Kata Pengantar Dengan mengucapkan puji sykur Alhamdulillah kepada Allah SWT. Penulis akhirnya dapat menyelesaikan karya tulis yang berjudul “ Pemamfaatan Potensi Alam Untuk Listrik Tenaga Surya Dan Angin “ maksud dari penulis merancang alat seperti ini adalah untuk membantu masyarakat, dimana pada saat itu jaringan Pembangkit Listrik Negara ( PLN ) yang merupakan distributor terbesar tenaga listrik yang selama ini kita konsumsi tidak dapat ditemukan kembali. Alat yang akan penulis rancang dapat dipergunakan sebagai energi alternatif dari energi listrik yang berpusat pada jaringan PLN.
Tidak akan terbukti naskah karya tulis ini apabila penulis tidak dibantu dan didorong untuk mengerjakannya. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam – dalamnya kepada:
1. Drs. Choirul Huda, M.Si ; Drs. Sudidul Aji, M.Si dan Drs. Solikhan yang telah membimbing kami dalam pelatihan karya tulis ilmiah yang diselenggarakan oleh Himpunan Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Kanjuruhan Malang.
2. Semua sahabat – sahabat Fisika yang telah banyak membantu dan memotivasi penulis untuk menyelesaikan karya tulis ini.
Tiada gading yang tak retak, begitupun dengan hasil karya tulis ini yang masih jauh dari kesempurnaan. Maka dari itu kritik dan saran dari prmbaca penulis sanagat mengharapkan. Agar dalam penulisan berikutnya menjadi lebih baik dari pada tulisan ini. Penulis berharap semoga hasil karya tulis ini dapat bermamfaat bagi pembaca.
Probolinggo, 28 Juni ....
Penulis
PEMAMFAATAN POTENSI ALAM
UNTUK LISTRIK TENAGA SURYA DAN ANGIN
- Latar Belakang
Energi listrik merupakan energi yang tersimpan dalam muatan yang bergerak. Energi ini banyak dimamfaatkan sebagai sumber energi dari alat-alat elektronik yang selama ini banyak membantu kita dalam pemenuhan kebutuhan hidup sehari-hari, mulai dari penerangan, memasak, mencuci, dan lain sebagainya. Semua itu membutuhkan energi listrik.
Energi listrik yang selama ini banyak kita konsumsi berasal dari Pembangkit Listrik Negara ( PLN ). Akan tetapi ada beberapa permasalahan dari pembangkit listrik ini, PLN masih belum dapat mendistribusikan energi listrik ke daerah-daerah yang jauh dari jangkauan transportasi. Misalnya di daerah pegunungan atau bahkan peloso-pelosok pedesaan terpencil. Sebagai akibatnya, bagi mereka yang bertempat tinggal jauh dari jangkauan jaringan PLN tidak dapat menikmati energi listrik dan secara otomatis semua alat-alat elektronika yang membutuhkan energi listrik tidak dapat difungsikan di daerah itu. Disamping itu juga, masih ada permasalahan dengan jaringan PLN, apabila ada masalah atau gangguan dengan jaringan PLN yang biasa kita kenal dengan istilah padam, maka kita tidak dapat memperoleh energi listrik.
Kebutuhan akan energi listrik tidak hanya sebatas itu. Saat kita sedang camping (kemah) tengah-tengah hutan tentunya untuk penerangan dimalam hari dan untuk memasak kita kebingungan untuk mencari energi listrik sebagai sumber energi dari lampu dan kompor yang kita bawa.
Tanpa kita sadari kebutuhan energi listrik di dunia akhir-akhir ini meningkat tajam, terutama dengan munculnya negara-negara industri raksasa. Peningkatan ini terjadi awal abat ke-21 pada tahun 2000 kebutuhan energi listrik mencapai 7 – 8 trilyun KWH dan diperkirakan pada tahun 2020 yang akan datang akan mencapai 14,5 trilyun KWH ( artikel; solar power satelit oleh yuliman Purwanto). Padahal pembangkit – pembangkit listrik yang kita miliki amat terbatas.
Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya dengan radiasi harian rata – rata 4,8 KWH / m2 ( artikel: sumber energi terbarukan untuk antisipasi krisis BBM). Keadaan seperti ini sangat bagus diterapakan apabila kita lebih mengoptimalkan potensi alam Indonesia sebagai penghasil energi listrik terutama dengan memamfaatkan sel surya dan angin yang cenderung bebas polusi.
Berdasarkan pandangan diatas penulis ingin mencoba membuat suatu alat alternatif penghasil energi listrik tanpa menggunakan jaringan PLN, dengan cara memamfaatkan potensi alam untuk listrik tenaga surya dan angin. Sehingga walaupun tidak ada jaringan PLN alat – alat elektronik yang kita miliki dapat difungsikan dengan mengunakan penhasil energi listrik alternatif ini. Alat ini juga cocok digunakan pada daerah – daerah yang jauh dari jangkauan PLN dan dapat dimamfaatkan saat kita camping (kemah) sebagai carger Hand Phone, Radio, Lampu Senter dan lain sebagainya.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dalam penelitian yang akan penulis lakukan ditekankan padapermasalahan berikut:
1. Bagaiman merancang sebuah alat yang dapat menghasilakan energi listrik tanpa saluran PLN?
2. Seberapa besar output / keluaran energi listrik yang dihasilkan oleh alat?
3. Apakah alat aman digunakan dalam kehidupan sehari – hari?
4. Apakah alat layak digunakan atau tidak?
C. Tujuan Penelitian
1. Merancang bangun alat yang mampu menghasilkan energilistrik tanpa saluran PLN
2. Mengetahui seberapa besar output / keluaran energi listrik yang dihasilkan oleh alat
3. Menguji penghasil energi listrik aman digunakan atau tidak
4. Menguji penghasil energi listrik layak digunakan atau tidak
D. Manfaat Penelitian
Alat ini dapat digunakan sebagai energi alternatif penghasil energi listrik , apabila energi listrik dari jarring PLN tidak dapat ditemukan pada kondisi itu. Dan penerapan alat lebih lanjut dapat menjadi alternatif baru sumber energi listrik dimasa depan. Sehingga dapat mengganti pembangkit – pembangkit listrik yang banyak menimbulkan radiasi – radiasi yang membahayakan pada lingkungan hidup sekitar kita.
E. Tinjauan Pustaka
1. Listrik Tenaga Surya
Listrik tenaga surya diperoleh dengan melalui system photo – voltaic.
Photo Voltaik terdiri dari photo dan voltaic. Photo berasal dari kata Yunani yaitu phos yang berarti cahaya. Sedangkan voltaic diambil dari nama Alessandro Volt (1745-1827), seorang pelopor dalam pengkajian mengenai listrik. Sehingga photo-voltaic dapat berarti listrik cahaya. Belakangan ini, photo-voltaic lebih sering disebut solar cell atau sel surya, karena cahaya yang dijadikan energi listrik adalah sinar matahari. (jawa pos; Listrik Tenaga Suya / Soedirham)
Susuna sebuah sel surya, sama dengan sebuah dioda, terdiri dari dua lapis yang dinamakan PN juction. PN juction diperoleh dengan cara menodai sebatang bahan semi kunduktor silikon murni (valensinya 4) dengan impuriti yang bervalensi 3 pada begian sebelah kiri, dan yang disebelah kanan dinodai dengan impuri yang bervalensi 5. sehingga pada nagian kiri terbentuk silokon yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis P, sedangkan yang sebelah kanan dinamakan silikon jenis N. didalam silikon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa mualtan listrik yang positip dinamakan hole, sedangkan yang negatip dinamakan electron. Setelah dilakukan proses penodaan itu, didalam silikon jenis P terbentuk hole (pembawa muatan listrik positip) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu didalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan electron merupakan pembawa muatan minoritas. Sebaliknya, didalam silokon jenis N terbentuk electron dalam jumlah yang yang sanagat besar sehingga disebut pembawa muatan mayaritas, dan hole di sebut pembawa muatan minoritas. Didalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian . oleh karena itu dinamkan PN juction.
Cara kerja sel suya adalah dengan memamfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana telah kita ketahui bahwa cahaya baik tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Albert Einstein pada tahun 1905. energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya denagan panjang dan frekuensi photon gelombang V derumuskan dengan persamaan:
E = h.c/l
Dengan h adalah konstanta plancks (6,62 x 101-34 j.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3,00 x 108 m/s). persamaan diatas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu.
Bila sel surya itu dikenakan pada sinara matahari, maka timbul yang dinamakan elektron dan hole. Elektron – electron dan kole – hole yang timbul disekitar PnNjuction bergerak berturut-turut ke arah lapisan N dan kearah lapisan P. sehinmgga pada saat electron-elektron dan hole-hole itu melintasi PN juction, timbul beda potensial pada kedua ujung sel surya. Jika pada kedua ujung sel surya diberi beban akan timbul arus listrik yang mengalir melalui beban.
Sebuah sel surya tunggal dapat menghasilkan listrik searah 3 volt dan 3 ampere. Sel-sel unu dapat dibuat dalam berbagai ukuran yang diinginkan dengan jalan menghunungkan seri sel-sel yang sama untuk membentuk modul sel surya dengan keluaran yang diperlukan. Sel-sel itu dikemas sedemikian rupa dengan bahan khusus sehingga modul dapat bertahan dalam kondisi yang terjelek sekalipun tanpa kehilangan efisiensinya.
Didalam silicon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa mualtan listrik yang positip dinamakan hole, sedangkan yang negatip dinamakan electron. Setelah dilakukan proses penodaan itu, didalam silikon jenis P terbentuk hole (pembawa muatan listrik positip) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu didalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan electron merupakan pembawa muatan minoritas. Sebaliknya, didalam silokon jenis N terbentuk electron dalam jumlah yang yang sanagat besar sehingga disebut pembawa muatan mayaritas, dan hole di sebut pembawa muatan minoritas. Didalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian . oleh karena itu dinamkan PN juction.
Bila sel surya itu dikenakan pada sinara matahari, maka timbul yang dinamakan elektron dan hole. Elektron – electron dan kole – hole yang timbul disekitar PnNjuction bergerak berturut-turut ke arah lapisan N dan kearah lapisan P. sehinmgga pada saat electron-elektron dan hole-hole itu melintasi PN juction, timbul beda potensial pada kedua ujung sel surya. Jika pada kedua ujung sel surya diberi beban akan timbul arus listrik yang mengalir melalui beban
Berdasarkan penjelasan-penjelasan diatas tentang sel surya dan generator, maka dari itu penulis ingin merangkai sebuah alat sederhana penghasil energi listrik yang tanpa menggunakan jaringan PLN. Rancangan bangun alat yang akan penulis buat seperti dibawah ini.
Komponen- komponen yang dibutuhkan antara lain:
1. Sel surya (sesuai kebutuhan) berfungsi sebagai penghasil energi listrik dari tenaga surya
2. Generator berfungsi srbagai penghasil energi listrik dari tenaga gerakan
3. Kapasitor / Elco berfungsi sebagai penyimpan muatan / Arus
4. Swith / Saklat kaki tiga berfungsi sebagai pengalihan fungsi antara sel surya dengan generator
5. Potensio meter berfungsi sebagai pembagi tegangan keluaran
6. Kabel secukupnya
2. Listrik Tenaga Gerak ( Angin)
Disamping sel surya sebagai penghasil energi listrik, kita juga dapat memamfaatkan pergerakan angin sebagai penghasil energi listrik. Energi listrik dari angin dapat berubang menjadi sumber daya energi murah, tetapi intensitas energi linetik angin sangat mudah berubah-ubah (pusat pembangkit tenaga listrik ; Ir. Sulasno/86). Agar dapat merubah energi angin menjadi energi listrik dibutuhkan generator yang dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik.
Bagian utam dari generator terdiri atas magnet tetap, kumparan, cincin geser dan sikat pada generator. Perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan didalam medan magnet tetap. Karena dihubungkan denagn cincin geser perputaran menimbulkan GGL induksi DC oleh karena itu, arus yang ditimbulkan berupa arus DC.
GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator DC dapat diperbesar dengan cara:
1. memperbanyak lilitan kumparan
2. menggunakan magnet permanen yang lebih kuat
3. mempercepat putaran kumparan
Prinsip kerja dari alat ini sama dengan dynamo pada sepeda pancal atau ontel.
- Penutup
1. Kesimpulan
Sel surya pada dasarnya merupakan sebuah fotodioda yang dan dirancang dengan mengacu pada gejala photo voltaic sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan daya yang sebesar mungkin. Silicon jenis P merupakan lapisan permukaanyang dubuat sangat sangat tipis supaya cahaya matahari dapat menembus langsung mencapai juction. Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk cincin, sebagai keluaran terminal positip. Dibawah bagian P terdapat bagian jenis N yang dilapisi dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatip.
Sistem sel surya menggunakan energi matahari untuk menghasilkan listrik, tanpa memerlukan bahan bakar dan tanpa ada bagian yang berputar, maka system sel surya hanya memerlukan sedikit perawatan.
Karena tidak memerlukan bahan bakar, tidak ada bagian yang berputar. Sitem sel surya ini bersih, tidak bersuara dan ramah lingkungan.
Sistem sel surya dapat dibangun dalam berbagai ukuran atas dasar kebutuhan energinya. Selanjutnya sistem sel suya itu dapat dikembangkan dan ditingkatkan dengan mudak. Misalnya, bila kebutuhan energi semakin meningkat, cukup dengan jalan menambahkan modul sel surya. Selain itu sistem sel surya mudah dipindahkan bila dipandang perlu.
Begitu juga dengan listrik tenaga gerak (angin) dapat kita manfaatka pada malam hari ketika sistem sel surya tidak dapat berfungsi karenatidak ada sinar matahari.
Rancangan alat yang penulis buat cocok untuk pengganti battrey pada radio atau mini tape, untuk carger Hand Phone, senter dan lain sebagainya.
2. Saran
Berdasarkan kesimpulan yang diperoleh disaran kan alat ini masih menghasilkan energi listrik dalam sekala yang kecil. Sehingga perlu dikembangkan agar pada suatu saat alat seperti ini dapat menjadi pembangkit listrik yang menghasilkan energi kistrik yang besar.
Daftar Pustaka
- Purwanto yuliman. 20 Desember 2003. Artikel Popular Solar Power Satelit. Yahoo. Com
- Sudirman. 23 Nopember 1997. listrik tenaga surya. Jawa pos
- Aji pranata, surya. 30 Mei 2006. Carger Hp Dari Tenaga Surya. Google.com
- yulianto, briant. 20 Januari 2006. teknologi sel suryauntuk masa depan. Google.com
- Purwanto, budi. 2000. Pelajaran Fisika Untuk SLTP Kelas 3. Surakarta: PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri
- Suladno, Ir. 1989. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Listrik. Semarang: Satya Wacana
- Sunarno, Drs. 1992. Mesin Sinkron. Yogyakarta: andi yogyakarta.
0 komentar:
Posting Komentar