Panel Surya Pembangkit Listrik Tenaga SuryaDalam Kehidupan Masyarakat Perikanan

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH FISIKA DASAR

OLEH :

SAIFUL NUR S

14/369737/PN/13959

FAKULTAS PERTANIAN JURUSAN PERIKANAN

UNIVERSITAS GAJAH MADA

2014/2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT atas berkah dan rahmatnya,

kami bisa menyelesaikan tugas yang kami  beri judul “Panel Surya Pembangkit Listrik

Tenaga Surya Dalam Kehidupan Masyarakat Perikanan”. Untuk memenuhi tugas pada

mata kuliah fisika dasar.

Pada kesempatan ini kami juga sampaikan terima kasih kepada pihak-pihak

yang telah membantu menyelesaikan makalah ini sehingga makalah ini dapat

terselesaikan tepat pada waktunya. Berbagai upaya telah kami lakukan untuk

menyajikan makalah ini dengan baik, namun kami menyadari masih terdapat

kekurangan dan mengharap kritik dan saran yang membangun.

Makalah ini kami susun berdasarkan peninjauan dan refrensi dari beberapa

sumber tertulis.

1. Kedua Orang Tua Wali yang memberi bantuan dan motivasi sehingga makalah ini

dapat terwujud

2. Teman-teman S1 Pertanian dan semua pihak yang telah membantu dalam

penyelesaian makalah ini.

Semoga bermanfaat bagi para pembaca dan kami menerima kritik dan saran

guna penyempurnaan makalah ini. Akhir kata, semoga makalah ini bermanfaat bagi

semuanya.

Yogyakarta, 07 September 2014

Saiful Nur S

i

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i

DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . .1

1.2 Rumusan Masalah. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.3 Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .. . . . . . . . . . . 1

BAB II PEMBAHASAN 

2.1    Apa yang dimaksud dengan panel surya ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2.2    Prinsip kerja panel surya ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.3    Ilmu fisika yang diterapkan ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.4 Kelebihan dan kekurangan ? . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

3.2 Saran. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . iv

DAFTAR PUSTAKA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v

ii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. 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.

Kebutuhan energi dimasa sekarang semakin dibutuhkan banyak orang,

karena itu harus ada alternatif baru yang dapat menghasilkan energi ramah

lingkungan dan juga murah bagi para nelayan dekat pantai. Selain karena

keterbatasan sumberdaya energi solar juga karena terjadinya penurunan kualitas air

di laut yang di sebabkan oleh tumpahnya solar dari mesin perahu nelayan kecil

Pemakaian energi surya di Indonesia mempunyai prospek yang sangat baik,

mengingat bahwa secara geografis sebagai negara tropis, melintang garis

katulistiwa berpotensi energi surya yang sangat baik bahkan di laut.

1.2. Rumusan Masalah

1.2.1    Apa yang dimaksud dengan panel surya?

1.2.2    Prinsip kerja panel surya ?

1.2.3    Ilmu fisika yang diterapkan ?

1.2.4 Kelebihan dan kekurangan ?

1.3 Tujuan

1.3.1 Untuk memperkenalkan pada masyarakat tentang pengertian dari energi surya

1.3.2 Untuk menjelaskan prinsip kerja panel

1.3.3 Untuk menjelaskan ilmu fisika yang diterapkan dalam kehidupan

1.3.4 Untuk memberitahukan kelebihan dan kekurangan panel surya

1

BAB II

PEMBAHASAN

1. Pengertian panel suryaPanel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya

menjadi listrik. Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari

merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering

kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik".

Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi

Matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang

berlawanan.

Panel surya adalah perangkat rakitan sel-sel fotovoltaik yang  mengkonversi

sinar matahari menjadi listrik. Ketika memproduksi panel surya, produsen harus

memastikan bahwa sel-sel surya saling terhubung secara elektrik antara satu

dengan yang lain pada sistem tersebut. Sel surya juga perlu dilindungi dari

kelembaban dan kerusakan mekanis karena hal ini dapat merusak efisiensi panel

surya secara signifikan, dan menurunkan masa pakai dari yang diharapkan.

2. Prinsip Kerja Panel SuryaSel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi

surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC) . Modul surya (fotovoltaic)

adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel, untuk meningkatkan

tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya

beban.

Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan

modul surya harus selalu mengarah ke matahari. Di Indonesia, energi listrik yang

optimum akan didapat apabila modul surya diarahkan dengan sudut kemiringan sebesar

lintang lokasi PLTS tersebut berada. Sebagai contoh, untuk daerah yang berada di

sebelah utara katulistiwa maka modul surya harus dihadapkan ke Selatan, dan

sebaliknya.

Selanjutnya energi listrik tersebut disimpan dalam Baterai. Baterai disini

berfungsi sebagai penyimpan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan

berfungsi sebagai catu daya listrik pada malam hari. Untuk menjaga kesetimbangan

energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik yang disebut Battery

Charge Regulator.

Alat ini berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari baterai

dan memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu proteksi terhadap pengisian

berlebih (overcharge) oleh penyinaran matahari, pemakaian berlebih (overdischarge)

oleh beban, mencegah terjadinya arus balik ke modul surya, melindungi terjadinya

hubung singkat pada beban listrik dan sebagai interkoneksi dari komponen-komponen

lainnya.

Skema proses pemanfaatan energi surya

RUMUS PANEL SURYA

Aa =   E / (Iav x ηm)

  n =  Aa / Acm 

  

  P  =  n x Pm

Dimana:   P = daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W).  ηm = efisiensi modul (%)

                  n  =  jumlah modul                   Aa = luas panel sel surya (m2)

                  Pm = daya maks sebuah modul (W)   Acm = luas efektif sebuah modul (m2). 

                  E = Energi (Wh)

                  Iav = intensitas cahaya ratarata (W/m2) 

3. Penerapan Ilmu Fisika Gaya Gerak ListrikSecara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik (GGL) pada sebuah

sel surya adalah sebagai berikut:

1. Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh

material semikonduktor seperti silikon.

2. Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir

melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif

yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan

elektron pada panel surya silikon.

3. Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi

sumber daya listrik DC.

Ketika sebuah foton menumbuk sebuah lempeng silikon, salah satu dari tiga

proses kemungkinan terjadi, yaitu:

1. Foton dapat melewati silikon, biasanya terjadi pada foton dengan energi

rendah.

2. Foton dapat terpantulkan dari permukaan.

3. Foton tersebut dapat diserap oleh silikon yang kemudian:

a. Menghasilkan panas, atau

b. Menghasilkan pasangan elektron-lubang, jika energi foton lebih besar

daripada nilai celah pita silikon.

Ketika sebuah foton diserap, energinya diberikan ke elektron di lapisan kristal.

Biasanya elektron ini berada di pita valensi, dan terikat erat secara kovalen antara atom-

atom tetangganya sehingga tidak dapat bergerak jauh dengan leluasa. Energi yang

diberikan kepadanya oleh foton mengeksitasinya ke pita konduksi, dimana ia akan

bebas untuk bergerak dalam semikonduktor tersebut. Ikatan kovalen yang sebelumnya

terjadi pada elektron tadi menjadi kekurangan satu elektron; hal ini disebut hole

(lubang). Keberadaan ikatan kovalen yang hilang menjadikan elektron yang terikat

pada atom tetangga bergerak ke lubang, meniggalkan lubang lainnya, dan dengan jalan

ini sebuah lubang dapat bergerak melalui lapisan kristal. Jadi, dapat dikatakan bahwa

foton-foton yang diserap dalam semikonduktor membuat pasangan-pasangan elektron-

lubang yang dapat bergerak.

Sebuah foton hanya perlu memiliki energi lebih besar dari celah pita supaya

bisa mengeksitasi sebuah elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Meskipun

demikian, spektrum frekuensi surya mendekati spektrum radiasi benda hitam (black

body) pada ~6000 K, dan oleh karena itu banyak radiasi surya yang mencapai Bumi

terdiri atas foton dengan energi lebih besar dari celah pita silikon. Foton dengan energi

yang cukup besar ini akan diserap oleh sel surya, tetapi perbedaan energi antara foton-

foton ini dengan celah pita silikon diubah menjadi kalor (melalui getaran lapisan kristal

yang disebut fonon) bukan dalam bentuk energi listrik yang dapat digunakan

selanjutnya.

Skema Sambungan P-NSel surya yang paling banyak dikenal dibentuk sebagai daerah luas sambungan

P-N yang dibuat dari silikon. Sebagai penyederhanaan, seseorang dapat dibayangkan

menempel selapis silikon tipe-n dengan selapis silikon tipe-p. Pada prakteknya,

sambungan P-N tidak dibuat seperti ini, tetapi dengan cara pendifusian pengotor tipe-n

ke satu sisi dari wafer tipe-p (atau sebaliknya).

Jika sebagian silikon tipe-p diletakkan berdekatan dengan sebagian silikon tipe-

n, maka akan terjadi difusi elektron dari daerah yang memiliki konsentrasi elektron

tinggi (sisi sambungan tipe-n) ke daerah dengan konsentrasi elektron rendah (sisi

sambungan tipe-p). Ketika elektron berdifusi melewati sambungan p-n, mereka

bergabung dengan lubang di sisi tipe-p. Difusi pembawa tidak terjadi tanpa batas

karena medan listrik yang dibuat oleh ketidakseimbangan muatan pada kedua sisi

sambungan yang dibuat oleh proses difusi ini. Medan listrik yang terbentuk sepanjang

sambungan p-n membuat sebuah dioda yang mengalirkan arus dalam satu arah

sepanjang sambungan. Elektron bisa bergerak dari sisi tipe-n ke sisi tipe-p, sedangkan

lubang dapat lewat dari sisi tipe-p ke sisi tipe-n. Daerah dimana elekron telah berdifusi

sepanjang sambungan ini disebut sebagai daerah deplesi karena ia tidak lagi

mengandung pembawa muatan bebas. Hal ini juga dikenal sebagai "space charge

region".

Aplikasi SESF Untuk Listrik Pedesaan Pantai

Salah satu pemanfaatan photovoltaic yang dapat langsung dipergunakan adalah

untuk penyediaan listrik pedesaan terutama pada kawasan terpencil yang sulit

dijangkau. Penerapan SESF dapat dilakukan dengan pemasangan sistim desentralisasi

menggunakan jaringan listrik lokal. Beberapa faktor penting yang mempengaruhi

pemilihan sistim diatas adalah topografi kawasan, distribusi lokasi perumahan,

karakteristik beban serta sistim pembiayaan yang diterapkan.

Berdasarkan hasil studi Direktorat Jenderal Listrik dan Pengembangan Energi

(DJLPE), konsumsi listrik rata-rata per-rumahtangga pemakai listrik di pedesaan (1994)

tercatat sekitar 64 kWh/tahun. Angka ini akan setara dengan konsumsi listrik sebesar

175 Wh/hari. Menggunakan angka-angka yang telah disajikan dimuka, modul

photovoltaic kapasitas 50 Wp dapat memberikan keluaran listrik rata-rata sebesar 200

Wh/hari. Maka, SESF dengan kapasitas 50 Wp diperkirakan cukup untuk memenuhi

konsumsi listrik pada para nelayan untuk berlayar dengan diesel listrik.

Tingkat ekonomis SESF sistem jaringan pada umumnya dapat diperbaiki

dengan penerapan sistem hibrida (hybrid system), yaitu mengkombinasikan SESF

dengan sistem pembangkit listrik dengan sumber energi terbarukan lain yang dapat

dikembangkan dikawasan tersebut (seperti : energi angin, mikrohidro, dan biomassa)

atau pembangkit listrik konvensional genset diesel untuk saling mendukung. Sistem ini

dinilai paling cocok untuk daerah pra-elektrifikasi (pre-electrified). Beban normal,

terutama pada siang hari dapat dipasok dari modul photovoltaic, sedangkan beban

puncak akan pulang dari pelayaran dapat ditanggulangi oleh kincir angin.

Dengan demikian pemakaian sistem disel dapat benar-benar dioptimalkan

sehingga keseluruhan sistem dapat bekerja efisien dan ekonomis. Pada wilayah yang

mempunyai potensi tenaga angin, peranan genset diesel dapat digantikan oleh

pembangkit listrik tenaga angin atau sumber energi terbarukan lainnya.

Contoh-contoh penerapan masa depan yang dapat dilihat seperti berikut :

1. KAPAL MENENGAH

Panel surya (photovoltaic arrays)

di atas yacht kecil di laut dapat mengisi

baterai 12 V sampai 9 Amp di cahaya

Matahari langsung dan penuh.

2. KAPAL MAJU

Seorang manusia memimpikan keliling dunia dengan menggunakan kapal laut.

Lalu dimulai sebuah proyek kapal laut bertenaga surya. Kapal laut tersebut panjangnya

31 meter dengan lebar 15 meter, dengan kecepatan 9 miles per jam. Di bagian atas

kapal terdapat 38500 solar cell atau solar panel seluas 500 meter bujursangkar. Dengan

solar panel tersebut energi listrik yang dihasilkan sama dengan 100 KW.

Konsep kapal adalah multihull, dan dapat

ditinggali oleh dua orang. Kapal tersebut

dibangun di galangan kapal Knierim Yacht Club

Kiel, Jerman, seharga 24 juta US Dollar. Kapal

bertenaga surya tersebut akan dinamai Planet

Solar, sesuai dengan nama organisasi yang

mendukungnya.

4. Keunggulan Dan Kelemahan Panel SuryaKeunggulan :

Panel surya memanfaatkan energi matahari dan matahari adalah bentuk energi paling berlimpah yang tersedia di planet kita. Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. Panel surya tidak memberikan kontribusi terhadap polusi suara dan bekerja dengan sangat diam. Masa pakainya yang panjang, mecapai 25-30 tahun, menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.

Kekurangan : Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini sekitar $ 12000-18000. Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi panas. Rata-rata panel surya saat ini mencapai efisiensi kurang dari 20%. Jika tidak terpasang dengan baik dapat terjadi over-heating  pada panel surya. Panel surya terbuat dari beberapa bahan yang tidak ramah lingkungan. Daur ulang panel surya yang tak terpakai lagi dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika tidak dilakukan dengan hati-hati karena silikon, selenium, kadmium, dan sulfur heksafluorida (merupakan gas rumah kaca), kesemuanya dapat ditemukan di panel surya dan bisa menjadi sumber pencemaran selama proses daur ulang.

BAB III

PENUTUP1. KESIMPULAN

Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa Energi Surya (Photovoltaic)

dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Energi ini juga

merupakan energi alternatif. Modul Surya ini dapat digunakan sebagai cadangan

yang memadai ketika energi lainnya mulai berkurang bahkan habis.

Selain itu, energi ini memliki banyak keuntungan dibandingkan dengan energi

lain. Energi ini sangat ramah lingkungan dan tidak memerlukan perawatan khusus

secara periodik. Energi ini hanya memerlukan cahaya matahari yang jumlahnya tak

tebatas, tersedia dimana-mana, dan tidak memerlukan bahan bakar lain seperti

bensin, gas, atau yang lainnya. Namun, energi ini memiliki satu kelemahan yaitu

hanya bisa digunakan dalam jangka waktu setengah hari atau selama sinar matahari

masih terpancar.

Oleh karena itu, penyediaan sumber energi alternatif seperti energi surya

melalui pemanfaatan sel photovoltaic merupakan sebuah prospek yang menjanjikan

untuk dikembangkan lebih lanjut, mengingat pemakaian primer minyak bumi dan

gas alam masih merupakan sumber energi utama. Selain ramah lingkungan, sumber

energi dari matahari tidak memerlukan perawatan khusus secara periodik, yang

selanjutnya akan mengurangi biaya produksi.

2. SARANDemikaianlah projek  Panel Surya Pembangkit Listrik Tenaga Surya Ini kami

buat berdasarkan sumber sumber yang ada. Sebaiknya, energi-energi yang terdapat

di alam dapat kita manfaatkan sebaik-baiknya agar untuk masa depan kita dan juga

generasi selanjutnya dapat merasakan sumber energi yang ada di alam bumi ini.

Kami juga menyadari masih ada banyak kekurangan dalam penulisan makalah

ini sehingga perlulah bagi kami, dari para pembaca untuk memberikan saran yang

membantu supaya makalah ini mendekati lebih baik.

Atas perhatian anda semua, kami ucapkan terima kasih.

DAFTAR PUSTAKA

http://mohammadpratamaputraipa2.blogspot.com/2012/10/makalah-panel-tata-

surya.html

http://fauziuzik.blogspot.com/2014/02/makalah-energi-alternatif-panel-surya.html

http://www.slideshare.net/7779/makalah-sel-surya

http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahan-panel-surya.html

http://www.indoenergi.com/2012/04/pengertian-panel-surya.html

https://solarcellpanel.wordpress.com/tag/solar-panel/