Energi Surya Langsung

ENERGI  SURYA LANGSUNG

Energi surya (Solar energy)  adalah energi yang diperoleh melalui penangkapan sinar dan panas yang dipancarkan matahari.

Untuk itu perlu diketahui :

•Besar energi surya yg dibutuhkan

•Proses Konversi energi surya :

–Thermal

–Photovoltaic

•Potensi dan trend perkembangannya

•Energi surya dapat secara langsung dikonversikan menjadi :–Panas  (solar thermal) dengan teknologi :

•Pembangkit tenaga listrik (solar thermal electric), bila panas dihasilkan bertemperatur tinggi

•Pemanas air, pemanas ruangan “aktif” (solar water heating), bila panas dihasilkan bertemperatur medium

• Pemanas ruangan “pasif” (solar pasive heating), bila panas dihasilkan bertemperatur rendah

     –Listrik DC dengan memanfaatkan efek fotoelektrik melalui teknologi photovoltaic

Pemanfatan panas energi surya secara Pasif

Energi surya Pasif: Memanfaatkan energi panas matahari secara langsung tanpa sama sekali melibatkan suatu sistem mekanis.

Pemanfaatan panas energi surya secara Aktif

Energi surya termal (solar thermal energy): menghasilkan air panas bertemperatur rendah/ medium untuk kebutuhan pemanasan dirumah/ gedung.

•Solar thermal heat system adalah instalasi untuk mengkonversi radiasi surya menjadi panas guna memanaskan air untuk kebutuhan sehari-hari atau untuk pemanas ruangan

•Prinsip dasar pemanfaatan solar thermal adalah  konversi radiasi surya gelombang pendek (short-wave) menjadi panas.

•Apabila radiasi mencapai  pada suatu bahan  penerima, sebagian akan diserap. Daya serap suatu bahan terhadap radiasi disebut daya serap radiasi ( α ). Bahan ideal hitam daya serap = 1

•Emisi  ( ε ) menyatakan daya pancar radiasi suatu bahan

•Hubungan (rasio) antara daya serap radiasi α dan daya pancar radiasi ε adalah konstan untuk suatu panjang gelombang dan temperatur tertentu

•Suatu bahan dengan daya serap radiasi tinggi juga memiliki daya pancar radiasi yng tinggi

•Koefisien refleksi ( ρ ) menyatakan rasio antara radiasi yang dipantulkan dengan radiasi yang datang

•Koefisien transmisi ( τ ) menyatakan rasio antara radiasi yng diteruskan dengan radiasi yang datang

•Terdapat hubungan α + ρ + τ = 1

Pemanfaatan panas energi surya menjadi listrik

Energi surya termal elektrik (Solar Thermoelectric Energy):  menghasilkan listrik melalui siklus termodinamika konvensional dari fluida yang dipanaskan hingga temperatur tinggi.

•Solar thermal power plant adalah pembangkit listrik yang mengkonversikan radiasi surya menjadi panas. Selanjutnya energi panas tersebut dikonversikan menjadi energi mekanis dan listrik

•Sesuai dengan hukum thermodinamika untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi diperlukan temperatur yang tinggi. Temperatur yang tinggi tersebut dapat dicapai dengan cara menaikkan kerapatan (flux density) dari solar radiasi yang jatuh pada kolektor

•Untuk itu diperlukan teknologi radiasi yng terpusat atau kolector yng terpusat

•Berdasarkan  jenis pemusatan/ konsentrasi radiasi surya pada solar thermal power plant terdapat dua sistem sbb :

•Concentrating system :

•Solar tower power plant (point focusing)

•Dish system power plant (point focusing)

•Parabolic system power plant (line focusing)

•Non concentrating system :

•Solar pond power plant

•Temperatur yng dihasilkan dari concentrating system seperti PLTU normal

Proses konversi thermal elektrik

•Teknologi konversi thermal-elektrik antara lain :

ØPemusat surya (solar concentrator), dapat berupa :

vMenara surya (solar tower)

vParabola surya silindris

vDish system

vSteam generator

vPenukar panas (heat exchanger)

vTurbin & generator

Solar pond power plant

•Solar pond power plant menggunakan efek pemisahan air sebagai dasar dari colector

•Suatu kolam berisi brine (campuran air & garam) berfungsi sebagai colectro sekaligus menyimpan panas

•Air dibagian bawah kolam bertindak sebagai penyimpan panas  utama dimana panas akan diambil

•Lapisan air dan dasar kolam berfungsi sebagai penyerap panas radiasi rusya baik direct radiation maupun diffuse radiation

•Oleh karena distribusi konsentrasi garam dalam kolam semakin tinggi sesuai kedalaman air, maka penguapan di permukaan air dapat dikurangi

•Temperatur sekitar 80 oC gingga 90 oC bisa dicapai pada kolam bagian bawah

•Air panas tsb dpt digunakan sebagai fluida untuk menghasilkan uap bagi pemutar turbin

•Baik dalam solar thermal power plant maupun solar thermal heat system diperlukan suatu alat yang dapat menangkap dan menyerap radiasi surya untuk dikonversikan menjadi panas.

•Alat tersebut dikenal sebagai solar collector

•Terdapat beberapa jenis solar collector tergantung dari kebutuhan sistemnya apakah untuk menghasilkan temperatur medium (solar thermal heat system) atau temperatur tinggi (solar thermal power system)

•Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal heat system (non concentrating colector) :

•Flat plate colector, dengan medium air

•Flat plate colector dengan medium udara

•Jenis-jenis solar collector untuk solar thermal power plant (concentrating colector) :

•Fixed flat mirror

•Concave mirror

•Cylidrical lens

•Parabolic mirror

Solar cell atau Photovoltaic (PV)

•Suatu alat yang mengkonversi secara langsung solar energy menjadi energi listrik DC .

–Memberikan tegangan dan arus pada suatu beban (lampu, motor listrik).

–Daya  = arus x tegangan=arus2 x R= tegangan2/R

•Seperti batery karena menghasilkan daya DC.

Proses konversi Photovoltaic (PV)

Apa yang disebut Photovoltaic (PV) cell?

Suatu PV cell terdiri dari dua lapisan tipis bahan semi-konduktor. Lapisan yang dibuata agar jumlah elekronnya sedikit lebih banyak, disebut lapisan N (“n-layer”). Lapisan yang lain  yang jumlah elektronnya agak kurang sedikit, disebut lapisan P (“p-type”).

Perbedaan ini menghasilkan medan listrik antara kedua lapisan, sehingga terjadi aliran elektron (dari efek photoelektrik)

Bagaimana listrik dihasilkan?

Cahaya matahari terdiri dari   photons   yang mengandung  energy.

Ketika cahaya sampai di PV cell, energi dr cahaya yng diserap ditransfer ke electron dalam atom-atom PV cell.

Elektron-elektron ini terlepas dari kondisi normal dalam arom dari semikonduktor bahan PV cell sehingga terjadi aeus listrik,

Hal ini yang disebut efek foto elektrik.

Potensi solar cell

•Energi matahari tersedia berlimpah

•Teknologi Photovoltaic dapat secara langsung mengkonversi  solar energy menjadi listrik

•Tidak ada bagian yg bergerak – tdk ada suara – tdk ada emissi ke lingkungan – umur pakainya lama

•Potensi industrinya besar – harga akan semakin turun

•Bahan baku PV adalah silicon – tersedia berlimpah dibumi .

PROSES  FABRIKASI SOLAR PANEL

PHOTOVOLTAIC MODULES