7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 1/9

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi Surya

Penggunaan energi listrik dewasa ini semakin banyak baik dalam keperluan

industri maupun rumah tangga. Seiring berjalannya waktu sumber energi pun

semakin langka karena penggunaannya yang semakin banyak. Penggunaan energi

listrik di industri sangatlah besar peranannya dalam kaitannya dengan pengusaha

listrik dan pemanfaatan energi nasional. Penggunaan energi di Indonesia

meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan

 penduduk. Sedangkan, akses ke energi yang andal dan terjangkau merupakan pra-

syarat utama untuk meningkatkan standar hidup masyarakat.

Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tersebut,

dikembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan. Dimana

 potensi energi terbarukan, seperti: biomassa, panas bumi, energi surya, energi air,

energi angin dan energi samudera, sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan,

 padahal potensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah besar.

lternatif yang dianggap paling aman adalah energi matahari atau tenaga

surya. !ang dimaksud dengan tenaga "energi# surya adalah tenaga yang berasal 

langsung dari radiasi matahari, seperti halnya panas matahari, energi listrik yang

dibangkitkan photo$oltai%, serta jenis tenaga yang terbentuk sebagai akibat (efek)

langsung atau tidak langsung dalam jangka yang   relatif pendek dari radiasi

matahari, seperti halnya angin. &on$ersi dari tenaga surya menjadi tenaga listrik 

tidak akan menghasilkan polutan ataupun limbah.

'elimpahnya tenaga surya yang merata dan dapat ditangkap di seluruhkepulauan Indonesia hampir sepanjang tahun sebenarnya merupakan sumber

energi listrik yang sangat potensial. Sumber ini sebenarnya juga merupakan

energi alternatif pada krisis energi yang mulai melanda.

&olektor surya merupakan suatu bagian dari peralatan yang dibutuhkan untuk 

mengubah energi radiasi matahari ke bentuk energi panas untuk berbagai

keperluan, misalnya sebagai pemanas air. Salah satu bentuk dari kolektor surya

adalah bentuk prisma yang memiliki kemampuan untuk menerima intensitas

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 2/9

radiasi matahari dari segala posisi matahari, sehingga diharapkan pemanfaatan

energi tersebut sebagai pemanas air dapat lebih efektif. &olektor surya akan

menyerap energi dari radiasi matahari dan mengkon$ersikannya menjadi panas

yang berguna untuk memanaskan air di dalam pipa-pipa kolektor, sehingga suhu

air akan meningkat dan terjadi kon$eksi alami berdasarkan efek termosipon

karena adanya perbedaan masa jenis fluida. Posisi terbaik dari kolektor yang

menghasilkan efisiensi yang optimal dengan menempatkan kolektor ()* dari arah

timur ke utara.

da beberapa tipe kolektor surya, salah satu diantaranya yang memiliki

kinerja yang dapat diunggulkan adalah kolektor   surya tipe prismatik . &eunggulan

dari kolektor surya tipe prismatik ini adalah kemampuannya untuk dapat

menerima energi radiasi matahari dari segala posisi matahari. &olektor surya tipe

 prismatik dapat digolongkan dalam kolektor plat datar dengan permukaan

kolektor berbentuk prisma yang tersusun dari + bidan yang membentuk prisma,

 bidang berbentuk segi-tiga sama kaki dan bidang yang lain berbentuk segi-

empat siku-siku. Untuk mendapatkan hasil yang optimal permukaan kolektor di%at

dengan warna hitam kusam yang berfungsi untuk menyerap radiasi surya yang

datang dan mentranfer kalor yang diterima ke fluida kerja. Untuk menjaga agar 

tidak terjadi kerugian panas se%ara radiasi dan kon$eksi ke atmosfir, maka

digunakan ka%a pelindung sehingga terjadi efek rumah ka%a sedangkan bagian

 bawah plat kolektor diberi isolator untuk meminimalisir kerugian panas pada

 bagian bawah plat kolektor. Sebagai titik tolak dalam melakukan perhitungan

untuk mendesain kolektor surya tipe prismatik disamping data intensitas radiasi

matahari pada lokasi dimana kolektor tersebut ditempatkan hal terpenting lainnya

adalah perhitungan geometris dari kolektor "luasan permukaan kolektor,kemiringan kolektor terhadap intensitas radiasi matahari langsung# efek 

termosipon pada pipa-pipa sirkulasi untuk menentukan kemampuan sistim

melakukan kon$eksi alami, serta suhu masuk dan keluar pipa sirkulasi.

2.2 Sel Surya (photovoltaic)

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 3/9

Sel surya ialah sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang

dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik se%ara langsung. Sering

 juga dipakai istilah  photovoltaic  atau foto$oltaik. al ini merupakan kon$ersi

langsung dari radiasi matahari menjadi energi listrik. &arena itu sistem ini sangat

sederhana tanpa ada bagian yang bergerak sehingga perawatannya juga mudah.

Solar panel dibuat dalam bentuk modul. abungan beberapa panel akan

memberikan kapasitas sesuai kebutuhan.

&omponen utama panel matahari adalah sel matahari "solar %ell#,

semi%ondu%tor yang dibuat dari kristal silikon. arga sel matahari ini

relatif masih mahal. /fisiensi kon$ersinya juga agak rendah "kira-kira()-(01#.

Sel surya pada dasarnya terdiri atas sambungan  p-n  yang sama fungsinya

dengan sebuah dioda "diode#. Sederhananya, ketika sinar matahari mengenai

 permukaan sel surya, energi yang dibawa oleh sinar matahari ini akan diserap oleh

elektron pada sambungan p-n untuk berpindah dari bagian dioda p ke n dan untuk 

selanjutnya mengalir ke luar melalui kabel yang terpasang ke sel.

Sel surya hanya merupakan satu komponen penyerap %ahaya yang langsung

mengkon$ersi %ahaya tsb menjadi listrik. dapun saran pendukung agar listrik 

dari sel surya ini dapat dimanfaatkan, maka sel surya membutuhkan apa yang

disebut dengan Balance of System "23S# yang paling minim terdiri atas4 in$erter 

"mengubah listrik D5 dari sel surya menjadi listrik 5 untuk keperluan sehari

hari#, baterei "untuk menyimpan kelebihan muatan listrik guna pemakaian darurat

atau malam hari#, serta beberapa buah controller  untuk mengatur se%ara optimaldaya keluaran sel surya.

2.3 Proses Konversi

Proses pengubahan atau kon$ersi %ahaya matahari menjadi listrik ini

dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 4/9

semikonduktor. 6ebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor4 yakni jenis

n dan jenis p.

Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan

elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, "n  7 negatif#. Sedangkan

semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p "  p 7

 positif# karena kelebihan muatan positif. 5aranya, dengan menambahkan unsur 

lain ke dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor 

tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada gambar berikut

ambar (. 8enis Semikonduktor 

Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk 

meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik 

dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami "disebut dengan

semikonduktor intrinsik# ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama.

&elebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun

 panas dari sebuah semikoduktor.

5ahaya matahari terdiri atas foton atau partikel energi surya, dimana foton

inilah yang dikon$ersi menjadi energi listrik. 9oton-foton mengandung energi

yang ber$ariasi menurut panjang gelombangnya. /nergi foton yang diserap oleh

sel surya diserahkan sebagian atau seluruhnya kepada elektron di dalam sel surya.Dengan adanya energi baru ini maka elektron mampu lepas dari posisi normalnya

terhadap atom sehingga menjadi arus dalam suatu sirkuit listrik.

lat kon$ersi energi surya yang dimodifikasi tersebut, terdiri atas bagian  

 bagian : tabung katoda dan sel surya.

• ;abung diisi gas unsur halogen 5<  2r "monobromida metan# atau

52r "dibromida metan#.

• &a%a transparan dengan kekuatan tekan yang tinggi.

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 5/9

5ahaya yang dihasilkan dari tabung katoda digunakan untuk mengganti

%ahaya matahari. Pada saat foton yang dihasilkan dari tabung katoda menyinari sel

surya, maka elektron-elektron yang ada pada sel surya akan menerima sejumlah

energi, sehingga elektron mampu bergerak melewati gap energi. Peristiwa tersebut

akan mengakibatkan terjadinya arus listrik di dalam sebuah rangkaian listrik.

;abung katoda adalah tabung ka%a yang memiliki dua elektroda. /lektroda

 positif "anoda# dihubungkan ke kutub positif dan elektoda negatif "katoda#

dihubungkan ke kutub negatif sumber tegangan. pabila tekanan gas di dalam

tabung berangsur-angsur dikurangi dengan %ara memompa gas keluar, maka akan

terjadi peristiwa-peristiwa sebagai berikut :

(. Pada tekanan gas sekitar = mmg, di dalam tabung mulai terlihat aliran arus

listrik yang berbentuk pita berwarna ungu.

. Pada tekanan gas sekitar ) mmg, di dekat katoda "elektoda negatif# timbul

%ahaya biru yang disebut pijar negatif kebiruan. Di dalam tabung timbul pijar 

merah muda yang disebut kolom positif merah muda. Di antara kolom  positif 

dengan pijar negatif terdapat ruang gelap yang disebut ruang gelap Faraday

<. Pada tekanan gas sekitar =,=) mmg, pijar  negatif bergerak ke tengah dan di

 belakangnya terdapat ruang gelap yang disebut ruang gelap Crookes

+. Pada tekanan gas sekitar =,=( mmg atau lebih ke%il, semua %ahaya di dalam

tabung menghilang dan ka%a di dekat anoda "elektroda positif# akan

menunjukan warna kehijau-hijauan.2agian-bagian dari tabung sinar katoda

adalah sebagai berikut:

a. 9ilamen Pemanas

9ilamen pemanas berfungsi untuk memanasi ujung katoda. kibat

 pemanasan ini maka terjadi peman%aran elektron-elektron dari katoda.

/lektron-elektron yang dipan%arkan diper%epat dengan suatu beda potensial )

k> sampai )= k> diantara katoda dan anoda.

 b. &atoda

'aterial yang digunakan sebagai katoda antara lain :

• ;ungsten

'aterial ini memiliki dua kelebihan untuk digunakan sebagai katoda yaitu

memiliki ketahanan mekanik dan juga titik lebur yang tinggi "<+== =5#,

sehingga tungsten banyak digunakan untuk tabung sinar ? yang bekerja pada

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 6/9

 beda potensial sebesar )=== k> dan temperatur tinggi. 9ungsi kerja tungsten

sangat tinggi yaitu sebesar +,) e> sehingga kurang %o%ok untuk aplikasi

audio.

• ;hrioted tungsten

'aterial ini adalah %ampuran antara tungsten dan thorium. ;horium adalah

material yang se%ara indi$idual memiliki fungsi kerja sebesar <,+ e>,

%ampuran antara tungsten dan thorium memiliki fungsi kerja sebesar ,@< e>,

serta temperatur kerja sekitar (A==B5.

• &atoda berlapis oksida " 3Cide-5oated 5athode #

&atoda jenis ini terbuat dari lempeng ni%kel yang dilapisi dengan barium

dan oksida stontium. Sebagai hasil dari pelapisan tersebut maka dihasilkan

katoda yang memiliki fungsi kerja dan temperatur kerja yang rendah, dan

tegangan yang diperlukan sebesar (=== >.

%. noda

2erfungsi untuk menerima elektron yang terlepas dari katoda.

;enaga surya dapat beruwujud panas matahari, angin, photo$oltai% dan

sebagainya. ;enaga surya dapat dimanfatkan se%ara pasif dan aktif. Dalam

 pemanfaatan tenaga surya se%ara aktif, dimana dilakukan kon$ersi menjadi tenaga

listrik, dikenal beberapa teknologi kon$ersi. Se%ara teori teknologi kon$ersi yang

dapat digunakan untuk merubah tenaga surya menjadi tenaga listrik diantaranya

adalah sebagai berikut:

(. Pembangkit listrik tenaga surya - se%ara teori panas matahari digunakan untuk 

memanaskan benda %air yang kemudian digunakan untuk menggerakkan

turbin pembangkit listrik. 'eskipun pada kenyataannya hal ini sangat sulit

dilakukan meingingat jumlah panas yang diterima relatif sangat sedikit,

efisiensi mesin rendah, serta banyaknya panas yang terbuang dalam proses.

. Satelit pembangkit listrik tenaga matahari - dengan menggunakan satelit

ruang angkasa "di luar atmosphere bumi# yang berupa panel solar sel raksasa

dengan dimensi sekitar (= km  untuk menangkap dan mengkon$ersi energi

matahari menjadi energi listrik yang kemudian ditransmisikan - setelah

dirubah dahulu dengan kon$erter menjadi energi gelombang pendek ke

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 7/9

stasiun penerima di bumi yang berupa panel seluas (= C () km. Sistem ini

diperkirakan akan menghasilkan sekitar ) giga watt atau setara dengan lima

stasiun pembangkit listrik raksasa di bumi.

<. Solar-sel (photovoltaic)  yang ditempatkan di luar bangunan sebagai alat

kon$ersi gelombang radiasi matahari menjadi arus listrik.

+. Pembangkit 6istrik ;enaga ngin (windpower), dimana tenaga angin

digunakan untuk menggerakan turbin pembangkit tenaga listrik.

). Pembangkit 6istrik ;enaga ir (hydropower), umumnya digunakan pada

 bendungan atau air terjun, dimana tenaga gerak air digunakan sebagai

 pemutar turbin pembangkit listrik.

!ang menjadi pertanyaan kemudian adalah, meskipun tergolong terbarukan

dan tidak menghasilkan polutan serta tidak berdampak negatif terhadap

lingkungan maupun manusia, penggunaan energi surya %enderung terbatas pada

keperluan sederhana sehari-hari se%ara tradisional, seperti halnya mengeringkan

makanan dan pakaian. Salah satu alasan mengenai keterbatasan pemanfaatan

energi ini sebagai penunjang aktifitas modern manusia yang umumnya didominasi

oleh peralatan listrik, dalam banyak hal disebabkan oleh mahalnya komponen

untuk mengkon$ersikannya menjadi tenaga listrik.

Pada kasus photo$oltai% misalnya, tingginya biaya untuk mengkon$ersikan

energi surya menjadi energi listrik yang disebabkan oleh rendahnya efisiensi

kon$erter tersebut "photo$oltai%#, mengakibatkan harga listrik persatuan unit

"watt-jam# relatif tinggi dibanding harga photo$oltai% yang terpasang. Se%ara

teori,efisiensi photo$oltai% untuk merubah energi surya menjadi listrik tidak akan

lebih dari (1. al ini disebabkan karena tidak seluruh gelombang %ahaya

matahari dapat mengaktifkan elektron pada solar sel menjadi arus listrik. anya

ada satu frekuensi %ahaya matahari, %ahaya infra merah "gelombang tidak tampak#yang jumlahnya sekitar (1 dari seluruh jenis gelombang "tampak dan tidak 

tampak# yang dipan%arkan matahari ke bumi, yang mampu merubah elektron

disekitar silikon menjadi arus listrik. Dengan efisinesi yang rendah menyebabkan

harga per-satuan unit listrik tinggi, sehingga photo$oltai% sulit bersaing dengan

energi listrik yang bersumber dari bahan bakar kon$ensional "minyak bumi, batu

 bara dan gas#.

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 8/9

Seandainya pada saat ini photo$oltai% digunakan, umumnya hal tersebut

disebabakan oleh: pertama, alasan lingkungan bagi mereka yang umumnya tinggal

di negara maju, kedua, karena tidak tersedianya sumber energi listrik di suatu

tempat tertentu di negara berkembang.

&emungkinan photo$oltai% akan banyak digunakan dikemudian hari adalah

saat %adangan minyak bumi menipis dan harga listrik kon$ensional ini

melambung tinggi. al ini akan menyebabkan jenis energi ini sulit dijangkau oleh

 penduduk dunia. tau, suhu udara bumi pada saatnya meningkat se%ara signifikan

dimana asumsi bahwa minyak bumi sebagai sumber pemanasan bumi terbukti,

maka alternatif penggunaan photo$oltai% tidak dapat dihindarkan lagi.

Dari sekian kemungkinan pemanfaatan tenaga surya se%ara aktif 

"dikon$ersikan ke energi listrik#, teknologi photo$oltai% merupakan yang paling

 populer digunakan dalam arsitektur.

Pemanfaatan energi surya menjadi listrik   adalah sebuah sistem yang paling

ramah lingkungan, tapi sampai saat ini masih memerlukan lahan yang luas untuk 

 pemasangan instalasinya. al ini terjadi, karena intensitas panas yang diterima

oleh permukaan bumi adalah relatif ke%il, sehingga memerlukan kolektor yang

%ukup luas untuk keperluan pembangkitannya. /nergi surya yang memasuki

atmosfer memiliki kerapatan daya rata-rata sebesar (, kEm, namun hanya

sebesar )@= Em yang diserap bumi. 2erdasarkan angka di atas, maka energi

surya yang dapat dibangkitkan untuk seluruh daratan Indonesia yang mempunyai

luas F juta km adalah sebesar ).(=0 ' untuk daya listrik sebesar (== '

akan memerlukan lahan seluas += hektar untuk pemasangan instrumen. 6uas tanah

tersebut belum terhitung untuk keperluan tanah bagi alat-alat pendukungnya,

sehingga untuk daya listrik seluas (== ' akan memerlukan luas lahan sebesar @=-A= hektar. al inilah yang menyebabkan bahwa pembangkit listrik tenaga

surya nilai in$estasinya menjadi tinggi, karena teknologi yang mendukungnya pun

masih baru dan mahal. Gamun apabila suatu saat harga sebuah sel surya dapat

diminimalkan, maka bukanlah hal yang mustahil bila energi listrik dengan tenaga

surya dapat menjadi lebih murah. Selain itu, meskipun energi surya mampu

menghasilkan daya listrik yang sangat besar, tapi karena kontinuitasnya kurang

7/21/2019 BAB II TKE

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-tke 9/9

 begitu stabil "akibat intensitas %ahaya matahari yang tidak kontinu#, maka energi

surya memiliki kendala untuk dapat menjadi sebuah pembangkit tenaga listrik.

DAFTAR PUSTAKA

 Gitya. ==A.  !nergi Surya. http:EEejournal.unud.a%.idEabstrakEnityaH@H.pdf .

"diakses pada tanggal (@ Go$ember =(< pukul =.<( I2#

8ou. ==<. Surya. http:EEdigilib.petra.a%.idEjiunkpeEjouEars+E==<Ejiunkpe-ns-jou-

==<-na======(-+0(-surya-resour%e(.pdf . "diakses pada tanggal (A

 Go$ember =(< pukul .+< I2#

EdySugando. 2008. Membuat Sel Surya Sendiri Dalam Pembuatan Sel

Surya. http:EEenergisurya.wordpress.%omE==0E(=E(=Emembuat-sel-surya-

sendiri-bagian--proses-pembuatan-sel-suryaE  "diakses pada tanggal (0

Desember =(< pukul (.(+ I2#

Faquroh. 2008. Sel Surya. http:EEenergisurya.wordpress.%omEfaJ-sel-suryaE

"diakses pada tanggal ( Desember =(< pukul <. I2#