan yang memadai ketika energy lainnya mulai berkurang bahkan habis. Energi ini sangat ramah lingkungan dan tidak memerlukan perawatan khusus secara periodic.energi ini hanya memerlukan cahaya matahari yang jumlahnya tak terbatas,tersedia dimana-mana,dan tidak memerlukan bahan bakar lain seperti bensin,gas,atau yang lainnya.namun,energy ini memiliki suatu kelemahan yaitu hanya biasa digunakan dalam jangka waktu setengah hari atau selama sinar matahari masih terpancar Saran Menyadari bahwa makalah ini masih jauh dalam kata sempurna, kedepannya penulis akan lebih fokus dan detail dalam menjelaskan makalah diatas dengan sumber-sumber yang lebih banyak. Kritik dan saran terhadap makalah ini akan sangat membantu penulis dalam menyempurnakan makalah ini. 26

31 DAFTAR PUSTAKA Listrik tenaga surya.complts(pembangkit Listrik Tenaga Listrik) Holladay.April.2006.Solar Energi.Microsoft Encarta 2006.Redmond.WA Microsoft Corporation 27