1. Latar
belakang
Energi
Surya adalah sumber energi yang tidak akan pernah habis ketersediaannya dan
energi ini juga dapat di manfaatkan sebagai energi alternatif yang akan di ubah
menjadi energi listrik, dengan menggunakan sel surya. Sel surya atau solar call
sejak tahun 1970-an telah mengubah cara pandang kita tentang energi dan memberi
jalan baru bagi manusia untuk memperoleh energi listrik tanpa perlu membakar
bahan bakar fosil sebagaimana pada minyak bumi, gas alam, batu bara, atau
reaksi nuklir. Sel surya juga mampu beroperasi dengan baik di hampir seluruh
belahan bumi yang tersinari matahari tanpa menghasilkan polusi yang dapat
merusak lingkungan sehingga lebih ramah lingkungan. Cara kerja sel surya adalah
dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel, Sebagaimana diketahui bahwa
cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu
dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon.
Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi
yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang dirumuskan dengan
persamaan:
Dengan
h adalah konstanta Plancks ( 6.62 x 10- 34 J.s ) dan c adalah kecepatan cahaya
dalam vakum
. Persamaan di atas
juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau
sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu.
Indonesia
berada di garis katulistiwa yang membuat kepulauan kita disinari oleh cahaya
matahari selama 10 sampai 12 jam perharinya. Oleh sebab itu pemanfaatan sumber
energi matahari sangat memdukung di kepulauan tropis ini, hanya saja dalam 10
atau 12 jam tidak semuanya dalam keadaan cerah, terkadang cuaca sering kali
tidak stabil dalam arti kondisi mendung, ber awan, dan hujan. karna kondisi
seperti ini penyerapan energi yang optimal dalam satu hari bahkan tidak akan
mencapai 10 jam penuh, oleh karna itu dibutuhkan data rata-rata dan berapa lama
optimalnya penyerapan energi matahari yang maksimal dalam setiap harinya untuk
perencanaan beban yang akan di pasang agar penggunaan listik optimal dan tidak
terjadi pemadaman atau pengosongan baterai yang terlalu cepat dikarenakan beban
yang terpasang yang terlalu berlebihan. Dengan paparan diatas penulis ingin
melakukan analisa dan pengukuran dari intensitas cahaya matahari terhadap
tegangan yang di hasil kan oleh panel surya dan menentukan berapa jam lama
tegangan maksimal yang di hasilkan oleh panel surya dengan outputnya dalam
bentuk grafik dan pemodelan.
Rumusan Masalah
Dari
batasan masalah selanjutnya dapat dirumuskan masalah yang dibahas, sebagai
berikut:
1. Bagaimana
cara menghindari menipisnya energi listrik di Indonesia?
2. Apa
upaya pemerintah dalam penghematan energi listrik di Indonesia?
3. Mengapa
panel panel surya dipilih sebagai energi alternatif pembangkit tenaga listrik
di Indonesia?
Batasan Masalah
Dari
uraian latar belakang diatas, masalah dalam penelitian ini dibatasi pada:
1
Upaya yang dilakukan untuk menghindari menipisnya
energi listrik di Indonesia
2
Upaya pemerintah dalam penghematan
energi listrik di Indonesia.
3
Panel surya sebagai energi alternatif
pembangkit tenaga listrik di Indonesia.
Tujuan Penelitian
Adapun
tujuan penelitian ini adalah:
1
Untuk mengetahui cara pemanfaatan energi
listrik di Indonesia secara efisien di Indonesia.
2
Untuk mengetahui upaya pemerintah dalam
penghematan energi listrik di Indonesia.
3
Untuk mengetahui keunggulan dan kehematan
panel surya sebagai energi alternatif pembangkit tenaga listrik di Indonesia.
Manfaat
Penelitian
Adapun
manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1
Untuk memberi informasi kepada
masyarakat mengenai cara pemanfaatan energi listrik di Indonesia secara
efisien.
2
Untuk memberi informasi kepada
masyarakat mengenai upaya pemerintah dalam penghematan energi listrik di
Indonesia.
3
Untuk memberi informasi kepada masyarakat
mengenai keunggulan dan kehematan panel surya sebagai energi alternatif
pembangkit tenaga listrik di Indonesia.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
1. Pengertian
Panel Surya
Panel
surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi
listrik. Mereka disebut surya atas matahari atau "sol" karena
matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya
sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik".
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 electron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan menjadi
listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery / aki
sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan. Bila listrik DC yang tersimpan
dalam aki ingin digunakan menyalakan perangkat AC: pompa air, kulkas, dsbnya
maka diperlukan inverter yang dapat mengubah listrik DC menjadi AC. Sesuaikan
kebutuhan daya yang dibutuhkan dengan panel sel surya, inverter, aki.
Modul
juga memiliki kapasitas beraneka ragam mulai kapsitas 10 Watt Peak s/d 200 Watt
Peak juga memiliki type cell monocrystal dan polycrystal. Komponen inti dari
sistem PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) ini meliputi peralatan : Modul
Solar Cell, Regulator / controller, Battery / Aki, Inverter DC to AC,
Beban / Load.
2. Komponen Panel Surya
Untuk
instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:
2.1
Solar panel
Solar
panel, mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut
juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang
menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih
tegangan 0.5 Volt.
2.2 Charge
controller
Charge
controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan
maksimun yang dihasilkan solar cells panel pada hari yang terik akan
menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai.
2.3 Inverter
Inverter,
adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct
current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).
2.4 Battery
Baterai, adalah perangkat kimia untuk
menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya
dapat digunakan pada saat ada sinar matahari.
3. Perhitungan
Panel Surya
Untuk
perhitungan panel surya kita harus mengetahui 3 hal:
1.Jumlah
daya yang akan kita butuhkan
2.
Jumlah Solar cells / Penel surya
3.
Jumlah batere
Contoh data
Perhitungan keperluan daya (perhitungan
daya listrik perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun
dibaca dari manual):
Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt
x 4 jam sehari = 600 Watt hour.
Televisi 21": @ 100 Watt x 5 jam
sehari = 500 Watt hour
Kulkas 360 liter : @ 135 Watt x 24 jam x
1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih
sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 Watt hour
Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt
hour
Perangkat lainnya = 400 Watt hour
Total kebutuhan daya = 3480 Watt
hour
Jumlah solar cells panel yang
dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga
surya):
Kebutuhan solar cells panel : [3480 /
(100 x 5)] = 7 panel surya.
Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan
masing-masing 100 Ah:
Kebutuhan batere minimun (batere hanya
digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan
daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100
Amp = 6 batere 100 Ah.
Kebutuhan batere (dengan pertimbangan
dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880
Watt hour =20880 / 12 Volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.
D. Keunggulan Panel
Surya terutama di Indonesia
Indonesia memiliki karunia sinar
matahari. Hampir di setiap pelosok Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi
sampai sore. Energi matahari yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi
listrik dengan menggunakan solar cells panel.
Pembangkit listrik tenaga surya adalah
ramah lingkungan, dan sangat menjanjikan. Sebagai salah satu alternatif untuk
menggantikan pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan batubara).
Perkembangan teknologi dalam membuat
solar panel yang lebih baik dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan
lama, dan pembuatan alat elektronik yang dapat menggunakan Direct Current.
Pada saat ini penggunaan tenaga matahari
(solar panel) masih dirasakan mahal karena tidak adanya subsidi. Listrik yang
kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik bersubsidi. Bayangkan
pengusahaan / penambangan minyak tanah, batubara (yang merusak lingkungan),
pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi tenaga listrik, yang semuanya
dibangun dengan biaya besar.
Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga
Surya:
1) Energi
yang terbarukan/ tidak pernah habis
2) Bersih,
ramah lingkungan
3) Umur
panel sel surya panjang/ investasi jangka panjang
4)
Praktis, tidak memerlukan perawatan
5) Sangat
cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis
Penelitian
Penelitian
ini merupakan penelitian deskriptif, yaitu melakukan penyelidikan yang tertuju
pada pemecahan masalah yang ada pada masa sekarang yaitu melakukan pengamatan
pengambilan data dan pengukuran pada panel surya. Menurut (Travers 1978),
metode deskriptif bertujuan untuk menggambarkan sifat sesuatu yang tengah
berlangsung pada saat riset dilakukan dan memeriksa sebab-sebab dari suatau
gejala tertentu. Hal itu dilakukan dengan menghimpun data dan fakta ( fact
finding ) sesuai dengan keadaan sebenarnya.
3.2 Lokasi
Penelitian
Lokasi
penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Elektro Institut Teknologi Padang.
3.3 Metode
dan Alat Pengumpulan
Data
Pengambilan data dilakukan dengan cara melakukan pengukuran pada
terminal-terminal keluaran panel surya. Untuk mendapatkan tegangan keluaran
panel surya pengukuran nya dengan menggunakan multimeter yang terhubug secara
paralel pada keluaran terminal positif ( + ) terhadap terminal negatifnya ( -
), sementara untuk melakukan pengambilan arus keluaran dari panel surya dengan
cara langsung menghubungkan alat ukur multimeter secara seri terhadap terminal
positif ( + ) keluaran panel surya. Untuk pengukuran intensitas cahaya matahari
pengukuran dilakukan diluar rangkaian atau terpisah dari rangkaian pengukuran
yaitu dengan langsung mengukur intensitas cahaya matahari dengan menggunakan
alat ukur lux meter atau soladimeter.
3.3.1 Peralatan yang digunakan :
Peralatan
yang digunakan untuk melakukan pengumpulan data dalam pembuatan Penelitian ini
diantaranya :
1.
Panel surya
2.
Multimeter
3.
Laptop
4. Alat ukur
intensitas cahaya
5.
Terminal / kabel
6.
Peralatan pendukung lainnya
3.3.2 Tabel pengukuran :
Dari besarnya intensitas yang diterima oleh sel
surya yaitu berupa energi yang berupa foton tidak seluruhnya di serap oleh sel
surya sebagian ada yang langsung di serap ada juga yang dipantulkan tergantung
besarnya energi dan frequensi foton yang dibutuhkan untuk pelepasan suatu
elektron dari ikatannya. Energi kinetik elekton ( Ek ) yang terlepas dari permukaan
logam dapat di tentukan dengan rumus Ek = h x f – h x f0, karna cahaya memiliki
frekuensi 1015 Hz, Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 × 1014 Hz dan
tetapan
