PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

( P L T S )

 PENDAHULUAN .

Matahari telah dimanfaatkan sebagai energi untuk mengeringkan pakaian dan memanaskan makanan semenjak beribu-ribu tahun yang lalu, sampai akhir akhir ini kita telah mampu memanfaatkannya sebagai pembangkit tenaga.

Matahari berjarak 150 juta km dari bumi, dan sangat menakjubkan sekali mempunyai daya yang sangat dahsyat. Hanya sebagian kecil dari energi Matahari yang menyentuh  Bumi,  tapi sangat melebihi dari cukup semua kebutuhan daya untuk waktu yang panjang dimasa depan.  Sesungguhnya setiap waktu, sangat cukup energi yang sampai ke bumi untuk memenuhi kebutuhan manusia sepanjang masa jika kita dapat memenfaatkannya dengan bijak.

      Solar power adalah radiant energi dari matahari, yang dapat berubah ke bentuk energi yang lain seperti panas dan listrik. Ada tiga tipe utama dari pembangkit solar listrik yaitu:  photovoltaic cells, solar thermal plants,  dan solar tungku.

SOLAR POWER

Ada tiga cara utama dalam memanfaatkan energi Matahari sebagai Solar Power yaitu melalui penggunaan alat alat sebagai berikut ini:

a  Solar Cells (Sel Surya,  "photovoltaic"  atau  "photoelectric" cells)

 Yaitu alat untuk merobah cahaya langsung menjadi listrik. Pada saat cuaca cerah kita dapat memperoleh daya yang cukup untuk menghidupkan satu buah bola lampu 1000 W dari 1 m2 solar panel.  Alat ini pada awalnya dikembangkan dalam rangka  untuk menyediakan kebutuhan listrik untuk satelit.  Sekarang kebanyakan kalkulator  sudah menggunakan Solar Cell sebagai sumber dayanya. Bahkan sekarang telah digunakan sebagai sumber tenaga alternatif dalam pengembangan Pembangkit Tenaga Listrik.

b  Solar Water Heating,

Alat ini menggunakan  panas dari Matahari untuk memanaskan air dalam gelas panel diatas atap rumah. Ini berarti tidak lagi digunakan gas atau listrik yang banyak untuk memanaskan air kebutuhan rumah tangga.   

Air dipompakan melalui pipa pipa dalam suatu panel. Pipa di cat dengan cat  hitam sehingga dapat menyerap panas bila cahaya matahari mengenainya. Cara seperti ini sangat membantu sekali dalam pembuatan sistem pemanasan sentral

c  Solar Furnaces .

Solar Furnances atau Tungku Surya menggunakan luasan yang sangat luas dari susunan  kaca  untuk  mengumpulkan energi cahaya matahari kedalam ruangan yang sempit sebagai fokusnya dan menghasilkan temperatur yang sangat tinggi.  

Di Odellio, Perancis terdapat satu Solar Tungku ini sebagai tempat eksperimen ilmiah yang dapat mencapai temperatur  33.000 o C

 Pusat  Listrik  Tenaga Surya adalah merupakan solar panel dari serangkaian modul solar cell yang  merobah cahaya matahari langsung menjadi listrik. Pada gambar di bawah ini diperlihatkan suatu solar panel yang merupakan susunan dari modul solar cells

Gambar 1. Solar Generator berupa susunan Modul Solar Cell

Gambar 2. Susunan Modul Solar Cell

PRINSIP KERJA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA  

Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang dikenal juga sebagai Solar Generator atau Solar power  supply  terdiri dari 4 (empat) bagian atau komponen utama yaitu  solar  power panel / modul,  charger regulator, battery, dan static inverter.

Solar  power  modul  terdiri  dari  rangkaian  series dan atau paralel  cell  cristal  silicon hubungan P-N. Akibat dari proses penyinaran oleh cahaya atau penerangan akan dihasilkan  elektron  dan hole yang selanjutnya membangkitkan  perbedaan  tegangan  pada cell.  Bila pada cell tersebut diberikan suatu rangkaian tertutup maka  arus  akan mengalir pada rangkaian tersebut.

Rangkaian cell atau disebut juga solar power modul tersebut dihubungkan dengan charger regulator  yang berguna untuk pengisian muatan battery. Charger regulator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mengatur arus pengisian battery  dan  pengosongan battery secara otomatis. Sedangkan Battery adalah perangkat atau alat sumber tenaga yang dapat menghasilkan tenaga / energi berdasarkan reaksi kimia.

Selanjutnya energi  yang disimpan pada  battery tersebut  dikondisikan  sebagai  sumber daya listrik  dari beban atau peralatan. Daya listrik yang dihasikan oleh  batttery adalah  listrik arus searah, sehingga untuk merobahnya ke listrik arus bolak balik diperlukan suatu alat yang dikenal dengan DC Converter atau Inverter. Inverter adalah perangkat elektronik daya yang mengubah daya arus searah (DC) menjadi daya arus bolak balik (AC)..  

 KONVERSI ENERGI PHOTOVOLTAIC.

Energi radiasi surya dapat dirubah menjadi arus listrik searah dengan mengguna kan lapisan2 tipis dari silikon (Si) murni atau bahan semikondutor lainnya, seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 3. Lapisan tipis Si dan bahan semiconduktor pada Solar Cell

Solar Cell atau Sel Surya Photovoltaic merupakan suatu alat yang dapat merubah energi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik.

Menurut azasnya sel tersebut merupakan suatu dioda semi konduktor yang bekerja menurut proses khusus yang dinamakan proses tak seimbang (non equilibrium process) dan berlandaskan efek photovoltaic (efek yang dapat mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik), dimana prinsip ini ditemukan oleh Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839..  

Solar Cell dapat menghasilkan tegangan antara 0,5 dan 1 volt tergantung intensitas cahaya dan zat semi konduktor yang dipakai. Solar Cell yang pada umumnya mempunyai ketebalan minimum 0.3 mm terbuat dari irisan bahan semi konduktor dengan kutup positip dan negatip, dimana prinsip kerjanya dengan memanfaatkan efek photovoltaic seperti yang diterangkan di atas.

Gambar 4:  Prinsip Kerja Sel Surya Photovoltaic.

SUSUNAN SOLAR CELLS.

Sebagaimana dijelaskan diatas bahwa tenaga listrik yang dihasilkan oleh 1 solar cell mempunyai daya yang kecil, oleh karena itu untuk mendapatkan daya yang lebih besar maka solar cell tersebut dihubungkan secara seri atau paralel

Gambar 5. Susunan Solar Cell dari sebuah Solar Panel

Untuk memperbesar tegangan yang dihasilkan maka beberapa solar cell di hubungankan secara seri, dan untuk menaikkan kemampuan arus maka masing-masing rangkaian seri tersebut diparalelkan.   Susunan dari beberapa solar sel dinamakan modul  dan susunan beberapa modul disebut array atau panel

Bila susunan solar cell terdapat s buah fotovoltaik dalam hubungan seri dan p buah dalam hubungan paralel, dan tiap solar cell mempunyai arus   Isc = Io   dan    tegangan Vsc = Vo untuk radiasi maksimum, maka alat ini mempunyai kapasitas sebagai berikut :

Daya maksimum  =  s.p. Io . Vo watt.

                                    Tegangan Output =  s Vo volt

                        Arus maksimum   =  p Io amper.

Parameter penting lainnya pada Solar cell adalah

a)      Tegangan beban nol (Vo) diukur pada kondisi tak berbeban dan tidak dipengaruhi oleh kuat penyinaran.

b)      Arus hubung singkat (Isc) diukur saat sel dihubung singkat.  Arus hubung singkat Isc berbanding lurus dengan kuat penyinaran Iav.

c)      Titik daya maksimum (MPP) diperoleh dari hasil arus dan tegangan yang dibuat pada setiap titik.

Titik ini dapat dicapai bilamana tahanan pemakai sama dengan tahanan solar cell (RL = Ri).  Hal ini dalam praktek selalu diusahakan, caranya yaitu dengan mengubah tegangan searah yang dihasilkan dan sering disebut dengan maksimum Power Tracker

Persamaan lain untuk menentukan daya pembangkit pada PLTS dapat dihitung  sebagai berikut:  

Aa  =   E / (Iav x ηm)  

                                    n     =  Aa / Acm   

                                    P    =  n x Pm

dimana:           P      = daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W).

                                    n      =  jumlah modul

                                    Pm   = daya maks sebuah modul/kuat penyinaran (W)

                                    E      = Energi (Wh)

                                    Iav   = intensitas cahaya ratarata (W/m2)      

                                    ηm   = efisiensi modul (%)

                                    Aa    = luas panel sel surya (m2)

                                    Acm = luas efektif sebuah modul (m2).

 

PROSEDUR PENGOPERASIKAN PLTS.

Prosedur pengoperasian solar generator setelah selesai proses instalasi adalah:

•         Setelah proses instalasi selesai dan sebelum mengoperasikan PLTS, pastikan terlebih dahulu bahwa instalasi yang dilaksanakan sudah benar.

•         Periksa kondisi elektrolit serta hubungan pada masing-masing battery, kemungkinan longgar pada kepala battery agar segera kencangkan dan selanjutnya pastikan bahwa seluruhnya dalam kondisi baik.

Biasanya digunakan battery sekunder yaitu perangkat sumber tenaga yang cara kerjanya mengubah energi kimia menjadi  listrik (reaksi primer) dan dapat pula mengubah energi listrik menjadi kimia, dengan kata lain dapat menyimpan energi listrik (reaksi sekunder), serta lazim disebut accumulator atau disingkat menjadi accu (aki).

•         Periksa pula seluruh hubungan mulai dari solar generator, regulator, battery, dan inverter bila tersedia. Bila ada hubungan yang kurang baik atau kendur segera diperbaiki atau kencangkan.

•         Pastikan tegangan operasi dan kapasitas beban telah sesuai dengan tegangan dan kapasitas solar power supply.

•         Periksa apakah lampu indikator pada regulator ada yang hidup, bila ada lampu indikator menyala merah kemungkinan battery dalam keadaan kosong. Dalam kondisi demikian sebaiknya beban dimatikan dahulu agar battery mengalami proses pengisian dan setelah lampu indikator merah padam beban dapat dihidupkan.

KEHANDALAN TERHADAP  KENDALA OPERASI   

Kehandalan merupakan suatu indikator tingkat kemampuan, kelancaran, ketahanan maupun keamanan suatu pembangkit dalam operasinya untuk memproduksi tenaga listrik sesuai keperluan / target yang telah direncanakan.

Tingkat kehandalan suatu pembangkit biasanya tergantung dari :  

·         Daya mampu yang tersedia

·         Fluktuasi dan kondisi beban

·         Alat pengaman (proteksi)

·         Mutu pemeliharaan

Untuk mendukung kehandalan yang optimal maka perlu melaksanakan pemeliharaan terhadap pembangkit. Semakin tinggi tingkat pemeliharaan dan perhatian terhadap pembangkit tersebut, semakin tinggi pula kehandalannya.

Kendala  operasi  dari  solar  power  supply  sangat  terpengaruh  oleh  keadaan cuaca,  karena  besarnya  arus  dan tegangan  output  berbanding  lurus  dengan penyinaran cahaya pada cell serta rendahnya effisiensi dari cell.         

Solar power supply harus ditempatkan pada tempat tempat yang dapat  menampung  sinar matahari secara maksimum sejak matahari terbit  sampai  tenggelam (pada area terbuka)