Demi matahari dan cahaya siangnya. (QS Asy Syams :1) Dialah yang menjadikan matahari bersinar dan bulan bercahaya dan ditetapkan-nya manzilah-manzilah (tempattempat) bagi perjalanan bulan itu, supaya kamu mengetahui bilangan tahun dan perhitungan (waktu). Allah tidak menciptakan yang demikian itu melainkan dengan hak. Dia menjelaskan tanda-tanda (kebesaran-nya) kepada orang-orang yang mengetahui. (QS Yunus : 5) Dalam 1 hari, bumi terpapar energi 165.000 TW dari sinar matahari Solar Energy ( Sinar Matahari) Menurut DEN, 4,80 kwh/m 2 /day = 1728 kwh/m 2 /year Hitung potensi 10 m 2 (2,5m x 5m) atap solar energy? Potensi : 4,80 x 10 = 48 kwh/day Bandingkan dengan penggunaan 1 rumah : AC 600 W x 10 jam = 6 kwh Mesin Cuci 600 W x 2 jam = 1,2 kwh Pompa Air 400 W x 2 jam = 0,8 kwh Lampu (20 x 10W) x 10 jam = 2 kwh Kulkas 400W x 24 jam = 9,6 kwh Magic Com 50W x 24 jam = 1,2 kwh Total pemakaian = 20,8 kwh << 48 kwh Mengapa belum banyak orang memasang? Solar Energy ( Sinar Matahari), pemanfaatannya Heliochemical, terkait dengan proses fotosintesis Helioelectrical, lebih dikenal dengan istilah solar cell, seperti photovoltaic (PV) Heliothermal, konversi sinar matahari menjadi panas yang terfokus
Solar Energy ( Sinar Matahari) PV Solar Energy ( Sinar Matahari), pemanfaatannya Heliochemical, terkait dengan proses fotosintesis Helioelectrical, lebih dikenal dengan istilah solar cell, seperti photovoltaic (PV) Heliothermal, konversi sinar matahari menjadi panas yang terfokus UK 5MW solar photovoltaic park, England www.pv-magazine.com 30 MW Cimarron Solar Project in New Mexico s Colfax County www.pv-magazine.com Solar Energy, Helio chemical Fotosintesis alami: Energi melalui proses ini menghasilkan glukosa yang dapat dipergunakan sebagai sumber energi bagi keperluan lain selain tumbuhan sendiri. Solar Energy, Helio chemical Artificial Fotosintesis: Memanfaatkan proses fotosintesis untuk sumber energi. Minyak mentah dihasilkan dari ekstraksi tanaman yang dipilih (misalkan alga). Sesuai penelitian, 70% massa dari tanaman alga dapat diproses menjadi minyak Minyak mentah tersebut yang kemudian diolah menjadi biofuel. Proses mengolah minyak mentah menjadi biofuel dibahas pada subbab biomassa Sifat olahan ini renewable resource Apa contohnya?
Solar Energy, Helio electrical Photovoltaic (PV) System: Mengubah energi cahaya ke bentuk energi listrik secara langsung dengan menggunakan bahan semikonduktor. Pertama ditemukan 1839, Antoine-Cesar Becquerel menemukan bahwa cahaya yang mengenai elektroda terendam dalam larutan konduktif akan menimbulkan arus listrik. Arus yang timbul dari sel surya kemudian dimanfaatkan untuk sumber listrik. Arus yang dihasilkan dari sel PV adalah arus DC. Untuk menangani beban dengan arus AC, diperlukan inverter Photovoltaic (PV), proses menghasilkan arus: Sel surya terdiri dari semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n Pada saat terjadi penyinaran, sel surya memproduksi 2 tipe ion, yaitu ion yang termuati positif dan ion termuati negatif Ion positif berada pada semikonduktor tipe-p dan ion negatif di semikonduktor tipe-n Ketika beban terhubung ke sel tersebut, arus listrik akan mengalir karena terjadi perubahan beda potensial. Photovoltaic (PV), Monocrystalline Sel surya terbuat dari satu lapis kristal silikon murni. Ketebalan lapisan kristal 0.2mm Efisiensi terbaik dibandingkan tipe sel PV yang lain 20 25% (saat ini teknologi terupdate (info di Jerman, Nov 15) efisiensi sampai dengan 25.6%)
Polycrystalline Sel surya terbuat dari multilapis kristal silikon. Dalam produksi masal, sel surya dibuat seperti bongkahan kristal kasar Efisiensi sekitar 15-20% Paling banyak dijumpai di pasaran Harga lebih murah daripada monocrystalline Amorphous Silicon Module Sel surya terbuat dari lapisan silikon tipis (thin film) yang diletakkan pada lapisan film tipis pada beberapa permukaan seperti kaca tipis. Memiliki keuntungan lebih fleksibel dan mudah diaplikasikan Efisiensi paling rendah sekitar 7-10% Hybrid PV system Sel surya terbuat dari lapisan silikon monocrystalline yang dilapisi oleh amorphous Merupakan sel surya yang paling mahal Efisiensi sekitar 15-20% Solar Energy Efisiensi ini menjawab sebagian pertanyaan mengapa teknologi ini belum diimplementasikan masal...
Solar Energy, Helio thermal Solar thermal energy Energi matahari digunakan sebagai sumber panas yang digunakan untuk berbagai peralatan (seperti pemanas air) Untuk mendapatkan panas yang tinggi, pancaran cahaya dikonsentrasikan pada fokus alat. Solar Energy, Helio thermal Solar thermal plant Penggunaan solar thermal dalam skala besar bisa diaplikasikan untuk pemanas biomassa, menggerakkan turbin yang membangkitkan listrik pada sistem PV pada sistem PV Dua tipe sistem PV a. Grid-connected system (Utility Interface) Solar system yang terhubung dengan sistem listrik lokal (PLN). Pada saat energi dicatu dari sel surya, saklar (switch) akan berpindah pada sel surya Pada saat sel surya tidak bisa mencatu, saklar akan kembali berpindah ke listrik lokal Stand-Alone System PV b. Stand-alone system (Off-grid) Solar system menjadi pencatu utama kebutuhan energi listrik Pada sistem ini dibutuhkan media penyimpan (baterai) untuk mencatu energi pada saat sel surya tidak bisa mencatu energi (malam, hujan, dll) Sistem ini membutuhkan perhitungan yang cermat supaya tidak terjadi outage pada sistem grid connected system
Perhitungan kebutuhan energi sel surya pada sistem stand-alone disesuaikan dengan kebutuhan konsumsi energi. Komponen yang dipasang pada sistem ini: a. Panel surya b. Charge Controller c. Baterai d. D-C to A-C Inverter Step perhitungan Analisis kebutuhan energi harian Dalam menghitung kebutuhan energi perlu menggabungkan beban AC dan beban DC. Untuk beban AC perlu memperhitungkan efisiensi Inverter. Total beban energi 1 hari(wh) = Total pemakaian 1 hari + 20% x total pemakaian 1 hari = 120% x total pemakaian 1 hari 20% adalah cadangan energi Menghitung kebutuhan baterai ( ) Kapasitas baterai (Wh) = ᶯC o u l o m b ᶯCoulomb adalah efisiensi Coulomb (biasa dipakai nilai 80%) Kebutuhan baterai = Menghitung kebutuhan panel surya Kebutuhan panel surya = ᶯd a y a ᶯdaya output panel disebabkan oleh rugi-rugi karena kotoran dan temperatur Sistem 12V, 24V dan 48V Sistem tegangan yang dipergunakan mempengaruhi sistem koneksi yang diperlukan. Misalkan, sistem inverter 24V, sedangkan baterai yang dipakai memiliki spesifikasi 12V, maka baterai perlu dikoneksi dalam bentuk serial. Contoh1 Sebuah rumah yang memiliki kebutuhan energi listrik harian AC 3600 Wh hendak membangun sistem PV untuk mencatu kebutuhan tersebut. Jika sistem PV yang dipakai 12 V, efisiensi inverter 90%. a. Tentukan kebutuhan baterai untuk cadangan energi maksimum 3 hari dengan spesifikasi 12V/50A, efisiensi Coulomb 80%! b. Tentukan kebutuhan panel surya yang dibutuhkan jika panel mempunyai spesifikasi 100 Wp/12V!
Kebutuhan energi harian Sumber AC = 3600 Wh Total pemakaian 1 hari = 3600/90% =4000 Wh Total beban energi 1 hari = 120% x 4000 = 4800 Wh Kebutuhan baterai (12V/50A = 600 Wh), cadangan energi untuk 3 hari Kapasitas baterai (Wh) = 4800 Wh x 3 / 80% = 18000 Wh Kebutuhan baterai = 18000/600 = 30 baterai (rangkaian paralel) Kebutuhan panel surya ( 100 Wp), penyinaran efektif 4 jam Kebutuhan panel surya = 4800/(4 x 100 x 90%) = 13.33 ( 14 panel)