Kebanyakan dari kita tidak berpikir banyak
tentang darimana kita mendapatkan energi listrik,
hanya tahu listrik tersedia dan berlimpah. Listrik yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar
fosil seperti batu bara, minyak dan gas bumi, memancarkan karbon dioksida,
nitrogen oksida dan sulfur oksida.
|
|
|
Pembangkit
Listrik Tenaga Surya, sumber gambar: www.renewablepowernews.com
|
Ilmuwan percaya bahwa proses tersebut
berkontribusi terhadap perubahan iklim dan global warming. Energi panas
matahari atau Energi Surya merupakan energi yang bebas karbon, sebagai
alternatif terbarukan tidak seperti yang dihasilkan dengan bahan bakar
fosil seperti batu bara dan gas.
Antara tahun 1984 dan 1991, Amerika Serikat
membangun sembilan pembangkit listrik energi surya seperti di Gurun Mojave
California, dan hari ini mereka terus memberikan kapasitas gabungan sebesar 354
megawatt per tahun, daya yang digunakan dalam 500.000 rumah di California.
Diperkirakan
oleh US National Laboratories Energi Terbarukan dari tenaga
panas matahari bisa menyediakan ratusan gigawatt listrik, sama dengan lebih
dari 10 persen dari permintaan listrik di Amerika Serikat.
Lalu, Bagaimana Cara Kerja
Pembangkit Listrik Energi Surya untuk menghasilkan listrik yang ramah
lingkungan dan tanpa menghasilkan karbon? Mari kita cari tahu!
Pembangkit
listrik panas matahari menghasilkan listrik secara tidak langsung. Panas
dari sinar matahari dikumpulkan dan digunakan untuk memanaskan cairan. Uap
yang dihasilkan dari fluida dipanaskan
generator yang menghasilkan listrik. Ini mirip dengan cara pembakaran
bahan bakar fosil-pembangkit listrik bekerja kecuali uap yang dihasilkan oleh
panas yang dikumpulkan bukan dari pembakaran bahan bakar fosil.
Sistem
Energi Surya
Ada
dua jenis sistem energi surya: pasif dan aktif. Sistem pasif tidak
memerlukan peralatan, seperti ketika panas menumpuk di dalam mobil
ketikadiparkir di bawah sinar matahari. Sedangkan sistem yang aktif
memerlukan beberapa cara untuk menyerap dan mengumpulkan radiasi matahari dan
kemudian menyimpannya.
Pembangkit listrik termal tenaga surya adalah
sistem aktif. Ada beberapa kesamaan dasar dari beberapa jenis pembangkit tenaga
surya yakni: Cermin memantulkan dan mengkonsentrasikan sinar matahari, dan
penerima mengumpulkan energi matahari serta mengubahnya menjadi energi
panas. Sebuah generator kemudian digunakan untuk menghasilkan
listrik dari energi panas ini.
Beberapa Bentuk Panel Surya:
|
|
|
Pembangkit
Listrik Tenaga Surya Berbentuk Datar, sumber gambar:
|
|
|
|
Pembangkit Tenaga Surya berbentuk Setengah Pipa, sumber
gambar: www.solarthermalmagazine.com
|
Jenis
yang paling umum dari pembangkit listrik panas matahari, termasuk
pembangkit di Gurun Mojave California, menggunakan desain berbentuk
parabola untuk mengumpulkan radiasi matahari. Kolektor ini dikenal sebagai
sistem konsentrator linear, dan terbesar mampu menghasilkan 80 megawatt
listrik.
Komponen
Penting dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya:
|
|
|
Diagram Prinsip Kerja Sistem Tenaga Surya, sumber gambar:
www.pre.ethz.ch
|
#1.
Cermin
Cermin
dibentuk seperti setengah pipa dan linear, berbentuk reflektor parabola
ditutupi dengan lebih dari 900.000 cermin dari utara-selatan secara sejajar dan
mempunyai poros putaran mengikuti matahari ketika bergerak dari timur ke
barat di siang hari.
Karena
bentuknya, jenis pembangkit ini bisa mencapai suhu operasi sekitar 750 derajat
F (400 derajat C), mengkonsentrasikan sinar matahari pada 30 sampai 100 kali
intensitas normal perpindahan panas-cairan atau air/uap pipa. Cairan panas
yang digunakan untuk menghasilkan uap, dan uap kemudian memutarkan turbin
sebagai generator untuk menghasilkan listrik.
#2.
Menara/Tower
Menara listrik bergantung pada ribuan
heliostats, yang besar, cermin datar matahari sebagai pelacakan, untuk fokus
dan mengkonsentrasikan radiasi matahari ke penerima menara
tunggal. Seperti halnya pada palung cermin parabola, transfer cairan panas
atau uap dipanaskan dalam receiver (menara yang mampu mengkonsentrasikan energi
matahari sebanyak 1.500 kali), kemudian diubah menjadi uap dan digunakan untuk
menghasilkan listrik dengan turbin dan Generator.
Desain menara listrik masih dalam
pengembangan, akan tetapi suatu hari nanti bisa direalisasikan sebagai
pembangkit listrik grid-connected memproduksi sekitar 200
megawatt listrik per tower.
#3. Mesin
Dibandingkan
cermin parabola dan menara listrik, sistem mesin adalah produsen kecil (sekitar
3 sampai 25 kilowatt). Ada dua komponen utama: konsentrator surya dan unit
konversi daya (mesin / genset). Mesin ini menunjuk dan melacak matahari
dan mengumpulkan energi matahari,sserta mampu mengkonsentrasikan energi sekitar
2.000 kali.
Sebuah
penerima termal, serangkaian tabung diisi dengan cairan pendingin (seperti
hidrogen atau helium), berada di antara piring dan mesin. Hal ini
bertujuan untuk menyerap energi surya terkonsentrasi dari piringan, kemudian
mengkonversi panas dan mengirimkan panas ke mesin di mana berubah menjadi
listrik.
Penyimpanan
Energi Panas
Sistem panas matahari adalah solusi energi
terbarukan yang menjanjikan karena matahari adalah sumber daya yang
melimpah. Kecuali dimalam hari. Atau saat matahari terhalang oleh
awan. Sistem penyimpanan energi panas tekanan tinggi pada tangki
penyimpanan cairan digunakan bersama dengan sistem panas matahari untuk
memungkinkan pembangkit menyimpan energi potensial
listrik. Penyimpanan off-peak adalah komponen penting
untuk efektivitas pembangkit listrik panas matahari.
Tiga teknologi TES (Thermal
Energy Storage) primer telah diuji sejak 1980-an ketika
pembangkit listrik termal pertama dibangun dengan sistem langsung
dua-tangki, sistem tidak langsung dua-tank dansistem
termoklin tunggal-tank.
Dalam sistem langsung dua-tangki, energi
panas matahari disimpan tepat di tempat yang sama dengan transfer cairan
panas yang dikumpulkan. Cairan ini dibagi menjadi dua tank, satu tangki
penyimpanan pada suhu rendah dan yang lain pada suhu tinggi.
Cairan
yang disimpan dalam tangki suhu rendah berjalan melalui kolektor surya
pembangkit listrik di mana dipanaskan dan dikirim ke tangki suhu
tinggi. Cairan disimpan pada suhu tinggi dikirim melalui penukar panas
yang menghasilkan uap, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik di
generator. Dan setelah melalui penukar panas, cairan kemudian kembali ke
tangki suhu rendah.
Sebuah sistem tidak langsung dua-tangki
berfungsi pada dasarnya sama dengan sistem langsung kecuali bekerja dengan
berbagai jenis transfer panas cairan, biasanya dengan harga yang mahal atau
tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai cairan penyimpanan. Untuk
mengatasi hal ini, sistem tidak langsung melewati cairan suhu rendah melalui
penukar panas tambahan.
Berbeda dengan sistem dua tangki, sistem
termoklin tunggal-tank menyimpan energi panas sebagai padatan, biasanya
berbentuk pasir silika. Di dalam sebuah tangki tunggal, bagian padat
disimpan dari suhu rendah ke suhu tinggi, dalam gradien suhu, tergantung pada
aliran cairan.
Untuk
tujuan penyimpanan, transfer cairan panas mengalir ke bagian atas tangki dan
mendingin karena perjalanan ke bawah, keluar sebagai cairan suhu
rendah. Untuk menghasilkan uap dan menghasilkan listrik, proses dibalik.
Sistem panas matahari yang menggunakan minyak
mineral atau garam cair sebagai media transfer panas yang utama untuk TES, tapi
sayangnya tanpa penelitian lebih lanjut, sistem yang berjalan di atas air/uap
tidak dapat menyimpan energi panas.
Beberapa
Penerapan Sederhana Pembangkit Tenaga Surya
#
Rumah Kaca Energi Surya
|
|
|
Green House Tenaga surya, sumber gambar:
www.triplepundit.com
|
Ide menggunakan bahan massa
termal - bahan yang memiliki kapasitas untuk menyimpan
panas - untuk menyimpan energi surya berlaku
untuk lebih dari sekedar surya skala besar pembangkit
listrik termal dan fasilitas penyimpanan. Idenya dapat
bekerja dalam sesuatu yang lebih sederhana seperti rumah kaca.
Semua rumah kaca sebagai
perangkap energi matahari di siang hari, biasanya
dengan manfaat menghadap ke selatan dan atap
miring untuk memaksimalkan paparan sinar matahari. Tapi
setelah matahari terbenam, rumah kaca panas
matahari dapat mempertahankan panas termal dan
menggunakannya untuk menghangatkan rumah kaca di malam hari.
Bebatuan, semen dan air
atau barel berisi air semua dapat digunakan
sebagai alat sederhana, bahan pasifmassa termal (heat
sink), menangkap panas matahari di siang hari
dan memancar kembali di malam hari.
Aspirasi yang lebih
besar? Menerapkan ide-ide yang sama yang digunakan
dalam pembangkit listrik panas matahari (meskipun pada tingkat
yang jauh lebih kecil). Rumah kaca panas matahari, juga
disebut rumah kaca surya aktif, memerlukan dasar-dasar yang
sama seperti sistem termal surya lain: kolektor surya, tangki
penyimpanan air, tabung atau pipa (dimakamkan
di lantai), pompa untuk memindahkan media perpindahan
panas (udara atau air) dalam kolektor surya
untuk penyimpanan dan listrik (atau
sumber daya lain) untuk daya pompa.
Cara
Kerja Rumah Kaca Panas surya:
Dalam
satu skenario, udara yang mengumpul
di puncak atap rumah kaca ditarik melalui
pipa dan di bawahlantai. Pada siang hari, udara ini panas
dan menghangatkan tanah. Pada malam hari, udara
dingin ditarik ke
dalam pipa. Tanah hangat memanaskan udara dingin, yang
pada gilirannya memanaskan rumah kaca. Atau,
air kadang-kadang digunakan sebagai media transfer
panas. Air dikumpulkan dan solar dipanaskan dalamtangki
penyimpanan eksternal dan kemudian dipompa melalui
pipa-pipa untuk menghangatkan rumah kaca.
#
Cerobong Asap Tenaga Surya
|
|
|
Cerobong Asap Tenaga Surya, sumber gambar:
topgreencontractors.com
|
Sama seperti rumah kaca panas
matahari, cara untuk menerapkan teknologi panas
matahari untuk kebutuhansehari-hari digunakan pula
untuk cerobong asap panas
matahari, atau cerobong termal yang memanfaatkanbahan massa
termal.
Cerobong termal pasif sistem
ventilasi surya, yang
berarti nonmechanical. Contoh ventilasi mekanis termasuk
ventilasi seluruh rumah yang menggunakan ventilasi
dan saluran untuk membuang udara kotor dan udara
segar. Melalui prinsip pendinginan
konvektif, cerobong termal memungkinkan udara
dingin sementaramendorong udara panas dari dalam ke
luar. Dirancang berdasarkan pada kenyataan bahwa udara
panas naik,mengurangi panas yang tidak diinginkan selama
seharian dan melakukan pertukaran interior (hangat) udara
untuk eksterior (dingin) udara.
Cerobong termal biasanya terbuat
dari hitam, massa termal berongga dengan bukaan di bagian
atas untuk udara panas berperan sebagai knalpot. Bukaan inlet lebih
kecil dari outlet pembuangan dan ditempatkan pada
ketinggian rendah sampai tinggi sedang di
kamar. Ketika udara panas naik lolos
melalui eksterior knalpotoutlet, baik ke
luar atau ke dalam tangga terbuka
atau atrium. Karena ini terjadi, sebuah updraft menarikudara
dingin masuk melalui lubang.
Dalam menghadapi pemanasan
global, kenaikan biaya bahan bakar dan permintaan yang semakin
berkembang untuk energi, kebutuhan energi diperkirakan
akan meningkat hampir setara dengan 335 jutabarel minyak per
hari, dan sebagian besar untuk listrik.
Salah
satu hal yang besar tentang tenaga panas surya adalah bahwa
hal tersebut diperlukan sekarang, tidak menunggu lagi. Dengan
mengkonsentrasikan energi surya dengan bahan reflektif dan
mengubahnya menjadi listrik, pembangkit listrik panas
matahari modern, jika diadopsi hari ini sebagai bagian tak
terpisahkan daripembangkit energi, mungkin mampu menjadi
sumber listrik untuk lebih dari 100 juta orang selama 20 tahun
ke depan. Semua dari satu sumber daya terbarukan paling besar
yakni matahari.
Saat
ini teknologi pembangkit tenaga surya sudah sangat pesat untuk mengetahui lebih
banyak mengenai hal ini cek di link berikut.
Penerapannya sendiri sudah sangat beragam seperti lampu jalanan yang
menggunakan panel surya dan banyak lainnya.
