Energi yang merupakan turunan dari energi matahari
misalnya:
• Energi angin yang timbul akibat adanya perbedan suhu
dan tekanan satu tempat dengan tempat lain sebagai efek energi panas matahari.
• Energi air karena adanya siklus hidrologi akibat dari
energi panas matahari yang mengenai bumi.
• Energi biomassa karena adanya fotosintesis dari
tumbuhan yang notabene menggunakan energi matahari.
• Energi gelombang laut yang muncul akibat energi angin.
• Energi fosil yang merupakan bentuk lain dari energi
biomassa yang telah mengalami proses selama berjuta-juta tahun.
Selain itu energi panas matahari juga berperan penting
dalam menjaga kehidupan di bumi ini. Tanpa adanya energi panas dari matahari
maka seluruh kehidupan di muka bumi ini pasti akan musnah karena permukaan bumi
akan sangat dingin dan tidak ada makluk yang sanggup hidup di bumi.
Energi
Panas Matahari sebagai Energi Alternatif
Energi panas matahari merupakan salah satu energi yang
potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber cadangan
energi terutama bagi negara-negara yang terletak di khatulistiwa termasuk
Indonesia, dimana matahari bersinar sepanjang tahun. Dapat dilihat dari gambar
di atas bahwa energi matahari yang tersedia adalah sebesar 81.000 TerraWatt
sedangkan yang dimanfaatkan masih sangat sedikit.
Ada beberapa cara pemanfaatan energi panas matahari
yaitu:
1. Pemanasan ruangan
2. Penerangan ruangan
3. Kompor matahari
4. Pengeringan hasi pertanian
5. Distilasi air kotor
6. Pemanasan air
Pemanasan Ruangan
Ada beberapa teknik penggunan energi panas matahari untuk
pemanasan ruangan, yaitu:
•
Jendela
Ini merupakan teknik pemanasan dengan menggunakan energi
panas matahari yang paling sederhana. Hanya diperlukan sebuah lubang pada
dinding untuk meneruskan panas matahari dari luar masuk ke dalam bangunan. Ada
jendela yang langsung tanpa ada kacanya dan ada yang menggunakan kaca. Untuk
mendapatkan panas yang optimal maka pada jendela dipasang kaca ganda. Biasanya
di daerah-daerah empat musim dinding/tembok bangunan diganti dengan kaca agar
matahari bebas menyinari dan menghangatkan ruangan pada saat musim dingin.
•
Dinding Trombe(Trombe Wall)
Dinding trombe adalah dinding yang diluarnya terdapat
ruangan sempit berisi udara. Dinding bagian luar dari ruangan sempit tersebut
biasanya berupa kaca. Dinding ini dinamai berdasarkan nama penemunya yaitu
Felix Trombe, orang berkebangsaan Perancis.
Prinsip kerjanya adalah permukaan luar ruangan ini akan
dipanasi oleh sinar matahari, kemudian panas tersebut perlahan-lahan dipindahkan
kedalam ruangan sempit. Selanjutnya panas di dalam ruangan sempit tersebut akan
dikonveksikan ke dalam bangunan melalui saluran udara pada dinding trombe.
•
Greenhouse
Teknik ini hampir sama dengan dinding trombe hanya saja
jarak antara dinding masif dengan kaca lebih lebar, sehingga tanaman bisa hidup
di dalamnya.
Prinsip kerja greenhouse juga serupa dengan dinding
trombe. Panas masuk melalui kaca ke dalam greenhouse lalu dikonveksikan ke
dalam bangunan untuk menghangatkan ruangan atau menjaga suhu rungan tetap
stabil meskipun pada waktu siang atau malam hari.
Penerangan
Ruangan
Adalah teknik pemanfaatan energi matahari yang banyak
dipakai saat ini. Dengan teknik ini pada siang hari lampu pada bangunan tidak
perlu dinyalakan sehingga menghemat penggunaan listrik untuk penerangan. Teknik
ini dilaksanakan dengan mendesain bangunan yang memungkinkan cahaya matahari
bisa masuk dan menerangi ruangan dalam bangunan.
Kompor
Matahari
Prinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan
memfokuskan panas yang diterima dari matahari pada suatu titik menggunakan
sebuah cermin cekung besar sehingga didapatkan panas yang besar yang dapat
digunakan untuk menggantikan panas dari kompor minyak atau kayu bakar.
Untuk diameter cermin sebesar1,3 meter kompor ini
memberikan daya thermal sebesar 800 watt pada panci. Dengan menggunakan kompor
ini maka kebutuhan akan energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat
dikurangi.
Pengeringan
Hasil Pertanian
Hal ini biasanya dilakukan petani di desa-desa daerah
tropis dengan menjemur hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini
sangat menguntungkan bagi para petani karena mereka tidak perlu mengeluarkan
biaya untuk mengeringkan hasil panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara
empat musim yang harus mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya
dengan menggunakan oven yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan
listrik.
Distilasi Air
Cara kerjanya adalah sebuah kolam yang dangkal, dengan
kedalaman 25mm hingga 50 mm, ditututup oleh kaca. Air yang dipanaskan oleh
radiasi matahari, sebagian menguap, sebagian uap itu mengembun pada bagian
bawah dari permukaan kaca yang lebih dingin. Kaca tersebut dimiringkan sedikit
10 derajat untuk memungkinkan embunan mengalir karena gaya berat menuju ke
saluran penampungan yang selanjutnya dialirkan ke tangki penyimpanan.
Pemanasan
Air
Penyediaan air panas sangat diperlukan oleh masyarakat,
baik untuk mandi maupun untuk alat antiseptik pada rumah sakit dan klinik
kesehatan. Penyediaan air panas ini memerlukan biaya yang besar karena harus
tersedia sewaktu-waktu dan biasanya untuk memanaskan digunakan energi fosil
ataupun energi listrik. Namun Dengan menggunakan pemanas air tenaga surya maka
hal ini bukan merupakan masalah karena pemanasan air dilakukan dengan menyerap
panas matahari dengan menggunakan kolektor sehingga tidak memerlukan biaya
bahan bakar.
Prinsip kerjanya adalah panas dari matahari diterima oleh
kolektor yang terdapat di dalam terdapat pipa-pipa berisi air. Panas yang
diterima kolektor akan diserap oleh air yang berada di dalam pipa sehingga suhu
air meningkat. Air dingin dialirkan dari bawah sedangkan air panasnya dialirkan
lewat atas karena massa jenis air panas lebih kecil daripada massa jenis air
dingin (prinsip thermosipon). Air ini lalu masuk ke dalam penyimpan panas. Pada
penyimpan panas, panas dari air ini dipindahkan ke pipa berisi air yang lain
yang merupakan persediaan air untuk mandi/antiseptik. Sedangkan air yang
berasal dari kolektor akan diputar kembali ke kolektor dengan menggunakan pompa
atau hanya menggunakan prinsip thermosipon. Persediaan air panas akan disimpan
di dalam tangki penyimpanan yang terbuat dari bahan isolator thermal. Pada
sistem ini terdapat pengontrol suhu jika suhu air panas yang dihasilkan kurang
dari yang diinginkan maka air akan dimasukkan kembali ke tangki penyimpan panas
untuk dipanaskan kembali.
Kolektor yang digunakan pada pemanas air tenaga panas
matahari ini adalah kolektor surya plat datar yang bagian atasnya terbuat dari
kaca yang berwarna hitam redup sedangkan bagian bawahnya terbuat dari bahan
isolator yang baik sehingga panas yang terserap kolektor tidak terlepas ke
lingkungan. Air panas di dalam kolektor bisa mencapai 82 C sedangkan air panas
yang dihasilkan tergantung keinginan karena sistem dilengkapi pengontrol suhu.
Pembangkitan
Listrik
Prinsipnya hampir sama dengan pemanasan air hanya pada
pembangkitan listrik, sinar matahari diperkuat oleh kolektor pada suatu titik
fokus untuk menghasilkan panas yang sangat tinggi bahkan bisa mencapai suhu
3800 C. Pipa yang berisi air dilewatkan tepat pada titik fokus sehingga panas
tersebut diserap oleh air di dalam pipa. Panas yang sangat besar ini dibutuhkan
untuk mengubah fase cair air di dalam pipa menjadi uap yang bertekanan tinggi.
Uap bertekanan tinggi yang di hasilkan ini kemudian digunakan untuk
menggerakkan turbin uap yang kemudian akan memutar turbo generator untuk
menghasilkan listrik.
Ada dua jenis kolektor yang biasa digunakan untuk
pembangkitan listrik yaitu kolektor parabolik memanjang dan kolektor parabolik
cakram.
Kolektor Parabolik Memanjang
Kolektor Parabolik Cakram
Di California, Amerika Serikat, alat ini telah mampu
menghasilkan 354 MW listrik. Dengan memproduksi kolektor ini secara massal,
maka harga satuan energi matahari ini di AS, sekitar Rp 100/KWh lebih murah
dibandingkan energi nuklir dan sama dengan energi dari tenaga pembangkit dengan
bahan baku energi fosil.(Ivan A Hadar, 2005).
Di India dengan area seluas 219.000 meter persegi maka
kolektor mampu menghasilkan listrik sebesar 35-40 MW dengan rata-rata
intensitas penyinaranya adalah sebesar 5.8 KWH per meter persegi per
hari.(Gordon Feller).
Kita dapat juga membangkitkan listrik langsung dari
energi surya, yaitu dengan menggunakan photovoltaic. Alat ini terbuat dari
bahan semikonduktor yang sangat peka dalam melepaskan elektron ketika terkena
panjang gelombang sinar matahari tertentu. Akan tetapi alat ini masih sangat
mahal dan efisiensinya masih sangat rendah, yaitu sekitar 10%.
Pembangkitan listrik berdasarkan perbedaan tekanan pada
gas juga bisa dilakukan, yaitu dengan menggunakan chimney. Ini sebuah sistem
tower yang terdiri turbin gas dan jalinan kaca tertutup yang luas untuk
memerangkap panas matahari.
Prinsipnya: sinar matahari akan menembus kaca dari alat
ini kemudian memanaskan gas yang terperangkap di bawah kaca. Gas suhu tinggi
ini akan memasuki tower tertutup yang tingginya bisa mencapai 1000 meter
vertikal. Oleh karena perbedaan suhu gas pada permukaan bumi dan 1000 meter
diatas permukaan bumi, maka gas akan mengalir ke atas melalui tower ini. Aliran
gas/udara tersebut akan memutar turbin gas. Skema sederhana dapat dilihat pada
gambar dibawah.
Keuntungan
dan Kerugian Energi Panas Matahari
Keuntungan dari penggunaan energi panas matahari antara
lain:
• Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia
hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).
• Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan
polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.
• Penggunaan energi panas matahari untuk pemanas air,
pengeringan hasil panen akan dapat mengurangi kebutuhan akan energi fosil.
• Pembanguan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana
dan memiliki nilai ekonomis.
Kerugian dari penggunaan energi panas matahari antara
lain:
• Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga panas
matahari tidak efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu
yang lama.
• Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini
akan pecah karena air di dalamnya membeku.
• Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya
digunakan untuk pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini
karena rapat energi matahari sangat rendah.
• Lapisan kolektor yang menyilaukan bisa mengganggu dan
membahayakan penglihatan, misalnya penerbangan.
• Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar
dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.
• Penyimpanan air panas untuk perumahan bukan merupakan
masalah, tetapi penyimpanan uap air pada pembangkit listrik memerlukan
teknologi yang sulit.
Pustaka
• Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya.
Bandung. Pradnya Paramita.
• Boyle, G. 1996. Renewable Energy. Milton Keynes. The
Open University.
• Gordon Feller. India Building Large-Scale Solar Thermal
Capacity. Available from http://www.ecoworld.org/Home/Articles2.cfm?TID=325
• Ivan A Hadar. Kompas, 11 Oktober 2005. Keluar dari
Ketergantungan (Pasar) BBM.
• Passive Solar Architecture – Heating. Available from
www.azsolarcenter.com/design/pas-2
• Solar Cooking. Available from
www.energiinfo.org/solar_cooking
No comments:
Post a Comment