Sde tm3x2

1,029 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,029
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
472
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Sde tm3x2

  1. 1. ENERGI PLANETER (Energi Nuklir, Magma dan Surya) Kuliah 3
  2. 2. Energi Nuklir (Nuclear energy) • Proses Nuklir fisi • Bahan bakar nuklir • Perkembangan PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) di dunia • Jenis-jenis teknologi PLTN • Proses Nuklir fusi • PLTN masa depan dengan teknologi fusi
  3. 3. Proses Nuklir Fusi dan Fisi • Definisi reaksi fusi adalah reaksi penggabungan beberapa inti ringan, disertai pengeluaran energy yang sangat besar. Proses ini merupakan kebalikan dari fisi, tetapi hasil terakhir sama yaitu energy yang dahsyat. • Perbedaan fisi dan fusi adalah pada prosesnya. Pada fisi, atom berat terbelah menjadi dua, sebaliknya pada fusi, atom ringan bergabung menjadi satu. • Reaksi nuklir fisi, terjadi akibat suatu neutron bebas menubruk inti atom uranium U-235 yang stabil, neutron tsb diserab oleh inti atom U-235 sehingga menjadi isotop U-236 yang tdk stabil. • Inti atom isotop U-236 tsb akhirnya terbelah menjadi beberapa atom lain yg lebih kecil serta melepaskan dua neutron berkecepatan tinggi. Proses pembelahan tersebut menghasilkan/ melepaskan sejumlah besar energi. • Dua neutron yg dilepaskan pada proses pembelahan tsb dapat menyebabkan terjadinya proses fisi berikutnya, sehingga terjadilah proses berantai. Apabila proses berantai tdk dikendalikan terjadilah ledakan. • Energi kinetik noutron cepat yang dihasilkan dari proses pembelahan inti U-235 perlu diperlambat oleh molekul yg berat seperti H2O sehingga energi kinetiknya berubah menjadi panas. H2o selain berfungsi sebagai pendingin reaktor juga sebagai Moderator untuk memperlambat kecepatan neutron bebas berkecepatan tinggi agar proses fisi berikutnya dapat terjadi. • Jumlah neutron yang dapat menghasilkan proses fisi berikutnya harus dikendalikan dengan batang kendali yang dapat menyerap/ menangkap neutron yg berkecepatan tinggi tsb, dengan mengatur keluar masuknya batang kendali dari reaktor nuklir.
  4. 4. Proses Nuklir Fisi
  5. 5. Reaksi fisi pada U-235
  6. 6. • Pada proses pembakaran Carbon (pada bahan bakar fosil) oleh O2 dihasilkan energi sekitar 4 eV, sehingga masa relatif C-12 dan U-235 dalam menghasilkan energi adalah sekitar 2,45 x 106 • Energi yang dihasilkan dari proses nuklir fisi sangat besar, sebagai gambaran energi yang dihasilkan dari 1 kg bahan bakar nuklir U-235 adalah sejumlah 17 Milyar kilo kalori atau setara dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran 2,4 juta kg (2400 ton) batubara • Reaksi berantai terkendali dapat terjadi di reaktor nuklir dengan ketentuan: – Terdapat moderator sehingga reaksi berantai dapat dimungkinkan – Kandungan U-235 dalam bahan bakar nuklir maksimum 3,2 % yang terdistribsi merata dalam dalam isotop U-238 • Hasil pembelahan dari isotop U-236 menghasilkan atom lain yang lebih kecil yang bersifat radioaktif, serta sinar alpha, betha, gamha yang menimbulkan panas peluruhan, serta elemen radioaktif lainnya. Oleh karena itu dalam PLTN, bahan dan elemen radiaktif tsb diamankan agar jangan sampai bocor keluar dengan sistem pengamanan yang berlapis=lapis. Proses Nuklir Fusi dan Fisi
  7. 7. Perbandingan konsumsi bahan bakar pembangkit termal 1000 MW
  8. 8. Proses Nuklir Fusi • Proses nuklir fusi terjadi secara alamiah di matahari. Jadi sebenarnya matahari merupakan reaktor nuklir raksasa. • Proses nuklir fusi terjadi apabila dua inti atom ringan bereaksi dan bertum ukan dengan bantuan cahaya/ panas membentuk inti atom yang lebih berat dengan melepaskan sejumlah energi yang besar. • Sebagai contoh disini dua atom Deuterium bertumbukan membentuk atom helium-3 sera melepaskan neutron dan sejumlah energi. • Atom deuterium merupukan turunan dari atom Hidrogen yang melepaskan salah satu elektronnya. • Jadi Reaksi nuklir fusi dapat dihasilkan dengan tumbukan dua inti atom hidrogen yang tersedia berlimlah dialam. Namun untuk menghasilkan tumbukan dua inti atom hidrogen sangat sulit karena adanya gaya ikatam antar atom hirogen yang sangat kuat. Salah satu caranya adalah dengan dipanasi inti atom terlepas dari elektronnya.
  9. 9. • Meskipun nuklir fusi relatif lebih aman dibandingkan dengan nuklir fisi, namun hingga saat ini masih dalam tarah di Laboratorium, belum ada PLTN komersial yang berdasarkan proses nuklir fisi. • Karena dalam merealisaikan proses nuklir fusi pada intinya kita mencoba mebuat reaksi nuklir yang terjadi pada inti matahari yang tentunya melibatkan temperatur yang sangat tinggi dan tekanan yang sangat besar. Proses Nuklir Fusi
  10. 10. Bahan bakar nuklir & siklusnya • Uranium-235 adalah satu-satunya material yang tersedia cukup banyak di alam dan sekaligus dapat dilakukan proses fisi. • Bahan bakar fisi lainnya adalah Uranium-233 yang dihasilkan dari Thorium- 232 dan Plutonium-239 yang dihasilkan dari Uranium-238 melalui proses penyerapan neutron. • Komposisi dari biji Uranium adalah 99,3% U-238 dan hanya 0,7% U-235. • Oleh karena komposisinya U-235 sangat kecil dalam biji Uranium, maka tidak bisa langsung menggunakan biji Uranium sebagai bahan bakar reaktor nuklir yang berpendingin air • Biji uranium tersebut perlu diperkaya (enrichment) komposisinya hingga komposisinya U-235 mencapai antara 2% - 5% . • Bahan bakar uranium yang mengandung U-235 antara 2% - 5% mampu melakukan reaksi fisi dengan moderator dan pendingin air. • Bahan bakar ini difabrikasi dalam bentuk pelet (UOX). • Bahan bakar yg telah digunakan dalam reaktor akan menghasilkan limbah radioaktif nuklir, yang bisa langsung simpan atau diproses ulang menjadi bahan baakar (MOX)
  11. 11. Komposisi biji uranium
  12. 12. Sumber cadangan Uranium dunia
  13. 13. Fuel enrichment
  14. 14. Perkembangan kebutuhan Uranium dunia
  15. 15. Kebutuhan bahan bakar nuklir dunia
  16. 16. Perkembangan harga Uranium di dunia
  17. 17. Proses Kerja PLTN • Perbedan pokok dan PLTN dengan PLTU adalah sumber energi panasnya. PLTN mendapatkan sumber energi panas dari energi yang dilepaskan dalam reaksi nuklir fisi, sedangkan PLTU dari hasil pembakaran bahan bakar fosil (batubara, minyak, gas) • Proses pemanfaatan panas dari hasil reaksi nuklir fisi adalah sbb : – Bahan bakar nuklir mengalami reaksi fisi sehingga melepaskan energi dalam bentuk panas dalam jumlah besar – Panas hasil reaksi nuklir fisi tersebuat dimanfaatkan untuk menguapkan air pendingin, bisa pendingin dalam proses primer maupun sekunder tergantung jenis reaktor nuklirnya – Uap air yang dihasilkan digunakan untuk memutar turbin uap yang selanjutnya akan menggerakkan generator untuk mengahasilkan listrik • oleh karena energi panas yang dilepaskan dalam reaksi nuklir fisi tersbut cukup besar, maka pada umumnya ukuran PLTN adalah dalam ribuan MW
  18. 18. Perbedaan proses kerja PLTU & PLTN
  19. 19. pressurized water reactor (PWR) : 1.reactor block 2.cooling tower 3.reactor 4.control rod 5.support for pressure 6.steam generator 7.fuel element 8.turbine 9.generator 10.transformer 11.condenser 12.gaseous 13.liquid 14.udara 15.Udara lembab (humid) 16.river 17.cooling-water circulation 18.Primary circuit 19.Secondary circuit 20.water vapor 21.pump
  20. 20. Jenis-jenis teknologi PLTN • Komponen utama dari PLTN adalah reaktor daya. Pada awalnya reaktor nuklir yang dikembangkan oleh berbagai negara tidak ada yang sama. • Perbedan tersebut tergantung pada penggunakan bahan bakar, moderator, jenis pendingin dan lainnya. • Amerika dan Rusia negara yg mula-mula mampu melakukan pengayaan bahan bakar nuranium, sehingga reaktornya menggunakan uranium diperkaya. Sedangkan Inggris, Perancis dan Canada reaktornya menggunakan uranium alam. • Sebagian besar reaktor daya di dunia ini merupakan reaktor daya jenis Reaktor Air Ringan atau LWR (Light Water Reactor). Disebut LWR karena moderatornya menggunakan H2O kemurnian tinggi yang sekaligus berfungsi sebagai pendingin reaktor. • Jenis reaktor ini ada dua yaitu Reaktor Air Tekan atau PWR (Presurise Water Reactor) dan Reaktor Air Didih atau BWR (Boiling Water Reactor). • Disamping itu ada jenis reaktor yang lain yaitu : Reaktor Air Berat atau HWR (Heavy Water Reactor), Reaktor Magnox, Reaktor Temperatur Tinggi
  21. 21. • Proses kerja dan karakteristik BWR : – Uap air dihasilkan langsung dalam bejana reaktor daya. – Panas hasil reaksi fisi digunakan langsung untuk menguapkan air pendingin dan uap air yang terbentuk langsung dipakai memutar turbin – Air dalam bejana reaktor berada pada temperatur sekitar 285 oC dengan tekanan jenuh 70 Atmosfir. – Tidak memiliki perangkat pembangkit uap sendiri – Pada bejana reaktor bagian atas terdapat perangkat pemisah dan pengering uap, air yg tidak diuapkan terkumbul dalam bejana bagian bawah dan disirkulasikan kembali bersama uap air keluaran turbin yng sdh didinginkan dalam kondenser. – Karena tekanan uapnya cukup tinggi, digunakan turbin bertekanan tinggi dan rendah, sehingga dpt diperoleh efisiensi sekitar 34 % Jenis-jenis teknologi PLTN
  22. 22. Skema BWR
  23. 23. • Proses kerja dan karakteristik PWR : – Menggunakan dua macam pendingin yaitu pendingin primer dan pendingin sekunder. Panas yang dihasilkan dari reaksi fisi dsigunakan untuk memanaskan air pendingin primer, didalam reaktor terdapat alat pengontrol tekanan (Presuriser) berupa sebuah tangki dengan pemanas dan penyemprot air untuk mempertahankan tekanan sistem pendingin primer. – Tekanan pada sistem pendingin primer dipertahankan pada 150 Atm dengan suhu 300 oC. – Air dari sistem pendingin primer tsb dialirkan pada pembangkit uap atau penukar panas, sehingga terjadi pertukaran panas antara sistem pendingin primer dengan sistem pendingin sekunder. – Uap yang terbentuk pada sistem pendingin sekunder digunakan untuk memutar turbin. – Dari Aspek efisiensi PWR lebih rendah dari BWR, namun dari aspek keselamatan lebih baik, karena sistem primer merupakan sistem tertutup, sehingga bila terjadi kebocoran tdk sampai keluar. Jenis-jenis teknologi PLTN
  24. 24. Skema PWR
  25. 25. • Proses kerja dan karakteristik HWR (Heavy Water Reaktor) : – Merupakan jenis reaktor yang menggunakan air berat (D2O) sebagai moderator sekaligus pendingin. Menggunakan bahan bakar uranium alam, sehingga harus digunakan D2O yang memiliki daya serap neutron rendah. – Reaktor HWR yang paling terkenal adalah CANDU (Canadian Deuterium Uranium). – Seperti halnya PWR, HWR menggunakan dua sistem pendingin yaitu pendingin primer dan pendingin sekunder, sistem pembangkit uap serta sistem pengontrol tekanan . – D2O hanya digunakan pada sistem pendingin primer, sedangkan sistem pendingin sekunder menggunakan H2O – Dalam pengoperasian kemurnian D2O harus dijaga pada tingkat 95% hingga 99,8%. D2O merupakan bahan yang harganya mahal serta secara fisik dan kimiawi sulit dibedakan dengan H2O. Oleh karena itu perlu ada sistem penanggulangan kebocorannya baik uap maupun cairannya. – Jenis-jenis teknologi PLTN
  26. 26. • Proses kerja dan karakteristik MR (Magnox Reactor) : – Menggunakan bahan bakar dalam bentuk logam uranium atau paduannya yang dimasukkan dalam selongsong paduan magnesium. – Pada sistem pendingin primer digunakan gas CO2 , grafit sebagai moderator dan bahan bakar uranium alam – Panas hasil reaksi fisi diambil dengan mengalirkan gas CO2 melalui elemen bakar menuju sistem pembangkit uap. – Reaktor jenis ini banyak digunakan di Inggris. Hasil pengembangan jenis reaktor ini adalah AGR (Advance Gas cooled Reactor) dimana bahan bakar yang digunakan adalah uranium sedikit diperkaya, guna meningkatkan efisiensi thermal. • Proses kerja dan karakteristik HTR (High Temperatur Reactor) : – Menggunakan pendingin gas helium (He) pada sistem pendingin primer, sehingga mampu menghasilkan panas hingga 750 oC dan efisiensi thermal 40 % Jenis-jenis teknologi PLTN
  27. 27. Perkembangan PLTN di dunia
  28. 28. Perkembangan PLTN di dunia
  29. 29. Sekilas bahaya radiasi nuklir
  30. 30. Keuntungan dan kerugian Keuntungan Kerugian Kebutuhan volume bahan bakar sedikit Harga bahan bakar mahal Kebutuhan lahan lebih sedikit Biaya pembangunan mahal Biaya operasi murah Pembangunan & komisioning membutuhkan tenaga ahli Sangat ekonomis bila produksi listriknya besar Fission mengasilkan sisa bahan bakar yg Radio-active yg bisa menyebabkan polusi nuklir Jumlha cadangan nuklir di dunia cukup tersedia Biaya pemeliharaan tinggi Keandalan operasi tinggi Tidak cocok untuk beban yang bervariasi Tidak memerlukan jumlah air yg banyak untuk pendingin Sisa bahan bakar sulit dikelola
  31. 31. Nonrenewable EnergyRenewable Energy
  32. 32. Energy surya langsung Untuk itu perlu diketahui : • Besar energi surya yg dibutuhkan • Proses Konversi energi surya : – Thermal – Photovoltaic • Potensi dan trend perkembangannya Energi surya (Solar energy) adalah energi yang diperoleh melalui penangkapan sinar dan panas yang dipancarkan matahari.
  33. 33. Solar constant : rata-rata solar energy yang mencapai bumi = 1000 W/m2
  34. 34. Kurva Radiasi surya harian (daily solar radiation) umum juga disebut Peak Solar Hour. Jumlah energi surya yng sampai ke bumi perhari persatuan luas.
  35. 35. Kebutuhan lahan untuk energi surya
  36. 36. Kebutuhan lahan (contoh)
  37. 37. Konversi energi surya langsung • 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
  38. 38. Pemanfatan panas energi surya secara Pasif Energi surya Pasif: Memanfaatkan energi panas matahari secara langsung tanpa sama sekali melibatkan suatu sistem mekanis.
  39. 39. Pemanfaatan panas energi surya secara Aktif Energi surya termal (solar thermal energy): menghasilkan air panas bertemperatur rendah/ medium untuk kebutuhan pemanasan dirumah/ gedung.
  40. 40. • 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
  41. 41. 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.
  42. 42. • 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
  43. 43. Proses konversi thermal elektrik • Teknologi konversi thermal-elektrik antara lain :  Pemusat surya (solar concentrator), dapat berupa :  Menara surya (solar tower)  Parabola surya silindris  Dish system  Steam generator  Penukar panas (heat exchanger)  Turbin & generator
  44. 44. Concentrating Solar • Focussing sunlight into a beam • Uses lenses or mirrors and tracking systems. • Key technology issues: – Parabolic Trough – Tower • Two key ways to use: – Generate Electricity allowing sun beam to fall on a photovoltaic cell (CPV) – Generate Electricity/Heat thru the use of steam (CSP/Solar Heat)
  45. 45. Concentrating Technology: Parabolic Trough Komponen utama: parabolic trough reflector: memantulkan radiasi surya ke penerima (receiver) di titik pusat (focal point). Umumnya sebagai pemantul digunakan cermin yang membentuk parabola. receiver tube or heat collection element: Mengumpulkan/ menyerap energi surya. Terdiri dari penyerap dari bahan metal yang ditutupi kaca. suntracking system: Mengarahkan dan memfokuskan reflector ke matahari. The support structure: Source: Abengoa Site
  46. 46. Concentrating Technology: Tower Komponen utama : Heliostats Menangkap radiasi surya dan mengarahkan / memantulkan ke penerima/ receiver. Terdiri dari permukaan pemantul/ reflective (glass mirrors), struktur penumpu dan mekanisme untuk mengarahkan ke matahari receiver Mentransfer panas yang diterima ke fluida kerja (air atau , molten salts, etc.). Fluida ini di alirkan ke bagian pemindah panas untuk menghasilkan uap air tower Sebagai pendukung receiver yang harus diletakkan pada ketinggian tertentu diatas heliostats, untuk menghindari bayangan. Source: Abengoa Site
  47. 47. 55 HEATING WATER SYSTEM water tube Focus concave mirror platform condenser steam flow water flow cold water hot water sunbeam (semi-filling) Water heater (boiler) At the focus of CM, the temperature is very high. Platform must be movable-to move the CM and follow the sun movement ( rays of light parallel to the axis ) for maximal efficiency.
  48. 48. • 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 Solar pond power plant
  49. 49. • 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
  50. 50. Jenis solar colector
  51. 51. • Suatu sistem pemanas air dibutuhkan dengan volume perhari 100 liter dengan kenaikan suhu minimum 20 oC • Berapa daya energi surya yang dibutuhkan dan luas kolektornya • Energi yg diperlukan = volume air x kenaikan suhu x panas spesifik dari air • Panas spesifik air adalah 1,16 kWh/ oC/m3 • Energi yg dibutuhkan = 100 liter x 20 oC x 1,16 Wh/ oC/liter = 2320 Wh • Bila diasumsikan Peak Sun Hour adalah 5 jam per hari (5 h), maka daya yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 100 liter air 20 oC adalah = 2320 Wh/5 h = 464 Watt • Rata-rata atau standart solar constant adalah 1000 W/m2 • Bila efisiensi flat plate colector adalah 20 %, maka solar radiasi yng dapat dimanfaatkan adalah hanya 200 W/m2 • Luas flat plate colector yang dibutuhkan adalah = 464 / 200 = 2,32 m2 • Sehingga kita mencari / membuat flat plate colector seluas 2,5 m2
  52. 52. Solar Cell (PV) Light Electricity Solar cell atau Photovoltaic (PV)
  53. 53. Apa itu Solar Cell? • 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.
  54. 54. 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.
  55. 55. Principle p-n Junction Diode. Silicon Solar cell Ref. Soft Condensed Matter physics group in univ. of Queenland
  56. 56. Dalam pembuatan bahan semikonduktor PV umumnya digunakan silikon Proses konversi Photovoltaic (PV)
  57. 57. Pada p-n juction terjadi band gap(Eg) dan daya serap cahaya adalah fungsi dari Eg.
  58. 58. • 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 Potensi solar cell
  59. 59. Solar Grade Silicon Supply-Demand (MT/year) 0 5 000 10 000 15 000 20 000 25 000 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 SOG Polysilicon supply SOG Polysilicon demand
  60. 60. Actual Growth vs. Historic Forecasts Actual market development
  61. 61. PROSES FABRIKASI SOLAR PANEL
  62. 62. Polysilicon Wafer Solar Cell Solar Module Chemical Process (purification) Casting Cutting Surface Treatment Assembly Systems Installation Operation Rantai nilai PV cell (multi-crystalline)
  63. 63. PV Efficiency • Bandgap Energy (Eg) – Jumlah energi untuk mengeluarkan/ melepaskan electron. – Eg dari bahan PV dibuat agar sebanyak mungkin cahaya matahaei dikonversi ke listrik – Crystalline silicon memilki bandgap energy of 1.1 electron-volts (eV). – Bandgap energi dari beberapa bahan PV semiconductors berkisar antara 1.0 to 1.6 eV. • Cara lain untuk meningkatkan PV efficiences: – Menggunakan multiple p/n junctions (multi-junction cells) – Menggunakan antireflective coating guna menangkap sebanyak mungkin cahaya. – Memaksimumkan jumlah photons yang diserap oleh p-layer. – Meminimumkan jumlah elektron yg agar tidak bertemu dan bergabung kembali dengan holes sebelum lepas dari PV cell.
  64. 64. Semi Conductors used in PV Cells • Crystalline Silicon - most common (1st generation) • Involves sawing wafers (~200 µm) from ingots – Single-Crystalline Si: highly purified silicon – Poly-Crystalline Si: silicon is of less purity – Ribbon Si: grown from molten silicon instead of an ingot. • Thin film material (< 5 µm) – 2nd generation – The advantages are light weight and low cost and that they can be deposited over large areas by chemical vapor deposition. • Third Generation. Current research ongoing: – dye-sensitized titania solar cells – organic photovoltaics – Solar tandem cells – and …
  65. 65. Cost goals for third generation solar cells Efficiency and cost projections for first-, second- and third generation photovoltaic technology (wafers, thin-films, and advanced thin-films, respectively) Source: University of New South Wales
  66. 66. - An individual PV cell typically produces between 1 and 2 watts Solar Cell, Module, Array
  67. 67. Uses for Solar Energy
  68. 68. A photovoltaic module generates electricity that can be used directly or stored in batteries for later use. PHOTOVOLTAIC MODULES
  69. 69. Solar Home Systems Space Water Pumping Telecom Main Application Areas – Off-grid
  70. 70. Residential Home Systems (2-8 kW) PV Power Plants ( > 100 kW) Commercial Building Systems (50 kW) Main Application Areas Grid Connected

×