Kumpulan Soal PLTS Dasar Konversi Energi Listrik [PDF]

Citation preview

Nama



: FITHROTUL NAHDIYYAH



NIM



: 150534602379



Prodi



: S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO



1.



2.



3.



4.



5.



6.



Komponen yang terdiri atas baling-baling, generator listrik dan ekor turbin angin disebut... a. Kincir angin b. Controller c. Inverter d. Turbin angin e. Baterai Alat yang berfungsi sebagai pengubah jenis arus pada pembangkit listrik energi surya adalah... a. Inverter b. Regulator c. Control panel d. Solar cell e. Accumulator Berikut merupakan komponen yang digunakan dalam pembangkit listrik energi surya, kecuali... a. Generator b. Panel surya c. Regulator d. Aki e. Inverter AC/DC Berikut ini merupakan sumber pembangkit listrik energi terbarukan, kecuali... a. Angin b. Surya c. Air d. Batubara e. Biogas Energi yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organic oleh bakteri anaerob disebut... a. Methanogen b. Hybrid c. Fuel cell d. Ethanol e. Biogas Pembangkit listrik energi surya sering disebut juga dengan istilah... a. Photosintesis b. Photoorganic c. Photosurya d. Photosolar



e.



Photovoltaic 7. Berikut ini adalah penunjang keamanan material, kecuali... a. Baju kerja b. Buku petunjuk penggunaan alat c. Helm d. Kacamata e. Sepatu 8. Pada pembangkit listrik energi surya, terjadi perubahan listrik... a. Arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) b. Arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) c. Arus seri menjadi arus parallel d. Arus parallel menjadi arus seri e. Arus induksi 9. Komponen yang mengubah hembusan angin menjadi energi kinetic untuk memutar generator adalah... a. Generator b. Baling-baling c. Panel control d. Baterai e. Inverter 10. Arus listrik yang dihasilkan generator disimpan dalam... a. Panel control b. Ekor turbin c. Baling – baling d. Baterai e. Inverter Kunci Jawaban 1. D. Turbin angin 2.



A. Inverter



3.



C. Regulator



4.



D. Batubara



5.



E. Biogas



6.



E. Photovoltaic



7.



B. Buku petunjuk penggunaan alat



8.



A. Arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC)



9.



B. Baling – baling



10.



D. Baterai



1) Sebutkan perbedaan fungsi dari Solar Cell dengan Solar Water Heating dan Solar Furnaces ? Jawab : Perbedaannya adalah :  Solar cell untuk merobah cahaya langsung menjadi listrik. Pada saat cuaca cerah kita dapat memperoleh daya yang cukup untuk menghidupkan satu buah bola lampu 1000 W dari 1 m2 solar panel. Alat ini pada awalnya dikembangkan dalam rangka untuk menyediakan kebutuhan listrik untuk satelit  Solar water heating Alat ini menggunakan panas dari Matahari untuk memanaskan air dalam gelas panel diatas atap rumah. Ini berarti tidak lagi digunakan gas atau listrik yang banyak untuk memanaskan air kebutuhan rumah tangga. Air dipompakan melalui pipa pipa dalam suatu panel. Pipa di catdengan cat hitam sehingga dapat menyerap panas bila cahaya matahari mengenainya. Cara seperti ini sangat membantu sekali dalam pembuatan sistem pemanasan sentral  Solar Furnances atau Tungku Surya menggunakan luasan yang sangat luas dari susunan kaca untuk mengumpulkan energi cahaya matahari kedalam ruangan yang sempit sebagai fokusnya dan menghasilkan temperatur yang sangat tinggi. 2) Bahan apa yang digunakan untuk membuat Solar Cell dan bagaimana prinsip kerja Solar Cell tersebut ? Jawab : Sel surya terdiri dari beberapa jenis bahan semikonduktor.Bahan semikonduktor sendiri merupakan bahan yang dapat mengantarkan arus listrik saat disuplai dengan cahaya atau panas, tetapi pada suhu rendah akan beroperasi sebagai insulator.Pada saat ini 95 persen dari sel surya di dunia dibuat dengan menggunakan Sillikon (Si).Selain sebagai bahan terbanyak kedua di bumi, dalam proses pengolahannya silikon tidak akan merugikan lingkungan.Dengan "hanya" mendopingnya dengan bahan material lain (bahan bermuatan positif atau negatif), silikon dapat digunakan untuk memproduksi sel surya. Dua layer silikon yang telah di doping berbeda akan digabungkan dan menghasilkan p-n junction. Syarat utama suatu sel surya dikatakan baik adalah mempunyai efisiensi tinggi,murah dan dapat diandalkan Banyak konfigurasi material bahan yang telah diajukan dan didemonstrasikan dengan tingkat kesuksesan yang tinggi.Akan tetapi, untuk mendapatkan hasil yang maksimum baik dari segi efisiensi; harga dan kehandalan, masih banyak tantangan yang harus dipecahkan sampai dengan saat ini.Meskipun demikian, ada beberapa kriteria dasar yang harus diperhatikan dalam setiap penyusunan bahan material untuk pembuatan sel surya, sebagai berikut : a) Stuktur permukaan didesain untuk mengurangi rugi-rugi refleksi, sebagai contohnya konstruksi permukaan sel berbentuk piramida sehingga cahaya yang dating akan mengenai permukaan beberapa kali. Material yang dapat digunakan dalam desain piramida ini diantaranya gallium arsenide (GaAs), cadmium telluride (CdTe) atau copper indium selenide (CuInSe2). b) Tandem atau Stacked Cells, dengan tujuan agar dapat digunakan pada spektrum radiasi lebar. c) MIS Inversion Layer Cells, medan listrik di dalam sel tidak diproduksi oleh p-n junction, tetapi oleh junction thin oxide layer di semikonduktor. d) Gratzel cells, merupakan electrochemical liquid sel dengan titanium oxide sebagai electrolytes dan dye untuk meningkatkan penyerapan cahaya.



Konfigurasi material yang sering digunakan dalam pembuatan sel surya adalah Solar sel Kristal - Si. Sel surya dibuat dari silikon yang berbentuk bujur sangkar pipih dengan ukuran 5 x 5 cm atau 10 x 10 cm persegi. Ketebalan silikon ini sekitar 2 mm. Lempengan bujur sangkar pipih ini disebut dengan wafer silikon untuk sel surya. Bentuk wafer silikon sel surya berbeda dengan wafer silikon untuk semikonduktor lain (chip, prosesor komputer, RAM memori) yang berbentuk bundar pipih meski memiliki ketebalan yang sama. Wafer silikon ini dibuat melalui proses pembuatan wafer silikon dengan memanfaatkan silikon berkadar kemurnian tinggi sebelumnya (semiconductor grade silicon). Secara ringkas, penulis paparkan beberapa cara membuat wafer silikon untuk keperluan sel surya. a) Wafer silikon jenis monokristal.Mono kristal di sini berarti silikon tersebut tersusun atas satu kristal saja. Sedangkan jenis lain ialah wafer silikon polikristal yang terdiri atas banyak krstal. Wafer silikon monokristal dibuat melalui proses Czochralski (Cz) yang merupakan jantung dari proses pembuatan wafer silikon untuk semikonduktor pula. Prosesnya melibatkan peleburan silikon semiconductor grade, diikuti dengan pemasukan batang umpan silikon ke dalam leburan silikon. Ketika batang umpan ini ditarik perlahan dari leburan silikon, maka secara otomatis silikon dari leburan akan mennempel di batang umpan dan membeku sebagai satu kristal besar silikon. Suhu proses berkisar antara 1000-1200 derajat Celsius, yakni suhu di mana silikon dapat melebur/meleleh/mencair.Silikon yang telah membeku ini akhirnya dipotong-potong menghasilkan wafer dengan ketebalan sekitar 2 milimeter. b) Wafer silikon jenis polikristal.Wafer silikon monokristal relatif jauh lebih sulit dibuat dan lebih mahal. Silikon monokristal inilah yang digunakan untuk bahan dasar semikonduktor pada mikrochip, prosesor, transistor, memori dan sebagainya. Keadaannya yang monokristal (mengandung hanya satu kristal tunggal) membuat silikon monokristal nyaris tanpa cacat dan sangat baik tingkat hantar listrik dan panasnya. Sel surya akan bekerja dengan sangat baik dengan tingkat efisiensi yang tinggi jika menggunakan silikon jenis ini. Namun demikian, perlu diingat bahwa isu besar sel surya ialah bagaimana menurunkan harga yang masih jauh dari jangkauan masyarakat. Penggunaan silikon monokristal jelas akan melonjakkan harga sel surya yang akhirnya justru kontraprduktif. Komunitas industri dan peneliti sel surya akhirnya berpaling ke jenis silikon yang lain yang lebih murah, lebih mudah dibuat, meski agak sedikit mengorbankan tingkat efisiensinya. Saat ini, baik silikon monokristal maupun polikristal sama sama banyak digunakan oleh masyarakat. Pembuatan silikon polikristal pada intinya sama dengan mengecor logam (lihat Gambar di bawah). Semiconductor grade silicon dimasukkan ke dalam sebuah tungku atau tanur bersuhu tinggi hingga melebur/meleleh. Leburan silikon ini akhirnya dimasukkan ke dalam cetakan cor dan selanjutnya dibiarkan membeku. Persis seperti pengecoran besi, aluminium, tembaga maupun logam lainnya. Silikon yang beku kemudian dipotongpotong menjadi berukuran 5 x 5 atau 10 x 10 cm persegi dengan ketebalan kira-kira 2 mm untuk digunakan sebagai sel surya. Proses pembuatan silikon polikristal dengan cara ini merupakan proses yang paling banyak dilakukan karena sangat efektif baik dari segi ekonomis maupun teknis.



Prinsip Kerja Sel Surya Konvensional Silikon Prinsip kerja sel surya silikon adalah berdasarkan konsep semikonduktir pn junction. Selterdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang membentuk p-n junction,lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat mengalirnya arus dari lapisan tipe-n (elektron) dan tipe-p (hole). Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur dari golongan Vsehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom sekitar. Pada sisi lainsemikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh golongan III sehingga elektronvalensinya defisit satu dibanding atom sekitar. Ketika dua tipe material tersebutmengalami kontak maka kelebihan elektron dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehinggaarea doping-n akan bermuatan positif sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif.Medan elektrik yan terjadi antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n danhole ke daerah-p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkankontak logam pada area p dan n maka telah terbentuk diode. Ketka junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih besar dari lebarpita energi materia tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pitakonduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi. Elektron dan hole ini dapatbergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabiladitempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembalike area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. 3) Apa yang dimaksud dengan efek photovoltaic? Jawab : Modul surya (fotovoltaic) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel, untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari. Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel photovoltaic diperlukan teknologi tinggi. Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang dihubungkan secara seri dan parallel. 4) Hal apa yang merupakan kendala operasi dari PLTS, dan hal apa yang menentukan tingkat kehandalan dari suatu pembangkit ? Jawab : Kendala utama yang dihadapi dalam pengembangan energi surya fotovoltaik adalah investasi awal yang besar dan harga per kWh listrik yang dibangkitkan relatif tinggi, karena memerlukan subsistem yang terdiri atas baterai, unit pengatur dan inverter sesuai dengan kebutuhannya. Hal yang Menentukan Tingkat Kehandalan Dari Suatu Pembangkit Listrik Tenaga Surya, adalah Kehandalan merupakan suatu indikator tingkat kemampuan, kelancaran, ketahanan maupun keamanan suatu pembangkit dalam operasinya untuk memproduksi tenaga listrik sesuai keperluan / target yang telah direncanakan. Tingkat kehandalan suatu pembangkit biasanya tergantung dari :



 Daya mampu yang tersedia  Fluktuasi dan kondisi beban  Alat pengaman (proteksi)  Mutu pemeliharaan Untuk mendukung kehandalan yang optimal maka perlu melaksanakan pemeliharaan terhadap pembangkit. Semakin tinggi tingkat pemeliharaan dan perhatian terhadap pembangkit tersebut, semakin tinggi pula kehandalannya. Kendala operasi dari solar power supply sangat terpengaruh oleh keadaan cuaca, karena besarnya arus dan tegangan output berbanding lurus dengan penyinaran cahaya pada cell serta rendahn ya effisiensi dari cell. Solar power supply harus ditempatkan pada tempat tempat yang dapat menampung sinar matahari secara maksimum sejak matahari terbit sampai tenggelam (pada area terbuka). 5) Usaha apa yang dapat dilakukan untuk memperbesar tegangan dan meningkatkan kemampuan arus yang dihasilkan oleh sejumlah Solar Cell ? Jawab : Untuk memperbesar tegangan yang dihasilkan maka beberapa solar cell di hubungankan secara seri, dan untuk menaikkan kemampuan arus maka masing-masing rangkaian seri tersebut diparalelkan. Susunan dari beberapa solar sel dinamakan modul dan susunan beberapa modul disebut array atau panel.



Rubrik Penilaian 1. Menjawab PG benar bernilai 2 2. Menjawab PG salah -1 3. Tidak menjawab PG bernilai 0 4. Menjawab essay nomor 1,2 dan 3 lengkap seperti kunci jawaban maka bernilai 14 5. Menjawab essay nomor 1,2 dan 3 kurang lengkap bernilai 7 6. Menjawab essay nomor 4 sebanyak 3 bernilai 14 7. Menjawab essay nomor 4 kurang dari 3 bernilai 7 8. Menjawab essay nomor 5 kurang dari 5 bernilai 7 9. Menjawab essay nomor 5 lebih dari 5 bernilai 14 10. Tidak menjawab essay bernilai 0