Recent post
Archive for Oktober 2014
Pembangkit Listrik
Tenaga Surya
|
Dimasa yang akan
datang, penggunaan pembangkit listrik berbahan bakar fosil, seperti pembangkit
listrik tenaga uap (PLTU), semakin lama akan semakin berkurang dan digantikan
dengan pembangkit listrik yang memanfaatkan energi terbarukan yang lebih bersih
dan ramah lingkungan. Salah satu energi terbarukan yang dapat kita temui
sehari-hari adalah cahaya matahari. Energi cahaya matahari kedepannya memainkan
peranan yang sangat penting dalam bidang kelistrikan, utamanya dalam pemenuhan
kebutuhan energi listrik berskala rumah tangga.
Sejarah PLTS tidak
terlepas dari penemuan teknologi sel surya berbasis silikon pada tahun 1941.
Ketika itu Russell Ohl dari Bell Laboratory mengamati silikon polikristalin
akan membentuk built in junction, karena adanya efek segregasi pengotor yang terdapat
pada leburan silikon. Jika berkas foton mengenai salah satu sisi junction,
maka akan terbentuk beda potensial di antara junction, dimana
elektron dapat mengalir bebas. Sejak itu penelitian untuk meningkatkan
efisiensi konversi energi foton menjadi energi listrik semakin intensif
dilakukan. Berbagai tipe sel surya dengan beraneka bahan dan konfigurasi
geometri pun berhasil dibuat.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (Photovoltaic
Plants)
Prinsip Kerja dan Klasifikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Pembangkit listrik
tenaga surya (PLTS) merupakan jenis pembangkit energi listrik alternatif yang
dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi listrik. Secara umum, ada dua
cara pembangkit listrik tenaga surya untuk dapat menghasilkan energi listrik,
yaitu :
Pembangkit Listrik
Surya Termal (Solar Thermal Power Plants). Dalam pembangkit
ini, energi cahaya matahari akan digunakan untuk memanaskan suatu fluida yang
kemudian fluida tersebut akan memanaskan air. Air yang panas akan menghasilkan
uap yang digunakan untuk memutar turbin sehingga dapat menghasilkan energi
listrik.
Pembangkit Surya
Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants). Pembangkit jenis ini
memanfaatkan sel surya (solar cell) untuk mengkonversi radiasi cahaya
menjadi energi listrik secara langsung.
Berikut akan dijelaskan tentang keduanya :
Pembangkit Listrik Surya Termal (Solar Thermal Power Plants)
Pembangkit Listrik
Termal Surya dapat bekerja dalam berbagai cara. Pembangkit ini juga biasa
dikenal sebagai pembangkit listrik surya terkonsentrasi (Concentrated Solar Power Plants). Tipe yang paling banyak digunakan adalah desain parabola
cekung. Cermin parabola dirancang untuk menangkap dan memfokuskan berkas cahaya
ke satu titik fokus, seperti seorang anak yang menggunakan kaca pembesar untuk
membakar kertas. Pada titik fokus tersebut terdapat pipa hitam yang panjangnya
sepanjang cermin tersebut. Didalam pipa tersebut terdapat fluida yang
dipanaskan hingga temperatur yang sangat tinggi, sering kali diatas 300
derajat fahrenheit (150
derajat celcius). Fluida
panas tersebut dialirkan dalam pipa menuju ke ruang pembangkitan energi listrik
untuk memasak air, menghasilkan uap air dan menghasilkan energi listrik.
Pembangkit Listrik
Surya Termal (Solar Thermal Power Plants)
|
Diagram Alir
Pembangkit Listrik Termal Surya
|
Versi lain dari
pembangkit listrik surya termal adalah penggunaan tower listrik (power tower).
Tower listrik ini membuat pembangkit listrik surya termal menuju ke arah baru.
Cermin disituasikan untuk memfokuskan radiasi cahaya ke satu titik fokus, yaitu
sebuah menara tinggi yang mana menara ini menerima cahaya untuk mendidihkan air
dan menghasilkan uap air. Cermin-cermin yang digunakan biasanya dikoneksikan ke
sebuah sistem penjejakan (tracking system) cahaya dimana sistem tersebut
mengatur cermin agar selalu menghadap matahari. Tower listrik ini memiliki
beberapa keuntungan, seperti waktu pembangunan yang relatif cepat.
Power Tower
|
Pembangkit Surya Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants)
Pembangkit
fotovoltaik ini sangatlah sederhana. Beberapa panel surya dipasang sehingga
membentuk array. Masing-masing panel akan mengumpulkan energi cahaya dan mengkonversikannya
secara langsung menjadi energi listrik. Energi listrik ini dapat dialirkan ke
jaringan listrik. Saat ini, pembangkit surya fotovoltaik masih jarang
ditemukan. Hal ini dikarenakan pembangkit listrik surya termal saat ini lebih
efisien untuk memproduksi energi listrik dalam skala besar.
Pembangkit Surya
Fotovoltaik (Solar Photovoltaic Plants)
|
Sel Surya
Sel surya atau sel
fotovoltaik adalah sebuah alat yang mengubah cahaya menjadi arus listrik dengan
menggunakan efek fotolistrik. Sel surya pertama diciptakan oleh Charles Fritts
pada tahun 1880. Pada tahun 1931 seorang insinyur Jerman, Dr Bruno Lange,
mengembangkan sel fotovoltaik menggunakan selenida perak di tempat oksida
tembaga. Meskipun sel prototipe selenium mengkonversi kurang dari 1% dari
cahaya menjadi listrik, Ernst Werner von Siemens dan James Clerk Maxwell
mengakui penemuan ini sangatlah penting. Setelah karya Russell Ohl pada
1940-an, peneliti Gerald Pearson, Calvin Fuller dan Daryl Chapin menciptakan
sel surya silikon pada tahun 1954. Sel-sel surya awal biaya 286 USD/watt dan
mencapai efisiensi dari 4,5-6%.
Ø Tipe Sel Surya
Ditinjau dari konsep struktur kristal bahannya, terdapat
tiga tipe utama sel surya, yaitu sel surya berbahan dasar monokristalin, poli
(multi) kristalin, dan amorf. Ketiga tipe ini telah dikembangkan dengan
berbagai macam variasi bahan, misalnya silikon, CIGS, dan CdTe.
Fabrikasi
Fotovoltaik
|
Berdasarkan
kronologis perkembangannya, sel surya dibedakan menjadi sel surya generasi
pertama, kedua, dan ketiga. Generasi pertama dicirikan dengan pemanfaatan wafer
silikon sebagai struktur dasar sel surya; generasi kedua memanfaatkan teknologi
deposisi bahan untuk menghasilkan lapisan tipis (thin film) yang dapat
berperilaku sebagai sel surya; dan generasi ketiga dicirikan oleh pemanfaatan
teknologi bandgap engineering untuk menghasilkan sel surya berefisiensi tinggi
dengan konsep tandem atau multiple stackes.
Kebanyakan sel surya
yang diproduksi adalah sel surya generasi pertama, yakni sekitar 90% (2008). Di
masa depan, generasi kedua akan makin populer, dan kelak akan mendapatkan
pangsa pasar yang makin besar. European Photovoltaic Industry
Association (EPIA) memperkirakan pangsa pasar thin film akan mencapai
20% pada tahun 2010. Sel surya generasi ketiga hingga saat ini masih dalam
tahap riset dan pengembangan, belum mampu bersaing dalam skala komersial.
Ø Prinsip Kerja Sel Surya
Bahan sel surya
sendiri terdiri kaca pelindung dan material adhesive transparan yang melindungi
bahan sel surya dari keadaan lingkungan, material anti-refleksi untuk menyerap
lebih banyak cahaya dan mengurangi jumlah cahaya yang dipantulkan,
semi-konduktor P-type dan N-type (terbuat
dari campuran Silikon) untuk menghasilkan medan listrik, saluran awal dan
saluran akhir (tebuat dari logam tipis) untuk mengirim elektron ke perabot
listrik.
Proses Kerja Sel
Surya
|
Cara kerja sel surya
identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan
sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron.
Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semikonduktor
pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya
tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan listrik. Dan
menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan
pada perabot listrik.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala Rumah Tangga
Komponen-Komponen
Untuk memasang pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) skala
rumah tanggal, komponen-komponen yang digunakan adalah :
Komponen-Komponen
PLTS
|
1)
Solar Panel / Panel Surya : alat untuk mengkonversi energi
cahaya matahari menjadi energi listrik. Sebuah sel surya dapat menghasilkan
tegangan kurang lebih 0.5 volt. Jadi sebuah panel surya / solar cell 12 Volt
terdiri dari kurang lebih 36 sel.
2)
Charge Controller : alat untuk mengatur arus dan tegangan yang akan masuk ke
baterai. Tegangan dan arus yang masuk ke baterai harus sesuai dengan yang
diinginkan. Bila lebih besar atau lebih kecil dari range yang ditentukan, maka
baterai atau peralatan yang lain akan mengalami kerusakan. Selain itu, charge
controller juga berfungsi sebagai penjaga agar daya keluaran yang dihasilkan
tetap optimal. Sehingga dapat tercapai Maximum Power Point Tracking (MPPT). Charge controller secara umum melindungi dari gangguan-gangguan seperti
diterangkan berikut :
- LVD, Low voltage disconnect, apabila tegangan dalam battery rendah, ~11.2 V, maka untuk sementara beban tidak dapat dinyalakan. Apabila tegangan battery sudah melewati 12V, setelah di charge oleh modul surya, maka beban akan otomatis dapat dinyalakan lagi (reconnect).
- HVD, High Voltage disconnect, memutus listrik dari modul surya jika battery/accu sudah penuh. Listrik dari modul surya akan dimasukkan kembali ke battery jika voltage battery kembali turun.
- Short circuit protection, menggunakan electronic fuse (sekering) sehingga tidak memerlukan fuse pengganti. Berfungsi untuk melindungi sistem PLTS apabila terjadi arus hubung singkat baik di modul surya maupun pada beban. Apabila terjadi short circuit maka jalur ke beban akan dimatikan sementara, dalam beberapa detik akan otomatis menyambung kembali.
- Reverse Polarity, melindungi dari kesalahan pemasangan kutub (+) atau (-).
- Reverse Current, melindungi agar listrik dari baterai atau aki tidak mengalir ke modul surya pada malam hari.
- PV Voltage Spike, melindungi tegangan tinggi dari modul pada saat baterai tidak disambungkan ke controller.
- Lightning Protection, melindungi terhadap sambaran petir (s/d 20,000 volt).
3)
Inverter : alat elektronika daya
yang dapat mengkonversi tegangan searah (DC – direct current)
menjadi tegangan bolak-balik (AC – alternating current).
4)
Baterai, adalah perangkat kimia untuk
menyimpan tenaga listrik dari tenaga surya. Tanpa baterai, energi surya hanya
dapat digunakan pada saat ada sinar matahari.
Berikut adalah diagram instalasi pembangkit listrik tenaga surya
skala rumah tangga
Diagram Instalasi
PLTS
|
Dari diagram
pembangkit listrik tenaga surya diatas dapat diketahui bahwa beberapa panel
surya di paralel untuk menghasilkan arus yang lebih besar. Combiner digunakan
untuk menghubungkan kaki positif panel surya satu dengan yang lainnya. Begitu
pula untuk kaki negatifnya. Ujung kaki positif panel surya dihubungkan ke kaki
positif charge controller dan begitu pula untuk kaki
negatifnya. Tegangan panel surya yang dihasilkan akan digunakan oleh charge
controller untuk mengisi baterai. Untuk menghidupkan beban perangkat
dengan arus AC, seperti : Televisi, Radio, komputer, dll, arus baterai yang
merupakan arus DC harus diubah terlebih dahulu menjadi AC dengan menggunakan
inverter. Untuk mengukur jumlah energi listrik yang telah dihasilkan oleh panel
surya dapat digunakan kWh meter. Untuk melindungi panel surya dan perangkat
lainnya dari gangguan, maka digunakanlah panel pemutus AC.
Pada pembangkit
listrik tenaga surya (PLTS) skala rumah tangga, biasanya sering terjadiIslanding. Islanding adalah
terjadinya pemutusan aliran listrik pada jaringan distribusi yang dimiliki oleh
perusahaan listrik ketika PLTS tetap bekerja. Hal ini dapat terjadi karena
adanya kerusakan pada jaringan distribusi listrik. Agar tidak merusak PLTS,
digunakanlah power conditioner. Alat ini berfungsi untuk mendeteksi
terjadinya Islanding dan dengan segera menghentikan kerja PLTS. Power
conditioner biasanya menjadi satu dengan inverter.
Perhitungan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Skala
Rumah Tangga
Sebelum menentukan
kapasitas sel surya yang sesuai dengan kebutuhan suatu rumah, alangkah baiknya
sebelumnya untuk melakukan perhitungan terlebih dahulu. Langkah-langkah sebelum
menentukan sel surya yang tepat untuk dibeli adalah
Jumlah daya yang dibutuhkan dalam pemakaian sehari-hari
(watt).
Berapa besar arus yang dihasilkan solar cells panel (dalam
ampere hour), dalam hal ini memperhitungkan berapa jumlah panel surya yang
harus dipasang.
Berapa unit baterai yang diperlukan untuk kapasitas yang
diinginkan dan pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari. (ampere hour).
Berikut adalah
contoh perhitungan untuk mendapatkan jumlah panel sel surya yang sesuai dengan
kebutuhan rumah tangga.
Perhitungan Keperluan Daya
Penerangan rumah: 10 lampu CFL @ 15 watt x 4 jam sehari =
600 watt hour.
Televisi 21″: @ 100 watt x 5 jam sehari = 500 watt hour
Kulkas 360 liter : @ 135 watt x 24 jam x 1/3 (karena
compressor kulkas tidak selalu hidup, umumnya mereka bekerja lebih sering
apabila kulkas lebih sering dibuka pintu) = 1080 watt hour
Komputer : @ 150 Watt x 6 jam = 900 watt hour
Perangkat lainnya = 400 watt hour
Total kebutuhan daya = 3480 watt hour
Perhitungan Jumlah Panel Surya
Jumlah solar cells panel yang dibutuhkan, satu panel kita
hitung 100 watt (perhitungan adalah 5 jam maksimum tenaga surya):
Kebutuhan solar cells panel : (3480 / 100 / 5) = 7
panel surya.
Perhitungan Jumlah Baterai
Jumlah kebutuhan baterai 12 Volt dengan masing-masing 100
Ah:
Kebutuhan baterai minimun (baterai hanya digunakan untuk
50% pemenuhan kebutuhan listrik), dengan demikian kebutuhan daya kita kalikan 2
x lipat : 3480 x 2 = 6960 watt hour = 6960 / 12 volt / 100 Amp = 6 batere 100
Ah.
Kebutuhan baterai (dengan pertimbangan dapat melayani
kebutuhan 3 hari tanpa sinar matahari) : 3480 x 3 x 2 = 20880 watt hour = 20880
/ 12 volt / 100 Amp = 17 batere 100 Ah.
Keuntungan dan Kerugian Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
v
Kelebihan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah :
Cahaya matahari
merupakan energi yang dapat diperbaharui dan tidak akan habis. Oleh karena
melimpahnya ketersediaan cahaya inilah, pembangkit listrik tenaga surya dapat
menjadi pembangkit listrik alternatif yang dapat menggantikan energi-energi
lainnya yang tidak dapat diperbarui, seperti gas alam, batubara, minyak, nuklir
dll.
Green Power Plant
|
Pembangkit listrik
tenaga surya merupakan pembangkit listrik yang bersih dan ramah lingkungan.
Pembangkit ini hanya membutuhkan cahaya matahari sebagai komponen utama
penghasil energi listriknya. Selain itu, tidak ada limbah keluaran dari hasil
proses pembangkitannya. Oleh karena itu, pembangkit listrik tenaga surya (PLTS)
dapat menggantikan pembangkit listrik lain untuk mengurangi jumlah limbah
keluaran yang memiliki dampak negatif bagi lingkungan, seperti nuklir dan
batubara.
Umur pemakaian dari
komponen penyusunnya, seperti sel surya, relatif panjang. Sehingga dapat
dikatakan bahwa membangun pembangkit listrik tenaga surya merupakan suatu
investasi jangka panjang. Karena bentuknya yang sederhana dan ringkas, maka pembangkit
listrik tenaga surya mudah dalam pemasangan dan juga mudah dalam perawatannya.
Jika dipasang secara
individual (satu rumah satu sistem). Rumah yang berjauhan sekalipun tidak
memerlukan jaringan kabel distribusi. Selin itu, gangguan pada satu sistem
tidak mengganggu sistem lainnya.
v
Kerugian pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) :
Proses pembangkitan
hanya dapat dilakukan pada siang hari. Lebih buruk lagi bila proses
pembangkitan dilakukan pada musim penghujan. Langit sering kali ditutupi oleh
awan. Sehingga besarnya cahaya matahari yang akan dikonversi ke energi listrik
tidak optimal.
Bahan pembuatan
komponen pembangkit listrik tenaga surya masih berharga mahal. Terutama untuk
tipe sel fotovoltaik.
Dampak PLTS Terhadap Lingkungan
1)
Gas Rumah Kaca
Siklus hidup emisi
gas rumah kaca pembangkit listrik tenaga surya saat ini berada di kisaran 25-32
g/kWh dan ini bisa turun menjadi 15 g/kWh di masa yang akan datang. Sebagai
perbandingan, PLTGU batubara menghasilkan 400-599 g/kWh, pembangkit listrik
berbahan bakar minyak menghasilkan 893 g/kWh, pembangkit listrik batu bara
menghasilkan 915-994 g/kWh atau dengan penangkapan dan penyimpanan karbon
sekitar 200 g/kWh, dan pembangkit listrik panas bumi temperatur tinggi menghasilkan
91-122 g/kWh. Hanya pembangkit listrik tenaga angin dan panas bumi temperatur
rendah yang menghasilkan lebih baik, yaitu 11 g/kWh dan 0-1 g/kWh.
Untuk beberapa
pembangkit listrik tenaga nuklir, siklus hidup beberapa emisi gas rumah kaca
yang dihasilkan, termasuk energi yang dibutuhkan untuk menambang uranium dan
energi pembangunan pembangkit listrik serta dekomisioning, adalah di bawah 40
g/kWh, namun beberapa pembangkit nuklir lainnya menghasilkan jauh lebih
tinggi.
2)
Kadmium
Salah satu isu yang
sering menjadi keprihatinan adalah penggunaan kadmium dalam sel surya cadmium
telurida (CdTe). Kadmium dalam bentuk logam adalah zat beracun yang memiliki
kecenderungan untuk terakumulasi dalam rantai makanan ekologi. Jumlah kadmium
yang digunakan pada film tipis modul Photovoltaic (PV) relatif
kecil, yaitu 5-10 g/m². Dengan teknik kontrol emisi yang tepat, emisi kadmium
dari produksi modul dapat ditekan menjadi nol. Saat ini teknologi PV
menyebabkan emisi kadmium sebesar 0,3-0,9 mikrogram/kWh dalam satu siklus
hidup. Sebagian besar emisi tersebut muncul melalui penggunaan pembangkit
listrik tenaga batubara dalam pembuatan modul. Pembakaran batubara dan lignit
menyebabkan emisi kadmium jauh lebih tinggi. Kadmium dari batubara adalah 3,1
mikrogram/kWh, lignit 6,2 mikrogram/ kWh dan gas alam 0,2 mikrogram/kWh.
Jika listrik yang
dihasilkan oleh panel fotovoltaik digunakan untuk pembuatan modul, bukan
listrik yang berasal dari pembakaran batubara, emisi kadmium dari penggunaan
batu bara dalam proses produksi dapat dihilangkan seluruhnya.
Perkembangan PLTS Di Dunia
Pembangkit Listrik
Tenaga Surya (PLTS) Tampak Atas
|
Pembangkit Listrik
Surya Termal secara komersial pertama kali dikembangkan pada tahun 1980.
Pembangkit Surya Termal Solar Energy Generating System (SEGS)
354 MW adalah pembangkit listrik tenaga surya terbesar didunia yang terletak di
gurun mojave, california. Pembangkit surya termal besar lainnya termasuk
stasiun pembangkit surya Solnova (150 MW) dan stasium pembangkit surya Andasol
(150 MW) di Spanyol. Agua Caliente Solar Project, lebih dari 200 MW
di Amerika Serikat, dan Charanka Solar Park 214 MW di India,
adalah pembangkit fotovoltaik terbesar didunia.
F-22 Raptor adalah pesawat tempur
siluman buatan Amerika Serikat. Pesawat ini awalnya direncanakan untuk
dijadikan pesawat tempur superioritas udara untuk digunakan menghadapi pesawat
tempur Uni Soviet, tetapi pesawat ini juga dilengkapi peralatan untuk serangan
darat, peperangan elektronik, dan sinyal intelijen. Pesawat ini melalui masa
pengembangan yang panjang, versi prototipnya diberi nama YF-22,
tiga tahun sebelum secara resmi dipakai diberi nama F/A-22, dan
akhirnya diberi nama F-22A ketika resmi mulai dipakai pada
Desember 2005. Lockheed Martin Aeronautics adalah kontraktor utama yang
bertanggungjawab memproduksi sebagian besar badan pesawat, persenjataan, dan
perakitan F-22. Kemudian mitranya, Boeing Integrated Defense Systems memproduksi
sayap, peralatan avionik, dan pelatihan pilot dan perawatan.
Sejarah
YF-22, pesawat
pengembangan yang menjadi dasar untuk pembuatan F-22.
Advanced Tactical Fighter (ATF) merupakan kontrak untuk
demonstrasi dan program validasi yang dilakukan Angkatan Udara Amerika Serikat untuk
mengembangkan sebuah generasi baru pesawat tempur superioritas udara untuk
menghadapi ancaman dari luar Amerika Serikat, termasuk dikembangkannya pesawat
kelas Su-27 era Soviet.
Pada tahun 1981, Angkatan Udara Amerika Serikat memetakan
syarat-syarat yang harus dipenuhi sebuah pesawat tempur baru yang direncanakan
untuk menggantikan F-15 Eagle. ATF direncanakan untuk memadukan teknologi
modern seperti logam canggih dan material komposit, sistem kontrol mutakhir,
sistem penggerak bertenaga tinggi, dan teknologi pesawat siluman.
Proposal untuk kontrak ini diajukan pada tahun 1986, oleh
dua tim kontraktor, yaitu Lockheed-Boeing-General Dynamics dan
Northrop-McDonnell Douglas, yang terpilih pada Oktober 1986 untuk melalui fase
demonstrasi dan validasi selama 50 bulan, yang akhirnya menghasilkan dua
prototip, yaitu YF-22 dan YF-23.
Pesawat ini direncanakan untuk menjadi pesawat Amerika
Serikat paling canggih pada awal abad ke-21, karena itu pesawat ini merupakan
pesawat tempur paling mahal dengan harga US$120 juta per unit, atau US$361 juta
per unit bila ditambahkan dengan biaya pengembangan. Pada April 2005, total
biaya pengembangan program ini adalah US$70 miliar menyebabkan jumlah pesawat
yang direncanakan akan dibuat turun menjadi 438, lalu 381, dan sekarang 180,
dari rencana awal 750 pesawat. Salah satu faktor penyebab pengurangan ini
adalah karena F-35 Lightning II akan memiliki teknologi yang sama dengan F-22,
tapi dengan harga satuan yang lebih murah.
Bagian-bagian
pesawat F-22 dikerjakan oleh kontraktor yang berbeda-beda.
YF-22 'Lightning II'
YF-22 merupakan pesawat pengembangan yang menjadi dasar
untuk pembuatan F-22 versi produksi. Namun, ada beberapa perbedaan signifikan
antara keduanya, yaitu perubahan posisi kokpit, perubahan struktur, dan banyak
perubahan kecil lainnya. Kedua pesawat ini sering tertukar pada foto-foto,
umumnya pada sudut pandang yang sulit untuk melihat fitur-fitur tertentu. YF-22
diberikan julukan Lighting II oleh Lockheed, nama ini bertahan
sampai pertengahan 1990-an. Untuk beberapa waktu, pesawat ini juga sempat
diberi julukan SuperStar and Rapier. Namun
F-35 kemudian secara resmi mendapat nama Lighting II pada 7
Juli 2006.
YF-22 mendapatkan kontrak ATF setelah memenangkan
kompetisi terbang mengalahkan YF-23 buatan Northrop-McDonnell Douglas. Pada
April 2002, pada saat pengetesan prototip pertama YF-22 jatuh ketika mendarat
di Pangkalan Udara Edwards di California. Sang tes pilot, Tom Morgenfeld tidak
terluka. Penyebab jatuh ini adalah kesalahan pada perangkat lunak.
Produksi
Proses produksi
F-22.
F-22 versi produksi pertama kali dikirim ke Pangkalan
Udara Nellis, Nevada pada tanggal 14 Januari 2003. Pengetesan dan evaluasi
terakhir dilakukan pada 27 Oktober 2004. Pada akhir 2004, sudah ada 51 Raptor
yang terkirim, dengan 22 lagi dipesan pada anggaran fiskal 2004. Kehancuran
versi produksi pertama kali terjadi pada 20 Desember 2004 pada saat lepas
landas, sang pilot selamat setelah eject
beberapa saat sebelum jatuh. Investigasi kejatuhan ini menyimpulkan bahwa
interupsi tenaga saat mematikan mesin sebelum lepas landas menyebabkan
kerusakan pada sistem kontrol.
Pergantian nama
Versi produksi pesawat ini diberi nama F-22 Raptor ketika
pertama kali dimunculkan pada tanggal 9 April 1997 di Lockheed-Georgia
Co.,Marietta, Georgia.
Pada September 2002, petinggi Angkatan Udara Amerika
Serikat mengubah nama Raptor menjadi F/A-22. Penamaan ini, yang mirip dengan
penamaan F/A-18 Hornet Angkatan Laut Amerika Serikat, bertujuan untuk mendorong
citra Raptor sebagai pesawat tempur sekaligus pesawat serang darat, dikarenakan
oleh perdebatan yang terjadi di pemerintahan AS tentang pentingnya pesawat
tempur superioritas udara yang sangat mahal. Nama ini kemudian dikembalikan
lagi menjadi F-22 pada 12 Desember 2005, dan kemudian pada 15 Desember 2005
F-22A secara resmi mulai dipakai.
Dua F-22 Raptor.
F-22 (atas) merupakan versi pengembangan, Raptor 01.
Pembelian
Awalnya Angkatan Udara Amerika Serikat berencana memesan
750 ATF, dengan produksi dimulai pada tahun 1994. Pada tahun 1990 Major
Aircraft Review mengubah rencana menjadi 648 pesawat udara yang dimulai pada
tahun 1996. Tujuan akhirnya berubah lagi pada tahun 1994, menjadi 442 pesawat
memasuki masa pakai pada tahun 2004. Laporan Kementrian Pertahanan pada tahun
1997mengubah pembelian menjadi 339. Pada tahun 2003, Angkatan Udara mengatakan
bahwa pembatasan pembiayaan kongresional yang ada sekarang membatasi pembelian
menjadi 277. Pada tahun 2006, Pentagon mengatakan akan membeli 183 pesawat,
yang akan menghemat $15 miliar tapi akan menaikkan pembiayaan per pesawat.
Rencana ini telah mendapat persetujuan de facto dari Kongres
dalam bentuk rencana pembelian beberapa tahun yang masih membuka peluang untuk
pemesanan baru melewati titik tersebut. Lockheed Martin telah mengatakan bahwa
pada FY(Fiscal Year/Tahun Fiskal) 2009 mereka sudah harus tahu apakah lebih
banyak pesawat akan dibeli untuk pemesanan barang-barang long-lead.
Pada April 2006, biaya F-22A ditaksir oleh Government
Accountability Office menjadi $361 juta per pesawat. Biaya ini mencerminkan
total biaya program F-22A total program cost, dibagi jumlah jet yang akan
dibeli oleh Angkatan Udara. Sejauh ini, Angkatan Udara telah menginvestasikan
sebanyak $28 miliar dalam riset, pengembangan, dan percobaan Raptor. Uang itu
yang disebut sebagai "sunk cost"
telah dibelanjakan dan terpisah dari uang yang digunakan untuk pengambilan
keputusan di masa depan, termasuk pembelian kopi dari jet tersebut.
F-22 (atas)
dengan pendahulunya, F-15.
Saat semua 183 jet telah dibeli, $34 miliar akan
dibelanjakan untuk pembelian pesawat udara ini. Ini akan menghasilkan biaya
sekitar $339 juta per pesawat udara berdasarkan biaya total program. Kenaikan
biaya dari satu tambahan F-22 adalah sekitar $120 juta. Jika Angkatan Udara
akan membeli 100 buah tambahan F-22 hari ini, tiap pesawat akan berharga lebih
rendah dari $117 juta dan akan terus jatuh dengan tambahan pembelian pesawat.
F-22 bukan pesawat paling mahal yang pernah ada, kekhasan
itu sepertinya berpulang pada B-2 Spirit yang secara kasar bernilai $2,2 miliar
per unit. Walaupun kenaikan biaya di bawah 1 miliar US Dollar. Untuk lebih
adilnya, pemesanan B-2 berubah dari ratusan menjadi beberapa lusin ketika
Perang Dingin berakhir sehingga harga per unitnya melangit. F-22 menggunakan
lebih sedikit bahan penyerap radar daripada B-2 atau F-117 Nighthawk dengan
harapan biaya perawatan yang akan menjadi lebih rendah.
Ciri-ciri
Mesin Pratt
& Whitney F119 F-22.
Pergerakan
Mesin turbofan ganda Pratt & Whitney F119-PW-100 F-22
memiliki kemampuan pengarah daya dorong. Pengarah ini bisa mengatur perputaran
axis pitch sampai sekitar 20°. Daya dorong maksimum mesin ini
masih dirahasiakan, namun diperkirakan sekitar 35.000 lbf (156 kN) per
turbofan. Kecepatan maksimum pesawat ini diperkirakan sekitar Mach 1,2 ketika
dalam supercruise tanpa senjata
eksternal. Dengan afterburner,
menurut Lockheed Martin, kecepatannya "lebih dari Mach 2,0" (2.120
km/jam).
F-22 juga bisa bermanuver dengan sangat baik pada
kecepatan supersonik maupun subsonik. Penggunaan pengarah daya dorong
membuatnya bisa berbelok secara tajam, dan melakukan manuver ekstrem seperti
Manuver Herbst, Kobra Pugachev, dan Kulbit. F-22 juga bisa mempertahankan sudut
menyerang konstan yang lebih besar dari 60°. Ketinggian terbang juga
memengaruhi serangan. Dalam latihan militer di Alaska pada Juni 2006, para
pilot F-22 menyebut bahwa kemampuan terbang pada ketinggian yang lebih tinggi
dari pesawat lain merupakan salah satu faktor penentu kemenangan mutlak F-22
pada latihan tersebut.
Avionik
Radar APG-77-1A yang
dipakai oleh F-22.
F-22 menggunakan radar AN/APG-77 AESA yang dirancang
untuk operasi superioritas udara dan serangan darat yang sulit dideteksi
pesawat lawan, menggunakan apertur aktif, dan dapat melacak beberapa target
sekaligus dalam cuaca apapun. AN/APG-77 mengganti frekuensinya 1.000 kali
setiap detik, membuatnya juga sangat sulit dilacak. Radar ini juga dapat
memfokuskan emisi terhadap sensor lawan yang membuat pesawat lawan mengalami
gangguan.
Informasi pada radar ini diproses oleh dua prosesor
Raytheon yang masing-masing dapat melakukan 10,5 miliar operasi per detik dan
memiliki memori 300 megabyte. Perangkat lunak pada F-22 terdiri dari 1,7 juta
baris koding yang sebagian besar memproses data yang ditangkap
radar. Radar ini memiliki jarak jangkau sekitar 125-150 mil dan
direncanakan untuk dimutakhirkan dengan jarak maksimum sekitar 250 mil.
F-22 juga memiliki beberapa fungsi yang unik untuk
pesawat seukurannya. Antara lain, pesawat ini memiliki kemampuan deteksi dan
identifikasi musuh yang hampir setara dengan RC-135 Rivet Joint. Kemampuan
"mini-AWACS" ini membuat F-22 sangat berguna di garis depan. Pesawat
ini bisa menandakan target untuk pesawat F-15 dan F-16, dan bahkan dapat
mengetahui pesawat apa yang pesawat kawan sedang targetkan, jadi bisa membuat
agar pesawat kawan tidak mengejar target yang sama.
Bus data yang digunakan pesawat ini diberi nama
MIL-STD-1394B, yang dirancang khusus untuk F-22. Sistem bus ini dikembangkan
dari sistem komersial FireWire (IEEE-1394) yang diciptakan oleh Apple dan
sering ditemukan pada komputer Apple Macintosh. Sistem bus data ini juga akan
digunakan pada pesawat tempur F-35 Lightning II.
Ruang senjata
internal F-22.
Persenjataan
F-22 dirancang untuk membawa peluru kendali udara ke
udara yang tersimpan secara internal di dalam badan pesawat agar tidak
mengganggu kemampuan silumannya. Peluncuran rudal ini didahului oleh membukanya
katup persenjataan lalu rudal didorong kebawah oleh sistem hidraulik. Pesawat
ini juga bisa membawa bom, misalnya Joint
Direct Attack Munition (JDAM) dan Small-Diameter
Bomb (SDB) yang lebih baru. Selain penyimpanan internal, pesawat ini juga
dapat membawa persenjataan pada empat titik eksternal, tetapi apabila ini
dipakai akan sangat mengurangi kemampuan siluman, kecepatan, dan kelincahannya.
Untuk senjata cadangan, F-22 membawa meriam otomatis M61A2 Vulcan 20 mm yang
tersimpan di bagian kanan pesawat, meriam ini membawa 480 butir peluru, dan
akan habis bila ditembakkan secara terus-menerus selama sekitar lima detik.
Meskipun begitu, F-22 dapat menggunakan meriam ini ketika bertarung tanpa
terdeteksi, yang akan dibutuhkan ketika rudal sudah habis.
Kemampuan siluman
F-22 menjatuhkan
bom JDAM GBU-32.
Pesawat tempur modern Barat masa kini sudah memakai
fitur-fitur yang membuat mereka lebih sulit dideteksi di radar dari pesawat
sebelumnya, seperti pemakaian material penyerap radar. Pada F-22, selain
pemakaian material penyerap radar, bentuk dan rupa F-22 juga dirancang khusus,
dan detail lain seperti cantelan pada pesawat dan helm pilot juga sudah dibuat
agar lebih tersembunyi. F-22 juga dirancang untuk mengeluarkan emisi
infra-merah yang lebih sulit untuk dilacak oleh peluru kendali "pencari
panas".
Namun, F-22 tidak tergantung pada material penyerap radar
seperti F-117 Nighthawk. Penggunaan material ini sempat memunculkan masalah
karena tidak tahan cuaca buruk. Dan tidak seperti pesawat pengebom siluman B-2
Spirit yang membutuhkan hangar khusus, F-22 dapat diberikan perawatan pada
hangar biasa. Selain itu, F-22 juga memiliki sistem yang bernama "Signature
Assessment System" yang akan menandakan kapan jejak radar pesawat
sudah tinggi sampai akhirnya membutuhkan pembetulan dan perawatan.
Pemakaian afterburner
juga membuat emisi pesawat lebih mudah ditangkap oleh radar, ini diperkirakan
adalah alasan mengapa pesawat F-22 difokuskan untuk bisa memiliki kemampuan supercruise.
Spesifikasi
(F-22 Raptor)
.jpg)
.jpg)
Data dari USAF,
situs Tim F-22 Raptor dan Aviation Week & Space Technology
Ciri-ciri umum
1.
Kru: 1
2.
Panjang: 62 kaki 1
in (18,90 m)
3.
Rentang sayap: 44 kaki 6
in (13,56 m)
4.
Tinggi: 16 kaki 8
in (5,08 m)
5.
Luas sayap: 840 kaki²
(78,04 m²)
6.
Airfoil: NACA 64A/05,92 akar, NACA 64A/04,29 ujung
7.
Berat kosong: 31.670 lb
(14.365 kg)
8.
Berat isi: 55.352 lb
(25.107 kg)
9.
Berat maksimum saat lepas landas: 80.000
lb (36.288 kg)
10.
Mesin: 2 × Pratt
& Whitney F119-PW-100 Turbofan pengarah daya dorong pitch, 35.000 lb
(155,7 kN) masing-masing
Kinerja
1.
Laju maksimum: Mach 2,42 (2.575 km/jam) pada altituda/ketinggian tinggi
2.
Laju
jelajah: Mach
1,72 (1.825 km/jam) pada altituda/ketinggian tinggi
3.
Jangkauan feri: 2.000 mi
(1.738 nm, 3.219 km)
4.
Langit-langit bata: 65.000
kaki (19.812 m)
5.
Laju tanjak: rahasia (tidak diketahui umum)
6.
Beban sayap: 66
lb/kaki² (322 kg/m²)
7.
Dorongan/berat: 1,26
8.
Maximum g-load: −3/+9
g
Persenjataan
1.
Meriam: 1×20 mm
(0,787 in) M61A2 Vulcan gatling gun di pangkal sayap kiri, 480 butir peluru
2.
Udara ke udara:
- 6× AIM-120
AMRAAM
- 2× AIM-9
Sidewinder
3.
Udara ke darat:
- 2× AIM-120
AMRAAM dan
- 2× AIM-9
Sidewinder dan salah satu:
- 2× 1.000 lb
JDAM atau
- 2× Wind
Corrected Munitions Dispensers (WCMDs) atau
- 8× 250 lb
GBU-39 Small Diameter Bomb