TUGAS MANDIRIPEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

DI Susun Oleh

Nama

: Ramadan Febriansyah

NPM

:120210217

Kode Ruang

: 141-TI028-M1ANama Dosen

: Andi Maslan, ST . M SIUniversitas Putera Batam

2014-2015KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayah-Nya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah dari mata kuliah TEKNIK KOMPILASI.Kemudian shalawat beserta salam kita sampaikan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup yakni al-quran dan sunnah untuk keselamatan umat di dunia.

Makalah ini merupakan salah satu tugas dari mata kuliah TEKNIK KOMPILASI di program studi Teknik Informatika Fakultas Teknik dan MIPA pada Universitas Putera Batam. Selanjutnya penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Abdul Basith selaku dosen pembimbing mata kuliah TEKNIK KOMPILASI dan kepada segenap pihak yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penulisan makalah ini.Penulis Menyadari bahwa banyak terdapat kekurangan kekurangan dalam penulisan makalah ini, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif atau yang bersifat membangun dari para pembaca demi kesempurnaan makalah ini untuk di kemudian hari.

Batam, 2 Januari 2015

Ramadan Febriansyah

DAFTAR ISI

KATA PENGATAR

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

1.2 RUMUSAN MASALAH

1.3 TUJUAN

1.4 MANFAAT

BAB II PEMBAHASAN

2.1 ENERGI SURYA

2.2 KOMPONEN SISTEM PHOTOFOLTAIC

2.3 PANEL SURYA

2.4 BATERAI

2.5 REGULATOR

2.6 INVENTER

BAB III PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kebutuhan energy dimasa sekarang semakin dibutuhkan banyak orang, karena itu harus ada alternative baru yang dapat menghasilkan energy yang ramah lingkungan juga murah. Selain karena keterbatasan sumber energy dunia juga karena terjadinya global warming atau pemanasan global.

Pembuatan makalah ini didasarkan atas keprihatinan atas kondisi bumi yang sumber daya alam nya digunakan dengan tidak bijak sehingga memperburuk kondisi. Dengan energy alternative lah kita dapat sedikit membantu memperbaiki bumi salah satunya dengan memanfaatkan sumber energy yang melimpah sekaligus gratis yaitu dengan PANEL SONAR. Sebenarnya masih banyak alternative lain yang bisa digunakan untuk mengganti energy yang kita gunakan sekarang. Pabrik-pabrik,instansi-instansi,atau gedung perkantoran seharusnya dapat menggunakan alternative ini untuk menghasilkan energy yang murah dan ramah lingkungan. Selain baik untuk lingkungan alternative ini dapat menguntungkan lembaga-lembaga yang menggunakan nya dengan menghemat energy operasional. semoga dengan adanya makalah ini dapat berguna bagi pembaca makalah ini.1.2 RUMUSAN MASALAH

Adapun Rumusan masalah dari makalah ini adalah :

Apa itu Energi Surya ?

Apa apa saja Komponen Sistem Photofoltaic ?

Apa itu Panel Surya ?

Baterai apa yang di gunakan pada Panel Surya ?

Apa itu Regulator ?

Dan terakhir, apa yang di maksud dengan Inventer ?

1.3 TUJUAN

Adapun tujuan dari pembuatan Makalah ini adalah :

Menjelaskan apa itu Energi Surya

Menjelaskan Komponen Sistem Photofoltaic

Menjelaskan apa itu Panel Surya

Menjelaskan Baterai yang di gunakan pada panel Surya

Menjelaskan apa itu Regulator

Menjelaskan apa itu Inventer

1.4 MANFAAT

Adapun Manfaat dari Penulisan Makalah ini adalah, pembaca dapat mengetahui sekaligus memahami tentang Energi Surya, Komponen Sistem Photofoltaic, Panel Surya, Baterai yang di butuhkan pada Panel Surya, Regulator dan terakhir Inventer.BAB II PEMBAHASAN

2.1 ENERGI SURYAEnergi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkan. Potensi masa depat energi surya hanya dibatasi oleh keinginan kita untuk menangkap kesempatan.Ada banyak cara untuk memanfaatkan energi dari matahari. Tumbuhan mengubah sinar matahari menjadi energi kimia dengan menggunakan fotosintesis. Kita memanfaatkan energi ini dengan memakan dan membakar kayu. Bagimanapun, istilah tenagasurya mempunyai arti mengubah sinar matahari secara langsung menjadi panas atau energi listrik untuk kegunaan kita. dua tipe dasar tenaga matahari adalah sinar matahari dan photovoltaic (photo- cahaya, voltaic=tegangan)Photovoltaictenaga matahari: melibatkan pembangkit listrik dari cahaya. Rahasia dari proses ini adalah penggunaan bahan semi konduktor yang dapat disesuaikan untuk melepas elektron, pertikel bermuatan negative yang membentuk dasar listrik.

Bahan semi konduktor yang paling umum dipakai dalam sel photovoltaic adalah silikon, sebuah elemen yang umum ditemukan di pasir. Semua sel photovoltaic mempunyai paling tidak dua lapisan semi konduktor seperti itu, satu bermuatan positif dan satu bermuatan negatif. Ketika cahaya bersinar pada semi konduktor, lading listrik menyeberang sambungan diantara dua lapisan menyebabkan listrik mengalir, membangkitkan arus DC. Makin kuat cahaya, makin kuat aliran listrik.

Sistem photovoltaic tidak membutuhkan cahaya matahari yang terang untuk beroperasi. Sistem ini juga membangkitkan listrik di saat hari mendung, dengan energi keluar yang sebanding ke berat jenis awan. Berdasarkan pantulan sinar matahari dari awan, hari-hari mendung dapat menghasilkan angka energi yang lebih tinggi dibandingkan saat langit biru sedang yang benar-benar cerah.

Saat ini, sudah menjadi hal umum piranti kecil, seperti kalkulator, menggunakan solar sel yang sangat kecil. Photovoltaic juga digunakan untuk menyediakan listrik di wilayah yang tidak terdapat jaringan pembangkit tenaga listrik. Kami telah mengembangkan lemari pendingin, yang bernama Solar Chill yang dapat berfungsi dengan energi matahari. Setelah dites, lemari pendingin ini akan digunakan oleh organisasi kemanusiaan untuk membantu menyediakan vaksin di daerah tanpa listrik, dan oleh setiap orang yang tidak ingin bergantung dengan tenaga listrik untuk mendinginkan makanan mereka.Penggunaan sel photovoltaic sebagai desain utama oleh para arsitek semakin meningkat. Sebagai contoh, atap ubin atau slites solar dapat menggantikan bahan atap konvsional. Modul film yang fleksibel bahkan dapat diintegrasikan menjadi atap vaulted, ketika modul semi transparan menyediakan percampuran yang menarik antara bayangan dengan sinar matahari. Sel photovoltaic juga dapat digunakan untuk menyediakan tenaga maksimum ke gedung pada saat hari di musim panas ketika sistem AC membutuhkan energi yang besar, hal itu membantu mengurangi beban maskimum elektik.Baik dalam skala besar maupun skala kecil photovoltaic dapat mengantarkan tenaga ke jaringan listrik, atau dapat disimpan dalam selnya.2.2 KOMPONEN SISTEM PHOTOVOLTAICFotovoltaik (biasanya disebut juga sel surya) adalah piranti semikonduktor yang dapat merubah cahaya secara lansung menjadi menjadi arus listrik searah (DC) dengan menggunakan kristal silicon (Si) yang tipis. Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong stebal 0,3 mm, akan terbentuklah sel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan sel surya (fotovoltaik). Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau baja anti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik. Kemudian pada tiaptiap sambungan sel itu diberi sambungan listrik. Bila sel-sel itu terkena sinar matahari maka pada sambungan itu akan mengalir arus listrik. Besarnya arus/tenaga listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu. Pada asasnya sel surya fotovoltaik merupakan suatu dioda semikonduktor yang berkerja dalam proses tak seimbang dan berdasarkan efek fotovoltaik. Dalam proses itu sel surya menghasilkan tegangan 0,5-1 volt tergantung intensitas cahaya dan jenis zat semikonduktor yang dipakai. Sementara itu intensitas energi yang terkandung dalam sinar matahari yang sampai ke permukaan bumi besarnya sekitar 1000 Watt. Tapi karena daya guna konversi energi radiasi menja-di energi listrik berdasarkan efek fotovol-taik baru mencapai 25%, maka produksi listrik maksimal yang dihasilkan sel surya baru mencapai 250 Watt per m2.

2.2.1 Bagian Bagian Komponen dan Prinsip KerjaKomponen utama sistem surya fotovoltaik adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya fotovoltaik. Modul fotovoltaik tersusun dari beberapa sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel. Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya. Cara kerja photovoltaic diperlihatkan pada gambar 1. Pada gambar 2 diperlihatkan sistem PLTS.

Gambar 1. cara kerja Fotovoltaik

Gambar 2. Sistem PLTS

Gambar.3

Panel surya/ solar cells/ solar panel: panel surya menghasilkan energi listrik tanpa biaya, dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). Charge controller, digunakan untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan panel surya pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi yang dapat merusak baterai.

Inverter, adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan 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.

Diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya ini terdiri dari panel surya, charge controller, inverter, baterai.

Gambar.4

Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas: beberapa panel surya di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner pada gambar diatas menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan panel surya lainnya. Kaki/ kutub negatif panel satu dan lainnya juga dihubungkan. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller, dan kaki negatif panel surya dihubungkan ke kaki negatif charge controller. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat AC (alternating current) seperti Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai disupply oleh inverter.

Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya:

Jumlah pemakaian

Jumlah panel surya

Jumlah baterai

2.2.2 Proses konversi

Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atasduajenis semikonduktor; yakni jenisndan jenisp. Semikonduktor jenisnmerupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n= negatif). Sedangkan semikonduktor jenispmemiliki kelebihan hole, sehingga disebut denganp(p= positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur lain ke dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini.

Gambar.5Pada 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. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun panas dari sebuah semikoduktor.

Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor jenisp, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenisndibuat dengan menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari sini, tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengandopingyang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat Si yang hendak di-doping. Dua jenis semikonduktorndanpini jika disatukan akan membentuk sambunganp-natau diodap-n(istilah lain menyebutnya dengan sambungan metalurgi /metallurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut.1. Semikonduktor jenispdannsebelum disambung.

Gambar.6

Gambar.72. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan elektronelektron dari semikonduktornmenuju semikonduktorp, dan perpindahan hole dari semikonduktorpmenuju semikonduktorn. Perpindahan elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas sambungan awal.

Gambar.8

3. Elektron dari semikonduktornbersatu dengan hole pada semikonduktorpyang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktorpakan berkurang. Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan positif.

Pada saat yang sama. hole dari semikonduktorpbersatu dengan elektron yang ada pada semikonduktornyang mengakibatkan jumlah elektron di daerah ini berkurang. Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.

Gambar.9

4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region) ditandai dengan huruf W.5. Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan pembawa muatan minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya di jenis semikonduktor yang berbeda.6. Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif di daerah deplesi, maka timbul dengan sendirinya medan listrik internalEdari sisi positif ke sisi negatif, yang mencoba menarik kembali hole ke semikonduktorpdan elektron ke semikonduktorn. Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan perpindahan hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi (nomor 1 di atas).

Gambar.10

7. Adanya medan listrik mengakibatkan sambunganpnberada padatitik setimbang, yakni saat di mana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktorpken di kompensasi dengan jumlah hole yang tertarik kembali kearah semikonduktorpakibat medan listrikE. Begitu pula dengan jumlah elektron yang berpindah dari smikonduktornkep, dikompensasi dengan mengalirnya kembali elektron ke semikonduktornakibat tarikan medan listrikE. Dengan kata lain, medan listrikEmencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari semikonduktor yang satu ke semiikonduktor yang lain.

Pada sambunganp-ninilah proses konversi cahaya matahari menjadi listrik terjadi. Untuk keperluan sel surya, semikonduktornberada pada lapisan atas sambunganpyang menghadap kearah datangnya cahaya matahari, dan dibuat jauh lebih tipis dari semikonduktorp, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan semikonduktorp.

Gambar.11Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari, maka elektron mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya dari semikonduktorn, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya elektron ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron yang disebut dengan fotogenerasi elektron-hole (electron-hole photogeneration) yakni, terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat cahaya matahari.

Gambar.12Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol lambda sbgn digambar atas ) yang berbeda, membuat fotogenerasi pada sambunganpnberada pada bagian sambunganpnyang berbeda pula. Spektrum merah dari cahaya matahari yang memiliki panjang gelombang lebih panjang, mampu menembus daerah deplesi hingga terserap di semikonduktorpyang akhirnya menghasilkan proses fotogenerasi di sana. Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktorn.Selanjutnya, dikarenakan pada sambunganpnterdapat medan listrikE, elektron hasil fotogenerasi tertarik ke arah semi konduktorn, begitu pula dengan hole yang tertarik ke arah

semikonduktorp. Apabila rangkaian kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka elektron akan mengalir melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke kabel, lampu tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus listrik ini timbul akibat pergerakan elektron.

Gambar.13Pada umumnya, untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara umum, ilustrasi di bawah ini menjelaskan segalanya tentang proses konversi cahaya matahari menjadi energi listrik.

Gambar.14

2.2.3 Perhitungan Konversi Energi

Perhitungan dilakukan untuk menetukan ukuran sel Fotovoltaik dan Baterai untuk sistem energi matahari dengan kapasitas maksimum 1000 Watt. Langkah-langkah perancangan adalah

sebagai berikut:

Menentukan Arus Beban Total dalamAmpere-Jam (Ah).

Ampere-jam dari peralatan dihitung dalam DC ampere-jam/hari. Arus beban dapat ditentukan dengan membagi rating watt dari berbagai alat yang menjadi beban dengan tegangan operasi sistem PV nominal.

Itot beban DC=Watt/Vop x jam pakai sehari.....................(1)

ItotbebanAC= (Watt/Vopxjam pakai sehari)/0.85....(2)

Itotbeban= Itot beban DC +Itot beban AC................................(3)

Dimana :Itot beban= Arus total beban dalam Ah

Rugi-rugi dan Faktor Keamanan Sistem

Untuk sistem PLTS dengan daya 1000 Watt ke bawah, factor 20% harus ditambahkan ke pembebanan sebagai pengganti rugi-rugi sistem dan untuk factor keamanan. Oleh karena itu ampere-jam beban yang ditentukan pada langkah 3.1 dikalikan dengan 1,20 sehingga :

Total beban + Rugi & Safety Factor = Itot bebanx 1,20 ....(4)

Menentukan jam Matahari Ekivalen

(Equivalent Sun Hours, ESH)terburuk Jam matahari ekivalen suatu tempat ditentukan berdasarkan peta insolasi matahari dunia yang dikeluarkan oleh Solarex (Solarex, 1996). Berdasarkan peta insolasi matahari dunia, diperoleh:

ESH untuk Wilayah Katulistiwa = 4,5

Menentukan Kebutuhan Arus Total Panel Surya

Arus total panel surya yang dibutuhkan ditentukan dengan cara membagi Total beban+ Rugi-rugi dan safety factor dengan ESH.

Itot panel= (Itot bebanx1,20)/ESH ..................................... .(5)

Menentukan Susunan Modul Optimum untuk Panel Surya

Penyusunan optimum adalah cara yang akan menentukan kebutuhan arus total panel dengan jumlah modul seminimum mungkin. Penentuan konfigurasi modul minimum dengan menghitung jumlah minimum modul yang menyediakan nilai arus panel yang dibutuhkan dietentukan pada langkah 4.

Jumlah modul yang tersusun secara paralel adalah :

Modpar = Itot_panel/ Iop_modul.............................(6)

Dimana :

Itot_paneladalah Arus Total panelIop_moduldan Arus operasi modul

Jumlah modul yang tersusun seri ditentukan oleh :

Mod seri = Vsystem/ VModul......................(7)

Dimana :

Vsistemadalah tegangan nominal sistem danVmoduladalah tegangan nominal modul

Total modul yang diperlukan adalah : Jumlah total modul =jumlah modul seri x jumlah modul paral..(8)Menentukan Kapasitas Baterai untuk Waktu Cadangan Yang Dianjurkan

Umumnya sistem listrik matahari fotovoltaik dilengkapi dengan baterai penyimpan (aki) untuk menyediakan energi pada beban ketika beroperasi pada malam hari atau pada waktu cahaya matahari kurang. Kapasitas waktu cadangan yang disarankan bervariasi berdasarkan garis lintang daerah tempat pemasangan panel surya diperlihatkan pada table 1. Tabel 1. Hubungan antara lokasi pemasangan dan waktu cadangan modul photovolaik buatan Solarex.Garis Lintang Lokasi PemasanganWaktu Cadangan (trec)

0o 30o(Utara atau Selatan)

30o 50o(Utara atau Selatan)

50o 60o(Utara atau Selatan)5 6 hari

10 12 hari

15 hari

Sumber : Solarex, 1996 :Discover The Newest World Power, Frederick Court, Maryland USA.

Berdasarkan peta insolasi dunia (Solarex, 1996), letak wilayah Indonesia terletak pada 10o LS 10o LU. Ini berarti bahwa waktu cadangan untuk seluruh wilayah Indonesia, adalah sama yaitu 5 6 hari. Kapasitas Ampere-jam (Ah) minimum dari baterai dihitung dengan persamaan :

Bateraicap= (Itot bebanx 1,2) x trec.................................................(9)Dimana :

Baterai cap= kapasitas baterai (Ah)

Trec= waktu cadanganEfisiensi Konversi Energi

Efisiensi = V I / P.a ......................................................................(10)

Atau = Fi.Is.Vo / P.a ..............................................................(11)Dimana: = efisiensi konversi

V = tegangan yang dibangkitkan sel surya

Fi= faktor isi

I = arus sel surya

Is= arus hubung singkat

Vo= tegangan tanpa beban

P = rapat daya matahari yang jatuh pada sel surya

A = luas sel surya2.3 PANEL SURYAPanel Tenaga Suryaadalah alat yang terdiri darisel suryayang mengubahcahaya menjadilistrik. Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebutsel 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.

Jumlah penggunaan panel surya di porsi pemroduksian listrik dunia sangat kecil, tertahan oleh biaya tinggi per wattnya dibandingkan denganbahan bakar fosil- dapat lebih tinggi sepuluh kali lipat, tergantung keadaan. Mereka telah menjadi rutin dalam beberapa aplikasi yang terbatas seperti, menjalankan "buoy" atau alat di gurun dan area terpencil lainnya, dan dalam eksperimen lainnya mereka telah digunakan untuk memberikan tenaga untuk mobil balap dalam kontes sepertiTantangan surya duniadiAustralia.

Komponen Panel Tenaga Surya

1. Panel surya / solar panel

Solar panel / panel surya mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih memiliki tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimum).

Umumnya kita menghitung maksimum sinar matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5 jam. Tenaga listrik pada pagi sore disimpan dalam baterai, sehingga listrik bisa digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.2. Solar charge controller

Solar charge controller berfungsi mengatur lalu lintas dari solar cell ke baterai dan beban. Alat elektronik ini juga mempunyai banyak fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungi baterai.

3. Inverter

Inverter dalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC alternating current).

4. BateraiBaterai berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya sebelum dimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik lainnya yang membutuhkan listrik.Instalasi pembangkit listrik dengan tenaga surya membutuhkan perencanaan mengenai kebutuhan daya.

Dari ke empat komponen diatas setelah dirangkai sedemikian rupa akhirnya siap digunakan untuk mensuplai listrik ke peralatan peralatan rumahtangga. Untuk rangkaiannya bisa dilihat gambar dibawah..2.3.1 Kelebihan dan Kekurangan Panel Tenaga Surya

Kelebihan Panel Surya:

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.

Harga panel surya terus turun meskipun mereka masih harus bersaing dengan bahan bakar fosil.

Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa pakai mereka yang mencapai 20+ tahun.

Masa pakainya yang panjang, mecapai 25-30 tahun, menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.

Kelemahan Panel Surya:

Panel surya masih relatif mahal, bahkan. 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).

2.3.2 Cara Kerja

Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktordioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi- konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.2.3.3 Dampak negative lampu tenaga surya

Menggunakan energy surya tidak mengakibatkan polusi udara atau polusi air, dan tidak juga menghasilkan gas rumahkaca, tetapi tetap memiliki beberapa dampak tidak langsung terhadap lingkungan. Misalnya, ada beberapa bahan beracun dan bahan kimia, dan berbagai pelarut dan alkohol yang digunakan dalam proses pembuatan selfotovoltaik (PV), yang mengkonversi sinar matahari menjadi listrik Sejumlah kecil bahan bahan limbah juga dihasilkan.

Selain itu, pembangkit listrik panas matahari yang besardapat merusak ekosistem gurun jika tidak dikelola dengan baik. Burung dan serangga dapat terbunuh jika mereka terbang melewati konsentrasi sinar matahari, seperti yang diciptakan oleh "menara tenaga surya. "Beberapa system pembangkit panas matahari menggunakan cairan berbahaya (untuk mentransfer panas) yang memerlukan penanganan dan pembuangan khusus.

Sistem tenaga surya mungkin memerlukan air untuk pembersihan konsentrator dan receiver secararutin; begitu juga dengan pendinginan turbin-generator. Menggunakan air dari sumur bawah tanah dapat mempengaruhi ekosistem di beberapa lokasi yang gersang.2.4 BATERAI

Baterai adalah alat penyimpan tenaga listrik arus searah ( DC ).Ada beberapa jenis baterai / aki di pasaran yaitu jenis aki basah/ konvensional, hybrid dan MF ( Maintenance Free ).

Aki basah/konvensional berarti masih menggunakan asam sulfat ( H2SO4 ) dalam bentuk cair.Sedangkan aki MF sering disebut juga aki kering karena asam sulfatnya sudah dalam bentuk gel/selai.Dalam hal mempertimbangkan posisi peletakkannya maka aki kering tidak mempunyai kendala, lain halnya dengan aki basah.

Aki konvensional juga kandungan timbalnya ( Pb ) masih tinggi sekitar 2,5%untuk masing-masing sel positif dan negatif.Sedangkan jenis hybrid kandungan timbalnya sudah dikurangi menjadi masing-masing 1,7%, hanya saja sel negatifnya sudah ditambahkan unsur Calsium.Sedangkan aki MF / aki kering sel positifnya masih menggunakan timbal 1,7% tetapi sel negatifnya sudah tidak menggunakan timbal melainkan Calsium sebesar 1,7%. Pada Calsium battery Asam Sulfatnya ( H2SO4 ) masih berbentuk cairan, hanya saja hampir tidak memerlukan perawatan karena tingkat penguapannya kecil sekali dan dikondensasi kembali.Teknologi sekarang bahkan sudah memakai bahan silver untuk campuran sel negatifnya.

Ada beberapa pertimbangan dalam memilih aki :

Tata letak, apakah posisi tegak, miring atau terbalik.Bila pertimbangannya untuk segala posisi maka aki kering adalah pilihan utama karena cairan air aki tidak akan tumpah.Kendaraan off road biasanya menggunakan aki kering mengingat medannya yang berat. Aki ikut terguncang-guncang dan terbanting.Aki kering tahan goncangan sedangkan aki basah bahan elektodanya mudah rapuh terkena goncangan.

Voltase / tegangan, di pasaran yang mudah ditemui adalah yang bertegangan 6V, 12V da 24V.Ada juga yang multipole yang mempunyai beberapa titik tegangan.Yang custom juga ada, biasanya dipakai untuk keperluan industri.

Kapasitas aki yang tertulis dalam satuan Ah ( Ampere hour ), yang menyatakan kekuatan aki, seberapa lama aki tersebut dapat bertahan mensuplai arus untuk beban / load.

Cranking Ampere yang menyatakan seberapa besar arus start yang dapat disuplai untuk pertama kali pada saat beban dihidupkan.Aki kering biasanya mempunyai cranking ampere yang lebihkecil dibandingkan aki basah, akan tetapisuplai tegangan dan arusnya relatif stabil dan konsisten.Itu sebabnya perangkat audio mobil banyak menggunakan aki kering.

Pemakaian dari aki itu sendiri apakah untuk kebutuhan rutin yang sering dipakai ataukah cuma sebagai back-up saja.Aki basah, tegangan dan kapasitasnya akan menurun bila disimpan lama tanpa recharge, sedangkan aki kering relatif stabil bila di simpan untuk jangka waktu lama tanpa recharge.

Harga karena aki kering mempunyai banyak keunggulan maka harganya pun jauh lebih mahal daripada aki basah.Untuk menjembatani rentang harga yang jauh maka produsen akijugamemproduksi jenis aki kalsium ( calcium battery ) yang harganya diantara keduanya.

Secara garis besar,battery dibedakan berdasarkan aplikasi dan konstruksinya. Berdasarkan aplikasi maka battery dibedakan untuk automotif, marine dan deep cycle. Deep cycle itu meliputi battery yang biasa digunakan untuk PV ( Photo Voltaic ) dan back up power. Sedangkan secara konstruksi maka battery dibedakan menjadi type basah, gel dan AGM ( Absorbed Glass Mat ). Battery jenis AGM biasanya juga dikenal dgn VRLA ( Valve Regulated Lead Acid ).

Batterykering Deep Cyclejuga dirancang untuk menghasilkan tegangan yang stabil dan konsisten. Penurunan kemampuannya tidak lebih dari1-2% per bulan tanpa perlu dicharge. Bandingkan dengan battery konvensional yang bisa mencapai 2% per minggu untuk self discharge.Konsekuensinya untuk charging pengisian arus ke dalam battery Deep Cycle harus lebih kecil dibandingkan battery konvensional sehingga butuh waktu yang lebih lama untuk mengisi muatannya. Antara type gel dan AGM hampir mirip hanya saja battery AGM mempunyai semua kelebihan yang dimiliki type gel tanpa memiliki kekurangannya. Kekurangan type Gel adalah pada waktu dicharge maka tegangannya harus 20% lebih rendah dari battery type AGM ataupun basah. Bila overcharged maka akan timbul rongga di dalam gelnya yg sulit diperbaiki sehingga berkurang kapasitas muatannya.

Karena tidak ada cairan yang dapat membeku maupun mengembang, membuat battery Deep Cycle tahan terhadap cuaca ekstrim yang membekukan. Itulah sebabnya mengapa pada cuaca dingin yang ekstrim, kendaraan yang menggunakan baterai konvensional tidak dapat distart alias mogok.

Ada 2 rating untuk battery yaitu CCA dan RC. CCA ( Cold Cranking Ampere ) menunjukkan seberapa besar arus yang dapat dikeluarkan serentak selama 30 detik pada titik beku air yaitu 0 derajad Celcius. RC ( Reserve Capacity ) menunjukkan berapa lama ( dalam menit ) battery tersebut dapat menyalurkan arus sebesar 25A sambil tetap menjaga tegangannya di atas 10,5 Volt.

Battery Deep Cycle mempunyai 2-3 kali lipat nilai RC dibandingkan battery konvensional. Umur battery AGM rata-rata antara 5-8 tahun.2.5 BATTERY CONTROL REGULATOR / BATTERY CONTROL UNITBattery Control Regulator adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi kebateraidan diambil dari baterai ke beban.

Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena batere sudah 'penuh') dan kelebihan voltase dari panel surya. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umurbaterai

Solar charge controller menerapkan teknologiPulse width modulation(PWM) untuk mengatur fungsi pengisianbateraidan pembebasan arus dari baterai ke beban.

Solar panel 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 - 21 Volt.

Jadi tanpa solar charge controller,bateraiakan rusak oleh over-charging dan ketidakstabilan tegangan.

Baterai umumnya di-charge pada tegangan 14 - 14.7 Volt.2.5.1 FungsiBattery Control Regulator

Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut:

Mengatur arus untuk pengisian kebaterai, menghindari overcharging, dan overvoltage.

Mengartur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full discharge', dan overloading.

Monitoring temperaturbaterai

Untuk membeli solar charge controller yang harus diperhatikan adalah:

Voltage 12 Volt DC / 24 Volt DC

Kemampuan (dalam arus searah) dari controller. Misalnya 5 Ampere, 10 Ampere, dsb.

Full charge dan low voltage cut

Seperti yang telah disebutkan di atas solar charge controller yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitasbaterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel sel surya berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan batere. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.

Solar Charge Controller biasanya terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel sel surya, 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung denganbaterai/ aki dan 1 output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan beban ( load ). Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada 'diode protection' yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel sel surya ke baterai, bukan sebaliknya.

Charge Controller bahkan ada yang mempunyai lebih dari 1 sumber daya, yaitu bukan hanya berasal dari matahari, tapi juga bisa berasal dari tenaga angin ataupun mikro hidro. Di pasaran sudah banyak ditemui charge controller 'tandem' yaitu mempunyai 2 input yang berasal dari matahari dan angin. Untuk ini energi yang dihasilkan menjadi berlipat ganda karena angin bisa bertiup kapan saja, sehingga keterbatasan waktu yang tidak bisa disuplai energi matahari secara full, dapat disupport oleh tenaga angin. Bila kecepatan rata-rata angin terpenuhi maka daya listrik per bulannya bisa jauh lebih besar dari energi matahari.

2.5.2 TeknologiBattery Control Regulator

Ada dua jenis teknologi yang umum digunakan oleh solar charge controller: PWM (Pulse Wide Modulation), seperti namanya menggunakan 'lebar' pulse dari on dan off elektrikal, sehingga menciptakan seakan-akan sine wave electrical form. MPPT (Maximun Power Point Tracker), yang lebih efisien konversi DC to DC (Direct Current). MPPT dapat mengambil maximun daya dari PV. MPPT charge controller dapat menyimpan kelebihan daya yang tidak digunakan oleh beban ke dalam baterai, dan apabila daya yang dibutuhkan beban lebih besar dari daya yang dihasilkan oleh PV, maka daya dapat diambil dari baterai.

Kelebihan MPPT dalam ilustrasi ini:Panel suryaukuran 120 Watt, memiliki karakteristik Maximun Power Voltage 17.1 Volt, dan Maximun Power Current 7.02 Ampere. Dengan solar charge controller selain MPPT dan tegangan batere 12.4 Volt, berarti daya yang dihasilkan adalah 12.4 Volt x 7.02 Ampere = 87.05 Watt. Dengan MPPT, maka Ampere yang bisa diberikan adalah sekitar 120W : 12.4 V = 9.68 Ampere.

Teknologi yang sudah jarang digunakan, tetapi sangat murah, adalah Tipe 1 atau 2 Stage Control, dengan relay ataupun transistor. Fungsi relay adalah meng-short ataupun men-disconnectbateraidari panel surya.

2.5.3 Cara KerjaBattery Control Regulator

Solar charge controller, adalah komponen penting dalamPembangkit Listrik Tenaga Surya Solar charge controller berfungsi untuk:

Charging mode: Mengisibaterai(kapan baterai diisi, menjaga pengisian kalau baterai penuh).

Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke beban diputus kalau baterai sudah mulai 'kosong').

Charging Mode Battery Control Regulator

Dalam charging mode, umumnya baterai diisi dengan metoda three stage charging:

Fase bulk:bateraiakan di-charge sesuai dengan tegangan setup (bulk - antara 14.4 - 14.6 Volt) dan arus diambil secara maksimun dari panel surya. Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption.

Fase absorption: pada fase ini, teganganbateraiakan dijaga sesuai dengan tegangan bulk, sampai solar charge controller timer (umumnya satu jam) tercapai, arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.

Fase flloat:bateraiakan dijaga pada tegangan float setting (umumnya 13.4 - 13.7 Volt). Beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimun dari panel surya pada stage ini.

Sensor Temperatur Battery Control Regulator

Untuk solar charge controller yang dilengkapi dengan sensor temperaturbaterai. Tegangan charging disesuaikan dengan temperatur dari baterai. Dengan sensor ini didapatkan optimun dari charging dan juga optimun dari usia baterai.

Apabila solar charge controller tidak memiliki sensor temperaturbaterai, maka tegangan charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperatur lingkungan dan jenis baterai.

Mode Operation Battery Control Regulator

Pada mode ini,bateraiakan melayani beban. Apabila ada over-discharge ataun over-load, maka baterai akan dilepaskan dari beban. Hal ini berguna untuk mencegah kerusakan dari baterai2.6 INVEMTERInverteradalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti batere,panel surya / solar cellmenjadi AC.

Penggunaaninverter dari dalamPembangkit Listrik Tenaga Surya(PLTS) adalah untuk perangkat yang menggunakan AC (Alternating Current).

Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihaninverter

Kapasitas beban dalam Watt, usahakan memilihinverteryang beban kerjanya mendekati dgn beban yang hendak kita gunakan agar effisiensi kerjanya maksimal

Input DC 12 Volt atau 24 Volt

Sinewave ataupun square wave outuput AC

True sine wave inverter diperlukan terutama untuk beban-beban yang masih menggunakan motor agar bekerja lebih mudah, lancar dan tidak cepat panas.Oleh karena itu dari sisi harga maka true sine waveinverteradalah yang paling mahal diantara yang lainnya karena dialah yang paling mendekati bentuk gelombang asli dari jaringan listrik PLN.

Dalam perkembangannya di pasaran juga beredar modified sine waveinverteryang merupakan kombinasi antara square wave dan sine wave. Bentuk gelombangnya bila dilihat melalui oscilloscope berbentuk sinus dengan ada garis putus-putus di antara sumbu y=0 dan grafik sinusnya. Perangkat yang menggunakan kumparan masih bisa beroperasi dengan modified sine wave inverter, hanya saja kurang maksimal.

Sedangkan pada square waveinverterbeban-beban listrik yang menggunakan kumparan / motor tidak dapat bekerja sama sekali.

Selain itu dikenal juga istilah Grid TieInverteryang merupakan special inverter yang biasanya digunakan dalam sistem energi listrik terbarukan, yang mengubah arus listrik DC menjadi AC yang kemudian diumpankan ke jaringan listrik yang sudah ada. Grid Tie Inverter juga dikenal sebagai synchronous inverter dan perangkat ini tidak dapat berdiri sendiri, apalagi bila jaringan tenaga listriknya tidak tersedia. Dengan adanya grid tie inverter kelebihan KWh yang diperoleh dari sistem PLTS ini bisa disalurkan kembali ke jaringan listrik PLN untuk dinikmati bersama dan sebagai penggantinya besarnya KWh yang disuplai harus dibayar PLN ke penyedia PLTS, tentunya dengan tarif yang telah disepakati sebelumnya. Sayangnya sampai sekarang ketentuan tarif semacam ini masih terus digodok seiring dengan aturan mengenai listrik swasta.

Rugi-rugi / loss yang terjadi padainverterbiasanya berupa dissipasi daya dalam bentuk panas. Effisiensi tertinggi dipegang oleh grid tie inverter yang diclaim bisa mencapai 95-97% bila beban outputnya hampir mendekati rated bebannya. Sedangkan pada umumnya effisiensi inverter adalah berkisar 50-90% tergantung dari beban outputnya. Bila beban outputnya semakin mendekati beban kerja inverter yang tertera maka effisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya. Modified sine wave inverter ataupun square wave inverter bila dipaksakan untuk beban-beban induktif maka effisiensinya akan jauh berkurang dibandingkan dengan true sine wave inverter. Perangkatnya akan menyedot daya 20% lebih besar dari yang seharusnya.BAB III PENUTUP3.1 KESIMPULAN

Energi surya atau matahari telah dimanfaatkan di banyak belahan dunia dan jika dieksplotasi dengan tepat, energi ini berpotensi mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dunia saat ini dalam waktu yang lebih lama. Matahari dapat digunakan secara langsung untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan bahkan untuk mendinginkanDAFTAR PUSTAKA

1. Penjelaskan Panle Surya http://ourpos.blogspot.com/2014/09/penjelasan-panel-tenaga-surya.html2. Pembangkit Listrik Tenaga Surya http://id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit_listrik_tenaga_surya3. Pembangkit Listrik Tenaga Surya http://www.litbang.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=540:plts-plts&catid=129:plts-plts&Itemid=172