Solar Impulse Pesawat Surya Terbang Malam Hari

Pesawat terbang baling-baling menggunakan tenaga listrik dari baterai terbang 26 jam pada tanggal 7 Juli 2010 - 8 Juli 2010. Listrik disimpan ke dalam baterai oleh 12,000 solar cell di sepanjang dari sayap pesawat terbang tersebut. Panjang dari sayap Solar Impulse, nama pesawat tersebut, adalah 64 m.

Penerbangan ini membuktikan bahwa pesawat dapat terbang pada malam hari, dimana listrik baterai cukup untuk menghidupkan baling-baling.

Penerbangan ini adalah bagian dari serangkaian penerbangan lainnya untuk mencapai target terbang mengelilingi dunia pada tahun 2013. Untuk informasi Solar Impulse telah ditulis di blog ini.

Website Kumpulan Informasi Energi Listrik

Dunia berubah, informasi berbentuk digital mengubahnya. Koran berubah menjadi epaper. Kompas sudah mulai menyalurkan informasi dalam bentuk digital. Semua koran, majalah, buku berbentuk digital. Untuk membaca informasi digital dibutuhkan listrik.

Sebuah gambar anekdot menarik adalah yang pada tahun 1989-an pernah saya lihat. Di depan sebuah kantor yang penuh komputer, terdapat sebuah pencil di dalam kotak kaca. Kotak kaca tersebut mirip dengan kotak kaca, yang biasanya di dalam nya terdapat pemadam kebakaran (fire extinguisher). Ada pengumuman, tertulis "In case of emergency, break glass". Kalau keadaan mendesak, pecahkan kaca.

Dalam kantor yang serba  komputer, tidak adanya listrik menyebabkan pekerjaan terganggu. Pakailah pensil. Demikian pesan yang hendak disampaikan oleh gambar anekdot tersebut.

Komputer menguasai hajat hidup orang banyak, listrik adalah sumber dari semua komputer. Sebuah web site menyajikan informasi listrik dan energi yang dikumpulkan secara otomatis dari beberapa sumber. Tujuannya adalah untuk memberikan informasi mengenai perkembangan energi kelistrikan di Indonesia. Web site tersebut www.energilistrik.com menyajikan informasi dari sumber RSS.

Untuk membangkitkan listrik, ada dua alternatif yang mudah. Pertama, membeli generator, baik bensin ataupun diesel. Atau alternatif kedua adalah menggunakan tenaga matahari. Sinar matahari diubah menjadi listrik dengan menggunakan solar cell. Kelebihan dari generator adalah lebih murah, kekurangan generator adalah perlu maintenance dengan menhidupkan genset paling tidak sekali dalam sebulan, pengecekan filter oli, filter udara, dan aki.

Earth Hour 2010

Sabtu kemarin, saya nonton di National Geographic Channel (NGC), NGC akan mematikan siaran pada tanggal 27 Maret 2010, hari Sabtu, selama satu jam dari 2030 - 2130 waktu NGC (nah dimanakah itu...), untuk mendukung Earth Hour.

Earth Hour adalah suatu acara oleh World Wildlife Fund, dimana kita diminta untuk tidak menyalakan listrik yang tidak penting, misalnya televisi, air conditioning, radio, komputer, dll. Earth Hour berhubungan dengan penghematan listrik.

Seperti kita ketahui, listrik dibangkitkan dengan pembakaran batu bara, minyak bumi, gas, dll. Dengan hanya menyalakan alat listrik yang esensial (penerangan), maka konsumsi listrik akan sedikit. Pengurangan penggunaan listrik pada saat Earth Hour mengurangi pembakaran, untuk mengatasi perubahan iklim. Jadi Earth Hour adalah tindakan nyata untuk meningkatkan kesadaran kita mengenai perubahan iklim.

Earth Hour dimulai pada tahun 2007 di kota Sydney, kerjasama antara WWF dengan koran lokal The Sydney Morning Herald. Pada tahun 2007 tersebut, 2.2 juta penduduk kota Sydney ikut memadamkan lampu non esensial. Earth Hour kemudian berlanjut pada tahun berikutnya pada kota-kota di seluruh dunia.

Pada tahun 2010 ini kota Jakarta, melalui Pemprov DKI, mengeluarkan surat edaran dan imbauan mengajak masyarakat turut mematikan lampu selama satu jam. Pada tahun 2009, terjadi penurunan daya listrik sebesar 50 MW selama satu jam Earth Hour, untuk tahun 2010 diharapkan dapat menghemat daya listrik sekitar dua sampai tiga kali lipat atau 100 - 150 Megawatt.

Rencana pemadaman listrik akan dilakukan pada lima ikon di DKI Jakarta, yakni Bunderan Hotel Indonesia dan air mancurnya, Monas dan air mancur menarinya, Gedung Balaikota DKI, Patung Pemuda, dan air mancur Patung Arjuna Wiwaha. Imbauan kepada sekitar 700 pengelola gedung bertingkat di wilayah DKI Jakarta untuk turut berpartisipasi memadamkan lampu kantor selama satu jam. 

Earth Hour menyadarkan kita untuk lebih meningkatkan penggunaan energi terbarukan untuk menghasilkan tenaga listrik, seperti dengan menggunakan solar cells. 

Performansi dari Solar Cell Panel

Solar cell panel module memiliki kapasitas output: Watt hour. Solar cell panel 50 WP 12 V, memberikan output daya sebesar 50 Watt per hour dan tegangan adalah 12 Volt. Perhatikan di bagian belakang dari solar cell panel module tersebut, umumnya ada spesifikasi lainnya:

Electrical rating at 1.000 Watt/m2
AM 1.5, Temperature Cell 25 degree Celcius
Max. Power: 43 W
Voc: 21.4 V
Vmp: 17.3 V
Isc: 2.65 A
Imp: 2.5 A

Maximum Power, adalah titik operasi, dimana maksimun pengeluaran/ output yang dihasilkan oleh solar cells panel. Max. Power adalah W = V x I (voltase/ tegangan dikalikan arus)

Voc adalah Open Circuit Voltage, tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current).

Isc adalah Short Circuit Current, maksimum output arus dari solar cells panel yang dapat dikeluarkan pada saat tidak ada resistansi atau short circuit.

Vmp adalah tegangan maksimun, dan Imp adalah arus maksimun, pada saat ada beban, dari solar cell panel tersebut saat intensitas matahari 1.000 Watt/m2 dan temperatur dari solar cell panel adalah 25 derajat Celcius.

Performansi dari solar cell panel dipengaruhi oleh beberapa faktor internal dan eksternal. Faktor internal adalah bahan pembuatan solar cell panel. Faktor eksternal adalah pengaruh dari suhu, beban, intensitas cahaya matahari.

Bahan solar cells panel adalah crystalline silicon, dan lapisan tipis amorphous silicon. Sel crystalline silicon terdiri dari sel single crystalline yang lebih efisien dibandingkan dengan poly-crystalline, sedangkan amorphous tidak seefisien crystalline silicon solar cells.

Suhu yang tinggi menurunkan daya output dari solar cell panel, resistansi beban yang lebih kecil dan lebih besar dari pada Maximun Power Point, akan menurunkan output arus dari solar cell panel, intensitas cahaya matahari meningkatkan arus dari solar cell panel.

Informasi yang lebih detail dapat dibaca pada Solar Cell Panel Guide.

Cara Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

Panel surya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menghasilkan energi listrik dengan mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel silikon (di dalam solar cells atau sel surya) yang ada di panel surya (solar panel) disinari matahari/ surya, membuat photon bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah solar cells/ sel surya menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).

Perbedaan dari sel surya adalah dari materi pembuatannya:
Polikristal (Poly-crystalline)
Merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak. Type Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung.

Monokristal (Mono-crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.

Amorphous
Amorphous atau juga disebut thin film, adalah jenis yang paling tidak efisien. Untuk menghasilkan daya yang sama dengan crystalline, memerlukan permukaan sebesar dua kali.

Arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya dialirkan melalui kabel ke solar charge controller. Fungsi charge controller adalah untuk mengatur pengaturan pengisian baterai. Tegangan maksimun yang dihasilkan panel surya pada hari yang terik akan menghasilkan tegangan tinggi dan dapat merusak baterai.

Inverter, diperlukan apabila kita menggunakan perangkat Alternating Current (AC). Inverter adalah perangkat elektrik yang mengkonversikan tegangan searah (DC - direct current) dari baterai menjadi tegangan bolak balik (AC - alternating current).

Sistem PLTS terdiri dari:
* Panel surya/ solar panels
* Solar charge controller
* Baterai
* Inverter

Untuk perhitungan implementasi dapat dibaca juga di blog ini: Belajar Tenaga Surya Untuk Listrik dan Penerangan dan website Tenaga Surya.

Biaya Produksi Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Indonesia terletak di garis katulistiwa, sehingga Indonesia mempunyai sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata sekitar 4.8 kWh/m2 per hari di seluruh wilayah Indonesia. Dengan berlimpahnya sumber energi surya dan banyaknya wilayah di Indonesia yang belum memiliki aliran listrik, penggunaan energi surya untuk membangkitkan listrik adalah alternatif yang sangat menarik. Sayangnya biaya untuk membangkitkan listrik dengan tenaga surya adalah mahal.

Umumnya pembangkit listrik tenaga surya adalah menggunakan panel surya atau dalam bahasa inggris nya adalah solar panel. Solar panel/ panel surya adalah kumpulan dari sel silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari/ surya, membuat photon menghasilkan arus listrik. Sebuah sel silikon 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).

Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) ekonomis untuk daerah terpencil yang belum terjangkau oleh listrik dari Perusahaan Listrik Negara. Saat ini program pemerintah untuk komunikasi bagi daerah terpencil seperti USO (Universal Service Obligation) banyak memanfaatkan tenaga surya. USO mengimplementasikan telepon dan internet.

Selain itu PLTS juga banyak digunakan untuk televisi, pompa air, lemari pendingin PUSKESMAS, komunikasi BTS.

Biaya pokoknya listrik dari beberapa sumber daya adalah sebagai berikut:

* Dari bahan bakar minyak atau diesel Rp 1.600-Rp 1.800 per kilowatt hour (kWh)
* Batu bara Rp 250-Rp 350 per kWh
* Gas Rp 350-Rp 450 per kWh
* Panas bumi Rp 700-Rp 800 per kWh.

Lalu berapa biaya pokok dengan tenaga surya? Menurut Edn, harga nya pada 2010 diperkirakan menjadi USD 2,500 per kwh. Artinya sekitar Rp. 25.000.000 dengan kurs 10.000.

Belajar Tenaga Surya untuk Listrik dan Penerangan

Listrik yang dihasilkan tenaga surya dengan menggunakan cermin yang dipusatkan pada satu penerima, dan juga dengan menggunakan panel surya dari photovoltaic.

Pembangkit listrik yang umum adalah menggunakan panel surya photovoltaic. Panel surya menghasilkan listrik dari sinar matahari, diubah menjadi arus searah. Arus searah tersebut biasanya disimpan dalam aki. Dengan menginstalasi panel surya di atas atap rumah, kita sudah dapat menghasilkan tenaga listrik. Listrik yang dihasilkan tidak begitu besar, karena hal tersebut tergantung dari besarnya panel surya dan efisiensi.

Perhitungan adalah dalam watt per jam. Misalnya panel surya 50 Watt per jam lebih kecil dari 100 Watt per jam. Karena karakteristik matahari, umumnya untuk Indonesia, kita menghitung hasil maksimun tenaga listrik yang dihasilkan adalah sekitar 4 - 5 jam. Katakanlah dengan menggunakan 2 panel surya 100 Wp makan hasil maksimun adalah 2 x 100 x 5 = 1.000 Watt per hari. Jumlah Ampere yang dihasilkan adalah 1.000/ 12 V = 83 Ampere. Kita bisa menggunakan aki 12 V 100 Ah (Ampere hour) untuk menyimpan energi listrik tersebut.

Berapakah banyak lampu yang bisa kita pergunakan? Asumsi kita adalah menggunakan lampu DC CFL (Compact Fluorescent Lamp).
1 x 15 Watt x 12 jam = 180 Watt - untuk lampu depan rumah
1 x 15 Watt x 12 jam = 180 Watt - untuk lampu belakang rumah
4 x 15 Watt x 5 jam = 300 Watt - untuk lampu ruang keluarga
2 x 15 Watt x 4 jam = 120 Watt - untuk lampu ruang makan
3 x 15 Watt x 3 jam = 135 Watt - untuk lampu 2 ruang tidur
Total kebutuhan rumah adalah = 915 Watt.

Lalu bagaimana dengan TV? Kulkas? Berarti kita membutuhkan lebih banyak panel surya, dan batere. Akan tetapi TV dan Kulkas kan menggunakan arus bolak balik (AC). Iya PLN menghasilkan listrik bolah balik, sedangkan panel surya menghasilkan listrik searah (DC). Berarti untuk itu dibutuhkan inverter.

Perhitungan diatas dalam kondisi ideal, artinya pemakaian adalah sesuai dengan waktu yang disebutkan. Memang masih ada sisa 85 Watt per hari, yang akan terus disimpan di batere, yang dapat digunakan pada saat pemakaian lebih ataupun pada saat cuaca mendung.

Bagaimana dengan biaya? Perhitungan kasar adalah sebagai berikut:
Biaya per Watt hour untuk panel surya adalah Rp. 60.000, berarti kita butuh dana 200 x 60.000 = Rp. 12.000.000
Biaya charge controller 20 Ampere adalah sebesar Rp. 1.000.000
Biaya per Ampere hour untuk aki adalah sebesar 20.000 = 100 x 20.000 = Rp. 2.000.000
Total dana yang kita butuhkan adalah Rp. 15.000.000.

Informasi mengenai pembangkit listrik mandiri dengan tenaga surya dapat dibaca di panelsurya.com