Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit Listrik Tenaga Surya, adalah pembangkit yang memanfaatkan
sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik. Alat utama untuk menangkap, perubah
dan penghasil listrik adalah Photovoltaic yang disebut secara umum Modul / Panel Solar Cell.
Dengan alat tersebut sinar matahari dirubah menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron
negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran
elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi
battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan. Rata-rata produk modul solar cell
yang ada dipasaran menghasilkan tegangan 12 s/d 18 VDC dan ampere antara 0.5 s/d 7 Ampere.
Modul juga memiliki kapasitas beraneka ragam mulai kapsitas 10 Watt Peak s/d 200
Watt Peak juga memiliki type cell monocrystal dan polycrystal. Komponen inti dari sistem
PLTS ini meliputi peralatan : Modul Solar Cell, Regulator / controller, Battery / Aki, Inverter
DC to AC, Beban / Load. Perusahaan kami telah mengembangkan beberapa produk PLTS
yang digunakan untuk rumah tangga dengan skala kecil, contoh paket produk kami
adalah Penerangan Listrik Rumah (PLR). Dengan paket produk PLR tersebut dapat
dimanfaatkan untuk para penduduk di Indonesia untuk solusi akan kebutuhan listrik
yang di daerahnya sulit dijangkau listrik PLN atau di daerah pelosok dan produk paket
PLR ini dari waktu ke waktu juga dibutuhkan beberapa konsumen perkotaan dan perusahaan
dengan maksud mengkombinasikan dengan listrik PLN. Rata-rata produk paket PLR ini
digunakan untuk lampu-lampu penerangan di rumah, kantor, tempat ibadah, tempat umum
dengan skala kecil dan menengah dan hasilnya dari penggunaan tersebut kalau dihitung secara
besar diseluruh Indonesia, maka defisit akan listrik PLN akan teratasi karena PLR turut
membantu dalam program penghematan listrik. Bayangkan bila tiap rumah, kantor,
tempat ibadah, tempat umum di seluruh pulau jawa beberapa peralatan lampu penerangannya
diganti / dikombinasi dengan sistem PLTS, maka penghematan dalam listrik PLN akan
terwujud secara nyata. Kalo ragu coba dihitung saja, misal 3 lampu 8 Watt
(PLS/Cool day light, lumen cahanya sama dengan lampu pijar 40 Watt)untuk tiap rumah
menggunakan PLTS maka, (8 Watt x 3 buah) x 20juta/malam (Perkiraan Pemakai PLN) =
480.000.000 Watt/malam. Bayangkan berapa besar penghematan dalam 1 malam saja!.
Kami bukan mempromosikan produk kami agar bisa terjual, cuma kami membantu
kelangkaan / kesulitan akan energi khususnya listrik yang semakin lama sulit didapat.

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 dijelaskan secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTS, sistim

kelistrikan tenaga surya dan trend teknologi yang ada. 

Prinsip kerja PLTS sederhana, yakni mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan

Bandingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya dapat merusak ekosistem planet bumi kita.

Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modulsel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.

Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt, maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan proses pengisian aki itu.

Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan system sel surya itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.

Biasanya panel surya itu diletakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya.

Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak sederhana,karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya, paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini cukup mahal.

Gb 1. Prinsip kerja PLTS (Skema)

Komponen PLTS
Solar Panel / Photovoltaic

Modul sel surya Photovoltaic berfungsi merubah energi surya menjadi arus listrik DC. Arus listrik DC yang dihasilkan ini akan dialirkan melalui suatu inverter (pengatur tenaga) yang merubahnya menjadi arus listrik AC, dan juga dengan otomatis akan mengatur seluruh sistem. Listrik AC akan didistribusikan melalui suatu panel distribusi indoor yang akan mengalirkan listrik sesuai yang dibutuhkan peralatan listrik. Besar dan biaya konsumsi listrik yang dipakai di rumah akan diukur oleh suatu Watt-Hour Meters. Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel photovoltaic diperlukan teknologi tinggi.

Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang dihubungkan secaraseri dan paralel. Biaya yang dikeluarkan untuk membuat modul sel surya yaitu sebesar 60% dari biaya total. Jadi, jika modul sel surya itu bisa diproduksi di dalam negeri berarti akan bisa menghemat biaya pembangunan PLTS. Untuk itulah, modul pembuatan selsurya di Indonesia tahap pertama adalah membuat bingkai (frame), kemudian membuat laminasi dengan sel-sel yang masih diimpor. Jika permintaan pasar banyak maka pembuatan sel dilakukan di dalam negeri. Hal ini karena teknologi pembuatan sel surya dengan bahan silikon single dan poly cristal secara teoritis sudah dikuasai. Dalam bidang photovoltaic yang digunakan pada PLTS, Indonesia ternyata telah melewati tahapan penelitian dan pengembangan dan sekarang menuju tahapan pelaksanaan dan instalasi untuk elektrifikasi untuk pedesaan.

Teknologi ini cukup canggih dan keuntungannya adalah harganya murah, bersih, mudah dipasang dan dioperasikan dan mudah dirawat. Sedangkan kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya photovoltaic adalah investasi awal yang besardan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistemyang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya.

Bahan sel surya sendiri terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang melindungi bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan, semi-konduktor P-type dan N-type (terbuat dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan listrik, saluran awal dan saluran akhir (tebuat dari logam tipis) untuk mengirim electron ke perabot listrik.

Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik.

Gb 2. Prinsip Kerja PLTS

Charge Controller

Solar Charge Controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian – karena batere sudah ‘penuh’) dan kelebihan voltase dari panel surya. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai. Solar charge controller menerapkan teknologi Pulse width modulation (PWM) untuk mengatur fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban. Solar panel 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 – 21 Volt. Jadi tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh over-charging dan ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya di-charge pada tegangan 14 – 14.7 Volt.

Gb 1. Solar Charger Controller

Artikel berkaitan:  Jenis sistem PLTS