MAKALAH

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

Di Ajukan Sebagai Tugas Mata Kuliah
Dasar Teknik Elektro

Oleh:

Firwan Dani

Nim: 180150003

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MALIKUSSALEH

LHOKSEUMAWE

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan Rahmat serta karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis bisa menyelesaikan makalah ini dengan waktu yang telah berikan dan bisa menyelesaikan makalah ini dengan penuh kemudahan. Makalah ini di buat dengan tujuan supaya bisa mengenal elemen pada panel surya serta bisa mengetahui keuntungan dan kerugiannya serta perbandingannya denger energy yang dihasilkan misalnya seperti: PLN, Generator listik, PLTA dll. Dan yang pastinya kita lebih bisa lebih jauh dan lebih baik pengenalannya untuk menambah ilmu pengetahuan baik dari segi cara kerja, serta pengaplikasiannya dalam keidupan sehari-hari.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak terdapat kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan yang kami miliki. Oleh sebab itu kritik dan saran akan penulis terima demi perbaikan untuk dikemudian hari. Semoga makalah ini dapat berguna baik bagi penulis sendiri maupun bagi para pembaca sebagai tambahan wawasan .

Lhokseumawe, 10 Oktober 2018

Penulis

Daftar Isi

Halaman Judul .....................................................................................................i
Kata Pengantar ....................................................................................................ii
Daftar Isi ..............................................................................................................iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

1.2. Rumusan Masalah

1.3. Tujuan Penulisan

1.4. Metodologi Penelitian

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Sejarah Solar Cell 3

2.2. Prinsip Kerja Solar Cell

2.3. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

2.3.1. Panel Surya (Solar Cell)

2.3.2. Charge Control

2.3.3. Battery

2.3.4. Inverter / Converter (Optional)

2.4. Jenis – jenis Solar Cell

2.4.1. Monocrystalline .............................................................................11

2.4.2. Polycrystalline

2.4.3. Thin Film Solar Cell (TFSC)

2.5. Sistem Perhitungan Solar Cell

2.5.1. Perhitungan Kapasitas Daya Modul Surya

2.5.2. Perhitungan Kapasitas Battery Charge Regulator (BCR)

2.5.3. Perhitungan Kapasitas Inverter

2.5.4. Kapasitas PLTS Terpasang

2.6. Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia .

BAB III PENUTUP

3.1. KESIMPULAN

3.2. SARAN

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia adalah salah satu Negara yang terletak pada garis khatulistiwa. Bisa dikatakan bahwa Indonesia adalah salah satu Negara tropis di dunia. Sebagai Negara tropis, Indonesia memiliki intensitas paparan sinar Matarhari yang tinggi. Indonesia juga salah satu Negara berkembang, karena masih banyak kelebihan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan tetapi tidak dimanfaatkan. Selain itu, masih banyak masyarakat pedalaman yang terisolasi belum tersentuh dan mengenal listrik. Banyak masyarakat yang tertinggal jauh akan kemajuan teknologi yang ada. Teknologi yang dapat merubah sinar Matahari sebagai sumber energy listrik atau kita biasa mengenalnya dengan solar cell, berkembang pesat. Dengan dikaruniai intensitas sinar Matahari yang tinggi harusnya membuat Indonesia mengembangkan teknologi solar cell sendiri.

1.2. Rumusan Masalah
Yang menjadi rumusan masalah pada makalah ini adalah :

1. Bagaimana tenaga surya yang Indonesia punya dimanfaatkan menjadi potensi pambangkit listrik?

2. Bagaimana prinsip kerja Sel Surya?

3. Bagaimana efisiensi dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya?

1.3. Tujuan Penulisan

Tujuan ditulisnya makalah ini selain untuk memenuhi tugas kelimapada maka kuliah Energi Terbarukan dan Smartgrid, penulis berharap makalah ini dapat menjadi acuan untuk pembaca bahwa pembangkit listrik tenaga surya dapat diterapkan di Indonesia karena Negara Indonesia memiliki intensitas sinar Matahari yang tinggi yang dapat dimanfaatkan sebagai energy terbarukan.

1.4. Metode Penulisan Makalah

Metode penulisan makalah penulisan yang digunakan dalam penulisan makalah ini adalah berupa study literature. Pada makalah ini literature yang digunakan berasal dari internet, dengan cara melakukan pencarian pada Search Engine (Google) mengenai pembangkit listrik tenaga surya.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Sejarah Solar Cell

Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektrode dengan berbagai macam cahaya. Elektrode tersebut di balut (coated) dengan bahan yang sensitif terhadapcahaya, yaitu AgCl dan AgBr dan dilakukan pada kotak hitam yang dikelilingi dengan campuran asam. Dalam percobaanya ternyata tenaga listrik meningkat manakala intensitascahaya meningkat. Selanjutnya penelitian dari Bacquerel dilanjutkan oleh peneliti-peneliti lain. Tahun 1873 seorang insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium sebagai suatu elemen photo conductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.
Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu bahan semi conductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai sebagai sensor cahaya. Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect. Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket atau “quanta of energi” yang sekarang ini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.
Hingga tahun 1980 an efisiensi dari hasil penelitian terhadap solar cell masih sangat rendah sehingga belum dapat digunakan sebagai sumber daya listrik. Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985 University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang efisiensinya mencapai 42.8% Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film photovoltaicsolar cell.” Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.

2.2. Prinsip Kerja Solar Cell
Sel surya adalah dioda semikonduktor yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik dan merupakan komponen utama dalam sistem PLTS.

Gambar 2.1 Sel Surya sebagai Komponen Utama PLTS

Selain terdiri atas modul-modul sel surya, komponen lain dalam sistem PLTS adalah Balance of System (BOS) berupa inverter dan kontroller. PLTS sering dilengkapi dengan batere sebagai penyimpan daya, sehingga PLTS dapat tetap memasok daya listrik ketika tidak ada cahaya matahari.

Pembangkitan energi listrik pada sel surya terjadi berdasarkan efek fotolistrik, atau disebut juga efek fotovoltaik, yaitu efek yang terjadi akibat foton dengan panjang gelombang tertentu yang jika energinya lebih besar daripada energi ambang semikonduktor, maka akan diserap oleh elektron sehingga elektron berpindah dari pita valensi (N) menuju pita konduksi (P) dan meninggalkan hole pada pita valensi, selanjutnya dua buah muatan, yaitu pasangan elektron-hole, dibangkitkan. Aliran elektron-hole yang terjadi apabila dihubungkan ke beban listrik melalui penghantar akan menghasilkan arus listrik.

Apakah pada kalkulator bertenaga surya atau stasiun ruang angkasa internasional, panel surya (solar panel) yang digunakan menghasilkan listrik menggunakan prinsip yang relatif sama. Elemen dasar panel surya adalah unsur yang juga digunakan untuk menciptakan revolusi komputer yaitu silikon murni. Ketika dilucuti dari semua pengotor, silikon menjadi sebuah platform netral yang ideal untuk transmisi elektron. Atom silikon memiliki tempat untuk delapan elektron dalam kulit terluarnya, tetapi hanya membawa empat elektron dalam keadaan alami.Ini berarti terdapat tempat bagi empat elektron lagi. Jika salah satu atom silikon kontak dengan atom silikon lain, masing-masing atom akan menerima empat elektron dari atom lain. Kondisi ini akan menciptakan ikatan yang kuat, tetapi tidak ada muatan positif atau negatif karena delapan elektron memenuhi kebutuhan atom silikon yang berikatan. Atom silikon dapat saling terikat dalam waktu lama untuk menghasilkan lempeng besar silikon murni yang antara lain digunakan sebagai bahan panel surya. Dua lempeng silikon murni tidak akan menghasilkan listrik karena tidak memiliki muatan positif atau negatif.

Gambar 2.2 Solar panel diagram

Panel surya dibuat dengan menggabungkan silikon dengan unsur-unsur lain yang memiliki muatan positif atau negatif. Fosfor, misalnya, memiliki lima elektron yang bisa ditawarkan ke atom lain. Jika digabungkan secara kimia, silikon dan fosfor akan menghasilkan delapan elektron stabil dengan masih memiliki satu elektron bebas. Elektron bebas ini tidak bisa pergi karena terikat pada atom fosfor, namun tidak diperlukan oleh silikon. Oleh karena itu, lempeng silikon-fosfor ini lantas bermuatan negatif. Namun, agar listrik mengalir, muatan positif juga harus tersedia. Hal ini dicapai dengan menggabungkan silikon dengan unsur seperti boron, yang hanya memiliki tiga elektron untuk ditawarkan. Sebuah lempeng paduan silikon-boron masih memiliki satu tempat tersisa untuk elektron lain. Ini berarti lempeng tersebut memiliki muatan positif. Dua lempeng negatif dan positif diatas diletakkan berdekatan dalam panel surya, dengan kabel konduktif menghubungkan antar panel surya.

Lantas apa peran matahari? Sinar matahari memiliki banyak partikel energi yang berbeda, dengan salah satunya disebut foton. Pada panel surya, foton bertindak seperti palu. Ketika pelat negatif sel surya ditempatkan pada sudut yang tepat terhadap matahari, foton akan membombardir atom silikon-fosfor. Akhirnya, elektron ke-9 pada pelat silikon-fosfor menjadi bebas. Elektron bebas ini lantas ditarik oleh pelat silikon-boron untuk mengisi satu tempat kosong yang mereka miliki. Seiring foton memutus lebih banyak elektron, listrik lantas dihasilkan. Listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya mungkin tidak mengesankan, tetapi ketika banyak panel surya saling dihubungkan, listrik yang dihasilkannya cukup untuk menghidupkan motor atau peralatan elektronik lainnya. Salah satu kendala utama panel surya adalah hanya sejumlah kecil listrik yang bisa dihasilkan dibandingkan dengan ukurannya. Kalkulator mungkin hanya memerlukan sel surya tunggal, tetapi mobil bertenaga surya akan membutuhkan beberapa ribu. Jika sudut panel surya berubah sedikit saja, efisiensi bisa turun hingga 50 persen. Sebenarnya, sebagian daya dari panel surya dapat disimpan dalam baterai, tetapi biasanya tidak banyak kelebihan daya yang tersisa. Selain menyediakan foton, sinar matahari juga memancarkan sinar ultraviolet dan gelombang inframerah yang bisa merusak panel surya. Panel surya yang terpapar cuaca juga akan mengalami penurunan kinerja dan bisa mempengaruhi efisiensi.

2.3. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:

2.3.1. Panel Surya (Solar Cell)

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. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun)

Apa arti Solar Cell 50 WP ?
Solar cell 50 wp artinya solar cell tersebut mempunyai 50 watt peak ( pada saat matahari terik )
Peak 1 hari di asumsikan 4,5 jam (hitungan aman adalah 4 jam)
sehingga 50 x 4,5 = 225 watt hour / day
itu kapasitas maksimal untuk pemakaian 1 hari.

Contoh
Total penggunaan daya per day adalah 225 watt hour
Lampu teras 5 watt x 12 jam = 60 watt hour/ day

Gambar 2.3 Panel surya
Lampu kamar tidur 11 watt x 5 jam = 55 watt hour hour / day

Lampu ruang tamu 11 watt x 5 jam = 65 watt hour / day
Lampu kamar mandi 5 watt x 4 jam = 20 watt hour / day
total = 200 watt / day

masih ada sisa 225 – 200 = 25 watt / day

2.3.2. Charge Control

Cara kerja charger controller Pada waktu solar panel mendapatkan energy dari cahaya matahari di siang hari, rangkaian charger controller ini otomatis bekerja dan mengisi (charge ) battery dan menjaga tegangan battery agar tetap stabil .

Contoh.

Bila kita menggunakan battery 12V, maka rangkaian ini akan menjaga agar tegangan charger 12 10% , tegangan charger yang di butuhkan antara 13,2 – 13,4 Volt.

dan bila sudah mencapai tegangan tersebut, rangkaian ini otomatis akan menghentikan proses pengisian battery tersebut.

Sebaliknya apabila tegangan battery turun / drop hingga 11 Volt , maka controller akan memutus tegangan sehingga battery tidak sampai habis.

Secara keseluruhan Fungsi dari Controller ini yaitu dapat menjaga agar battery tidak kelebihan (over charger) dan kehabisan tegangan (under charger) dengan begitu maka umur dari battery bertambah lama.

Gambar 2.4 Charger Control

2.3.3. Battery

Fungsi battery adalah sebagai tempat untuk menyimpan daya (power storage).

Untuk battery yang digunakan sebaiknya menggunakan battery gel atau yang selama ini kita kenal dengan istilah battery kering.

Battery gel ini adalah yang paling direkomendasikan untuk digunakan pada applikasi solar system. Kelemahannya adalah harganya yang mahal.

Gambar 2.5 Battery

2.3.4. Inverter / Converter (Optional)

Baterai adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).Alat ini tidak diperlukan untuk beban yang hanya membutuhkan tegangan searah.

Gambar 2.6 Inverter / Converter

2.4. Jenis – jenis Solar Cell

Ditinjau dari konsep struktur kristal bahannya, terdapat tiga tipe utama sel surya, yaitu sel surya berbahan dasar monokristalin, poli (multi) kristalin, dan amorf. Ketiga tipe ini telah dikembangkan dengan berbagai macam variasi bahan, misalnya silikon, CIGS, dan CdTe.Berdasarkan kronologis perkembangannya, sel surya dibedakan menjadi sel surya generasi pertama, kedua, dan ketiga. Generasi pertama dicirikan dengan pemanfaatan wafer silikon sebagai struktur dasar sel surya; generasi kedua memanfaatkan teknologi deposisi bahan untuk menghasilkan lapisan tipis (thin film) yang dapat berperilaku sebagai sel surya; dan generasi ketiga dicirikan oleh pemanfaatan teknologi bandgap engineering untuk menghasilkan sel surya berefisiensi tinggi dengan konsep tandem atau multiple stackes. Kebanyakan sel surya yang diproduksi adalah sel surya generasi pertama, yakni sekitar 90% (2008). Di masa depan, generasi kedua akan makin populer, dan kelak akan mendapatkan pangsa pasar yang makin besar. European Photovoltaic Industry Association (EPIA) memperkirakan pangsa pasar thin film akan mencapai 20% pada tahun 2010. Sel surya generasi ketiga hingga saat ini masih dalam tahap riset dan pengembangan, belum mampu bersaing dalam skala komersial.
Jenis-jenis sel surya digolongkan berdasarkan teknologi pembuatannya. Secara garis besar sel surya dibagi dalam tiga jenis, yaitu:

2.4.1. Monocrystalline
Jenis ini terbuat dari batangan kristal silikon murni yang diiris tipis-tipis. Kira-kira hampir sama seperti pembuatan keripik singkong. Satu singkong diiris tipis-tipis, untuk menghasilkan kepingan-kepingan keripik yang siap digoreng. Itu singkong yang mudah diiris tipis-tipis, beda dengan kristal silikon murni yang membutuhkan teknologi khusus untuk mengirisnya menjadi kepingan-kepingan kristal silikon yang tipis.

Dengan teknologi seperti ini, akan dihasilkan kepingan sel surya yang identik satu sama lain dan berkinerja tinggi. Sehingga menjadi sel surya yang paling efisien dibandingkan jenis sel surya lainnya,sekitar 15%-20%.
Mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan, menyebabkan mahalnya harga jenis sel surya ini dibandingkan jenis sel surya yang lain di pasaran. Kelemahannya, sel surya jenis ini jika disusun membentuk solar modul (panel surya) akan menyisakan banyak ruangan yang kosong karena sel surya seperti ini umumnya berbentuk segi enam atau bulat, tergantung dari bentuk batangan kristal silikonnya, seperti terlihat pada gambar berikut.

Keterangan gambar:
1. Batangan kristal silikon murni
2. Irisan kristal silikon yang sangat tipis
3. Sebuah sel surya monocrystalline yang sudah jadi
4. Sebuah panel surya monocrystalline yang berisi susunan sel surya monocrystalline. Nampak area kosong yang tidak tertutup karena bentuk sel surya jenis ini.

Gambar 2.7 jenis Solar Cell Monocrystalline

2.4.2. Polycrystalline

Jenis ini terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur / dicairkan kemudian dituangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi. Kemurnian kristal silikonnya tidak semurni pada sel surya monocrystalline, karenanya sel surya yang dihasilkan tidak identik satu sama lain dan efisiensinya lebih rendah, sekitar 13% - 16% .
Tampilannya nampak seperti ada motif pecahan kaca di dalamnya. Bentuknya yang persegi, jika disusun membentuk panel surya, akan rapat dan tidak akan ada ruangan kosong yang sia-sia seperti susunan pada panel surya monocrystalline di atas. Proses pembuatannya lebih mudah dibanding monocrystalline, karenanya harganya lebih murah. Jenis ini paling banyak dipakai saat ini.

Gambar 2.8 jenis Solar Cell Polycrystalline

2.4.3. Thin Film Solar Cell (TFSC)

Jenis sel surya ini diproduksi dengan cara menambahkan satu atau beberapa lapisan material sel surya yang tipis ke dalam lapisan dasar. Sel surya jenis ini sangat tipis karenanya sangat ringan dan fleksibel.

Jenis ini dikenal juga dengan nama TFPV (Thin Film Photovoltaic).

Gambar 2.9 jenis Solar Cell Thin Film Solar Cell (TFSC)

Berdasarkan materialnya, sel surya thin film ini digolongkan menjadi:
A. Amorphous Silicon (a-Si) Solar Cells.

Sel surya dengan bahan Amorphous Silicon ini, awalnya banyak diterapkan pada kalkulator dan jam tangan. Namun seiring dengan perkembangan teknologi pembuatannya penerapannya menjadi semakin luas. Dengan teknik produksi yang disebut "stacking" (susun lapis), dimana beberapa lapis Amorphous Silicon ditumpuk membentuk sel surya, akan memberikan efisiensi yang lebih baik antara 6% - 8%.
B. Cadmium Telluride (CdTe) Solar Cells.

Sel surya jenis ini mengandung bahan Cadmium Telluride yang memiliki efisiensi lebih tinggi dari sel surya Amorphous Silicon, yaitu sekitar: 9% - 11%.
B. Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) Solar Cells.

Dibandingkan kedua jenis sel surya thin film di atas, CIGS sel surya memiliki efisiensi paling tinggi yaitu sekitar 10% - 12%. Selalin itu jenis ini tidak mengandung bahan berbahaya Cadmium seperti pada sel surya CdTe.

Teknologi produksi sel surya thin film ini masih baru, masih banyak kemungkinan di masa mendatang. Ongkos produksi yang murah serta bentuknya yang tipis, ringan dan fleksibel sehingga dapat dilekatkan pada berbagai bentuk permukaan, seperti kaca, dinding gedung dan genteng rumah dan bahkan tidak menutup kemungkinan kelak dapat dilekatkan pada bahan seperti baju kaos.

2.5. Sistem Perhitungan Solar Cell

Energi baru dan yang terbarukan mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan penggunaan bahan bakar untuk pembangkit-pembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu yang panjang akan menguras sumber minyak bumi, gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat mengakibatkan pencemaran lingkungan. Salah satunya upaya yang telah dikembangkan adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). PLTS atau lebih dikenal dengan sel surya (sel fotovoltaik) akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk berbagai keperluan yang relevan dan di berbagai tempat seperti perkantoran, pabrik, perumahan, dan lainnya. Di Indonesia yang merupakan daerah tropis mempunyai potensi energi matahari sangat besar dengan insolasi harian rata-rata 4,5 - 4,8 KWh/m² / hari. Akan tetapi energi listrik yang dihasilkan sel surya sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari yang diterima oleh sistem.

Dalam merencanakan pembangunan PLTS terlebih dahulu diperhitungkan beban dari PLTS sehingga kita dapat menghitung kapasitas listrik tenaga surya yang akan dibangun. Berikut ini merupakan contoh perhitungan beban pada perumahan tipe 36 sebanyak 10 unit rumah.

Asumsi Rencana Pembebanan

Asumsi rugi-rugi (losses) pada sistem dianggap sebesar 15%, karena keseluruhan komponen sistem yang digunakan masih baru (Mark Hankins, 1991: 68).

Total energi sistem yang disyaratkan adalah sebesar :

ET = EA + rugi-rugi system ET : Energi total termasuk rugi-rugi yang diperhitungkan

= EA + (15% x EA) EA : Energi total tanpa rugi-rugi

= 51860 WH + (15% x 51860WH)

= 59639 WH

Jadi total energi sistem yang disyaratkan sebesar 59639 WH

2.5.1. Perhitungan Kapasitas Daya Modul Surya

Kapasitas daya modul sel surya dapat diperhitungkan dengan memperhatikan beberapa faktor, yaitu kebutuhan energi sistem yang disyaratkan, insolasi matahari, dan faktor penyesuaian (adjustment factor). Kebutuhan energi sistem hasil perhitungan, yaitu sebesar 59639 WH. Insolasi matahari bulanan yang terendah adalah pada bulan Januari yaitu 3,91 (sumber BMG, BPPT). Diambil data insolasi matahari yang terendah agar PLTS dapat memenuhi kebutuhan beban setiap saat. Berikut merupakan tabel insolasi matahari untuk daerah Jakarta dalam kurun waktu satu tahun.

No	BULAN	INSOLASI MATAHARI
1	JANUARI	3.91
2	FEBRUARI	4.03
3	MARET	4.48
4	APRIL	4.62
5	MEI	4.37
6	JUNI	4.17
7	JULI	4.44
8	AGUSTUS	4.48
9	SEPTEMBER	5.05
10	OKTOBER	4.85
11	NOVEMBER	4.43
12	DESEMBER	4.21
13	rata-rata	4.42

Tabel Insolasi Matahari

Faktor penyesuaian pada kebanyakan instalasi PLTS adalah 1,1 (Mark Hankins, 1991 Small Solar Electric System for Africa page 68). Kapasitas daya modul surya yang dihasilkan adalah:

Kapasitas Daya Modul Surya = ( ET / insolasi matahari ) x faktor penyesuaian

= ( 59639 / 3.91 ) x 1.1

= 16702.27 ≈ 16800 WP

Besarnya kapasitas daya modul surya 16800 watt peak.

Satuan energi (dalam WH) dikonversikan menjadi Ah yang sesuai dengan satuan kapasitas baterai sebagai berikut:

AH = ET/Vs AH : kapasitas AH yang dibutuhkan

= 59639 Wh / 24h ET : Energi total termasuk rugi-rugi

= 2484,95 AH yang diperhitungkan

Hari otonomi yang ditentukan adalah satu hari, jadi baterai hanya menyimpan energi dan menyalurkannya pada hari itu juga. Besarnya deep of discharge (DOD) pada baterai adalah 80% (Mark Hankins, 1991: 68).

Kapasitas baterai yang dibutuhkan adalah:

C_b = (AH x d) / DOD C_b: kapasitas batrei

= (2484.95 x 1) / 0.8 AH : kapasitas AH yang dibutuhkan

= 3107 AH d : day (hari)

2.5.2. Perhitungan Kapasitas Battery Charge Regulator (BCR)

Beban pada sistem PLTS mengambil energi dari BCR. Kapasitas arus yang mengalir pada BCR dapat ditentukan dengan mengetahui beban maksimal yang terpasang. Beban maksimal yang terjadi pada sore hari adalah 4750 watt pukul 17.00. Dengan beban maksimal tegangan sistem adalah 24 volt maka kapasitas arus yang mengalir di BCR:

I maks = P maks / Vs

= 4750 W / 24V

= 197.9 A

Jadi kapasitas BCR yang digunakan harus lebih besar dari 197,9

2.5.3. Perhitungan Kapasitas Inverter

Spesifikasi inverter harus sesuai dengan Battery Charge Regulator (BCR) yang digunakan. Berdasarkan tegangan sistem dan perhitungan BCR, maka tegangan masuk (input) dari inverter 24 V DC. Tegangan keluaran (output) dari inverter yang tersambung ke beban adalah 220 V AC. Arus yang mengalir melewati inverter juga harus sesuai dengan arus yang melalui BCR. Berdasarkan perhitungan kapasitas BCR, arus maksimal yang dapat melewati BCR sebesar 197,9 ampere. Berarti kapasitas arus Inverter yang digunakan harus lebih besar dari 197,9 ampere.

2.5.4. Kapasitas PLTS Terpasang

Modul photovoltaik yang akan digunakan mempunyai spesifikasi sebagai

berikut:

Kapasitas Daya : 100 WP

Arus Maksimum : 6 Ampere

Tegangan maksimum : 16,5 Volt

Karena kapasitas daya modul surya dibutuhkan 16800 W dan kapasitas daya 1 unit photovoltaik 100 WP dapat dibuat persamaan:

∑m = kapasitas daya / kapasitas per unit

= 16800 / 100

= 168 unit.

Modul surya terdiri dari 168 modul PV yang dihubungkan secara seri dan paralel, 2 modul dipasang secara seri, kemudian 84 kelompok seri dipasang dipasang secara paralel. Array PV mempunyai Im = 504 A dan Vm = 33V yang setara dengan daya keluaran (Pm) 16632 watt.

2.6. Perkembangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia
Indonesia, sebagai negara yang terletak di kawasan katulistiwa, memiliki potensi energi surya yang melimpah. Dengan matahar i yang bersinar sepanjang tahun, diperkirakan energi surya dapat menghasilkan hingga 4.8 KWh/m2, atau setara dengan 112.000 GWp. Sayangnya pemanfaatan salah satu jenis energy terbarukan ini masih belum maksimal. Indonesia baru mampu memanfaatkan sekitar 10 MWp.

Umumnya pemanfaatan energi matahari melalui Pembangkit Listrik Tenaga Surya digunakan pada daerah pedesaan dengan skala kecil yakni menggunakan Solar Home System (SHS). Solar Home System adalah pembangkit listrik skala kecil yang dipasang secara desentralisasi (satu rumah satu pembangkit). Listrik harian yang dihasilkannya berkisar antara 150-300 Wp.

Sedangkan untuk untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya skala besar, jumlahnya masih sangat sedikit. Dan dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia yang telah beroperasi tersebut hanya mampu memproduksi puluhan hingga ratusan kiloWattpeak (kWp) listrik. Dua Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terbesar di Indonesia, yakni di Karangasem dan Bangli (Bali) masing-masing kapasitasnya hanya 1 MW.

Diantara beberapa Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia tersentralisasi yang memiliki skala besar antara lain adalah :

PLTS di Kabupaten Karangasem, Bali dengan kapasitas 1 MW.
PLTS di Kabupaten Bangli, Bali dengan kapasitas 1 MW.
PLTS di Pulau Gili Trawangan (NTB) berkapasitas 600 kWp.
PLTS di Pulau Gili Air (NTB) dengan kapasitas 160 kWp.
PLTS di Pulau Gili Meno (NTB) dengan kapasitas 60 kWp.
PLTS di Pulau Medang, Sekotok, Moyo, Bajo Pulo, Maringkik, dan Lantung dengan total kapasitas 900 kWp.
PLTS Raijua (Kabupaten Sabu Raijua, NTT) dengan kapasitas 150 kWp.
PLTS Nule (Kab. Alor, NTT) dengan kapasitas 250 kWp.
PLTS Pura (Kab. Alor, NTT) dengan kapasitas 175 kWp.
PLTS Solor Barat (Kab. Flores Timur, NTT) dengan kapasitas 275 kWp.
PLTS Morotai (Maluku Utara) dengan kapasitas 600 kWp.
PLTS Kelang (Maluku) dengan kapasitas 100 kWp.
PLTS Pulau Tiga (Maluku) dengan kapasitas 75 kWp.
PLTS Banda Naira (Maluku) (Maluku) dengan kapasitas 100 kWp.
PLTS Pulau Panjang (Maluku) dengan kapasitas 115 kWp.
PLTS Manawoka (Maluku) dengan kapasitas 115 kWp.
PLTS Tioor (Maluku) (Maluku) dengan kapasitas 100 kWp.
PLTS Kur (Maluku) dengan kapasitas 100 kWp.
Kisar (Maluku) dengan kapasitas 100 kWp.
PLTS Wetar (Maluku) dengan total kapasitas 100 kWp.
PLTS Kabaena (Sulawesi Tenggara) dengan kapasitas 200 kWp.

Indonesia, melalui Perusahaan Listrik Negara (PLN) pun masih berusaha menambah jumlah Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia. Baik menambah jumlah pembangkitnya maupun kapasitas listrik yang dihasilkannya. PLTS-PLTS baru tersebut akan dibangun di pulau-pulau kecil Indonesia.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Energi merupakan salah satu kebutuhan utama dalam kehidupan manusia. Peningkatan kebutuhan energi dapat merupakan indikator peningkatan kemakmuran, namun bersamaan dengan itu juga menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya. Oleh karena itu, penyediaan sumber energi alternatif seperti energi surya melalui pemanfaatan sel fotovoltaik merupakan sebuah prospek yang menjanjikan untk dikembangkan lebih lanjut, mengingat pemakaian primer minyak bumi dan gas alam masih merupakan sumber energi utama. Selain ramah lingkungan, sumber energi dari matahari tidak memerlukan perawatan khusus secara periodik, yang selanjutnya akan mengurangi biaya produksi.

3.2 SARAN

Penggunaan energy surya sangat evektif untuk menghemat energi baik didunia industry maupun rumah tangga, diIndonesia sangat potensial sekali untuk menerapkan system PLTS untuk sumber energi karena hanya memiliki 2 musim tidak seperti didaerah Jepang, Amerika dan Negara-Negara lainnya, tapi sebelum praktek/pengaplikasiannya terjun kemasyarakat secara luas tentunya haruslah diberi pengarahan dulu kepada masyarakat baik itu lewat media cetak, social dll. Dengan adanya pengarahan diharapkan hal-hal yang tidak kita inginkan terjadi, dan mengurungkan niat mereka untuk mengenal teknologi dalam perkemangan dizaman modern ini. Dengan demikian secara perlahan dengan sudah taunya keuntungan dan penghematan yang dirasakan secara perlahan mereka akan pindah ke-energi terbarukan PLTS.

DAFTAR PUSTAKA

http://alamendah.org/2014/12/08/pembangkit-listrik-tenaga-surya-di-indonesia/
http://renewable-solarcell.blogspot.com/2014/06/sistem-perhitungan-solar-cell.html
http://sanfordlegenda.blogspot.com/2013/10/Solar-cells-Jenis-jenis-sel-surya.html http://katalognatopringsewu.blogspot.com/2014/04/cara-menghitung-daya-tenaga-surya.html
http://www.litbang.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=540:plts-plts&catid=129:plts-plts&Itemid=172 . http://www.amazine.co/27045/bagaimana-cara-kerja-panel-surya-kendala-kelemahannya/
https://tenagamatahari.wordpress.com/beranda/sejarah-solar-cell/

Bagi yang mau fileya silahkan tinggalkan email dikolom komentar.

Firwan Dani

Tuesday, 21 January 2020

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

BAB I

PENDAHULUAN

BAB II

PEMBAHASAN

2.4.2. Polycrystalline

2.4.3. Thin Film Solar Cell (TFSC)

2.5.1. Perhitungan Kapasitas Daya Modul Surya

2.5.2. Perhitungan Kapasitas Battery Charge Regulator (BCR)

2.5.3. Perhitungan Kapasitas Inverter

2.5.4. Kapasitas PLTS Terpasang

3.2 SARAN

Rapid test dari warung ke warung di Aceh

View Blog

click