review jurnal

PEMBANGKIT LISTRIK SEL SURYA 

PADA DAERAH PEDESAAN

 Dodi setiawan 

Teknik Elektro

 Fakultas Teknologi industri

 Universitas gunadarma

 Abstrak

    Energi merupakan salah satu kebutuhan utama bagi dalam kehidupan manusia. Kebutuhan peningkatan energi dapat merupakan indikator peningkatan kemakmuran. Namun bersam dengan itu juga menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya Kebutuhan energi dimana sekarang semakin dibutuhkan banyak orang. Karena itu harus ada alternatif baru yang dapet menghasilka energi ramah lingkungan dan juga murah. Pemakaian energi surya di indonesia mempunyai prospek yang sangat baik. Mengingat bahwa secara gografis sebagai negara trofis. Melintang garis katulistiwa berpotensi menghasilkan energi surya yang sangat baik Kebutuhan energi listrik sangat perlu apalagi di daerah pedesaan yang belum ada listrik jala-jala PLN, maka dibutuhkan sebuah pembangkit listrik sel surya untuk daerah pedesaan.. Pembangkit Listrik Sel Surya pada daerah pedesaan direncanan kan dengan kapasitas daya yang diinginkan 1000 Watt, tegangan 24 Volt, maka dari hasil perhitungan untuk modul yang dipasang secara secara seri disusunan sebanyak 43 buah, sedangkan secara paralel sebanyak 48 buah

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

     Kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya lingkungan dari efek rumah kaca (greenhouse effect) yang menyebabkan global warming, hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar non-fosil.     

      Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energi sudah merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas.                               .           

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja : bangunan besar, pabrik, perumahan, dan lainnya. Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya.Di negara-negara industri maju seperti Jepang, Amerika Serikat, dan beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi dari pemerintah telah diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga surya ini. Tidak itu saja di negara-negara sedang berkembang seperti India, Mongol promosi pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit listrik tenaga surya atau kami singkat dengan PLTS maka dalam tulisan ini akan

    Kebutuhan energi dan masalah lingkungan di abad 21 akan men gharuskan adanya sitem pembangkit daya b aru dengan efisiensi yang lebih besar dan le bih bersahabat dengan lingkungan. Sehingga perlu dilakukan usaha -usaha untuk mengurangi ketergantungan pada sumber energi minyak bumi melalui div ersivikasi sumber energi termasuk pengemb angan energi alternatif yang memenuhi persyaratan energi masa depan ya ng murah, tersedia dalam jumlah melimpah, fleksibel dan dalam penggunaan dan ramah terhadap lingkungan.

Semua persyaratan tersebut dap at dipenuhi dengan menggembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Hal ini didukung dengan letak Indonesia di daerah khatulistiwa yang mendapat sinar matahari dalam

 jumlah besar se panjang tahun, sehingga sistem ini san gat

memungkinkan untuk dikembangka n penggunaannya.

Kebutuhan Energi Listrik di pedesaaan sangat perlu sekali apalagi pa da pedesaan yang tidak ada saluran PLN. Maka dengan ini penulis meneliti tentang pemba ngkit listrik tenaga surya pada pedesaan.

2. TEORI DASAR

    Pada PLTH yang dibahas ini, kombinasi pembangkit tenaga listrik yang digunakan adalah :

1. Pembangkit Listrik Tenaga Sel Surya.

2. Pembangkit Listr ik Tenaga Energi Angin.

2.1. Pembangkit Listrik Tenaga Sel surya

     sel surya adalah suatu teknologi yang dapat mengubah energi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik. Sel surya ini banyak digunakan untuk penyedi aan tenaga

lsitrik bagi penerangan, pompa air, telekominikasi dan lain sebagainya.

Pemanfaatan sistem sel surya sebagai pembangkit tenaga listrik tela h banyak diterapkan, baik yang menghasi lkan daya rendah maupun yang berdaya tin ggi. Sistem pembangkit tenaga sel sel surya bila tinjau dari daya keluarannya dapat dibagi menjadi :

1. Sistem yang berdiri sendiri (stand alone)

2. Sistem yang terinterkoneksi de ngan jaringan pengguna (utility grid)

Disain pembangkit listrik sel sel surya yang berdiri sendiri tidak mem perhatikan sumber energi luar selain energi radiasi matahari dan generator sebagai pembangkit darurat. Sistem yang berdiri s endiri dapat mensuplai beban DC maupun beba n AC dengan menggunakan inverter.

 Gambar 2.1. Skema sederhana komponen suatu sistem sel surya yang berdiri sendiri.

Pada sistem pembangkit listrik tenaga sel surya yang berinterkoneksi dengan jaringan pengguna, kele bihan beban yang tidak dapat disupla i oleh pembangkit akan disuplai oleh jaringan. Sebaliknya, jika kondisi cu aca sangat baik serta permintaan beban be rkurang, maka kelebihan energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit aka n ditampung oleh jaringan pengguna.

 2.2. Konversi Energi Sel surya

       Susunan sel surya didisain berdasarkan pada perkiraan ban yaknya energi sel surya yang dapat dihasilkan dari suatu lokasi pada waktu t ertentu. Dalam menghitung beberapa besa r energi susunan sel surya yang didapat, perlu diperhatikan faktor-faktor yaitu:

1. Radiasi surya rata-rata harian.

2. Efisiensi modul.

3. Faktor koreksi efisiensi temperatur

4. Faktor paking susunan sel surya.

5. Faktor pengotoran

6. Luas total modul.

Faktor yang perlu diperhatika n dalam perhitungan energi susun an sel surya adalah total daerah dalam met er persegi yang ditempati oleh mo dul sel surya. Rumus dasar untuk memproyeksikan berapa besar energi keluaran susunan sel surya per hari adalah :

 PE = TE x ME x TC x PF x SF x A

…(2.1)

Dimana :

PE = energi sel surya/ hari (kWh).

TE = total radiasi surya pada hari

itu (kWh/m2).

ME = efisiensi modul, 8% - 20%.

TC = faktor koreksi efisiensi

temperatur, umumnya 150 C

s.d 350 C lebih tinggi dar

temperatur rata-rata harian

lapangan.

PF  = faktor paking, biasanya sudah

dihitung dalam efisiensi

modul.

SF  = faktor pengotoran.

A   = luas daerah (m2).

PE = TE x ME x TC x PF x SF x A

…(2.1)

Dimana :

PE = energi sel surya/ hari (kWh).

TE = total radiasi surya pada hari

itu (kWh/m2).

ME = efisiensi modul, 8% - 20%.

TC = faktor koreksi efisiensi

temperatur, umumnya 150 C

s.d 350 C lebih tinggi dar

temperatur rata-rata harian

lapangan.

PF  = faktor paking, biasanya sudah

dihitung dalam efisiensi

modul.

SF  = faktor pengotoran.

A   = luas daerah (m2).

Dimana :                                                                                                                      ...( 2.2)

MO = daya keluaran puncak pada

temperatur sel tertentu (Wp).

N = total jumlah modul susunan sel surya.

Karena pada modul sel surya hanya dicantumkan keluaran daya punc aknya pada 1000 W/m2, dan temperatur standarnya, maka untuk menguku r keluaran daya puncak suatu arr ay sel surya, dapat digunakan rumus :

    PP = A x 1000W/m2 x ME x PF

….(2.3)

Dimana :

 PP = Keluaran daya puncak su sunan sel surya (WP) (Watt Peak).

2.3. Baterai Sebagai Penyimpanan Energi

         Baterai akan di isi oleh tenaga listrik yang berasal dari sistem sel surya dan sistem ener gi angin. Pada saat pelepasan muatan, arus searah yang berasal dari baterai akan diru bah menjadi arus bolak -balik oleh inverter dan kemudian dialirkan menuju beban. Untuk menjaga agar baterai tid ak mengalami kelebihan muatan (ov er charge) dan kekurangan mu atan (under charge) maka pengoperasian baterai dan inverter perlu diawasi dan dikontrol oleh suatu sistem kontrol.

Dalam pemilihan baterai yang akan digunakan haruslah memperhatikan hal-hal berikut ini :

Mempunyai umur panjang (lebih dari 3 tahun)

Mempunyai kondisi charge yang stabil

Mempunyai self discharge yang rendah

Kestabilan  depth  of  discharge

(DOD)

Mempunyai efisiensi pengisian (chargain) yang tinggi

Mudah untuk dibongkar pasang dengan menggunakan peralatan sederhana untuk keperluan transportasi ke daerah terpencil 

3. BLOK DIAGRAM

          Blok diagram dari pembangkit listrik tenaga surya dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut ini.

Panel

Beban

Sel surya

Unit

=

Kontrol

Beban

Baterai

Beban

Gambar 3.1. Blok Diagram PL Sel surya

3.1 Cara Kerja Sistem

        Cara kerja dari pembangkit lis trik sistem ini secara umum dan ber urutan mulai dari energi yang dihasil kan oleh sumber pembangkit yang ada yai tu sistem sel surya disalurkan kedalam unit kontrol. Energi yang masuk kedalam unit kontrol ini berbentuk lis trik arus searah. Jika terdapat kelebihan energi maka energi tersebut akan disi mpan dalam baterai, 

kemudian sebelu m disalurkan ke konsumen, energi arus searah diubah dulu menjadi energi arus bolak-balik oleh inverter. Setelah diubah kedalam bentuk energi arus bolak-balik maka energi dialirkan melalui distribusi arus bolak-balik menuju ke konsumen yang terdiri dari bermacam-macam jenis dan keperluan.

4. PERANCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SEL SURYA UNTUK DAERAH                 PEDESAAN 

         Indonesia dengan sebagian besar penduduknya (80 %) tinggal di pedesaan, maka penyediaan alternatif-alternatif pembangkit listrik yang cocok untuk kondisi pedesaan adalah sangat

perlu. Sebab dari total 61.849 desa (rural village) yang terdapat di Indo nesia, jumlah desa yang telah menikmati listrik hanya 59,6 % saja yaitu berjum lah 36.836 desa. Sedangkan 40,4 % lainnya belum menikmati listrik sama sekali. Sehingga penyediaan listrik pedesaan dengan memanfaatkan sumber daya yang ada di daerah terus dikembangkan untuk memperkecil jumlah desa yang belum menikmati listrik.

Adapun persyaratan listrik pedesaan adalah murah biayanya, tetapi memenuhi standar teknis dan keamanan, operasinya mudah (sederhana) , bahan bakarnya mudah diperoleh dan murah, dan daya skala kecil, dalam hal ini PLN menstandarkan kapasitas pembangkit untuk satu desa adalah kurang dari 250 kW.

Pembangkit Listrik Tenaga Sel surya mempunyai potensi untuk ikut berperan dalam program kelistrikan desa pada beberapa tahun mendatang.

4.1. Keunggulan-keunggulan Pembangkit Listrik Tenaga Surya

       Pada Pembangkit Listrik Tenaga Sel surya komponen utama yang sangat dibutuhkan adalah sinarmatahari untuk sub sistem sel surya

Selain itu dengan tidak diperlukannya jaringan transmisi dan distribusi, maka rugi-rugi transmisi dan distribusi dapat dikurangi. Tentunya penghematan ini akan mencapai maksimum untuk sistem-sistem dengan saluran transmisi yang panjang.

4.2. Perencanaan Sistem Sel surya

       Data-data dari Sel Sel surya

Daya 1 sel (M0) = 1,96 Wp

Bahan  = Kristal silikon

Ukuran = 10 x 10 cm

Tegangan (V)  = 0,5 Volt

Arus (I) = 0,98 Amper

Temperatur (T)= 25 0C

Daya yang direncanakan = 500 watt Pada analisa pertama kita cari luas modul yang dipergunakan. Denga n memakai persamaan (2-3) akan didapat sebagai berikut :

P = A x 1000 W/m2 x ME x PF Dimana :

Daya (P) = 1000 Watt Effisiensi modul (ME) = 20% Faktor Pecking (PF) = 98 % Luas modul (A) = ?

Solusi :

P

A         =

1000 W / m2 x ME x PF

1000 Watt

A=

1000W / m2  x 0,20 x 0,98

A=       1000 Watt  = 5,10 m2

196

Setelah kita dapatkan luas modul dapat dicari jumlah modul yang akan dipergunakan.

Luas modul = 5,10 m2

Ukuran satu modul 10 cm x 10 c m = 0,01 m2

Pada analisa kedua dengan mema kai persamaan (2-2) dapat kita lihat energi sel surya.

                        MO

PE = TE x                               x TC x N                                

            1000 Watt

Dimana :

Energi sel surya (PE)

Total energi sel surya (TE) = 1000 Wh/m2

Daya satu sel (MO)     =          1,9 Watt

Temperatur (TC)         = 250 C

Jumlah modul (N)       =          510 buah

Dimasukkan kedalam persamaan akan didapat :

PE       = 1000 Wh/m2 x 1,9 W /

1000 W x 250 C x 510

= 24,225 Kwh

Pada analisa ketiga untuk mendapatkan tegangan yang diinginkan, dari data diatas :

Tegangan satu modul = 0,5 volt

Tegangan yang diinginkan = 24 volt Jadi :

24 Volt

Susunan modul =                    = 48                

0,5 Volt

Jadi modul dipasang secara par alel sebanyak 48 buah

Daya yang diinginkan 1000 Watt, tegangan 24 Volt. Berdasarkan rumus daya :

1000 Watt

P          =          V . I     =24 Volt

= 41,66 Ampere Pada data arus sel pada temper atur

standar 250 C adalah 0,98 Ampere Jadi :

41,66 Ampere

Susunan modul =

0,98 Ampere= 42,5

Untuk mendapatkan arus yang diinginkan, modul dipasang secara seri sebanyak 43 buah. 

5,10 m2          

Jumlah modul =0,01 m2=510 buah

Gambar 4.1. Blok Diagram Susunan Sel Sel surya

Sistem Baterai :

Baterai berfungsi sebagai peny impan energi listrik yang dihasilkan oleh modul surya dan sel bahan bakar.

Spesifikasi :                

Rated capacity : 100 Ah

Rated Voltage : 12 Volt

Pada perencanaan ini baterai d ipasang secara seri dua buah.

Sistem Inverter :

Pada perencanaan ini inverter yang digunakan untuk merubah tegangan DC menjadi tegangan AC dengan spesifikasi:

Tegangan 24 Volt dijadika n 220 Volt (AC) dengan frekwensi 50 Hz

5. PENUTUP

5.1. Kesimpulan

       Dengan besarnya rata-rata potensi energi matahari di indonesia, sudah selayaknya pengembangan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) menjadi prioritas. Teknologi PLTS telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, efiseiensi panel yang semakin tinggi dan biaya investasi yang semakin murah dapat menjawab tantangan penyediaan energi yang merata di negara kepulauan, indonesia.

Karena keberadaan energi untuk menyokong fungsi pembangunan dan kemandirian kedaulatan negara. Sudagh tidak dapat dipungkiri. Terlebih, sudah banyak contoh nyata dari negara-negara maju mengenai aplikasi PLTS untuk menyuplai kebutuhan listrik negara. Jadi, mari kita mulai 100% rasio elektrifikasi di indonesia dengan energi matahari

1.2. Saran

     Indonesia memiliki sumber daya energi terbarukan yang sangat berlimpah, seperti energi matahari, energi angin, energi air, energi gelombang laut, dan lain sebagainya. Sumber-sumber ini terdapat dilingkungan desa dan dapat diakses dengan mudah oleh masyarakat desa. Oleh karena itu, pengembangan listrik untuk desa dengan energi terbarukan, merupakan solusi untuk menjawab akses listrik untuk desa yang cukup rendah. Salah satu aplikasi yang dapat digunakan adalah tenaga surya. Berada digaris khatulistiwa, dengan tingkat penyinaran matahari sepanjang tahun, maka akses penggunaan energi listrik dapat dilakukan secara optimal. Energi surya, relatif lebih mudah diaplikasikan jika dibandingkan dengan energi terbarukan lainnya. Dengan hanya menggunakan panel surya 2,5 Wp, yang memiliki dimensi 0,1 m² dan berat kurang dari 5kg, masyarakat desa sudah mampu menyalakan sebuah lampu penerangan. Sistem ini pun dapat dibawa dengan mudah kemanapun. Untuk kapasitas yang lebih besar, panel surya dapat diaplikasikan dengan kondisi lingkungan desa. Modul panel surya dapat diletakan diatas atap rumah, di pekarangan sebagai bale-bale, terpasang menyatu dengan lahan pertanian atau lahan kebun, terpasang di balai desa atau masjid, dan lain sebagainya.

Daftar Pustaka

Hengeveld.H.J, Marching of Wind Rotors to Low Power Electrical Generato , Amersfoot, Netherlands, 1978

Kadir, Abdul, Prof, Ir., Energi : Suatu Perkembangan, Listrik Pedesaan di Indonesia, UI Press, Jakarta, 1994.

Rahman, Saifur dan Kwa-sur Tam, A Feasibility, Study of Photovoltaic -Fuel Cell Hybrid Energy Sistem , IEEE transactions on Energy Convers ion, Vol.3, No. 1, Maret 1988.

Soelaiman,       T.M.,   Prof  .,

Pengembangan Sumber Daya

Energi, Volume II, ITB, 19

Asnal Effendi. Dosen Teknik Elektro. Fakultas Teknologi Padang

Institut Teknologi Padang