Monday, 27 March 2017

MAKALAH PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
(PLTS)


Disusun
 O
l
e
h


Ramadan Yana





FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MALIKUSSALEH
LHOKSEUMAWE
201
6/2017





KATA PENGANTAR


Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah tentang “PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)”.
Makalah ini telah kami susun dengan maksimal mungkin dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.
Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini.
Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang  “PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)” dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.



Lhokseumawe, 27 desember 2016

Penulis 

DAFTAR ISI








BAB I
PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang

Energi merupakan salah satu kebutuhan utama dalam kehidupan manusia. Peningkatan kebutuhan energi dapat merupakan indikator peningkatan kemakmuran, namun bersamaan dengan itu juga menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya. Pemakaian energi surya di Indonesia mempunyai prospek yang sangat baik, mengingat bahwa secara geografis sebagai negara tropis, melintang garis katulistiwa berpotensi energisurya yang cukup baik. Pemanfaatan Tenaga Surya melalui konversi Photovoltaic telah banyak diterapkan antara lain, penerapan sistem individu dan sistem hybrid yaitu sistem penggabungan antara sumber energi konvensional dengan sumber energi terbarukan.
Pada kondisi beban rendah sistem bekerja dengan sistem inverter dan baterai. Jika beban terus bertambah hingga mencapai kapasitas yang terdapat pada inverter atau tegangan baterai semakin rendah, maka sistem kontrol akan segera mengoperasikan genset, maka genset akan berfungsi sebagai AC/DC konverter untuk pengisian baterai, dan dapat beroperasi secara paralel untuk memenuhi kebutuhan beban tersebut. Dengan demikian, kondisi pembebanan diesel menjadi sangat efisien karena hanya beroperasi pada beban tertentu.

B. Maksud dan Tujuan


1.      Agar Bisa Mengetahui Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya
2.      Agar Bisa Mengetahui Cara Kerja Pada Sel Surya (Fotovoltaik)
3.      Agar Bisa Memahami Dan Mengembangkan Cara Kerja Yang Evektif Pada PanelSurya
4.      Supaya Dapat Perbandingan Penggunaan Sel Surya Dengan Energi Lain
5.      Agar Bisa Mengenar Dan Mengetahui Sistem PLTS

C.  Rumusan Masalah

1.      Apa Yang Dimaksud Dengan Sel Surya (Fotovoltaik)
2.      Bagaimana Struktur Sel Surya
3.      Bagaimana Cara Kerja Sel Surya
4.      Apa Perbandingan Penggunaan Sel Surya Dengan Energi Lain
5.      Apa Yang Dimaksud Serta Pengertian Sistem P

BAB II
PEMBAHASAN


2.1.   Sel Surya (Fotovoltaik)

Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversilangsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untukmemaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkanenergi panasnya melalui sistem solar thermal.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm.
Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi,sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modulsurya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 Vdalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.

2.2.   Struktur Sel Surya

Sesuai dengan perkembangan sains dan teknologi, jenis-jenis teknologi sel suryapun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga danempat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologisurya akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel suryagenerasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).
Gambar diatas menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya.
Secara umum terdiri dari :
1.     Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Materialsubstrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagaikontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logamseperti aluminium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC) dan selsurya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga materialyang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tinoxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).

2.     Material semi konduktor
Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyaitebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. 
Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan diindustri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya materialCu(In,Ga)(S,Se)2(CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disampingmaterial-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitianintensif seperti Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTS) dan Cu2O (copper oxide).

Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitusemikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll) yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsipkerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dansel surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.

3.     Kontak metal /contact grid 
Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanyadilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.

4.     Lapisan antireflektif
Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap olehsemikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi.Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optikantara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arahsemikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali

5.     Enkapsulasi /cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.

2.3.   Cara Kerja Sel Surya

Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junctionantara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atomyang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyaikelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihanhole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untukmendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untukmendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

          Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron).
Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dantipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-psehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p.
Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrikyang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorongelektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron/

2.4.  Perbandingan Penggunaan Sel Surya Dengan Energi Lain

Energi baru dan terbarukan mulai mendapat perhatian sejak terjadinya krisis energi duniayaitu pada tahun 70-an dan salah satu energi itu adalah energi surya. Energi itu dapat berubahmenjadi arus listrik yang searah yaitu dengan menggunakan silikon yang tipis. Sebuah kristalsilindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong setebal 0,3 mm, akan terbentuklahsel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan sel surya fotovoltaik.
Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau bajaanti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik. Kemudian pada tiap-tiap sambungan sel itudiberi sambungan listrik. Bila sel-sel itu terkena sinar matahari maka pada sambungan itu akanmengalir arus listrik. Besarnya arus/tenaga listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu.

Pada asasnya sel surya fotovoltaik merupakan suatu dioda semikonduktor yang berkerja dalam proses tak seimbang dan berdasarkan efek fotovoltaik. Dalam proses itu sel suryamenghasilkan tegangan 0,5-1 volt tergantung intensitas cahaya dan zat semikonduktor yangdipakai. Sementara itu intensitas energi yang terkandung dalam sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi besarnya sekitar 1000 Watt.  Tetapi karena daya guna konversi energi radiasi menjadi energi listrik berdasarkan efek fotovoltaik baru mencapai 25% maka produksi listrikmaksimal yang dihasilkan sel surya baru mencapai 250 Watt per m2.
Dari sini terlihat bahwaPLTS itu membutuhkan lahan yang luas. Hal itu merupakan salah satu penyebab harga PLTS menjadi mahal. Ditambah lagi harga sel surya fotovoltaik berbentuk kristal mahal, hal ini karena proses pembuatannya yang rumit. Namun, kondisi geografis Indonesia yang banyak memiliki daerah terpencil sulit dibubungkan dengan jaringan listrik PLN. Kemudian sebagai negara tropis Indonesia mempunyai potensi energi surya yang tinggi. Hal ini terlihat dari radiasi harian yaitusebesar 4,5 kWh/m2/hari. Berarti prospek penggunaan fotovoltaik di masa mendatang cukup cerah.
Untuk itulah perlu diusahakan menekan harga fotovoltaik misalnya dengan cara sebagai berikut. Pertama menggunakan bahan semikonduktor lain seperti Kadmium Sulfat dan Galium Arsenik yang lebih kompetitif. Kedua meningkatkan efisiensi sel surya dari 10% menjadi 15%.Energi listrik yang berasal dari energi surya pertama kali digunakan untuk penerangan rumahtangga dengan sistem desentralisasi yang dikenal dengan Solar Home System (SHS), kemudian untuk TV umum, komunikasi dan pompa air. Sementara itu evaluasi program SHS di Indonesia pada proyek Desa Sukatani, Bampres, dan listrik masuk desa menunjukkan tanda-tanda yang menggembirakan dengan keberhasilan penerapan secara komersial.
Berdasarkan penelitian yangdilakukan sampai tahun 1994 jumlah pemakaian sistem fotovoltaik di Indonesia sudah mencapai berkisar 2,5-3 MWp. Yang pemakaiannya meliputi kesehatan 16%, hibrida 7%,  pompa air 5%, penerangan pedesaan 13%, Radio dan TV komunikasi 46,6% dan lainnya 12,4%. Kemudian dari kajian awal BPPT diperoleh proyeksi kebutuhan sistem PLTS diperkirakan akan mencapai 50 MWp. Sementara itu menurut perkiraan yang lain pemakaian fotovoltaik di Indonesia 5-10 tahunmendatang akan mencapai 100 MW terutama untuk penerangan di pedesaan. Sedangkan permintaan fotovotaik diperkirakan sudah mencapai 52 MWp. 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 beberapasel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total.
 Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan sel surya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame),kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang fotovoltaik yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan  pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasi untuk pedesaan. Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat.
Sedangkan kendala utama yang dihadapidalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga perkWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya. Dalam penerapannya fotovoltaik dapat digabungkan dengan pembangkit lain seperti pembangkit tenaga diesel (PLTD) dan pembangkit listrik tenaga mikro hidro (PLTM).
Penggabungan ini dinamakan sistem hibrida yang tujuannya untuk mendapatkan daya guna yang optimal. Pada sistem ini PLTS merupakan komponen utama, sedang pembangkit listrik lainnya digunakan untuk mengkompensasi kelemahan sistem PLTS dan mengantisipasi ketidakpastian cuaca dan sinar matahari. Pada sistem PLTS-PLTD, PLTD-nya akan digunakan sebagai "bank up" untuk mengatasi beban maksimal. Pengkajian dan penerapan sistem ini sudah dilakukan di Bima (NTB) dengan kapasitas PLTS 13,5 kWp dan PLTD 40 kWp.
Penggabungan antara PLTS dengan PLTM mempunyai prospek yang cerah. Hal ini karena sumber air yang dibutuhkan PLTM relatif sedikit dan itu banyak terdapa di desa-desa. Untuk itulah pemerintah Indonesia dengan pemerintah Jepang telah merealisasi penerapan sistem model hidro ini di desa Taratak (Lombok Tengah) dengan kapasitas PLTS 48 kWp dan PLTM sebesar 6,3 kW. Pada sistem hibrida antara fotovoltaik dengan Fuel Cell (sel bahan bakar), selisih antara kebutuhan listrik pada beban dan listrik yang dihasilkan oleh fotovoltaik akan dipenuhi oleh fuel cell. Controller berfungsi untukmengatur fuel cell agar listrik yang keluar sesuai dengan keperluan.
Arus DC yang dihasilkan fuel cell dan arus fotovoltaik digabungkan pada tegangan DC yang sama kemudian diteruskan ke power conditioning subsystem (PCS) yang berfungsi untuk mengubah arus DC menjadi arus AC.Keuntungan sistem ini adalah efisiensinya tinggi sehingga dapat menghemat bahan bakar, dankehilangan daya listrik dapat diperkecil dengan menempatkan fuel cell dekat pusat beban.

2.5.   Sistem PLTS

PLTS dengan sistem sentralisasi artinya pembangkit tenaga listrik dilakukan secaraterpusat dan suplai daya ke konsumen dilakukan melalui jaringan distribusi. Sistem ini cocok dan ekonomis pada daerah dengan kerapatan penduduk yang tinggi. Contohnya PLTS di DesaKentang Gunung Kidul mempunyai kapasitas daya 19 kWp, kapasitas baterai 200 volt dan beban berupa penerangan yang terpasang pada 85 rumah. Sementara itu PLTS dengan sistem individu daya terpasangnya relatif kecil yaitu sekitar 48-55 Wp. Jumlah daya sebesar 50 Wp per rumah tangga diharapkan dapat memenuhi kebutuhan penerangan, informasi (TV dan Radio) dan komunikasi (Radio komunikasi).

Dan sampai tahun 95 sistem ini sudah terpasang sekitar 10.000 unit yang tersebar di seluruh perdesaan Indonesia dan pengelolaannya yang meliputi pemeliharaan dan pembayaran dilaksanakan oleh KUD. Melihat trend harga sel surya yang semakin menurun dan dalam rangka memperkenalkan sistem pembangkit yang ramah lingkungan, pemanfaatan PLTS dengan sistem individu semakin ditingkatkan. Pada tahap pertama direncanakan akan dipasang 36.000 unit SHS selama tiga tahun dengan prioritas 10 propinsi di kawasan timur Indonesia.
Paling tidak ada 5 keuntungan pembangkit dengan surya fotovoltaik. Pertama energi yang digunakan adalah energi yang tersedia secara cuma-cuma. Kedua perawatannya mudah dan sederhana. Ketiga tidak terdapat peralatan yang bergerak,sehingga tidak perlu penggantian suku cadang dan penyetelan pada pelumasan. Keempat peralatan bekerja tanpa suara dan tidak berdampak negatif terhadap lingkungan. Kelima dapat bekerja secara otomatis. Pembangkit listrik yang memanfaatkan energi surya atau lebih umum dikenal dengan

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) mempunyai beberapa keuntungan yaitu:
1.      Sumber energi yang digunakan sangat melimpah
2.      Sistem yang dikembangkan bersifat modular sehingga dapat dengan mudah diinstalasidan diperbesar kapasitasnya.
3.      Perawatannya mudah
4.      Tidak menimbulkan polusi
5.      Dirancang bekerja secara otomatis sehingga dapat diterapkan ditempat terpencil
6.      Relatif aman
7.      Keandalannya semakin baik
8.      Adanya aspek masyarakat pemakai yang mengendalikan sistem itu sendiri
9.      Mudah untuk diinstalasi
10.  Radiasi matahari sebagai sumber energi tak terbatas
11.  Tidak menghasilkan CO2 serta emisi gas buang lainnya. Salah satu kendala yang dihadapi dengan dalam pengembangan Pembangkit ListrikTenaga Surya adalah Investasi awalnya yang tinggi dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan juga masih relatif tinggi yaitu Sekitar ($ USD 3 –5 / Wp).Untuk beberapa kondisi pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) dapat bersaing dengan pembangkit Konvensional Diesel/Mikrohydro, yaitu pada tempat-tempat terpencil yang sarana perhubungannya masih belum terjangkau jaringan listrik umum (PLN)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB III
PENUTUP


3.1. Kesimpulan

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

3.2 Saran

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








DAFTAR PUSTAKA


Holladay, April. Solar Energy. Microsoft Encarta 2006 [DVD]. Redmond, WA: Microsoft Corporation, 2005.



0 comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Beauty

Follow by Email

Breaking News