MAKALAH ENERGI SURYA

Makalah Teknik Energi Surya

Oleh :
Farid Nanda Syanur

A.      Latar Belakang

Sebagai manusia yang hidup di zaman modern ini kita tidak bisa lepas dari peran energi listrik, misalnya penggunaan komputer, lampu listrik serta televisi. Hal inilah yang memicu peningkatan kebutuhan energi listrik yang signifikan pada tahun 2009 kebutuhan energi listrik dunia telah mencapai 17-17,5 triliyun KWh dan pada tahun 2015 akan mencapai 19,5-20 triliyun KWh. Pada decade ini, bahan bakar foil dan gas bumi sebagai sumber primer hanya akan mampu menyumbang 12,4 triliyun KWh saja. Padahal sumber energy primer ini jumlahnya sangat terbatas dan dapat dipastikan pada suatu hari nanti jumlahnya akan benar-benar habis. Maka saat ini, manusia lebih dituntut untuk lebih kreatif dalam upaya menemukan sumber energi terbarukan yang dapat memenuhi kebutuhan energi secara global.

Salah satu cara untuk menambah pasokan energy dunia yaitu dengan energy baru terbarukan salah satunya yaitu memanfaatkan energy matahari / energy surya. Energi matahari adalah energi utama yang diterima bumi. Kurang lebih 173 triliun kilowatt energy diterima melalui bagian atas atmosphir, 30% direfleksikan kembaali, 47% diserap oleh molekul-molekul di atmosphir dan sisanya 23% diubah melalui proses gerakan thermodinamik di permukaan bumi. Di Indonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata sekitar
4.8 kWh/m2 per harinya di seluruh wilayah Indonesia. Dengan demikian, Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dengan sistemnya yang modular dan mudah dipindahkan merupakan salah satu solusi yang dapat dipertimbangkan sebagai salah satu pembangkit listrik alternatif.

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Matahari (PLTM) dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan dimana saja seperti pada 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 matahari 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 matahari atau kami singkat dengan PLTM maka dalam tulisan ini akan dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTM, sistem kelistrikan tenaga matahari dan trend teknologi yang ada.

B.       Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pembangkit listrik tenaga surya adalah salah satu pembangkit listrik alternatif yang prinsip kerjanya yaitu memanfaatkan energi matahari atau energi surya sebagai energi baru terbarukan menjadi energy listrik. Adapun energi alternatif lain yang sudah banyak dikembangkan, seperti energy angin, panas bumi, mikro hidro, tenaga arus laut, biomassa, dll. Pada umumnya pembangkit listrik tenaga surya dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu Pembangkit Listrik Photovoltaic (Photovoltaic Plants) dan Pembangkit Listrik Tenaga Termal (Solar Thermal Power Plants).

1.      Pembagkit Listrik Tenaga Surya Photovoltaic

Pembangkit listrik jenis ini yaitu memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk mengkonversi radiasi cahaya menjadi energi listrik secara langsung. Pembangkit fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel surya dipasang sehingga membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan energi cahaya dan mengkonversikannya secara langsung menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat dialirkan ke jaringan listrik. Saat ini, pembangkit surya fotovoltaik masih jarang ditemukan. Hal ini dikarenakan pembangkit listrik surya termal saat ini lebih efisien untuk memproduksi energi listrik dalam skala besar. Adapun alat-alat yang digunakan pada system pembangkit ini yaitu :

a.      Solar Cell (Panel Surya)

Solar Cell yaitu alat yang berfungsi untuk merubah cahaya matahari menjadi listrik secara langsung. Bentuk pipih dari panel surya memberikan kemudahan pemenuhan kebutuhan listrik untuk berbagai skala kebutuhan. Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel.

b.      Inverter

Inverter adalah alat elektronika daya yang dapat mengkonversi tegangan searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak-balik (AC – Alternating Current).

c.      Charge Controller

Charge Controller  yaitu alat yang berfungsi  untuk mengatur arus dan tegangan yang akan masuk ke baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai harus sesuai dengan yang diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari range yang ditentukan, maka baterai atau peralatan yang lain akan mengalami kerusakan. Selain itu, charge controller juga berfungsi sebagai penjaga agar daya keluaran yang dihasilkan tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum Power Point Tracking (MPPT).

d.      Accu (Aki)

Accu / aki yaitu alat yang berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya sebelum dimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban dapat berupa lampu penerangan dan alat elektronik lainnya yang membutuhkan listrik.

2.      Pembangkit Listrik Tenaga Termal

Dalam pembangkit ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energi listrik. Pembangkit Listrik Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai cara. Pembangkit ini juga biasa dikenal sebagai pembangkit listrik surya terkonsentrasi (concentrated solar power plants). Tipe yang paling banyak digunakan adalah desain parabola cekung. Cermin parabola dirancang untuk menangkap dan memfokuskan berkas cahaya ke satu titik fokus, seperti seorang anak yang menggunakan kaca pembesar untuk membakar kertas. Pada titik fokus tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya sepanjang cermin tersebut. Didalam pipa tersebut terdapat fluida yang dipanaskan hingga temperatur yang sangat tinggi, seringkali diatas 300 derajad fahrenheit (150 derajad celcius). Fluida panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan energi listrik untuk memasak air, menghasilkan uap air, lalu  uap air tersebut dapat menggerakkan turbin sehingga dapat menghasilkan energi listrik. Hasil uap air tadi dapat di dinginkan oleh kondensor sehingga uap air tadi bisa dapat digunakan kembali.

Adapun rancangan lain dari pembangkit listrik surya termal adalah penggunaan tower listrik (power tower). Tower listrik ini membuat pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru. Cermin disituasikan untuk memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu sebuah menara tinggi yang mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air yang dialiri dalam pipa (tube) dan menghasilkan uap air. Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke sebuah sistem penjejakan (tracking system) cahaya dimana sistem tersebut mengatur cermin agar selalu menghadap matahari. Pada pembangkit jenis ini pada pembuatan tower listrik memiliki beberapa keuntungan, seperti waktu pembangunan yang relatif cepat.

Adapun solusi yang didapat untuk mengatasi permasalahan penyerapan energi matahari yang berhenti di malam hari dengan menggunakan teknologi yang dapat menyimpan energi panas cahaya matahari di dalam larutan garam mendidih. Teknologi ini disebut dengan Molten Salt. Pada konsepan ini akan menghasilkan listrik 500 MW (dapat menyediakan listrik sekitar 400 ribu rumah), setara dengan kapasitas pembangkit listrik berbahan bakar batubara, tapi tidak menghasilkan gas rumah kaca. Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga surya lain, teknologi ini dapat menghasilkan listrik saat langit mendung, bahkan di malam hari. Pembangkit listrik yang menggabungkan energi surya dan larutan garam ini memiliki prinsip kerja hampir serupa dengan pembangkit listrik tenaga surya di Seville (Spanyol). Di Seville terdapat ratusan cermin yang memantulkan sinar matahari ke sebuah tower. Pada tower ini diletakkan tanki besar berisi air. Energi matahari akan memanaskan air di dalam tanki, lalu menghasilkan uap panas, yang kemudian disalurkan ke turbin-turbin untuk menghasilkan listrik. Pada teknologi ini tidak menggunakan ‘air biasa’ di dalam tanki, tapi air garam (molten salt).

Ratusan cermin memantulkan cahaya matahari ke tanki, memanaskan air garam hingga 1,000 derajat Fahrenheit (538 derajat Celsius). Air garam mendidih (yang membawa uap panas) lalu dipompa ke generator untuk memutar turbin uap dan menghasilkan listrik. Rahasianya adalah penggunaan garam sebagai fluidanya, campuran sodium dan potassium nitrate. Larutan tersebut memiliki kemampuan menyimpan panas. Riset yang dilakukan The National Solar Thermal Test Facility menyimpulkan bahwa garam mendidih adalah larutan yang paling baik digunakan menyalurkan energi panas. Selanjutnya lembaga tersebut mengatakan bahwa panas yang tersimpang masih cukup untuk memutar turbin uap tekanan tinggi, walaupun saat tidak ada sinar matahari.

Adapun alat-alat yang digunakan pada jenis pembangkit ini yaitu : 

1. Pipa (tube) digunakan sebagai media tempat mengalirnya fluida. 
2. Cermin Parabolik digunakan sebagai penangkap cahaya matahari yang nantinya dipantulkan ke pipa yang berisi fluida.  
3. Turbin adalah alat untuk mengkonversi energi kinetik cairan yang bergerak atau gas menjadi energi rotasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan dinamo dan menghasilkan listrik.  
4. Generator untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik sehingga dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik dan menggerakan mesin mesin industry. Kondensor Kondensor berfungsi sebagai alat penukar kalor (Heat Exchanger) yang digunakan untuk mengkondensasikan / mengubah gas yang bertekanan tinggi berubah menjadi cairan yang bertekanan tinggi.

C.       Keuntungan dan kerugian Solar Power

Adapun keuntungan dari pembangkit listrik tenaga surya yaitu :

1. Sumber energi yang dipakai tidak pernah habis.
2. Tidak memerlukan perawatan kusus sehingga bebas dari segala biaya perawatan.  
3. Hemat karena tidak memerlukan bahan bakar.  
4. Bersifat moduler artinya kapasitas listrik yang dihasilkan dapat sesuai dengan kebutuhan.  
5. Tanpa suara sehingga tidak mengganggu ketertiban umum.  
6. Pemasangannya sangat mudah.   
7. Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditempatkan di suatu area dan listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ke tempat-tempat yangmembutuhkan) maupun desentralisasi (sistem PLTS dipasang pada setiap rumah,dengan demikian tidak diperlukan jaringan distribusi).  
8. Tidak memerlukan konstruksi yang berat dan menetap, sehingga dapat dipasang dimana saja dan dapat dipindahkan bilamana dibutuhkan.  
9. Dapat dioperasikan secara otomatis (unattendable) maupun menggunakan operator (attendable). 

Adapun kerugian dari pembangkit listrik tenaga surya yaitu :

1. Memiliki ketergantungan pada cuaca. Saat mendung kemampuan panel surya menangkap sinar matahari tentu akan berkurang. Akibatnya, PLTS tidak bisa digunakan secara optimal. Karena saat mendung kemampuan PLTS menyimpan energi berkurang sekitar 30%.
2. Harga modul surya (skala kecil) masih mahal sehingga biaya pembangkitan yang dihasilkan juga mahal. Yaitu mencapai Rp. 11 milyar per MW. Jika PLTS nanti kapasitasnya 30 MW, berarti biaya yang dibutuhkan Rp 330 Milyar. 
3. Teknologi PLTS dikhawatirkan menjadi sumber pencemar udara baru. Kondisi geografis Bandung yang membentuk cekungan membuat sirkulasi udara menjadi lambat. Polutan PLTS nantinya berputar-putar diatas Kota Bandung. 
4. Memerlukan area yang luas untuk pemasangan modul surya untuk mendapatkan daya keluaran yang tinggi. 
5. Modul surya memiliki efisiensi konversi yang rendah dibandingkan jenispembangkit lainnya. 
6. Solar panel mengambil sedikit ruang atap dan tidak menyenangkan untuk dilihat.

Share this article :