ENERGI MATAHARI
Disusun oleh:
• Abdi Xtama (o2)
• Alex Lukman (04)
• Diah Putri S. (19)
• Faisda Aninda M.K (29)
• Fakhrizal Ahmad (30)
SMA N 1 BANGUNTAPAN BANTUL YOGYAKARTA
Pengertian sumber daya alam energi matahari:
Sumber daya energi matahari yang bermanfaat bagi kehidupan manhusia.
Struktur dan lapisan matahari:
Matahari memiliki enam lapisan yang masing-masing memiliki karakteristik tertentu.Keenam lapisan tersebut meliputi inti Matahari, zona radioaktif, dan zona konvektif yang membentuk lapisan dalam (interior); fotosfer; kromosfer; dan korona sebagai daerah terluar dari Matahari.
1. Inti Matahari
Inti adalah area terdalam dari Matahari yang memiliki suhu sekitar 15 juta derajat Celcius (27 juta derajat Fahrenheit). Berdasarkan perbandingan radius/diameter, bagian inti berukuran seperempat jarak dari pusat ke permukaan dan 1/64 total volume Matahari. Kepadatannya adalah sekitar 150 g/cm3. Suhu dan tekanan yang sedemikian tingginya memungkinkan adanya pemecahan atom-atom menjadi elektron, proton, dan neutron. Neutron yang tidak bermuatan akan meninggalkan inti menuju bagian Matahari yang lebih luar. Sementara itu, energi panas di dalam inti menyebabkan pergerakan elektron dan proton sangat cepat dan bertabrakan satu dengan yang lain menyebabkan reaksi fusi nuklir (sering juga disebut termonuklir).Inti Matahari adalah tempat berlangsungnya reaksi fusi nuklir helium menjadi hidrogen. Energi hasil reaksi termonuklir di inti berupa sinar gamma dan neutrino memberi tenaga sangat besar sekaligus menghasilkan seluruh energi panas dan cahaya yang diterima di Bumi Energi tersebut dibawa keluar dari Matahari melalui radiasi.
2. Zona radiatif
Zona radiatif adalah daerah yang menyelubungi inti Matahari. Energi dari inti dalam bentuk radiasi berkumpul di daerah ini sebelum diteruskan ke bagian Matahari yang lebih luar. Kepadatan zona radiatif adalah sekitar 20 g/cm3 dengan suhu dari bagian dalam ke luar antara 7 juta hingga 2 juta derajat Celcius. Suhu dan densitas zona radiatif masih cukup tinggi, namun tidak memungkinkan terjadinya reaksi fusi nuklir.
3. Zona konvektif
Zona konvektif adalah lapisan di mana suhu mulai menurun. Suhu zona konvektif adalah sekitar 2 juta derajat Celcius (3.5 juta derajat Fahrenheit). Setelah keluar dari zona radiatif, atom-atom berenergi dari inti Matahari akan bergerak menuju lapisan lebih luar yang memiliki suhu lebih rendah.[ Penurunan suhu tersebut menyebabkan terjadinya perlambatan gerakan atom sehingga pergerakan secara radiasi menjadi kurang efisien lagi. Energi dari inti Matahari membutuhkan waktu 170.000 tahun untuk mencapai zona konvektif. Saat berada di zona konvektif, pergerakan atom akan terjadi secara konveksi di area sepanjang beberapa ratus kilometer yang tersusun atas sel-sel gas raksasa yang terus bersirkulasi. Atom-atom bersuhu tinggi yang baru keluar dari zona radiatif akan bergerak dengan lambat mencapai lapisan terluar zona konvektif yang lebih dingin menyebabakan atom-atom tersebut "jatuh" kembali ke lapisan teratas zona radiatif yang panas yang kemudian kembali naik lagi. Peristiwa ini terus berulang menyebabkan adanya pergerakan bolak-balik yang menyebabakan transfer energi seperti yang terjadi saat memanaskan air dalam panci. Oleh sebab itu, zona konvektif dikenal juga dengan nama zona pendidihan (the boiling zone). Materi energi akan mencapai bagian atas zona konvektif dalam waktu beberapa minggu.
4. Fotosfer
Fotosfer atau permukaan Matahari meliputi wilayah setebal 500 kilometer dengan suhu sekitar 5.500 derajat Celcius (10.000 derajat Fahrenheit) Sebagian besar radiasi Matahari yang dilepaskan keluar berasal dari fotosfer. Energi tersebut diobservasi sebagai sinar Matahari di Bumi, 8 menit setelah meninggalkan Matahari.
5. Kromosfer
Kromosfer adalah lapisan di atas fotosfer. Warna dari kromosfer biasanya tidak terlihat karena tertutup cahaya yang begitu terang yang dihasilkan fotosfer. Namun saat terjadi gerhana Matahari total, di mana bulan menutupi fotosfer, bagian kromosfer akan terlihat sebagai bingkai berwarna merah di sekeliling Matahari. Warna merah tersebut disebabkan oleh tingginya kandungan helium di sana.
6. Korona
Korona merupakan lapisan terluar dari Matahari. Lapisan ini berwarna putih, namun hanya dapat dilihat saat terjadi gerhana karena cahaya yang dipancarkan tidak sekuat bagian Matahari yang lebih dalam. Saat gerhana total terjadi, korona terlihat membentuk mahkota cahaya berwarna putih di sekeliling Matahari. Lapisan korona memiliki suhu yang lebih tinggi dari bagian dalam Matahari dengan rata-rata 2 juta derajat Fahrenheit, namun di beberapa bagian bisa mencapai suhu 5 juta derajat Fahrenheit.
Faktor-faktor yang mempengarhi penerimaan intensitas penyinaran matahari:
Sumber panas bagi bumi dan planet-planet lainnya dalam sistem tata surya (solar system) adalah energi matahari. Tinggi rendahnya intensitas penyinaran matahari bergantung pada sudut datang sinar matahari, letak lintang, jarak atau lokasi daratan terhadap laut, ketinggian tempat, dan penutupan lahan oleh vegetasi. Intensitas penyinaran matahari di suatu wilayah dengan wilayah lain lainnya berbeda- beda. Hal ini mengakibatkan suhu udara di setiap wilayah berbeda-beda.
Kondisi suhu udara sangat berpengaruh terhadap kehidupan tumbuhan dan hewan. Jenis spesies tertentu memiliki persyaratan terhadap suhu lingkungan yang ideal atau suhu optimum bagi kehidupannya. Batas suhu maksimum dan minimum bagi persyaratan tumbuh tanaman dan hewan dinamakan toleransi spesies terhadap suhu.
Pengelolan energi matahari:
1. Pembangkit Listrik Tenaga Matahari
Pembangkit Listrik Tenaga Surya, adalah pembangkit yang memanfaatkan
sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik. Alat utama untuk menangkap, perubah
dan penghasil listrik adalah Photovoltaic yang disebut secara umum Modul / Panel Solar Cell.
Dengan alat tersebut sinar matahari dirubah menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron
negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran
elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi
battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan. Rata-rata produk modul solar cell
yang ada dipasaran menghasilkan tegangan 12 s/d 18 VDC dan ampere antara 0.5 s/d 7 Ampere.
Modul juga memiliki kapasitas beraneka ragam mulai kapsitas 10 Watt Peak s/d 200
Watt Peak juga memiliki type cell monocrystal dan polycrystal. Komponen inti dari sistem
PLTS ini meliputi peralatan : Modul Solar Cell, Regulator / controller, Battery / Aki, Inverter
DC to AC, Beban / Load. Perusahaan kami telah mengembangkan beberapa produk PLTS
yang digunakan untuk rumah tangga dengan skala kecil, contoh paket produk kami
adalah Penerangan Listrik Rumah (PLR). Dengan paket produk PLR tersebut dapat
dimanfaatkan untuk para penduduk di Indonesia untuk solusi akan kebutuhan listrik
yang di daerahnya sulit dijangkau listrik PLN atau di daerah pelosok dan produk paket
PLR ini dari waktu ke waktu juga dibutuhkan beberapa konsumen perkotaan dan perusahaan
dengan maksud mengkombinasikan dengan listrik PLN. Rata-rata produk paket PLR ini
digunakan untuk lampu-lampu penerangan di rumah, kantor, tempat ibadah, tempat umum
dengan skala kecil dan menengah dan hasilnya dari penggunaan tersebut kalau dihitung secara
besar diseluruh Indonesia, maka defisit akan listrik PLN akan teratasi karena PLR turut
membantu dalam program penghematan listrik. Bayangkan bila tiap rumah, kantor,
tempat ibadah, tempat umum di seluruh pulau jawa beberapa peralatan lampu penerangannya
diganti / dikombinasi dengan sistem PLTS, maka penghematan dalam listrik PLN akan
terwujud secara nyata. Kalo ragu coba dihitung saja, misal 3 lampu 8 Watt (PLS/Cool day light, lumen cahanya sama dengan lampu pijar 40 Watt)untuk tiap rumah menggunakan PLTS maka, (8 Watt x 3 buah) x 20juta/malam (Perkiraan Pemakai PLN) = 480.000.000 Watt/malam. Bayangkan berapa besar penghematan dalam 1 malam saja!. Kami bukan mempromosikan produk kami agar bisa terjual, cuma kami membantu kelangkaan / kesulitan akan energi khususnya listrik yang semakin lama sulit didapat.
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.Di negara-negara industri maju
seperti Jepang, Amerika Serikat, dan beberapa negara di Eropa dengan bantuan subsidi
dari pemerintah telah diluncurkan program-program untuk memasyarakatkan listrik tenaga
surya ini. Tidak itu saja di negara-negara sedang berkembang seperti India, Mongol promosi
pemakaian sumber energi yang dapat diperbaharui ini terus dilakukan. 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, sistim
kelistrikan tenaga surya dan trend teknologi yang ada.
2. KONSEP KERJA SISTEM PLTS
Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana. Yaitu mengubah cahaya
matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari
sumber daya alam. Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk memasok
daya listrik di satelit komunikasi melalui sel surya. Sel surya ini dapat menghasilkan energi
listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian
yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem sel surya sering
dikatakan bersih dan ramah lingkungan.
Badingkan dengan sebuah generator listrik, ada bagian yang berputar dan memerlukan
bahan bakar untuk dapat menghasilkan listrik. Suaranya bising. Selain itu gas buang yang
dihasilkan dapat menimbulkan efek gas rumah kaca (green house gas) yang pengaruhnya
dapat merusak ekosistem planet bumi kita.
Sistem sel surya yang digunakan di permukaan bumi terdiri dari panel sel surya, rangkaian kontroler pengisian (charge controller), dan aki (batere) 12 volt yang maintenance free. Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul sel surya 20 watt atau 30 watt. Modul sel surya itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.
Rangkaian kontroler pengisian aki dalam sistem sel surya itu merupakan rangkaian
elektronik yang mengatur proses pengisian akinya. Kontroler ini dapat mengatur tegangan
aki dalam selang tegangan 12 volt plus minus 10 persen. Bila tegangan turun sampai 10,8 volt,
maka kontroler akan mengisi aki dengan panel surya sebagai sumber dayanya. Tentu saja
proses pengisian itu akan terjadi bila berlangsung pada saat ada cahaya matahari. Jika
penurunan tegangan itu terjadi pada malam hari, maka kontroler akan memutus pemasokan
energi listrik. Setelah proses pengisian itu berlangsung selama beberapa jam, tegangan aki itu
akan naik. Bila tegangan aki itu mencapai 13,2 volt, maka kontroler akan menghentikan
proses pengisian aki itu.
Rangkaian kontroler pengisian itu sebenarnya mudah untuk dirakit sendiri. Tapi, biasanya
rangkaian kontroler ini sudah tersedia dalam keadaan jadi di pasaran. Memang harga
kontroler itu cukup mahal kalau dibeli sebagai unit tersendiri. Kebanyakan sistem sel surya
itu hanya dijual dalam bentuk paket lengkap yang siap pakai. Jadi, sistem sel surya dalam bentuk
paket lengkap itu jelas lebih murah dibandingkan dengan bila merakit sendiri.
Biasanya panel surya itu letakkan dengan posisi statis menghadap matahari. Padahal bumi itu bergerak mengelilingi matahari. Orbit yang ditempuh bumi berbentuk elip dengan matahari berada di salah satu titik fokusnya. Karena matahari bergerak membentuk sudut selalu berubah, maka dengan posisi panel surya itu yang statis itu tidak akan diperoleh energi listrik yang optimal. Agar dapat terserap secara maksimum, maka sinar matahari itu harus diusahakan selalu jatuh tegak lurus pada permukaan panel surya. Jadi, untuk mendapatkan energi listrik yang
optimal, sistem sel surya itu masih harus dilengkapi pula dengan rangkaian kontroler optional
untuk mengatur arah permukaan panel surya agar selalu menghadap matahari sedemikian
rupa sehingga sinar mahatari jatuh hampir tegak lurus pada panel suryanya. Kontroler seperti ini
dapat dibangun, misalnya, dengan menggunakan mikrokontroler 8031. Kontroler ini tidak
sederhana, karena terdiri dari bagian perangkat keras dan bagian perangkat lunak. Biasanya,
paket sistem sel surya yang lengkap belum termasuk kontroler untuk menggerakkan panel surya
secara otomatis supaya sinar matahari jatuh tegak lurus. Karena itu, kontroler macam ini
cukup mahal.
2. Destilasi Air Kotor
Cara kerjanya adalah sebuah kolam yang dangkal, dengan kedalaman 25mm hingga 50 mm, ditututup oleh kaca. Air yang dipanaskan oleh radiasi matahari, sebagian menguap, sebagian uap itu mengembun pada bagian bawah dari permukaan kaca yang lebih dingin. Kaca tersebut dimiringkan sedikit 10 derajat untuk memungkinkan embunan mengalir karena gaya berat menuju ke saluran penampungan yang selanjutnya dialirkan ke tangki penyimpanan.
3. Kompor Matahari
Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan panas dari kompor minyak atau kayu bakar.Untuk diameter cermin sebesar1,3 meter kompor ini memberikan daya thermal sebesar 800 watt pada panci. Dengan menggunakan kompor ini maka kebutuhan akan energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat dikurangi.
Manfaat penggunaan energi matahari:
1. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).
2. Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.
3. Penggunaan energi panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil panen akan dapat mengurangi kebutuhan akan energi fosil.
4. Pembanguan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan memiliki nilai ekonomis
Kerugian penggunaan energi matahari:
1. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga panas matahari tidak efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.
2. Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena air di dalamnya membeku.
3. Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi matahari sangat rendah.
4. Lapisan kolektor yang menyilaukan bisa mengganggu dan membahayakan penglihatan, misalnya penerbangan.
5. Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.
6. Penyimpanan air panas untuk perumahan bukan merupakan masalah, tetapi penyimpanan uap air pada pembangkit listrik memerlukan teknologi yang sulit.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar