makalah petro - tenaga surya
TRANSCRIPT
SUMBER ENERGI
TENAGA SURYATUGAS MAKALAH PETROKIMIA
DISUSUN OLEH :
RELA AMALIA 0807035052
RANI NOVIA ULYA 0807035061
NOVITA RIAUWINDA 0807035092
WAHIDATUL NURIYAH 0807035077
DESI RIZKI HANDAYANI 0807035059
AYU MURTIASIH 0807035044
TETI NURBAITI 0807035030
KIMIA’08
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS MULAWARMAN
SAMARINDA
2012
BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Saat ini kebutuhan energi, khususnya energi listrik (energi listrik adalah energi yang
mudah dikonrversikan ke dalam bentuk energi yang lain) terus Meningkat dengan pesat,
bahkan di luar estimasi yang diperkirakan. Hal ini sudah selayaknya sebagai dampak
meningkatnya seluruh aktivitas kehidupan
yang menggunakan energi listrik.
Jika kita melihat konsumsi energi di seluruh dunia saat ini, penggunaan energi
diprediksi akan meningkat sebesar 70% antara tahun 2000 sampai 2030. Sumber energi yang
berasal dari fosil, yang saat ini menyumbang 87,7% dari total kebutuhan energi dunia
diperkirakan akan mengalami penurunan disebabkan tidak lagi ditemukan sumber cadangan
baru.
Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan sampai
40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam dan 200 tahun untuk batubara.
Kondisi keterbatasan sumber energy di tengah semakin meningkatnya kebutuhan energi
dunia dari tahun ketahun (pertumbuhan konsumsi energy tahun 2004 saja sebesar 4,3%),
serta tuntutan untuk melindungi bumi dari pemanasan global dan polusi lingkungan
membuat tuntutan untuk segera mewujudkan teknologi baru bagi sumber energi yang
terbaharukan.
Di antara sumber energi terbaharukan yang saat ini banyak dikembangkan [seperti
turbin angin tenaga air (hydro power), energy gelombang air laut, tenaga surya tenaga panas
bumi, tenaga hydrogen dan bioenergi], tenaga surya merupakan salah satu sumber yang
cukup menjanjikan.
Sebagai negara yang terletak di garis khatulistiwa bumi sehingga memiliki energi
sinar matahari berlimpah tidak dapat memanfaatkannya secara baik. Pemanfaatan energi
matahari selama ini baru digunakan sebagai pemanas air di rumah-rumah mewah maupun
hotel, itupun masih produk impor. Padahal, di negara-negara Eropa utara yang relatif miskin
sinar matahari, justru banyak memanfaatkan energi matahari sebagai energi terbaharukan,
ramah lingkungan, dan murah. Oleh karena itu dalam makalah ini akan coba dibahas
mengenai beberapa pemanfaatan sumber energy dari tenaga surya yaitu Matahari.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari pembahasan sumber energi terbaharukan Tenaga surya ini antara
lain :
Memahami tentang sumber energy terbaharukan Tenaga Surya
Mengetahui manfaat dan cara pemanfaatan dari Matahari sebagai sumber energi
terbaharukan
Mengetahui kelebihan pemanfaatan sumber energi tenaga surya
BAB 2
ISI
A. ENERGI ALTERNATIF
Sumber utama penghasil emisi karbondioksida secara global, yaitu pembangkit
listrik bertenaga batubara. Pembangkit listrik ini membuang energi dua kali lipat dari energi
yang dihasilkan. Semisal, energi yang digunakan 100 unit, sementara energi yang dihasilkan
35 unit. Maka, energi yang terbuang adalah 65 unit! Setiap 1000 megawatt yang dihasilkan
dari pembangkit listrik bertenaga batubara akan mengemisikan 5,6 juta ton karbondioksida
per tahun yang merupakan salah satu gas rumah kaca penyebab global warming.
Selanjutnya apabila kita menggunakan bahan bakar gas, memang relatif murah
dan ramah lingkungan. Namun cadangan gas bumi kita terbatas. Belum lagi persaingan
dengan konsumsi publik karena PT. Pertamina saat ini melakukan program konversi minyak
tanah ke bahan bakar gas. Jelas hal ini merupakan dua hal yang kompetitif.
Selain itu ada juga pemanfaatan energi panas bumi bisa menjadi alternatif yang
murah dan ramah lingkungan. Tetapi pemanfaatan energi panas bumi tidak bisa maksimal
karena persediaannya sangat terbatas dan teknologi untuk mengelolanya dianggap mahal.
Bagaimana dengan energi tenaga air? Energi ini termasuk yang paling murah untuk
dimanfaatkan. Namun, kendala yang kerap terjadi adalah ketika musim kemarau tiba.
Sumber-sumber air yang digunakan sebagai pembangkit seringkali menyurut dan jauh
berkurang sehingga tidak dapat beroperasi secara optimal.
Selanjutnya bagaimana dengan teknologi nuklir? Mungkin secara teknologi
bangsa kita sudah bisa mampu. Namun sejarah mengenai kasus teknologi ini di Uni Soviet
maupun tragedi Hiroshima dan Nagasaki menjadi trauma bagi dunia pada umumnya.
Tentunya permasalahannya adalah waktu sosialisasi yang cukup lama terhadap penanganan
resiko dari teknologi ini.
Sebagai salah satu solusi masalah energi diatas yaitu energi matahari atau tenaga
surya. Energi matahari yang dipancarkan ke planet bumi adalah 15.000 kali lebih besar
dibandingkan dengan penggunaan energi global dan 100 kali lebih besar dibandingkan
dengan cadangan batubara, gas, dan minyak bumi. Permasalahan energi matahari ini
mungkin sedikit banyak mirip dengan energi nuklir. Sebenarnya secara teknologi bangsa
Indonesia sudah mampu mengelolanya. Bahkan teknologi mutakhir telah mampu mengubah
10-20 % pancaran sinar matahari menjadi tenaga surya. Secara teoritis untuk mencukupi
kebutuhan energi global, penempatan peralatan tersebut hanya memerlukan kurang dari satu
persen permukaan bumi, bukankah suatu hal yang efisien.
Namun sebagai negara yang terletak di garis khatulistiwa bumi sehingga memiliki
energi sinar matahari berlimpah tidak dapat memanfaatkannya secara baik. Pemanfaatan
energi matahari selama ini baru digunakan sebagai pemanas air di rumah-rumah mewah
maupun hotel, itupun masih produk impor. Padahal, di negara-negara Eropa utara yang
relatif miskin sinar matahari, justru banyak memanfaatkan energi matahari sebagai energi
terbaharukan, ramah lingkungan, dan murah. Bagaimana dengan bangsa Indonesia?
B. TENEGA SURYA
Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi
sebenarnya sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun. Jumlah energi
sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata
lain, dengan menutup 0,1% saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki
efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini.
Perkembangan yang pesat dari industri sel surya (solar sel) di mana pada tahun 2004 telah
menyentuh level 1000 MW membuat banyak kalangan semakin melirik sumber energi masa
depan yang sangat menjanjikan ini.
Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh
permukaan bumi sebesar 69 persen dari total energi pancaran matahari. Suplai energi surya
dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu
mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi
sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata
lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang
memiliki efisiensi 10 persen sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh
dunia saat ini.
Energy surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal sebagai solar cell
atau photovoltaic cell, merupakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan
yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, yang mampu merubah energi sinar
matahari menjadi energi listrik
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 panjang gelombang dan
frekuensi photon V dirumuskan dengan persamaan:
E = h.c/
C. UPAYA PEMANFAATAN ENERGI MATARHARI
Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika
dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi
energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara
langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan.
Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap
kesempatan.Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan
mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Kita
memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. Bagimanapun, istilah
“tenaga surya” mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas
atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah “sinar
matahari” dan “photovoltaic” (photo- cahaya, voltaic=tegangan)Photovoltaic tenaga
matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah
penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel
bermuatan negative yang membentuk dasar listrik.
Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah
silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai
paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu
bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang
sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC.
Makin kuat cahaya, makin kuat aliran listrik.
Sistem photovoltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk
beroperasi. Sistem ini juga membangkitkan listrik di saat hari mendung, dengan energi
keluar yang sebanding ke berat jenis awan. Berdasarkan pantulan sinar matahari dari awan,
hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat
langit biru sedang yang benar-benar cerah.
Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan
solar sel yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di
wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Kami telah mengembangkan
lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi matahari.
Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi kemanusiaan untuk
membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak
ingin bergantung dengan tenaga listrik untuk mendinginkan makanan mereka. Penggunaan
sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh,
atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvsional. Modul film yang
fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan
menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel
photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada
saat hari di musim panas ketika sistem AC membutuhkan energi yang besar, hal itu
membantu mengurangi beban maskimum elektik.Baik dalam skala besar maupun skala kecil
photovoltaic dapat mengantarkan tenaga ke jaringan listrik, atau dapat disimpan dalam
selnya.
D. APLIKASI PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI
Pendingin tenaga matahari
Pendingin tenaga matahari menggunakan sumber energi panas untuk
menghasilkan dingin dan /atau mengurangi kelembaban udara dengan cara yang sama
dengan lemari pendingin atau AC konvensional. Aplikasi ini cocok dengan energi panas
matahari, sejalan dengan meningkatnya permintaan pendingin ketika panas matahari
banyak. Pendingin tenaga matahari telah sukses didemonstrasikan. Penggunaan skala besar
dapat diharapkan di masa depan, sejalan dengan berkurangnya biaya teknologi ini, terutama
untuk sistem skala kecil.
Modul Sel Surya
Sel-sel surya biasanya disusun menjadi modul-modul yang setiap modulnya bisa
terdiri dari 40 sel surya. Sejumlah modul bisa disusun untuk membentuk barisan PV yang
dipasang dengan sudut tetap menghadap selatan. Atau bahkan bisa dipasang di sebuah
perangkat penjejak sinar matahari, untuk mendapatkan energi matahari lebih banyak
sepanjang hari.
Beberapa barisan PV bisa menghasilkan daya yang cukup untuk sebuah rumah.
Sedangkan untuk aplikasi industri atau perusahaan listrik, ratusan baris PV bisa
dihubungkan untuk membentuk satu sistem PV besar dan cukup untuk memenuhi kebutuhan
listriknya.
Sel Surya Film Tipis
Sel surya film tipis menggunakan beberapa lapis bahan semikonduktor dengan
ketebalan dalam skala mikrometer. Teknologi tersebut memungkinkan untuk membuat sel
surya yang diintegrasikan dengan atap rumah hingga skylight. Bahkan sel surya untuk
aplikasi tersebut didesain mempunyai kekuatan yang sama dengan atap rumah sebenarnya.
Sel Surya Terkonsentrasi
Beberapa sel surya juga didesain untuk bekerja dengan sinar matahari yang
difokuskan (concentrated sunlight). Sel-sel surya tersebut diintegrasikan ke dalam kolektor
sinar matahari yang biasanya menggunakan lensa untuk memfokuskannya ke atas sel surya.
Ada beberapa keuntungan dan kerugian dengan menggunakan teknik ini jika
dibandingkan dengan panel surya pelat datar. Tujuan utamanya adalah menggunakan
sesedikit mungkin bahan semikonduktor yang mahal sembari meningkatkan efisiensinya
dengan lebih banyak melipatgandakan energi matahari yang mengenai permukaan sel.
Tetapi karena lensa harus diarahkan ke matahari, penggunaan kolektor menjadi dibatasi oleh
lokasi atau wilayah yang paling banyak mendapatkan sinar matahari.
Hampir sama dengan panel surya pelat datar, teknologi ini juga bisa dipasang di
atas perangkat penjejak matahari yang sederhana, tetapi sebagian besar menggunakan
perangkat yang canggih. Akibatnya, pemakaian teknologi sel surya ini masih terbatas pada
perusahaan listrik, industri dan bangunan-bangunan besar.
Unjuk kerja sel surya
Unjuk kerja sel surya bisa diukur dengan melihat efisiensinya dalam mengubah
sinar matahari menjadi listrik. Hanya rentang energi tertentu dari sinar matahari yang secara
efisien bisa diubah menjadi listrik, dan sebagian besarnya dipantulkan ataupun diserap oleh
bahan pembentuk sel surya.
Karena beberapa hal tersebut, maka efisiensi sel surya komersial hanya sebesar
15%, atau sekitar seperenam dari sinar matahari yang menghasilkan listrik. Semakin rendah
efisiensinya, maka semakin lebar panel surya yang dibutuhkan, dan artinya, semakin mahal
harga yang harus dibayarkan. Meningkatkan efisiensi sel surya dengan tetap
mempertahankan harga tetap rendah merupakan tantangan yang harus dipecahkan.
Hingga kini, sedikit demi sedikit tantangan tersebut bisa diatasi, terbukti dengan
efisiensi sebesar 15% saat ini dimana pada tahun 1950an, efisiensi masih kurang dari 4%.
Pemanas Air Tenaga Surya
Air dangkal di sebuah kolam atau danau cenderung lebih panas dibandingkan
dengan air yang berada di tempat yang lebih dalam. Hal tersebut terjadi karena matahari bisa
memanaskan dasar kolam atau danau di area yang lebih dangkal, dan itu berarti air yang
berada di atasnya juga menjadi panas. Dengan prinsip yang sama, sinar matahari bisa
digunakan sebagai pemanas air di bangunan dan kolam renang.
Sebagian besar sistem pemanas air yang menggunakan matahari sebagai sumber
panasnya, terdiri dari dua bagian utama : kolektor sinar matahari dan tangki penyimpan.
Kolektor yang umum digunakan adalah kolektor pelat datar. Kolektor tersebut terdiri dari
kotak datar tipis dengan tutup bagian atasnya transparan dan menghadap ke arah matahari.
Pipa-pipa kecil yang ada di dalam kotak tersebut dan dipasangkan pada pelat berwarna
hitam yang berfungsi untuk menyerap panas dari matahari, membawa cairan, yang bisa
berupa air ataupun cairan lain, untuk dipanaskan.
Setelah panas terbentuk di kolektor, cairan yang berada di dalam pipa-pipa
tersebut menjadi panas. Cairan panas tersebut kemudian menuju ke tangki penyimpan yang
biasanya berukuran lebih besar dan terisolasi secara termal lebih baik dibandingkan tangki
penyimpan pemanas air biasa.
Sistem yang menggunakan cairan bukan dari air, biasanya menggunakan cairan
tersebut untuk memanaskan air melalui pipa-pipa yang dibentuk seperti lilitan di dalam
tangki tersebut. Sistem yang digunakan bisa berupa sistem aktif ataupun pasif, tetapi yang
paling umum digunakan adalah sistem aktif.
Sistem aktif bekerja bergantung kepada pompa untuk menggerakkan cairan dari
kolektor ke tangki penyimpan. Sedangkan pasif sistem bekerja dengan mengandalkan
gravitasi dan sifat alami air untuk bersirkulasi jika dipanaskan.
Sistem yang digunakan untuk kolam renang jauh lebih sederhana. Pompa
penyaring kolam renang digunakan untuk mengalirkan air melalui sebuah kolektor sinar
matahari, yang biasanya terbuat dari plastik atau karet hitam, dan air panasnya kemudian
dialirkan kembali ke kolam renang.
Solar Thermal
Sebagian besar pembangkit listrik yang ada saat ini menggunakan bahan bakar
fosil sebagai sumber panas untuk mendidihkan air. Uap air yang dihasilkan kemudian
memutar turbin, yang pada akhirnya menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik.
Tetapi kini mulai banyak pembangkit listrik yang menggunakan sistem konsentrator surya,
menggunakan matahari sebagai sumber panas.
Ada tiga tipe utama sistem konsentrator surya, yaitu : parabolic,dish/engine,
menara pembangkit.Sistem parabolik memusatkan energi sinar matahari dengan
menggunakan cermin panjang berbentuk U.
Cermin-cermin tersebut diatur mengarah sinar matahari dan memusatkan sinar
matahari ke sebuah pipa berisi minyak yang memanjang di tengah-tengah titik pusat
parabolik tersebut. Minyak panas tersebut digunakan untuk mendidihkan air di generator
uap konvensional dan menghasilkan listrik.
Sistem Dish Engine
Sistem dish engine menggunakan piringan cermin untuk mengumpulkan sinar
matahari pada sebuah penerima yang berfungsi untuk menerima sinar matahari dan
memindahkan panasnya ke cairan yang berada di dalam mesin.
Panas yang terjadi mengakibatkan cairan di dalam mengembang dan menekan
piston atau turbin dan menghasilkan energi mekanis. Energi mekanis tersebut kemudian
digunakan untuk memutar generator ataupun alternator untuk menghasilkan listrik.
Sementara itu, sistem yang menggunakan menara pembangkit membutuhkan
cermin dalam jumlah yang besar dan ditempatkan di suatu lokasi yang luas untuk
mengumpulkan sinar matahari dan memusatkannya ke bagian atas sebuah menara dimana
sebuah penerima ditempatkan yang didalamnya berisi garam.
Panas yang dihasilkan digunakan untuk mencairkan garam yang kemudian
mengalir untuk memanaskan air atau fluida kerja lainnya melalui sebuah heat exchanger.
Uap yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbin dan memutar generator uap
konvensional. Garam cair merupakan material yang bisa menyimpan panas dalam waktu
yang lama. Artinya listrik bisa dihasilkan pada saat matahari telah terbenam atau pada saat
langit sangat berawan.
Hybrid Tenaga Surya
hybrid power system adalah suatu sistem pembangkit listrik dengan menggunakan
berbagai sumber energi. Dalam konteks remote area power suply systems, hybrid power,
menurut Adjat, adalah suatu sistem pembangkit listrik yang menggunakan diesel generator,
baterai, sumber energi terbarukan (renewable energy), unit pengkondisian daya berikut
peralatan kontrol yang terintegrasi. Secara sederhana hybrid power system, menggabungkan
energi tenaga surya, mesin diesel yang memerlukan bahan bakar, dan baterai yang berfungsi
untuk penyimpanan energi. Ketiganya disambungkan, sehingga menjadi energi listrik yang
bisa disalurkan ke rumah-rumah
BAB 3
PENUTUP
A. Kesimpulan
Sinar Matahari adalah merupakan sumber energi alternatif yang sangat penting karena
dengan menggunakan sel surya energi matahari dapat diubah langsung menjadi energi listrik,
selanjutnya dapat diubah menjadi energi lain sesuai dengan kebutuhan. Ini sehubungan
dengan semakin langka dan mahalnya bahan bakar minyak sebagai penyangga utama energi.
Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika
dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi
energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara
langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan.
Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap
kesempatan. Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari.
B. Saran
Berdasarkan uraian diatas, hendaknya pemerintah lebih proaktif untuk mencari sumber
energi baru dan terbaharukan. Ada beberapa langkah yang dapat menjadi bahan pemikiran
kita bersama. Pertama, diversifikasi penelitian dan pengembangan energi matahari. Dana
untuk penelitian dan pengembangan energi alternatif perlu ditingkatkan tiap tahunnya.
Kedua, dengan perkembangan teknologi, khususnya biaya produksi energi surya dapat
bersaing dengan energi fosil. Ketiga, kemauan politik dari semua pihak harus tinggi.
Sehingga apabila dilakukan produksi energi matahari secara masal, maka sumber energi ini
tereksplorasi sebagai energi utama di masa depan.
Yang pasti, kedepannya kita tidak akan meninggalkan krisis energi bagi anak cucu
bangsa Indonesia. Justru mewariskan teknolgi masa depan yang mutakhir. Teknologi yang
murah, ramah lingkungan dan efisien.