Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Amerika adalah pengguna terbesar tenaga angin untuk membangkitkan listrik dengan total kapasitas terpasang 28.635 MW (28 Giga Watt). Negara kedua terbesar adalah Jerman. Menurut Kompas, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin China pada akhir 2009 diperkirakan mencapai 20 Giga Watt. Akhir tahun 2008, kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga angin China masih 12,15 Giga Watt.
Dengan besar kapasitas seperti itu, China akan melampaui Spanyol dan menjadi negara ketiga terbesar penghasil listrik dari tenaga angin di dunia.

Tenaga angin sejak zaman dulu digunakan oleh manusia, misalnya di Belanda angin oleh kincir angin (wind mill) digunakan untuk bidang pertanian menggiring beras, memotong kayu, (mekanikal), dan pompa air.

Energi angin adalah konversi dari eneri matahari. Matahari memanaskan sebagian bumi, menyebabkan udara panas yang mengalir ke atas karena lebih ringan, aliran udara dingin menggantikan udara panas - inilah yang disebut sebagai angin.

Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin. Cara kerjanya cukup sederhana, energi angin yang memutar turbin angin, diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin, sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi Listrik itu disimpan ke dalam baterai.

Ada dua dasar design turbin angin, vertikal dan horizontal. Sebuah turbin listrik terdiri dari:

• rotor, mengubah energi angin menjadi energi rotasi poros.
• Kotak tempat gearbox dan generator listrik
• Menara
• Perangkat elektronik

Output dari turbin angin tergantung dari besarnya turbin dan juga kecepatan angin. Untuk menentukan lokasi yang cocok untuk pembangkit listrik tenaga angin, biasanya kecepatan angin di monitor selama satu tahun. Rata-rata kecepatan angin 4 meter per detik untuk turbin angin skala rumah.

Tenaga yang dihasilkan oleh angin adalah pangkat tiga dari kecepatan angin. Contohnya kecepatan angin 12 mph (miles per hour, 1 mph = 0.44704 m / s) menghasilkan 1.768 lebih besar 33% dibandingkan dengan 11 mph yang menghasilkan 1.331 (11 * 11 * 11 = 1.331). Artinya pengaruh kecepatan angin sangat menentukan energi listrik yang dihasilkan.

Kalau bicara soal pembangkit listrik tenaga angin, harus kita bahas juga mengenai dampak lingkungan, misalnya terhadap binatang seperti burung, kelelawar dan tentu saja polusi udara. Keunggulan pembangkit listrik tenaga angin dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga surya tentu saja tenaga angin bisa juga dioperasikan pada malam hari.

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.

Energi untuk Masa Depan

Shell sering mengiklankan mengenai energi untuk masa depan, saya berkunjung ke www.shell.com/newenergyfuture untuk mencari tau apa yang dikerjakan perusahaan minyak menciptakan energi masa depan.

Seperti diketahui, produksi minyak akan menurun. Eksplorasi baru akan menimbulkan kerusakan lingkungan. Ini disadari oleh perusahaan minyak global seperti Shell. Berikut ini informasinya:
Energi fosil seperti minyak semakin berkurang, efisiensi pemanfaatan dan penghematan minyak diperlukan. Pengelompokan oleh Shell:

• Manajemen CO2
• Eksplorasi sumber baru
• Efisiensi penggunaan energi
• Diversifikasi energi

CO2 dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak, gas (lebih dibandingkan dengan dua item terdahulu). Di salah satu artikel saya membaca bahwa kemajuan industri di Cina memerlukan energi listrik lebih besar, sehingga meningkatkan CO2 dimana listrik banyak dihasilkan dari batu bara yang rendah kalori. Shell dalam hal ini memiliki beberapa teknologi baru seperti: penyimpanan CO di bawah tanah, teknologi yang mengubah batubara menjadi gas sintetis.

Eksplorasi sumber baru melalui teknologi, di laut dalam, optimalisasi reservoir lama. Optimalisasi reservoir dengan menyuntikan uap panas, bahan kimia untuk mencairkan, memudahkan aliran minyak untuk eksplorasi.

Efisiensi energi dengan pengembangan teknologi, penggunaan lebih sedikit bahan bakar fossil untuk meningkatkan energi. Misalnya mobil hemat bahan bakar, pendidikan & lomba untuk penghematan energi, oli (lubricant) untuk mengurangi gesekan mesin.

Diversifikasi energi, biofuel, pembuatan bahan bakar dari organisme hidup, tumbuhan: seperti alga, jagung. Membuat gas lebih mudah ditransportasi dan aman.

Untuk lebih detail baca di Shell.

Mencari Lampu DC untuk Solar Cell

Solar cell menghasilkan listrik arus searah DC, karenanya lebih effisien menggunakan lampu DC. Lampu DC memang masih mahal, akan tetapi secara jangka panjang lebih murah. Lampu DC adalah beberapa jenis:
* Lampu DC Compact Fluorescent
* Lampu DC LED
dan satu lagi adalah Lampu Induksi LVD.

Lampu CFL sering digunakan untuk menggantikan lampu pijar karena hemat energi. CFL terdiri dari dua bagian, bagian tabung Mercury, dan bagian electronic ballast yang terletak di pegangan lampu.

LED banyak ditemukan perangkat elektronik untuk mengindikasikan power, status dll. Perkembangan teknologi, Lampu LED sudah banyak digunakan untuk penerangan umum. Lampu LED sudah difungsikan sebagai lampu taman, lampu emergency, lampu penerangan jalan, lampu sorot/ flood light, lampu penerangan.

Harus diakui bahwa teknologi LED masih belum dapat menggantikan lampu Sodium, Metal Halide yang banyak digunakan untuk lampu penerangan jalan PJU dan juga lampu sorot yang digunakan untuk papan reklame, lampu di stadiun dll. Hal ini terutama dalam hal jumlah lumen, dan warna.

Saat ini sudah ada lampu induksi LVD. Lampu induksi LVD memiliki selubung phospor gelas kaca yang diisi dengan gas mercury dan menggunakan generator frekwensi tinggi untuk menghasilkan radio frequency magnetic field untuk mengemisikan radiasi ultra violet di dalam tabung lampu.

Seperti juga lampu fluorescent, lampu induksi LVD memerlukan electronic yang disebut sebagai magnetic generator.

Keunggulan lampu induksi LVD:

• Lumen effisiasi yang tinggi, hasil dari teknologi riset terbaru. Warna terang benderang.
• Tanpa penggunaan elektroda mempertinggi masa pakai sampai 100.000 jam.
• Lampu dapat langsung terang sesuai dengan spesifikasi. 
• Tanpa flicker.

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.

Sumber Listrik Baterai

Baterai sebagai sumber listrik portabel. Tanpa baterai kita kemana-mana tersambung dengan kabel. Baterai adalah sumber listrik arush searah - direct current. Baterai adalah kombinasi dari satu atau lebih bahan kimia yang menghasilkan listrik.

Baterai dari berbagai bahan kimia, menghasilkan tegangan listrik. Baterai ada dua jenis, yang sekali pakai dan yang dapat di-charge ulang. Besarnya arus yang disimpan dari baterai tergantung dari besarnya baterai tersebut:
* Zinc Carbon, Zinc chloride (baterai jenis heavy duty), alkaline, umumnya bahan yang digunakan untuk mainan anak-anak, senter, dll. Tegangan 1.5 Volt. Baterai bahan ini tidak dapat di charge ulang.
* Ni-MH, Nickel Metal Hidride, baterai yang bisa di-charge ulang, digunakan pada mainan anak-anak, senter, dll. Tegangan 1.2 V
* Lead Acid, sering juga disebut aki. Satu cel tegangannya adalah 2.1 Volt. Aki mobil 12 Volt terdiri dari 6 cell (12.6 Volt). Aki motor adalah terdiri 3 sel (6.3 Volt).
* Lithium Ion, baterai yang sering kita jumpai di handphone. Tegangan 3.7 Volt.

Dari tabel diatas, sekarang anda jadi tahu, kenapa batu baterai sekali pakai adalah 1.5 Volt, dan baterai isi ulang (contoh Enegizer, Sanya) tegangannya adalah 1.2 Volt. Dari segi kapasitas dalam Ampere Hour (Ah), jumlah Ampere yang dapat diberikan dalam satu jam, ukuran baterai:
* Baterai AAA sekali pakai 1250 mAh. Baterai isi ulang AAA 1000 mAh.
* Baterai AA sekali pakai 2890 mAh. Baterai isi ulang 700 - 2700 mAh.
* Baterai C sekali pakai 8350 mAh.
* Baterai D sekali pakai 20500 mAh.

Secara teoritis baterai isi ulang Ni-MH dapat digunakan sampai dengan 1000 kali (di bawah 2000 mAh), dan yang diatas 2500 mAh sekitar 500 kali. Umur dari baterai tergantung dari charging. Fast charging mengurangi umur baterai. Slow overnight charge juga harus cukup pintar untuk mendeteksi apabila baterai sudah terisi penuh, dan tidak lagi melakukan charging. Umumnya slow overnight charge untuk Ni-MH adalah sekitar 15 jam.

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.