ORIENTASI PANEL SURYA DAN TENAGA HIDROGEN

BAB  I

PENDAHULUAN

                

1.1 Latar Belakang

Energi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang cukup. Dewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan tergantung pada sumber energi fosil karena sumber energi fosil inilah yang mampu memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Sedangkan sumber energi alternatif/terbarukan belum dapat memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar karena fluktuasi potensi dan tingkat keekonomian yang belum bisa bersaing dengan energi konvensional.

Di lain pihak, manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energy fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil. Melihat kondisi tersebut maka saat ini sangat diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif / terbarukan. Hasil penelitian tersebut diharapkan mampu mengatasi beberapa permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan energi fosil.

Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Dimana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama berlangsungnya proses.

Daya hidrogen terutama dalan bentuk sel bahan bakar hidrogen (hydrogen fuel cells) menjanjikan penggunaan bahan bakar yang tidak terbatas dan tidak polusi, sehingga menyebabkan ketertarikan banyak perusahaan energi terkemuka di dunia, industry otomotif maupun pemerintahan. Untuk itu dalam pratikum kali ini yakni orientasi panel surya dan tenaga hydrogen, kita akan meneliti pengaruh dari sudut pencahayaan terhadap daya listrik yang dihasilkan panel surya. .

1.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui orientasi panel surya terhadap sumber cahaya.

2. Untuk mengetahui pengaruh sudut pencahayaan dengan arus yang dihasilkan panel surya.

3. Untuk mengetahui kemampuan suatu fuel cell menempuh jarak tertentu dalam waktu tertentu.

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada umumnya suhu rata-rata bumi adalah sekitar 288 K. Namun, pernyataan ini diperkirakan hanya kebetulan saja. Mengambil dari beberapa perhitungan sekitar 30% dari peristiwa radiasi surya dipantulkan kembali ke ruang oleh atmosfer Bumi dan dengan demikian hanya dari 70% (1 kW m^-2) yang tiba di permukaan Bumi, lalu menghasilkan suhu 258 K. Suhu Bumi yang benar adalah fakta terbesar, karena radiasi dikeluarkan oleh Bumi adalah penyerapan secara bagian di dalam atmosfer. Kemudian atmosfer menjadi penghangat dan memancarkan panas kembali ke Bumi. Efek yang sama terjadi dalam rumah kaca, di mana kaca menutupi penyerapan radiasi panas yang dikeluarkan oleh rumah kaca dan memancarkan beberapa dari panas kembali ke dalam rumah kaca.

            Kita dapat memahami efek rumah kaca pada atmosfer menggunakan suatu model yang sederhana. Karena suatu suhu matahari adalah 6000 k, spektrum radiasi surya (dinyatakan sebagai energi arus per panjang gelombang) mempunyai nilai maksimum sebesar 0,5 µm, yang mana atmosfer menjadi terlihat jelas. Karena hasil suhu terendah Bumi, pengurangan dari Bumi mempunyai nila maksimumnya sebesar 10 µm (pada wilayah inframerah). Semua molekul triatomik, termasuk CO₂, adalah penyerap yang baik di dalam wilayah inframerah. Sebagai akibatnya, peristiwa radiasi surya mencapai permukaan Bumi, suatu bagian besar dari energi memancar dari permukaan yang diserap ke dalam atmosfer. Ini disebabkan adanya pemanasan atmosfer, yang pada gilirannya menyebabkan pengurangan kembali panas pada Bumi. Suhu Bumi maksimum ketika radiasi dari permukaan Bumi secara lengkap diserap oleh atmosfer, suatu situasi yang akan dihadapi jika konsentrasi atmosfer CO₂ berlanjut meningkat.

            Apa yang membuat masalah dari peningkatan penyerapan radiasi inframerah di dalam atmosfer yang mempengaruhi manusia saat paling buruk adalah hanya setengah dari pemberian efek rumah kaca yang disebabkan oleh peningkatan konsentrasi CO₂. Setengahnya lagi hasil dari metana, fluorinasi hidrokarbon, dan oksidasi nitrogen.

            Nomor layar api merupakan gambaran atmosfer yang mempertahankan rata-rat jalur bebas dari pengurangan radiasi setelah yang diserap di dalam atmosfer. Ini menentukan ruang layar api dalam model. Karena densitas tinggi atmosfer Venus, dengan tekanan 90 bar, rata-rata jalur bebas ini terlalu pendek pada Venus daripada pada Bumi.

            Beruntungnya, kita tidak perlu khawatir tentang suhu Bumi yang mencapai suhu seperti yang ditemukan pada Venus. Apabila persediaan oksigen Bumi kurang dikonsumsi, hasil suatu tekanan CO₂ sebesar 0,2 bar, suhu Bumi tidak pernah dapat mencapai suhu Venus. Akan tetapi, alterasi yang serius siap terjadi saat suhu yang terlalu rendah meningkat, yang tidak hanya mungkin tetapi dalam faktanya sangat mungkin di Bumi. Kita juga harus mempertimbangkan banyaknya efek timbal balik. Paling berbahaya akan menjadi pembebasan kuantitas metana yang besar, suatu ketika akan lebih efektif gas rumah kaca daripada CO₂, saat hidrasi metana melebur ke dalam sebuah samudera pemanas.

Perilaku Lambert ini tidak bisa diterima begitu saja. Itu hanya memberi secara keras untuk permukaan benda yang menyerap seluruh peristiwa radiasi atas mereka, yang dikenal sebagai radiasi benda hitam. Kelemahan penyerapan benda seperti sebuah lembar plastik transparan, yang mana konsentrasinya rendah dari molekul dye terlarut, menjadi sangat berbeda. Pemancaran molekul cahaya secara isotropis (sebagai contoh radiasi cahaya ketika dipancarkan oleh energi foton yang lebih tinggi). Cahaya ini tidak dilemahkan oleh penyerapan dan menyisakan isotropis. Jika kita lihat besar permukaan kaca, kita lihat seluruh molekul, hanya seolah-olah kita lihat tepi kaca, karena hasil konsentrasi molekul dye rendah mereka tidak menyembunyikan satu sama lain. Dengan kasat mata merasa bilangan foton sama dari masing-masing molekul, tanpa menghiraukan arah dari yang kita lihat pada kaca. Walaupun tepi tampak lebih cerah daripada besar permukaan. Properti ini umumnya perhiasan plastik. Interpretasi kita dengan keras mengesahkan hanya untuk material dengan indeks refraksi n = 1; untuk n > 1 pengeluaran isotropis rendah.

Reversibilitas jalur cahaya juga implikasi reversibilitas termodinamika. Ini berarti bahwa tidak ada entropi diciptakan selama jalan lintasan melewati suatu penggambaran sistem. Dan dalam faktanya konservasi energi arus densitas per sudut padat di dalam daerah dengan indek bias n, dengan meningkatkan konservasi energi per foton, adalah identik dengan konservasi entropi. Lebih tepat, untuk propagasi radiasi tidak dilemahkan oleh penyerapan atau penghamburan, ketika indeks bias n berubah, probalitas okupasi keadaan foton f_y sama.

Konsentrasi dapat maksimum meskipun diperoleh dengan cara yang lain. Itu memastikan bahwa suatu penyerapan benda mencapai suhu Matahari, jika itu hanya kehilangan energi oleh pengurangan terhadap Matahari. Dalam situasi ini, kesetimbangan radiasi dengan Matahari. Biarkan kita mengasumsikan bahwa penyerap telah berada pada suhu Matahari. Itu akan tersisa kemudian pada suhu ini jika itu berada di dalam suatu rongga dinding pada suhu Matahari, bahwa karena walaupun itu hanya dapat melihat Matahari. Itu juga akan menyisakan suhu matahari jika berlokasi dalam rongga dengan dinding berefleksi secara sempurna, bahwa, karena meskipun itu hanya dapat dilihat sendiri. Lensa yang ditempatkan pada dinding suatu rongga refleksi menghasilkan suatu gambaran Matahari yang setidaknya sama besarnya dengan potongan melintang dari penyerap. Karena penyerap kemudian hanya melihat Matahari atau dirinya sendiri, itu akan mencapai suhu Matahari jika ada kaca yang sempurna. (Peter Würfel, 2009)

Ini jelas bahwa cahaya matahari lebih kuat dibandingkan cahaya lilin. Perbedaan sumber cahaya mempunyai perbedaan kekuatan. Dengan kata lain untuk kekuatan cahaya adalah intensitas. Kita dapat mengukur intensitas cahaya matahari, tetapi dalam teknologi surya yang lebih berfungsi kuantitas daripada intensitas adalah penyinaran. Sedangkan intensitas menggambarkan bagaimana kekuatan suatu sinar atau berkas cahaya, penyinaran menggambarkan berapa banyak energi yang menyolok suatu permukaan, atau total besaran dari energi yang melewati suatu daerah. Penyinaran dapat digambarkan sebagai sinar cahaya yang menyolok atau melewati suatu bayanganpermukaanhanya dari sisi lain. Penyinaran adalah besaran energi melewati permukaan ini per satuan luas dan per satuan waktu. Sebagai contoh, jika 7500 Kj dari cahaya matahari yang menyolok sebesar 1 m² permukaan dalam 2 jam, penyinaran pada berbagai titik di atas permukaan, mengasumsikan distribusi searah, adalah

Penyinaran = = 1,04 kW/m² (330 Btu/kaki²jam).

            Penyinaran adalah suatu ketepatan, istilah teknikal. Ada lebih dari dua pada umumnya menggunakan istilah untuk penyinaran cahaya matahari. Yang pertama adalah insolasi. Insolasi adalah penyinaran surya memantul pada suatu permukaan horizontal seperti bumi. Selama decade dan dalam ratusan lokasi melintasi negara, apakah benar tempat mengukur insolasi. Seperti yang kita akan lihat, pengukuran ini dapat digunakan untuk memprediksi seberapa baiknya suatu sistem pemanasan surya akam ditampilkan. Istilah lainnya sering digunakan untuk penyinaran surya adalah fluks surya. Fluks surya, penyinaran surya, dan insolasi seluruhnya menuju pada hal yang sama. Hanya perbedaannya adalah insolasi menunjuk kepada permukaan horizontal, sedangkan yang lainnya menunjuk boleh kepada permukaan sudut lainnya.

            Fluks surya atau penyinaran suatu permukaan penerima mempertahankan bagaimana secara langsung menghadapai matahari. Suatu permukaan menghadap matahari secara tepat akan menerima fluks tertinggi. Jika permukaan dimiringkan dari matahari, fluks akan menurun. Suatu pengumpul surya akan menerima energi lebih banyak ketika itu menghadap matahari secara langsung dan akan mengumpulkan energi lebih sedikit ketika itu dimiringkan dari matahari. Kemiringan suatu pengumpul surya harus diambil ke pencacahan jika kita menginginkan untuk dapat memprediksikan secara akurat bagaimana baiknya itu akan ditunjukkan.

            Peralatan untuk mengukur radiasi surya disebut pyranometer atau pyrheliometer. Pyrheliometer hanya mengukur langsung atau berkas radiasi secara langsung dari matahari.  Pyranometer mengukur total radiasi keduanya, langsung dan yang tersebar. Radiasi surya diukur dalam satuan W/m², Btu/jamkaki², atau dalam Langley/jam, di mana Langley = cal/cm².

            Radiasi surya lebih banyak datang dari suatu secara relatif tipis, tampilan secara relatif dingin (5000^oC) mendekati permukaan matahari dikenal sebagai fotosfer. Ketika energi matahari mencapai lintasan bumi, itu berisi suatu persentase yang membahayakan cahaya sinar matahari dan tetap sinar gamma dan sinar X lebih sedikit. Bagaimanapun, ketika melewati atmosfer bumi, sinar yang membahayakan ini secara luas menyaring bersama dengan panjang gelombang dari cahaya tampak. Ini memberikan kekuatan relatif dari berbagai jenis panjang gelombang cahaya matahari dan menunjukkan seberapa kuat jenis untuk perbedaan panjang gelombang. Melewati atmosfer melemahkan seluruh panjang gelombang cahaya. (Marian Jacobs Fisk, 1982)

Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.

Hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan pembawa energy (energy carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil. Hidrogen harus diproduksi. Produksi hidrogen dari H2O merupakan cara utama untuk mendapatkan hidrogen dalam skala besar, tingkat kemurnian yang tinggi dan tidak melepaskan CO2. Kendala utama metode elektrolisis H2O konvensional saat ini adalah efisiensi total yang rendah (~30%), umur operasional electrolyzer yang pendek dan jenis material yang ada di pasaran masih sangat mahal. Kendala-kendala tersebut membuat hidrogen belum cukup ekonomis untuk dapat bersaing dengan bahan bakar konvesional saat ini.

Kegunaan Hydrogen Fuel Cells dalam transportasi digunakan untuk bis di Los angeles, Chicago, Vancouver dan Jerman dan sebagai prototipe hampir semua perusahaan otomotif di U.S dan pasar global. Kemudian pada Pembangkit Tenaga digunakan di perumahan dan perkantoran dan digunakan dalam aplikasi kendaraan militer.

Kinerja Hydrogen Fuel Cell serupa seperti aki (accu), hanya saja reaksi kimia penghasil tenaga listrik ini menggunakan hidrogen dan oksigen yg bereaksi dan mengalir seperti aliran bahan bakar melalui sebuah motor bakar. Namun tidak ada pembakaran dalam proses pembangkit listrik ini.Dengan demikian limbah dari proses ini hanyalah air murni yang aman untuk dibuang.

Namun ada hal yang sangat penting yang harus dimengerti mengenai hidrogen fuel cell ini bahwa tidak ada sumber hidrogen di alam. Berikut beberapa metode dan pembahasan dalam proses menghasilkan hidrogen:

1. Steam reforming:

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3H2(g) + energi

Steam reforming melibatkan proses pembakaran gas alam untuk memperoleh hidrogen. Hidrogen dapat dihasilkan oleh pabrik yang energi utamanya masih menggunakan bahan bakar fosil (minyak, gas ataupun batubara) . Akan tetapi CO2 hasil pembakaran di industri penyedia hidrogen fuel cell seperti di beberapa pabrik di Amerika Serikat dan Uni-Eropa memanfaatkan reservoir bawah tanah dengan menginjeksikan CO2 kedalam pori-pori batuan. Handling CO2 ini dianggap lebih ramah lingkungan dibandingkan pembakaran pada mesin transportasi yang dibuang bebas di udara.

Dengan demikian hydrogen fuel cell dianggap sebagai salah satu cara untuk mempermudah mengelola CO2 akibat proses pembakaran bahan bakar fosil (minyak, gas dan batubara). Sehingga yang harus diperhatikan adalah dimana terdapat pabrik penghasil hidrogen ini, maka disana terdapat penanganan CO2 hasil pembakaran. Apabila terjadi kebocoran reservoir, maka akan sama dampaknya dengan melepas limbah CO2 di alam bebas. Disinilah risiko penggunaan hidrogen dalam aspek lingkungan. Harus selalu diingat bahwa hidrogen tetap hanya berfungsi sebagai “distributor energi” (energy carrier) seperti energi listrik yg ditransmisikan melalui kabel.

Combustible fuel engine (carbon based) yang dianggap efisien, rata-rata memiliki efisiensi dibawah 40%. Banyak sekali panas yang hilang ketika merubah energi kimia (fuel) menjadi energi gerak. Sehingga efisiensi energi didalam combustible fuel engine (motor bakar) sangat rendah. Ketika dipakai untuk menghasilkan listrik fuel (BBM) akan sangat banyak yg dipakai.

Fuel Cell memiliki efisiensi yang cukup tinggi hingga mencapai angka diatas 70%. Kalau saja kita dapat menghasilkan gas hidrogen, barulah dengan fuel cell akan diperoleh efisiensi energi yg lebih baik. Untuk saat ini proses pembuatan hidrogen dari minyak bumi (energi fosil) hingga diperoleh listrik oleh fuel cell masih memerlukan biaya yang sangat mahal, dan juga masih mensisakan emisi karbon saat memproduksi “hydrogen fuel” ini. Sehingga usaha untuk menghemat energi ini masih memerlukan biaya tambahan.

2. Carbon Monoxide (Water Shift Gas Reaction):

CO(g) + H2O(g) → CO2(g) + H2 + energi

Pada proses ini, oksigen dari molekul air distripping (dilucuti) dan kemudian di ikat membentuk molekul karbondioksida, dan membebaskan hydrogen.

3. Elektrolisis Air:

2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g)

Hidrogen dapat diperoleh dari proses hidrolisis dari air. Namun, karena energi listrik dibutuhkan selama berlangsungnya proses, sangat sedikit hidrogen yang diproduksi menggunakan metode ini yaitu hanya sekitar 4 %. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik.

(https://wanibesak.files.wordpress.com/2011/06/hidrogen-sebagai-bahan-bakar-massa-depan.pdf.)

DAFTAR PUSTAKA

Fisk, Marian Jacobs. 1982. “INTRODUCTION TO SOLAR TECHNOLOGY”. California :  Addison-Wesley Publishing Company.

            Page : 8-10

Wurfel, Peter. 2009.”PHYSICS OF SOLAR CELLS”. USA  : Wiley-VCH Verlag GmbH and Co.KGaA.

Pages : 7-9, 21-22, 29, 32

https://wanibesak.files.wordpress.com/2011/06/hidrogen-sebagai-bahan-bakar-massa-depan.pdf.

Tanggal : 05 November 2014                                                     

Pukul : 23.05 WIB

CLEAN ENERGY TRAINER SOLAR MODULE

BAB II

LANDASAN TEORI

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.

Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC) . 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. Selanjutnya energi listrik tersebut disimpan dalam Baterai. Baterai disini berfungsi sebagai penyimpan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan berfungsi sebagai catu daya listrik pada malam hari. Untuk menjaga kesetimbangan energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik yang disebut Battery Charge Regulator.

Alat ini berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari baterai dan memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu proteksi terhadap pengisian berlebih (overcharge) oleh penyinaran matahari, pemakaian berlebih (overdischarge) oleh beban, mencegah terjadinya arus balik ke modul surya, melindungi terjadinya hubung singkat pada beban listrik dan sebagai interkoneksi dari komponen-komponen lainnya.

Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik (GGL) pada sebuah sel surya adalah sebagai berikut:

1.    Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh material semikonduktor seperti silikon.

2.    Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik. Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon.

3.    Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi sumber daya listrik DC.

Ketika sebuah foton menumbuk sebuah lempeng silikon, salah satu dari tiga proses kemungkinan terjadi, yaitu:

1.    Foton dapat melewati silikon; biasanya terjadi pada foton dengan energi rendah.

2.    Foton dapat terpantulkan dari permukaan.

3.    Foton tersebut dapat diserap oleh silikon yang kemudian:

a.    Menghasilkan panas

b.    Menghasilkan pasangan elektron-lubang, jika energi foton lebih besar daripada nilai celah pita silikon.

Ketika sebuah foton diserap, energinya diberikan ke elektron di lapisan kristal. Biasanya elektron ini berada di pita valensi, dan terikat erat secara kovalen antara atom-atom tetangganya sehingga tidak dapat bergerak jauh dengan leluasa. Energi yang diberikan kepadanya oleh foton mengeksitasinya ke pita konduksi, dimana ia akan bebas untuk bergerak dalam semikonduktor tersebut. Ikatan kovalen yang sebelumnya terjadi pada elektron tadi menjadi kekurangan satu elektron; hal ini disebut hole (lubang).

Keberadaan ikatan kovalen yang hilang menjadikan elektron yang terikat pada atom tetangga bergerak ke lubang, meniggalkan lubang lainnya, dan dengan jalan ini sebuah lubang dapat bergerak melalui lapisan kristal. Jadi, dapat dikatakan bahwa foton-foton yang diserap dalam semikonduktor membuat pasangan-pasangan elektron-lubang yang dapat bergerak.

Sebuah foton hanya perlu memiliki energi lebih besar dari celah pita supaya bisa mengeksitasi sebuah elektron dari pita valensi ke pita konduksi. Meskipun demikian, spektrum frekuensi surya mendekati spektrum radiasi benda hitam (black body) pada ~6000 K, dan oleh karena itu banyak radiasi surya yang mencapai Bumi terdiri atas foton dengan energi lebih besar dari celah pita silikon. Foton dengan energi yang cukup besar ini akan diserap oleh sel surya, tetapi perbedaan energi antara foton-foton ini dengan celah pita silikon diubah menjadi kalor (melalui getaran lapisan kristal yang disebut fonon) bukan dalam bentuk energi listrik yang dapat digunakan selanjutnya. Sel surya yang paling banyak dikenal dibentuk sebagai daerah luas sambungan P-N yang dibuat dari silikon. Sebagai penyederhanaan, seseorang dapat dibayangkan menempel selapis silikon tipe-n dengan selapis silikon tipe-p. Pada prakteknya, sambungan P-N tidak dibuat seperti ini, tetapi dengan cara pendifusian pengotor tipe-n ke satu sisi dari wafer tipe-p (atau sebaliknya).

Jika sebagian silikon tipe-p diletakkan berdekatan dengan sebagian silikon tipe-n, maka akan terjadi difusi elektron dari daerah yang memiliki konsentrasi elektron tinggi (sisi sambungan tipe-n) ke daerah dengan konsentrasi elektron rendah (sisi sambungan tipe-p). Ketika elektron berdifusi melewati sambungan p-n, mereka bergabung dengan lubang di sisi tipe-p. Difusi pembawa tidak terjadi tanpa batas karena medan listrik yang dibuat oleh ketidakseimbangan muatan pada kedua sisi sambungan yang dibuat oleh proses difusi ini. Medan listrik yang terbentuk sepanjang sambungan p-n membuat sebuah dioda yang mengalirkan arus dalam satu arah sepanjang sambungan. Elektron bisa bergerak dari sisi tipe-n ke sisi tipe-p, sedangkan lubang dapat lewat dari sisi tipe-p ke sisi tipe-n. Daerah dimana elekron telah berdifusi sepanjang sambungan ini disebut sebagai daerah deplesi karena ia tidak lagi mengandung pembawa muatan bebas. (Astu Pudjanarsa, 2008)

Panel surya tidak memancarkan emisi gas rumah kaca yang berbahaya seperti dalam pembakaran bahan bakar fosil dan oleh karena itu tidak memberikan kontribusi terhadap dampak perubahan iklim. Dengan panel surya kita mendapatkan energi bersih dari sumber energi yang paling berlimpah di planet kita.

Panel surya masih merupakan pilihan energi yang lebih mahal dibandingkan bertahan dengan bahan bakar fosil dan masih banyak orang yang tidak bersedia membayar lebih untuk biaya energi, terlepas apakah ini membantu lingkungan atau tidak.

Jumlah negara yang memberikan insentif untuk energi surya terus meningkat yang berarti bahwa panel surya menjadi lebih efektif dalam hal biaya dan jumlah pemilik rumah dan bisnis yang tertarik untuk menggunakan panel surya terus tumbuh sepanjang waktu.

Keunggulan Panel Surya:

1.    Panel surya ramah lingkungan dan tidak memberikan kontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada kasus penggunaan bahan bakar fosil karena panel surya tidak memancarkan gas rumah kaca yang berbahaya seperti karbon dioksida.

2.    Panel surya memanfaatkan energi matahari dan matahari adalah bentuk energi paling berlimpah yang tersedia di planet kita.

3.    Panel surya mudah dipasang dan memiliki biaya pemeliharaan yang sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak.

4.    Panel surya tidak memberikan kontribusi terhadap polusi suara dan bekerja dengan sangat diam.

5.    Banyak negara di seluruh dunia menawarkan insentif yang menguntungkan bagi pemilik rumah yang menggunakan panel surya. 

6.    Harga panel surya terus turun meskipun mereka masih harus bersaing dengan bahan bakar fosil.

7.    Tidak diharuskan membeli semua panel surya yang diperlukan dalam waktu yang sama, tetapi dapat dibeli secara bertahap yang berarti Anda tidak perlu melakukan investasi besar secara instan.

8.    Panel surya tidak kehilangan banyak efisiensi dalam masa pakai mereka yang mencapai 20+ tahun.

9.    Masa pakainya yang panjang, mecapai 25-30 tahun, menggaransi penggunanya akan menghemat biaya energi dalam jangka panjang pula.

Kelemahan Panel Surya:

1.    Panel surya masih relatif mahal, bahkan meskipun setelah banyak mengalami penurunan harga. Harga panel rumah sedang saat ini sekitar $ 12000-18000.

2.    Panel surya masih perlu meningkatkan efisiensi secara signifikan karena banyak sinar matahari terbuang sia-sia dan berubah menjadi panas. Rata-rata panel surya saat ini mencapai efisiensi kurang dari 20%.

3.    Jika tidak terpasang dengan baik dapat terjadi over-heating  pada panel surya.

4.    Panel surya terbuat dari beberapa bahan yang tidak ramah lingkungan.

5.    Daur ulang panel surya yang tak terpakai lagi dapat menyebabkan kerusakan lingkungan jika tidak dilakukan dengan hati-hati karena silikon, selenium, kadmium, dan sulfur heksafluorida (merupakan gas rumah kaca), kesemuanya dapat ditemukan di panel surya dan bisa menjadi sumber pencemaran selama proses daur ulang.

Energi surya disebut-sebut oleh banyak orang sebagai sumber energi utama di masa depan, jadi mari kita melihat keuggulan dan kelemahan energi surya.Energi surya memiliki keunggulan yang lebih banyak dibandingkan dengan kelemahannya, tapi kelemahan ini masih merupakan batu sandungan utama untuk pemakaian energi surya yang lebih luas.

Pertama, kita akan membahas keunggulan dari energi surya. Energi surya merupakan sumber energi yang ramah lingkungan karena tidak memancarkan emisi karbon berbahaya yang berkontribusi terhadap perubahan iklim seperti pada bahan bakar fosil. Setiap watt energi yang dihasilkan dari matahari berarti kita telah mengurangi pemakaian bahan bakar fosil, dan dengan demikian kita benar-benar telah mengurangi dampak perubahan iklim. Penelitian terbaru melaporkan bahwa rata-rata sistem rumah surya mampu mengurangi 18 ton emisi gas rumah kaca di lingkungan setiap tahunnya. Energi surya juga tidak memancarkan oksida nitrogen atau sulfur dioksida yang berarti tidak menyebabkan hujan asam atau kabut asap.

Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan oleh setiap orang. Tidak ada yang memiliki Matahari, jadi setelah Anda menutupi biaya investasi awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis.

Lebih banyak energi matahari yang kita gunakan maka semakin sedikit kita bergantung pada bahan bakar fosil. Ini berarti akan meningkatkan ketahanan dan keamanan energi, karena akan mengurangi kebutuhan impor minyak dari pihak asing.

Dalam jangka panjang energi surya akan menghemat pengeluaran uang untuk energi. Biaya awalnya memang cukup signifikan, namun setelah beberapa waktu Anda akan memiliki akses ke energi yang benar-benar gratis, dan jika sistem rumah tenaga surya menghasilkan energi yang lebih dari yang Anda butuhkan, di beberapa negara perusahaan listrik dapat membelinya dari Anda, yang berarti ada potensi keuntungan ekstra terlibat. Ada juga banyak negara yang menawarkan insentif keuangan untuk menggunakan energi surya.

Kelemahan utama dari energi surya adalah biaya awal yang tinggi. Panel surya terbuat dari bahan mahal, bahkan dengan penurunan harga yang terjadi hampir setiap tahun, harganya tetap terasa mahal.

Panel surya juga perlu untuk ditingkatkan efisiensinya. Untuk mencapai tingkat efisiensi yang memadai dibutuhkan lokasi instalasi yang luas, dan panel surya ini idealnya diarahkan ke matahari, tanpa hambatan seperti pohon dan gedung tinggi, untuk mencapai tingkat efisiensi yang diperlukan.Energi surya membutuhkan solusi penyimpanan energi murah dan efisien karena matahari adalah sumber energi intermiten (tidak kontinyu). Banyak daerah di dunia yang tidak memiliki cukup sinar matahari untuk menjadikan energi surya bernilai ekonomis.

(http://simonsirait.blogspot.com/2013/04/pengertian-panel-suryapenggunaannyasert.html)

Penggunaan masyarakat dari energi yang banyak dan beragam, dan sementara beberapa sumber yang serbaguna, tidak ada satu pun yang dapat melayani semua kebutuhan. Energi surya adalah serbaguna dan unik cocok untuk beberapa fungsi. Earl Cook terinspirasi untuk menulis "ada kehidupan di bumi oleh kasih karunia radiasi matahari" karena peran unik dari energi surya dalam fotosintesis.

Awan terbentuk, hujan turun, dan sungai terus mengisi dan kosong semua karena radiasi matahari memberikan energi untuk menguapkan air dari permukaan bumi. Angin berkembang karena permukaan bumi dipanaskan merata oleh radiasi matahari. Kurang terkesan besarnya tetapi penting untuk banyak yang hangat, pantai bermandikan matahari dengan manusia terentang bronzing tubuh mereka dengan radiasi ultraviolet dari matahari.

Jika kekuatan radiasi matahari siklus hujan, menciptakan angin dan pantai yang hangat, akan terlihat bahwa bangunan bisa menghangatkan, air dipanaskan, dan listrik yang dihasilkan dengan energi dari matahari. Memang, semua tugas ini amd lebih mungkin dengan energi surya. Tetapi energi matahari tidak akan sepenuhnya menggantikan sumber energi konvensional dalam melaksanakan tugas. (Priest, Joseph. 1984)

DAFTAR PUSTAKA

Priest, Joseph. 1984. “ENERGY PRINCIPLES PROBLEMS ALTERNATIVES”. Third Edition. USA : Addison-Wesley Publishing Company.

            Page : 219-221

Pudjanarsa, Astu. 2008.”MESIN KONVERSI ENERGI”. Yogyakarta : Andy

Halaman : 223-229

http://simonsirait.blogspot.com/2013/04/pengertian-panel-suryapenggunaannyasert.html

Tanggal : 30 Okteber 2014

Pukul : 10.41 WIB

CLEAN ENERGY TRAINER WIND GENERATOR

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.

Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.

Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus di atas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Sebagaimana diketahui, pada asasnya angin terjadi karena ada perbedaan suhu antara udara panas dan udara dingin. Di daerah khatulistiwa yang panas, udaranya menjadi panas, mengembang dan menjadi ringan, naik ke atas dan bergerak ke daerah yang lebih dingin misalnya daerah kutub. Sebaliknya didaerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah. Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa kemabli ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi.

1.2  Tujuan

1.    Untuk mengetahui bagaimana hubungan antara energi gerak dengan energi listrik

             2.     Untuk mengetahui prinsip kerja dari clean energi trainer dengan metode wind generator     

             3.      Untuk mngetahui aplikasi dari generator angin.

BAB II

LANDASAN TEORI

Tidak sesuai seperti yang bisa dilihat, pelajaran generator arus langsung (DC) harus mulai dengan sebuah pengetahuan generator arus bolak-balik (AC).Alasan bahwa tegangan menyebabkan banyak generator DC sudah menjadi sifat bolak-balik dan hanya menjadi DC setelah itu diralat oleh komutator.

Perputaran karena suatu gaya penggerak eksternal, seperti, sebuah motor. Sebuah dasar generator AC terdiri dari sebuah lilitan yang berkisar pada 60 rad/menit antara kutub utara dan selatan pada sebuah magnet permanen.Lilitan dihubungkan ke dua cincin yang kecil mengganjal di atas lubang.Dua cincin yang kecil dihubungkan ke sebuah muatan eksternal yang berarti x dan y merupakan dua hal yang tak bergerak.

Karena lilitan berputar, sebuah tegangan diinduksikan antara terminalnya A dan D. tegangan ini tampak di antara penyeka dan oleh karena itu, melewati muatan. Tegangan dibangkitkan karena konduktor dari lilitan terpotong melewati fluks yang diproduksi oleh kutub  kutub utara dan selatan.  Tegangan yang diinduksikan oleh karena maksimum (20 V) ketika lilitan sebentar lagi berada di posisi horizontal. Tidak ada fluks dipotong ketika lilitan sebentar lagi berada di posisi vertical; dengan konsekuensi tegangan pada keadaan instan adalah nol. Fitur lain dari tegangan yang polaritasnya mengubah setiap kali lilitan membuat setengah belokan. Tegangan didapatkan oleh karena diberikan sebagai sebuah fungsi sudut putar.Bentuk gelombang mempertahankan bentuk dasar kutub utara dan selatan.Kita mengasumsikan kutub dirancang untuk membangkitkan gelombang sinusoidal.

Lilitan dalam contoh kali ini berkisar pada kecepatan yang sama, oleh karena itu tiap sudut putar berkoresponden menjadi sebuah spesifik interval waktu. Karena lilitan dapat membuat satu belokan per detik, sudut 360^o berkoresponden menjadi sebuah interval satu detik.Akibatnya, kita juga dapat memberikan tegangan induksi sebagai suatu fungsi waktu.

Jika penyeka dapat dinyalakan dari satu cincin yang kecil ke setiap kali polaritas yang lain diubah, kita dapat menghasilkan tegangan polaritas konstan melewati muatan. Penyeka x akan selalu menjadi positif dan penyeka y negative. Kita dapat menghasilkan hasil ini oleh sebuah komutator.  Sebuah komutator dalam bentuk yang paling sederhana  terdiri dari sebuah cincin yang kecil yang terputus setengah, dengan tiap segmen disekat dari yang lain sama seperti dari batangnya.Satu segmen dihubungkan ke lilitan yang terakhir A dan yang lain ke lilitan terakhir D. Komutator dibuat dari lilitan dan tegangan di antara segmen diangkut oleh x dan y merupakan dua hal yang tak bergerak.

Tegangan di antara penyeka x dan y bergetar tetapi tidak pernah mengubah polaritas.Tegangan bolak-balik di dalam lilitan diralat oleh komutator, yang mana berperan sebagai suatu mekanika nyala yang terbalik. Polaritas yang konstan antara penyeka, arus di dalam muatan eksternal selalu mengalir pada arah yang sama. Mesin ini disebut suatu generator arus langsung, atau dinamo.

Dasar generator AC dan DC didasari pada pembangunan jalan yang sama. Dalam kasus ini, sebuah lilitan berputar di antara kutub sebuah magnet dan suatu tegangan AC yang diinduksikan ke dalam lilitan. Mesin hanya membedakan cara lilitan yang dihubungkan ke rangkaian eksternal: generator AC membawa cincin yang kecil sedangkan generator DC membutuhkan komutator. Kadang-kadang kita membuat mesin kecil yang mana membawa kedua cincin yang kecil dan sebuah komutator.Seperti mesin yang dapat menstimulasikan fungsi sebagai suatu generator AC dan DC.

Ketika sebuah generator arus langsung di bawah muatan, beberapa fluks dasar dan hubungan arus mengambil tempat yang secara langsung dihubungkan ke proses konversi energi mekanik-listrik. Pertimbangan untuk contoh, suatu generator dipol yang dikendalikan berlawanan arah dengan jarum jam sambil mengirimkan arus I ke sebuah muatan.

Arus yang dikirimkan oleh generator juga mengalir melewati semua angker dinamo konduktor. Jika kita dapat melihat ke dalam mesin, kita akan menemukan arus yang selalu mengalir dalam arah yang sama pada konduktor yang sebentar saja berada di bawah suatu kutub N. Sama benarnya untuk konduktor yang sebentar saja berada di bawah suatu kutub S. namun, arus di bawah kutub N mengalir berlawanan arah ke bawah suatu kutub S. Angker dinamo konduktor di bawah kutub S membawa arus yang mengalir ke dalam halaman, menjauh dari pengamat. Sebaiknya, arus angker dinamo di bawah kutub N mengalir ke luar halaman, ke arah pengamat.

Karena konduktor yang terbaring dalam suatu medan magnetik,  ada disubjekkan ke gaya, menurut hokum Lorentz. Jika kita menguji arah arus mengalir dan arah fluks kita menemukan bahwa gaya individual F pada seluruh konduktor berperan searah jarum jam. Efeknya, mereka menghasilkan suatu torsi yang berperan berlawanan dengan arah yang mana generator dikendalikan.Untuk menjaga generator yang bekerja, kita harus menggunakan suatu torsi pada batang untuk mengatasi perlawanan torsi elektromagnetik ini.Hasil daya mekanik dikoversikan ke dalam daya listrik, yang mana dikirimkan ke muatan generator. Itulah bagaimana proses konversi energi berganti posisi. (Theodore Wildi, 2002)

Fakta yang paling signifikan timbul dari analisa angin bumi sebagai suatu sumber energi listrik yang dayanya diproduksi sebanding dengan kecepatan angin pangkat tiga.Hasil ini berasal dari energi kinetik angin. Massa udara m dengan kecepatan V dan densitas ρ mengalir per satuan waktu melewati area A diluakan oleh bilah sumbu horizontal konvensional turbin angin adalah ρAV. Sehingga, energi kinetik dari massa udara ini diperoleh sebagai berikut :

Energi kinetik = ½ mV₂ = ½ ρ AV³……………………….........…….  (2.1)

Seperti yang ditunjukkan dari teoritis analisa oleh Betz (1919), pecahan maksimum energi kinetik ini yang dapat diekstrak dari angin adalah 16/27 atau 0,593, jadi energi keluaran maksimum secara teoritis pada turbin angin diperoleh sebagai berikut :

Daya keluaran maksimum teoritis = 0,297 ρAV³  ……….........…….…(2.2)

Proses konversi energi mengatur daya reduksi yang mana bervariasi dengan jenis turbin angin dan aerogenerator dan yang mana secara kasar sepertiga dari keluaran maksimum teoritis. Dengan demikian, daya keluaran yang tersedia secara aktual adalah

Daya keluaran yang tersedia = (2/3)0,297ρAV³ ≈0,2ρAV³…...........… (2.3)

Jika diameter bilah dari sistem rotor adalah D, dengan demikian persamaan (2.3) menjadi

Daya keluaran yang tersedia ≈ 0,05πρD²V³ ……….……….…......….. (2.4)

Sehingga, daya yang tersedia untuk kecepatan angin sebanding dengan pangkat dua diameter rotor.

Kuantitas tambahan butuh didefinisikan, seperti koefisien daya C_p, dan keseluruhan koefisien daya C_op,  adalah diperoleh sebagai berikut:

C_p =  …………………………........…….…... (2.5)

C_op =  ………………………...…..........…. (2.6)

Koefisien C_op jadi termasuk ketidakefisienan pada transmisi dan generator.

            Hubungan dasar menghasilkan analisa angin sebagai suatu sumber energi yang dinyatakan dalam persamaan (2.1) melalui persamaan (2.4).Aspek yang paling jauh dari teori dikembangkan oleh Wilson dan Lissaman (1974).

            Jenis karakteristik tempat daya angin yang baik dideskripsikan secara rinci oleh Davidson (1964) dan yang lainnya.Daerah yang besar sekali memberikan beberapa tempat atraktif.Udara mengalir melewati daerah yang didiskusikan oleh Frenkiel (1962, 1963). Dia mendefinisikan daerah bukit tinggi terbaik, memberikan angin yang kuat, karena ini memiliki nilai yang minimum dari gradien kecepatan angin secara vertikal antara tinggi 10 meter (33 kaki) dan 40 meter (131 kaki). Variasi kecepatan angin dengan tinggi yang sesuai diekspresikan dengan hubungan di mana daerah tingkat teratas, nilai p mendekati 0,14 dengan kuat angin. Ini diperlukan sekali bahwa banya tempat bukit tinggi yang seharusnya suatu nilai p kurang dari 0,14, dengan lebih baik satu mempunyai nilai kurang dari 0,10, atau saat kurang dari 0,07. Ini berarti bahwa area bukit tinggi seharusnya kecil dengan slope keduanya di atas dan di bawah angin antara 1 dari 6 dan 1 dari 3½. Gradien vertikal rendah angin direkomendasikan untuk keadaan stress minimum pada bilah rotor, tetapi kecepatan angin dan hembusan yang keras juga signifikan dan mungkin faktor yang berpengaruh. Suatu gradien minimum vertikal dari kecepatan angin bisa jadi tidak begitu penting untuk aerogenerator modern.Frenkiel juga merekomendasikan suatu puncak terisolasi dalam sebuah lembah yang sumbunya ditarik ke arah angin yang kuat.

  Tempat karakteristik yang baik juga dideskripsikan oleh Savino (1974), dan mungkin meringkaskannya sebagai berikut:

1.        Suatu tempat seharusnya mempunyai kecepatan angin yang tinggi tiap tahunnya.

2.        Seharusnya tidak ada halangan tinggi untuk suatu mil atau dua arah melawan angin.

3.        Yang di atas lembut, di sekitar bukit dengan sepoi-sepoi menuruni suatu daratan datar atau lokasinya berada pada pulau di dalam suatu danau atau laut adalah sebuah tempat yang baik.

4.        Suatu daratan terbuka atau suatu garis pantai terbuka mungkin merupakan suatu lokasi terbaik.

5.        Sebuah lembah gunung yang memproduksikan penyalur angin yang baik.

Savino juga menambahkan daftar bantuan tentang seleksi tempat dalam bentuk tanda ekologikal angin yang kuat mempengaruhi tumbuh-tumbuhan. Berikut tanda ekologikal yang adalah tempat berdaya angin yang baik termasuk:

1.        Arah cabang pohon yang melambai ditiup angin.

2.        Arah condong pohon, di mana batang pohon bengkok secara permanen mengikuti arah angin.

3.        Pangkasan angin yang menyebabkan pendeknya pohon secara tidak normal dengan ujung pohon seragam tingginya atau sama rata.

4.        Karpet pohon atau karpet semak, di mana vegetasi tidak pernah tumbuh melebihi semak-semak.

Daerah yang berhubungan dengan pantai besar sekali menyediakan beberapa tempat daya angin yang terbaik.Tempat karakteristik juga didiskusikan oleh Putnam (1948) dan Golding (1955).

Menurut Golding dan Stodhart (1949, 1952), potongan informasi tunggal yang paling berharga bahwa dapat diperoleh tentang sebuah tempat potensial daya angin adalah kurva durasi angin, yang diperoleh dari kurva kecepatan durasinya. (E.Wendell Hewson, 1998)

Gaya ini haris ditampung oleh poros dan bantalan. Gaya sentrifugal s yang menginggalkan titik tengah. Bila kipas bentuknya simetrik,  semua  gaya  sentrifugal s  akan  saling  meniadakan atau resultantenya sama dengan nol. Gaya tangensila t yang menghasilkan momen, bekerja tegak lurus pada radius dan yang merupakan gaya produktif.

Penggunaan tenaga angin diperkirakan dapat dilakukan untuk keperluan – keperluan seperti menggerakkan pompa air untuk irigasi, tambak ikan/ udang atau untuk mendapatkan air tawar bagi ternak, menggiling padi untuk memperoleh beras, menggergaji kayu dan membangkitkan tenaga listrik. Sebaliknya didaerah kutub yang dingin, udaranya menjadi dingin dan turun ke bawah.

Dengan demikian terjadi suatu perputaran udara, berupa perpindahan udara dari kutub utara ke garis khatulistiwa menyusuri permukaan bumi dan sebaliknya, suatu perpindahan udara dari garis khatulistiwa kembali ke kutub utara, melalui lapisan udara yang lebih tinggi. Perpindahan udara seperti ini dikenal sebagai angin pasat. Dengan sendirinya hal yang serupa terjadi pula antara wilayah khatulistiwa dan kutub seatan.

Untuk pemanfaatan kincir angin bagi pembangkitan tenaga listrik skala kecil diperlukan sebuah pengatur tegangan oleh karena kecepatan angin yang berubah – ubah sehingga tegangan juga berubah. Diperlukan sebuah baterai untuk menyimpan energi karena sering terjadi angin

tidak bertiup. Bila angin tidak bertiup, perlu dicegah generator bekerja sebagai motor, oleh karena itu perlu pula  sebuah pemutus otomatik.

Sebuah pompa air yang digerakkan angin dalam bentuk lengkung m³ air per jam sebagai fungsi kecepatan angin.  Daya dari pada kipas angin sebagai fungsi kecepatan angin untuk tiga macam garis tengah sudu yaitu 5,10 dan 20 meter.

Efisiensi daripada sistem diperkirakan mencapai 20%. Data mengenai kecepatan angin dikumpulkan di Indonesia oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika yang dari stasiun – stasiun yang tersebar. Angka – angka kecepatan angin rata- rata menurut bulan dalam tahun 1974, dalam km/jam di beberapa kota di jawa tercatat. Tinggi pengukuran adalah 10 meter di atas tanah. Dalam tahun 1968 itu oleh Institut Teknologi Bandung dibuat suatu protipe kincir angin yang dimaksudkan untuk pompa air.

 Garid tengah kipas ini   adalah 4,2 meter, tinggi menara 42 meter, kedalaman pompa 15 meter, dan kapasitas 20 m³ sehari. Pompa tersebut dipasang di pangarasan, jawa tengah. Kecepatan angin yang diukur adalah 12 km/jam, yang kadang- kadang dapat mencapai 40km/jam. Laboratorium Aero Hidrodinamika juga dari ITB dalam tahun 1973 mengadakan penelitian yang lebih mendalam. Studi dan percobaan – percobaan dibuat dengan rotor model Darieus, yang mempunyai poros vertikal kemudian dibuat desain dan kontruksi sebuah prototipe rotor dengan dua sudu. Bila angin tidak bertiup, perlu dicegah generator bekerja sebagai motor, oleh karena itu perlu  pula  sebuah pemutus  otomatik. Sebuah  pompa air  yang  digerakkan  angin dalam bentuk lengkung m³ air per jam sebagai fungsi kecepatan angin. (Kadir,1995)

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1  Peralatan dan Fungsi

1.      Pembangkit tenaga angin

Fungsi : untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

2.      Kipas

Fungsi : untuk memberikan daya angin atau sebagai sumber angin.

3.      2 Kabel (Merah dan Hitam)

Fungsi :untuk menghubungkan pembangkit tenaga angin ke USB perekam data.

4.      USB Perekam data

Fungsi :untuk merekam data dari pembangkit tenaga angin.

5.      Kabel USB

Fungsi : untuk menghubungkan USB perekam data ke komputer.

6.      Komputer yang telah terinstall Clean Energy Trainer

Fungsi : untuk membaca atau menunjukkan data yang diperoleh dari USB Perekam

data.

3.2  Prosedur Percobaan

1.      Hubungkan pembangkit tenaga angin ke USB perekam data.

2.      Hubungkan USB perekam data ke komputer dengan kabel USB.

3.      Jalankan perangkat lunak.

4.      Ikuti petunjuk dari perangkat lunak.

5.      Jika perlu, hubungkan kembali dengan pembangkit ke USB perekam.

6.      Klik pada tab “Wind Generator” (Pembangkit Tenaga Angin).

7.      Nyalakan kipas.

8.      Pilih mode operasi “Manual Mode” pada perangkat lunak.

9.      Ulangi percobaan dengan memvariasikan jumlah baling-baling kipas.

10.  Catat data yang diperoleh.

 DAFTAR PUSTAKA

Hewson,E. Wendell. 1998. “ENERGY TECHNOLOGY HANDBOOK”. New York :   

             Mc.GrawHill, Inc.

 Pages : 142-143, 155-157

Kadir,A.1995.”ENERGI ”.Edisi kedua. Jakarta: Universitas Indonesia-Press

             Halaman: 216- 231

Wildi,Theodore. 2002. “ELECTRICAL MACHINES, DRIVES, AND POWER SYSTEMS”.

 Fifth Edition. New Jersey : Pearson Education, Inc.

 Pages : 71-77