Pengertian, Jenis, Prinsip Kerja, serta Kelebihan dan Kekurangan PLTS

Jakarta - Kelebihan dan kekurangan PLTS perlu dipahami sebelum memutuskan untuk memasang sistem tenaga surya. 

Awalnya, pembangkit listrik tenaga surya banyak dimanfaatkan di desa-desa dengan skala kecil karena wilayah tersebut belum terjangkau jaringan PLN. 

Namun seiring perkembangan teknologi, PLTS kini juga diterapkan di gedung pemerintahan, perusahaan, maupun rumah pribadi. 

Salah satu bentuknya adalah Solar Home System (SHS), yaitu pembangkit listrik skala kecil yang digunakan secara desentralisasi, artinya satu unit PLTS dapat melayani satu rumah. 

Dalam pembahasan kali ini, akan dijelaskan mengenai pengertian PLTS, berbagai jenis yang tersedia, cara kerjanya, komponen-komponen utama, serta tentunya kelebihan dan kekurangan PLTS.

Apa itu PLTS?

Pembangkit listrik tenaga surya merupakan sistem yang memanfaatkan energi dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik melalui proses fotovoltaik. 

Konsep ini pertama kali ditemukan oleh fisikawan Prancis, Alexandre-Edmund Bequerel, pada tahun 1839. 

Pada prinsipnya, listrik yang dihasilkan oleh sel fotovoltaik masih berupa arus searah (AC), sehingga dibutuhkan perangkat inverter untuk mengubahnya menjadi arus searah (DC) yang dapat digunakan oleh peralatan rumah tangga atau industri.

Energi surya sendiri diperoleh dengan mengonversi energi panas dari sinar matahari melalui peralatan tertentu menjadi bentuk energi lain yang berguna, seperti listrik. 

Konsep PLTS cukup sederhana, yaitu mengubah cahaya matahari langsung menjadi listrik. Energi yang dihasilkan oleh matahari hampir tak terbatas dan tidak memerlukan bahan bakar tambahan, sehingga sistem ini termasuk bersih dan ramah lingkungan.

Komponen utama dalam PLTS adalah sel surya, yaitu semikonduktor dioda yang mampu mengubah cahaya menjadi listrik. 

Selain modul sel surya, sistem ini juga dilengkapi dengan Balance of System (BOS) yang mencakup inverter dan kontroler.

Baterai menjadi bagian penting lainnya karena berfungsi sebagai penyimpan daya, sehingga listrik tetap tersedia meskipun cahaya matahari tidak ada, memanfaatkan energi yang tersimpan sebelumnya.

Jenis PLTS

Berdasarkan sistemnya, pembangkit listrik tenaga surya dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa jenis (Omran, IEEE 2000):

1. Berdasarkan lokasi pemasangan, terdapat sistem yang tersebar (distributed PV plant) dan sistem terpusat (centralized PV plant).
2. Berdasarkan aplikasi dan konfigurasinya, sistem PLTS dibedakan menjadi sistem yang tidak terhubung jaringan (off-grid atau stand alone) dan sistem yang terhubung dengan jaringan listrik (on-grid PV plant).
3. Kombinasi PLTS dengan sumber pembangkit listrik lainnya dikenal sebagai sistem hybrid.
4. Sistem PLTS yang dipasang di atap bangunan disebut PLTS rooftop.

Selain itu, menurut standar IEEE 929-2000, sistem PLTS juga dikategorikan berdasarkan kapasitasnya. 

Skala kecil mencakup pembangkit dengan kapasitas hingga 10 kW, skala menengah antara 10 kW hingga 500 kW, dan skala besar untuk kapasitas di atas 500 kW.

Bagaimana Prinsip Kerja PLTS?

Prinsip kerja panel surya didasarkan pada interaksi cahaya matahari dengan sel surya. 

Saat sinar matahari mengenai permukaan panel, elektron-elektron dalam sel surya akan bergerak dari lapisan N menuju lapisan P, sehingga menghasilkan arus listrik pada terminal output panel. 

Besarnya energi listrik yang dihasilkan bergantung pada jumlah sel surya yang dirangkai di dalam panel serta intensitas cahaya yang diterimanya. 

Output dari panel surya berupa arus searah (DC), dengan tegangan yang ditentukan oleh jumlah sel dan intensitas sinar matahari yang mengenai panel.

Listrik DC dari panel surya dapat langsung digunakan pada perangkat yang membutuhkan sumber tegangan searah dengan konsumsi arus rendah. 

Untuk memastikan PLTS tetap dapat menyediakan listrik saat malam hari atau ketika sinar matahari tidak tersedia, output panel perlu disimpan dalam baterai. 

Proses penyimpanan ini biasanya dikendalikan melalui regulator yang memiliki rangkaian pengisian baterai otomatis, sehingga baterai terisi dengan aman dan efisien.

Komponen-komponen PLTS

Berikut adalah penjelasan mengenai komponen-komponen utama pada sistem pembangkit listrik tenaga surya:

1. Panel Surya
Panel surya terdiri dari sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel sesuai kapasitas yang dibutuhkan. 

Fungsinya adalah mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Dengan desain modular, panel surya memungkinkan fleksibilitas dalam memenuhi kebutuhan listrik pada berbagai skala, mulai dari rumah tangga hingga instalasi yang lebih besar.

2. Control Regulator
Control regulator berperan mengatur aliran listrik yang dihasilkan oleh panel surya menuju beban, memastikan distribusi daya berlangsung aman dan efisien.

3. Baterai (ACCU)
Baterai atau ACCU berfungsi menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya, sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan berbagai beban. 

Beban ini bisa berupa lampu, peralatan elektronik, maupun perangkat lain yang membutuhkan listrik.

4. Inverter AC
Inverter AC berfungsi mengubah arus searah (DC) dari baterai 12 volt menjadi arus bolak-balik (AC) dengan tegangan 220 volt. 

Listrik yang dihasilkan inverter biasanya sangat stabil, sehingga perangkat tambahan seperti stabilizer tidak diperlukan, dan peralatan dapat beroperasi dengan aman serta optimal.

Kelebihan dan Kekurangan PLTS

Kelebihan dan kekurangan PLTS perlu dipahami sebelum memutuskan untuk memasang sistem tenaga surya, agar pengguna dapat menilai manfaat dan keterbatasan teknologi ini secara menyeluruh.

Kelebihan PLTS

1. Tidak memerlukan bahan bakar karena memanfaatkan sinar matahari yang tersedia secara gratis sepanjang tahun, sehingga biaya operasional hampir tidak ada.
2. Memiliki konstruksi yang ringan dan fleksibel, sehingga dapat dipasang di berbagai lokasi dan mudah dipindahkan sesuai kebutuhan.
3. Dapat diterapkan secara sentral (PLTS ditempatkan di satu area dan listrik disalurkan melalui jaringan distribusi) maupun secara desentral (satu sistem PLTS untuk setiap rumah, sehingga tidak memerlukan jaringan distribusi).
4. Pada sistem desentralisasi, gangguan pada satu unit tidak akan memengaruhi unit lainnya, sehingga energi yang terbuang di jaringan distribusi dapat diminimalkan.
5. Bersifat modular, artinya kapasitas listrik bisa disesuaikan dengan kebutuhan dan selanjutnya dirangkai secara seri maupun paralel.
6. Dapat beroperasi secara otomatis tanpa pengawasan (unattendable) atau dengan pengawasan operator (attendable).
7. Ramah lingkungan karena tidak menimbulkan polusi suara maupun asap.
8. Perawatan relatif mudah dan murah, hanya memerlukan pembersihan modul bila kotor dan pengisian air baterai (aquades).
9. Umur pakai PLTS relatif panjang, bisa lebih dari 25 tahun.

Kekurangan PLTS

1. Modul surya memiliki efisiensi konversi energi yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan sumber pembangkit listrik lainnya.
2. Kinerjanya sangat bergantung pada intensitas sinar matahari, sehingga daya yang dihasilkan dapat menurun saat cahaya matahari kurang, misalnya tergantung musim atau cuaca.
3. Membutuhkan area pemasangan yang cukup luas agar dapat menghasilkan output listrik yang tinggi.
4. Biaya modul surya, terutama untuk skala kecil, masih tergolong tinggi, sehingga biaya produksi listrik yang dihasilkan relatif mahal.

Sebagai penutup, memahami kelebihan dan kekurangan PLTS membantu menentukan apakah sistem tenaga surya tepat untuk kebutuhan listrik Anda.