Energi Matahari Yang Dikonversikan Dengan Menggunakan Solar Cell Disimpan Dalam?

Masalah Tarif Dasar Listrik – Setiap tahun tarif dasar listrik akan mengalami peningkatan akibat konsumsi listrik yang terus meningkat. Berdasarkan Keputusan Menteri ESDM Nomor 143K/20/MEM/2019 tentang Rencana Umum Ketenagalistrikan Nasional Tahun 2019 sampai dengan Tahun 2038, ESDM memproyeksikan rata-rata pertumbuhan kebutuhan energi listrik nasional mencapai 6,9 persen per tahun.

Seiring dengan meningkatnya populasi manusia, krisis listrik sangat mungkin terjadi. Ditambah lagi dengan peningkatan harga bahan bakar dan penggunaan bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu yang panjang sehingga cadangannya juga semakin menipis. Krisis listrik ini harus menjadi perhatian semua masyarakat karena jika tidak diantisipasi krisis ini akan semakin cepat terjadi.

Selain lebih bijak dalam pemakaian listrik, beralih menggunakan energi baru dan terbarukan dengan pemasangan panel surya dapat menjadi solusi untuk penghematan listrik. Panel surya adalah alat yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik.

Apa yang dimaksud dengan panel surya atau solar cell?

Solar Cell, Sumber Energi Terbarukan Masa Depan – Sabtu, 1 Januari 2011 – Dibaca 98829 kali Oleh: Brian Yuliarto PhD, Dosen Teknik Fisika ITB Pendahuluan Energi merupakan salah satu masalah utama yang dihadapi oleh hampir seluruh negara di dunia. Hal ini mengingat energi merupakan salah satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan ekonomi suatu negara.

Permasalahan energi menjadi semakin kompleks ketika kebutuhan yang meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk menopang pertumbuhan ekonominya justru membuat persediaan cadangan energi konvensional menjadi semakin sedikit. Saat ini total kebutuhan energy di seluruh dunia mencapai 10 Terra Watt (setara dengan 3 x 1020 Joule/ tahun) dan diprediksi jumlah ini akan terus meningkat hingga mencapai 30 Terra Watt pada tahun 2030,

Kebutuhan yang meningkat terhadap energi juga pada kenyataanya bertabrakan dengan kebutuhan umat manusia untuk menciptakan lingkungan yang bersih dan bebas dari polusi. Berbagai konsideran ini menuntut perlunya dikembangkan sumber energi alternatif yang dapat menjawab tantangan di atas tersebut.

• Solar cell merupakan pembangkit listrik yang mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik.
• Energi matahari sesungguhnya merupakan sumber energi yang paling menjanjikan mengingat sifatnya yang berkelanjutan ( sustainable ) serta jumlahnya yang sangat besar.
• Matahari merupakan sumber energi yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan kebutuhan energi masa depan setelah berbagai sumber energi konvensional berkurang jumlahnya serta tidak ramah terhadap lingkungan.

Total kebutuhan energi yang berjumlah 10 TW tersebut setara dengan 3 x 1020 J setiap tahunnya. Sementara total energi matahari yang sampai di permukaan bumi adalah 2,6 x 1024 Joule setiap tahunnya. Sebagai perbandingan, energi yang bisa dikonversi melalui proses fotosintesis di seluruh permukaan bumi mencapai 2,8 x 1021 J setiap tahunnya.

Jika kita lihat jumlah energi yang dibutuhkan dan dibandingkan dengan energi matahari yang tiba di permukaan bumi, maka sebenarnya dengan menutup 0,05% luas permukaan bumi (total luas permukaan bumi adalah 5,1 x 108 km2) dengan solar cell yang memiliki efisiensi 20%, seluruh kebutuhan energi yang ada di bumi sudah dapat terpenuhi.

Kondisi Solar Cell Saat Ini Jumlah energi yang begitu besar yang dihasilkan dari sinar matahari, membuat solar cell menjadi alternatif sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan. Solar cell juga memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis mengingat tidak membutuhkan transmisi karena dapat dipasang secara modular di setiap lokasi yang membutuhkan.

Solar cell tidak memiliki ekses suara seperti pada pembangkit tenaga angin serta dapat dipasang pada hampir seluruh daerah karena hampir setiap lokasi di belahan dunia ini menerima sinar matahari. Bandingkan dengan pembangkit air (hydro) yang dapat dipasang hanya pada daerah-daerah dengana aliran air tertentu.

Dengan berbagai keunggulan ini maka tidak heran jika negara-negara maju berlomba mengembangkan solar cell agar dapat dihasilkan teknologi pembuatan solar cell yang berharga eknomis. Hingga saat ini total energi listrik yang dibangkitkan dengan solar cell di seluruh dunia baru mencapai sekitar 12 GW (bandingkan dengan total penggunaan listrik dunia sebesar 10 TW).

• Dari 12 GW tersebut Jerman merupakan negara terbesar yang telah menginstall solar cell nya yaitu sebesar hampir 5 GW.
• Meskipun begitu setiap tahunnya terjadi peningkatan produksi solar cell dimana pada tahun 2008 total produksi solar cell di seluruh dunia telah mencapai angka 6,22 GW.
• Nilai produksi yang terus meningkat ini juga terus diikuti dengan upaya untuk menurunkan harga solar modul per Watt peaknya.

Saat ini harga listrik yang dihasilkan oleh solar cell sebesar 50 sen $ setiap kWh yang relatif masih sangat tinggi jika dibandingkan dengan pembangkitan dari sumber lainya seperti dari pembangkit termal yang hanya sebesar 8 sen $ untuk setiap kWh nya.

1. Berbagai teknologi telah dikembangkan dalam proses pembuatan solar cell untuk menurunkan harga produksi agar lebih ekonomis.
2. Jenis-jenis solar cell pun saat ini telah berkembang tidak hanya berbasis pada kristal semikonduktor silikon tetapi berbagai jenis tipe dari mulai lapisan tipis, organic, lapisan single dan multi junction hingga yang terbaru jenis dye sensitized solar cell,

Jenis Solar Cell Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon.

• Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905.
• Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan kecepatan c dan panjang gelombang ? dirumuskan dengan persamaan:E = h.c/ ?Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10-34 J.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 108 m/s).

Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu, Dengan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi energi listrik.Hingga saat ini terdapat beberapa jenis solar sel yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti untuk mendapatkan divais solar sel yang memiliki efisiensi yang tinggi atau untuk mendapatkan divais solar sel yang murah dan mudah dalam pembuatannya.Tipe pertama yang berhasil dikembangkan adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal.

Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Masalah terbesar yang dihadapi dalam pengembangan silikon kristal tunggal untuk dapat diproduksi secara komersial adalah harga yang sangat tinggi sehingga membuat solar sel panel yang dihasilkan menjadi tidak efisien sebagai sumber energi alternatif.

Sebagian besar silikon kristal tunggal komersial memiliki efisiensi pada kisaran 16-17%, bahkan silikon solar sel hasil produksi SunPower memiliki efisiensi hingga 20%. Bersama perusahaan Shell Solar, SunPower menjadi perusahaan yang menguasai pasar silikon kristal tunggal untuk solar sel.Jenis solar sel yang kedua adalah tipe wafer silikon poli kristal.

Saat ini, hampir sebagian besar panel solar sel yang beredar di pasar komersial berasal dari screen printing jenis silikon poli cristal ini. Wafer silikon poli kristal dibuat dengan cara membuat lapisan lapisan tipis dari batang silikon dengan metode wire-sawing. Masing-masing lapisan memiliki ketebalan sekitar 250?50 micrometer.

Jenis solar sel tipe ini memiliki harga pembuatan yang lebih murah meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibandingkan dengan silikon kristal tunggal. Perusahaan yang aktif memproduksi tipe solar sel ini adalah GT Solar, BP, Sharp, dan Kyocera Solar.Kedua jenis silikon wafer di atas dikenal sabagai generasi pertama dari solar sel yang memiliki ketebalan pada kisaran 180 hingga 240 mikro meter.

Penelitian yang lebih dulu dan telah lama dilakukan oleh para peneliti menjadikan solar sel berbasis silikon ini telah menjadi teknologi yang berkembang dan banyak dikuasai oleh peneliti maupun dunia industri. Divais solar sel ini dalam perkembangannya telah mampu mencapai usia aktif mencapai 25 tahun,

Modifikasi untuk membuat lebih rendah biaya pembuatan juga dilakukan dengan membuat pita silikon (ribbon si) yaitu dengan membuat lapisan dari cairan silikon dan membentuknya dalam struktur multi kristal. Meskipun tipe sel surya pita silikon ini memiliki efisiensi yang lebih rendah (13-15%), tetapi biaya produksinya bisa lebih dihemat mengingat silikon yang terbuang dengan menggunakan cairan silikon akan lebih sedikit.Generasi kedua solar sel adalah solar sel tipe lapisan tipis (thin film).

1. Ide pembuatan jenis solar sel lapisan tipis adalah untuk mengurangi biaya pembuatan solar sel mengingat tipe ini hanya menggunakan kurang dari 1% dari bahan baku silikon jika dibandingkan dengan bahan baku untuk tipe silikon wafer.
2. Dengan penghematan yang tinggi pada bahun baku seperti itu membuat harga per KwH energi yang dibangkitkan menjadi bisa lebih murah.

Metode yang paling sering dipakai dalam pembuatan silikon jenis lapisan tipis ini adalah dengan PECVD dari gas silane dan hidrogen. Lapisan yang dibuat dengan metode ini menghasilkan silikon yang tidak memiliki arah orientasi kristal atau yang dikenal sebagai amorphous silikon (non kristal).

Selain menggunakan material dari silikon, solar sel lapisan tipis juga dibuat dari bahan semikonduktor lainnya yang memiliki efisiensi solar sel tinggi seperti Cadmium Telluride (Cd Te) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS).Efisiensi tertinggi saat ini yang bisa dihasilkan oleh jenis solar sel lapisan tipis ini adalah sebesar 19,5% yang berasal dari solar sel CIGS,

Keunggulan lainnya dengan menggunakan tipe lapisan tipis adalah semikonduktor sebagai lapisan solar sel bisa dideposisi pada substrat yang lentur sehingga menghasilkan divais solar sel yang fleksibel. Kedua generasi dari solar sel ini masih mendominasi pasaran solar sel di seluruh dunia dengan silikon kristal tunggal dan multi kristal memiliki lebih dari 84% solar sel yang ada dipasaran,Penelitian agar harga solar sel menjadi lebih murah selanjutnya memunculkan generasi ketiga dari jenis solar sel ini yaitu tipe solar sel polimer atau disebut juga dengan solar sel organik dan tipe solar sel foto elektrokimia.

Solar sel organik dibuat dari bahan semikonduktor organik seperti polyphenylene vinylene dan fullerene. Berbeda dengan tipe solar sel generasi pertama dan kedua yang menjadikan pembangkitan pasangan electron dan hole dengan datangnya photon dari sinar matahari sebagai proses utamanya, pada solar sel generasi ketiga ini photon yang datang tidak harus menghasilkan pasangan muatan tersebut melainkan membangkitkan exciton.

Exciton inilah yang kemudian berdifusi pada dua permukaan bahan konduktor (yang biasanya di rekatkan dengan organik semikonduktor berada di antara dua keping konduktor) untuk menghasilkan pasangan muatan dan akhirnya menghasilkan efek arus foto (photocurrent),Tipe solar sel photokimia merupakan jenis solar sel exciton yang terdiri dari sebuah lapisan partikel nano (biasanya titanium dioksida) yang di endapkan dalam sebuah perendam (dye).

Jenis ini pertama kali diperkenalkan oleh Profesor Graetzel pada tahun 1991 sehingga jenis solar sel ini sering juga disebut dengan Graetzel sel atau dye-sensitized solar cells (DSSC),Graetzel sel ini dilengkapi dengan pasangan redok yang diletakkan dalam sebuah elektrolit (bisa berupa padat atau cairan).

Komposisi penyusun solar sel seperti ini memungkinkan bahan baku pembuat Graetzel sel lebih fleksibel dan bisa dibuat dengan metode yang sangat sederhana seperti screen printing. Meskipun solar sel generasi ketiga ini masih memiliki masalah besar dalam hal efisiensi dan usia aktif sel yang masih terlalu singkat, solar sel jenis ini akan mampu memberi pengaruh besar dalam sepuluh tahun ke depan mengingat hargan dan proses pembuatannya yang sangat murah.

Onversi Energi pada Solar Cell Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n ( p-n junction semiconductor ) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umumBagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipu demikian, masimg-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell.

Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari. Gambar 2.

Spekktrum radiasi matahariLebih detail lagi sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel ( absorber ), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja ( lihat gambar 3 ), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik.

Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan untuk mengeluarkan elektron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik.Untuk membebaskan elektron dari ikatan kovalennya, energi foton ( hc/v ) harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap.

• Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Gambar 3.
• Berbagai perlakukan sinar matahari yang sampai pada solar cellTentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan rekombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.

Tabel 1. band gap beberapa bahan semikonduktorUntuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut.

Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor. Untuk mendapatkan daya yang cukup besar diperlukan banyak sel surya. Biasanya sel-sel surya itu sudah disusun sehingga berbentuk panel, dan dinamakan panel photovoltaic (PV). PV sebagai sumber daya listrik pertama kali digunakan di satelit.

Kemudian dipikirkan pula PV sebagai sumber energi untuk mobil, sehingga ada mobil listrik surya. Sekarang, di luar negeri, PV sudah mulai digunakan sebagai atap atau dinding rumah. Bahkan Sanyo sudah membuat PV yang semi transparan sehingga dapat digunakan sebagai pengganti kaca jendela.

Gambar 4. Sistem konversi dari energi matahari hingga menjadi sumber penerangan Lama Usia dari Solar Cell Sebuah PV system dengan perawatan yang baik dapat bertahan hingga lebih dari 20 tahun. Sebenarnya dengan kondisi dimana sistem solar cell tidak dipindah-pindah dan terinterkoneksi langsung pada alat listrik, modul solar cell yang melalui fabrikasi yang baik mampu bertahan hingga 30 tahun.

Cara terbaik agar sistem solar cell dapat bertahan lama serta tetap stabil performansinya (efisiensinya) adalah dengan melakukan pemasangan dan perawatan yang sesuai serta dalam waktu yang teratur. Berbagai kasus dalam permasalahan solar cell yang paling banyak dijumpai adalah dikarenakan buruknya cara pemasangan serta tidak rapinya proses instalasi.

Kasus yang sering dijumpai tersebut antara lain seperti koneksi yang tidak baik, ukuran kabel yang tidak tepat, ataupun komponen yang tidak sesuai untuk aliran DC. Selain itu juga kesalahan sering terjadi pada tidak seimbangnya sistem (balance of system, BOS) bagian-bagian yang dipasang yaitu kontroler, inverter, serta proteksi komponen.

Batere dapat lebih cepat rusak jika diberi beban kerja diluar batas spesifikasinya. Pada sistem sel surya, batere digunakan dan diberi muatan secara perlahan-lahan bahkan hingga periode beberapa hari bahkan sati minggu. Kondisi ini berbeda dengan cara kerja batere yang umumnya langsung diisi segera setelah digunakan, yang menyebabkan batere pada sistem solar cell dapat lebih cepat rusak jika tidak menggunakan tipe batere yang sesuai dengan karakteristik ini.

• Sistem Pembangkit Listrik Solar Cell Solar cell merupakan pembangkit yang tidak hanya terdiri dari sistem konversi dari photon sinar matahari menjadi arus listrik atau yang diebut sebagai modul photo voltaik.
• Perlu ada sistem pendukung yang berfungsi menyimpan energi listrik yang dibangkitkan agar keluarannya dapat lebih stabil dapat digunakan saat tidak ada sinar matahari atau pada saat malam hari.

serta Satu unit sistem pembangkit listrik solar cell terdiri dari beberapa komponen antara lain adalah:

Modul sel surya atau disebut juga panel Photo Voltaik (Panel PV). Modul sel surya terdiri dari beberapa jenis ada yang berkapasitas 20 Wp, 30 Wp, 50 Wp, 100 Wp. Modul PV dilihat dari jenisnya dapat berjenis mono kristal, poli kristal, atau amorphous. Penyimpan energi listrik atau dikenal dengan Aki ( battery ) yang bebas perawatan. Batere biasanya dapat bertahan 2-3 tahun. Kapasitas batere disesuaikan dengan kapasitas modul dan besar daya penggunaan listrik yang diinginkan. Pengatur pengisian muatan batere atau disebut dengan kontroler pengisian (solar charge controller). Komponen ini berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik yang dihasilkan oleh modul PV agar penyimpanan ke batere sesuai dengan kapasitas batere. Inverter, merupakan modul untuk mengkonversi listrik searah (dc) menjadi listrik bolak-balik (ac). Komponen ini digunakan ketika penggunaan listrik yang diinginkan adalah bolak-balik (ac). Meskipun begitu saat ini sudah banyak terdapat alat-alat elektronik maupun lampu penerang yang menggunakan tipe arus searah sehingga beberapa sistem solar cell tidak membutuhkan inverter ini.Kabel (wiring), yang merupakan komponen standar sebagai penghubung tempat mengalirkan arus listrik.Mounting hardware atau framework, yang merupakan pendukung untuk menempatkan atau mengatur posisi solar panel agar dapat menerima sinar matahari dengan baik. Biasanya framework digunakan untuk menempatkan solar panel pada posisi yang lebih tinggi dari bagian lain yang ada disekitarnya.

Pertumbuhan teknologi sel surya di dunia memang menunjukkan harapan akan solar sel yang murah dengan memiliki efisiensi yang tinggi. Sayangnya sangat sedikit peneliti di Indonesia yang terlibat dengan hiruk pikuk perkembangan tentang teknologi sel surya ini.

Sudah seharusnya pemerintah secara jeli melihat potensi masa depan Indonesia yang kaya akan sinar matahari ini dengan mendorong secara nyata penelitian dan pengembangan industri di bidang energi surya ini.Referensi1.M. Matsumura, Utilization of Solar Cell, Lecture Notes Research Center for Solar Energy Chemistry, Osaka University 2009.2.

Smestad, Greg P., Optoelectronics of Solar Cells. SPIE Press: Washington 2002.3.K. West, Solar Cell Beyond Silicon, Riso International Energy Confrence, 2003.4.M. Gratzel, Nature 414 (2001) 338.5.S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices 2nd edition, Chapter 14, John Wiley and Sons 1981.6.

Bagaimana cara merubah cahaya matahari menjadi energi listrik?

Matahari adalah sumber energi cahaya yang dapat dimanfaatkan langsung atau dapat juga kita ubah menjadi bentuk energi lain, seperti energi panas dan energi listrik. Energi cahaya matahari dapat diubah menjadi energi panas dengan menggunakan teknologi “surya termal”, alat perubahnya disebut “kolektor surya/panas” sedangkan untuk mengubah cahaya matahari menjadi listrik, digunakan teknologi “photovoltaic”, nama alatnya adalah “sel surya” atau lebih dikenal dengan istilah “modul surya”. Cahaya matahari ini memiliki partikel-partikel energi yang disebut “foton”. Saat cahaya matahari mengenai sel surya, energi foton ini akan membangkitkan elektron-elektron yang ada dalam material sel surya tersebut sehingga menghasilkan tegangan (voltase) listrik. Itulah mengapa disebut “photovoltaic”, karena berasal dari kata “photo = foton = cahaya” dan voltaic = voltase = tegangan listrik” yang artinya ; cahaya menjadi listrik. Jadi, walaupun pagi/sore, mendung atau hujan, selama masih ada cahaya matahari (tidak gelap) maka sel surya tetap akan dapat menghasilkan listrik, meski jumlahnya lebih sedikit dibandingkan saat siang terik atau kondisi cerah.

Jumlah energi cahaya matahari yang dapat diubah menjadi listrik sangat tergantung pada alat konversinya, yaitu modul surya. Modul surya terbuat dari berbagai material elektronik berupa semikonduktor yang mempunyai kemampuan menyerap cahaya matahari dan membangkitkan muatan listrik (pasangan electron-hole) yang terdapat didalam material sel surya tersebut. Kemampuan jenis panel surya yang ada di pasaran saat ini, dapat menyerap dan mengubah cahaya matahari menjadi listrik rata-rata sebanyak 16-20% cahaya matahari. Artinya, tidak semua cahaya matahari dapat diubah menjadi listrik karena keterbatasan alami material sel surya yang hanya mampu menyerap radiasi cahaya matahari pada panjang gelombang (spektrum) tertentu. Sedangkan cahaya matahari sendiri memiliki rentang panjang gelombang (spektrum) yang sangat besar. Energi cahaya matahari yang diterima suatu permukaan di bumi adalah sekitar 1.000W/m2. Artinya, setiap lokasi seluas 1 m2 berpotensi menghasilkan energi listrik tenaga surya sebanyak 160-200W.

Pembangkit listrik tenaga surya atau biasa disebut sistem fotovoltaik (PV) merupakan pembangkit energi listrik yang mengkonversi energi sinar matahari menjadi listrik dengan menggunakan suatu piranti semikonduktor yang disebut sel surya. Sel surya adalah suatu piranti elektronik berbasis material semikonduktor yang berfungsi menyerap energi foton dari radiasi matahari untuk membangkitkan pembawa muatan listrik (electron-hole) di dalam material tersebut. Muatan listrik ini kemudian dipisahkan ke masing-masing kontak elektroda untuk kemudian dialirkan ke beban listrik. Tegangan yang dihasilkan sebuah sel surya berupa tegangan arus searah sebesar lebih kurang 0,5V. Agar dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi listrik, sel surya disusun secara seri atau paralel atau gabungan seri dan paralel kemudian dienkapsulasi dan dirakit dengan menggunakan komponen tambahan seperti bingkai, penyangga,kaca penutup, kabel, baut dan sebagainya sehingga membentuk modul surya. Beberapa rangkaian modul surya kemudian digabungkan untuk menghasilkan tegangan dan daya yang dibutuhkan. Suatu instalasi sistem pembangkit listrik tenaga surya biasanya terdiri dari beberapa modul surya. Listrik yang dihasilkan dari PLTS dapat dimanfaatkan secara langsung untuk beban rumah tangga dan peralatan elektronik lainnya (skala residensial/komersial) ataupun disuplai ke jaringan listrik yang tersedia (skala utilitas). Sistem PLTS umumnya membutuhkan inverter untuk mengkonversi arus listrik DC yang dihasilkan modul PV menjadi listrik AC.

Berikut ini adalah komponen-komponen yang digunakan dalam sistem PLTS :

1. Modul surya Modul surya merupakan komponen utama PLTS yang berfungsi mengubah cahaya matahari menjadi listrik. Teknologi modul PV untuk saat ini ada dua macam, yaitu teknologi berbasis silikon kristalin dan thin film. Modul PV yang banyak di pasaran saat ini adalah berbasis sel surya silikon kristalin yang dibedakan atas dua jenis, yaitu silikon monokristalin dan silikon polikristalin. Sel surya silikon monokristalin memiliki satu keping kristal silikon dan merupakan jenis sel surya dengan efisiensi paling tinggi, namun cukup mahal dalam proses pembuatannya. Tipe ini juga sangat rapuh dan harus dipasangkan pada rangka atau penyangga yang kuat. Sel surya tipe polikristalin mempunyai beberapa kristal silikon. Efisiensi tipe ini lebih rendah dikarenakan pemakaian material yang lebih murah dan sifat reflektif dari kristal-kristal penyusunnya sehingga mengurangi penyerapan sinar matahari. Tetapi dari sisi biaya, tipe ini lebih murah dari monokristalin. Sel surya thin film dikembangkan sebagai upaya menurunkan harga sel surya berbasis silikon. Jenis ini menggunakan teknologi deposisi untuk menghasilkan material lapisan tipis (thin film) yang dapat berperilaku sebagai sel surya. Beberapa jenis modul PV thin film yang sudah komersial antara lain sel surya a-Si, CdTe dan CIGS. Dibandingkan dengan jenis silikon kristalin, teknologi modul PV thin film memiliki keunggulan antara lain; 1) Bahan baku bervariasi, tidak tergantung pada satu jenis material saja yaitu silikon, 2) konsumsi bahan baku jauh lebih sedikit, 3) Proses pabrikasi lebih sederhana, 4) Aplikasi lebih variatif karena dapat dibuat pada bahan yang elastis / fleksibel, 5) Efisiensi sel surya masih dapat ditingkatkan dengan berbagai alternatif bahan baku, struktur lapisan (multi junction), proses pembuatan (deposisi). Namun efisiensi modul PV thin film yang ada di pasaran saat ini khususnya a-Si masih cukup rendah sehingga membutuhkan luasan lahan yang jauh lebih besar dibanding jenis silikon mono/polikristalin. Sedangkan untuk jenis modul CIGS/CdTe, secara efisiensi sudah dapat bersaing dengan jenis sel surya silikon kristalin namun ketersediaan bahan baku yang mahal dan terbatas khususnya Indium dan Telurium menyebabkan jenis sel surya ini belum dapat bersaing secara komersial dengan sel surya silikon kristalin.

2. Struktur Penyangga Modul surya harus dipasang pada arah dan kemiringan tertentu agar penyinaran tahunan matahari dapat diterima secara maksimal. Oleh karena itu diperlukan struktur penyangga agar arah / orientasi modul PV yang dapat terjaga dan stabil. Arah dan Kemiringan Modul PV Daya yang dihasilkan oleh sistem PLTS berbanding lurus dengan besarnya intensitas matahari yang diterima modul surya. Semakin besar intensitas matahari yang diterima oleh panel maka semakin besar daya yang dapat dihasilkan oleh PV tersebut. Besarnya intensitas matahari yang diterima oleh panel surya dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti letak astronomi lokasi pemasangan panel, gerak semu harian dan tahunan matahari serta cuaca. Untuk memaksimalkan intensitas matahari yang diterima oleh modul surya maka dibutuhkan sudut kemiringan yang paling tepat untuk menerima radiasi matahari yang paling tinggi. Sudut yang mempengaruhi pemasangan modul surya pada instalasi PLTS ada 2 macam, yaitu;

Sudut kemiringan panel surya terhadap bidang horisontal. Sudut yang diukur searah dengan acuan arah utara/selatan yang disebut dengan sudut azimut.

Sudut kemiringan optimum biasanya dipasang sesuai dengan posisi garis lintang sedangkan sudut azimut tergantung posisi lokasi. Jika berada di bagian selatan khatulistiwa maka modul surya dipasang menghadap utara dengan sudut azimut 00 dan jika berada di bagian utara khatulistiwa maka sudut azimut adalah 1800 menghadap selatan. Perhitungan sudut azimut yang lebih detil dan akurat membutuhkan studi dan analisis khusus dengan mempertimbangkan arah pergerakan matahari atau posisi horison lokasi. Sebuah sistem penyangga modul surya dapat dipergunakan untuk mengatur orientasi arah utara atau selatan dan elevasi sudut kemiringan dari sistem penyangga modul surya untuk memaksimalkan kinerja energi dari modul surya tersebut. Biasanya terbuat dari stainless steel atau aluminium. Struktur penyangga modul surya dirancang untuk aplikasi pemasangan secara universal yaitu bingkai penyangga miring yang dipasang diatas tanah atau atap bangunan gedung.

3. Inverter Inverter adalah suatu alat yang berfungsi mengkonversi arus dan tegangan listrik DC yang dihasilkan PLTS menjadi arus dan tegangan listrik AC sehingga beban-beban yang pada umumnya memerlukan suplai listrik AC dapat disuplai oleh PLTS. Pemilihan jenis inverter tergantung pada kebutuhan beban serta aplikasi. Kapasitas inverter ditentukan berdasarkan kapasitas daya yang dibutuhkan, untuk efesiensi kerja inverter yang maksimal diusahakan kapasitas inverter mendekati kapasitas daya yang dilayani, Namun untuk sistem PLTS, perbandingan kapasitas daya sistem PV (Pdc) terhadap inverter (Pac) biasanya berkisar antara 0.9-1,3.

4. Sistem baterai (jika dibutuhkan), berfungsi menyimpan energi surya 5. Sistem pengkabelan 6. DC Combiner, digunakan untuk menghubungkan/mengumpulkan arus dan tegangan dari rangkaian modul surya 7. Panel Distribusi, berfungsi untuk mendistribusikan beban-beban listrik dari pembangkit ke pelanggan.8. Sistem Proteksi, untuk melindungi peralatan dan personil apabila terjadi tegangan/arus berlebih.9. Proteksi penangkal petir, untuk melindungi sambaran petir terhadap sistem PLTS 10.Sistem pentanahan/ pembumian (grounding)

Berdasarkan topologi jaringan pembangkit, sistem PLTS dibedakan atas;

1. PLTS on grid – yaitu sistem PLTS yang tersambung/interkoneksi ke jaringan PLN.2. PLTS off grid – yaitu sistem PLTS yang bekerja sendiri atau tidak tersambung dengan jaringan PLN.3. PLTS hybrid – Yaitu PLTS yang tersambung/interkoneksi dengan sumber pembangkit lain untuk mensuplai beban yang sama. – Jenis sistem ini bisa on grid/off grid.

Berdasarkan lokasi pemasangan modul, sistem PLTS dibedakan atas ;

1. PLTS atap, dipasang di atas atap gedung/bangunan.2. PLTS ground mounting, dipasang di atas tanah.3. PLTS terapung, dipasang diatas permukaan air.

Jenis sistem PLTS berdasarkan topologi beban ;

1. PLTS Terpusat, yaitu sistem PLTS yang melayani sekelompok beban yang berbeda, seperti listrik desa/komunal.2. PLTS Tersebar, yaitu sistem PLTS yang melayani satu beban tertentu di satu titik lokasi, contohnya ; solar home system (SHS), LTSHE, PJUTS, Pompa air tenaga surya (Solar water pump).

PLTS atap adalah jenis PLTS on grid yang dipasang di atap gedung/bangunan dan tersambung dengan jaringan PLN eksisting. Tujuan / manfaat pemasangan PLTS atap adalah untuk mengurangi tagihan listrik bulanan PLN dengan memanfaatkan sumber energi surya yang ramah lingkungan. Sistem PLTS atap dapat meng-ekspor/menjual listrik ke PLN dengan skema “net-metering”.

Net metering adalah suatu skema layanan PLN untuk jual-beli listrik dari sistem PLTS yang terhubung ke jaringan PLN dimana, pelanggan PLN yang menggunakan PLTS dapat mengekspor kelebihan produksi PLTS dan/ataupun mengimpor listrik dari jaringan PLN. Pada skema ini, pelanggan PLN harus menggunakan alat pembaca meteran listrik 2 arah atau disebut kWh-meter EXIM (Export-Impor) dengan sistem pembayaran tagihan pasca-bayar. Transaksi jual-beli listrik pada skema net metering ini tidak dalam bentuk uang melainkan dalam bentuk kredit kWh, dimana produksi listrik PLTS yang diekspor (dikirim) ke jaringan PLN dihitung sebagai kwh ekspor dan dapat digunakan (dikonsumsi) kembali oleh pelanggan/pengguna sebagai kwh impor. Jika kWh ekspor lebih besar dibanding kWh impor, maka selisih kWh tersebut akan di-kredit-kan dan dapat digunakan untuk mengurangi tagihan bulan berikutnya. Namun listrik yang dihasilkan PLTS akan lebih ekonomis apabila dikonsumsi langsung daripada diekspor ke PLN, karena harga listrik kwh ekspor hanya sebesar 65% dari kWh impor. Oleh sebab itu penggunaan PLTS membutuhkan perencanaan dan pola konsumsi listrik yang optimal agar lebih efisien dan ekonomis.

Hampir semua jenis atap dapat dipasang PLTS. Yang perlu diperhatikan adalah kekuatan atap dan struktur rangka atap harus dapat menahan beban modul surya yang mencapai 22-25 kg per modul.

a. Mencari informasi awal → melalui aplikasi e-SMART PV (1 hari) b. Menghubungi/konsultansi dengan calon kontraktor/pengembang PLTS bersertifikasi, misal : BLU P3tek KEBTKE (2-3 hari) c. Kesepakatan kerjasama / kontrak kerja dengan kontraktor yang dipilih (1 hari) d. Permohonan ijin dari pelanggan ke PLN, bisa dibantu oleh kontraktor (1 hari) e. PLN melakukan evaluasi dan verifikasi form permohonan (15 hari)

– Jika tidak disetujui;

1. Kembali ke poin d.

2. Lengkapi kekurangan syarat (15 hari)

– Jika disetujui, lanjut ke poin f

f. Mulai pembangunan dan pemasangan PLTS atap (1-4 minggu, tergantung kapasitas) g. Pengujian dan komisioning (3-5 hari) h. Pemasangan meter kWh ekspor-impor (15 hari) i. Selesai

Hal-hal penting yang perlu diperhatikan dalam memilih modul surya yang berkualitas antara lain;

1. Spesifikasi teknis modul surya

– Temperatur operasi minimal pada rentang -10 s/d 50 derajat Celcius – Memiliki sistem proteksi sesuai standar – Memastikan laju degradasi tidak lebih dari 0.5%/tahun

2. Adanya standar jaminan kualitas dari pabrikan 3. Memilih merk/pabrikan/manufaktur dengan rekam jejak dan pengalaman yang bagus 4. Mengikuti standar teknis dan keamanan internasional dan nasional yang relevan, seperti ; IEC 61215, IEC 61646, EN/IEC 61730, IEC 60364-4-41, IEC 61701, IEC 61853, dan IEC 62804.5.

Contoh ; Modul A dengan kapasitas 300 W seharga Rp 2.700.00,- dibandingkan dengan modul B berkapasitas 330 W seharga Rp 2.900.000,-, sebaiknya pilih modul B

Sistem PLTS atap dapat beroperasi sampai 20-30 tahun sesuai umur modul surya yang digunakan. Selama masa tersebut, membutuhkan penggantian inverter sebanyak 1 kali.

Energi panas bumi berasal dari apa?

Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, serta batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Sementara energi panas bumi merupakan energi yang bersumber dari panas yang terkandung dalam perut bumi dan pada umumnya berasosiasi dengan keberadaan gunung api.

Secara teknis, air yang bersumber diantaranya dari hujan akan meresap ke dalam batuan di bawah tanah hingga mencapai batuan reservoir. Air ini kemudian terpanaskan oleh magma yang menjadi sumber panas utama sehingga berubah menjadi air panas atau uap panas (fluida thermal) dengan kisaran temperatur 240-310’C.

Fluida thermal tersebut dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik dengan cara melakukan pengeboran (drilling) dan mengalirkan fluida thermal untuk menggerakkan turbin dan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Fluida thermal selanjutnya diinjeksikan kembali ke dalam reservoir melalui sumur reinjeksi untuk menjaga keseimbangan fluida dan panas sehingga sistem panas bumi berkelanjutan.

• Oleh sebab itu kebutuhan air bersih untuk rumah tangga tidak akan terganggu oleh kegiatan panas bumi mengingat fluida panas bumi yang digunakan untuk pembangkitan energi listrik bukan berasal dari air permukaan melainkan berasal dari reservoir panas bumi dengan kedalaman 1.500 s.d.2500 meter.
• Egiatan panas bumi juga harus tetap memperhatikan perlindungan lingkungan mengingat keberlangsungan panas bumi sangat bergantung pada lingkungan di sekitarnya termasuk satwa dan tumbuh-tumbuhan.

Panas bumi merupakan energi yang sangat ramah lingkungan, dimana CO2 yang dihasilkan dari PLTP hanya 1,5% dari PLTU dan 2.7% dari PLTG (sumber: IGA Paper). Adapun karakteristik umum energi panas bumi antara lain: (1) Sumber energi bersih, ramah lingkungan, dan sustainable.

(2)Tidak dapat diekspor, hanya dapat digunakan untuk konsumsi dalam negeri (indigenous). (3)Bebas dari risiko kenaikan (fluktuasi) bahan bakar fosil. (4)Tidak tergantung cuaca, supplier, dan ketersediaan fasilitas pengangkutan dan bongkar muat dalam pasokan bahan bakar. (5)Tidak memerlukan lahan yang luas.

Ramah terhadap lingkungan menjadi salah satu karakteristik energi panas bumi yang harus digarisbawahi. Energi panas bumi bersifat ramah terhadap lingkungan, tidak hanya dalam aspek produksi tetapi juga aspek penggunaan, sehingga dampaknya berperan positif pada setiap sumber daya.

1. Pada saat menjalankan proses pengembangan dan pembuatan, tenaga panas bumi sepenuhnya bebas dari emisi.
2. Tidak ada karbon yang digunakan untuk produksi, kemudian seluruh prosedur juga telah bebas dari sulfur yang umumnya telah dibuang dari proses lainnya yang dilakukan.
3. Penggunaan energi panas bumi memang tidak akan menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan.

Oleh karenanya efek dari pemanasan global yang disebabkan oleh emisi dari bahan-bahan minyak akan berkurang. Dalam penggunaannya sebagai pembangkit listrik tenaga panas bumi tidak akan dibutuhkan bahan bakar minyak yang bisa menyebabkan polusi udara. Sebagaimana ditetapkan dalam Undang-Undang RI Nomor 21 Tahun 2017 tentang panas bumi merupakan energi ramah lingkungan yang potensinya besar dan pemanfaatannya belum optimal sehingga perlu didorong dan ditingkatkan secara terencana dan terintegrasi guna mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil.

Bagaimana prinsip kincir angin menghasilkan listrik?

Saatnya Kembangkan PLTB di Indonesia – Jumat, 18 Juni 2010 – Dibaca 65788 kali Salah satu energi alternatif untuk menghasilkan listrik adalah energi angin. Secara sederhana angin didefinisikan sebagai udara yang bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah atau dari suhu udara rendah ke suhu udara tinggi, yang terjadi akibat pemanasan matahari terhadap atmosfir dan permukaan bumi.

• Angin merupakan salah satu bentuk energi yang tersedia di alam yang diperoleh melalui konversi energi kinetik.
• Energi dari angin diubah menjadi energi kinetik atau energi listrik.
• Energi angin dapat memberikan kontribusi signifikan bagi pengurangan emisi karena tidak dihasilkan emisi CO2 selama produksi energi listrik oleh kincir angin.

Cara kerja pembangkit tenaga angin yang dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) cukup sederhana. Energi angin yang memutar kincir diteruskan untuk memutar baling-baling pada generator di bagian belakang kincir angin, sehingga menghasilkan energi listrik.

Pemanfaatan angin sebagai energi terbarukan pada tahun 2009 telah menghasilkan energi listrik sebesar 159 GW atau setara 2% konsumsi listrik dunia ( World Wind Energy Association Report/WWEA 2010). Angka tersebut diharapkan akan meningkat menjadi 200 GW pada tahun 2010. Amerika, China, Jerman dan Spanyol merupakan negara paling besar yang memanfaatkan energi angin, baik onshore maupun offshore,

Kapasitas energi listrik yang di hasilkan dari satu kincir angin dengan baling-baling berdiameter 127 meter di Belanda yang berada di offshore mencapai sekitar 6 MW (ECN, Factsheet Wind Energy ). Saat ini sedang dikembangkan baling-baling dengan diameter 150 meter yang diharapkan dapat membangkitkan listrik dengan kapasitas sekitar 10 MW.

1. Indonesia yang memiliki pantai sepanjang 80.791,42 km merupakan wilayah potensial untuk pengembangan PLTB.
2. Ecepatan angin di Indonesia secara umum antara 4 m/detik hingga 5 m/detik.
3. Namun di daerah-daerah tertentu seperti di pantai kecepatan anginnya dapat mencapai 10 m/detik.
4. Dengan kecepatan tersebut, pembangunan pembangkit listrik tenaga angin masih kurang ekonomis.

Namun, jika dibangun dengan ketinggian tertentu dan diameter baling-baling yang besar dapat dihasilkan energi listrik dengan potensi kapasitas 10-100 kW. Pada tahun 2009, kapasitas terpasang dalam sistem konversi energi angin di seluruh Indonesia mencapai 1,4 MW (WWEA 2010) yang tersebar di Pulau Selayar (Sulawesi Utara), Nusa Penida (Bali), Yogyakarta, dan Bangka Belitung.

Bagaimana cara mengubah energi panas menjadi energi listrik?

Teknologi termoelektrik bekerja dengan mengonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator termoelektrik). Cara kerja generator ini adalah apabila ada perbedaan suhu lebih dari 30°C diantara kedua sisi peltier maka peltierakan menghasilkan listrik.