makalah PLTS
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 energy 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 energy 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 negara- negara
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 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,
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 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 sel-sel yang masih diimpor.
Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel 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
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
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 Controller
|
|
(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 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 dalam pemakaian
sehari-hari (wattjam). 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.
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 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.
D. Prinsip
Kerja Sistem PLTS
Menurut
Anya P. Damastuti, dalam cahaya matahari terkandung energi 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, 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 :
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 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
|
10
|
1
|
15
|
150
|
|
2. Lampu Kamar
|
6
|
3
|
5
|
90
|
|
3. Radio/Tape
|
15
|
2
|
2
|
30
|
|
……………… dst
|
……….
|
……….
|
……….
|
……….
|
|
JUMLAH (Wh)
|
|
|
|
270
|
c.
Maka akan dibutuhkan PLTS sebesar: 270 Wh ÷ 150 Wh = 1.8 buah, dibulatkan menjadi 2 buah PLTS dengan modul surya @ 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 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
Ø Tersedia bebas dan dapat
diperoleh secara gratis di alam.
Ø Persediaan energi surya hampir
tak terbatas, yang bersumber dari matahari (surya).
Ø Tanpa polusi dan emisi gas rumah
kaca sehingga dapat mengurangi pemanasan global.
Ø Dapat dibangun di daerah
terpencil karena tidak memerlukan transmisi energi maupun transportasi sumber
energi.
b. Kekurangan Energi Surya
Ø Secara umum membutuhkan investasi
awal yang besar (mahal).
Ø 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.
Ø Efisiensi sel surya sangat
dipengaruhi oleh polusi udara dan kondisi cuaca.
Ø Sel surya hanya mampu
membangkitkan energi sepanjang siang hari saja.
Ø 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.
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.
DAFTAR PUSTAKA
