Dokumen membahas sumber energi terbarukan untuk pembangkit listrik, termasuk tenaga mikrohidro, surya, angin, ombak, sel bahan bakar, panas bumi, dan biomassa. Selanjutnya dibahas tentang tenaga surya dan cara kerja sel surya untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi listrik.

1. PENGKAJIAN
SUMBER LISTRIK ALTERNATIF
1. Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro.
2. Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Angin
4. Pembangkit Listrik Tenaga Ombak
(gelombang laut).
5. Pembangkit Listrik Tenaga Sel Bahan Bakar
6. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.
7. Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa.
8. Pembangkit Listrik Tenaga Benda2 Angkasa.

2. SOLAR POWER
Solar Power adalah energi dari Matahari
PENDAHULUAN
• Kita telah memanfaatkan Matahari untuk mengeringkan
pakaian dan makanan semenjak beribu-ribu tahun yang
lalu, sampai akhir akhir ini kita telah mampu
memanfaatkannya sebagan pembangkit tenaga.
• Matahari berjarak 150 juta km dari bumi, dan sangat
menakjubkan sekali mempunyai daya yang sangat dahsyat.
Hanya sebagian kecil dari energi Matahari yang menyentuh
Bumi tapi sangat melebihi dari cukup semua kebutuhan
daya untuk waktu yang panjang dimasa depan.
• Sesungguhnya setiap waktu, sangat cukup energi yang
sampai ke bumi untuk memenuhi kebutuhan kita sepanjang
masa jika kita dapat memenfaatkannya dengan bijak.

3. SOLAR ENERGY.
• Solar energy adalah radiant energi dari
matahari, yg dapat berubah ke bentuk
energi yang lain seperti panas dan
listrik.
• Ada tiga tipe utama pembangkit solar
listrik yaitu:
photovoltaic cells,
solar thermal plants, dan
solar tungku .

4. BAGAIMANA SOLAR POWER BEKERJA
Ada tiga cara utama menggunakan energi Matahari:
1. Solar Cells (disebut juga dg "photovoltaic" atau
"photoelectric" cells) yaitu alat untuk merobah
cahaya langsung menjadi listrik. Pada saat cuaca
cerah kita dapat memperoleh daya yang cukup
untuk menghidupkan satu buah bola lampu 1000 W
dari 1 m2 solar panel.
Alat ini pd awalnya dikembangkan dalam rangka
untuk menyediakan kebutuhan listrik untuk satelit.
Sekarang kebanyakan kalkulator sudah mengguna
kan Solar cells sebagai sumber dayanya.

6. 2. Solar water heating,
• Dimana panas dari Matahari digunakan
untuk memanaskan air dalam gelas panel
diatas atap rumah. Ini berarti kita tidak lagi
menggunakan banyak gas atau listrik utk
memanaskan air kebutuhan rumah
tangga.
• Air dipompakan melalui pipa pipa dalam
suatu panel. Pipa di cat dengan cat hitam
sehingga dapat menyerap panas bila
cahaya matahari mengenainya.
Cara ini akan membantu kita membuat
sistem pemanasan sentral.

8. 3 Solar Furnaces .
• Solar Tungku menggunakan luasan yang
sangat luas dari susunan kaca untuk
mengumpulkan energi cahaya matahari
kedalam ruangan yang sempit sebagai
fokusnya dan menghasilkan temperatur yang
sangat tinggi.
• Di Odellio, Perancis terdapat satu Solar
Tungku ini sebagai tempat eksperimen ilmiah
yang dapat mencapai temperatur 33.000 o C

10. PLTS
Pembangkit Listrik Tenaga Surya

11. SOLAR CELLS
"photovoltaic"atau
"photoelectric" cells

12. CARA KERJA SOLAR CELL

13. KONSTRUKSI SOLAR CELL

14. PEMANFAATAN SOLAR CELL

15. Proses Kerja P L T S :
Solar power supply terdiri atas 4 (empat) bagian yaitu solar
modul, charger regulator, battery, dan static inverter.
Solar power modul terdiri atas rangkaian series/paralel cell
cristal silicon hubungan P-N. Akibat proses penyinaran oleh
cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole, selanjutnya
membangkitkan perbedaan tegangan pada cell, bila pada cell tsb
diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir.
Rangkaian cell/solar power modul tersebut dihubungkan dengan
charger regulator yang berguna untuk pengisian muatan battery,
dan selanjutnya energi yang disimpan pada battery tersebut
dikondisikan sebagai sumber daya listrik beban/peralatan ‘

16. Konversi Energi Photovoltaic.
• Energi radiasi surya dpt dirubah menjadi arus listrik searah
dengan menggunakan lapisan2 tipis dari silikon (Si) murni
atau bahan semikondutor lainnya.
• Sel surya fotovoltaik merupakan suatu alat yg dpt merubah
energi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik.
• Pada azasnya sel tsb merupakan suatu dioda semi konduktor
yang bekerja menurut proses khusus yg dinamakan proses tak
seimbang (non equilibrium process) dan berlandaskan efek
fotovoltaik.
• Sel surya dapat menghasilkan tegangan antara 0,5 dan 1 volt
tergantung intensitas cahaya dan zat semi konduktor yang
dipakai.

17. SOLAR CELL
Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan suatu elemen
aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik.
Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan minimum 0.3 mm terbuat
dari irisan bahan semi konduktor dengan kutup positip dan negatip, dimana
prinsip kerjanya dengan memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat
mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini
ditemukan oleh Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839).
Bentuk dan
susunan dari
solar cell
Sel surya Modul Solar generator

18. KOMPONEN UTAMA SOLAR POWER SUPPLY
1. Solar modul terdiri atas rangkaian series/paralel sel cristal silicon hubungan P-N.
Akibat proses penyinaran oleh cahaya/penerangan akan dihasilkan elektron dan hole,
selanjutnya membangkitkan perbedaan tegangan pada sel, bila pada sel tersebut
diberikan suatu rangkaian tertutup maka arus akan mengalir.
2. Charger regulator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mengatur arus pengisian/
pengosongan battery secara otomatis.
3. Battery adalah perangkat / alat sumber tenaga yang dapat menghasilkan tenaga / energi
berdasarkan reaksi kimia.
4. Inverter adalah perangkat elektronik daya yang mengubah daya arus searah (DC)
menjadi daya arus bolak balik (AC).
SOLAR Protective Charge Inverter/dc
Generator Dioda Regulator BATTERY Converter LOAD
Blok diagram Voltage
limit
solar power untuk Kondisi
plant over voltage
charge battery
battery

19. PARAMETER PENTING PADA SEL SURYA
1. Tegangan beban nol (UO) diukur pada kondisi tak berbeban dan
tidak dipengaruhi oleh penyinaran.
2. Arus hubung singkat (Ik) diukur saat sel dihubung singkat.
Arus hubung singkat berbanding lurus dengan kuat penyinaran.
3. Titik daya maksimum (MPP) diperoleh dari hasil arus dan
tegangan yang dibuat pada setiap titik.
Titik ini dapat dicapai bilamana tahanan pemakai sama dengan
tahanan sel surya (RL = Ri).
Hal ini dalam praktek selalu diusahakan, caranya yaitu dengan
mengubah tegangan searah yang dihasilkan atau sering disebut
dengan maksimum Power Tracker.
4. Efisiensi panel (tambahan)

20. BATTERY
Battery primer adalah perangkat sumber tenaga yang
cara kerjanya mengubah energi kimia menjadi listrik
semata mata digunakan hanya sekali hingga habis
kemampuannya, contohnya battery sel kering.
Battery sekunder adalah perangkat sumber tenaga yang
cara kerjanya mengubah energi kimia menjadi listrik
(reaksi primer) dan dapat pula mengubah energi listrik
menjadi kimia, dengan kata lain dapat menyimpan energi
listrik (reaksi sekunder), serta lazim disebut accumulator
atau disingkat menjadi accu / aki.

21. CONTOH
Hitung jumlah modul sel surya (bulatkan) serta gambarkan
hubungan dari jumlah modul sel surya yang diperoleh bila :
Tegangan kerja arus searah : 24 volt
Tegangan kerja arus bolak balik : 220 volt
Daya beban adalah : 200 watt
Lama operasi adalah 12 jam per hari.
Data solar modul adalah :
tegangan kerja per modul adalah : 12 volt
efisiensi total peralatan adalah : 0.62
arus nominal per hari adalah : 13.48 A
Bila pemakaian battery efektif selama 4 hari, efisiensi battery
70 % dan battery yang dipilih tegangan operasi 12 V, 120 Ah.
Hitung berapa kebutuhan battery dan gambarkan
hubungannya.

22. modul cell surya
Kebutuhan daya dc adalah : 200 / 0.62 = 322.58 watt
Kebutuhan arus listrik per hari adalah : (322.58 / 24) x 12 = 161.29 A
Jadi kebutuhan solar modul adalah : (161.29 / 13.48) x 2 = 23.9
Dibulatkan menjadi 24 modul
E = 24 volt
+ - + -
12 Volt
each
solar
Gambar bentuk generator
hubungan yang harus Sebanyak 12
dilakukan hubungan paralel
+ - + -
12 Volt
each
solar
generator

23. battery
Kebutuhan daya selama 4 hari adalah : 161.29 x 4 = 645.16 A
Efisiensi battery 70 % total kapasitas battery menjadi : 921.65 A
Jadi kebutuhan battery adalah : 921.65 / 120 = 7.68
Dibulatkan menjadi 8 buah, karena tegangan battery 12 volt
maka jumlah battery adalah : 16 buah
E = 24 volt
+ - + - + - + -
12 volt 12 volt 12 volt 12 volt
+ - + - + - + -
12 volt 12 volt 12 volt 12 volt
+ - - + - + -
+
12 volt 12 volt 12 volt 12 volt
+ - + - + - + -
12 volt 12 volt 12 volt 12 volt

24. PROSEDUR PENGOPERASIAN SOLAR GENERATOR
Prosedur pengoperasian solar generator setelah selesai proses instalasi adalah :
• Setelah proses instalasi selesai dan sebelum mengoperasikan solar power
supply, pastikan terlebih dahulu bahwa instalasi yg dilaksanakan sudah benar.
• Periksa kondisi elektrolit serta hubungan pd masing 2 battery, kemungkinan
longgar pada kepala battery agar segera kencangkan dan selanjutnya pastikan
bahwa seluruhnya dalam kondisi baik.
• Periksa pula seluruh hubungan mulai dari solar generator, regulator, battery,
dan inverter bila tersedia. Bila ada hubungan yang kurang baik atau kendur
segera diperbaiki atau kencangkan.
• Pastikan tegangan operasi dan kapasitas beban telah sesuai dengan tegangan
dan kapasitas solar power supply.
• Periksa apakah lampu indikator pada regulator ada yang hidup, bila ada lampu
indikator menyala merah kemungkinan battery dalam keadaan kosong. Dalam
kondisi demikian sebaiknya beban dimatikan dahulu agar battery mengalami
proses pengisian dan setelah lampu indikator merah padam beban dapat

25. SOLAR CELL
Solar cell berfungsi sebagai pembangkit listrik dan merupakan suatu elemen
aktif yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik.
Sel surya yang pada umumnya mempunyai ketebalan minimum 0.3 mm terbuat
dari irisan bahan semi konduktor dengan kutup positip dan negatip, dimana
prinsip kerjanya dengan memanfaatkan efek foto voltaik (efek yang dapat
mengubah langsung cahaya matahari menjadi energi listrik, prinsip ini
ditemukan oleh Bacquerel berkebangsaan Perancis pada tahun 1839).
Bentuk dan
susunan dari
solar cell
Sel Surya Modul Solar
Generator

26. SEL SURYA ( PHOTOVOLTAIC )

27. Susunan Solar Cell.
• Tenaga listrik yang dihasilkan oleh 1 solar
cell mempunyai daya yang kecil, untuk
mendapatkan daya yang lebih besar maka
solar cell tersebut dihubungkan secara seri
atau paralel.
• Untuk memperbesar tegangan maka dipakai
hubungan seri, dan untuk menaikan
kemampuan arus, masing-masing rangkaian
seri tersebut diparalelkan.

28. • Susunan dari beberapa solar sel dinamakan
modul dan susunan beberapa modul
disebut array.
• Bila susunan solar sel terdapat m buah
fotovoltaik dlm hubungan seri dan n buah
dlm hubungan paralel, dan tiap sel surya
memp. arus Isc = Io dan tegangan Voc = Vo
untuk radiasi maksimum maka alat ini
mempunyai daya puncak sebesar :
Watt puncak : m.n. Io.Vo watt.
Tegangan Output : m.Vo volt
Arus maksimum : n.Io amper.

29. DAYA PEMBANGKIT PLTS.
Aa = E / (Iav x ηm)
n = Aa / Acm
P = n x Pm
Dimana: P = daya yang dibangkitkan oleh PLTS (W).
n = jumlah modul
Pm = daya maks sebuah modul (W)
E = Energi (Wh)
Iav = intensitas cahaya ratarata (W/m 2)
ηm = efisiensi modul (%)
Aa = luas panel sel surya (m2)
Acm = luas efektif sebuah modul (m2).

30. Contoh :
Untuk keperluan suatu rumah tangga diperlukan
tenaga listrik dengan uraian sebagai berikut:
N Jenis Waktu
O Beban Pengoperasian
Siang Malam
1 7 buah TL 10 W ,12 V 12 jam
2. 3 buah TL 40 W, 12 V 6 jam
3. 1 buah TV 35 W , 12 V 3 jam 6 jam
4. 1 buah pompa air 300 W, 12V 4 jam 2 jam
5. 1 buah radio tape 30 W, 12 V 4 jam 3 jam

31. Kebutuhan tersebut akan disuplai dengan menggunakan
Modul Sel Surya Fotovoltaik (PLTS) dengan data sbb :
Luas efektif modul = 0,3376 m2
Daya maksimum modul = 18,7 W
Efisiensi modul = 10 %
Intensitas Cahaya rata rata = 4450 W/m2
Untuk kontinuitas pelayanan beban, cadangan energi
disediakan (ditambahkan) dalam baterai 25 % kebutuhan
energi keseluruhan.
Hitunglah :
– Kebutuhan energi keseluruhan ..... dalam Wh
– Luas panel sel surya .................. (m 2)
– Jumlah modul untuk panel surya ......... (buah)
– Daya yang dibangkitkan oleh PLTS. ... (W)

32. Penyelesaian:
Pemakaian energi keseluruhnya:
(7x10x12)+(3x40x6)+(1x35x9)+(1x300x6)+(1x30x7)= 3885 Wh
Untuk cadangan dalam baterai 25 % x 3885 Wh = 971,25 Wh.
Total energi yang dibutuhkan = 4856,25 Wh.
Luas panel surya: Aa = E / (Iavx ηm)
= 4856,25 Wh / 4450x10% = 10,9129 m 2
Jumlah modul untuk panel surya : n = Aa / Acm
= 10,9129 m2 / 0.3376
=32,325 atau 32 buah
Daya yang dibangkitkan : P = n x Pm = 32 x 18,7 W = 596 W

33. Kehandalan terhadap kendala operasi :
Kendala operasi dari solar power supply sangat
terpengaruh oleh keadaan cuaca, karena
besarnya arus dan tegangan output berbanding
lurus dengan penyinaran cahaya pada cell serta
rendahnya effisiensi dari cell.
Solar power supply harus ditempatkan pada tempat
tempat yang dapat menampung sinar matahari
secara maksimum sejak matahari terbit sampai
tenggelam (pada area terbuka)

34. Sekian
Terima kasih

35. SOAL
1. Hitung jumlah modul sel surya (bulatkan) serta gambarkan
hubungan dari jumlah modul sel surya yang diperoleh bila :
Tegangan kerja arus searah : 24 volt
Tegangan kerja arus bolak balik : 220 volt
Daya beban adalah : 1000 watt
Lama operasi adalah 12 jam per hari.
Data solar modul adalah :
tegangan kerja per modul adalah : 12 volt
efisiensi total peralatan adalah : 0.70
arus nominal per hari adalah : 12.00 A
Bila pemakaian battery efektif selama 4 hari, efisiensi battery 75 % dan
battery yang dipilih tegangan operasi 12 V, 120 Ah. Hitung berapa
kebutuhan battery dan gambarkan hubungannya.

36. 2. Untuk keperluan suatu rumah tangga di rumahmu tentu diperlukan
tenaga listrik. Kebutuhan tersebut akan disuplai dari dengan
menggunakan Modul Sel Surya Fotovoltaik (PLTS) dengan data sbb:
Luas efektif modul = 0,3376 m2
Daya maksimum modul = 18,7 W
Efisiensi modul = 10 %
Intensitas Cahaya rata rata = 4450 W/m2
Untuk kontinuitas pelayanan beban, cadangan energi disediakan
(ditambahkan) dalam baterai 25 % kebutuhan energi keseluruhan.
Hitunglah :
2. Kebutuhan energi keseluruhan ..... dalam Wh
3. Luas panel sel surya .................. (m2)
4. Jumlah modul untuk panel surya ......... (buah)
5. Daya yang dibangkitkan oleh PLTS. ... (W)