 |
Pembangkit Listrik Tenaga Surya
|
Dimasa yang akan datang, penggunaan pembangkit listrik berbahan
bakar fosil, seperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), semakin lama akan
semakin berkurang dan digantikan dengan pembangkit listrik yang memanfaatkan
energi terbarukan yang lebih bersih dan ramah lingkungan. Salah satu energi
terbarukan yang dapat kita temui sehari-hari adalah cahaya matahari. Energi
cahaya matahari kedepannya memainkan peranan yang sangat penting dalam bidang
kelistrikan, utamanya dalam pemenuhan kebutuhan energi listrik berskala rumah
tangga.
Prinsip Kerja dan Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit
energi listrik alternatif yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi
listrik. Secara umum, ada dua cara pembangkit listrik tenaga surya untuk dapat
menghasilkan energi listrik, yaitu :
- Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants) –
Dalam pembangkit ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan
suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas
akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat
menghasilkan energi listrik.
- Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants) –
Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk
mengkonversi radiasi cahaya menjadi energi listrik secara langsung.
Berikut akan dijelaskan tentang keduanya :
- Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power
Plants)
Pembangkit Listrik Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai
cara. Pembangkit ini juga biasa dikenal sebagai pembangkit listrik surya
terkonsentrasi (concentrated solar power plants). Tipe yang paling banyak
digunakan adalah desain parabola cekung. Cermin parabola dirancang untuk
menangkap dan memfokuskan berkas cahaya ke satu titik fokus, seperti seorang
anak yang menggunakan kaca pembesar untuk membakar kertas. Pada titik fokus
tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya sepanjang cermin tersebut. Didalam
pipa tersebut terdapat fluida yang dipanaskan hingga temperatur yang sangat
tinggi, seringkali diatas 300 derajad fahrenheit (150 derajad celcius). Fluida
panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan energi listrik
untuk memasak air, menghasilkan uap air dan menghasilkan energi listrik.
 |
Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal
Power Plants)
|
 |
Diagram Alir Pembangkit Listrik Termal Surya
|
Versi lain dari pembangkit listrik surya termal adalah
penggunaan tower listrik (power tower). Tower listrik ini membuat
pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru. Cermin disituasikan untuk
memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu sebuah menara tinggi yang
mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air dan menghasilkan uap air.
Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke sebuah sistem penjejakan
(tracking system) cahaya dimana sistem tersebut mengatur cermin agar
selalu menghadap matahari. Tower listrik ini memiliki beberapa keuntungan,
seperti waktu pembangunan yang relatif cepat.
 |
Power Tower
|
- Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants)
Pembangkit fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel
surya dipasang sehingga membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan
energi cahaya dan mengkonversikannya secara langsung menjadi energi listrik.
Energi listrik ini dapat dialirkan ke jaringan listrik. Saat ini, pembangkit
surya fotovoltaik masih jarang ditemukan. Hal ini dikarenakan pembangkit
listrik surya termal saat ini lebih efisien untuk memproduksi energi listrik
dalam skala besar.
 |
Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic
Plants)
|
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Rumah Tangga
>> Komponen-Komponen
Untuk memasang pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala
rumah tanggal, komponen-komponen yang digunakan adalah :
 |
Komponen-Komponen PLTS
|
- Solar Panel / Panel Surya :
alat untuk mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik.
Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah
panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel.
- Charge Controller : alat untuk mengatur arus dan
tegangan yang akan masuk ke baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai
harus sesuai dengan yang diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari
range yang ditentukan, maka baterai atau peralatan yang lain akan mengalami
kerusakan. Selain itu, charge controller juga berfungsi sebagai penjaga agar
daya keluaran yang dihasilkan tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum
Power Point Tracking (MPPT).
Charge controller secara umum melindungi dari gangguan-gangguan seperti diterangkan
berikut :
- LVD, Low
voltage disconnect, apabila tegangan dalam battery rendah, ~11.2 V,
maka untuk sementara beban tidak dapat dinyalakan. Apabila
tegangan battery sudah melewati 12V, setelah di charge oleh modul surya,
maka beban akan otomatis dapat dinyalakan lagi (reconnect).
- HVD, High
Voltage disconnect, memutus listrik dari modul surya jika battery/accu
sudah penuh. Listrik dari modul surya akan dimasukkan kembali ke battery
jika voltage battery kembali turun.
- Short
circuit protection, menggunakan electronic fuse (sekering)
sehingga tidak memerlukan fuse pengganti. Berfungsi untuk melindungi
sistem PLTS apabila terjadi arus hubung singkat baik di modul surya maupun
pada beban. Apabila terjadi short circuit maka jalur ke beban akan
dimatikan sementara, dalam beberapa detik akan otomatis menyambung
kembali.
- Reverse
Polarity,
melindungi dari kesalahan pemasangan kutub (+) atau (-).
- Reverse
Current, melindungi
agar listrik dari baterai atau aki tidak mengalir ke modul surya pada
malam hari.
- PV
Voltage Spike,
melindungi tegangan tinggi dari modul pada saat baterai tidak disambungkan
ke controller.
- Lightning
Protection,
melindungi terhadap sambaran petir (s/d 20,000 volt).
- Inverter : alat elektronika daya yang dapat
mengkonversi tegangan searah (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.
Berikut adalah diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya skala
rumah tangga
 |
Diagram Instalasi PLTS
|
Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas dapat
diketahui bahwa beberapa panel surya di paralel untuk menghasilkan arus yang
lebih besar. Combiner digunakan untuk menghubungkan kaki positif
panel surya satu dengan yang lainnya. Begitu pula untuk kaki negatifnya. Ujung
kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller dan
begitu pula untuk kaki negatifnya. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan
digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk
menghidupkan beban perangkat dengan arus AC, seperti : Televisi, Radio,
komputer, dll, arus baterai yang merupakan arus DC harus diubah terlebih dahulu
menjadi AC dengan menggunakan inverter. Untuk mengukur jumlah energi listrik
yang telah dihasilkan oleh panel surya dapat digunakan kWh meter. Untuk
melindungi panel surya dan perangkat lainnya dari gangguan, maka digunakanlah
panel pemutus AC.
Pada pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tangga, biasanya
sering terjadi Islanding. Islanding adalah
terjadinya pemutusan aliran listrik pada jaringan distribusi yang dimiliki oleh
perusahaan listrik ketika PLTS tetap bekerja. Hal ini dapat terjadi karena
adanya kerusakan pada jaringan distribusi listrik. Agar tidak merusak PLTS,
digunakanlah power conditioner. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi
terjadinya Islanding dan dengan segera menghentikan kerja PLTS. Power
conditioner biasanya menjadi satu dengan inverter.
>> Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Rumah
Tangga
Sebelum menentukan kapasitas sel surya yang sesuai dengan
kebutuhan suatu rumah, alangkah baiknya sebelumnya untuk melakukan perhitungan
terlebih dahulu. Langkah-langkah sebelum menentukan sel surya yang tepat untuk dibeli
adalah
- Jumlah
daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (watt).
- Berapa
besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam ampere hour), dalam
hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
- Berapa
unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan
pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (ampere hour).
Berikut adalah contoh perhitungan untuk mendapatkan jumlah
panel sel surya yang sesuai dengan kebutuhan rumah tangga.
Perhitungan Keperluan Daya
- Penerangan
rumah: 10 lampu CFL @ 15 watt x 4 jam sehari = 600 watt hour.
- Televisi
21″: @ 100 watt x 5 jam sehari = 500 watt hour
- Kulkas
360 liter : @ 135 watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak
selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih
sering dibuka pintu) = 1080 watt hour
- Komputer
: @ 150 Watt x 6 jam = 900 watt hour
- Perangkat
lainnya = 400 watt hour
- Total
kebutuhan daya = 3480 watt hour
Perhitungan Jumlah Panel Surya
- Jumlah
solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 watt
(perhitungan adalah 5 jam maksimum tenaga surya):
- Kebutuhan
solar cells panel : (3480 / 100 / 5) = 7 panel surya.
Perhitungan Jumlah Baterai
- Jumlah
kebutuhan baterai 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:
- Kebutuhan
baterai minimun (baterai hanya digunakan untuk 50% pemenuhan kebutuhan
listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2
= 6960 watt hour = 6960 / 12 volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
- Kebutuhan
baterai (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar
matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 watt hour = 20880 / 12 volt / 100 Amp =
17 batere 100 Ah.
Keuntungan dan Kerugian Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Kelebihan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah :
- Cahaya
matahari merupakan energi yang dapat diperbaharui dan tidak akan habis.
Oleh karena melimpahnya ketersediaan cahaya inilah, pembangkit listrik
tenaga surya dapat menjadi pembangkit listrik alternatif yang dapat
menggantikan energi-energi lainnya yang tidak dapat diperbarui, seperti
gas alam, batubara, minyak, nuklir dll.
 |
Green Power Plant
|
- Pembangkit
listrik tenaga surya merupakan pembangkit listrik yang bersih dan ramah
lingkungan. Pembangkit ini hanya membutuhkan cahaya matahari sebagai
komponen utama penghasil energi listriknya. Selain itu, tidak ada limbah
keluaran dari hasil proses pembangkitannya. Oleh karena itu, pembangkit
listrik tenaga surya (PLTS) dapat menggantikan pembangkit listrik lain
untuk mengurangi jumlah limbah keluaran yang memiliki dampak negatif bagi
lingkungan, seperti nuklir dan batubara.
- Umur
pemakaian dari komponen penyusunnya, seperti sel surya, relatif panjang.
Sehingga dapat dikatakan bahwa membangun pembangkit listrik tenaga surya
merupakan suatu investasi jangka panjang.
- Karena
bentuknya yang sederhana dan ringkas, maka pembangkit listrik tenaga surya
mudah dalam pemasangan dan juga mudah dalam perawatannya.
- Jika
dipasang secara individual (satu rumah satu sistem). Rumah yang berjauhan
sekalipun tidak memerlukan jaringan kabel distribusi. Selin itu, gangguan
pada satu sistem tidak mengganggu sistem lainnya.
Kerugian pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) :
- Proses
pembangkitan hanya dapat dilakukan pada siang hari. Lebih buruk lagi bila
proses pembangkitan dilakukan pada musim penghujan. Langit sering kali
ditutupi oleh awan. Sehingga besarnya cahaya matahari yang akan dikonversi
ke energi listrik tidak optimal.
- Bahan
pembuatan komponen pembangkit listrik tenaga surya masih berharga mahal.
Terutama untuk tipe sel fotovoltaik.
Dampak PLTS Terhadap Lingkungan
>> Gas Rumah Kaca
Siklus hidup emisi gas rumah kaca pembangkit listrik tenaga
surya saat ini berada di kisaran 25-32 g/kWh dan ini bisa turun menjadi 15
g/kWh di masa yang akan datang. Sebagai perbandingan, PLTGU batubara menghasilkan
400-599 g/kWh, pembangkit listrik berbahan bakar minyak menghasilkan 893 g/kWh,
pembangkit listrik batu bara menghasilkan 915-994 g/kWh atau dengan penangkapan
dan penyimpanan karbon sekitar 200 g/kWh, dan pembangkit listrik panas bumi
temperatur tinggi menghasilkan 91-122 g/kWh. Hanya pembangkit listrik tenaga
angin dan panas bumi temperatur rendah yang menghasilkan lebih baik, yaitu 11
g/kWh dan 0-1 g/kWh.
Untuk beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir, siklus hidup
beberapa emisi gas rumah kaca yang dihasilkan, termasuk energi yang dibutuhkan
untuk menambang uranium dan energi pembangunan pembangkit listrik serta
dekomisioning, adalah di bawah 40 g/kWh, namun beberapa pembangkit nuklir
lainnya menghasilkan jauh lebih tinggi.
>> Kadmium
Salah satu isu yang sering menjadi keprihatinan adalah
penggunaan kadmium dalam sel surya cadmium telurida (CdTe). Kadmium dalam
bentuk logam adalah zat beracun yang memiliki kecenderungan untuk terakumulasi
dalam rantai makanan ekologi. Jumlah kadmium yang digunakan pada film tipis
modul Photovoltaic (PV) relatif kecil, yaitu 5-10 g/m². Dengan
teknik kontrol emisi yang tepat, emisi kadmium dari produksi modul dapat
ditekan menjadi nol. Saat ini teknologi PV menyebabkan emisi kadmium sebesar 0,3-0,9
mikrogram/kWh dalam satu siklus hidup. Sebagian besar emisi tersebut muncul
melalui penggunaan pembangkit listrik tenaga batubara dalam pembuatan modul.
Pembakaran batubara dan lignit menyebabkan emisi kadmium jauh lebih tinggi.
Kadmium dari batubara adalah 3,1 mikrogram/kWh, lignit 6,2 mikrogram/ kWh
dan gas alam 0,2 mikrogram/kWh.
Jika listrik yang dihasilkan oleh panel fotovoltaik digunakan
untuk pembuatan modul, bukan listrik yang berasal dari pembakaran batubara,
emisi kadmium dari penggunaan batu bara dalam proses produksi dapat dihilangkan
seluruhnya.
Perkembangan PLTS Di Dunia
 |
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Tampak Atas
|
Pembangkit Listrik Surya Termal secara komersial pertama kali
dikembangkan pada tahun 1980. Pembangkit Surya Termal Solar Energy
Generating System (SEGS) 354 MW adalah pembangkit listrik tenaga surya
terbesar didunia yang terletak di gurun mojave, california. Pembangkit surya
termal besar lainnya termasuk stasiun pembangkit surya Solnova (150 MW) dan
stasium pembangkit surya Andasol (150 MW) di Spanyol. Agua Caliente
Solar Project, lebih dari 200 MW di Amerika Serikat, dan Charanka
Solar Park 214 MW di India, adalah pembangkit fotovoltaik terbesar
didunia.
Sumber :
http://www.nexteraenergyresources.com/
http://solar.calfinder.com/
http://solarsuryaindonesia.com/
http://en.wikipedia.org/
http://rhazio.wordpress.com/
http://www.panelsurya.com/
http://www.litbang.esdm.go.id/
Sumber Gambar :
aspecks.com
exergypower.com.au
samefacts.com
upload.wikimedia.org
www.nexteraenergyresources.com
www.litbang.esdm.go.id
rhazio.wordpress.com
www.panelsurya.com
boltakarachi.blogspot.com
powerplantvancouver.ca
Tidak ada komentar:
Posting Komentar