PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA NUKLIR

A. PENGERTIAN PLTN

• Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir,adalah sumber energi alternatif yang digunakan untuk membangkitkan energi listrik
• Pembangkit listrik tenaga nuklir adalah stasiun pembangkit listrik thermal dimana panas yang dihasilkan diperoleh dari satu atau lebih reaktor nuklir pembangkit listrik.

B. SEJARAH PLTN

Pembangkit listrik tenaga nuklir dikembangkan karena sumber energi minyak bumi adalah satu – satunya sumber energi untuk pembangkit listirk. Reaktor nuklir Yg pertama kali adalah stasiun pembangkit percobaan EBR-Ipada 2O Desember 1951 di dekat Arco, Idaho, Amerika Serikat. Pada 27 Juni 1954, PLTN pertama dunia yang menghasilkan listrik untuk jaringan listrik (power grid) mulai beroperasi di Obnins, Uni Soviet.

C. JENIS PLTN

• Reaktor Air Tekan PWR (Pressure Water Reactor)
• Reaktor Temperatur Tinggi atau HTGR (High Temperature Gas Reactor)
• Reaktor Air Didih atu BWR (Boiling Water Reactor
• LMFBR (Liquid Metal Fast Breeding Reactor)
• Reaktor Pendingin Gas (Gas Cooled Reactor, GCR)

D. Reaksi fisi

Reaktor tak lain adalah tempat bereaksi. Dalam hal ini, pengertian sehari hari yang dipakai ialah reaksi inti. Reaksi fisi adalah suatu reaksi pembelahan, yang disebabkan oleh neutron yang secara umum dapat ditulis sebagai:

X + n ——> X1 + X2 + (2 - 3) n + E.

Beberapa hal yang perlu diketahui dalam jenis reaksi tersebut adalah:

1). X disebut inti bahan fisil (fisile material), yang secara populer disebut "bahan bakar" karena dalam reaksi ini dibebaskan sejumlah energi. Hanya beberapa inti dapat bereaksi fisi yaitu 238U, 235U, 233U dan 239Pu di mana kedua unsur terakhir merupakan unsur buatan manusia karena tidak terdapat di alam sebagai hasil dari reaksi inti-inti 232Th dan dan 238U dengan neutron.

2). Keboleh jadian suatu inti berfisi dinyatakan dengan sf (fission microscopic cross section = penampang fisi mikroskopik), di mana besaran tersebut tergantung dari energi neutron yang bereaksi dengan suatu inti-tertentu. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa nilai sf 238U besar pada energi neutron rendah (termal) tetapi kecil pada energi tinggi. Sebaliknya nilai sf 238U kecil pada saat neutron berenergi besar. Untuk 239Pu dan 233U mempunyai sf besar pada energi tinggi, oleh karena itu bahan ini digunakan sebagai bahan bakar pada reaktor cepat.

3). Dari reaksi dihasilkan dua inti baru sebaga hasil fisi, X1 dan X2 yang berupa inti-inti yang tidak stabil. Untuk menjadi stabil inti-inti tersebut meluruh (decay) dengan mengeluarkan sinar-sinar maupun partikel.

4). Adanya neutron-neutron baru yang dihasilkan dari reaksi inti tersebut dapat melanjutkan reaksi fisi hingga mungkin terjadi reaksi berantai, dan pada keadaan tertentu bila tidak dikendalikan maka reaksi berantai tersebut dapat menjadi suatu ledakan. Reaksi nuklir yang tidak terkendali merupakan prinsip kerja bom nuklir. Neutron yang dihasilkan oleh fisi mempunyai energi yang tinggi, ± 2 MeV, jika fisii diharapkan terjadi pada En rendah (energi termal 0,025 eV), maka neutron yang baru lahir tersebut harus diturunkan energinya dahulu dengan jalan hamburan-hamburan. Di dalarn reaktor neutron mempunyai kemungkinan-kemungkinan untuk:

a. diserap tanpa menimbulkan fisi

b. diserap mengakibatkan fisi

c. hilang dari sistim

d. hamburan

Jadi penurunan energi neutron berkompetisi dengan kemungkinankemungkinan yang lain, dan untuk dapat menghitung masing-masing kemungkinan perlu diselidiki mekanisme reaksi masing-masing.

5). Reaksi fisi mengeluarkan energi total E, sebesar 200 MeV. Dengan menggunakan data konversi satuan dan data fisika, dapat dihitung bahwa bila semua inti-inti 1 gram uranium melakukan fisi maka kalor yang dikeluarkan setara dengan kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 ton batu bara. Jelas dari gambaran tersebut bahwa, kalor yang dikeluarkan dari reaksi inti sangat besar.

Telah dijelaskan bahwa reaktor yang lazim dipakai saat ini bekerja atas dasar reaksi fisi (pemecahan) inti atom. Sebagai bahan bakar umumnya digunakan Uranium 235U yang kandungannya telah diperkaya. Uranium alam mempunyai kandungan 235U hanya sekitar 0,7 persen, selebihnya adalah 238U.

Untuk memecah inti isotop Uranium digunakan neutron lambat ('thermalneutron'). Uranium yang menangkap neutron segera menjadi tidak stabil. Inti Uranium yang tidak stabil hanya dapat bertahan selama kurang lebih sepertriliun detik (10-12 detik) sebelum mengalami proses fisi menjadi inti-inti X1 dan X2 serta sekitar dua sampai tiga neutron yang siap untuk memecah inti 235U lainnya. Kemudian ketiga neutron tadi diserap oleh inti-inti isotop Uranium lain, tiga proses yang sama akan terjadi dengan produksi akhir sekitar sembilan neutron. Proses berulang-ulang ini dinamakan reaksi berantai ('chain reaction') yang merupakan prinsip kerja reaktor. Pada setiap proses pemecahan tadi, inti atom akan melepaskan energi yang sesuai dengan hilangnya jumlah massa inti-inti di akhir proses rumus E=mc2. Jadi jumlah energi yang dihasilkan akan sebanding dengan banyak proses yang terjadi dan sebanding dengan jumlah neutron yang dihasilkan.

Untuk mengendalikan atau mengatur reaksi berantai dalam reaktor nuklir digunakan bahan yang dapat menyerap neutron misalnya Boron dan Cadmium, yang bertujuan untuk mengatur populasi neutron. Dengan mengatur populasi neutron ini dapat ditentukan tingkat daya raktor, bahkan reaksi dapat dihentikan sama sekali (tingkat daya mencapai titik 0) pada saat semua neutron terserap oleh bahan penyerap. Perangkat pengatur populasi neutron pada reaktor ini disebut batang kendali. Jika batang kendali disisipkan penuh diantara elemen bakar, maka batang kendali akan menyerap neutron secara maksimum sehingga reaksi berantai akan dihentikan dan daya serap batang kendali akan berkurang bila batang kendali ditarik menjauhi elemen bakar.

Reaksi fisi

SUMBER ENERGI UTAMA

SUMBER ENERGI	Energi	Bahan bakar per 1000 MWe
	per kg bahan bakar	plant per tahun
Fisi Nuklir	50.000 kWh	30 ton
Batu bara	3 kWh	2.600.000 ton
Minyak bumi	4 kWh	2.000.000 ton

E. PRINSIP KERJA PLTN REAKTOR AIR DIDIH ( BOILING WATER REACTOR,BWR )

Pada reaktor air didih, air pendingin dididihkan di dalam bejana reaktor sehingga menghasilkan uap. Uap ini kemudian secara langsung dialirkan ke turbin yang memutar generator listrik. Setelah uap air menggerakkan turbin,uap disalurkan ke kondenser dan diubah menjadi air kembali. Dengan pompa utama, air kemudian dikembalikan ke bejana reaktor. Sebagian air pendingin yang berada dalam bejana reaktor disirkulasi dengan pompa (disebut pompa resirkulasi). Air yang keluar dari pompa resirkulasi disalurkan ke bagian bawah teras reaktor melalui katup yang bekerja sebagai pompa jet. Tekanan dari pompa resirkulasi ini akan menaikkan kecepatan aliran air pendingin dalam teras reaktor.

Reaktor tipe ini menggunakan air (H2O) sebagai pendingin dan moderator, Air pendingin digunakan untuk mengambil panas yang dihasilkan dalam teras reaktor (reactor core) sehingga temperatur air akan naik. Temperatur air dibiarkan meningkat hingga mencapai titik didih. Uap yang dihasilkan pada proses pendidihan air kemudian disalurkan untuk memutar turbin yang terhubung dengan generator listrik.

F. Sistem keselamatan

Pada saat terjadi penyesuaian terhadap permintaan beban, tekanan pendingin dalam bejana reaktor dapat naik atau turun. Untuk mengatasi kenaikan dan penurunan tekanan dalam bejana reaktor, digunakan cara pengendalian dengan mengatur bukaan katup uap dari reaktor ke turbin. Metode ini disebut Reactor-master/Turbin-slave (metode mengikuti beban). Jika pada suatu ketika, oleh suatu sebab yang tak terduga, turbin mendadak berhenti,aliran uap yang menuju turbin dibelokkan ke jalur pintas (tidak melalui turbin) melalui katup pintas. Dengancara ini kenaikan tekanan yang cukup tinggi dalam bejana reaktor dapat dihindarkan. Bila suatu ketika terjadi kecelakaan yang menyebabkan pipa saluran air pendingin terputus atau bocor sehingga pendinginan reaktor tidak cukup, maka fasilitas sistem pendinginan teras darurat (Emergency Core Cooling System, ECCS) bekerja. Dalam sistem ECCS ini terdapat sistem penyemprot teras (core spray system), sistem susut tekanan mandiri (self-depressurization system) dan penyemprot teras tekanan rendah.

Sebelumnya telah dijelaskan salah satu sistem keselamatan yang dapat menjamin reaktor akan berhenti jika terjadi kondisi anomali / kecelakaan. Bila suatu ketika terjadi kecelakaan yang menyebabkan pipa saluran air pendingin terputus atau bocor sehingga pendinginan reaktor tidak cukup, maka fasilitas sistem pendinginan teras darurat (Emergency Core Cooling System, ECCS) seperti terlihat pada Gambar 5-1 dan 5-2 bekerja. Dalam sistem ECCS ini terdapat sistem penyemprot teras (core spray system), sistem susut tekanan mandiri (self-depressurization system) dan penyemprot teras tekanan rendah.Pada saat terjadi kerusakan batang bahan bakar, air pendingin dari teras yang bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi akan mengandung bahan radioaktif yang berasal dari batang bahan bakar. Air pendingin yang mengandung bahan radioaktif tidak boleh keluar dari reaktor karena berbahaya. Untuk menghindari lepasnya bahan radioaktif dalam reaktor terdapat bejana reaktor yang berfungsi sebagai pengungkung (containment) material berbahaya jika terjadi kecelakaan, dan terdapat juga katup isolasi yang mengisolasi bejana reaktor dan sistem di luarnya. Peningkatan tekanan pada saat terjadi isolasi bejana reaktor dihindari dengan sistem supresi. Sistem ini akan mengalirkan uap yang terbentuk ke kolam supresi. Dalam kolam supresi yang berisi air, uap akan besentuhan dengan air dan mengalami kondensasi yang mengakibatkan turunnya tekanan uap.Apabila kecelakaan berlangsung dalam waktu yang lama, teras reaktor dapat meleleh. Kondisi ini akan menyebabkan terjadinya kenaikan tekanan yang diikuti dengan kenaikan temperatur dalam bejana reaktor.Apabila bejana reaktor tidak didinginkan, struktur bejana kemungkinan akan rusak. Untuk mengatasi hal ini, disediakan sistem penyemprot untuk melakukan tugas-tugas pendinginan dan penurunan tekanan. Dalam hal terjadi kebocoran bejana reaktor, disediakan pula sistem pengelolaan bocoran gas agar tetap tidak menyebarluas ke lingkungan.Pada kecelakaan kebocoran pendingin, temperatur bahan bakar dan kelongsongnya akan naik. Kenaikan temperatur ini akan memicu reaksi antara air dan logam yang menghasilkan gas hidrogen. Hidrogen yang bertemperatur tinggi ini dapat mengancam keutuhan struktur bejana reaktor. Untuk mencegah kejadian ini,bejana reaktor dilengkapi dengan ruang kosong khusus untuk menampung gas bentukan. Di samping itu,terdapat fasilitas untuk mereaksikan hidrogen yang timbul, agar dapat bergabung kembali dengan oksigen menjadi air.

G. Jenis reaktor air didih

Reaktor Air Didih Maju (Advanced Boiling WaterReactor, ABWR)

Reaktor Air Didih Termodifikasi (Modified BWR)

H. Perbandingan kerja ABWR dan BWR

H. Dampak dari PLTN

Beberapa dampak yang ditimbulkan oleh PLTN

• Limbah Radioaktif : limbah radioaktif yang dihasilkan termasuk dalam kategori limbah khusus berbahaya
• Radiasi : Radiasi yang berasal dari bahan radioaktif dapat menimbulkan kontaminasi terhadap manusia dan biosfernya.

I. KEUNGGULAN PLTN

• Tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca
• Tidak menghasilkan gas-gas berbahaya
• Sedikit menghasilkan limbah padat
• Biaya bahan bakar rendah
• Sangat sedikit menghasilkan sehingga dapat menhgurangi pemanasan global

J. KEKURANGAN PLTN

• Bahaya radiasi yang dapat membahayakan makhluk hidup
• Limbah radioaktif tingkat tinggi yang dihasilkan dapat bertahan hingga ribuan tahun
• Resiko kecelakaan nuklir : kecelakaan nuklir terbesar adalah kecelakaan Chernobyl (yang tidak mempunyai containment building)

K. KESIMPULAN

Energi tenaga nuklir saat ini di Indonesia masih hanya sekedar teori dan perencanaan, namun untuk mereallisasikannya masih sulit karena banyak pro dan kontra, padahal jika dikelola dengan baik dan benar dapat mengatasi krisis energi yang terjadi di Indonesia.

TUGAS CO GENERATOR

PROPOSAL

"MOBIL PEMBANGKIT LISTRIK“

Diajukan untuk memenuhi tugas energi konversi

Oleh

ASEP TARBINI (0807812)

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2008

BAB I
PENDAHULUAN

Berbagai persoalan tak henti - hentinya muncul di negeri ini. Salah satu persoalan yang cukup menjadi perhatian adalah persoalan krisis energi. Berbagai jenis energi jumlahnya terus berkurang, bahkan ada yang telah habis. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka pemerintah menganjurkan kepada masyarakat untuk menghemat energi, serta memanfaatkan energi baru dan terbarukan.
Atas latar belakang tersebut, maka penulis merencanakan sebuah pembangkit listrikdengan memanfaatkan energi yang terbuang. Pembangkit listrik ini dinamakan "Mobil Pembangkit Listrik".

BAB II PRINSIP KERJA

Seperti namanya, Mobil Pembangkit Listrik ini memanfaatkan suatu energi terbuang dari sebuah mobil. Seperti pembangkit listrik lainnya, dalam proyek ini juga menggunakan sebuah generator untuk membangkitkan tenaga listrik.

Gambar diatas merupakan gambar kerja dari proyek ini. Gardan yang fungsi subenarnya adalah untuk memutar ban mobil, dikopel secara langsung ke sebuah genertor. Gerakan gardan tersebut akan memutar genenerator, sehingga dalam generator tersebut terjadi perpotongan gaya magnet yang akan menimbulkan tenaga listrik. Listrik tersebut, kemudian di simpan di dalam battery atau accumulator. Jadi, Mobil Pembangkit Listrik ini menggunakan dua accumulator. Accumulator yang pertama digunakan untuk memenuhi kebutuhan kelistrikan mobil itu sendiri, sedangkan accumulator yang kedua digunakan untuk menyimpan tenaga listrik yang dihasilkan dari generator. Daya yang dihasilkan diperkirakan dapat mencapai 500 - 800 watt.


Keuntungan Mobil Pembangkit Listrik :

• Bisa menjadi solusi krisis energi
• Memanfaatkan energi yang terbuang
• Energi yang dihasilkan cukup besar untuk dipakai dalam rumah tangga

Kerugian Mobil Pembangkit Listrik :

• Tidak semua jenis mobil dapat dimodifikasi menjadi pembangkit listrik
• Kecepatan putaran kadang tidak stabil
• Membutuhkan tempat yang luas untuk menyimpan genertor dan accumulator

BAB III
KESIMPULAN

Pembangkit listrik ini merupakan pembangkit listrik yang menggunakan enerrgi yang terbuang sebagi sumber bahan pembangkitan. Menggunakan sebuah generator yang dikopel secara langsung dengan gardan mobil supaya dapat berputar dan menghasilkan tenaga listrik. Tenaga listrik tersebut kemudian disimpan dalam accumulator.

Pembangkitan Tenaga Surya

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), adalah pembangkit yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik. Alat utama untuk menangkap, perubah dan penghasil listrik adalah Photovoltaic atau 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).
Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Sedangkan struktur dari solar cell adalah seperti ditunjukkan dalam gambar 1

Gambar 1. Struktur lapisan tipis solar sel secara umum

Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah absorber (penyerap), meskipun demikian, masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari solar cell. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik yang secara spectrum dapat dilihat pada gambar 2. Oleh karena itu absorber disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin solar radiation yang berasal dari cahaya matahari.

Gambar 2. Spektrum radiasi sinar matahari

Lebih detail lagi bisa dijelaskan sinar matahari yang terdiri dari photon-photon, jika menimpa permukaaan bahan solar sel (absorber), akan diserap, dipantulkan atau dilewatkan begitu saja (lihat gambar 3), dan hanya foton dengan level energi tertentu yang akan membebaskan electron dari ikatan atomnya, sehingga mengalirlah arus listrik. Level energi tersebut disebut energi band-gap yang didefinisikan sebagai sejumlah energi yang dibutuhkan utk mengeluarkan electron dari ikatan kovalennya sehingga terjadilah aliran arus listrik. Untuk membebaskan electron dari ikatan kovalennya, energi foton (hc/v harus sedikit lebih besar atau diatas daripada energi band-gap. Jika energi foton terlalu besar dari pada energi band-gap, maka extra energi tersebut akan dirubah dalam bentuk panas pada solar sel. Karenanya sangatlah penting pada solar sel untuk mengatur bahan yang dipergunakan, yaitu dengan memodifikasi struktur molekul dari semikonduktor yang dipergunakan.

Gambar 3. Radiative transition of solar cell

Tentu saja agar efisiensi dari solar cell bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan remombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya.

Untuk bisa membuat agar foton yang diserap dapat sebanyak banyaknya, maka absorber harus memiliki energi band-gap dengan range yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe₂ yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor.

SPESIFIKASI SEL SURYA

Dasar Sel Surya

Sel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor yaitu silikon—berperan sebagai insulator

pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas. Sebuah Silikon Sel

Surya adalah sebuah diode yang terbentuk dari lapisan atas silikon tipe n (silicon doping3 of

“phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe p (silicon doping of “boron”).

Gambar 5. Diagram dari sebuah potongan Seln Surya (PV sel)

Sebuah proses yang menambahkan sejumlah bahan phosphorous dan buron ke bahan silikon murni, untuk menciptakan ketidak seimbangan antar atom silikon, phosphorous dan buron, sehingga menyebabkan terjadinya reaksi photovoltaic. (semikonduktor mempunyai atom yang berkategori 3, 4 & 5 elektron; sedangkan silikon = 4 elektron, phosphorous = 5 elektron, buron = 3 elektron). Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada lapisan penghubung (junction= 0.2-0.5 micron4) menyebabkan terjadinya aliran listrik.

Perkembangan Sel Surya

Pengembangan Sel Surya Silikon secaraIndividu (chip) :

a. Mono-crystalline (Si)

Dibuat dari silikon kristal tunggal yangdidapat dari peleburan silikon dalam bentuk

bujur. Sekarang Mono-crystalline dapatdibuat setebal 200 mikron, dengan nilai

effisiensi sekitar 24%.

b. Poly-crystalline/Multi-crystalline (Si)

Dibuat dari peleburan silikon dalam tungkukeramik, kemudian pendinginan perlahan

untuk mendapatkan bahan campuran silikonyang akn timbul diatas lapisan silikon. Sel ini

kurang efektif dibanding dengan sel Polycrystalline( efektivitas 18% ), tetapi beaya

lebih murah.c. Gallium Arsenide (GaAs)Sel Surya III-V semikondu

ktor yang sangat

efisien sekitar 25%.

Sel Surya Silikon Terpadu “Thin Film”

a. Amorphous Silikon (a-Si)

Banyak dipakai pada jam tangan dankalkulator, sekarang dikembangkan untuk

sistim bangunan terpadu sebagai penggantitinted glass yang semi-transparan.

b. Thin Film Silikon (tf-Si)

Dibuat dari thin-crystalline atau polycrystallinepada grade bahan metal yang

cukup murah (cladding system).

c. Cadmium Telluride (CdTe)

Terbentuk dari bahan materi thin film polycrystalline secara deposit, semprot, dan

evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16%

d. Copper Indium Diselenide (CulnSe2/CIS)

Merupakan bahan dari film tipis polycrystalline. Nilai efisiensi 17.7%.

e. Chalcopyrites [Cu(In,Ga)(S,Se)2]5

f. Electrochemical Cells.

Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi listrik (energi sinar matahari menjadi

photon) tidak tergantung pada besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan

menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt — max. 600 mV pada 2 amp6, dengan kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya. Pada grafik I-V Curve dibawah yang menggambarkan keadaan sebuah Sel Surya beroperasi secara normal. Sel Surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan I

m juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yangme

mungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.

Gambar 6. Grafik I-V Curve

Isc = short-circuit current

Vsc = open-circuit voltage

Vm = voltage maximum power

Im = current maximum power

Pm = Power maximum-output dari PV array (watt)

Faktor Pengoperasian Sel Surya

Pengoperasian maximum Sel Surya sangat tergantung pada :
a. ambient air temperature
b. radiasi solar matahari (insolation)
c. kecepatan angin bertiup

d. keadaan atmosfir bumi
e. orientasi panel atau array PV
f. posisi letak sel surya (array) terhadapmatahari (tilt angle )
a. Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secaramaximum jika temperatur sel tetap normal
(pada 25 derajat Celsius), kenaikantemperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel akan melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan temperatur Sel Surya 1 derajat celsius (dari 25 derajat) akanberkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan8 atau akan melemah 2x lipat untuk kenaikkan temperatur Sel per 10derajad C.

Gambar 7. Effect of Cell Temperature on Voltage (V)

b. Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung
keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada volt.

Gambar 8. Effect of Insolation Intensity on Current (I)

c. Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV array dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV array.
d. Keadaan atmosfir bumi—berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara
(Rh), kabut dan polusi sangat mementukan hasil maximum arus listrik dari deretan PV.
e. Orientasi dari rangkaian PV (array) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar
panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maximum. Selain arah orientasi, sudut
orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi
maximum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak
di belahan Utara latitude, maka panel/deretan PV sebaiknya diorientasikan ke Selatan,
orientasi ke Timur—Barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari
panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akanmendapatkan energi matahari optimum.
f. Tilt Angle (sudut orientasi Matahari) Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maximum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka extra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).

Solar Panel PV pada Equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maximum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang optimum. Perusahaan BP Solar telah mengembangkan sebuah software untuk menghitung & memperkirakan energi optimum dengan letak latitude, longitude, dan optimum tilt angle untuk setiap lokasi diseluruh dunia.

Gambar 9. Extra Luasan Panel PV dalam posisi datar

Photovoltaics (PV) Generator
Agar dapat memperoleh sejumlah voltage atau ampere yang dikehendaki, maka umumnya
masing-masing sel surya dikaitkan satu sama lainnya baik secara hubungan “seri” ataupun
secara “pararel” untuk membentuk suatu rangkaian PV yang lazim disebut “Modul”.
Sebuah modul PV umumnya terdiri dari 36 sel surya atau 33 sel, dan 72 sel.
Beberapa modul pv dihubungkan untuk membentuk satu rangkaian tertentu disebut “PV

Panel” , sedangkan jika berderet-deret modul pv dihubungkan secara baris dan kolom disebut “PV Array”.Gambar 10. Diagram Hubungan Sel Surya, Modul,Panel & Array

Hubungan sel-sel surya dalam Modul dapat dilakukan secara “Seri” untuk mendapatkan
varian voltage umumnya 12V, dan secara “Pararel” untuk mendapatkan varian “Arus
Listrik” (current).

Hubungan Modul-modul PV pada Array juga dapat dihubungkan secara “Seri” untuk mendapatkan voltage yang tinggi, dan dihubungkan secara “Parerel” untuk mendapatkan amps yang besar.Gambar11. Diagram Rangkaian Modul PV dalamArray.

Photovoltaic (PV) System

Aliran listrik yang didapat dari panel/deretan PV akan berupa listrik DC—direct current, kemudian disimpan ke accu, dan sebagian listrik DC dirubah ke AC—alternating current dengan alat inverter (DC dirubah ke AC) untuk dipakai dengan alat “household”—lemaries, TV, lampu-lampu, pompa air, dsb., kemudian sebagian DC dapat dipakai langsung untuk sebagian alat dengan spesifikasi DC.
Ada 3 Sistim Rangkaian PV :
1. Sistim DC semua. (gambar 12)
2. Sistim DC dan AC (gambar 13)
3. Sistim interaktip DC, AC dan jaringan listrik
lokal PLN. (gambar 14)

Gambar 12. Sistim dan Beban dengan DC

Gambar 13. Sistim DC dan AC

Gambar 14. Interaktip DC, AC, dan Jaringan lokal PLN

Bangkitkan Listrik dari Suara Mobil

Tokyo - Menghadapi krisis energi? Tak perlu pusing. Tengok Jepang, negara miskin sumber energi fosil tapi diberkahi dengan orang-orang cerdas yang bisa mengubah impian menjadi kenyataan.

Para ahli dari Negeri Sakura itu mampu membangkitkan energi listrik dari suara dan getaran mobil yang lalu lalang. Energi yang dibuang percuma begitu saja oleh orang lain.

Membentang di atas sungai Arakawa, Goshiki-Zakura-Ohashi-Bridge, menjadi contoh pertama dari teknologi ini. Jembatan ini sudah memanfaatkan getaran dari mobil yang lalu lalang untuk membangkitkan energi listrik yang dipakai untuk penerangan di malam hari.

Menurut situs Japansfs.org, proyek itu dikembangkan oleh Metropolitan Expressway Co. Perusahaan ini membangun, renovasi, merawat dan mengelola administrasi jalan tol di seputar Tokyo.

Mereka telah mengumumkan proyek ini sejak akhir 2007.

Setelah diaplikasikan di jembatan itu, teknologi ini juga akan dipakai di empat jembatan lain dalam jaringan jalan tol Shuto Expressway, Tokyo.

Dalam situs itu tidak dijelaskan bagaimana prinsip kerja teknolog itu. Hanya digambarkan bahwa prinsipnya sama seperti mengubah impuls listrik menjadi getaran mekanis di speaker. Hanya saja prosesnya dibalik.

Jadi ada mekanisme yang menangkap getaran-getaran mekanis lalu diubah menjadi energi listrik. Energi ini kemudian dipakai untuk menyalakan sebagian lampu penerangan jembatan.

Source: inikah.com

50 Tahun IC Mengubah Dunia

Bila Jack Kilby tidak pernah menemukan integrated circuit (IC), komputer saat ini mungkin masih diletakakan di cabinet dari kayu mahoni yang besar dan kuat dengan serangkaian katup dari kuningan. Atau setidaknya dalam kotak-kotak besar yang isinya transistor yang di solder dengan tangan. Penemuan IC mengubah itu semua dan mengubah dunia. Bulan ini dunia merayakan penemuan IC ke 50 tahun.

IC atau microchip pertama di demonstrasikan Jack Kilby (dari Texas Instruments) pada 12 September 1958. Saat itu tidak terlalu diperhatikan. Tapi akhirnya Texas Instrument mengakui bahwa Kilby sering mengatakan dirinya akan dikenal sebagai orang yang pertamakali menunjukkan IC bisa beroperasi.

Saat itu microchip buatan Kilby bisa menghasilkan gelombang sinus di layar osiloskop.

IC buatan Kilby itu terdiri dari selarik germanium yang diletakkan di di tengah lempengan kaca, dengan ukuran 7/16 inch x 1/16inch.. Dengan kabel yang menonjol, dan hanya satu transistor, beberapa resistor dan sebuah capasitor, microchip ini terbilang primitive untuk ukuran saat ini. Namun, IC ini membuka pintu gerbang untuk produksi massal chip yang mengandung lebih banyak transistor tanpa harus direpotkan dengan proses mengelas dengan tangan yang merepotkan.

Bila membandingkan fakta bahwa pada tahun 50-an computer masih seukurang gudang dan kini menjadi perangkat yang di jinjing, bisa dibanyakan betapa cepat pertumbuhan IC yang mungkin tidak terbayangkan oleh Jack Kilby.

source:inilah.com

Singkong dan Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif

Menteri Negara Riset dan Teknologi Kusmayanto Kadiman (2005)menegaskan, kemajuan teknologi kini mampu mengubah singkong dan kelapa sawit menjadi energi alternatif dalam mengatasi krisis bahan bakar minyak (BBM).

“Singkong dapat diolah menjadi bioetanol dan kelapa sawit menjadi biodiesel yang bisa dimanfaatkan dengan mencampur sepuluh persen dari keempat jenis BBM,” kata Kusmayanto Kadiman kepada wartawan di Sanur, Bali, Rabu (13/7/2005).

Sebelum membuka Pertemuan Forum Kelautan Indonesia (The Indonesia Ocean Forum 2005 and the 13th PAMS/JECSS Workshop), ia mengemukakan, pencampuran 10 persen BBM dengan bioetanol dan biodiesel sangat dimungkinkan, sesuai ketentuan yang ditetapkan internasional.

“Jika 10 persen bahan pencampuran BBM itu dapat diproduksi Indonesia, akan sangat membantu dalam menghemat penggunaan BBM,” ungkapnya.

Indonesia dalam penyusunan APBN 2005 mengalokasikan dana untuk subsidi BBM sebesar Rp 90 triliun, dengan perhitungan harga minyak di pasaran dunia 35 dollar AS per-barel.

Namun, kondisi sekarang harga minyak di pasaran dunia mencapai 60 dollar AS per-barel, sehingga akan sangat mempengaruhi subsidi keuangan negara.

Oleh sebab itu, beberapa alternatif untuk menghemat penggunaan BBM telah ditawarkan, termasuk diantaranya teknologi pengolahan singkong dan kelapa sawit.

Menristek menilai, penerapan teknologi pengolahan hasil perkebunan harus didukung oleh kebijakan pemerintah, agar kalangan swasta dan investor tertarik menerapkan teknologi tersebut.

Penerapan teknologi pengolahan singkong dan kelapa sawit sebagai bahan pencampur BBM tidak mungkin dilakukan oleh pemerintah, ujarnya, yang mengaku telah membicarakan kemungkinan menerapkan teknologi tersebut dalam rapat kabinet.

Teknologi pengolahan singkong menjadi bioetanol sebenarnya sudah diterapkan di Lampung, namun kapasitasnya masih sangat terbatas. “Produk bioetanol sebagai bahan pencampur BBM telah saya terapkan pada mobil dinas dan 30 bus karyawan, tidak ada masalah,” ujar Menristek.

Jika kedua jenis bahan pencampur BBM itu dapat diproduksi, akan mampu menghemat sedikitnya Rp 9 triliun subsidi BBM dalam setahun, demikian Kusmayanto. (Ant/wsn)

Sumber : KCM

'Banyugeni' Energi Alternatif Baru

'Banyugeni' Energi Alternatif Baru



Krisis energi akibat melambungnya harga minyak mentah dunia, telah mendorong sebagian kalangan terus mencari solusi. Para peneliti dan akademisi di Yogyakarta misalnya, telah melakukan eksplorasi energi alternatif pengganti BBM dari air laut.

Meski mungkin masih kontroversial, penemuan baru ini patut dikembangkan sebagai sumber energi masa depan. Implikasi pengembangan produk energi alternatif dari air laut ini sangat luas, seperti pengurangan beban biaya produksi semua sektor, dan secara langsung akan menghemat anggaran negara untuk subsidi BBM. Sekadar ilustrasi, subsidi BBM untuk tahun 2007 sudah mencapai Rp 50,64 triliun.

Mereka yang berhasil menemukan energi baru dari air laut adalah para peneliti di Universitas Muhammadiyah Yogyakarta (UMY). Temuan energi alternatif itu telah dipatenkan dengan nama ‘Banyugeni’, yang dalam bahasa Indonesia berarti ‘air api’.

Sesuai namanya, Banyugeni merupakan energi berasal dari air (hidrofuel). Banyugeni mempunyai varian produk berupa hidro-kerosene (setara minyak tanah), hidro-diesel (setara solar), hidro-premium (setara bensin), dan hidro-avtur (setara bahan bakar jet). Produk-produk itu akan terus dikembangkan untuk mendapatkan kualitas terbaiknya.

Untuk menghasilkan hidrofuel, digunakan teknologi mekanotermal-elektrokemis yang mencakup empat macam proses, yaitu mekanik (gerak), thermal (panas), listrik, dan kimiawi.

Perpaduan keempat proses itu, dengan bahan baku air yang sangat natural, akan menghasilkan beberapa produk bahan bakar yang ramah lingkungan dan tidak menimbulkan polusi bagi lingkungan.

Kandungan unsur dan sifat bahan bakar yang sudah diolah pada Banyugeni memungkinkannya langsung digunakan pada mesin tanpa terlebih dahulu mengubah atau memodifikasi komponen.

Hasil uji coba menunjukkan hidro-kerosene dapat langsung digunakan untuk menyalakan kompor minyak tanah, lampu minyak, atau petromaks.

Pun hidro-diesel dapat langsung digunakan pada mesin diesel atau mobil dengan bahan bakar solar, sedangkan hidro-premium dapat langsung digunakan pada mobil, motor, atau mesin berbahan bakar bensin dan pesawat aeromodeling.

Sementara hidro-avtur telah diujicobakan pada mesin berbahan bakar jet, misalnya untuk pesawat aeromodeling.

Inspirasi penelitian hidrofuel ini, sebagaimana dikemukakan oleh Rektor Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Dr Khoiruddin Bashori, berasal dari ayat-ayat Al-Qur'an, At-Thur ayat 6 dengan kata kunci 'perhatikan laut yang berapi', Al-Anbiya' ayat 30 ('Kami jadikan dari air segala sesuatu hidup'), dan At-Takwir ayat 6 ('apabila laut dipanaskan’).

Berdasarkan ayat-ayat tersebut, para peneliti UMY berupaya mengakomodasikan sinyal-sinyal teknologi yang termaktub dalam al-Qur'an, dengan melakukan penelitian dan pengembangan.

Produk-produk dari air laut itu itu aman digunakan. "Tidak korosif, beremisi sangat rendah, dan tidak menyisakan banyak residu," kata Khoiruddin.

Hidro-premium tidak bersifat korosif sehingga tidak menyebabkan karat (skala copper strip corrosion 1a). Ia juga tidak meninggalkan residu (hanya 0,5% vol dari maksimal 2,0 % vol yang diijinkan).

Selain itu kandungan bahan pencemar dari emisi bahan bakar ini sangat rendah, antara lain kandungan sulfur hanya 0,03% wt (dari maksimal 0,05 % wt yang diijinkan) dan kandungan timbal (Pb) hampir nol (dari maksimal 0,013 yang diijinkan). Pada pengujian terhadap pesawat aeromodeling, bahan bakar ini ternyata cukup bagus, memberikan rpm di atas 16.000.

Hidro-avtur juga tidak korosif dan beremisi rendah (total sulfur hanya 10% dari maksimal yang dipersyaratkan) dan tidak mudah membeku (freezing point -45oC). Dari pengujian terhadap pesawat aeromodeling, bahan bakar ini dapat digolongkan sebagai bahan bakar jet.

Untuk penggunaan sebagai jet-fuel, hidro-avtur ini sangat istimewa karena akan tetap bersifat dingin. Ia memiliki IBP (initial boiling point) 164 derajat Celcius. Demikian juga Hidro-diesel, tidak bersifat korosif (copper strip 1a), IBP 201 derajat Celcius, beremisi rendah, dan tidak meninggalkan residu berlebihan, dengan indeks Cetane 51,3.

Hasil pengujian terhadap hidro-kerosene memperlihatkan bahwa bahan bakar rakyat tersebut tidak korosif (copper strip corrosion 1a), IBP 161oC, tidak beracun dan tidak beremisi (total sulfur 0,03% wt dari max 0,2% wt yang diijinkan), dan tidak meninggalkan residu (hanya 0,5 %vol).

Produk-produk itu telah diuji di PT CoreLab Indonesia, sebuah laboratorium internasional yang independen. Hasilnya secara meyakinkan menunjukkan bahwa keempat varian Banyugeni itu telah memenuhi standar Ditjen Migas.

Para ilmuwan Universita Muhammadiyah Yogyakarta (UGM) itu menyatakan, penelitian ini akan terus dikembangkan, tidak saja pada level laboratorium, namun juga level industri. Tentu saja diharapkan temuan ini dapat memenuhi kebutuhan energi pada sektor transportasi, industri, dan sektor rumah tangga dengan harga yang murah.

source: inilah.com