Dunia telah membangun berbagai pembangkit Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Pembangkitan listrik dilakukan dengan panel surya penerima panas (solar thermal) dan panel fotovoltaik. Ada berbagai teknologi yang digunakan untuk membangkitkan listik menggunakan panel surya penerima panas, diantaranya, pembangkit menara (power tower) berbasis turbin uap, pembangkit menara berbasis turbin udara (solar updraft), pembangkit parabola, dan pembangkit lensa cekung.
Salah satu keunggulan PLTS dengan panel thermal adalah daya yang dihasilkan bisa sangat besar, mencapai ratusan MW. Salah satu power tower di Amerika bisa berkapasitas 700 MW. PLTS berbasis panel thermal juga dibangun dilahan yang tidak produktif atau yang sulit ditanami tanaman pangan dan industri karena lahannya yang ekstrim. Lahan yang cocok adalah sahara atau padang pasir yang banyak terdapat di Amerika, Australia, Afrika, dan Timur Tengah. Salah satu kendala ada pada teknologi berbasis turbin uap karena membutuhkan air yang cukup banyak untuk menghasilkan uap, padahal lokasi pembangunannya di tempat ekstrim yang mana air merupakan barang yang sangat berharga. Namun, kendala ini sekarang bisa diatasi dengan teknologi turbin berbasis gas dan aliran udara keatas (solar updraft).
A Menara Pembangkit (power tower) Berbasis Turbin Uap
Sumber : http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2045926/Solar-plant-generate-energy-night--glowing-lightbulb-tower-thats-hot-melt-salt.html
Pembangkit ini bekerja dengan cara memusatkan panas matahari menggunakan ratusan cermin datar otomatis yang bisa mengikuti pergerakan matahari yang disebut heliostats. Panas matahari dipantulkan heliostats ke alat penerima panas di puncak menara. Suhu yang terkonsentrasi di penerima panas mencapai 1,350 derajat celsius atau 2.500 fahrenheit. Berikutnya, panas ini kemudian dialirkan menggunakan media, diantaranya air, gas, atau garam cair untuk menghasilkan uap yang akan menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Turbin uap yang digunakan adalah turbin konvensional yang juga digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) batubara.
Dari berbagai media, garam cair adalah yang terbaik dibandingkan media lainnya. Ada beberapa garam cair yang digunakan, diantaranya campuran sodium nitrate, potassium nitrate and calcium nitrate, lithium nitrate, dll. Garam cair juga dapat menyimpan panas dalam jangka waktu yang lama (bisa 1 minggu) menggunakan teknologi sistem penyimpanan garam cair (molten salt storage system). Dengan teknologi ini, power tower bisa menghasilkan listrik selama 24 jam, meski cuaca mendung dan malam hari. Tingkat efisiensi sistem ini mencapai 93-97%, sangat ekonomis dibandingkan pembangkit listrik berbahan bakar lainnya. Turbin listrik berkapasitas 100 MW membutuhkan tanki penyimpan panas setinggi 9,1 meter dan berdiameter 24 meter.
Sumber : solarenergyengineering.asmedigitalcollection.asme.org
Proses pembangkitan listrik dimulai dari pemanasan garam cair di alat penerima panas di puncak menara. Garam meleleh pada suhu 131 derajat selsius, dan tetap dalam kondisi cair pada suhu 290 derajat celsius didalam tanki penyimpan garam cair dingin. Garam cair di tangki penyimpan dingin dialirkan ke penerima panas sehingga suhunya naik menjadi 565 derajat celsius. Lalu, garam cair dikirim ke tanki penyimpanan panas (prinsip kerjanya seperti termos) yang tertutup rapat dan dilengkapi lapisan penahan panas. Dari tangki ini, garam cair panas dialirkan ke generator uap untuk menghasilkan uap. Uap ini lalu digunakan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Setelah dipakai menghasilkan uap, suhu garam cair turun menjadi sekitar 290 derajat celsius dan dialirkan ke tanki penyimpan dingin. Kemudian proses pemanasan dimulai lagi. Begitu seterusnya.
B Menara Pembangkit (power tower) Berbasis Turbin Udara (Solar Updarft)
Sumber : http://www.treehugger.com/renewable-energy/think-big-arizona-solar-tower-2x-taller-than-the-empire-state-building-will-produce-200-megawatts.html
Power Tower berbasis turbin udara menggunakan turbin kaplan atau turbin yang biasa digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Karena menggunakan turbin berbasis udara, power tower jenis ini tidak membutuhkan air dan ini merupakan salah satu keunggulannya karena air merupakan SDA yang sulit didapat di lahan ekstrim.
Sumber : http://www.treehugger.com/renewable-energy/think-big-arizona-solar-tower-2x-taller-than-the-empire-state-building-will-produce-200-megawatts.html
Sumber : solarenergyengineering.asmedigitalcollection.asme.org
Proses pembangkitan listrik dimulai dari pemanasan garam cair di alat penerima panas di puncak menara. Garam meleleh pada suhu 131 derajat selsius, dan tetap dalam kondisi cair pada suhu 290 derajat celsius didalam tanki penyimpan garam cair dingin. Garam cair di tangki penyimpan dingin dialirkan ke penerima panas sehingga suhunya naik menjadi 565 derajat celsius. Lalu, garam cair dikirim ke tanki penyimpanan panas (prinsip kerjanya seperti termos) yang tertutup rapat dan dilengkapi lapisan penahan panas. Dari tangki ini, garam cair panas dialirkan ke generator uap untuk menghasilkan uap. Uap ini lalu digunakan menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik. Setelah dipakai menghasilkan uap, suhu garam cair turun menjadi sekitar 290 derajat celsius dan dialirkan ke tanki penyimpan dingin. Kemudian proses pemanasan dimulai lagi. Begitu seterusnya.
B Menara Pembangkit (power tower) Berbasis Turbin Udara (Solar Updarft)
Sumber : http://www.treehugger.com/renewable-energy/think-big-arizona-solar-tower-2x-taller-than-the-empire-state-building-will-produce-200-megawatts.html
Power Tower berbasis turbin udara menggunakan turbin kaplan atau turbin yang biasa digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Karena menggunakan turbin berbasis udara, power tower jenis ini tidak membutuhkan air dan ini merupakan salah satu keunggulannya karena air merupakan SDA yang sulit didapat di lahan ekstrim.
Sumber : http://www.treehugger.com/renewable-energy/think-big-arizona-solar-tower-2x-taller-than-the-empire-state-building-will-produce-200-megawatts.html
Ada tiga bagian penting dari menara pembangkit ini, yaitu menara, kanopi, dan turbin. Menara, menara ini merupakan teknologi mesin thermal berbasis matahari. Menara berbentuk cerobong ini dapat mengubah panas menjadi energi mekanik. Proses naiknya udara panas ke puncak cerobong terjadi hal yang menjadi dasar pembangkitan listrik. Semakin tinggi menara cerobong akan semakin kuat aliran udara panasnya. Kanopi, berfungsi menangkap panas matahari dan mengalirkannya ke tempat penyimpanan panas yang dibangun dibawahnya. Penyimpanan panas menggunakan sistem penyimpanan panas bawah tanah. Jadi, kanopi harus terbuat dari alat penerima panas yang memiliki efisiensi tinggi. Turbin, berfungsi mengubah aliran udara panas menjadi listrik. Saat ini, perusahaan asal Australia EnviroMission mengumumkan akan membangun pembangkit jenis ini di California dengan kapasitas 200 MW.
C. Pembangkit Parabola
Sumber : wikipedia
emiliki kapasitas lebih kecil, sekitar 3-25 kilowat per satu parabola. Ada tiga bagian dari pembangkit ini, yaitu cermin parabola, penerima panas yang diletakkan puncak parabola, dan mesin stirling yang akan menghasilkan listrik. Cermin parabola akan memusatkan panas matahari ke penerima panas. Panas di penerima panas kemudian dialirkan dengan media ke mesin stirling. Untuk pembangkit parabola, media yang digunakan adalah hydrogen atau helium. Gas panas akan diubah menjadi listrik menggunakan mesin stirling. Mesin ini menggunakan gas panas untuk menggerakkan piston dan menciptakan tenaga mekanik.
Sumber : energy.gov
D. Sumber Panas Bagi Industri
Gambar : Tungku Matahari di Prancis
Sumber : wikipedia
Panas matahari juga dimanfaatkan oleh industri sebagai sumber panas. Tungku matahari yang dibangun di Odeillo, Prancis, adalah salah satu contohnya. Tungku ini berhasil menangkap panas matahari dengan suhu 3.500 derajat celsius. Sistem kerjanya mirip pembangkit menara, bedanya pada tungku ini konsentrasi dari cermin kaca datar (heliostats) diarahkan kepada cermin parabola yang berfungsi mengontrasikan panas sehingga panas yang dicapai lebih tinggi. Pada pusat konsentrasi panas ditempatkan penerima panas.
Tingginya pencapaian panas dari tungku matahari ini, membuatnya bisa diaplikasikan untuk kebutuhan berbagai industri. Dibawah ini kebutuhan panas dari Industri :
1.000 derajat celsius = pembangkit menara generasi terbaru
C. Pembangkit Parabola
Sumber : wikipedia
emiliki kapasitas lebih kecil, sekitar 3-25 kilowat per satu parabola. Ada tiga bagian dari pembangkit ini, yaitu cermin parabola, penerima panas yang diletakkan puncak parabola, dan mesin stirling yang akan menghasilkan listrik. Cermin parabola akan memusatkan panas matahari ke penerima panas. Panas di penerima panas kemudian dialirkan dengan media ke mesin stirling. Untuk pembangkit parabola, media yang digunakan adalah hydrogen atau helium. Gas panas akan diubah menjadi listrik menggunakan mesin stirling. Mesin ini menggunakan gas panas untuk menggerakkan piston dan menciptakan tenaga mekanik.
Sumber : energy.gov
D. Sumber Panas Bagi Industri
Gambar : Tungku Matahari di Prancis
Sumber : wikipedia
Panas matahari juga dimanfaatkan oleh industri sebagai sumber panas. Tungku matahari yang dibangun di Odeillo, Prancis, adalah salah satu contohnya. Tungku ini berhasil menangkap panas matahari dengan suhu 3.500 derajat celsius. Sistem kerjanya mirip pembangkit menara, bedanya pada tungku ini konsentrasi dari cermin kaca datar (heliostats) diarahkan kepada cermin parabola yang berfungsi mengontrasikan panas sehingga panas yang dicapai lebih tinggi. Pada pusat konsentrasi panas ditempatkan penerima panas.
Tingginya pencapaian panas dari tungku matahari ini, membuatnya bisa diaplikasikan untuk kebutuhan berbagai industri. Dibawah ini kebutuhan panas dari Industri :
1.000 derajat celsius = pembangkit menara generasi terbaru
1.400 derajat celsius = menghasilkan hidrogen dari molekul metana
Hingga 2.500 derajat celsius = test materi untuk pemakaian ekstrim seperti PLTN atau pesawat ruang angkasa
Hingga 3.500 derajat celsius = memproduksi materi nano
Berdasarkan bahan bacaan diatas, panas matahari telah digunakan oleh dunia untuk berbagai kegiatan. Negara-negara maju telah melakukan uji coba seluruh penggunaan tersebut, sementara Indonesia baru sebagian saja. Kata kuncinya adalah penguasaan teknologi, kemauan pemerintah, dan partisipasi masyarakat. Sudah sepantasnya Indonesia memiliki kemauan yang tinggi untuk menggali dan memanfaatkan panas matahari untuk membangun bangsa.
Sumber :
wikipedia
wikimedia
energy.gov
http://catatan-teknik.blogspot.com/2014/05/sejarah-teknologi-solar-thermal.html
http://www.unmuseum.org/burning_mirror.htm
http://tepus.org/2014/10/pengertian-chiller-dan-cara-kerja/
http://www.forbes.com/sites/williampentland/2010/11/10/solar-tower/
http://www.treehugger.com/renewable-energy/think-big-arizona-solar-tower-2x-taller-than-the-empire-state-building-will-produce-200-megawatts.html
http://www.environmentalleader.com/2011/01/05/hitachi-has-big-plans-for-solar-powered-air-conditioning-system/?graph=full&id=1
http://phys.org/news/2013-08-team-technique-hydrogen-fuel.html
http://www.renewableenergyworld.com/rea/blog/post/2011/08/solar-furnaces-a-powerful-use-of-solar-power
0 komentar:
Posting Komentar