FAKULTI PENDIDIKAN DAN BAHASA SEMESTER SEPTEMBER 2013 KOD KURSUS : HBLS3203SMPS TAJUK KURSUS : ASAS ELEKTRIK DAN ELEKTRONIK NAMA PELAJAR : MOHAMAD ASRI B A BAKAR NO. MATRIKULASI : 810110025001001 NO. KAD PENGENALAN : 810110-02-5001 NO. TELEFON : 019-4638452 E-MEL : asrimaznah@gmail.com TUTOR : SEGAR A/L RAJAMANICKAM PUSAT PEMBELAJARAN : OUM KAMPUS UTARA 1
Pengenalan Tenaga suria merupakan salah satu tenaga alternatif yang boleh diperbaharui dan tidak akan kehabisan. Tenaga suria juga dikenali sebagai tenaga solar kerana punca tenaga utama bagi tenaga suria adalah daripada cahaya matahari. Tanpa tenaga matahari, bumi akan mati. Sumber tenaga suria dianggap bersih dan tidak mencemarkan alam kerana tenaga ini diperoleh secara semulajadi daripada sinaran suria dan tenaga ini juga tidak terhad serta berterusan penggunaanya. Matahari dikatakan sebagai pusat tenaga kerana hampir 99.9% tenaga berpunca daripada sinaran cahaya matahari yang sampai ke permukaan bumi. Purata keseluruhan tenaga suria yang sampai ke permukaaan bumi kira-kira sebanyak 1353 kw per meter persegi. ( Jauhri P. K, 2005) Secara ringkasnya, pengunaan tenaga suria ini bermula sejak ratusan tahun yang lampau. Menurut sejarah, pada tahun 212 Sebelum Masihi, Archimedes telah berjaya mengalahkan angkatan perang dengan menggunakan kaedah penumpuan tenaga suria. Secara berperingkatperingkat peningkatan pengunaan tenaga suria berkembang melalui penemuan kaedah yang lebih saintifik dan kegunaan tenaga suria menjadi lebih efisyen. Kini, aplikasi daripada tenaga suria telah banyak digunakan di kebanyakan negaranegara di dunia ini bagi mengatasi masalah kekurangan sumber tenaga utama. (Murtedza Mohamed, 1991) Bagi mendapatkan tenaga suria sebagai sumber tenaga pelbagai kaedah telah digunakan. Antaranya ialah kaedah plat pengumpul mendatar. Pengumpul jenis ini popular digunakan bagi pemanasan ruang yang besar-besaran ataupun secara kecil- kecilan. Pengumpul penumpu pula merupakan satu teknologi yang akan menumpukan sinaran suria bagi meningkatkan fluks sinaran tersebut. Di negara-negara membangun aplikasi kaedah ini masih kurang digunakan disebabkan oleh kos pemasangan yang agak tinggi walaupan kaedah ini sesuai digunakan di kebanyakan negara-negara yang sedang membangun seperti negara Malaysia. 2
Potensi pengunaan tenaga suria sebagai pembekal sumber tenaga kepada negaranegara yang membangun memperlihatkan satu jalan yang agak cerah. Hal ini adalah kerana, kebanyakan negara-negara yang sedang membangun ini berada dalam lingkungan 0oC 23oC di mana kawasan ini terletak dalam kawasan yang mendapat cahaya matahari paling tinggi sepanjang tahun. Sebagai contohnya, Malaysia merupakan sebuah negara yang membangun dan terletak di kawasan khatulistiwa yang mampu menjana tenaga suria sebagai sumber tenaga alternatif. Malaysia mendapat sebanyak 10 jam tenaga suria setiap hari dan masa matahari tegak diatas kepala merupakan satu masa yang memancarkan tenaga suria secara maksimum. Pada masa ini, tenaga suria boleh dijana secara maksimum melalui penggunaan kaedah pengumpul penumpu. Dengan menggunakan kaedah ini, ia dapat menghasilkan suhu yang sangat tinggi untuk menghasilkan tenaga. Pantai barat semenanjung Malaysia dan pulau-pulau kecil di pantai barat semenanjung mempunyai potensi yang amat luas untuk menjana tenaga solar kerana kawasan ini mendapat sinaran matahari sepanjang tahun. Hal ini adalah kerana, kawasan ini tidak mengalami musim tengkujuh seperti yang berlaku di kawasan pantai timur semenanjung yang akan mengalami musim tengkujuh sekali setiap tahun. Dengan adanya kitaran musim tengkujuh ini, kawasan ini tidak sesuai untuk dijanakan tenaga suria. Di samping itu juga, India juga merupakan satu contoh negara yang membangun yang mempunyai potensi besar untuk menjana tenaga suria. Menurut Jauhri (2005), India mampu untuk menjana tenaga suria sebanyak 5000 trillion kwh per setahun. Hal ini adalah kerana, negara India terletak dalam kawasan yang mendapat sinaran tenaga suria yang tinggi sepanjang tahun dan negara India juga dapat menjana tenaga suria sebanyak 5 ± 7 kw per jam sehari. 3
Kini telah banyak penyelidikan dilakukan untuk memanipulasikan tenaga suria ini secara maksimum di India. Lebih daripada 100 buah syarikat tempatan telah terlibat dalam sektor pembuatan yang mengadaptasikan proses tenaga solar dalam kehidupan seharian seperti dapur solar dan pemanas air solar. Masalah untuk memajukan tenaga altenatif Tahap teknologi rendah Teknologi yang tinggi diperlukan untuk membangun dan menjana tenaga altenatif dengan giat. Tahap teknologi di negara-negara membangun masih rendah dan belum begitu maju. Hal ini menyukarkan negara tersebut untuk memajukan tenaga ini. Namun begitu, mereka boleh mendapatkan khidmat teknologi dari negara luar seperti Jepun. Hal ini memerlukan negara membangun ini mengeluarkan perbelanjaan yang besar untuk mendapatkan teknologi tersebut. Secara tidak langsung, hal ini menyukarkan negara tersebut mendapatkan teknologi tersebut dalam kuantiti yang agak banyak. Hal ini akan menyebabkan wujudnya had untuk memajukan tenaga alternatif. Modal besar Tenaga alternatif yang ingin dimajukan juga mempunyai halangan seperti memerlukan modal yang besar. Hal ini menyukarkan negara membangun untuk memajukan tenaga alternatif kerana kewangan mereka terhad. Modal yang besar diperlukan untuk membeli teknologi dan kepakaran dari luar. Secara tidak langsung, kewangan yang terhad menyebabkan operasi untuk memajukan tenaga alternatif juga adalah terhad. Hal ini juga menyebabkan berlakunya gangguan ketika 4
menjana tenaga tersebut kerana terdapat perkongsian teknologi antara kawasan janaan tenaga alternatif yang berbeza. Dalam hal ini, pembaziran masa dan kos penghantaran yang tinggi akan berlaku. Kekurangan buruh mahir Kebanyakan negara membangun mendapatkan teknologi dari luar untuk memajukan tenaga alternatif ini. Oleh sebab itu, mereka memerlukan kepakaran dari luar untuk mengendalikan teknologi atau mesin yang berkaitan. Keadaan ini berlaku disebabkan oleh masalah kekurangan buruh yang terlatih atau mahir dalam mengendalikan teknologi tersebut. Dalam hal ini, negara membangun terpaksa mengimport kepakaran dari luar bagi membolehkan teknologi digerakkan untuk memajukan tenaga alternatif. Secara tidak langsung, hal ini akan meningkatkan kos untuk menampung kegiatan ini. Bukan itu sahaja, buruh yang sedia ada pula hanya melakukan kerja bawahan tanpa mendapat latihan untuk mengendalikan teknologi tersebut kerana kepercayaan untuk mengendalikan mesin diserahkan sepenuhnya kepada buruh dari luar. Hal ini akan menyebabkan pengeluaran yang berlaku adalah tidak menguntungkan kerana negara tersebut terpaksa menampung kos untuk pembelian teknologi dan kepakaran dari luar. Saiz pasaran yang kecil Saiz pasaran yang kecil untuk tenaga alternatif juga menyukarkan tenaga tersebut untuk dimajukan dan dikomersialkan. Hal ini menyebabkan keuntungan bagi pengeluarannya adalah sedikit. Hal ini berbeza dengan tenaga konvensional yang mendatangkan keuntungan yang banyak kerana telah berjaya dikomersialkan. Secara tidak langsung, tenaga alternatif ini akan menyukarkan negara membangun untuk mendapatkan keuntungan dan menampung penduduk yang banyak dengan pengeluarannya. Kebaikan tenaga keterbaharuaan kepada negara-negara sedang membangun Mesra alam dan tidak kehabisan Salah satu kebaikan tenaga alternatif ini adalah mesra alam. Hal ini adalah kerana kadar pencemaran yang berlaku adalah rendah berbanding dengan pengunaan sumber tenaga yang lain. Selain daripada dapat menjana tenaga dengan lebih efektif sifat tenaga alternatif yang mesra 5
alam ini mendorong banyak negara untuk memproses tenaga alternatif sebagai sumber tenaga utama negara mereka. Jalan keluar daripada masalah krisis tenaga dunia Tenaga alternatif merupakan salah satu jalan keluar daripada masalah krisis tenaga dunia. Hal ini adalah kerana, dengan menjana tenaga alternatif negara yang sedang membangun tidak akan mengalami masalah kekurangan bahan api asli lagi untuk menjana tenaga elektrik. Hal ini adalah kerana, dunia sekarang sedang mengalami masalah krisis tenaga dunia ekoran daripada bahan bakar utama iaitu petroleum dunia semakin berkurangan dan bagi negara-negara yang bergantung sepenuhnya dengan bahan bakar berkenaan terpaksa mencari bahan bakar lain untuk menjana tenaga elektrik di negara mereka. Peluang untuk menjana tenaga alternatif dalam kalangan negara yang sedang membangun adalah tinggi berbanding dengan negara maju. Tetapi ekoran daripada teknologi dan kepakaran yang terhad negara sedang membangun terpaksa melepaskan peluang ini terbiar begitu saja. Namun kini, pelbagai pihak telah tampil untuk membuat penyelidikan dan inovasi dalam bidang tenaga alternatif ini kerana memandangkan negara yang sedang membangun ini mempunyai pelbagai khazanah mengenai tenaga altenatif bagi menangani masalah krisis tenaga yang sedang melanda dunia sekarang ini. Tenaga alternatif ini merupakan jalan terbaik untuk menangani masalah krisis tenaga dunia. Kenapa dahulu masyarakat hanya memandang sepi terhadap potensi tenaga altenatif ini? Persoalan ini payah untuk dijelaskan tetapi kini ekoran daripada masalah krisis tenaga yang sedang melanda seluruh dunia, masyarakat mula berlumba-lumba uantuk menjana tenaga alternatif bagi mengatasi masalah ini. Tidak ketinggalan juga adalah dalam kalangan negara yang sedang membangun kini sedang berusaha untuk mejana tenaga alternatif ini walaupun hanya separuh keperluan tenaga negara yang mampu ditampung oleh pengeluaran tenaga alternatif berkenaan. Sememangnya tidak dinafikan bahawa dalam kalangan negara-negara sedang membangun ini mempunyai potensi 6
yang besar untuk menjana tenaga tersebut. Sememangnya negara-negara yang sedang membangun ini perlu untuk bergiat cergas dan mempunyai inovasi yang tinggi dalam bidang teknologi bagi menjana tenaga alternatif sebagai tenaga untama bagi negara mereka. Oleh sebab itu, pertukaran tenaga pengajar dan teknologi dari negara maju adalah penting bagi memajukan sektor tenaga alternatif di negara- negara yang sedang membangun agar krisis tenaga ini dapat diatasi dengan bijaksana. Sel surya : Struktur & Cara kerja Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal. Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm 2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya. 7
Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar : The Physics of Solar Cell, Jenny Nelson) Struktur Sel Surya Sesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan Sel Surya : Jenis-jenis teknologi ). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis). Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks) 8
Gambar diatas menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum terdiri dari : 1. 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). 2. 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 Cu 2 ZnSn(S,Se) 4 (CZTS) dan Cu 2 O (copper oxide). Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material 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. 9
3. Kontak metal / contact grid Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif. 4.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. 5.Enkapsulasi / cover glass Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran. Cara kerja sel surya Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan 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. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n. 10
Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov) 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, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah. 11
Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar : sun-nrg.org) *Definisi dari istilah-istilah teknis diartikel ini bisa ditemukan di menu Daftar istilah-istilah Lampu Taman LED Tenaga Matahari Lampu taman adalah lampu yang dipasang di taman. Kegunaan lampu taman adalah untuk mempercantik taman dan menerangi taman. Lampu taman umumnya dipasang untuk memperindah taman, dan tidak memerlukan sinar yang terang. Lampu taman memerlukan instalasi kabel listrik. Lampu taman LED tidak memerlukan instalasi kabel listrik, karena lampu taman LED menggunakan tenaga surya. Tenaga surya diterima oleh sel surya yang berada di atas dari lampu taman, energi listrik tersebut disimpan dalam rechargeable battery. Pada waktu sinar matahari tidak bersinar, sensor cahaya akan mendeteksi ketiadaan sinar, maka lampu taman LED otomatis menyala dengan menggunakan catu daya dari baterai. Lampu LED digunakan karena hanya memerlukan tegangan yang kecil. Baterai yang digunakan adalah rechargeable baterai type AA dengan tegangan 1.5 V. Dengan ujung runjing lampu taman LED dapat ditancapkan di tanah, dan dapat dipindah- 12
pindahkan. Keunggulan lampu taman LED: Tidak memerlukan instalasi kabel listrik Tidak memerlukan sumber daya listrik PLN. Listrik didapatkan dari sel surya. Dapat dipindah-pindahkan Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 Volt 80 mampere Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Warna putih atau amber Stainless Steele Size H 450 mm x D 140 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 Volt 80 mampere Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Size Warna putih atau amber Plastik H 480 mm x D 150 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4-4.5 V 100-120 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan 13
Warna cahaya Casing Size Warna putih atau amber Stainless Steele H 420 mm x W 120 mm x L 120 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 V 80 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Size Warna putih atau amber Brass H 480 mm x W 160 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 V 80-90 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Warna putih atau amber Plastik Size H 550 mm x W 150 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 V 80-90 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah 14
Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Size Warna putih atau amber Plastik H 550 mm x W 150 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 V 70 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 10 jam penerangan Warna cahaya Casing Warna putih atau amber Plastik Size H 470 mm x W 160 mm Sumber Sel surya Baterai 2 buah Super Bright LED 4 V 80 ma Crystaline Rechargeable 2 x 1.5 V AA 1500 mah Lama pengoperasian 8 jam penerangan Warna cahaya Casing Warna putih atau amber Stainless Steele Size H 550 mm x W 63 mm 15
Rekacipta Lampu Solar Label: Elektrik / Elektronik, Lampu, Projek dan Rekaan, Teknologi Hijau, Tenaga Solar Rekaan lampu berasaskan LED yang dikuasakan oleh tenaga matahari (lampu solar) untuk pencahayaan kawasan kediaman. Walaupun versi ini direkabentuk untuk pautan pada dinding, ianya boleh diubahsuai dengan mudah untuk lain-lain bentuk pemasangan. Menghasilkan rekacipta berasaskan tenaga boleh baharu (renewable energy / teknologi hijau) bukanlah perkara yang sukar. Sesiapa sahaja mampu berekacipta asalkan mempunyai kemahuan. Rekaan lampu solar ini diharap dapat memberi inspirasi kepada anda untuk bereksperimentasi dan bermain dengan idea rekacipta berasaskan tenaga boleh baharu. Rekaan lampu solar ini menggunakan solar panel (panel Photovoltaic / PV) buatan sendiri yang digunakan untuk mengecas bateri Asid-Plumbum (Lead-Acid) melalui teknik yang dikenali sebagai Trickle Charging. 16
Litar pensuisan bertindak mengecas bateri di waktu siang dan akan menyalakan lampu LED secara automatik apabila mengesan cahaya persekitaran menjadi malap. Tahap sensitiviti / kepekaan pengesanan cahaya pula boleh dilaras melalui tombol pada bahagian hadapan lampu. 17
Lampu LED menyala apabila persekitaran menjadi malap/gelap. Semakin gelap keadaan persekitaran, semakin terang cahaya lampu. Pemasangan lampu solar di dinding rumah. Kedudukan dan penghalaan lampu boleh dilaras pada paksi mendatar dan menegak bagi membolehkan fokus pencahayaan di tempat yang anda ingini. 18
Bahagian-bahagian pada lampu solar yang telah siap. Tali yang dapat dilihat pada lampu membolehkan lampu dimatikan dan dinyalakan (secara manual) apabila dipaut pada tempat tinggi. Tarik untuk ON, dan tarik sekali lagi untuk OFF (Pull ON - Pull OFF switch). Klik imej di bawah untuk paparan yang lebih besar. Proofing Pengkalisan cuaca atau wheather proofing adalah langkah tambahan bagi lampu solar yang akan diletakkan di persekitaran yang terdedah kepada elemen cuasa (seperti hujan, panas dan kelembapan). Cara paling mudah dan murah adalah dengan menyaluti komponen eletronik serta menutup segala lubang dan penyambungan dengan menggunakan hot melt glue / glue gun. NOTA: Oleh kerana lampu ini bergantung kepada cahaya matahari yang senantiasa berubah-ubah dan sukar diduga, prestasinya juga berubah-rubah mengikut keadaan dan bergantung kepada nasib. Hujan dan litupan awan adalah musuh paling utama :) 19
Solar Panel Ready Made vs Solar Panel Buatan Sendiri Anda boleh dikira amat bernasib baik jika menemui panel solar yang memberikan rating voltan dan arus yang sepadan dengan keperluan rekaan anda. Realitinya, panel solar ready-made yang boleh diperolehi di pasaran Malaysia datang dengan pilihan-pilihan rating kuasa yang begitu terhad (5W, 10W, 20W, 30W dsb). Satu contoh solar panel 5W yang boleh diperolehi di pasaran memberikan rating 17.82V dan 285mA (rating voltan dan arus ini berbeza-beza bergantung kepada jenis dan pengeluar). Kerapkali rating ini tidak berpadanan dengan keperluan rekaan anda. Untuk tujuan pemadanan, tenaga elektrik yang dijana oleh solar panel tersebut perlu melalui proses perubahan (conversion) agar menepati keperluan litar. Malangnya proses conversion bukanlah suatu proses yang cekap dan akan mengakibatkan kehilangan tenaga (loss) yang tinggi. Anda boleh membuat tempahan solar panel yang menepati keperluan rekaan anda secara terus dari pengeluar namun melainkan anda mempunyai wang saku yang banyak, kos yang terlibat adalah terlalu tinggi dan tidak masuk akal untuk projek sebegini. Atas faktor-faktor yang dinyatakan inilah pendekatan menghasilkan panel solar sendiri adalah pilihan yang lebih praktikal. 20
Solar panel dibina menggunakan unit-unit kecil sel solar dengan rating 5V, 50mA. Unit sel solar ini memberikan prestasi lebih baik berbanding sel solar yang diuji sebelum ini dimana di bawah matahari yang terik, ia mampu menjana sekitar 5.13V dan 57mA. Pelantar panel diperbuat daripada plat akrilik (Acrylic) yang dipotong menjadi segiempat sama dan digerudi untuk memberikan akses kepada contact point setiap sel solar. TIPS: Sel solar yang mudah diperolehi di Malaysia mempunyai rating 5V-30mA, 5V-50mA, 5V- 100mA, 12V-50mA dan 12V-100mA. Uji terlebih dahulu sel solar tersebut sebelum membuat pembelian dalam jumlah banyak kerana kerapkali prestasi sel solar yang dijual tidak berupaya mencapai rating yang dijanjikan. 21
Sebelum membina panel, bahagian belakang sel solar disusun dan ditampal dengan pita pelekat bagi mengelakkan ia bergerak. Sel-sel ini kemudiannya dilekatkan pada permukaan plat akrilik. Penyambungan wayar kepada setiap sel adalah secara kombinasi selari dan bersiri. Panel solar yang telah siap. Sisi solar panel di rivetkan dengan stok aluminum L bar. Bahagian atas solar panel diletakkan Phototransistor untuk pensuisan dan pengesanan cahaya. Di bawah sinaran matahari terik, solar panel ini mampu menjana sekitar 2.6 Watt. Pemilihan Bateri Simpanan Tenaga Bateri simpanan berfungsi menyimpan tenaga elektrik yang dijana oleh solar panel di waktu siang, dan berfungsi membekalkan tenaga yang tersimpan tersebut untuk menyalakan lampu LED di waktu malam. Terdapat pelbagai jenis bateri di luar sana, namun bateri-bateri daripada jenis Asid Plumbum (Lead-Acid), Nickel Cadmium (Ni-Cad), Lithium-Ion (Li-Ion), Lithium Polymer (Li-Po) dan 22
Nickel-Metal Hydride (Ni-Mh) boleh dicas semula (rechargeable). Daripada kesemua jenis bateri ini pula, bateri jenis Ni-Cad dan Li-Ion memerlukan arus dan voltan yang malar serta litar kawalan pengecasan agar ianya dapat dicas dengan selamat tanpa risiko terlebih cas (overcharging). Kedua-dua bateri ini tidak begitu sesuai digunakan untuk aplikasi rekacipta berkaitan solar kerana keamatan cahaya matahari sentiasa berubah-ubah dan tertakluk kepada keadaaan cuaca. Contoh-contoh bateri yang boleh dicas semula (rechargeable). Contoh bateri Ni-Cad dalam foto di atas dileraikan daripada sebuah lampu solar murahan dari China yang hanya dapat bertahan sekitar 2 bulan sebelum rosak. Bateri Ni-Mh dan Lead-Acid pula mempunyai toleransi yang tinggi terhadap arus pengecasan yang berubah-ubah. Dengan menggunakan teknik yang dikenali sebagai Trickle Charging, bateri Ni-Mh dan Lead-Acid dapat dicas dengan selamat (tanpa risiko terlebih cas) tanpa menggunakan litar kawalan selagi arus pengecasan adalah tidak melebihi 10% rating arus bateri tersebut. Jika dibandingkan prestasi antara bateri Ni-Mh dan Lead-Acid, bateri jenis Lead-Acid mempunyai keupayaan kapasiti menyimpan cas yang lebih tinggi berbanding Ni-Mh. Mengambilkira kesemua faktor ini, bateri Lead-Acid adalah pilihan paling ideal untuk untuk 23
rekacipta sebegini, dan tidak hairanlah ia juga digunakan dengan meluas di dalam aplikasiaplikasi tenaga solar komersil. Bateri Lead-Acid yang mudah diperolehi di pasaran Malaysia adalah dengan rating 6V dan 12V (dengan dimensi fizikal dan rating arus yang berbeza). Perumah lampu yang memuatkan litar dan bateri. Saya memilih bateri Lead-Acid 6V (rating paling rendah dan agak mudah diperolehi). Rating arus bagi bateri ini adalah 4.5AH (Amp Hour). Maka ianya dapat dicas melalui teknik Trickle Charging dengan arus tidak melebihi 450mA ( 10% rating arus bateri). Nilai voltan dan arus yang dilabelkan di bahagian Charging Instruction bateri di atas adalah panduan bagi penggunakan litar pengecasan dari sumber elektrik malar (contohnya pengecas komersil yang menggunakan bekalan elektrik dari soket dinding) dan tidak boleh diaplikasikan secara terus untuk konteks Trickle Charging dan janakuasa tenaga boleh baharu. 24
Litar pengecasan / pensuisan lampu solar. Rajah skematik litar. Tujuh butir LED putih yang disambung secara selari membentuk lampu LED. 25