PUSAT LISTRIK TENAGA SURYA SATELIT

Disusun oleh :

Kelompok 6

Anggota : 1. Muhammad Khairani 2013-11-276

2. Pandu Tria Kusuma 2013-11-277

3. Ridha Hayani 2013-11-278

4. Rima Isyana 2013-11-279

Kelas : GJurusan : S1 teknik elektro

Sekolah Tinggi Teknik PLN

2014

BAB 1

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Matahari adalah sebuah planet yang mempunyai energi yang tidak terbatas.

Besar jumlah energi yang dikeluarkan oleh matahri sukar dibayangkan. Menurut

perkiraan, inti sang surya yang merupakan tungku termonuklir 5 tonne materi menjadi

energi yang dipancarkan keangkasa luas sebanyak 6,41.107 W/m2.

Energi surya (energi matahari) sangat berpotensi untuk dimanfaatkan secara

langsung sebagai sumber alterntif. Pemanfaatan energi surya ini dapat dilakukan

secara termal maupun melalui energi listrik. Pemanfaatan secara termal dapat

dilakukan secara langsung dan membiarkan obyek pada radiasi matahari, atau

menggunakan peralatan yang mencakup kolektor dan konsentator surya. Matahari

dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan.

Alat yang digunakan untuk memanfaatkan energi surya adalah panel surya.

Panel surya ini meiliki puluhan sel didalamnya. Sel surya ini menyerap energi surya

dengan 2 cara yaitu thermal matahari dan cahaya matahari. Penyerpan dengan

menggunakan cahaya matahari biasa disebut sel photovoltaik. Dan panel surya tidak

hanya digunakan dibumi tetapi juga dapat digunakan diangkasa menggunakan satelit.

Dari pernyatan maka dalam paper ini penulis akan menjelaskan tentang apa itu

sel photovoltaik dan kapasitas energi listrik yang dihasilkan, bagaimana prinsip kerja

dari satelit surya, dan penjelasan tentang pembangkit listrik tenaga satelit surya

(PLTSS).

PUSAT TENAGA LISTRIK TENAGA SURYA SATELIT

A. Sel Surya Fotovoltaik

Sel surya photovoltaik merupakan suatu alat yang dapat merubah energi sinar

matahari secara langsung menjadi energi listrik. Solar panel terdiri dari 3 lapisan,

lapisan panel P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan lapisan panel N di

bagian bawah. Efek fotoelektrik adalah di mana sinar matahari menyebabkan elektron

di lapisan panel P terlepas, sehingga hal ini menyebabkan proton mengalir ke lapisan

panel N di bagian bawah dan perpindahan arus proton ini adalah arus listrik. Sel surya

atau sel photovoltaic adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik

menggunakan efek fotoelektrik. Dibuat pertama kali pada tahun 1880 oleh Charles

Fritts.

Panel surya yang sering Anda lihat disebut panel fotovoltaik. Setiap panel terdiri dari

beberapa sel fotovoltaik, yang terbuat dari suatu jenis silikon. Setiap sel mampu

menghasilkan muatan listrik kecil bila terkena sinar matahari.

Karena sel-sel fotovoltaik masing-masing hanya menghasilkan sejumlah kecil listrik,

mereka harus digunakan bersama. Mereka umumnya saling terhubung untuk

menciptakan panel surya yang sudah sering Anda temui. Setiap panel, dapat

digunakan untuk menghasilkan energi lebih banyak dan lebih banyak daya listrik

untuk menjalankan alat rumah tangga atau untuk kepentingan bisnis pada beberapa

kasus.

Bagaimana Sel Fotovoltaik Dibuat

Sebenarnya ada beberapa jenis fotovoltaik meskipun sebagian besar dapat

diklasifikasikan menjadi 3 kelompok, yaitu:

Sel monocrystalline

Sel Polycrystalline

Sel Amorphous

Monocrystalline adalah sel-sel fotovoltaik yang paling efisien tetapi juga yang

paling mahal. Sel-sel ini terdiri satuan kristal, yang dipotong-potong dari apa yang

disebut sebagai silikon ingot. Sedikit kurang efisien, tetapi jauh lebih terjangkau

adalah sel-sel Polycrystalline. Alih-alih menggunakan ingot silikon, sel-sel ini dibuat

sedikit berbeda. Silikon ini terdiri dari sejumlah kristal kecil yang membuat mereka

lebih terjangkau meskipun mereka sedikit kurang efisiensi. Yang lebih murah

daripada sel-sel polycrystalline, tapi juga efisiensi yang lebih rendah, adalah sel

amorphous yang dibuat dengan menyebarkan silikon di atas meterial alternatif seperti

stainless steel. Jika Anda akan mulai memanfaatkan tenaga surya, penting untuk

mempertimbangkan jenis sel surya yang terbaik. Faktor utama yang harus Anda

perhatikan adalah seberapa banyak ruang untuk panel surya. Jika tidak memiliki

banyak ruang, mungkin akan perlu berinvestasi pada panel polycrystalline atau

monocrystalline. Di sisi lain, jika memiliki ruang yang cukup untuk panel surya , bisa

memanfaatkan sel amorphous yang lebih murah untuk mendapatkan jumlah energi

yang sama. Arus yang dihasilkan dari sel surya umumnya adalah Direct Current

(DC), tetapi dengan penambahan konverter, arus ini dapat diubah menjadi Alternating

Current (AC). Yang memungkinkan untuk melakukan hampir setiap kegiatan dengan

energi surya yang Anda dapatkan.

Pada asasnya sel tersebut merupakan suatu dioda semikonduktor yang bekerja

menurut suatu proses khusus yang dinamakan proses tak seimbang (non-equilibrium

proces) dan berlandaskan efek Photovoltaik (photovoltaic effect).

Pada umumnya, dalam proses ini sebuah sel surya menghasilkn tegangan antara 0,5

dan 1 volt, tergantung intensistas cahaya dan zat semikonduktor yang dipakai. Hal ini

telah dibahas dalam suatu bab terdahulu mengenai energi surya.

Dalam penggunaanya, sel-sel surya itu dihubungkan satu sama lain, sejajar dan atau

dalam seri, tergantung dari apa yang diperlukan, untuk menghasilkan daya dengan

kombinasi tegangan dan arus yang dikehendaki.

Untuk daya yang agak besar, gagasan ini menghadapi keterbatsan-keterbatasan, yang

pada asasnya berlandaskan intensitas energi yang terkandung dalam seminar surya

yang rendah pada saat mencapai permukaan bumi, yang berjumlah sekitar 1000 watt

per m2. Daya guna konversi energi radiasi surya menjadi energi listrik berdasarkan

efek photovoltaik pada saat ini sudah mencapai lebih kurang 25%. Dengan demikian

maka produksi daya listrik yang maksimal dapat dihasilkan oleh sel surya berjumlah

250 watt per m2.

Untuk memperoleh daya sebesar 1000 watt, atau 1 kW, diperlukan luas sebanyak 4

m2. Untuk 1000 kW, atau 1 MW,diperlukan 4000 m2. Belum terhitung keperluan

tanah bagi aat-alat pembantu dan lain sebagainy.

Satu ha (10.000 m2) akan dapat dihasilkan 2,5 MW. Untuk mendapatkan 100 MW,

diperlukan 40 ha, sedangkan 1000 MW (1 GW) akan memakai tanah seluas 400 ha !

Tanah demikian luas mungkin hanya tersedia di suatu padang pasir. Lepasdari soal

harga, sel surya photovoltaik pada umumnya kiranya tidak akan dpat dimanfaatkan

untuk sistem-sistem besar bagi penggunaan di permukaan bumi, karena memerlukan

luas wilayah yang telampau besar. Untuk pemakaian demikian sel surya photovoltaik

akan terbatas pada sistem-sistem relatif kecil, terutama di tempat terpencil.

B. Satelit Surya

Pembatasan yang dikemukakan sebelumnya, kiranya dapat diatasi, bilamana listrik

tenaga surya itu ditempatkan pada sebuah satelit yang berada pada suatu orbit. Dalam

gagasan ini, pada sebuah satelit, yang diperkirakan bergerak di luar geosfir secara

sinkron dengan gerakan bumi, terpasang pusat listrik tersebut. Dengan cara ini

diperoleh tiga keuntungan. Pertama, bahwa intensitas radasi surya di luar geosfir jauh

lebih tinggi, yaitu sampai enam kali daripada di ermukaan bumi. Kudea, bahwa

persoalan luas tempat tidak lagi menjadi masalah. Manfaat ketiga, bahwa dapat diatur

sedemikian rupa, bahwa satelit menerima energi matahari hampir 24 jm sehari.

Menurut pemikiran ini, pusat listrik tenaga surya satelit (PLTSS) itu mentranmisikan

energi yang diterimanya ke sebuah statiun tertentu yang terletak di permukaan bumi,

untuk dikonversi menjadi tenaga listrik. Sel-sel surya pada PLTSS merubah energi

matahari menjadi energi listrik, yang kemudian dirubah lagi menjadi energi dalam

bentuk gelombang mikro (micro-wave) atau laser.

C. Pusat Listrik Tenaga Surya Satelit

Riset dan pengembangan secara intensif dilakukan oleh berbagai lembaga, antara lain

di Amerika Serikat oleh DOE (Department of Energy ) dan NASA (National

Aeronautics and Space Administration)2, yang mempelajari pembuatan sebuah PLTSS

raksasa dengan daya terpasang 5.000 MW (5 GW).

Dalam PLTSS ini, sel-sel surya dijajarkan pada suatu tempat seluas lk 60 km2, yang

akan menangkap sebanyak 800 juta kW daya surya. Dengan efesiensi 20% maka 160

juta MW yang dapat ditranmisikan ke bumi. Dalam desain ini enegi listrik diubah

menjadi energi gelombang mikro, yang ditranmisikan melalui antena-antena raksasa

yang mempunyai garis tengah sebasar 1 kilometer. Statiun bumi akan mempunyai

antena penerima khusus, berbentuk elips, yang menyearahkan. Antena penerima ini

dinamakan rektena (receiving-rectifying antenna, rectenna). Dengan areal seluas lk 40

km2 statiun bumi akan dapat mengkonversikan 5 samapai 10 MW daya listrik.

Beberapa hal yang menarik dalam disain ini :

Ketersediaan energi surya untuk ditransmisikan, akan mendekati 100 %

sehingga cocok untuk memikul beban dasar listrik.

Satu PLTSS akan mempunyai daya terpasang sebesar 5 GW.

Daya guna transmisi AS_AS ( arus searah ke arus searah melalui gelombang

mikro) akan melampaui 60%.

Diantara persoalan-persoalan yang masih dihadapi PLTSS ini adalah pengaruh

ligkungan disebabkan transmisi gelombang mikro, yang mungkin akan memakai

frekuensi 2,45 GHz,yaitu yang menyangkut :

Interferensi pada siaran-siaran di radio.

Pemansan setempat ionosfir (ionosphere) yang akan mengganggu hubungan-

hubunngan satelit-satelit komunikaasi yang ada.

Pancaran-pancaran gelombang mikro itu dapat mempunyai efek-efek biologis

yang kurang baik.

Energi matahari yang diterima sel-sel surya dirubah menjadi energi listrik arus searah.

Energi listrik itu perlu disesuaikan sebelum dimasukkan ke dalam generator

gelombang mikro. Sebahagian dari enegi yang terbuang di generator, dapat diolah

kembali, untuk meningkatkan daya guna. Antena mengirimkan pancaran gelombang

mikro ke satelit bumi, yang diterima oleh rektena. Dari satelit bumi dikirim suatu

pancaran kendali, untuk mengatur letak antena terhadap rektena , supaya menerima

penerimaan energi dari angkasa itu tepat arah pemancarnya. Melalui satelit bumi,

energi yang diterima oleh rektena dikonversi menjadi energi listrik dan dimasukkan

ke dalam jaringan.

Sementara itu NASA telah membuat sebuah proyek demonstrasi sebesar 30 kW, yang

cukup berhasil. Daya guna transmisi AS-AS (Arus Searah ke Arus Searah) proyek

percontohan ini mencapai 54%. Sementara itu, perlu dikemukakan, bahwa persoalan-

persoalan dampak lingkungan bertalian dengan Pusat Listrik Tenaga Surya masih

dimasalahkan.

KESIMPULAN

Sel surya phtovoltaik adalah sel surya yang memanfaatkan cahaya matahari secara

langsung menjadi energi listrik. Diman sel tersebut dari dioda semikonduktor. Dengan

kapasitas untuk mendapatkan 1 Giga Watt dibutuhkan lahan sebesar 400 hektar.

Satelit surya adalah sebuah panel surya yang berada diluar angkasa. Satelit ini

menyerap energi matahari dan mentransmisikan energi ke bumi dengan gelombang micro

atau laser yang akan ditangkap dengan antena raksasa (Rektena).

Pembangkit Tenaga Listrik Satelit Surya merupakan suatu pembangkit dengan

mengandalkan satelit surya. Pembangkit ini akan dapat membuat energi listrik sebesar 800

juta kW. Namun pembangkit ini belum digunakan secara konvensional baru sebatas

konservasi karena banyak pengaruh terhadap lingkungan dan jaringan komunikasi.

DAFTAR PUSTAKA

1. Kadir, A.,” Sel Surya Photovoltaik”, Berita PLN, No.19 Tahun 1980

2. Brown, William C.,”Solar Power Satelites : Microwaves Deliver The Power”, IEEE

Spectrum, Juni 1979

3. IndoEnergi. (2012/04). Cara Kerja Sel Surya Fotovoltaik.Diperoleh 11-05-2014, dari

http://www.indoenergi.com/2012/04/cara-kerja-sel-surya-fotovoltaik.html