Panel Surya Pembangkit Listrik Tenaga SuryaDalam Kehidupan Masyarakat Perikanan

UNTUK MEMENUHI TUGAS MATA KULIAH FISIKA DASAROLEH :

SAIFUL NUR S14/369737/PN/13959

FAKULTAS PERTANIAN JURUSAN PERIKANANUNIVERSITAS GAJAH MADA2014/2015

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

iDAFTAR ISIKATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iDAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iiBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11.2 Rumusan Masalah. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11.3 Tujuan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .1

BAB II PEMBAHASAN2.1 Apa yang dimaksud dengan panel surya ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22.2 Prinsip kerja panel surya ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22.3 Ilmu fisika yang diterapkan ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.4 Kelebihan dan kekurangan ? . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

BAB III PENUTUP3.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii3.2 Saran. . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . ivDAFTAR PUSTAKA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .vii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangEnergi 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 Tujuan1.3.1 Untuk memperkenalkan pada masyarakat tentang pengertian dari energi surya1.3.2 Untuk menjelaskan prinsip kerja panel1.3.3 Untuk menjelaskan ilmu fisika yang diterapkan dalam kehidupan1.3.4 Untuk memberitahukan kelebihan dan kekurangan panel surya1BAB IIPEMBAHASAN1. Pengertian panel surya

Panel 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 suryaRUMUS PANEL SURYAAa= E / (Iavxm) n =Aa/Acm P = n x PmDimana: P =dayayangdibangkitkanolehPLTS (W). m=efisiensimodul(%) n =jumlahmodul Aa=luaspanelselsurya(m2) Pm =dayamakssebuahmodul(W)Acm=luasefektifsebuahmodul(m2). E =Energi(Wh) Iav=intensitascahayaratarata(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-N

Sel 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 PantaiSalah 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 38500solar cellatausolar panelseluas 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 Surya

Keunggulan :

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 terjadiover-heatingpada 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

PENUTUP

1. KESIMPULANDari 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. SARAN

Demikaianlah 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/