Download - MAKALAH.docx
MAKALAH
PENGGUNAAN SOLAR SEL
UNTUK KEHIDUPAN SEHARI – HARI
Disusun oleh:
Inang Dimasetya (1611009)
Teguh Setiawan (1611014)
Jl. Teluk Pacitan 50 Lt. 1, Malang Telp. (0341) 475898, Fax. (0341) 475891
e-mail :[email protected] web : www.jpvedcmalang.org
Daftar Isi
DAFTAR ISI Hal.
COVER . . . . . . . . . .i
KATAPENGANTAR . . . . . . . .ii
DAFTAR ISI . . . . . . . . . .iii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah . . . . . . .1
1.2. Perumusan Masalah . . . . . . . .3
1.3. Batasan Masalah . . . . . . . .3
1.4. Tujuan penulisan . . . . . . . .3
BAB 2 KAJIAN TEORI DAN PEMBAHASAN
2.1. Energi Surya . . . . . . . . .4
2.2. Sel Surya . . . . . . . . .5
2.2.1. Umum . . . . . . . . .5
2.2.2. Prinsip Kerja Sel Surya . . . . . .6
2.2.4. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya. . .9
2.2.5. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya . . .10
2.2.6 Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya . . .11
2.3. Penghitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya . . .12
BAB 3 KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . .14
DAFTAR PUSTAKA. . . . . . . . .15
ii
Kata Pengantar
Dengan mengucap Syukur Alhamdulillah. Bahwasanya kami telah dapat
membuat makalah walaupun tidak sedikit hambatan dan kesulitan yang kami
hadapi, tiada daya dan upaya kecuali dengan pertolongan Allah SWT.
Walaupun demikian, sudah barang tentu makalah ini masih terdapat
kekurangan dan belum dikatakan sempurna karena keterbatasan
kemampuan kami. Oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun
dari semua pihak kami harapkan agar dalam pembuatan makalah di waktu
yang akan datang bisa lebih baik lagi. Harapan saya semoga makalah ini
berguna bagi siapa saja yang membacanya.
Penyusun.
iii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini, energi listrik merupakan suatu kebutuhan primer seluruh umat
manusia.Energi listrik sangat berperan penting dalam menjalankan kegiatan
perekonomian.Sumber energi listrik ini dapat dihasilkan dari berbagai macam
sumber energi yang ada.Secara garis besar, energi dibagi menjadi dua macam,
yaitu energy yang dapat diperbarui dan energi yang tidak dapat diperbarui.
Sumber energi yang tidak dapat diperbarui antara lain : berasal dari fosil dan
nuklir, sedangkan sumber energi yang dapat diperbarui antara lain : berasal
dari panas bumi, gelombang laut, air terjun, angin, energi matahari, dan lain
sebagainya. Sumber energi yang tidak dapat diperbarui, khususnya sumber
energi yang berasal dari fosil lambat laun akan ditinggalkan karena semakin
lama harga sumber energi tersebut semakin mahal dikarenakan sumber energi
ini semakin berkurang jumlahnya. Dampak penggunaan energi yang berasal
dari fosil terhadap polusi udara juga mendorong orang untuk beralih dari
penggunaan batu-bara menjadi menggunakan minyak bumi, kemudian karena
minyak bumi dirasa masih menimbulkan polusi udara, maka manusia mulai
memanfaatkan gas alam sebagai sumber energi yang berasal dari
fosil.Sedangkan sumber energi yang berasal dari nuklir masih harus ditinjau
lebih jauh lagi tentang dampak dari limbah radioaktifnya.Baik itu tentang tempat
pembuangannya yang harus aman untuk jangka waktu tidak ditentukan
maupun kemasan untuk membuang limbah radioaktif ini harus benar-benar
aman.
ii
Sumber energi yang dapat diperbarui bersal dari energi-energi alam
yang jumlahnya bisa dikatakan tidak dapat habis karena selalu ada, atau bisa
juga berasal dari sumberdaya alam yang dapat diperbarui contohnya saja dari
tumbuh-tumbuhan yang diolah menjadi bahan bakar.Pemanfaatan sumber
energi secara tepat kiranya dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakan
secara umum. Melihat letak negara Indonesia yang berada pada daerah
khatulistiwa yaitu pada lintang 60 LU – 110 LS dan 950 BT – 1410 BT, dan
dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang berada pada
daerah 23,50 LU dan 23,50 LS maka wilayah Indonesia akan selalu disinari
matahari selama 10 – 12 jam dalam sehari. Hal ini tentu saja merupakan
sebuah anugerah karena sinar matahari ini dapat di manfaatkan sebagai
sumber energi alternatif dan sumber energi ini bisa dikatakan tidak akan pernah
habis, tidak bersifat polusif, dan gratis.
Energi matahari dalam penggunaannya dapat di manfaatkan sebagai
energi untuk memanaskan (solar thermal) atau sebagai energi listrik
(photovoltaic).Pemakaian energi matahari sebagai photovoltaic dalam
kerekayasaan sebagai sumber pembangkit energi listrik bisa dikatakan tidak
menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadap lingkungan
sekitar.Bahan dasar dari photovoltaic adalah solar sel. Pemakaian solar
seldapat dimanfaatkan untuk energi listrik.berbagai macam peralatan elektronik,
karena energi matahari relatif melimpah dan tidak pernah habis.Dalam hal ini
solar sel di gunakan untuk memenuhi kebutuhan daya dari peralatan-peralatan
elektronik dikehidupan sehari-haridisekitar wilayah Indonesia.Diharapkan
iii
pemakaian energi matahari ini dapat mengurangi pemakaian minyak bakar dari
fosil.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang timbul adalah:
1. Jumlah solar sel yang bisa dipasang di atap rumah.
2. Besarnya beban yang bisa disupply solar sel.
3. Penghematan biaya setelah menggunakan solar sel.
1.3 Batasan Masalah
Batasa – batasan masalah penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Bahan yang digunakan objek penelitian adalah bahan seperti lampu,
Charger laptop, charger telepon genggam dll yang umumnya
digunakan pada rumah – rumah warga.
2. Analisa penggunaan daya hanya pada alat – alat elektronik yang
biasa terdapat di rumah – rumah warga.
1.4 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah:
1. Menentukan jumlah solar sel yang bisa dipasang pada atap rumah
2. Memperoleh besarnya daya yang dihasilkan dari pemasangan solar
sel
3. Mengetahui penghematan daya yang terjadi setelah mengunakan
solar sel
ii
BAB 2 KAJIAN TEORI DAN PEMBAHASAN
2.1 Energi Surya
Energi surya adalah radiasi yang diproduksi oleh reaksi fusi nuklir pada
inti matahari.Matahari mensuplai hampir semua panas dan cahaya yang
diterima bumi untu digunakanmakhluk hidup. Energi surya sampai kebumi
dalam bentuk paket-paket energi yangdisebut foton.Dalam kaitannya dengan
sel surya, perangkat yang mengkonversi radiasi sinar mataharimenjadi listrik,
terdapat dua paramater dalam energi surya yang paling penting :
pertamaintensitas radiasi, yaitu jumlah daya matahari yang datang kepada
permukaan per luasarea, dan karakteristik spektrum cahaya matahari.
Intensitas radiasi matahari diluaratmosfer bumi disebut konstanta surya, yaitu
sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring olehatmosfer bumi, beberapa sepktrum
cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadisekitar 1000W/m2. Nilai ini
adalah tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaantegak lurus sinar
matahari dan pada keadaan cerah. Sebagai contoh apabila
seseorangmengikuti pergerakan matahari dalam delapan jam, maka rata-rata
intensitas radiasi suryayang diterima per hari kira-kira 1000 (8/24) = 333
W/m2. Pada permukaan yang diam,nilai tipikal pada keadaan cerah yaitu antara
180-270 W/m2. Data energi surya untuk kepentingan ekonomis umumnya
direpresentasikan dalam unit insolation. Hubunganantara rata-rata intensitas
radiasi daninsolationdirumuskan dengan persamaan[1],
insolation ¿kWh
hari .m 2= radiasi.
24 jamhari
.10−3kww
(2.1)Sebagai contoh untuk intensitas radiasi 250 W/m2, nilai insolation
yaitu 6 kWh/hari/m2.Radiasi surya dipancarkan dari Fotoshpere matahari pada
iii
temperatur 6000K, yangmemberikan distribusi spektrumnya mirip dengan
distribusi spektrum black body.Dengan melalui atmosfer bumi, radiasi surya
diatenuasikan oleh berbagai partikeldiantaranya molekul udara, aerosol, partikel
debu, dll sehingga menghasilkan spektrumseperti ditunjukkan pada
Gambar 2.1
.
2.2. Sel Surya
2.2.1. Umum
Sel surya atau fotovoltaik adalah perangkat yang mengkonversi radiasi
sinar mataharimenjadi energi listrik. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh
Becquerel pada tahun 1839,dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan
foto ketika sinar matahari mengenaielektroda pada larutan elektrolit. Pada
tahun 1954 peneliti di Bell Telephone menemukanuntuk pertama kali sel surya
ii
silikon berbasis p-n junction dengan efisiensi 6%. Sekarangini, sel surya silikon
mendominasi pasar sel surya dengan pangsa pasar sekitar 82% danefisiensi
lab dan komersil berturut-turut yaitu 24,7% dan 15%[2][3].
2.2.2. Prinsip Kerja Sel Surya
Prinsip kerja sel surya adalah berdasarkan konsep semikonduktir p-n
junction. Selterdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang
membentuk p-n junction,lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat
mengalirnya arus dari lapisan tipe-n (elektron) dan tipe-p (hole).
Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur
dari golongan Vsehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom
sekitar. Pada sisi lainsemikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh
golongan III sehingga elektronvalensinya defisit satu dibanding atom sekitar.
Ketika dua tipe material tersebutmengalami kontak maka kelebihan elektron
dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehinggaarea doping-n akan bermuatan positif
sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif.Medan elektrik yan terjadi
antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n danhole ke daerah-
p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkankontak
logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.
Ketka junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih
besar dari lebarpita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi
elektron dari pita valensi ke pitakonduksi dan akan meninggalkan hole pada pita
valensi. Elektron dan hole ini dapatbergerak dalam material sehingga
iii
menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabiladitempatkan hambatan pada
terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembalike area-p sehingga
menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. Skemacara kerja
sel surya silikon ditunjukkan pada
Gambar 2.3.
Gambar 2.2.Struktur Sel Surya Silikon pn-junction.[4Gambar 2.3.Cara kerja Sel Surya Silikon
Indonesia memiliki karunia sinar matahari.Hampir di setiap pelosok
Indonesia, matahari menyinari sepanjang pagi sampai sore. Energi matahari
ii
yang dipancarkan dapat diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan
solar cells panel. Pembangkit listrik tenaga surya adalah ramah lingkungan, dan
sangat menjanjikan.Sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan
pembangkit listrik menggunakan uap (dengan minyak dan
batubara).Perkembangan teknologi dalam membuat solar panel yang lebih baik
dari tingkat efisiensi, pembuatan aki yang tahan lama, dan pembuatan alat
elektronik yang dapat menggunakan Direct Current.Pada saat ini penggunaan
tenaga matahari (solar panel) masih dirasakan mahal karena tidak adanya
subsidi.Listrik yang kita gunakan saat ini sebenarnya adalah listrik
bersubsidi.Bayangkan pengusahaan/ penambangan minyak tanah, batubara
(yang merusak lingkungan), pembuatan pembangkit tenaga listrik uap, distribusi
tenaga listrik, yang semuanya dibangun dengan biaya besar.
Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Surya:
* Energi yang terbarukan/ tidak pernah habis
* Bersih, ramah lingkungan
* Umur panel sel surya panjang/ investasi jangka panjang
* Praktis, tidak memerlukan perawatan
* Sangat cocok untuk daerah tropis seperti Indonesia
Solar panel sebagai komponen penting pembangkit listrik tenaga surya,
mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik.Umumnya kita menghitung
maksimun sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari
iii
adalah 5 jam.Tenaga listrik pada pagi – sore disimpan dalam baterai, sehingga
listrik dapat digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.
2.2.4 Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Karena pembangkit listrik tenaga surya sangat tergantung kepada sinar
matahari, maka perencanaan yang baik sangat diperlukan. Perencanaan terdiri
dari:
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).
Dalam nilai ke-ekonomian, pembangkit listrik tenaga surya memiliki nilai
yang lebih tinggi, dimana listrik dari PT. PLN tidak dimungkinkan, ataupun
instalasi generator listrik bensin ataupun solar. Misalnya daerah terpencil:
pertambangan, perkebunan, perikanan, desa terpencil, dll. Dari segi jangka
panjang, nilai ke-ekonomian juga tinggi, karena dengan perencanaan yang
baik, pembangkit listrik tenaga surya dengan panel surya memiliki daya tahan
20 – 25 tahun.Baterai dan beberapa komponen lainnya dengan daya tahan 3 –
5 tahun.
ii
2.2.5 Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan
komponen sebagai berikut:
1.Solar panel
2.Charge controller
3.Inverter
4.Battery
Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik.Sel silikon
(disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang
menghasilkan arus listrik.Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih
tegangan 0.5 Volt.Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36
sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).
Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian
baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan solar cells panel pada hari yang
terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai.
Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan
searah (DC – 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 matahari.
iii
2.2.6 Diagram Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari solar
panel, charge controller, inverter, baterai.
Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa solar
panel di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada
gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel
surya lainnya.Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga
dihubungkan.Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge
controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge
controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge
controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC
(alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply
oleh inverter.
Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan
perencanaan mengenai kebutuhan daya:
Jumlah pemakaian
Jumlah solar panel
Jumlah baterai
ii
2.3 Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Perhitungan keperluan daya sehari – hari (perhitungan daya listrik
perangkat dapat dilihat pada label di belakang perangkat, ataupun dibaca dari
manual):
1. Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 Watt x 4 jam sehari = 600 Watt
2. Televisi 21″: @ 100 Watt x 5 jam sehari = 500 Watt
3. 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
4. Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 Watt
5. Perangkat lainnya = 400 Watt
Total kebutuhan daya= 3480 Watt hour sehari – harinya.
Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100
Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya):
Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 x 5) = 7 panel surya.
Jumlah kebutuhan batere 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:
Kebutuhan batere minimun (batere hanya digunakan 50% untuk
pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2
x lipat : 3480 x 2 = 6960 Watt hour = 6960 / 12 Volt / 100 Amp = 6 batere 100
Ah.
iii
Kebutuhan batere (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3
hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 Watt hour =20880 / 12 Volt /
100 Amp = 17 batere 100 Ah.
Jumlah pembayaran jika tidak menggunakan solar sel :
Harga listrik Rp 796 per Kwh
3480 Watt = 3,48 Kwh
Total pembayaran per hari = 3,48 x Rp 796 = Rp 2770,08
Total pembayaran per bulan = Rp 2770,08 x 30 = Rp 83.102,4
Dengan menggunakan solar sel kita dapat menghemat pemakaian listrik
dan dapat menghemat biaya pembayaran listrik PLN sebesar Rp. 83.102,4 per
bulan
ii
Bab 3 Kesimpulan Dan Saran
Kesimpulan
1. Bayak hal yang mendukung untuk pengembangan solar sel di Indonesia
antara lain tempat yang strategis yang berada di tengah garis katulistiwa
dan banyak pegunungan yang hampir berada di seluruh indonesia
memungkinkan efisiensi dari sifat solar sel tersebut.
2. Banyak manfaat jika kita membududayakan penggunaan solar sel di
Indonesia karena dapat menghemat asupan listrik dari PLN.
Saran
1. perlu d tingkatkan dan di kembangkan terhadap penggunaan solar sell
2. perlu d sosialisasikan bagaimana pembuatan, pemakaian, penggunaan,
dan keuntungan dari solar sell
3. perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai desain sel yanh optimal
untuk menjaga performansi sel surya
iii
Daftar Pustaka
http://tenagasuryaku.com/2011/12/03/solar-sell/
http://nadiachya.blogspot.com/2011/10/makalah-bahasa-indonesia-
kerangka.html
http://makalah-instan.blogspot.com/2010/06/penyusunan-kerangka-
karangan.html
http://agungyoke.blog.mercubuana.ac.id/2011/02/01/solar-panel/
ii