Pemanfaatan Tenaga Surya sebagai Alternatif Pengganti Energi Listrik

 

Abstract

Matahari dan energi listrik merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan. Matahari adalah salah satu benda langit yang ada di alam semesta dengan memancarkan sinarnya dengan jumlah besar dan terus berkelanjutan. Sinar matahari ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, mulai dari keperluan rumah tangga seperti menjemur, sampai dengan pemanfaatan sebagai energi alternatif, yaitu sumber energi listrik. Sinar matahari tersebut dapat dikonversikan menjadi energi listrik dengan cara mengunakan panel surya (photovoltaic) yang biasa disebut dengan sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang nantinya dapat memenuhi kebutuhan energi listrik bagi kehidupan. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) bekerja dengan menangkap sinar matahari, lapisan material pada panel surya akan menyerap foton. Hal ini akan membangkitkan atau meningkatkan elektron, menyebabkan diantaranya ‘melompat’ dari satu lapisan ke yang lainnya, lalu menghasilkan muatan listrik. PLTS tidak menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber energinya, sehingga akan menjadi energi yang bersih dan ramah lingkungan. Pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menggunakan peralatan seperti panel surya, charge controller baterai, dan inverter.

Keywords: Pemanfaatan, sinar Matahari, energi terbarukan, PLTS

 

Pendahuluan

A.     Latar Belakang

Dengan meningkatnya pertumbuhan teknologi-teknologi canggih pada dunia industri, perkantoran, maupun rumah tangga, maka energi listrik sangat penting untuk mendukung aktivitas manusia dalam kehidupan sehari-hari, sehinga maka kebutuhan energi listrik akan meninggkat tinggi, sehingga tidak menutup kemungkinan akan terjadinya kekurangnya energi listrik itu sendiri. Untuk mendapatkan kekurangan energi listrik, dapat ddengan memanfaatkan adanya sinar matahari yang ada setiap harinya, dengan begitu kekurangan kebutuhan energi listrik yang ada nanti nya akan dapat terpenuhi, dan dapat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dari penggunaan proses pembanbangkit konvensional yang ada saat ini. Penggunaan sinar matahari untuk membangkitkan energi listrik disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Penerapan teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk memanfaatkan potensi energi surya yang tersedia merupakan solusi yang tepat.Hal ini didukung karena Indonesia terletak didaerah tropis yang mana akan menerima sinar matahari yang akan terus berkesinambungan sepanjang tahun.(Ramadhan, Diniardi, & Mukti, 2016)

 

B. Kajian Literatur

 a. Sinar Matahari

Sinar Matahari merupakan sebuah energi panas yang dihasilkan oleh radiasi matahari, dengan adanya panas matahari maka dapat dimanfaatkan untuk sebuah energi alternatife terbarukan dalam memenuhi kebutuhan energi listrik. Sinar Matahari nantinya akan dikonversikan melalui panel surya (photovoltaic) dan peralatan lainnya seperti charge controller, baterai, Inverter, dan peralatan pendukung lainnnya dengan menggunakan sistem Pembangit Listrik Tenaga Surya (PLTS).

 

b. Panel Surya

Panel surya merupkan suatu alat yang mampu merubah sinar matahari menjadi energi listrik, panel surya terbuat dari bahan semikonduktor dengan bahan silikon dan dilapisi dengan bahan khusus. Panel surya bekerja dengan menangkap sinar matahari, ketika sinar matahari telah diterima oleh panel surya maka elektron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik sehinnga energi listrik dapat dibangkitkan.(Rif’an et al., 2012) Untuk effisiensi kinerja panel surya tergantung dari berapa besarnya intensistas sinar matahari yang berhasil ditangkap oleh panel surya (photovoltaic). Semakin tinggi intensitas sinar matahari yang ditangkap maka effisiensi energi listrik yang dihasilkan akan lebih baik. Penghitungan effisiensi energi yang dibangkitkan dapat dihitung dengan persamaan : (Yamato, 2012)

A_a              = E/(I_av x η_m )

n                = A_a / A_cm

P                = n x P_m

Dimana :

P                = Daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W) n = Jumlah modul

P_max           = Daya maks sebuah modul (W) E   = Energi (Wh)

I_av              = Intensitas cahaya rata-rata (W/m2) η_m     = effisiensi modul (%)

A_a              = Luas panel surya (m2)

A_cm             = Luas efektif sebuah modul (m2)

 

C. Inverter

Inverter merupakan rangkaian elektronika yang dapat berfungsi mengubah suatu tegangan input arus searah (DC) menjadi tegangan output arus bolak balik (AC). Inverter juga dapat mengatur tegangan dan frekuensi yang dibangkitkan sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Pengaturan tegangan inverter yang sering dilakukan adalah dengan mengatur modulasi lebar pulsa (Pulse Width Modulation, PWM). Inverter yang mengatur modulasi lebar pulsa disebut dengan inverter PWM.(Nazif, 2019)

 

d. Baterai

Baterai adalah suatu proses yang dapat menyimpan dan melepaskan energi listrik. Baterai pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) mendapatkan sumber energi dari proses perubahan sinar matahari menjadi energi listrik yang terjadi dipanel surya (photovoltaic). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) akan bekerja ketika panel surya menerima sinar matahari, hal ini menjadi kendala ketika sinar matahari sebagai sumber energi pada malam hari sudah tidak tersedia. Hal ini dapat diatasi ketika pada siang hari maka listrik yang dihasilkan oleh panel surya akan disimpan pada baterai menggunakan Charge Controlller, dan ketika malam hari energi yang disimpan pada baterai dapat digunakan.(Mahardika, Wijaya, & Rinas, 2016)

 

e. Charge Controlller

Charge controller adalah peralatan elektronika yang digunakan pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk pengisian daya baterai, menyimpan cadangan energi listrik. Charge controller juga bisa membatasi besarnya aliran listrik yang dihasilkan oleh panel surya (photovoltaic) yang secara umum berkisar 12 V DC keatas. Charge controller juga berfungsi sebagai Pengendalian proses pengisian daya baterai dengan membuka aliran listrik ketika baterai sudah kekurangan daya dan menutup aliran listrik kembali saat daya baterai sudah terisi dengan penuh, sehingga proses ini akan menjaga kualitas atau ketahanan baterai yang digunakan pada sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dari pengisian daya yang berlebihan.(Prasetyo, Yuniarti, & Prianto, 2018)

Metode yang digunakan dalam pemanfaatan sinar matahari sebagai energi alternative untuk memenuhi kebutuhan energi listrik ada berberapa proses yang dilakukan, antara lain : a. Mencari studi lapangan tentang bagaimana proses yang terjadi dalam pemanfaatan energi sinar matahari untuk menghasilkan energi listrik. b. bagaimana cara proses konversi sinar matahari sehingga dapat menghasilkan energi listrik. c. Kapasitas energi listrik yang dapat dihasilkan dengan pemanfaatan sinar matahari. Metodologi yang digunakan dalam dalam pemanfaatan sinar matahari sebagai energi alternative untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dapat ditinjau dari bentuk flowchart pada gambar 1.

C.      Hasil dan Pembahasan

Proses Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Pada awal penelitian ini membahas bagaimana cara proses pemanfaatan sinar matahari agar dapat menghasilkan energi listrik, adapun proses yang akan dibahas dapat diliihat seperti pada gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

 

1.       Radiasi yang dihasilkan sinar matahari ditangkap oleh modul panel surya (fotovoltaic).

2.      Selanjutnya modul panel surya akan mengasilkan arus DC dan di kontrol oleh charge controller untuk disimpan ke baterai.

3.      Kemudian arus DC yang masuk ke baterai bisa digunakan untuk beban yang menggunakan arus DC.

4.      Untuk menghasilkan arus AC (Alternating Current) dapat menggunakan sebuah inverter DC ke AC.

5.      Selanjutnya, arus AC yang dihasilkan sudah bisa digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi listrik.

Kesimpulan

1.     PLTS bisa mengurangi kekurangan kebutuhan energi listrik.

2.    Dengan menggunakan PLTS kita dapat mengurangi pemakaian bahan bakar fosil sebagai pembangkit energi listrik.

3.    PLTS merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan.

4.    Effisiensi PLTS sangat bergantung terhadap tangkapan sinar matahari yang diserap.

5.     Sistem PLTS ini menggunakan 5 buah modul panel surya dengan kapasitas 100 WP perunit.

6.    Sistem baterai charge control untuk PLTS ini menggunakan baterai dengan kapasitas 12 V 150 Ah.

7.     Sistem PLTS ini menggunakan Solar Charge Controller dengan kapasitas 50 A.

7.     Penggunaan inverter pada PLTS ini menggunakan inverter 2600 Watt.

8.    PLTS kedepannya dapat menggantikan sumber pembangkit energi listrik konvensional.

9.    Pembangunan PLTS dimasa yang akan datang dapat dikembangkan ke unit yang lebih besar.

Daftar Pustaka

AdminTsmdotcom. (2017). Baterai VRLA Gel Storace 12V 150Ah. Retrieved July 4, 2021, from www.panelsuryajakarta.com                                                                                  website:

https://www.tenagasuryamurah.com/author/adminTsmdotcom/ ElectricScooterPart.com. (2021). Battery State of Charge Chart. Retrieved July 4, 2021, from

https://www.electricscooterparts.com/battery-state-of-charge-chart-and- information.html

Goodstuff. (n.d.). PWM Solar Charge Controller 10A 12V 24V DC DIY Panel Surya PLTS USB. Retrieved June 19, 2021, from https://lite.shopee.co.id/PWM-Solar-Charge-Controller- 10A-12V-24V-DC-DIY-Panel-Surya-PLTS-USB-

i.                              6.4639750703?smtt=307.1.2&gclid=EAIaIQobChMInf- dmajB8QIVPTVyCh3vWQkoEAQYAiABEgK8sfD_BwE

karyastoredatsongirsang. (n.d.). inverter Pure Sine wave DC24V AC220V 2600 Watt sinus murni Converter + LED Display. Retrieved July 5, 2021, from https://shopee.co.id/inverter-Pure- Sine-wave-DC24V-AC220V-2600-Watt-sinus-murni-Converter-LED-Display- i.63323872.5656836798

Mahardika, I. G. N. A., Wijaya, I. W. A., & Rinas, I. W. (2016). Rancang Bangun Baterai Charge Control Untuk Sistem Pengangkat Air Berbasis Arduino Uno Memanfaatkan Sumber Plts. 3(1), 26–32.

Nazif, H. (2019). Pengembangan Model dan Simulasi Inverter Satu Fasa Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya DENGAN Metode Kontrol Arus Ramp Comparison Current Control. XIII(5), 37– 48.

Prasetyo, K. A., Yuniarti, N., & Prianto, E. (2018). Pengembangan Alat Control Charging Panel Surya Menggunakan Aduino Nano Untuk Sepeda Listrik Niaga. 2(1), 50–58.

Putra, S., & Rangkuti, C. (2016). Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Secara Mandiri Untuk Rumah Tinggal. 23.1-23.7.

Ramadhan, A. I., Diniardi, E., & Mukti, S. H. (2016). Analisis Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga            Surya                Kapasitas            50           WP.      37(2),   59–63.