BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse 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, tidak seperti bahan bakar non-fosil. Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi 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 P LTS maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTS, sistim kelistrikan tenaga surya dan trend teknologi yang ada. 1 1.2 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimanakah ide pembuatan dari solar sel itu ? 2. Bagaimana cara kerja dari solar sel ? 3. Bagaimanakah penggunaan PLTS di Indonesia dan di dunia ? 4. Seberapa pentingkah photovoltaic itu dalam PLTS ? 5. Keuntungan dan kerugian apa saja yang dimiliki oleh PLTS ? 1.3 TUJUAN 1. Dapat mengetahui sejarah singkat tentang ide pembuatan PLTS. 2. Dapat mengetahui prinsip kerja dari PLTS itu sendiri. 3. Dapat mengetahui seberapa besarkah penggunaan PLTS di Indonesia dan di dunia. 4. Dapat mengetahui peranan photovoltaic dalam PLTS. 5. Dapat mengetahui keuntungan dan kekurangan PLTS dibandingkan dengan pembangkit non PLTS. 2 BAB II LANDASAN TEORI 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. 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. Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari. Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat m engat ur tegangan aki dal am selang tegangan 1 2 volt plus mi nus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu. 3 Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dal am bentuk paket lengkap itu jelas lebih m urah dibandingkan dengan bila merakit sendiri. Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal. 4 B A B III PEMBAHASAN 3.1. Sejarah Soral 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 yan g dicapai baru 1 % sehingga bel um 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 5 mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18tahun 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 m aksimum 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 ini photovoltaicsolar cell”. merupakan rekor Perkembangan terbaru dalam untuk riset solar “thin 42.8% Hal film cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik. 3 . 2 . C a r a P e m b a n g k i t Li s t r i k T e n a g a S u r y a u n t u k D a p a t M e n g h a s i l k a n E n e r g i Li s t r i k 3.2.1 Pembangkit Listrik Surya Termal ( Solar Thermal Power Plants) – Dalam pembangkit ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energi listrik. Pembangkit Listrik Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai cara. Pembangkit ini juga biasa dikenal sebagai pembangkit listrik surya terkonsentrasi (concentrated solar power plants). Tipe yang paling banyak digunakan adalah desain parabola cekung. Cermin parabola dirancang untuk menangkap dan memfokuskan berkas cahaya ke satu titik fokus, seperti seorang anak yang menggunakan kaca pembesar untuk membakar kertas. Pada titik fokus tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya sepanjang cermin tersebut. Didalam pipa tersebut terdapat fluida yang dipanaskan hingga temperatur yang sangat tinggi, seringkali diatas 300 derajad fahrenheit (150 derajad celcius). Fluida panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan energi listrik untuk memasak air, menghasilkan uap air dan menghasilkan energi listrik. 6 Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants) Diagram Alir Pembangkit Listrik Termal Surya Versi lain dari pembangkit listrik surya termal adalah penggunaan tower listrik (power tower). Tower listrik ini membuat pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru. Cermin disituasikan untuk memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu sebuah menara tinggi yang mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air dan menghasilkan uap air. Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke sebuah sistem penjejakan (tracking system) cahaya dimana sistem tersebut mengatur 7 cermin agar selalu menghadap matahari. Tower listrik ini memiliki beberapa keuntungan, seperti waktu pembangunan yang relatif cepat. Power Tower 3.2.2 Pembangkit Surya Fotovoltaik ( Solar Photovoltaic Plants) – Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk mengkonversi radiasi cahaya menjadi energi listrik secara langsung. Pembangkit fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel surya dipasang sehingga membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan energi cahaya dan mengkonversikannya secara langsung menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat dialirkan ke jaringan listrik. Saat ini, pembangkit surya fotovoltaik masih jarang ditemukan. Hal ini dikarenakan pembangkit listrik surya termal saat ini lebih efisien untuk memproduksi energi listrik dalam skala besar. 8 Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants) 3.3. M a t a h a r i U n t u k P L T S di In d o n e s i a Pemanfaatan energi matahari sebagai sumber energi alternatif untuk mengatasi krisis energi, khususnya minyak bumi, yang terjadi sejak tahun 1970-an mendapat perhatian yang cu kup besar dari ban yak negara di dunia. Di sam ping juml ahn ya yan g tidak terbatas, pemanfaatannya juga tidak menimbulkan polusi yang dapat merusak lingkungan. Cahaya atau sinar matahari dapat dikonversi menjadi listrik dengan menggunakan teknologi sel surya atau fotovoltaik. Komponen utama sistem pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) dengan menggunakan teknologi fotovoltaik adalah sel surya. Saat ini terdapat banyak teknologi pembuatan sel surya. Sel surya konvensional yang sudah komersil saat ini menggunakan teknologi wafer silikon kristalin yang proses produksinya cukup kompleks dan mahal. Secara umum, pembuatan sel surya konvensional diawali dengan proses pemurnian silika untuk menghasilkan silika solar grade (ingot), dilanjutkan dengan pemotongan silika menjadi wafer silika. Selanjutnya wafer silika diproses menjadi sel surya, kemudian sel-sel surya disusun membentuk m odu l surya. Tahap terakhir adalah mengintegrasi modul surya dengan BOS ( Balance of System) menjadi sistem PLTS. BOS adalah komponen pendukung yang digunakan dalam sistem PLTS seperti inverter, batere, sistem kontrol, dan lain-lain. Saat ini pengembangan PLTS di Indonesia telah mempunyai basis yang cukup kuat 9 dari aspek kebijakan. Namun pada tahap implementasi, potensi yang ada belum dimanfaatkan secara optimal. Secara teknologi, industri photovoltaic (PV) di Indonesia baru mampu melakukan pada tahap hilir, yaitu memproduksi modul surya dan mengintegrasikannya menjadi PLTS, sementara sel suryanya masih impor. Padahal sel surya adalah komponen utama dan yang paling mahal dalam sistem PLTS. Harga yang masih tinggi menjadi isu penting dalam perkembangan industri sel surya. Berbagai teknologi pembuatan sel surya terus diteliti dan dikembangkan dalam rangka upaya penurunan harga produksi sel surya agar mampu bersaing dengan sumber energi lain. Mengingat ratio elektrifikasi di Indonesia baru mencapai 55-60 % dan hampir seluruh daerah yang belum dialiri listrik adalah daerah pedesaan yang jauh dari pusat pembangkit listrik, maka PLTS yang dapat dibangun hampir di semua lokasi merupakan alternatif sangat tepat untuk dikembangkan. Dalam kurun waktu tahun 2005-2025, pemerintah telah merencanakan menyediakan 1 juta Solar Home System berkapasitas 50 W p untuk masyarakat berpendapatan rendah serta 346,5 M W p P LT S hibrid untuk daerah terpencil. Hingga tahun 2025 pemerintah merencanakan akan ada sekitar 0,87 GW kapasitas PLTS terpasang. Dengan asumsi penguasaan pasar hingga 50%, pasar energi surya di Indonesia sudah cukup besar untuk menyerap keluaran dari suatu pabrik sel surya berkapasitas hingga 25 M W p per tahun. H al ini tentu m erup akan pel uang besar bagi industri lokal unt uk mengembangkan bisnisnya ke pabrikasi sel surya. 3.4. P engert i an Photovoltaic Cell. Matahari merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat berlimpah di Indonesia. Dengan penyinaran matahari konstan sepanjang tahun selama 12 jam per 10 hari, tentu ini merupakan salah satu sumber energi yang sangat potensial dikembangkan di negara kita. Disamping adanya „bahan bakar‟ yang berlimpah ruah, tentu saja sumber energi ini sangat ramah lingkungan. Listrik dari sumber energi surya ini tentu saja akan sangat berguna untuk pemerataan listrik ke daerah-daerah terpencil yang belum terjangkau saluran transmisi PLN. Sekarang bagaimana kita bisa mengkonversi energi surya menjadi energi listrik..?? Yup, jawabannya adalah menggunakan photovoltaic cell.. kalau dilihat dari asal katanya photo : “cahaya” sedangkan voltaic: “menghasilkan tegangan”. Jadi kalau dari arti katanya “photovoltaic cell” berarti ‘sel yang menghasilkan tegangan listrik dari cahaya”, walaupun sebenarnya yang dihasilkan langsung bukanlah tegangan tetapi arus. Mengapa bisa arus yang dihasilkan?? Mari kita lihat.. Satu buah photovoltaic cell terbuat dari bahan dasar silicon yang dilapis kaca. - Silicon mudah sekali didapat di bumi ini dalam bentuk pasir silika- sehingga cahaya bisa menembus masuk. Ketika cahaya matahari menembus masuk ke dalam sel, partikel cahaya matahari yang disebut „photon‟ juga ikut masuk. Partikel photon ini kemudian menumbuk elektron bermuatan negative di atom silikon penyusun photovoltaic cell. Pada saat tumbukan, energinya photon ditransfer ke elektron sehingga elektron terlepas dari atom silikonnya. Karena setiap detiknya ada tak terhingga photon yang menumbuk, maka akan dihasilkan banyak sekali elektron-elektron bebas. Elektron bebas ini akan didorong keluar photovoltaic cell karena adanya medan listrik di dalam cell. Apabila photovoltaic cell ini kita hubungkan ke beban listrik, maka arus akan dapat mengalir ke beban. ..Energi matahari telah diubah secara langsung menjadi listrik..!!! Selama masih ada cahaya matahari yang masuk maka akan terus ada electron 11 energi bebas yang mengalir ke beban. Satu buah photovoltaic cell sebenarnya terlalu kecil untuk menghasilkan energi listrik. Satu buah photovoltaic cell hanya menghasilkan sekitar 0.5V, jadi untuk menghasilkan tegangan 18V biasanya panel photovoltaic tersusun dari 36 buah photovoltaic cell yang disusun seri. Selain itu biasanya juga 36 buah cell tersebut juga disusun parallel dengan 36 buah cell yang lain supaya arus total yang dikeluarkan oleh satu buah panel photovoltaic cukup besar. Untuk menghasilkan daya yang lebih besar lagi, sejumlah banyak panel photovoltaic disusun menjadi array sehingga bisa melayani keperluan listrik yang cukup besar. 3.5. Studi Kel a yakan S t u d i K e l a y a k a n I n v e s t a s i P e m b a n g k i t Li s t r i k T e n a g a S u r y a ( P L T S ) d i P u l a u Biaro d en ga n M e n g g u n a k a n M e t o d e R eal Opt i on A r d e N u g r o h o Kristianto Deskripsi D ok u m en: http://lontar.ui.ac.id/opac/them es/libri2/detail.jsp?id=1 36176&l okas i =l o kal ----------------------------------------------------------------------------------------------------Abstrak Indonesia merupakan salah satu negara yang melaksanakan Bali Road Map tahun 2007 dan Copenhagen. Protocol tahun 2009, dimana memiliki komitmen untuk mengurangi emisi gas karbon setiap tahunnya. Pemanfaatan sumber energi terbarukan seperti Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di dalam menggantikan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel dapat mengurangi emisi gas karbon. Penerapan PLTS memiliki kendala seperti belum adanya peraturan Menteri Energi dan Sumber Da ya Mineral (ES DM) tentang harga beli energi listrik oleh PT. Perusahaan Listrik Negara (PLN). Peraturan Menteri ES DM ini harus diawali oleh pengajuan Harga Perkiraan Sendiri (HPS) oleh PLN. Penelitian ini bertujuan untuk membantu P LN di dalam membuat HPS, yaitu melalui studi kelayakan investasi PLTS di pulau Biaro dengan menggunakan metode real option. Metode ini memudahakan pengambilan keputusan atas fleksibilitas arus kas dimana memperhitungkan volatility didalam decision tree. 12 3.6. P L N Oper asi ka n P L T S Terbesar di Indonesi a Tribunnews.com - Minggu, 15 April 2012 14:48 W IB TRIBUNNEWS.COM, JAKARTA - PT PLN memanfaatkan potensi matahari dan membangun Pusat Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk masyarakat pulau Morotai, Kabupaten Kepulauan Morotai, propinsi Maluku Utara. Sejak Sabtu (14/4/2012), masyarakat telah dapat menikmati layanan listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik ramah lingkungan yaitu PLTS hybrid kapasitas 600 kilo Watt peak (kWp). PLTS Morotai merupakan P LT S dengan kapasitas terbesar yang di operasikan oleh P LN selama ini. “Ini adalah P LTS terbesar yang pernah dioperasikan P LN di seluruh Indonesia, dan diharapkan dapat ikut mendorong pertumbuhan perekonomian masyarakat di Kabupaten Kepulauan Morotai, sehingga sudah sepatutnya seluruh masyarakat pulau Morotai bersama-sama ikut menjaga instalasi kelistrikan ini”, demikian diutarakan Direktur Operasi Indonesia Timur PLN, Vickner Sinaga, Minggu (15/4/2012). Dengan beroperasinya PLTS ini, PLN mampu mengurangi penggunaan BBM setiap harinya ratarata dengan 800 liter atau ekuivalen penghematan senilai Rp 2,5 miliar per tahun. P LN terus membangun dan meningkatkan pelayanan kelistrikan di seluruh Indonesia, dengan mengedepankan pembangunan pembangkit listrik yang memanfaatkan energi alternatif non BBM, utamanya di kawasan timur Indonesia. Sebelumnya, P LN berturut-turut baru saja mengoperasikan P LT S kapasitas 350 kWp di pulau Sebatik, Kalimantan Timur yang merupakan daerah perbatasan Indonesia dengan Malaysia serta P LTS kapasitas 100 kW p di pulau Miangas, Sulawesi Utara, yang merupakan pulau terdepan di utara Indonesia dan berbatasan dengan Philipina. 13 3.7. Prinsip Kerja PLTS 3.7.1 Prinsip Kerj a P L T S Pada siang hari modul surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubahmenjadi listrik melalui proses fotovoltaik. Listrik yang dihasilkan oleh modul dapatlangsung disalurkan ke beban ataupun disimpan dalam baterai sebelum digunakan kebeban: 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 mataharibenderang. Modul surya dengan kapasitas tertentu dapat menghasilkan jumlah listrik yang berbeda-beda apabila ditempatkan pada daerah yang berlainan. Sumber : Informasi umum PLTS – PT. Azet Surya Lestari. 3.7.2 Keunggul an d a n K el em ah an P L T S Keunggulan-keunggulan PLTS : •Tidak memerlukan bahan bakar, karena menggunakan sumber energi matahari yangdapat diperoleh dimana saja secara cuma-cuma sepanjang tahun, sehingga hampir tidak memerlukan biaya operasi. •Tidak memerlukan konstruksi yang berat dan menetap, sehingga dapat dipasang dimana saja dan dapat dipindahkan bilamana dibutuhkan. •Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditempatkan di suatu area dan listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ke tempat-tempat membutuhkan) maupun desentralisasi (sistem PLTS dipasang pada setiap rumah, dengan demikian tidak diperlukan jaringan distribusi). •Pada pola desentralisasi, gangguan pada satu sistem tidak akan mempengaruhi sistem yang lain dan tidak banyak energi yang terbuang pada jaringan distribusi. 14 yang •Bersifat moduler; kapasitas listrik yang dihasilkan dapat disesuaikan dengan kebutuhan dengan cara merangkai modul secara seri dan paralel. •Dapat dioperasikan secara otomatis (unattendable) maupun menggunakan operator (attendable). •Ramah lingkungan. Tidak menimbulkan polusi suara maupun polusi asap. •Tidak ada bagian yang bergerak, sehingga hampir tidak memerlukan biaya pemeliharaan, yang diperlukan hanya membersihkan modul apabila kotor dan menambah air accu (aquades). •Umur pakai (life time) lebih dari 25 tahun Kelemahan – kelemahan PLTS : •Modul surya memiliki efisiensi konversi yang rendah dibandingkan jenis pembangkit lainnya. •Untuk bekerja dengan baik, modul surya harus cukup mendapatkan penyinaran matahari (tergantung pada musim). •Memerlukan area yang luas untuk pemasangan modul surya untuk mendapatkan daya keluaran yang tinggi. •Harga m odul surya (skala kecil) masih mahal sehingga biaya pembangkitan yang dihasilkan juga mahal. 3.8. D a m p a k P L T S T e r h a d a p Li n gk u n g a n 3.8.1 G a s R u m a h K a c a 15 Siklus hidup emisi gas rumah kaca pembangkit listrik tenaga surya saat ini berada di kisaran 2532 g/kWh dan ini bisa turun menjadi 15 g/kWh di masa yang akan datang. Sebagai perbandingan, P LTGU batubara menghasilkan 400-599 g/kWh, pembangkit listrik berbahan bakar minyak menghasilkan 893 g/kWh, pembangkit listrik batu bara menghasilkan 915-994 g/kWh atau dengan penangkapan dan penyimpanan karbon sekitar 200 g/kWh, dan pembangkit listrik panas bumi temperatur tinggi menghasilkan 91-122 g/kWh. Han ya pembangkit listrik tenaga angin dan panas bumi temperatur rendah yang menghasilkan lebih baik, yaitu 11 g/kWh dan 0-1 g/kWh. Untuk beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir, siklus hidup beberapa emisi gas rumah kaca yang dihasilkan, termasuk energi yang dibutuhkan untuk menambang uranium dan energi pembangunan pembangkit listrik serta dekomisioning, adalah di bawah 40 g/kWh, namun beberapa pembangkit nuklir lainnya menghasilkan jauh lebih tinggi. 3.8.2 K a d m i u m Salah satu isu yang sering menjadi keprihatinan adalah penggunaan kadmium dalam sel surya cadmium telurida (CdTe). Kadmium dalam bentuk logam adalah zat beracun yang memiliki kecenderungan untuk terakumulasi dalam rantai makanan ekologi. Jumlah kadmium yang digunakan pada film tipis modul Photovoltaic (PV) relatif kecil, yaitu 5-10 g/m². Dengan teknik kontrol emisi yang tepat, emisi kadmium dari produksi modul dapat ditekan menjadi nol. Saat ini teknologi PV menyebabkan emisi kadmium sebesar 0,3-0,9 mikrogram/kWh dalam satu siklus hidup. Sebagian besar emisi tersebut muncul melalui penggunaan pembangkit listrik tenaga batubara dalam pembuatan modul. Pembakaran batubara dan lignit menyebabkan emisi kadmium jauh lebih tinggi. Kadmium dari batubara adalah 3,1 mikrogram/kWh, lignit 6,2 mikrogram/ kWh dan gas alam 0,2 mikrogram/kWh. Jika listrik yang dihasilkan oleh panel fotovoltaik digunakan untuk pembuatan modul, bukan listrik yang berasal dari pembakaran batubara, emisi kadm ium dari penggunaan batu bara dalam proses produksi dapat dihilangkan seluruhnya. 16 3.9. C A R A K E R J A P L T S d an K O N S E P K E R J A S I S T E M P L T S 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. 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. Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari. Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya 17 matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu. Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri. Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Komponen utama sistem surya fotovoltaik 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 18 6 0 % dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan P LTS. 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 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 kW h listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya. Gambar : Pengoperasian dari sebuah sel photovoltaic Bahan sel surya sendiri terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi- konduktor P-type dan N-type (terbuat dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan listrik, saluran awal dan saluran akhir (tebuat dari logam tipis) untuk mengirim elektron ke perabot listrik. Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap 19 oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Ga ya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran m edan listrik. Da n menyebabkan elektron dapat disalurkan k e saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik. Gambar : Pabrikasi Photovoltaic 3.10. P em bagi an sistem P LT S Secara garis besar sistim kelistrikan tenaga surya dapat dibagi menjadi : 3.10.1 Sistim Terintegrasi Sistim ini dapat diterangkan secara visual pada Gb.3.5. Seperti terlihat pada gambar ini, 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 sistim 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 A C load- maka listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan distribusi yang ada. Sebaliknya apabila listrik yang dihasilkan solar panel sedikit kurang dari kebutuhan ac load- m aka kekurangan itu dapat diambil dari listrik yang dihasilkan perusahaan listrik. Hal ini di banyak negara-negara industri maju secara peraturan telah memungkinkan. 20 Gb. 3.6 Contoh Sistim di Rumah (sumber : Sharp Co.Ltd) Keterangan : 1. adalah solar panel; 2 adalah power conditioner ;3 adalah alat pendistribusi listrik ;4 adalah alat pengukur banyaknya listrik yang dijual atau dibeli. Keuntungan dari sistim ini adalah tidak diperlukan lagi battery. Biaya battery dapat dikurangi. Selain dari itu bagi rumah atau kantor yang memasang solar panel, mereka akan mendapatkan keuntungan dengan penjualan listrik. Persoalan yang dihadapi sekarang adalah soal teknis. Karena terhubungi dengan sistim distribusi, maka masalah keselamatan menjadi perhatian yang utama.Dan salah satu dari pemecahannya adalah membuat power conditioner yang mampu mendeteksi apabila terjadi kecelakaan dan mampu mengkontrol tegangan apabila terjadi perubahan tegangan di AC load dan beberapa soal teknis yang lain. P em b a n gki t List rik T e n a ga S u r ya ( P LT S ) S kal a R u m a h T a n g g a 1. K o m p o n e n - K o m p o n e n Untuk memasang pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tanggal, komponen-komponen yang digunakan adalah : 21 Komponen-Komponen PLTS - Solar Panel / Panel Surya : alat untuk mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel. - Charge Controller : alat untuk mengatur arus dan tegangan yang akan m as uk k e baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai harus sesuai dengan yang diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari range yang ditentukan, maka baterai atau peralatan yang lain akan mengalami kerusakan. Selain itu, charge controller juga berfungsi sebagai penjaga agar da ya keluaran yang dihasilkan tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum Power Point Tracking (MPPT). Charge controller secara um um melindungi dari gangguan-gangguan seperti diterangkan berikut : LVD, Low voltage disconnect, apabila tegangan dalam battery rendah, ~11.2 V, maka untuk sementara beban tidak dapat dinyalakan. Apabila tegangan battery sudah melewati 12V, setelah di charge oleh modul surya, m aka beban akan otomatis dapat dinyalakan lagi (reconnect). 22 HV D, High Voltage disconnect, memutus listrik dari modul surya jika battery/accu sudah penuh. Listrik dari modul sur ya akan dimasukkan kembali ke battery jika voltage battery kembali turun. Short circuit protection, menggunakan electronic fuse (sekering) sehingga tidak memerlukan fuse pengganti. Berfungsi untuk melindungi sistem PLTS apabila terjadi arus hubung singkat baik di modul surya maupun pada beban. Apabila terjadi short circuit maka jalur ke beban akan dimatikan sementara, dalam beberapa detik akan otomatis menyambung kembali. Reverse Polarity, melindungi dari kesalahan pemasangan kutub (+) atau (-). Reverse Current, melindungi agar listrik dari baterai atau aki tidak mengalir ke modul surya pada malam hari. PV Voltage Spike, melindungi tegangan tinggi dari modul pada saat baterai tidak disambungkan ke controller. Lightning Protection, melindungi terhadap sambaran petir (s/d 20,000 volt). - Inverter : alat elektronika daya yang dapat mengkonversi tegangan searah ( D C – direct current) menjadi tegangan bolak-balik (AC – alternating current). - Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar m atahari. Berikut adalah diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya skala rumah tangga Diagram Instalasi PLTS 23 Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas dapat diketahui bahwa beberapa panel surya di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner digunakan untuk menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan yang lainnya. Begitu pula untuk kaki negatifnya. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller dan begitu pula untuk kaki negatifnya. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat dengan arus AC, seperti : Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai yang merupakan arus D C harus diubah terlebih dahulu menjadi A C dengan menggunakan inverter. Untuk mengukur jumlah energi listrik yang telah dihasilkan oleh panel surya dapat digunakan kWh meter. Untuk melindungi panel surya dan perangkat lainnya dari gangguan, maka digunakanlah panel pemutus AC. Pada pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tangga, biasanya sering terjadi Islanding. Islanding adalah terjadinya pemutusan aliran listrik pada jaringan distribusi yang dimiliki oleh perusahaan listrik ketika PLTS tetap bekerja. Hal ini dapat terjadi karena adanya kerusakan pada jaringan distribusi listrik. Agar tidak merusak PLTS, digunakanlah power conditioner. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi terjadinya Islanding dan dengan segera menghentikan kerja PLTS. Power conditioner biasanya menjadi satu dengan inverter. 2. P erhi t ungan P e m b a n g kit Listrik T e n aga S u r ya ( P LT S ) S k al a R u m a h T a n g g a Sebelum menentukan kapasitas sel surya yang sesuai dengan kebutuhan suatu rumah, alangkah baiknya sebelumnya untuk melakukan perhitungan terlebih dahulu. Langkah-langkah sebelum menentukan sel surya yang tepat untuk dibeli adalah Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (watt). Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang. Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (ampere hour). Berikut adalah contoh perhitungan untuk mendapatkan jumlah panel sel surya yang sesuai dengan kebutuhan rumah tangga. 2 Perhitungan Keperluan Daya 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 Perhitungan Jumlah Panel Surya Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 watt (perhitungan adalah 5 jam maksimum tenaga surya): Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 / 5) = 7 panel surya. Perhitungan Jumlah Baterai Jumlah kebutuhan baterai 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah: Kebutuhan baterai minimun (baterai hanya digunakan untuk 50% 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 baterai (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. 3.10.2 Sistim Independensi Selain sistim terintegrasi yang diterangkan diatas terdapat pula sistim independensi yang merupakan sistim yang selama ini banyak dipakai. Seperti terlihat dalam gambar di bawah ini sistim independensi dapat dibagi lagi yaitu yang dihubungkan dengan DC load dan yang dihubungkan dengan AC load. 25 Contoh dari sistim yang dihubungkan dengan dc load adalah pembangkit listrik untuk peralatan komunikasi. Misalnya peralatan komunikasi yang dipasang di pegunungan. Sedangkan yang dihubungakan dengan AC load adalah sistim pembangkit listrik untuk pulau-pulau yang terpencil.Dalam sistim 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 listri k yang disimpan ini dialirkan ke load. Sistim seperti ini banyak dipakai di negara-negara berkembang seperti contoh pada Gb. 3.8., Gb. 3.8 adalah sebuah contoh proyek di Mongol. Yaitu proyek pemasangan pembangkit listrik untuk keperluan rumah sakit dan lampu penerangan. Dalam gambar ini terlihat PLTS dikombinasikan dengan pembangkit listrik tenaga angin. Kapasitas terpasang PLTS adalah 3.4 kW sedangkan dari tenaga angin 1.8 kW Gambar: 3.8 3.11. P L T S dilihat dari Perspektif Gender get Konsumen PLTS: Masyarakat didaerah yang belum Dilayani Listrik PLN. Umumnya rumah terpencil, pendapatan rendah, kondisi infrastruktur minim, penerangan dengan Lampu minyak tanah.Target dari PLTS : Meningkatkan Kualitas hidup masyarakat: Memberikan penerangan (lampu), dg kualitas lebih baik, sehingga jam belajar dan beraktifitas lebih panjang; Membukakan akses pada informasi (radio, TV, internet); 26 Memberikan akses pada sumber air minum dan pertanian (surya untuk pompa air); Menciptakan bisnis baru didesa (jadi distributor/service center yang mampu dilakukan oleh Koperasi Wanita/Nelayan/Tani/Desa), LSM; Menciptakan Lapangan Kerja di desa (penjualan dan service center memerlukan banyak tenaga lokal); Menciptakan Tenaga Teknisi di desa. 3.12. P L T S u n t u k P e r kot a a n di b e b e r a p a N e g a r a Pembangkit listrik tenaga surya merupakan energi yang terbarukan dan tidak pernah habis selama matahari bersinar. Di masa mendatang dengan ditemukannya teknologi dan bahan yang semakin murah, diharapkan kota kota di dunia dapat memanfaatkan energi listrik bersih ini secara optimal. Dimulai adanya aturan keharusan setiap Mal,Industri dan bangunan pemerintah menggunakan PLTS mandiri. 1. PLTS di Spanyol Spanyol salah satu negara di eropa ini ternyata memiliki sebuah pusat pembangkit listrik dengan tenaga surya terbesar di dunia saat ini. Dengan menggunakan 120.000 solar cell di lahan seluas 100 hektar dapat menghasilkan kapasitas sebesar 20 megawatts atau setara dengan pembangkit listrik rumahan yang dapat "menghidupi" 20.000 rumah. Total biaya yang dikeluarkan adalah sekitar 28 miliar dollar dan diharapkan dapat Mengurangi emisi gas CO2 sekitar 42.000 ton per tahun. Satu lagi tindakan untuk peduli terhadap lingkungan walaupun ada saja yang komplain bahwa pembukaan lahan ini telah "menghabisi" sebagian hutan. 2.PLTS di Kota Sakai-Jepang Pemerintah Jepang melakukan kerjasama dengan perusahaan elektronik Jepang, SHARP, pemerintah kota Sakai dan Kansai Electric Power akan membuat pembangkit listrik tenaga surya (solar powered generation plan) di kota Sakai di bagian pinggir pantai/ laut. Proyek telah selesai sekitar tahun 2010 yang dilakukan dengan 2 tahap yaitu tahap pertama dibangun pembangkit listrik dengan kapasitas 10 Megawatts dan tahap kedua dengan kapasitas 28 Megawatts. Manfaatnya?? rencananya semua pabrik yang ada di daerah tersebut (termasuk SHARP) akan menggunakan pembangkit listrik ini dan sudah pasti akan mengurangi pencemaran lingkungan serta hemat BBM (bahan bakar minyak).sumber :http://www.metrogaya.com 3. PLTS di Australia solar cell di Auastralia Di tahun 2008, Pemerintah Federal Australia meluncurkan Program „Australia‟s Solar City‟. Program ini merupakan program terbaru yang melibatkan secara aktif masyarakat dan pemerintah lokal di tujuh kota. Pemerintah Federal Australia mengucurkan dana AUSD 94 juta. Kota-kota yang terpilih untuk mengikuti program tersebut yaitu 7 kota: Alice Spring, Townsville, Perth, Blacktown, Coburg, Adelaide and Central Victoria. Dari ketujuh kota tersebut, diharapkan sebanyak 76.000 ton CO2 per tahun dapat diturunkan melalui pemasangan 3.200 panel fotovoltaik. Pendekatan Pemerintah Federal Australia di dalam mengembangkan energi surya patut ditiru. Pemerintah Federal tidak segan untuk mengucurkan dana subsidi kepada kota- kota tersebut, asalkan masyarakat dan pemerintah setempat mampu menyediakan dana tambahan. Seperti Kota Townsville yang menerima kucuran dana sebesar AUSD 15 juta dari Pemerintah Federal. Konsorsium Townsville yang terdiri dari Pemerintah Queensland, Perusahaan Energi Ergon, Dewan Kota Townsville, Perusahaan Delfin Lend Lease, Honeysombes Property Group serta Cafalo Pty Ltd, telah menyediakan dana tambahan sebesar AUSD 32 juta. Dengan label „Smart Living Style‟ atau „Green Living Style‟, pemerintah dan sektor industri mengajak masyarakat untuk ikut serta berpartisipasi di dalam kegiatan audit energi secara gratis. Masyarakat yang rumahnya telah diaudit dapat menerima peralatan hemat energi secara gratis pula. Bukan hanya itu, masyarakat juga mempunyai kesempatan untuk mendapatkan peralatan energi surya dengan harga yang telah disubsidi. Selanjutnya setiap kota yang termasuk ke dalam Program „Solar City‟ tersebut dilengkapi dengan Smart Living Centre. Smart Living Centre merupakan one stop shop yang menyediakan berbagai peralatan dan suku cadang dari teknologi energi surya, seperti teknologi pemanas air, teknologi fotovoltaik, lampu hemat energi dan teknologi alat ukur yang canggih.Ditambah pula, masyarakat diharuskan menggunakan lampu hemat energi. Nah, jika masyarakat berhasil menurunkan pemakaian listriknya sebesar 10%-20%, maka Pemerintah akan memberikan diskon untuk tagihan listriknya sebesar 10%. 29 Jika pemakaian listrik dapat dirurunkan lebih dari 20%, maka Pemerintah akan memberikan diskon sebesar 20%. Program „Solar City‟ ini juga merupakan sarana untuk mengumpulkan data carbon footprint. Data tersebut akan dikelola dan dikaji oleh perguruan tinggi yang telah ditunjuk. Data yang dikumpulkan akan digunakan sebagai dasar kebijakan di bidang perencanaan pembangunan, energi dan air. sumber :http://www.alpensteel.com 4. PLTS di Amerika Siapakah pemilik pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) terbesar di Amerika? Jawabannya adalah Angkatan Udara (AU). Cukup mengherankan, karena institusi ini sebelumnya tidak dikenal sebagai penyokong pengembangan energi terbatukan (ET) yang aktif. Angkatan Udara Amerika (the US Air Force) adalah lembaga milik pemerintah yang paling besar kebutuhan energinya. Baru-baru ini mereka membuka PLTSdengan kapasitas 14 MW, sekaligus menjadi system terbesar di Amerika. Sistem ini akan menyediakan seperempat suplai energi bagi fasilitas militer di markas A U Nellis di gurun Nevada. Markas tersebut memiliki populasi 12 ribu orang tentara dan keluarga. 30 PLTS Nellis milik Angkatan Udara Amerika di Nvada (Sumber: Departemen Energi Amerika) Gurun Nevada mendapatkan cahaya matahari kontinyu sepanjang tahun. Keuntungan alamiah ini menjadi alasan pemilihan system energi surya untuk penyediaan energi di kawasan tersebut. Sebelum ini, Amerika telah memiliki Sistem energi surya termal raksasa. Di Nevada terdapat system energi surya termal berkapasitas 64 M W dan 553 M W di gurun Mojave. Tapi yang satu ini adalah system photovoltaic (PV) untuk pembangkitan listrik. Untuk mengerjakan proyek ini, AU Amerika mempercayakan kepada perusahaan SunPower. Salah satu kelebihan system ini adalah karena dilengkapi dengan SunPower T20 Solar Tracking System yang dapat mengikuti arah gerakan matahari sepanjang hari. Sistem ini diperkirakan mengurangi emisi karbon hingga 24 ribu ton setiap tahun. sumber dari worldofrenewables 5. PLTS di Jerman Jerman adalah salah satu negara yang sudah berhasil melewati hambatan politis dan birokrasi, khususnya di bidang energi surya (solar energy). Negeri itu kini menjadi pasar photovoltaic (PV) terbesar dunia. Berita teranyar dari Jerman adalah pembangunan 1,15 GWp PV system. Tidak tanggung-tanggung, sekitar 55% kapasitas P V seluruh dunia dipasang di Jerman. Luar biasa. Tahun lalu, penjualan industri P V Jerman mencapai 3,8 Milyar Euro. Mengapa Jerman bisa mencapai prestasi seunggul itu? Jawabannya tidak hanya karena Jerman percaya bahwa PV bisa menjadi jawaban atas masalah energi dan lingkungan saat ini, tapi karena kepercayaan itu didorong oleh adanyapolitical will. Trend pengembangan PV system di Jerman 1990-2002 (Sumber: International Energy Agency) Karena sudah ada niat, lalu dibuatlah instrumen kebijakannya bernamaRenewable Energies Act. Peraturan ini mewajibkan perusahaan listrik Jerman membeli listrik dari pemilik P V system selama 20 tahun. Harganye berkisar 37,96 hingga 54,21 Euro per kWh. Bahkan, di Jerman bagian Timur ada insentif hingga 50% dari initial cost bagi sesiapa yang memasang P V system. Mekanisme yang dikenal dengan istilah “feed in tariff” ini telah menyokong produksi P V system. Sebagai hasilnya, investor P V pun berebut masuk Jerman. Yang terbaru adalah ARISE Technologies Corporation dari Canada. Sebelum itu, beberapa perusahaan besar seperti Nanosolar, Signet Solar dan First Solar telah lebih dahulu menuai keuntungan di sana. Trend ini diyakini akan bertahan. Perhitungan 1. Lampu A. Garasi E = 60 Lux Luas ( L ) = 4,5 x 2,5 = 11,25 m2 Lampu LED 7 Watt Jumlah Titik Lampu ( N ) = 600 lumen = Lux x Luas / Lumen = 60 x 11,25 / 600 = 1,125 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 7 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari B. Teras Depan E = 60 Lux Luas ( L ) = 1,5 x 3= 4,5 m2 Lampu LED 5 Watt = 470 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 60 x 4,5 / 470 = 0,57 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 5 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari C. Ruang Tamu E = 150 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 3,5 = 8,75 m2 Lampu LED 7 Watt = 600 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 150 x 8,75 / 600 = 2,18 ~ 2 Menggunakan 2 lampu LED dengan daya 7 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari D. Kamar Tidur 1 E = 120 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 2,5 = 6,25 m2 Lampu LED 10 Watt = 1055 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 120 x 6,25 / 1055 = 0,7 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 10 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari E. Kamar Mandi E = 250 Lux Luas ( L ) = 1,9 x 1,6 = 3,04 m2 Lampu LED 9 Watt = 806 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 250 x 3,04 / 806 = 0,94 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 9 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari F. Kamar Tidur 2 E = 120 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 3 = 7,5 m2 Lampu LED 10 Watt = 1055 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 120 x 7,5 / 1055 = 0,85 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 10 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari G. Dapur E = 250 Lux Luas ( L ) = 3,5 x 2 = 7 m2 Lampu LED 11 Watt = 1230 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 250 x 7 / 1230 = 1,4 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 11 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari H. Teras Belakang E = 60 Lux Luas ( L ) = 1,5 x 3,5 = 5,25 Lampu LED 5 Watt = 470 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 60 x 5,25 / 470 = 0,67 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 5 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari 2. Daya 1 Phase A. Beban 1 1. 2 Lampu LED 5 Watt x 12 Jam = 120 Wh 2. 3 Lampu LED 7 Watt x 12 Jam = 252 Wh 3. 1 Lampu LED 9 Watt x 12 Jam = 108 Wh 4. 2 Lampu LED 10 Watt x 12 Jam = 240 Wh 5. 1 Lampu LED 11 Watt x 12 Jam = 132 Wh Total 71 Watt ,dengan pemakaian listrik per hari ialah 852 Watt Hour Besar MCB yang digunakan I = = 71 / 220 x 1 = 0,32 x 1,2 ( power factor) = 0,38 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 2 A B. Beban 2 1. 3 buah Kipas Angin 100 Watt x 12 Jam = 3600 Wh 2. TV 100 Watt x 3 Jam = 300 Wh 3. Kulkas 300 Watt x 24 Jam = 7200 Wh 4. Setrika 250 Watt x 3 Jam = 750 Wh 5. Dispenser 100 Watt x 24 Jam = 2400 Wh 6. Rice Cooker 80 Watt x 12 Jam = 960 Wh 7. Mesin Cuci 300 Watt x 1,5 Jam = 450 Wh Total 1430 Watt , dengan pemakaian listrik per hari ialah 15660 Watt Hour Besar MCB yang digunakan I = = 1430 / 220 x 1 = 6,5 x 1,2 ( power factor) = 7,8 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 10 A C. Beban 3 1. AC 600 Watt x 12 Jam = 7200 Wh Total 600 Watt , dengan pemakaian listrik per hari 7200 Watt Hour Besar MCB yang digunakan = I = 600 / 220 x 1 = 2,7 x 1,2 ( power factor) = 3 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 4 A Sehingga : Beban 1 + Beban 2 + Beban 3 = 2 + 10 + 4 = 16 A dengan daya 1300 VA 3. Pemakaian Solar Cell Pada Instalasi Rumah Tinggal Type 36 , menggunakan Solar Cell hanya pada beban 1 : A. Perhitungan Beban Total beban 1 = 852 Watt Hour Tipe Panel Surya = 100 Wp 852 Watt Hour : 100 Wp = 8,52 unit : 5 Jam ( lama pemanasan ) = 1,704 x 1,5 ( minimal daya otonomi ) = 2,556 unit ~ 3 ( angka pembulatan ) 3 x 100 Wp = 300 Watt Hour 300 Watt Hour pemanasan puncak pada pemanasan peak . Per hari dapat menghasilkan listrik sebesar 300 Wp x 5 jam pemanasan = 1500 Wh Jadi untuk beban listrik terpasang, setara dengan kapasitas 300 Wp atau 1500 Wh menggunakan 3 unit panel tipe 100 Wp . B. Pemasangan Baterai Baterai = 12 Volt 100 Ah Total Beban = 852 Watt/Hour Kebutuhan baterai minimum ( Baterai hanya digunakan 50 % untuk pemenuhan kebutuhan listrik, dengan demikian kebutuhan daya kita dikalikan 2 x lipat : 852 x 2 = 1704 Watt hour = 1704 / 12 Volt / 100 Ah = 1,42 ~ 2 Baterai 100 Ah Lama waktu back up penggunaan : 12 V x 100 Ah = 1200 / 852 Wh = 1,4 ~ 2 Jam Unit penyimpan daya (baterai) berkapasitas 12V 100 Ah sebanyak 2 unit, 1 unit Battery Charge Control, 1 unit inverter, bracket, panel box, box battery, dan peralatan pendukung lainya. C. Penggunaan Inverter Beban listrik yang ingin di back up sejumlah 71 Watt maka menggunakan inverter 100 Watt boleh lebih tetapi tidak boleh kurang . 32 BAB IV PENUTUP 4.1 KESIMPULAN 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. Pemanfaatan energi matahari sebagai sumber energi alternatif untuk mengatasi krisis energi, khususnya minyak bumi, yang terjadi sejak tahun 1970-an mendapat perhatian yang cukup besar dari banyak negara di dunia. Cahaya atau sinar matahari dapat dikonversi menjadi listrik dengan menggunakan teknologi sel surya atau photovoltaic. C ara kerja dari P LT S yaitu : Energi matahari akan ditangkap oleh m od ul sur ya dimana modul surya tersebut terdiri dari photovoltaic berupa sel surya yang tersusun secara seri-paralel yang berfungsi sebagai penghasil energi listrik, energi listrik akan mengalir melalui charge controller yang berfungsi sebagai pengisi ke baterai, baterai akan menghasilkan tegangan D C untuk itu diperlukanlah sebuah inverter untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Saat ini pengembangan PLTS di Indonesia telah mempunyai basis yang cukup kuat dari aspek kebijakan. Namun pada tahap implementasi, potensi yang ada belum dimanfaatkan secara optimal. Secara teknologi, industri photovoltaic (PV) di Indonesia baru mampu melakukan pada tahap hilir, yaitu memproduksi modul surya dan mengintegrasikannya menjadi PLTS, sementara sel suryanya masih impor. Padahal sel surya adalah komponen utama dan yang paling mahal dalam sistem PLTS. Harga yang masih tinggi menjadi isu penting dalam perkembangan industri sel surya. 4.2 SARAN Setelah kami menyusun makalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya, berikut adalah saran yang dapat kami kemukakan : 33 a. Setiap rumah maupun industri diharapkan untuk memanfaatan sumber energi terbarukan seperti Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) di dalam menggantikan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel karena hal ini dapat mengurangi emisi gas karbon. b. Sebaiknya pembuatan bahan-bahan PLTS dibuat didalam negeri tanpa harus mengimport dari negara lain c. Sebisa mungkin pembuatan modul surya dilakukan didalam negeri sebab jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. 34 DAFTAR PUSTAKA http://ebtke.esdm.go.id/energi/energi-terbarukan/sinar-matahari/234-plts-untukindonesia-timur.html 10:35 Tribunnews.com - Minggu, 15 April 2012 14:48 WIB http://metrogaya.com, http://alpensteel.com, http://www.worldofrenewables.com Departemen Energi Amerika dan International Energy Agency National Geographic Indonesia Makalah UI Sumber : Informasi umum PLTS – PT. Azet Surya Lestari http://forum.isi-dps.ac.id Anonimous, Photovoltaic (PV) Tutorial.pdf Image Courtesy of 1. http://www.clean-energy-ideas.com 2. http://www.reihk.com 3. http://www.solarnavigator.net apa-itu-listrik-tenaga-surya-3 (pdf) dan Study Kelayakan (pdf) http://mokoraden.blogdetik.com/2011/09/12/98/ http://jendeladenngabei.blogspot.com/ http://walhijabar.wordpress.com/ http://anekasolusidaya.com/index.php/keuntungan-dan-keunggulan-sertadampak-positif-menggunakan-dan-memakai-pembangkit-listrik-tenagamatahari-solar-cell/ 35 Perhitungan 4. Lampu I. Garasi E = 60 Lux Luas ( L ) = 4,5 x 2,5 = 11,25 m2 Lampu LED 7 Watt = 600 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 60 x 11,25 / 600 = 1,125 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 7 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari J. Teras Depan E = 60 Lux Luas ( L ) = 1,5 x 3= 4,5 m2 Lampu LED 5 Watt Jumlah Titik Lampu ( N ) = 470 lumen = Lux x Luas / Lumen = 60 x 4,5 / 470 = 0,57 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 5 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari K. Ruang Tamu E = 150 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 3,5 = 8,75 m2 Lampu LED 7 Watt Jumlah Titik Lampu ( N ) = 600 lumen = Lux x Luas / Lumen = 150 x 8,75 / 600 = 2,18 ~ 2 Menggunakan 2 lampu LED dengan daya 7 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari L. Kamar Tidur 1 E = 120 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 2,5 = 6,25 m2 Lampu LED 10 Watt = 1055 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 120 x 6,25 / 1055 = 0,7 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 10 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari M. Kamar Mandi E = 250 Lux Luas ( L ) = 1,9 x 1,6 = 3,04 m2 Lampu LED 9 Watt Jumlah Titik Lampu ( N ) = 806 lumen = Lux x Luas / Lumen = 250 x 3,04 / 806 = 0,94 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 9 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari N. Kamar Tidur 2 E = 120 Lux Luas ( L ) = 2,5 x 3 = 7,5 m2 Lampu LED 10 Watt = 1055 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 120 x 7,5 / 1055 = 0,85 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 10 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari O. Dapur E = 250 Lux Luas ( L ) = 3,5 x 2 = 7 m2 Lampu LED 11 Watt = 1230 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 250 x 7 / 1230 = 1,4 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 11 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari P. Teras Belakang E = 60 Lux Luas ( L ) = 1,5 x 3,5 = 5,25 Lampu LED 5 Watt = 470 lumen Jumlah Titik Lampu ( N ) = Lux x Luas / Lumen = 60 x 5,25 / 470 = 0,67 ~ 1 Menggunakan 1 lampu LED dengan daya 5 watt agar terang dan nyaman pada saat malam hari 5. Daya 1 Phase D. Beban 1 6. 2 Lampu LED 5 Watt x 12 Jam = 120 Wh 7. 3 Lampu LED 7 Watt x 12 Jam = 252 Wh 8. 1 Lampu LED 9 Watt x 12 Jam = 108 Wh 9. 2 Lampu LED 10 Watt x 12 Jam = 240 Wh 10. 1 Lampu LED 11 Watt x 12 Jam = 132 Wh Total 71 Watt ,dengan pemakaian listrik per hari ialah 852 Watt Hour Besar MCB yang digunakan I = = 71 / 220 x 1 = 0,32 x 1,2 ( power factor) = 0,38 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 2 A E. Beban 2 8. 3 buah Kipas Angin 100 Watt x 12 Jam = 3600 Wh 9. TV 100 Watt x 3 Jam = 300 Wh 10. Kulkas 300 Watt x 24 Jam = 7200 Wh 11. Setrika 250 Watt x 3 Jam = 750 Wh 12. Dispenser 100 Watt x 24 Jam = 2400 Wh 13. Rice Cooker 80 Watt x 12 Jam = 960 Wh 14. Mesin Cuci 300 Watt x 1,5 Jam = 450 Wh Total 1430 Watt , dengan pemakaian listrik per hari ialah 15660 Watt Hour Besar MCB yang digunakan I = = 1430 / 220 x 1 = 6,5 x 1,2 ( power factor) = 7,8 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 10 A F. Beban 3 2. AC 600 Watt x 12 Jam = 7200 Wh Total 600 Watt , dengan pemakaian listrik per hari 7200 Watt Hour Besar MCB yang digunakan = I = 600 / 220 x 1 = 2,7 x 1,2 ( power factor) = 3 Ampere Besar MCB yang digunakan adalah MCB 1P 4 A Sehingga : Beban 1 + Beban 2 + Beban 3 = 2 + 10 + 4 = 16 A dengan daya 1300 VA 6. Pemakaian Solar Cell Pada Instalasi Rumah Tinggal Type 36 , menggunakan Solar Cell hanya pada beban 1 : D. Perhitungan Beban Total beban 1 = 852 Watt Hour Tipe Panel Surya = 100 Wp 852 Watt Hour : 100 Wp = 8,52 unit : 5 Jam ( lama pemanasan ) = 1,704 x 1,5 ( minimal daya otonomi ) = 2,556 unit ~ 3 ( angka pembulatan ) 3 x 100 Wp = 300 Watt Hour 300 Watt Hour pemanasan puncak pada pemanasan peak . Per hari dapat menghasilkan listrik sebesar 300 Wp x 5 jam pemanasan = 1500 Wh Jadi untuk beban listrik terpasang, setara dengan kapasitas 300 Wp atau 1500 Wh menggunakan 3 unit panel tipe 100 Wp . E. Pemasangan Baterai Baterai = 12 Volt 100 Ah Total Beban = 852 Watt/Hour Kebutuhan baterai minimum ( Baterai hanya digunakan 50 % untuk pemenuhan kebutuhan listrik, dengan demikian kebutuhan daya kita dikalikan 2 x lipat : 852 x 2 = 1704 Watt hour = 1704 / 12 Volt / 100 Ah = 1,42 ~ 2 Baterai 100 Ah Lama waktu back up penggunaan : 12 V x 100 Ah = 1200 / 852 Wh = 1,4 ~ 2 Jam Unit penyimpan daya (baterai) berkapasitas 12V 100 Ah sebanyak 2 unit, 1 unit Battery Charge Control, 1 unit inverter, bracket, panel box, box battery, dan peralatan pendukung lainya. F. Penggunaan Inverter Beban listrik yang ingin di back up sejumlah 71 Watt maka menggunakan inverter 100 Watt boleh lebih tetapi tidak boleh kurang .
