USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

JUDUL PROGRAM “PLTS PORTABLE” (PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA SOLUSI TIDAK TERSEDIANYA LISTRIK DARI PLN)

BIDANG KEGIATAN: PKM KARSA CIPTA (PKM-KC)

Diusulkan oleh: Muhamad Ridwan

NIM. 5201411002

Angkatan 2011

Hariman Rilo Pambudi

NIM. 5212412021

Angkatan 2012

M. Kaanal Miska

NIM. 5301411037

Angkatan 2011

Achmad Pujiratno

NIM. 5111312010

Angkatan 2012

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG SEMARANG 2012

i

1

1

A. LATAR BELAKANG MASALAH Pemanfaatan energi yang dapat diperbaharui sebagai salah satu sumber energi alternatif beberapa tahun terakhir mulai banyak dikaji oleh para peneliti dari negara-negara maju terutama setelah semakin mahal dan berkurangnya sumber energi yang berasal dari bahan bakar fosil. Padahal kita tahu bahwa bahan bakar dari fosil tidak dapat diperbaharui, tidak seperti bahan bakar nonfosil. Salah satu upaya yang dilakukan untuk menghemat bahan bakar fosil ini adalah dengan memanfaaatkan energi lain. Gerakan hemat energi (save energy) dengan menggunakan bahan bakar non-fosil seperti tenaga angin, tenaga air, tenaga panas bumi, dan tenaga matahari, merupakan solusi yang tepat dalam mengatasi krisis energi. Beberapa negara maju kini sudah mulai beralih dari menggunakan bahan bakar fosil menjadi bahan bakar non-fosil, terutama tenaga surya yang tidak terbatas ketersediaannya, contohnya di negara Jepang. Untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik diperlukan sebuah alat yaitu PLTS. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah sebuah alat konversi energi yang mengubah energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik sehingga alat ini termasuk alat yang ramah lingkungan. Alat ini bermanfaat karena dapat digunakan untuk berbagai keperluan dan lebih efektif karena PLTS merupakan pembangkit listrik yang hanya membutuhkan cahaya matahari untuk diubah menjadi energi listrik. Negara Indonesia merupakan negara tropis, hal ini lah yang dapat dimanfaatkan dimana pembuatan sistem PLTS dapat dilakukan, sehubungan dengan semakin menipisnya persediaan bahan bakar fosil di Indonesia, yang berakibat pada pemadaman listrik bergilir. Padahal kebutuhan listrik masyarakat semakin meningkat. PLTS akan membantu saat berada di rumah maupun di suatu tempat yang tidak dialiri listrik dari PLN, ketika di rumah terjadi pemadaman bergilir maka masyarakat masih bisa mendapatkan suplai listrik dengan memanfaatkan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya). Solusi atas beberapa masalah seperti pemadaman listrik dan tidak tersedianya listrik di tempat tertentu, seperti ketika seseorang berada di pantai dan gunung, memberi inspirasi kami untuk membuat suatu desain alat

2

pembangkit listrik tanaga surya ramah lingkungan yang dapat dibawa kemanamana yaitu “PLTS PORTABLE”. PLTS ini akan bermanfaat jika terjadi pemadaman listrik maupun ketika kita sedang berpergian dan tidak adanya listrik di tempat tersebut. Disaat kita sangat membutuhkan

pasokan listrik setiap saat, dan dengan alat ini

diharapkan dapat memenuhi kebutuhan listrik untuk mengisi baterai gadget elektronik seperti kamera, laptop, ponsel, lampu, MP3 player, PDA, tablet dan beberapa item lainnya ketika tidak ada sumber listrik. Jadi PLTS PORTABLE ini akan sangat berguna, dimana kebutuhan listrik semakin meningkat dan sebagai solusi mengatasi ketidaktersediaan listrik saat kita bepergian , sehingga kita tidak perlu pusing ketika pemadaman listrik terjadi atau saat kita sedang berada di daerah yang belum teraliri listrik. B. PERUMUSAN MASALAH Dalam program ini ada beberapa masalah yang perlu dirumuskan : 1. Bagaimana menciptakan alat pembangkit listrik yang ramah lingkungan dengan cara memanfaatkan ketersediaan sumber energi matahari yang tidak terbatas menjadi energi listrik yang lebih bermanfaat untuk masyarakat. 2. Bagaimana tingkat efektifitas kerja PLTS Portable dalam memenuhi kebutuhan listrik, saat sumber listrik dari PLN tidak ada. C. TUJUAN Progam ini bertujuan untuk : 1. Menciptakan alat pembangkit listrik yang ramah lingkungan dengan cara memanfaatkan ketersediaan sumber energi matahari yang tidak terbatas menjadi energi listrik yang lebih bermanfaat untuk masyarakat. 2. Menguji tingkat efektifitas kerja PLTS Portable dalam memenuhi kebutuhan listrik, saat sumber listrik dari PLN tidak ada. D. LUARAN YANG DIHARAPKAN Luaran yang diharapkan dalam program ini adalah : 1. Terciptanya suatu alat pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang mampu dibawa kemana saja dan efisien, serta ramah lingkungan yang bermanfaat

3

bagi masyarakat banyak, saat ketersediaan pasokan listrik dari PLN tidak ada. 2. Artikel ilmiah yang dipatenkan, tentang pemanfaatan sumber energi matahari menjadi energi listrik dengan alat PLTS Portabel. E. KEGUNAAN 1. Dengan alat ini diharapkan mampu memenuhi kebutuhan masyarakat akan pasokan listrik ketika tidak ada aliran listrik dari PLN. 2. Merangsang penciptaan suatu alat dan perkembangan teknologi dengan memanfaatkan energi matahari untuk menghasilkan energi listrik.

F. TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan Sumber tenaga listrik yang berasal dari sinar matahari, sistem kerja pembangkit ini yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik melalui panel surya yang diteruskan ke charge control dan mengubah arus DC dari charge control menjadi arus AC oleh Inverter. Desain alat ini dibuat sedemikian rupa agar lebih praktis saat dibawa kemana saja. Oleh karena itu kami membuat alat ini dengan nama “PLTS PORTABLE”. PLTS PORTABLE merupakan PLTS yang dapat dibawa kemana saja karena bentuknya lebih kecil dari PLTS biasa, walaupun sistem kerjanya sama dengan PLTS pada umumnya, tetapi energi listrik dapat disimpan ke dalam baterai accu/aki agar lebih praktis. Kemudian accu tersebut disalurkan ke stopkontak untuk diambil listriknya ke beban. Komponen PLTS PORTABLE adalah sebagai berikut: 1. Sel surya (solar cell ) Sel surya merupakan alat yang mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. Sel silikon (disebut juga solar cell) yang disinari matahari, membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah sel surya menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah sel surya / solar cell 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun). Sel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai, akan tetapi jenis-jenis sel surya ada beberapa

4

macam, yang paling cocok untuk “PLTS PORTABLE” yaitu sel surya jenis Polikristal. Sel Surya Polikristal merupakan panel surya yang memiliki cristal acak. Tipe Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik saat mendung, tidak seperti monokristal. Keunggulan lain adalah poliskristal mempunyai daya tahan yang sangat baik, harga yang cukup terjangkau dan cocok untuk produksi masal maupun penggunaan sehari-hari. 2. Solar charge control Solar charge control adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang akan diisi ke baterai/accu/aki dan diambil dari baterai ke beban. Dan berfungsi untuk mengatur pengisian baterai menghindari overcharging dan overvoltage, mengatur arus yang akan dibebaskan/diambil dari baterai agar tidak „full discharge‟ dan overloading, dan monitoring temperature baterai. Charge control yang akan digunakan dalam produk ini adalah Charge control tipe “tandem”. 3. Inverter Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC). Inverter mengkonversi DC dari perangkat seperti baterai, panel surya menjadi AC ke beban. 4. Baterai/accu Baterai/accu dalam hal iniadalah alat untuk menyimpan sumber listrik yang dihasilkan dan mengalirkan listrik yang akan digunakan.Tanpa baterai, energi surya hanya dapat digunakan pada saat ada sinar matahari.Sedangkan baterai yang digunakan adalah Accu kering, karena Accu ini memiliki keunggulan lebih awet dan dapat menyimpan energi listrik lebih besar dibandingkan dengan Accu basah. Cara kerja PLTS Portable ini yaitu Sel Surya menampung cahaya dari matahari kemudian panas yang dihasilkan dirubah menjadi listrik DC. Listrik DC ini kemudian disimpan dalam Baterai/Accu/Aki. Karena Aki adalah arus

5

DC, agar tidak overcharge maka dipasang Solar Charge Control, setelah listrik DC pada Aki tersimpan maka agar dapat digunakan arus DC diubah menjadi arus AC oleh Inverter, output dari power inverter inilah yang akhirnya mengeluarkan listrik AC serupa dengan PLN dan bisa langsung digunakan untuk keperluan seperti mengisi baterai HP atau Laptop. PLTS Portable ini akan dibuat dan disusun lebih kecil dengan sistem bongkar-pasang yang dilengkapi dengan buku panduan cara merangkai maupun melepas kembali, cara ini bertujuan agar lebih praktis dan mudah untuk dibawa dan digunakan.

G. METODE PELAKSANAAN 1. Perencanaan Sebelum membuat “PLTS PORTABLE” yang perlu dilakukan adalah perencanaan. Seperti apa dan bagaimana awal pembuatan atau langkah serta cara untuk membuat PLTS Portable ini. Perencanaan pertama adalah menentukan kebutuhan daya, spesifikasi alat-alat yang akan digunakan dan menentukan jumlah alatnya, kemudian memulai pembuatan bentuk desain PLTS portable itu sendiri. Pembuatan produk ini bukan hanya tentang kegunaan dan manfaatnya saja, tetapi juga keawetan dan efektifitas hasil yang digunakan. Masing-masing sel surya dapat menghasilkan arus listrik yang berbeda, sesuai dengan tipe sel surya. Contoh, tipe sel surya 20 Wp, bisa menghasilkan daya sebesar 20 Watt per jam pada kondisi pemanasan matahari puncak (peak), yang dihitung sekitar 4 - 5 jam per hari, antara jam 9 pagi sampai jam 2 siang. Sehingga jika ditotal per hari pemanasan, mengunakan panel 20 Wp dapat menghasilkan daya: 20 Watt x 5 Jam = 100 Wh (Watt Hour). Beban total= 27.5W ingin dipakai sekitar 3 jam, maka daya yang dibutuhkan: 27.5W x 3 jam = 82.5 Wh (Watt hour) dibagi 5 jam (efektif sinar matahari) =16.5W. Jadi 16.5 Watt ini yang menentukan berapa Wp Sel Suryanya yang dibutuhkan. Dalam hal ini memakai sel surya 20 wp.

6

Total kebutuhan daya misalnya untuk mengisi baterai senter, laptop dan HP dibutuhkan daya = 103 Watt hour. Jadi jumlah panel surya / solar cell yang dibutuhkan, jika satu panel dihitung 20 Watt (perhitungan adalah 5 jam maksimun tenaga surya): Kebutuhan sel surya / solar cell : (103 / 20 x 5) = 1.03 =1 sel surya Jumlah kebutuhan baterai 12 Volt adalah: Kebutuhan baterai minimun (baterai hanya digunakan 50% untuk pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2 x lipat : 103 x 2 = 206 Watt hour = 206 / 12 Volt / 8 Amp = 2,1= 2 baterai/accu. Contoh aplikasi Penggunaan: Tabel 1. Spesifikasi beban Peralatan Charger senter Charger HP Charger laptop Total Energi per Hari

Daya (W)

Jumlah

Total Daya (W)

Waktu Pakai (Jam)

Energi (Wh)

5

1

5

2

10

2.5

1

2.5

2

5

22

1

22

4

88

27.5

103

Tabel 2. Kebutuhan alat. Peralatan Solar Panel 20 Wp Controller 10 A – 12 V Inverter 100 W – 12 V DC ke 220 V AC Aki kering 12 V

Jumlah 1 unit 1 unit 1 unit 2 unit

Harga Rp 1.570.000,00 Rp 650.000,00 Rp 875.000,00 (murni 40%) Rp. 400.000,00

a. Membuat Blok Diagram (terlampir) b. Membuat Desain Sistem (terlampir) 2. Pelaksanaan Pelaksanaan terdiri dari pemesanan dan pembelian alat-alat yang akan digunakan, dan pelaksanaan pembuatan produk itu sendiri. a.

Pembuatan PLTS Portable (Terlampir)

7

b.

Uji coba pemakaian produk Setelah melakukan perancangan desain dan pembuatan produk PLTS

portable, langkah selanjutnya adalah uji coba produk PLTS Portable. H. JADWAL KEGIATAN Tabel 3. Jadwal Kegiatan NO 1 2 3 4 5 6 7

Kegiatan

I

II

Bulan III IV

V

Pendesainan PLTS Portable Pemesanan dan Pembelian alat Pembuatan PLTS Portable Mentoring Pelaksanaan Uji coba Penyusunan Laporan Penyerahan Laporan

J. RANCANGAN BIAYA Tabel 4. Rekapitulasi Biaya No 1. 2. 3. 4.

Jenis Pengeluaran Bahan habis pakai Peralatan Penunjang PKM Perjalanan Lain-lain (sewa bengkel las permesinan) Jumlah

Jumlah Rp. 475.000,00 Rp 5.395.000,00 Rp. 1.500.000,00 dan Rp. 1.500.000,00 Rp.

8.870.000,00

K. DAFTAR PUSTAKA Barnawi, T.dkk. 2005. Penumbuhan Lapisan Tipis μc-Si:H dengan Sistem Hot Wire PECVD untuk Aplikasi Divais Sel Surya. BandunG :ITB. Soelaiman T.M., Prof. 1986. Pengembangan Sumber DayaEnergi, Volume II, Bandung: ITB. Priyadi. 2008. Rancang Bangun Kolektor Surya Menggunakan Absorber Sebagai Teknologi Alternative Sumber Energy Thermal. Makalah jurnal SATEK II. Univ. Lampung. Anonim. 2011. Mahasiswa-Universitas-Riau-Ciptakan-Listrik-Tenaga-Surya http://www.tribunnews.com/2011/06/10/ . diakses pada 5 September 2012 Pukul 08.00 WIB. Anonim. 2008. Pembangkit Listrik Tenaga Surya http://energisurya .wordpress.com. diakses pada 7 September 2012 Pukul 20.00 WIB.

8

9

10

11

LAMPIRAN II BLOK DIAGRAM Surya cell

Panel Surya 20 wp

Charge controlle r DC

DC

IN

OUT

Combiner

AC

DC

OUT

IN

Inverter Stopkontak

Gambar 1. Sistem PLTS PORTABLE Keterangan : : Kutub Positif : Kutub Negatif Untuk instalasi listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik, diperlukan komponen sebagai berikut: a. Sel surya / solar cell / solar panel b. Charge controller c. Inverter d. Battery (accumulator)

Aki

12

contoh aplikasi solar panel Solar panel >> solar controller >> accu >>power inverter>> alat elektronik AC LAMPIRAN III

Gambar 2. Sel surya tipe 20 wp. DESAIN MODEL Stop kontak sel surya Inverter Charge Control

aki Gambar 3. Penyusunan letak PLTS Portable stang Viber Glass Tiang penopang tas Ransel tas

Roda Rolli

alumunium tatakan dasar

Gambar 4. Tas Ransel Rolling tampak dari samping

13

Untuk membawa PLTS portable.

LAMPIRAN IV CARA PEMBUATAN PLTS PORTABLE Tahap Persiapan Sebelum perakitan PLTS Portabel dimulai, langkah langkah yang harus dilakukan adalah : 1.

Perancangan desain

2.

Pemesanan dan Pembelian alat

3.

Memilih dan menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan

Alat dan bahan 1.

2.

3.

Alat a.

Las

f. Gergaji kayu

b.

Solder

g. Gergaji besi

c.

Obeng

h. Tespen

d.

Kunci ring &pass

i. Kawat

e.

Tenol

j. Tang

Bahan PLTS Portable a. Panel Surya Polikristal

f. Kabel Input Output

b. Charge Control Tandem

g. Stopkontak

c. Inverter

h. Mur Baut

d. Accu Kering

i. Combiner/ Penyatu Kabel

e. Kabel instalasi

j. Engsel pintu

Bahan Tas rolling a. Alumunium

e. Roda Roll kecil

b. Mur Baut

f. Kawat

c. Viber Glass

g. Stang

d. Bantalan kain

14

LAMPIRAN V Cara Pembuatan 1. PLTS PORTABLE a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan membuat PLTS. b. Membuat tatakan dasar bagian bawah Sel surya menggunakan papan alumunium. c. Setelah tatakan tersusun, kemudian menyambung kabel instalasi pada bagian kutub negative (-) dan kutub positif (+) kedua panel tersebut. d. Kemudian menyambungkan semua kabel yang berlawanan ke combiner e. Langkah selanjutnya memodifikasi atau satukan kabel instalasi dengan kabel input output. f. Setelah semua kabel sudah dimodif kemudian memasang seri Accu atau Aki kering dengan kabel, kemudian menyambungkan dengan combiner g. Kemudian menyambung Inverter dengan Stopkontak. h. Jika produk sudah jadi, ketika ingin menggunakan, sambungkan Combiner Panel Surya dengan DC in Charge Control, DC out Charge Control dengan DC in Combiner Aki, dan DC out Combiner Aki dengan Inverter yang AC intinya tersambung dengan Stopkontak. 2. TAS RANSEL ROLLING a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk membuat Tas Ransel Rolling. b. Memotong karet transparan yang sudah diukur besarnya sesuai dengan susunan PLTS Portable. c. Kemudian menyambung bahan karet tersebut sebagai alas d. Memotong

alumunium

sesuai

tinggi

PLTS

Portable

Kemudian

menyatukan Viber Glass pada sisi samping tas. e. Pada bagian salah satu sisi samping tambahkan Viber Glass yang sudah diukur sesuai dengan Sel Surya yang sudah dilipat f. Pada bagian belakang dipasang kawat yang dilapisi bantalan kain. g. Setelah itu memasang stang yang sudah disambung besi panjang pada bagian atas diantara ransel h. Langkah terakhir memasangkan 4 roda rolling pada bagian bawah tas.

15

LAMPIRAN VI Tabel 5. Rincian Rancangan Biaya 1. Bahan Habis Pakai No Uraian 1 Penyusunan laporan Kertas A4 ATK Tinta printer Penggandaan laporan JUMLAH 2 dokumentasi Sewa kamera digital Sewa handycam Transfer CD Cetak foto JUMLAH

Vol. 1 rim

Harga Satuan Rp: 50.000,00

2 pack Rp 30.000,00 3 RP 5.000,00

Jumlah RP 50.000,00 Rp 100.000,00 Rp 60.000,00 Rp 15.000,00 Rp 225.000,00

1 1

Rp. 50.000,00 RP.100.000,00 RP. 25.000,00 Rp. 75.000,00 Rp.250.000,00

JUMLAH

Rp.475.000,00

2. Peralatan Penunjang PKM No Uraian Vol. 1 Panel surya 20 WP 1 2 Solar charge 10 A 1 3 Inverter murni 40 % 1 4 Aki kering 20 V 2 5 Tang 2 6 Rol kawat 1 7 Obeng + dan 2 8 solder 1 9 Stang 1 10 Unit kabel instalasi 1 11 Kabel input-output 5 12 Viber glass 2x2 m 13 Roda kecil 4 14 alumunium 1 15 stopkontak 1 Jumlah 3. Perjalanan 1 Transportasi 2 Ongkos Kirim Barang jumlah 4. Lain-lain Sewa bengkel JUMLAH TOTAL

Harga satuan

Jumlah Rp. 1.570.000,00 Rp. 650.000,00 Rp. 875.000,00 Rp.200.000,00 Rp. 400.000,00 Rp. 20.000,00 Rp. 40.000,00 Rp. 25.000,00 Rp. 5000,00 Rp. 10.000,00 Rp. 100.000 Rp. 120.000,00 Rp. 20.000.00 Rp.180.000 Rp. 180.000,00 Rp. 50.000 Rp 250.000,00 Rp.250.000 RP. 500.000,00 Rp. 5000 Rp. 20.000,00 Rp. 700.000,00 Rp. 35.000,00 Rp 5.395.000,00 Rp 500.000,00 Rp. 1.000.000,00 Rp. 1.500.000,00 Rp 1.500.000,00 RP. 8.870.000,00