MATERI PJJ MINGGU KE 4 ( 01 Februari - 06 Februari 2021 )

 

1. PETUNJUK UMUM

Awali setiap aktivitas pembelajaran pada semester 6 ini dengan berdoa kepada Allah SWT, pada pertemuan yang ke 4 ini kita akan belajar tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), tugas yang harus siswa dan siswi lakukan adalah melakukan absensi secara online terlebih dahulu, kemudian silahkan membaca materi dan membuat ringkasan materi  pada buku tulis masing-masing.  demikian petunjuk pembelajaran jarak jauh ini kami sampaikan dan selamat berlajar tetap semangat dan sehat selalu.

2. ABSENSI ONLINE

Silahkan klik tautan berikut ini sebagai bukti siswa dan siswi sekalian mengikuti pembelajaran jarak jauh secara online untuk mata diklat Penerapan Rangkaian Elektronika !

Berikut Link Absensinya : https://bit.ly/Absensi_PRE

3. MATERI PEMBELAJARAN PLTS

II.1. Sejarah Solar Cell

          Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektrode dengan berbagai macam cahaya. Elektrode tersebut di balut (coated) dengan bahan yang sensitif terhadapcahaya, yaitu AgCl dan AgBr dan dilakukan pada kotak hitam yang dikelilingi dengan campuran asam. Dalam percobaanya ternyata tenaga listrik meningkat manakala intensitascahaya meningkat. Selanjutnya penelitian dari Bacquerel dilanjutkan oleh peneliti-peneliti lain. Tahun 1873 seorang insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium sebagai suatu elemen photo conductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.
    Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu bahan semi conductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai sebagai sensor cahaya. Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect. Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket-paket atau “quanta of energi” yang sekarang ini lazim disebut “photon.” Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect. Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.
        Hingga tahun 1980 an efisiensi dari hasil penelitian terhadap solar cell masih sangat rendah sehingga belum dapat digunakan sebagai sumber daya listrik. Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985 University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell technology yang efisiensinya mencapai 42.8% Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film photovoltaicsolar cell.” Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.

 

II.2. Prinsip Kerja Solar Cell

            Sel surya adalah dioda semikonduktor yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik dan merupakan komponen utama dalam sistem PLTS.

Gambar Sel Surya sebagai Komponen Utama PLTS

Selain terdiri atas modul-modul sel surya, komponen lain dalam sistem PLTS adalah Balance of System (BOS) berupa inverter dan kontroller. PLTS sering dilengkapi dengan batere sebagai penyimpan daya, sehingga PLTS dapat tetap memasok daya listrik ketika tidak ada cahaya matahari.

Pembangkitan energi listrik pada sel surya terjadi berdasarkan efek fotolistrik, atau disebut juga efek fotovoltaik, yaitu efek yang terjadi akibat foton dengan panjang gelombang tertentu yang jika energinya lebih besar daripada energi ambang semikonduktor, maka akan diserap oleh elektron sehingga elektron berpindah dari pita valensi (N) menuju pita konduksi (P) dan meninggalkan hole pada pita valensi, selanjutnya dua buah muatan, yaitu pasangan elektron-hole, dibangkitkan. Aliran elektron-hole yang terjadi apabila dihubungkan ke beban listrik melalui penghantar akan menghasilkan arus listrik.

Apakah pada kalkulator bertenaga surya atau stasiun ruang angkasa internasional, panel surya (solar panel) yang digunakan menghasilkan listrik menggunakan prinsip yang relatif sama. Elemen dasar panel surya adalah unsur yang juga digunakan untuk menciptakan revolusi komputer yaitu silikon murni. Ketika dilucuti dari semua pengotor, silikon menjadi sebuah platform netral yang ideal untuk transmisi elektron. Atom silikon memiliki tempat untuk delapan elektron dalam kulit terluarnya, tetapi hanya membawa empat elektron dalam keadaan alami.

Ini berarti terdapat tempat bagi empat elektron lagi. Jika salah satu atom silikon kontak dengan atom silikon lain, masing-masing atom akan menerima empat elektron dari atom lain. Kondisi ini akan menciptakan ikatan yang kuat, tetapi tidak ada muatan positif atau negatif karena delapan elektron memenuhi kebutuhan atom silikon yang berikatan. Atom silikon dapat saling terikat dalam waktu lama untuk menghasilkan lempeng besar silikon murni yang antara lain digunakan sebagai bahan panel surya. Dua lempeng silikon murni tidak akan menghasilkan listrik karena tidak memiliki muatan positif atau negatif.

Panel surya dibuat dengan menggabungkan silikon dengan unsur-unsur lain yang memiliki muatan positif atau negatif. Fosfor, misalnya, memiliki lima elektron yang bisa ditawarkan ke atom lain. Jika digabungkan secara kimia, silikon dan fosfor akan menghasilkan delapan elektron stabil dengan masih memiliki satu elektron bebas. Elektron bebas ini tidak bisa pergi karena terikat pada atom fosfor, namun tidak diperlukan oleh silikon. Oleh karena itu, lempeng silikon-fosfor ini lantas bermuatan negatif.

Namun, agar listrik mengalir, muatan positif juga harus tersedia. Hal ini dicapai dengan menggabungkan silikon dengan unsur seperti boron, yang hanya memiliki tiga elektron untuk ditawarkan. Sebuah lempeng paduan silikon-boron masih memiliki satu tempat tersisa untuk elektron lain. Ini berarti lempeng tersebut memiliki muatan positif. Dua lempeng negatif dan positif diatas diletakkan berdekatan dalam panel surya, dengan kabel konduktif menghubungkan antar panel surya.

Lantas apa peran matahari? Sinar matahari memiliki banyak partikel energi yang berbeda, dengan salah satunya disebut foton. Pada panel surya, foton bertindak seperti palu. Ketika pelat negatif sel surya ditempatkan pada sudut yang tepat terhadap matahari, foton akan membombardir atom silikon-fosfor. Akhirnya, elektron ke-9 pada pelat silikon-fosfor menjadi bebas. Elektron bebas ini lantas ditarik oleh pelat silikon-boron untuk mengisi satu tempat kosong yang mereka miliki.

Seiring foton memutus lebih banyak elektron, listrik lantas dihasilkan. Listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya mungkin tidak mengesankan, tetapi ketika banyak panel surya saling dihubungkan, listrik yang dihasilkannya cukup untuk menghidupkan motor atau peralatan elektronik lainnya. Salah satu kendala utama panel surya adalah hanya sejumlah kecil listrik yang bisa dihasilkan dibandingkan dengan ukurannya.

Kalkulator mungkin hanya memerlukan sel surya tunggal, tetapi mobil bertenaga surya akan membutuhkan beberapa ribu. Jika sudut panel surya berubah sedikit saja, efisiensi bisa turun hingga 50 persen.

Sebenarnya, sebagian daya dari panel surya dapat disimpan dalam baterai, tetapi biasanya tidak banyak kelebihan daya yang tersisa. Selain menyediakan foton, sinar matahari juga memancarkan sinar ultraviolet dan gelombang inframerah yang bisa merusak panel surya. Panel surya yang terpapar cuaca juga akan mengalami penurunan kinerja dan bisa mempengaruhi efisiensi.

 

II.3. Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut:

1. Panel Surya (Solar Cell)

Solar panel mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cells menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun)

Apa arti Solar Cell 50 WP ?
Solar cell 50 wp artinya solar cell tersebut mempunyai 50 watt peak ( pada saat matahari terik )
Peak 1 hari di asumsikan 4,5 jam (hitungan aman adalah 4 jam)
sehingga 50 x 4,5 = 225 watt hour / day
itu kapasitas maksimal untuk pemakaian 1 hari.

 

Contoh
Total penggunaan daya per day adalah 225 watt hour
Lampu teras 5 watt x 12 jam = 60 watt hour/ day
Lampu kamar tidur 11 watt x 5 jam = 55 watt hour hour / day
Lampu ruang tamu 11 watt x 5 jam = 65 watt hour / day
Lampu kamar mandi 5 watt x 4 jam = 20 watt hour / day
—————————
total = 200 watt / day

masih ada sisa 225 – 200 = 25 watt / day

 

2. Charge Control

Cara kerja charger controller

Pada waktu solar panel mendapatkan energy dari cahaya matahari di siang hari, rangkaian charger controller ini otomatis bekerja dan mengisi (charge ) battery dan menjaga tegangan battery agar tetap stabil .

Contoh.

Bila kita menggunakan battery 12V, maka rangkaian ini akan menjaga agar tegangan charger 12 10% , tegangan charger yang di butuhkan antara 13,2 – 13,4 Volt.

dan bila sudah mencapai tegangan tersebut, rangkaian ini otomatis akan menghentikan proses pengisian battery tersebut.

Sebaliknya apabila tegangan battery turun / drop hingga 11 Volt , maka controller akan memutus tegangan sehingga battery tidak sampai habis.

Secara keseluruhan Fungsi dari Controller ini yaitu dapat menjaga agar battery tidak kelebihan (over charger) dan kehabisan tegangan (under charger) dengan begitu maka umur dari battery  bertambah lama. 

 3. Battery

Fungsi battery adalah sebagai tempat untuk menyimpan daya (power storage).

Untuk battery yang digunakan sebaiknya menggunakan battery gel atau yang selama ini kita kenal dengan istilah battery kering.

Battery gel ini adalah yang paling direkomendasikan untuk digunakan pada applikasi solar system. Kelemahannya adalah harganya yang mahal. 

3. Inverter / Converter (Optional)

 

adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).

Alat ini tidak diperlukan untuk beban yang hanya membutuhkan tegangan searah.

 

Read More

MATERI PJJ MINGGU KE 3 ( 25 Januari - 30 Januari 2021 )

 

1. PETUNJUK UMUM

Awali setiap aktivitas pembelajaran pada semester 6 ini dengan berdoa kepada Allah SWT, pada pertemuan yang ke 3 ini kita akan belajar tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), tugas yang harus siswa dan siswi lakukan adalah melakukan absensi secara online terlebih dahulu, kemudian silahkan membaca materi dan membuat ringkasan materi  pada buku tulis masing-masing.  demikian petunjuk pembelajaran jarak jauh ini kami sampaikan dan selamat berlajar tetap semangat dan sehat selalu.

2. ABSENSI ONLINE

Silahkan klik tautan berikut ini sebagai bukti siswa dan siswi sekalian mengikuti pembelajaran jarak jauh secara online untuk mata diklat Penerapan Rangkaian Elektronika !

Berikut Link Absensinya : https://bit.ly/Absensi_PRE

3. MATERI PEMBELAJARAN PLTS

>> Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Rumah Tangga

    Sebelum menentukan kapasitas sel surya yang sesuai dengan kebutuhan suatu rumah, alangkah baiknya sebelumnya untuk melakukan perhitungan terlebih dahulu. Langkah-langkah sebelum menentukan sel surya yang tepat untuk dibeli adalah

• Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari (watt).
• Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang harus dipasang.
• Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (ampere hour).

   Berikut adalah contoh perhitungan untuk mendapatkan jumlah panel sel surya yang sesuai dengan kebutuhan rumah tangga. 

Perhitungan Keperluan Daya

• Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 watt x 4 jam sehari = 600 watt hour.
• Televisi 21″: @ 100 watt x 5 jam sehari = 500 watt hour
• Kulkas 360 liter : @ 135 watt x 24 jam x 1/3 (karena compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 watt hour
• Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 watt hour
• Perangkat lainnya = 400 watt hour
• Total kebutuhan daya =  3480 watt hour

Perhitungan Jumlah Panel Surya

• Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita hitung 100 watt (perhitungan adalah 5 jam maksimum tenaga surya):
• Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 / 5)  = 7 panel surya.

Perhitungan Jumlah Baterai

• Jumlah kebutuhan baterai 12 Volt dengan masing-masing 100 Ah:
• Kebutuhan baterai minimun (baterai hanya digunakan untuk 50% pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 3480 x 2 = 6960 watt hour = 6960 / 12 volt / 100 Amp = 6 batere 100 Ah.
• Kebutuhan baterai (dengan pertimbangan dapat melayani kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 watt hour = 20880 / 12 volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.

Keuntungan dan Kerugian Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Kelebihan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah :

• Cahaya matahari merupakan energi yang dapat diperbaharui dan tidak akan habis. Oleh karena melimpahnya ketersediaan cahaya inilah, pembangkit listrik tenaga surya dapat menjadi pembangkit listrik alternatif yang dapat menggantikan energi-energi lainnya yang tidak dapat diperbarui, seperti gas alam, batubara, minyak, nuklir dll. 

• Pembangkit listrik tenaga surya merupakan pembangkit listrik yang bersih dan ramah lingkungan. Pembangkit ini hanya membutuhkan cahaya matahari sebagai komponen utama penghasil energi listriknya. Selain itu, tidak ada limbah keluaran dari hasil proses pembangkitannya. Oleh karena itu, pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) dapat menggantikan pembangkit listrik lain untuk mengurangi jumlah limbah keluaran yang memiliki dampak negatif bagi lingkungan, seperti nuklir dan batubara.
• Umur pemakaian dari komponen penyusunnya, seperti sel surya, relatif panjang. Sehingga dapat dikatakan bahwa membangun pembangkit listrik tenaga surya merupakan suatu investasi jangka panjang.
• Karena bentuknya yang sederhana dan ringkas, maka pembangkit listrik tenaga surya mudah dalam pemasangan dan juga mudah dalam perawatannya.
• Jika dipasang secara individual (satu rumah satu sistem). Rumah yang berjauhan sekalipun tidak memerlukan jaringan kabel distribusi. Selin itu, gangguan pada satu sistem tidak mengganggu sistem lainnya. 

Kerugian pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) :

• Proses pembangkitan hanya dapat dilakukan pada siang hari. Lebih buruk lagi bila proses pembangkitan dilakukan pada musim penghujan. Langit sering kali ditutupi oleh awan. Sehingga besarnya cahaya matahari yang akan dikonversi ke energi listrik tidak optimal.
• Bahan pembuatan komponen pembangkit listrik tenaga surya masih berharga mahal. Terutama untuk tipe sel fotovoltaik.

 

Dampak PLTS Terhadap Lingkungan

>> Gas Rumah Kaca

    Siklus hidup emisi gas rumah kaca pembangkit listrik tenaga surya saat ini berada di kisaran 25-32 g/kWh dan ini bisa turun menjadi 15 g/kWh di masa yang akan datang. Sebagai perbandingan, PLTGU batubara menghasilkan 400-599 g/kWh, pembangkit listrik berbahan bakar minyak menghasilkan 893 g/kWh, pembangkit listrik batu bara menghasilkan 915-994 g/kWh atau dengan penangkapan dan penyimpanan karbon sekitar 200 g/kWh, dan pembangkit listrik panas bumi temperatur tinggi menghasilkan 91-122 g/kWh. Hanya pembangkit listrik tenaga angin dan panas bumi temperatur rendah yang menghasilkan lebih baik, yaitu 11 g/kWh dan 0-1 g/kWh. 

    Untuk beberapa pembangkit listrik tenaga nuklir, siklus hidup beberapa emisi gas rumah kaca yang dihasilkan, termasuk energi yang dibutuhkan untuk menambang uranium dan energi pembangunan pembangkit listrik serta dekomisioning, adalah di bawah 40 g/kWh, namun beberapa pembangkit nuklir lainnya menghasilkan jauh lebih tinggi. 

>> Kadmium

    Salah satu isu yang sering menjadi keprihatinan adalah penggunaan kadmium dalam sel surya cadmium telurida (CdTe). Kadmium dalam bentuk logam adalah zat beracun yang memiliki kecenderungan untuk terakumulasi dalam rantai makanan ekologi. Jumlah kadmium yang digunakan pada film tipis modul Photovoltaic (PV) relatif kecil, yaitu 5-10 g/m². Dengan teknik kontrol emisi yang tepat, emisi kadmium dari produksi modul dapat ditekan menjadi nol. Saat ini teknologi PV menyebabkan emisi kadmium sebesar 0,3-0,9 mikrogram/kWh dalam satu siklus hidup. Sebagian besar emisi tersebut muncul melalui penggunaan pembangkit listrik tenaga batubara dalam pembuatan modul. Pembakaran batubara dan lignit menyebabkan emisi kadmium jauh lebih tinggi. Kadmium dari batubara adalah 3,1 mikrogram/kWh,  lignit 6,2 mikrogram/ kWh dan gas alam 0,2 mikrogram/kWh.

    Jika listrik yang dihasilkan oleh panel fotovoltaik digunakan untuk pembuatan modul, bukan listrik yang berasal dari pembakaran batubara, emisi kadmium dari penggunaan batu bara dalam proses produksi dapat dihilangkan seluruhnya.

 

Read More

MATERI PJJ MINGGU KE 2 ( 18 Januari - 23 Januari 2021 )

 

1. PETUNJUK UMUM

Awali setiap aktivitas pembelajaran pada semester 6 ini dengan berdoa kepada Allah SWT, pada pertemuan yang ke 2 ini kita akan belajar tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), tugas yang harus siswa dan siswi lakukan adalah melakukan absensi secara online terlebih dahulu, kemudian silahkan membaca materi dan membuat ringkasan materi  pada buku tulis masing-masing.  demikian petunjuk pembelajaran jarak jauh ini kami sampaikan dan selamat berlajar tetap semangat dan sehat selalu.

2. ABSENSI ONLINE

Silahkan klik tautan berikut ini sebagai bukti siswa dan siswi sekalian mengikuti pembelajaran jarak jauh secara online untuk mata diklat Penerapan Rangkaian Elektronika !

Berikut Link Absensinya : https://bit.ly/Absensi_PRE

3. MATERI PEMBELAJARAN PLTS

Sel Surya

  Sel surya atau sel fotovoltaik adalah sebuah alat yang mengubah cahaya menjadi arus listrik dengan menggunakan efek fotolistrik. Sel surya pertama diciptakan oleh Charles Fritts pada tahun 1880. Pada tahun 1931 seorang insinyur Jerman, Dr Bruno Lange, mengembangkan sel fotovoltaik menggunakan selenida perak di tempat oksida tembaga. Meskipun sel prototipe selenium mengkonversi kurang dari 1% dari cahaya menjadi listrik, Ernst Werner von Siemens dan James Clerk Maxwell mengakui penemuan ini sangatlah penting. Setelah karya Russell Ohl pada 1940-an, peneliti Gerald Pearson, Calvin Fuller dan Daryl Chapin menciptakan sel surya silikon pada tahun 1954. Sel-sel surya awal biaya 286 USD/watt dan mencapai efisiensi dari 4,5-6%.

>> Tipe Sel Surya

     Ditinjau dari konsep struktur kristal bahannya, terdapat tiga tipe utama sel surya, yaitu sel surya berbahan dasar monokristalin, poli (multi) kristalin, dan amorf. Ketiga tipe ini telah dikembangkan dengan berbagai macam variasi bahan, misalnya silikon, CIGS, dan CdTe.

Fabrikasi Fotovoltaik

Berdasarkan kronologis perkembangannya, sel surya dibedakan menjadi sel surya generasi pertama, kedua, dan ketiga. Generasi pertama dicirikan dengan pemanfaatan wafer silikon sebagai struktur dasar sel surya; generasi kedua memanfaatkan teknologi deposisi bahan untuk menghasilkan lapisan tipis (thin film) yang dapat berperilaku sebagai sel surya; dan generasi ketiga dicirikan oleh pemanfaatan teknologi bandgap engineering untuk menghasilkan sel surya berefisiensi tinggi dengan konsep tandem atau multiple stackes.

Kebanyakan sel surya yang diproduksi adalah sel surya generasi pertama, yakni sekitar 90% (2008). Di masa depan, generasi kedua akan makin populer, dan kelak akan mendapatkan pangsa pasar yang makin besar. European Photovoltaic Industry Association (EPIA) memperkirakan pangsa pasar thin film akan mencapai 20% pada tahun 2010. Sel surya generasi ketiga hingga saat ini masih dalam tahap riset dan pengembangan, belum mampu bersaing dalam skala komersial.

>> Prinsip Kerja Sel Surya

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 elektron ke perabot listrik.

 

Proses Kerja Sel Surya

Cara kerja sel surya 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 semikonduktor 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. 

  

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Rumah Tangga

>> Komponen-Komponen

    Untuk memasang pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tanggal, komponen-komponen yang digunakan adalah : 

 

Komponen-Komponen PLTS

-  Solar Panel / Panel Surya :  alat untuk mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Sebuah sel surya dapat menghasilkan tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel.

-  Charge Controller : alat untuk mengatur arus dan tegangan yang akan masuk ke baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai harus sesuai dengan yang diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari range yang ditentukan, maka baterai atau peralatan yang lain akan mengalami kerusakan. Selain itu, charge controller juga berfungsi sebagai penjaga agar daya keluaran yang dihasilkan tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum Power Point Tracking (MPPT). 

Charge controller secara umum melindungi dari gangguan-gangguan seperti diterangkan berikut :

• LVD, Low voltage disconnect, apabila tegangan dalam battery rendah, ~11.2 V, maka    untuk sementara beban tidak dapat dinyalakan. Apabila tegangan battery sudah melewati 12V, setelah di charge oleh modul surya, maka beban akan otomatis dapat dinyalakan lagi (reconnect).
• HVD, High Voltage disconnect, memutus listrik dari modul surya jika battery/accu sudah penuh. Listrik dari modul surya akan dimasukkan kembali ke battery jika voltage battery kembali turun.
• Short circuit protection, menggunakan electronic fuse (sekering) sehingga tidak memerlukan fuse pengganti. Berfungsi untuk melindungi sistem PLTS apabila terjadi arus hubung singkat baik di modul surya maupun pada beban. Apabila terjadi short circuit maka jalur ke beban akan dimatikan sementara, dalam beberapa detik akan otomatis menyambung kembali.
• Reverse Polarity, melindungi dari kesalahan pemasangan kutub (+) atau (-).
• Reverse Current, melindungi agar listrik dari baterai atau aki tidak mengalir ke modul surya pada malam hari.
• PV Voltage Spike, melindungi tegangan tinggi dari modul pada saat baterai tidak disambungkan ke controller.
• Lightning Protection, melindungi terhadap sambaran petir (s/d 20,000 volt).

-  Inverter : alat elektronika daya yang dapat mengkonversi tegangan searah (DC – direct current) menjadi tegangan bolak-balik (AC – alternating current). 

 -  Baterai, adalah perangkat kimia untuk menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari.

 Berikut adalah diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya skala rumah tangga

 

Diagram Instalasi PLTS

 Dari diagram pembangkit listrik tenaga surya diatas dapat diketahui bahwa beberapa panel surya di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner digunakan untuk menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan yang lainnya. Begitu pula untuk kaki negatifnya. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki positif charge controller dan begitu pula untuk kaki negatifnya. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat dengan arus AC, seperti : Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai yang merupakan arus DC harus diubah terlebih dahulu menjadi AC dengan menggunakan inverter. Untuk mengukur jumlah energi listrik yang telah dihasilkan oleh panel surya dapat digunakan kWh meter. Untuk melindungi panel surya dan perangkat lainnya dari gangguan, maka digunakanlah panel pemutus AC.

 Pada pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tangga, biasanya sering terjadi Islanding. Islanding adalah terjadinya pemutusan aliran listrik pada jaringan distribusi yang dimiliki oleh perusahaan listrik ketika PLTS tetap bekerja. Hal ini dapat terjadi karena adanya kerusakan pada jaringan distribusi listrik. Agar tidak merusak PLTS, digunakanlah power conditioner. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi terjadinya Islanding dan dengan segera menghentikan kerja PLTS.  Power conditioner biasanya menjadi satu dengan inverter.

4. SOAL LATIHAN PLTS

Kerjakanlah latihan soal berikut ini dengan mengklik link soal secara langsung berikut ini !

http://bit.ly/Tugas1_PRE

terimakasih dan selamat belajar kembali.

Read More

MATERI PJJ MINGGU KE 1 ( 11 Januari - 16 Januari 2021 )

 

1. PETUNJUK UMUM

Awali setiap aktivitas pembelajaran pada semester 6 ini dengan berdoa kepada Allah SWT, pada pertemuan yang ke 1 ini kita akan belajar tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), tugas yang harus siswa dan siswi lakukan adalah melakukan absensi secara online terlebih dahulu, kemudian silahkan membaca materi dan membuat ringkasan materi  pada buku tulis masing-masing.  demikian petunjuk pembelajaran jarak jauh ini kami sampaikan dan selamat berlajar tetap semangat dan sehat selalu.

2. ABSENSI ONLINE

Silahkan klik tautan berikut ini sebagai bukti siswa dan siswi sekalian mengikuti pembelajaran jarak jauh secara online untuk mata diklat Penerapan Rangkaian Elektronika !

Berikut Link Absensinya : https://bit.ly/Absensi_PRE

3. MATERI PEMBELAJARAN PLTS

Sejarah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

  Sejarah PLTS tidak terlepas dari penemuan teknologi sel surya berbasis silikon pada tahun 1941. Ketika itu Russell Ohl dari Bell Laboratory mengamati silikon polikristalin akan membentuk built in junction, karena adanya efek segregasi pengotor yang terdapat pada leburan silikon. Jika berkas foton mengenai salah satu sisi junction, maka akan terbentuk beda potensial di antara junction, dimana elektron dapat mengalir bebas. Sejak itu penelitian untuk meningkatkan efisiensi konversi energi foton menjadi energi listrik semakin intensif dilakukan. Berbagai tipe sel surya dengan beraneka bahan dan konfigurasi geometri pun berhasil dibuat.

 

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (Photovoltaic Plants)

Prinsip Kerja dan Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

  Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit energi listrik alternatif yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Secara umum, ada dua cara pembangkit listrik tenaga surya untuk dapat menghasilkan energi listrik, yaitu :

 

-  Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants) – Dalam pembangkit ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energi listrik.

-  Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants) – Pembangkit jenis ini memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk mengkonversi radiasi cahaya menjadi energi listrik secara langsung.

 

Berikut akan dijelaskan tentang keduanya :

-   Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants)

   Pembangkit Listrik Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai cara. Pembangkit ini juga biasa dikenal sebagai pembangkit listrik surya terkonsentrasi (concentrated solar power plants). Tipe yang paling banyak digunakan adalah desain parabola cekung. Cermin parabola dirancang untuk menangkap dan memfokuskan berkas cahaya ke satu titik fokus, seperti seorang anak yang menggunakan kaca pembesar untuk membakar kertas. Pada titik fokus tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya sepanjang cermin tersebut. Didalam pipa tersebut terdapat fluida yang dipanaskan hingga temperatur yang sangat tinggi, seringkali diatas 300 derajad fahrenheit (150 derajad celcius). Fluida panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan energi listrik untuk memasak air, menghasilkan uap air dan menghasilkan energi listrik.

 

Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants)

Diagram Alir Pembangkit Listrik Termal Surya

   Versi lain dari pembangkit listrik surya termal adalah penggunaan tower listrik (power tower). Tower listrik ini membuat pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru. Cermin disituasikan untuk memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu sebuah menara tinggi yang mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air dan menghasilkan uap air. Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke sebuah sistem penjejakan (tracking system) cahaya dimana sistem tersebut mengatur cermin agar selalu menghadap matahari. Tower listrik ini memiliki beberapa keuntungan, seperti waktu pembangunan yang relatif cepat.

 

Power Tower

-   Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants)

   Pembangkit fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel surya dipasang sehingga membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan energi cahaya dan mengkonversikannya secara langsung menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat dialirkan ke jaringan listrik. Saat ini, pembangkit surya fotovoltaik masih jarang ditemukan. Hal ini dikarenakan pembangkit listrik surya termal saat ini lebih efisien untuk memproduksi energi listrik dalam skala besar.

 

Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants)

Read More