1. 1
Makalah Elektronika Dasar
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk Keperluan
Rumah Tangga
DISUSUN OLEH
Nama: PEPIRAHMAYANI
Nim : 4151121052
Kelas: Fisika Dik D 2015
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2015/2016
2. 2
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan rahmat, taufik dan
hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk
maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini bisa dipergunakan sebagai salah
satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan dalam
profesi keguruan.
Harapan saya semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman
bagi para pembaca, sehingga penulis dapat memperbaiki bentuk maupun isi laporan ini
sehingga kedepannya dapat lebih baik.
Makalah ini saya akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang penulis
miliki sangatlah kurang. Oleh kerena itu kami harap kepada para pembaca untuk memberikan
masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.
Medan, November 2016
Pepi Rahmayani
3. 3
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ 1
DAFTAR ISI....................................................................................................................... 2
BAB I PENDAHULUAN................................................................................................... 3
1. Latar Belakang............................................................................................... 4
2. Rumusan Masalah.......................................................................................... 5
3. Tujuan Penulisan............................................................................................ 5
BAB II PEMBAHASAN .................................................................................................... 6
1. Pengertian Energi Surya.................................................................................. 6
2. Teknologi Energi Surya Fotovoltaik............................................................... 7
3. Teknologi Energi Surya Termal...................................................................... 9
4 Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya ........................................... 10
5. Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya ............................................... 11
6. Kelebihan dan Kelemahan Pembangkit Listrik Tenaga Surya ...................... 12
BAB III PENUTUP
1. Kesimpulan
2. Saran
BAB IV DAFTAR PUSTAKA
4. 4
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Indonesia adalah negara tropis yang hanya mengalami dua musim, panas dan hujan.
Matahari akan bersinar sepanjang tahun, meskipun pada musim hujan intensitasnya berkurang.
Kondisi iklim ini menyebabkan matahari dapat menjadi alternatif sumber energi masa depan
di Indonesia. Selain matahari, Indonesia juga mempunyai cadangan minyak dan gas bumi yang
relatif banyak. Sebagian telah dieksploitasi. Masalahnya minyak dan gas bumi adalah sumber
energi yang tidak terbaharui. Tanpa pemakaian yang bijaksana suatu saat sumber tersebut akan
habis Selain itu, pembakaran minyak dan gas bumi menimbulkan polusi udara. Ketika isu
lingkungan makin keras disuarakan oleh kelompok ‘hijau’, sumber energi yang ramah
lingkungan dan terbarui menjadi aset berharga.
Apalagi penggunaan energy surya Indonesia saat ini masih kurang dari 5% total
pemakaian energi nasional. kondisi bumi kita kian lama kian mengenaskan karena tercemarnya
lingkungan dari efek rumah kaca (green house effect) yang menyebabkan global warming,
hujan asam, rusaknya lapisan ozon hingga hilangnya hutan tropis. Semua jenis polusi itu rata-
rata akibat dari penggunaan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, uranium, plutonium, batu
bara dan lainnya yang tiada hentinya. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak
dapat diperbaharui, tidakb seperti bahan bakar non-fosil.
Dengan kondisi yang sudah sedemikian memprihatinkan, gerakan hemat energy sudah
merupakan keharusan di seluruh dunia. Salah satunya dengan hemat bahan bakar dan
menggunakan bahan bakar dari non-fosil yang dapat diperbaharui seperti tenaga angin, tenaga
air, energi panas bumi, tenaga matahari, dan lainnya. Duniapun sudah mulai merubah tren
produksi dan penggunaan bahan bakarnya, dari bahan bakar fosil beralih ke bahan bakar non-
fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk keperluan apa saja dan di mana saja
: bangunan besar, pabrik, perumahan, dan lainnya.
Selain persediaannya tanpa batas, tenaga surya nyaris tanpa dampak buruk terhadap
lingkungan dibandingkan bahan bakar lainnya.Untuk lebih mengetahui apa itu pembangkit
listrik tenaga surya atau kami singkat dengan PLTS maka dalam tulisan ini akan dijelaskan
secara singkat komponen-komponen yang membentuk PLTS, sistem kelistrikan tenaga surya.
5. 5
2. Rumusan Masalah
Melalui latar belakang di atas, maka adapun yang menjadi rumusan masalahnya adalah
sebagai berikut:
1. Bagaimana itu Pembangkit Listrik Tenaga Surya ?
2. Bagaimana prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya ?
3. Apa saja komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya ?
4. Mengetahui kelebihan dan kelemahan Pembangkit Listrik Tenaga Surya ?
3. Tujuan dan Manfaat Penulisan
Tujuan dari makalah ini agar peserta diskusi atau pembaca dapat mengetahui:
1. Mengetahui tentang Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
2. Mengetahui prinsip kerja dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
3. Mengetahui komponen Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
4. Mengetahui kelebihan dan kelemahan Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
6. 6
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 ENERGI SURYA
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas surya
(matahari) melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Energi surya
menjadi salah satu sumber pembangkit daya selain air, uap,angin, biogas, batu bara, dan
minyak bumi.
Teknik pemanfaatan energi surya mulai muncul pada tahun 1839, ditemukan oleh A.C.
Becquerel. Ia menggunakan kristal silikon untuk mengkonversi radiasi matahari, namun
sampai tahun 1955 metode itu belum banyak dikembangkan. Selama kurun waktu lebih dari
satu abad itu, sumber energi yang banyak digunakan adalah minyak bumi dan batu barat.
Upaya pengembangan kembali cara memanfaatkan energi surya baru muncul lagi pada tahun
1958. Sel silikon yang dipergunakan untuk mengubah energi surya menjadi sumber daya mulai
diperhitungkan sebagai metode baru, karena dapat digunakan sebagai sumber daya bagi satelit
angkasa luar.
Energi surya telah banyak diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa aplikasi energi
surya adalah:
1. Pencahayaan bertenaga surya,
2. Pemanasan bertenaga surya, untuk memanaskan air, memanaskan dan mendinginkan ruangan,
3. Desalinisasi dan desinfektifikasi,
4. Untuk memasak, dengan menggunakan kompor tenaga surya.
Energi surya merupakan salah satu energi yang sedang giat dikembangkan saat ini oleh
Pemerintah Indonesia karena sebagai negara tropis, Indonesia memiliki potensi energi surya
yang besar.
Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya
di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut :
1. Kawasan Barat Indonesia (KBI) dengan distribusi penyinaran sekitar 4,5 kWh/m2/hari dengan
variasi bulanan 10%
2. Kawasan Timur Indonesia (KTI) dengan distribusi penyinaran sekitar 5,1 kWh/m2/hari dengan
variasi bulanan sekitar 9%.
7. 7
Gambar 1. Sel surya
2.2 TEKNOLOGI ENERGI SURYA FOTOVOLTAIK
Salah satu cara penyediaan energi listrik alternatif yang siap untuk diterapkan secara
massal saat ini adalah Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF) atau secara umum dikenal
sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik (PLTS Fotovoltaik).
Sebutan SESF merupakan istilah yang telah dibakukan oleh pemerintah yang digunakan untuk
mengidentifikasikan suatu sistem pembangkit energi yang memanfaatkan energi matahari dan
menggunakan teknologi fotovoltatik. Jika dibandingkan energi listrik konvensional, SESF
terkesan rumit, mahal dan sulit dioperasikan.
Namun demikian, berdasarkan pengalaman operasional lebih dari 15 tahun di beberapa
kawasan di Indonesia, SESF merupakan suatu sistem yang mudah dalam pengoperasiannya,
handal dan memerlukan biaya pemeliharaan dan operasi yang rendah menjadikan SESF
mampu bersaing dengan teknologi konvensional pada sebagain besar kondisi wilayah
Indonesia yang terdiri dari pulau-pulau kecil dan tidak terjangkau oleh jaringan PLN dan
tergolong sebagai kawasan terpencil.
Selain itu, SESF merupakan suatu teknologi yang bersih dan tidak mencemari
lingkungan. Beberapa kondisi yang sesuai untuk penggunaan SESF antara lain pada
permukiman desa terpencil, lokasi transmigrasi dan perkebunan baik untuk penerangan rumah
maupun fasilitas umum. Pada umumnya, modul fotovoltaik dipasarkan dengan kapasitas 50
Watt-peak (Wp) dan kelipatannya. Unit satuan Watt-peak adalah satuan daya (Watt) yang dapat
dibangkitkan oleh modul fotovoltaik dalam keadaan standar uji (Standard Test Condition –
STC). Efisiensi pembangkitan energi listrik yang dihasilkan modul fotovoltaik pada skala
komersial saat ini adalah 14 –15%.
8. 8
Gambar 2. Skema instalasi solar home system 50 Wp
Komponen utama suatu SESF adalah :
1. Sel fotovolatik yang mengubah radiasi matahari menjadi listrik secara langsung. Produk
akhir dari modul fotovoltaik menyerupai bentuk lembaran kaca dengan ketebalan 6 –8 mm,
2. Balance of System (BOS) yang meliputi controller, inverter, kerangka modul peralatan
listrik, seperti kabel dan stop kontak,
3. Unit penyimpan energi (baterai),
4. Peralatan penunjang lainnya, seperti inverter untuk pompa, sistem terpusat dan sistem
hybrid.
Gambar 3. Model penggunaan SESF untuk keperluan rumah tangga
9. 9
Untuk pengembangan energi surya fotovoltaik di Indonesia, dapat digunakan berbagai strategi
berikut:
1. Mendorong pemanfaatan SESF secara terpadu, untuk keperluan penerangan (konsumtif)
dan kegiatan produktif,
2. Mengembangkan pemanfaatan SESF di perdesaan dan perkotaan,
3. Mendorong komersialisasi SESF dengan melibatkan pihak swasta,
4. Mengembangkan industri SESF dalam negeri berorientasi ekspor,
5. Mendorong terciptanya sistem dan pola pendanaan yang efisien dengan melibatkan dunia
perbankan.
2.3 TEKNOLOGI ENERGI SURYA TERMAL
Sebelumnya, pemanfaatan energi surya termal di Indonesia masih dilakukan secara
tradisional. Para petani dan nelayan di Indonesia memanfaatkan energi surya untuk
mengeringkan hasil pertanian dan perikanan secara langsung.
Sebenarnya, pemanfaatan energi surya termal dapat dikembangkan untuk berbagai keperluan,
seperti:
1. Pengering pasca panen,
2. Pemasak / kompor,
3. Pompa air,
4. Penyuling air.
Gambar 4. Kompor matahari
Dalam pengembangan energi surya termal di Indonesia, dapat digunakan beberapa strategi
berikut :
1. Mengarahkan pemanfaatan energi surya termal untuk kegiatan produktif, khususnya untuk
kegiatan agro industri,
10. 10
2. Mendorong keterlibatan swasta dalam pengembangan teknologi surya termal,
3. Mendorong terciptanya sistem dan pola pendanaan yang efektif,
Program pengembangan energi surya yang dapat dilakukan oleh pemerintah adalah :
1. Melakukan inventarisasi, identifikasi dan pemetaan potensi serta aplikasi teknologi
fototermik secara berkelanjutan,
2. Melakukan diseminasi dan alih teknologi dari pihak pengembang kepada pemakai
(agroindustri, gedung komersial dan lain-lain) dan produsen nasional (manufaktur, bengkel
mekanik dan lain-lain) melalui forum komunikasi, pendidikan dan pelatihan dan proyek-
proyek percontohan,
3. Melaksanakan standardisasi nasional komponen dan sistem teknologi fototermik,
4. Mengkaji skema pembiayaan dalam rangka pengembangan manufaktur nasional,
5. Meningkatkan kegiatan penelitian dan pengembangan manufkatur nasional,
6. Meningkatkan kegiatan penelitian dan pengembangan untuk berbagai teknologi fototermik
2.4 Prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Sel surya adalah dioda semikonduktor yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik
dan merupakan komponen utama dalam sistem PLTS. Menurut Anya P. Damastuti, dalam
cahaya matahari terkandung energi dalam bentuk foton. Pada siang hari modul surya
menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses
fotovoltaik. Ketika foton ini mengenai permukaan sel surya, elektron-elektronnya akan
tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Prinsip ini di kenal sebagai prinsip photoelectric.
Sel surya dapat tereksitasi karena terbuat dari material semikonduktor; yang mengandung
silicon. Silikon ini terdiri atas dua jenis lapisan sensitif: lapisan (tipe-n) dan lapisan positif
(tipe-p) Listrik yang dihasilkan oleh modul dapat langsung disalurkan ke beban ataupun
disimpan dalam baterai sebelum digunakan ke beban: lampu, radio, dll. Pada malam hari,
dimana modul surya tidak menghasilkan listrik, beban sepenuhnya dicatu oleh
battery. Demikian pula apabila hari mendung, dimana modul surya menghasilkan listrik
lebih rendah dibandingkan pada saat matahari benderang.
11. 11
2.5 Cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung digunakan atau disimpan
lebih dahulu ke dalam batere. Arus listrik yang dihasilkan adalah listrik dengan arus searah
(DC) sebesar 3.5 A. Besar tegangan yang dihasilkan adalah 0.4-0.5V. Kita dapat mendesain
rangkaian panel-panel surya, secara seri atau paralel, untuk memperoleh output tegangan
dan arus yang diinginkan. Untuk memperoleh arus bolak balik (AC) diperlukan alat
tambahan yang disebut inverter.
Prinsip kerja dari panel surya adalah jika cahaya matahari mengenai panel surya,
maka elektron – elektron yang ada pada sel surya akan bergerak dari N ke P, sehingga pada
terminal keluaran dari panel surya akan menghasilkan energi listrik. Besarnya energi listrik
yang dihasilkan oleh panel surya berbeda – beda tergantung dari jumlah sel surya yang
dikombinasikan didalam panel surya tersebut. Keluaran dari panel surya ini adalah berupa
listrik arus searah (DC) yang besar tegangan keluarnya tergantung dengan jumlah sel surya
yang dipasang didalam panel surya dan banyaknya sinar matahari yang menyinari panel
surya tersebut.
Keluaran dari panel surya ini sudah dapat digunakan langsung ke beban yang
memerlukan sumber tegangan DC dengan konsumsi arus yang kecil. Agar energi listrik
yang dihasilkan juga dapat digunakan pada kondisi – kondisi seperti pada malam hari
(kondisi saat panel surya tidak disinari cahaya matahari), maka keluaran dari panel surya ini
harus di hubungkan ke sebuah media penyimpanan (storage). Dalam hal ini adalah batere.
Tetapi ini tidak langsung dihubungkan begitu saja dari panel surya ke batere, tetapi harus
dihubungkan ke rangkaian Regulator, dimana didalam rangkaian tersebut terdapat rangkaian
pengisi Batere otomatis (Automatic charger).
Fungsi dari Regulator ini adalah untuk meregulasi tegangan keluaran dari panel
surya dan mengatur arus yang masuk ke Batere secara otomatis. Selain itu Regulator
berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus dari Panel Surya ke Batere secara
otomatis dan juga berfungsi untuk memutuskan aliran arus dari batere kebeban bila terjadi
hubungsingkat ataupun beban yang berlebihan. Tipe regulator yang dirancang disini adalah
tipe modifikasi atau gabungan antara seri dan paralel.
Panel Surya sebenarnya dapat langsung digunakan tanpa diberi rangkaian regulator
ataupun batere, tetapi ini tidak dilakukan karena dapat membebani kinerja dari panel (akibat
adanya beban yang berlebihan) sehingga tidak akan terjadi kerusakan yang fatal pada panel
12. 12
surya tersebut. Selain itu regulator ini juga berfungsi untuk mengamankan dari terjadinya
kelebihan beban dari panel surya sehingga panel surya tidak cepat rusak.
Hubungan batere dengan beban adalah dihubungkan paralel langsung ke beban. Jika
batere tersebut telah terisi dengan penuh. Untuk melindungi batere akibat adanya beban
yang berlebihan (over load) ataupun hubungsingkat pada beban, maka sebelum batere
dihubungkan langsung harus melewati rangkaian proteksi. Dimana fungsinya sudah cukup
jelas, yaitu untuk memproteksi ataupun melindungi batere akibat adanya beban yang
berlebihan (over load) ataupun hubungsingkat pada beban.
Jika kita menginginkan hasil keluaran listrik dari PLTS ini berupa listrik arus bolak-
balik (AC) maka PLTS yang sudah dapat mengeluarkan listrik arus searah (DC) ini harus
dihubungkan ke sebuah rangkaian elektronik / modul elektronik yang bernama Inverter DC
– AC. Dimana Inverter DC – AC. berfungsi untuk mengubah arus listrik searah (DC)
menjadi arus listrik bolak – balik (AC). Setelah arus listrik searah diubah menjadi arus listrik
bolak – balik, selanjutnya keluaran dari inverter ini yang telah berupa arus bolak – balik ini
dapat langsung digunakan untuk mencatu peralatan listrik dan elektronika yang
membutuhkan arus bolak-balik.
Besarnya tegangan dan daya keluaran yang dapat dihubungkan kebeban nantinya
harus sesuai dengan kemampuan inverter yang dipakai dan besarnya sistem penyimpanan
yang digunakan (besarnya ampere hour (AH) atau amper jam dari batere).
2.5 Kelebihan dan kelemahan Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
a. Keunggulan-keunggulan PLTS :
Tidak memerlukan bahan bakar, karena menggunakan sumber energi matahari yang
dapat diperoleh dimana saja secara cuma-cuma sepanjang tahun, sehingga
hampirtidak memerlukan biaya operasi.
Tidak memerlukan konstruksi yang berat dan menetap, sehingga dapat
dipasangdimana saja dan dapat dipindahkan bilamana dibutuhkan.
Dapat diterapkan secara sentralisasi (PLTS ditempatkan di suatu area dan
listrik yang dihasilkan disalurkan melalui jaringan distribusi ke tempat-tempat
yangmembutuhkan) maupun desentralisasi (sistem PLTS dipasang pada setiap
rumah,dengan demikian tidak diperlukan jaringan distribusi).
13. 13
Pada pola desentralisasi, gangguan pada satu sistem tidak akan mempengaruhisistem
yang lain dan tidak banyak energi yang terbuang pada jaringan distribusi.
Bersifat moduler; kapasitas listrik yang dihasilkan dapat disesuaikan
dengankebutuhan dengan cara merangkai modul secara seri dan paralel.
Dapat dioperasikan secara otomatis (unattendable) maupun menggunakan operator
(attendable).
Ramah lingkungan. Tidak menimbulkan polusi suara maupun polusi asap.
Tidak ada bagian yang bergerak, sehingga hampir tidak memerlukan
biayapemeliharaan, yang diperlukan hanya membersihkan modul apabila kotor
danmenambah air accu (aquades).
Umur pakai (life time) lebih dari 25 tahun
b. Kelemahan – kelemahan PLTS :
Modul surya memiliki efisiensi konversi yang rendah dibandingkan jenispembangkit
lainnya.
Untuk bekerja dengan baik, modul surya harus cukup mendapatkan
penyinaranmatahari (tergantung pada musim).
Memerlukan area yang luas untuk pemasangan modul surya untuk
mendapatkandaya keluaran yang tinggi.
Harga modul surya (skala kecil) masih mahal sehingga biaya pembangkitan yang
dihasilkan juga mahal.
14. 14
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari hasil pembuatan makalah ini, saya menarik kesimpulan bahwa Pembangkit
Listrik Tenaga Surya (PLTS) memiliki berbagai keuntungan dan juga sangat cocok
dikembangkan di Indonesia yang sangat berpotensi, karena beriklim tropis, dan kaya akan
perairanya. PLTS ini bisa digunakan sebagai pengganti pembangkit listrik berbahan bakar
fosil yang tidak terbarukan dan akan menimbulkan keuntungan secara materi dan kesehatan
lingkungan alam. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) memiliki Banyak manfaat
dalam kehidupan sehari hari terutama dalam rumah tangga.
3.2 Saran
Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang ramah lingkungan dan juga sumber
energinya terbarukan, sebaiknya kita sebagai warga masyarakat Indonesia mulai peduli dan
juga berpartisipasi untuk memakai serta mengembangkan teknologi PLTS .Jika, teknologi
ini berhasil berjalan dan berkembang pesat, dapat di bayangkan berapa jumlah polusi yang
berkurang. Serta juga dapat mengurangi Global Warming serta dampak yang di timbulknya.
Dan kemungkinan dari segi perekonomian daerah akan meningkat, sarana dan prasarana
dapat berjalan lancar. Sehingga nantinya akan menghasilkan SDM yang berkualitas.
15. 15
DAFTAR PUSTAKA
Fadel. 2013. Prinsip Kerja Dioda Zener http://fadelmi.blogspot.com/2013/04/prinsip- kerja-
dioda-zener.html (diakses pada tanggal 29 Oktober 2016 pukul 21.00 WIB)
Gunawan, Hanapi. 1986. Prinsip-prinsip Elektronik Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga
Septian, Alif. 2012. Pengertian Fungsi Dioda Zener http://teknikelektronika.com /pengertian-
fungsi-dioda-zener/ (diakses pada tanggal 29 Oktober 2016 pukul 21.00 WIB)
Setyawan, Danny. 2011. Regulator Tegangan http://elektronika-dasar.web.id/teori-
elektronika/regulator-tegangan/ (diakses pada tanggal 29 Oktober 2016 pukul 21.00 WIB)
