Aplikasi Solar Sel

A.    Mobil Tenaga Surya

            Mobil bertenaga surya berfungsi seperti mobil listrik. Namun, pada mobil surya menggunakan tenaga matahari. Mobil ini mengambil listrik melalui panel surya yang melekat pada permukaan mobil. Mobil tenaga surya atau tenaga matahari adalah jenis kendaraan listrik yang menggunakan tenaga matahari sebagai sumber energinya. Energi dari sinar matahari diambil melalui panel sell surya selanjutnya dikonversi menjadi energi listrik sebagai penggerak motor listrik yang tugasnya memutar roda mobil. Supaya efektif menyuplai tenaga dengan stabil maka mobil ini harus diberi penyimpan energi yang pada umumnya memakai baterai. Mobil ini juga dilengkapi dengan alat kontrol pengatur kecepatan sehingga dapat melaju sesuai dengan kecepatan sesuai dengan kecepatan yang dirancang. Di Indonesia mobil surya ini pernah dikembangkan oleh mahasiswa ITS Surabaya.

Mobil dengan tenaga Surya - inhabitat.com

Kekurangan :

            Kebanyakan mobil bertenaga surya tidak dijadikan transportasi utama karena kekurangan daya.  mobil surya tidak dapat menyimpan daya listrik yang cukup untuk membuat mobil menempuh jarak yang relatif lama jika tidak terkena sinar matahari langsung. Hal ini dapat diatasi dengan adanya pengisi baterai mobil surya. Pengisian baterai dapat dilakukan ketika mobil dalam penyimpanan ataupun tidak digunakan.

            Selain itu, mobil ini hanya bisa berfungsi maksimal pada saat musim kemarau karena banyak energi matahari yang dapat disimpan. Namun, jika musim penghujan tidak ada sumber energi. Oleh karena itu, pada pengembangannya mobil surya ini dapat memanfaatkan energy alternatif dari putaran roda mobil. Putaran roda sebenarnya menghasilkan energi. Sama seperti lampu sepeda yang memanfaatkan putaran roda untuk menyalakan lampu sepeda. Konsep ini dikembangkan di mobil. Nantinya, energi dari putaran roda akan disimpan dalam baterai.Kemudian, energi dari baterai itu akan dikeluarkan lagi yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan roda. Dengan begitu, putaran roda tidak hanya mengandalkan tenaga yang didapat dari energi matahari, tapi juga dari putaran roda. “Dengan begitu, mobil akan tetap dapat berjalan di segala musim. Tapi untuk yang konsep tenaga penggerak roda masih dalam proses pengembangan.

B.     Pemanas Air Tenaga Surya

            Pemanas air tenaga surya ini digolongkan menjadi dua jenis, yaitu pemanas air tenaga surya pasif dan aktif.

1.      Pemanas air tenaga surya pasif

            Pemanas air tenaga surya pasif merupakan alat yang hanya murni mengandalkan panas matahari sepenuhnya. Pemanas air tenaga surya jenis pasif tidak menggunakan bantuan listrik sama sekali. Komponen pendukung dari alat ini terdiri atas dua bagian, yaitu panel kolektor dan tangki penyimpan yang saling terhubung dengan dua pipa. Pada panel kolektor yang ditutup oleh kaca, didalamnya terdapat serangkaian pipa tembaga sebagai jalannya air dengan sirip-sirip yang berguna sebagai penyerap panas. Tangki penyimpanan bertugas untuk menyimpan air setelah dipanaskan agar panasnya bertahan lama.

            Cara kerja alat ini adalah memanfaatkan energi matahari. Pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis mengalirkan panas dari sirip-sirip penyerap panas ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air di dalamnya perlahan meningkat. Air yang lebih panas akan bergerak ke atas memasuki tangki penyimpan dan air yang lebih dingin akan turun memasuki rangkaian pipa tembaga untuk dipanaskan. Sehingga pada proses ini tidak diperlukan pompa yang digerakkan dengan bantuan listrik. Air sudah dapat bergerak sendirinya sesuai dengan prinsip konveksi. Air bergerak sendiri sampai seluruh air dalam tangki penyimpan mencapai suhu yang diinginkan. Ketika suhu air panas di tangki penyimpan sama dengan suhu air panas di panel keloketor, dengan sendirinya air berhenti mengalir. Begitu seterusnya air akan bersirkulasi untuk dipanaskan ketika ada sinar matahari.

            Alat ini biasanya dipasang diatap rumah dengan posisi miring mengikuti atap dengan posisi tangki berada diatas untuk mendapatkan panas matahari yang maksimal.
Pemanas air tenaga surya pasif disebut juga denga thermosipon yaitu karena memanfaatkan prinsip alamiah dari air yang dipanaskan. Thermosipon ini lebih cocok untuk kebutuhan skala kecil dan biasanya digunakan di rumah-rumah, karena energinya tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan air panas yang besar.

2.      Pemanas air tenaga surya aktif

            Prinsip kerja pemanas air tenaga surya aktif ini sebenarnya sama dengan jenis  pemanas air tenaga surya pasif. Hanya pada pemanas ini menggunakan pompa dan sistem kontrol  yang menggunakan tenaga listrik. Selain itu pemanas jenis aktif ini dilengkapi dengan emergency back-up. Jika sedikit sekali panas matahari misalnya pada musim penghujan, maka pemanas air akan diambil alih oleh heater listrik ataupun gas. Sementara letak panel/kolektor panas pada pemanas air tenaga surya aktif bisa diletakkan di tempat terpisah. Kapasitas tangki penampung air yang dipergunakan jauh lebih besar. Dengan begitu maka pemanas air tenaga surya aktif cocok untuk memenuhi kebutuhan skala besar seperti Hotel,Rumah sakit dll.

C.    Pembangkit Listrik Tenaga Surya

            Pembangkit listrik panas matahari menggunakan sinar matahari untuk memanaskan cairan pada temperatur yang sangat tinggi. Cairan ini kemudian disirkulasikan melalui pipa sehingga dapat mentransfer panas ke air untuk menghasilkan uap. Uap diubah menjadi energi mekanik pada turbin dan dikonversi menjadi listrik oleh generator konvensional yang disambunkan ke turbin. Teknologi panas matahari menggunakan sistem konsentrator untuk mencapai suhu tinggi yang diperlukan untuk memanaskan fluida.

Tiga jenis utama dari sistem tenaga panas matahari adalah:

• Parabolik  (jenis yang paling umum)
• Piringan surya 
• Menara Tenaga surya

Jenis-jenis Pembangkit Listrik Panas Matahari

1.      Parabolik

Parabolik digunakan di fasilitas listrik tenaga surya terbesar di dunia yang terletak di Gurun Mojave di Kramer Junction, California. Fasilitas ini telah beroperasi sejak tahun 1980 dan menyumbang sebagian besar listrik yang dihasilkan oleh sektor tenaga listrik surya saat ini.

Sebuah kolektor parabola memiliki reflektor parabola berbentuk panjang yang memfokuskan sinar matahari pada pipa receiver yang terletak pada fokus parabola. Kolektor akan mengarah miring ke arah matahari mengikuti gerakan matahari dari timur ke barat di sepanjang hari untuk memastikan bahwa matahari secara terus-menerus terfokus pada receiver. Karena bentuk parabolanya, perangkat ini bisa terfokus ke matahari hingga mencapai 30 sampai 100 kali intensitas normal (rasio konsentrasi) pada pipa receiver yang terletak di sepanjang garis pusat dari lengkungan, mencapai suhu operasi lebih dari 750 ° F.

            "Bidang surya" memiliki baris paralel kolektor panas surya parabola yang selaras pada sumbu horisontal utara-selatan. Cairan pemindah panas dipanaskan ketika bersirkulasi melalui pipa receiver dan menuju ke serangkaian "penukar panas" di lokasi pusat. Di sini, cairan bersirkulasi melalui pipa sehingga dapat mentransfer panas ke air untuk menghasilkan tekanan tinggi, uap super panas. Uap ini kemudian dialirkan ke turbin uap konvensional dan generator untuk menghasilkan listrik. Ketika cairan panas melewati penukar panas, ia menjadi dingin, dan kemudian diresirkulasi melalui bidang surya untuk dipanaskan lagi.

            Pembangkit ini biasanya dirancang untuk beroperasi sepenuhnya menggunakan energi matahari saja, mengingat energi surya yang cukup memadai. Namun, semua pembangkit parabola dapat menggunakan energi dari pembakaran bahan bakar fosil untuk melengkapi output energi surya selama periode dimana matahari bersinar redup, seperti pada saat hari berawan.

2. Piring Surya

            Sebuah sistem piring/mesin surya menggunakan kolektor surya yang bisa melacak arah matahari, sehingga mereka selalu mengarah lurus ke matahari dan memusatkan energi surya pada titik fokus piring. Rasio konsentrasi Sebuah piring surya jauh lebih tinggi dari parabolik surya, biasanya lebih dari 2.000, dengan suhu fluida mencapai 1380 ° F. Sistem piring/mesin surya mengkonversi panas menjadi tenaga mekanik dengan mengkompresi fluida ketika cuaca dingin, dan dengan memanaskan cairan yang terkompresi tadi, cairan akan menggerakkan turbin atau dengan piston menghasilkan kerja. Mesin ini digabungkan ke generator listrik untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.

3. Menara Tenaga Surya

            Sebuah menara tenaga surya, atau receiver pusat, menghasilkan listrik dari sinar matahari dengan memfokuskan energi surya yang terkonsentrasi pada menara penukar panas (penerima). Sistem ini menggunakan ratusan hingga ribu cermin matahari yang disebut heliostats untuk mencerminkan dan mengkonsentrasikan energi matahari ke sebuah menara receiver pusat.

Energi yang terkonsentrasi dapat mencapai 1.500 kali energi yang datang dari matahari. Energi yang hilang saat transportasi diminimalkan karena energi surya langsung ditransfer dari heliostats ke receiver tunggal, tidak dipindahkan melalui media transfer ke satu lokasi sentral, seperti pada teknik parabola. Menara pembangkit listrik harus besar agar menguntungkan secara ekonomis. Teknik ini adalah teknologi yang menjanjikan untuk pembangkit listrik skala besar. Menara surya berada dalam tahap awal pengembangan dibandingkan dengan teknologi parabola.

Kekurangan Sistem Listrik Tenaga Surya:

            Meskipun listrik tenaga surya merupakan sumber energi yang bersih, sel surya yang dibuang tidak ramah lingkungan. Sebagian besar sel surya yang digunakan untuk membuat sistem tenaga listrik untuk rumah mengandung zat yang sangat beracun yang dikenal sebagai kadmium, yang dapat menyebabkan kerusakan lingkungan serius jika tidak dibuang dengan benar. Namun, energi surya adalah teknologi yang maju pesat, sehingga wajar bahwa kita berpikiran bahwa isu pencemaran kadmium ini akan teratasi. Masalah lain yang terdapat pada tenaga surya adalah pasokan sinar matahari. Banyak tempat yang memiliki cahaya yang cukup untuk mengoperasikan sistem listrik tenaga surya, tetapi ada daerah di ujung utara dan selatan bumi yang mengalami kegelapan hingga sebulan dalam setahun.

            Namun perlu diketahui, panel surya masih dapat bekerja ketika cuaca mendung. Hal ini karena panel surya masih dapat mengumpulkan sejumlah energi dari sinar matahari, bahkan pada hari mendung. Meskipun benar bahwa jumlah energi yang dapat dikumpulkan tentu berkurang dari jumlah yang dapat ditangkap pada hari yang cerah, proses pengumpulan energi tetap berlangsung setiap saat bila masih ada sejumlah sinar matahari. Selain itu, energi listrik dari tenaga surya dapat disimpan dalam baterai yang sering disebut sebagai modul surya. Energi pada modul ini dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan listrik pada malam hari serta melengkapi jumlah listrik yang dikumpulkan pada saat hari berawan. Selain itu menurut pengalaman, di sebagian besar negara memperoleh rata-rata sinar matahari yang cukup untuk memproduksi tenaga surya sebagai sumber energi yang layak bagi kebutuhan di rumah. Misalnya, Inggris rata-rata mendapatkan 2,5 jam sinar matahari untuk memproduksi energi per hari selama setahun. Rata-rata ini lebih dari cukup dengan penggunaan teknologi mutahir untuk memenuhi kebutuhan energi rata-rata rumah tangga.

Optimalisasi Solar Cell

            Posisi kendaraan bermotor yang berubah-ubah menyebabkan intensitas cahaya matahari yang diperoleh pun berubah-ubah pula. Oleh karena itu dibutuhkan solar tracker yang dapat mendeteksi intensitas cahaya matahari terbesar sehingga akan didapatkan energi matahari yang maksimal. Dengan penambahan solar tracker ini maka efisiensi energi yang diperoleh akan naik sekitar 30-40%. Membuat suatu alat penelusur intensitas cahaya matahari untuk kemudian menggerakkan solar cell dan mengarahkannya tegak lurus pada intensitas cahaya matahari terbesar. Sehingga solar cell dapat mengubah energi cahaya ke energi listrik dengan efisien dan optimal. LDR berfungsi sebagai sensor cahaya. Output dari LDR ini akan diproses oleh ATMega 8535 untuk kemudian dimasukkan ke motor stepper. Kemudian stepper ini akan menggerakkan solar cell ke arah yang intensitas mataharinya terbesar. Solar cell ini akan mengubah energi cahaya ke energi listrik untuk kemudian menyalakan AC, MP3 player, dan alat elektronik lain di mobil, juga mengisi aki. Hasil yang diharapkan pada proyek ini adalah prototype dari solar tracker pada penjelasan di atas. Pada prototype ini digunakan LED sebagai analogi dari AC, MP3 player, dan alat elektronik lainnya pada mobil. Bila LED telah menyala dengan intensitas nyala sesuai yang diharapkan maka prototype solar tracker yang dibuat telah berhasil menemukan intensitas cahaya matahari terbesar dan solar cell-nya telah dapat mengkonversinya menjadi tenaga listrik.

        

*) please credit this blog if you want to copy this......