Pembangkit Listrik Tenaga Surya - Apa dan Bagaimana

Menanggapi tulisan dari Bapak Sapto Nugroho di http://luar-negeri.kompasiana.com/2011/05/29/jualan-listrik-beralih-ke-sinar-matahari/ kali ini saya akan sedikit bercerita tentang sistem pembangkit listrik tenaga surya. Tulisan ini didasarkan dari hasil pengalaman yang dipelajari belasan tahun silam, jadi mohon maaf jika ada informasi yang mungkin sudah ketinggalan jaman :) Secara umum, sebuah sistem pembangkit listrik tenaga surya dapat digambarkan dalam diagram berikut [caption id="attachment_111338" align="aligncenter" width="481" caption="Diagram Sistem Pembangkit Tenaga Surya Skala Kecil"][/caption] Panel Surya, Pengubah Energi Sinar Menjadi Listrik Prinsip kerja dari panel surya adalah merubah energi sinar matahari menjadi arus listrik melalui semikonduktor menggunakan teknologi Photo Voltaic. Jenis dari panel surya bermacam-macam, yang umum digunakan, dari bahan pembuatnya dapat dibedakan menjadi 3 jenis yaitu Silicon Amourphous, berwarna agak gelap kehitaman dan umum digunakan pada perangkat dengan konsumsi daya sangat rendah seperti kalkulator. Efisiensi dari jenis ini paling rendah yaitu sekitar 3-5%. Jenis kedua adalah polycrystalin silicon, berwarna kebiruan dengan bercak-bercak biru muda dan biru tua. Jenis ini yang paling banyak digunakan pada pembangkit listrik tenaga surya skala kecil. Efisiensinya lebih baik yaitu sekitar angka belasan persen. Jenis monocrystalin mempunyai efisiensi lebih baik lagi tetapi harganya juga relatif lebih mahal. Jenis ini dapat dikenali dengan warnanya yang kebiruan polos tanpa bercak. Kemampuan panel surya ditentukan oleh banyaknya cahaya yang dikeluarkan dan sudut datang dari cahaya yang diterima. Karena itu, untuk pemasangan panel surya juga harus memperhitungkan arah yang paling banyak menerima sinar matahari sepanjang tahun. Besarnya energi yang dapat dikeluarkan tergantung juga pada kurva arus-tegangan (I-V curve) seperti di bawah ini. [caption id="" align="aligncenter" width="526" caption="Kurva Arus-Tegangan Pada Panel Surya (Sumber : Wikipedia)"][/caption] Pengatur Tegangan Bagian ini berfungsi untuk mengatur tegangan yang dikeluarkan ke baterai dan beban. Pengatur tegangan berfungsi untuk mengamankan baterai dari kelebihan energi pengisian (over Charge) sekaligus mencegah pengeluaran energi yang berlebih (Over Discharge) yang berpotensi untuk memperpendek umur baterai. Fungsi lain adalah sebagai pengaman pada kondisi arus pendek (Short Circuit) yang dapat merusak peralatan pembangkit. Baterai, Penyimpan Energi Fungsi dari baterai adalah sebagai penyimpan energi. Pada saat panel surya berhenti bekerja akibat kekurangan sinar, baterai akan memberikan energinya ke beban listrik. Jenis baterai yang tersedia bermacam-macam. Yang paling umum digunakan adalah jenis asam timbal. Karena harganya yang paling murah, jenis ini umum ditemukan pada kendaraan bermotor. Kapasitas energi per kilogramnya relatif kecil. Baterai asam timbal terbagi dalam dua jenis yaitu Sealed atau biasa disebut dengan aki kering kadang juga disebutkan sebagai aki bebas perawatan dan Non-Sealed atau aki "biasa". Perbedaan antara jenis Sealed dan Non-Sealed adalah adanya mekanisme pengembunan pada jenis Sealed untuk menjaga uap dari cairan elektrolit dalam baterai terbuang ke udara. Jenis baterai lainnya adalah Nikel Kadmium (NiCd), Nikel Mangaan Hidrida (NiMH), dan Lithium Ion (Li-Ion). Walaupun perawatannya cukup mudah dan energi per kilogramnya lebih besar, sehingga bentuknya lebih ringkas dan efektif untuk perangkat bergerak, tetapi harganya masih cukup mahal. Kemampuan dari suatu baterai ditentukan oleh kapasitasnya yang diukur dalam satuan Ampere/hour (Ah). Misal baterai dengan kapasitas 5 Ah maksimum dapat mengeluarkan arus sebesar 5 Ah selama satu jam. Berapa daya yang dapat dikeluarkan bisa dicari dari perkalian antara arus dan tegangan yang dikeluarkan, misal baterai di atas bertegangan 12 volt, maka daya yang dikeluarkan adalah 60 Watt/hour (Wh). Parameter berikutnya yang harus diketahui dalam operasional sebuah baterai adalah batasan daya yang boleh dikeluarkan dari baterai. Istilah teknis untuk parameter ini adalah Depth Of Discharge (DoD). Untuk baterai asam timbal, angka maksimumnya adalah 80%. Walaupun kurva tegangan baterai asam timbal relatif datar dan tidak curam pada bagian akhir, sebaiknya batasan tersebut tidak dilanggar untuk menjaga umur baterai. Pengisian dari suatu baterai juga harus diperhitungkan dalam operasional. Parameter ini diukur dalam satuan C dan merupakan angka relatif terhadap kapasitas. Misal baterai asam timbal mempunyai kecepatan pengisian 0.1 C, dengan asumsi tegangan pengisian sama dengan tegangan yang dikeluarkan oleh baterai, maka arus maksimum pengisian adalah 0,1 dari nilai Ah. Perlu diperhatikan untuk baterai asam timbal berjenis kering parameter pengisiannya hanya separuh dari yang berjenis basah. Beban Sebagai beban dapat berupa lampu penerangan atau peralatan listrik dengan daya yang tidak terlalu besar. Untuk lampu penerangan dapat dipilih lampu neon 12 volt atau lampu LED yang lebih hemat energi tetapi harganya masih relatif mahal. Selain itu dapat juga menggunakan pengubah tegangan ke 220 AC atau inverter. Dengan menggunakan inverter dapat langsung menggunakan lampu penerangan yang umum dijual di pasaran. Hanya saja yang perlu diperhitungkan adalah adanya kerugian energi akibat nilai efisiensi. Sebagai gambaran, inverter yang umum beredar dengan power factor 0.8, efisiensinya hanya sekitar 64%. Penutup Demikian gambaran mengenai sistem pembangkit tenaga surya. Saat ini sudah cukup banyak perusahaan yang menjual peralatan-peralatan yang dapat digunakan untuk pembangkit listrik tenaga surya. Walaupun harganya masih berkisar pada angka jutaan rupiah, tapi setidaknya kita sudah dapat mencoba untuk membuat satu langkah menuju kemandirian energi. Semoga bermanfaat Jakarta 2011-05-30