PENGKAJIAN SUMBER LISTRIK ALTERNATIF

1. PENGKAJIAN SUMBER LISTRIK ALTERNATIF Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro. Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Pembangkit Listrik Tenaga Angin Pembangkit Listrik Tenaga Ombak (gelombang laut). Pembangkit Listrik Tenaga Sel Bahan Bakar Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa. Pembangkit Listrik Tenaga Benda2 Angkasa.

2. SOLAR POWER Solar Power adalah energi dari Matahari PENDAHULUAN • Kita telah memanfaatkan Matahari untuk mengeringkan pakaian dan makanan semenjak beribu-ribu tahun yang lalu, sampai akhir akhir ini kita telah mampu memanfaatkannya sebagan pembangkit tenaga. • Matahari berjarak 150 juta km dari bumi, dan sangat menakjubkan sekali mempunyai daya yang sangat dahsyat. Hanya sebagian kecil dari energi Matahari yang menyentuh Bumi tapi sangat melebihi dari cukup semua kebutuhan daya untuk waktu yang panjang dimasa depan. • Sesungguhnya setiap waktu, sangat cukup energi yang sampai ke bumi untuk memenuhi kebutuhan kita sepanjang masa jika kita dapat memenfaatkannya dengan bijak.

3. SOLAR ENERGY. • Solar energy adalahradiant energi dari matahari, yg dapat berubah ke bentuk energi yang lain seperti panas dan listrik. • Ada tiga tipe utama pembangkit solar listrik yaitu: photovoltaic cells, solar thermal plants, dan solar tungku .

4. BAGAIMANA SOLAR POWER BEKERJA Ada tiga cara utama menggunakan energi Matahari: 1. Solar Cells (disebut juga dg "photovoltaic" atau "photoelectric" cells) yaitu alat untuk merobah cahaya langsung menjadi listrik. Pada saat cuaca cerah kita dapat memperoleh daya yang cukup untuk menghidupkan satu buah bola lampu 1000 W dari 1 m2 solar panel. Alat ini pd awalnya dikembangkan dalam rangka untuk menyediakan kebutuhan listrik untuk satelit. Sekarang kebanyakan kalkulator sudah mengguna kan Solar cells sebagai sumber dayanya.

6. 2. Solar water heating, • Dimana panas dari Matahari digunakan untuk memanaskan air dalam gelas panel diatas atap rumah. Ini berarti kita tidak lagi menggunakan banyak gas atau listrik utk memanaskan air kebutuhan rumah tangga. • Air dipompakan melalui pipa pipa dalam suatu panel. Pipa di cat dengan cat hitam sehingga dapat menyerap panas bila cahaya matahari mengenainya. Cara ini akan membantu kita membuat sistem pemanasan sentral.

8. 3Solar Furnaces . • Solar Tungku menggunakan luasan yang sangat luas dari susunan kaca untuk mengumpulkan energi cahaya matahari kedalam ruangan yang sempit sebagai fokusnya dan menghasilkan temperatur yang sangat tinggi. • Di Odellio, Perancis terdapat satu Solar Tungku ini sebagai tempat eksperimen ilmiah yang dapat mencapai temperatur 33.000 o C

10. P L T SPembangkit Listrik Tenaga Surya

11. SOLAR CELLS "photovoltaic"atau "photoelectric" cells

12. CARA KERJA SOLAR CELL

13. KONSTRUKSI SOLAR CELL

14. PEMANFAATAN SOLAR CELL

15. Proses Kerja P L T S : • Solar power supply terdiri dari 4 (empat) bagian yaitu solar modul, charger regulator, battery, dan static inverter. • Solar power modul terdiri dari rangkaian series/paralel cell cristal silicon hubungan P-N. Akibat proses penyinaran oleh cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole, selanjutnya membangkitkan perbedaan tegangan pada cell, bila pada cell tsb diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir. • Rangkaian cell/solar power modul tersebut dihubungkan dengan charger regulator yang berguna untuk pengisian muatan battery, dan selanjutnya energi yang disimpan pada battery tersebut dikondisikan sebagai sumber daya listrik beban/peralatan ‘

16. Konversi Energi Photovoltaic. • Energi radiasi surya dpt dirubah menjadi arus listrik searah dengan menggunakan lapisan2 tipis dari silikon (Si) murni atau bahan semikondutor lainnya. • Sel surya fotovoltaik merupakan suatu alat yg dpt merubah energi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik. • Pada azasnya sel tsb merupakan suatu dioda semi konduktor yang bekerja menurut proses khusus yg dinamakan proses tak seimbang (non equilibrium process) dan berlandaskan efek fotovoltaik. • Sel surya dapat menghasilkan tegangan antara 0,5 dan 1 volt tergantung intensitas cahaya dan zat semi konduktor yang dipakai.

17. Sel surya Modul Solar generator Bentuk dan susunan dari solar cell SOLAR CELL • Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan suatu elemen aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. • Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan minimum 0.3 mm terbuat dari irisan bahan semi konduktor dengan kutup positip dan negatip, dimana prinsip kerjanya dengan memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini ditemukan oleh Bacquerelberkebangsaan Perancis pada tahun 1839).

18. SOLAR Generator Protective Dioda Charge Regulator BATTERY Inverter/dcConverter LOAD Blok diagram solar power plant Voltage limit untuk over charge battery Kondisi voltage battery KOMPONEN UTAMA SOLAR POWER SUPPLY • Solar modul terdiri dari rangkaian series/paralel sel cristal silicon hubungan P-N. Akibat proses penyinaran oleh cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole, selanjutnya membangkitkan perbedaan tegangan pada sel, bila pada sel tersebut diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir. • Charger regulator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mengatur arus pengisian/ pengosongan battery secara otomatis. • Battery adalah perangkat / alat sumber tenaga yang dapat menghasilkan tenaga / energi berdasarkan reaksi kimia. • Inverter adalah perangkat elektronik daya yang mengubah daya arus searah (DC) menjadi daya arus bolak balik (AC).

19. PARAMETER PENTING PADA SEL SURYA • Tegangan beban nol (UO) diukur pada kondisi tak berbeban dan tidak dipengaruhi oleh penyinaran. • Arus hubung singkat (Ik) diukur saat sel dihubung singkat. Arus hubung singkat berbanding lurus dengan kuat penyinaran. • Titik daya maksimum (MPP) diperoleh dari hasil arus dan tegangan yang dibuat pada setiap titik. • Titik ini dapat dicapai bilamana tahanan pemakai sama dengan tahanan sel surya (RL = Ri). • Hal ini dalam praktek selalu diusahakan, caranya yaitu dengan mengubah tegangan searah yang dihasilkan atau sering disebut dengan maksimum Power Tracker. • Efisiensi panel (tambahan)

20. BATTERY • Battery primer adalah perangkat sumber tenaga yang cara kerjanya mengubah energi kimia menjadi listrik semata mata digunakan hanya sekali hingga habis kemampuannya, contohnya battery sel kering. • Battery sekunder adalah perangkat sumber tenaga yang cara kerjanya mengubah energi kimia menjadi listrik • (reaksi primer) dan dapat pula mengubah energi listrik menjadi kimia, dengan kata lain dapat menyimpan energi listrik (reaksi sekunder), serta lazim disebut accumulator atau disingkat menjadi accu / aki.

21. CONTOH Hitung jumlah modul sel surya (bulatkan) serta gambarkan hubungan dari jumlah modul sel surya yang diperoleh bila : Tegangan kerja arus searah : 24 volt Tegangan kerja arus bolak balik : 220 volt Daya beban adalah : 200 watt Lama operasi adalah 12 jam per hari. Data solar modul adalah : tegangan kerja per modul adalah : 12 volt efisiensi total peralatan adalah : 0.62 arus nominal per hari adalah : 13.48 A Bila pemakaian battery efektif selama 4 hari, efisiensi battery 70 % dan battery yang dipilih tegangan operasi 12 V, 120 Ah. Hitung berapa kebutuhan battery dan gambarkan hubungannya.

22. E = 24 volt - - + + 12 Volt each solar generator Gambar bentuk hubungan yang harus dilakukan Sebanyak 12 hubungan paralel - - + + 12 Volt each solar generator modul cell surya • Kebutuhan daya dc adalah : 200 / 0.62 = 322.58 watt • Kebutuhan arus listrik per hari adalah : 322.58 / 24 x 12 = 161.29 A • Jadi kebutuhan solar modul adalah : 161.29 / 13.48 x 2 = 23.9 • Dibulatkan menjadi 24 modul

23. 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt 12 volt E = 24 volt - - + + - - + + 12 volt 12 volt - - + - - + + + 12 volt - - + + - - + + 12 volt 12 volt - - - + - + + + battery • Kebutuhan daya selama 4 hari adalah : 161.29 x 4 = 645.16 A • Efisiensi battery 70 % total kapasitas battery menjadi : 921.65 A • Jadi kebutuhan battery adalah : 921.65 / 120 = 7.68 • Dibulatkan menjadi 8 buah, karena tegangan battery 12 volt • maka jumlah battery adalah : 16 buah

24. PROSEDUR PENGOPERASIAN SOLAR GENERATOR • Prosedurpengoperasian solar generator setelah selesai proses instalasi adalah : • Setelah proses instalasi selesai dan sebelum mengoperasikan solar power supply, pastikan terlebih dahulu bahwa instalasi yg dilaksanakan sudah benar. • Periksa kondisi elektrolit serta hubungan pd masing2 battery, kemungkinan longgar pada kepala battery agar segera kencangkan dan selanjutnya pastikan bahwa seluruhnya dalam kondisi baik. • Periksa pula seluruh hubungan mulai dari solar generator, regulator, battery, dan inverter bila tersedia. Bila ada hubungan yang kurang baik atau kendur segera diperbaiki atau kencangkan. • Pastikan tegangan operasi dan kapasitas beban telah sesuai dengan tegangan dan kapasitas solar power supply. • Periksa apakah lampu indikator pada regulator ada yang hidup, bila ada lampu indikator menyala merah kemungkinan battery dalam keadaan kosong. Dalam kondisi demikian sebaiknya beban dimatikan dahulu agar battery mengalami proses pengisian dan setelah lampu indikator merah padam beban dapat dihidupkan.

25. Sel Surya Modul Solar Generator Bentuk dan susunan dari solar cell SOLAR CELL • Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan suatu elemen aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. • Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan minimum 0.3 mm terbuat dari irisan bahan semi konduktor dengan kutup positip dan negatip, dimana prinsip kerjanya dengan memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini ditemukan oleh Bacquerelberkebangsaan Perancis pada tahun 1839).

26. SEL SURYA( PHOTOVOLTAIC )

27. Susunan Solar Cell. • Tenaga listrik yang dihasilkan oleh 1 solar cell mempunyai daya yang kecil, untuk mendapatkan daya yang lebih besar maka solar cell tersebut dihubungkan secara seri atau paralel. • Untuk memperbesar tegangan maka dipakai hubungan seri, dan untuk menaikan kemampuan arus, masing-masing rangkaian seri tersebut diparalelkan.

28. Susunan dari beberapa solar sel dinamakan modul dan susunan beberapa modul disebut array. • Bila susunan solar sel terdapat m buah fotovoltaik dlm hubungan seri dan n buah dlm hubungan paralel, dan tiap sel surya memp. arus Isc = Io dan tegangan Vsc = Vo untuk radiasi maksimum maka alat ini mempunyai daya puncak sebesar : Watt puncak : m.n. Io . Vo watt. Tegangan Output : m Vo votl Arus maksimum : n Io amper.

29. DAYA PEMBANGKIT PLTS. Aa = E / (Iav x ηm) n = Aa / Acm P = n x Pm Dimana: P = daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W). n = jumlah modul Pm = daya maks sebuah modul (W) E = Energi (Wh) Iav = intensitas cahaya ratarata (W/m2) ηm = efisiensi modul (%) Aa = luas panel sel surya (m2) Acm = luas efektif sebuah modul (m2).

30. Contoh : Untuk keperluan suatu rumah tangga diperlukan tenaga listrik dengan uraian sebagai berikut:

31. Kebutuhan tersebut akan disuplai dari dengan menggunakan Modul Sel Surya Fotovoltaik (PLTS) dengandata sbb : Luas efektif modul = 0,3376 m2 Daya maksimum modul = 18,7 W Efisiensi modul = 10 % Intensitas Cahaya rata rata = 4450 W/m2 Untuk kontinuitas pelayanan beban, cadangan energi disediakan (ditambahkan) dalam baterai 25 % kebutuhan energi keseluruhan. Hitunglah : • Kebutuhan energi keseluruhan ..... dalam Wh • Luas panel sel surya .................. (m2) • Jumlah modul untuk panel surya ......... (buah) • Daya yang dibangkitkan oleh PLTS. ... (W)

32. Penyelesaian: Pemakaian energi keseluruhnya: (7x10x12)+(3x40x6)+(1x35x9)+(1x300x6)+(1x30x7)= 3885 Wh Untuk cadangan dalam baterai 25 % x 3885 Wh = 971,25 Wh. Total energi yang dibutuhkan = 4856,25 Wh. Luas panel surya: Aa = E / Iavx ηm = 4856,25 Wh / 4450x10% = 10,9129 m2 Jumlah modul untuk panel surya : n = Aa / Acm =10,9129 m2 / 0.3376 =32,325 atau 32 buah Daya yang dibangkitkan : P = n x Pm = 32 x 18,7 W = 596 W

33. Kehandalan terhadap kendala operasi : Kendala operasi dari solar power supply sangat terpengaruh oleh keadaan cuaca, karena besarnya arus dan tegangan output berbanding lurus dengan penyinaran cahaya pada cell serta rendahnya effisiensi dari cell. Solar power supply harus ditempatkan pada tempat tempat yang dapat menampung sinar matahari secara maksimum sejak matahari terbit sampai tenggelam (pada area terbuka)

34. S e k i a n Terima kasih