Begitulah Sang Suria: Daripada Cahaya Kepada Elektrik by Academy of Sciences Malaysia

BEGITULAH SANG SURIA :

Begitulah Sang Suria: Daripada Cahaya Kepada Elektrik ÂŠ Akademi Sains Malaysia 2020 Tiada mana-mana bahagian dari penerbitan ini yang boleh diterbitkan semula, disimpan dalam bentuk yang boleh diperolehi semula atau disiarkan dalam apa jua bentuk dan cara sama ada elektronik, mekanikal, fotokopi, rakaman atau selainnya sebelum mendapat izin daripada pemilik hak cipta.

Diterbitkan oleh: Akademi Sains Malaysia Tingkat 20, Menara Barat, Menara MATRADE Jalan Sultan Haji Ahmad Shah off Jalan Tuanku Abdul Halim 50480 Kuala Lumpur, Malaysia

Perpustakaan Negara Malaysia

Cataloguing-in-Publication Data ISBN

Suhaila Sepeai BEGITULAH SANG SURIA : DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK / Suhaila Sepeai, Fatin Aliah Phang, Nurbiha A Shukor, Nor Farahwahidah Abd Rahman, Ong Boon Hoong, Sumathi Sethupathi, Mohana Sundaram Muthuvalu, Haslenda Hashim, Noor Syamilah Zakaria, Wan Azlina Wan Ab Karim Ghani, Nurfadhlina Mohd Sharef, Norasikin Ahmad Ludin. Mode of access: Internet eISBN 978-983-2915-47-8 1. Science--Study and teaching. 2. Solar energy. 3. Inquiry-based learning. 4. Government publications--Malaysia. 5. Electronic books. I. Fatin Aliah Phang. II. Nurbiha A Shukor. III. Nor Farahwahidah Abd Rahman. IV. Ong, Boon Hoong. V. Sumathi Sethupathi. VI. Mohana Sundaram Muthuvalu. VII. Haslenda Hashim. VIII. Noor Syamilah Zakaria. IX. Wan Azlina Wan Ab Karim Ghani. X. Nurfadhlina Mohd Sharef. XI. Norasikin Ahmad Ludin. XII. Judul. 507.1

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

PENULIS Suhaila Sepeai (Universiti Kebangsaan Malaysia) Fatin Aliah Phang (Universiti Teknologi Malaysia) Nurbiha A Shukor (Universiti Teknologi Malaysia) Nor Farahwahidah Abd Rahman (Universiti Teknologi Malaysia) Ong Boon Hoong (Universiti Malaya) Sumathi Sethupathi (Universiti Tunku Abdul Rahman) Mohana Sundaram Muthuvalu (Universiti Teknologi PETRONAS) Haslenda Hashim (Universiti Teknologi Malaysia) Noor Syamilah Zakaria (Universiti Putra Malaysia) Wan Azlina Wan Ab Karim Ghani (Universiti Putra Malaysia) Nurfadhlina Mohd Sharef (Universiti Putra Malaysia) Norasikin Ahmad Ludin (Universiti Kebangsaan Malaysia)

PENGHARGAAN Kementerian Sains, Teknologi dan Inovasi Malaysia Kementerian Pendidikan Malaysia Pusat STEM Negara Dr Ihsan Ismail Dr Lay Ah Nam Puan Nor Ruzaini Bt Jailani @ Bakar Akademi Sains Malaysia Profesor Datuk Dr Asma Ismail FASc Dato Dr Sharifah Maimunah Syed Zin FASc Puan Hazami Habib Tengku Sharizad Tengku Chik Norazwa Musiran Norlina Hussin Natrah Rafiqah Abd Jalil Hazrul Liki Hendy Putra Herman Helmy Akmal Zulqurnain Mohd Najmie Mohd Yusoff i

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

KANDUNGAN

Prakata Panduan Penggunaan Modul

2 3

Bahagian A: Aktiviti Pembelajaran Sains Berdasarkan Inkuiri/Inquiry-Based Science Education (IBSE) Aktiviti-aktiviti IBSE Berkaitan - Aktiviti 1a: Mengenalpasti Kehadiran Tenaga - Aktiviti 1b & 1c: Mengenal pasti Bentuk Tenaga - Aktiviti 1d: Lancar Roket - Aktiviti 1e: Perubahan Bentuk Tenaga - Aktiviti 2a: Perubahan Iklim dan Pemanasan Global - Aktiviti 2B: Bagaimanakah Cara untuk Menangani Pemanasan Global? - Aktiviti 2C: Apakah Sumber Tenaga yang Paling Berkesan untuk Menggantikan Sumber Tenaga Elektrik?

- Aktiviti 3a: Haba dan Sistem Suria Kita - Aktiviti 3b: Menghasilkan Spektrum Cahaya

18 19

- Aktiviti 4a: Mereka, Membina dan Menguji Sel Suria - Aktiviti 4b: Menerangkan Bagaimana Sel Suria Berfungsi - Aktiviti 4c: Menjana Elektrik dengan Sel Suria

22 23 25

- Aktiviti 5: Susun Suai Gambar (Jigsaw Puzzle)

- Aktiviti 6a: Tenaga Suria Sebagai Sumber Tenaga Haba Berasaskan Pembakaran

- Aktiviti 6b: Mempercepatkan Pemanasan Air

- Aktiviti 7: Mereka Bentuk Sistem Terma Suria

- Aktiviti 8: Kebaikan dan Kekurangan Tenaga Suria dan Cara-Cara Mengatasi Masalah Tersebut pada Masa Hadapan

6 8 11 12 14 15 16

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

- Aktiviti 9: Kira bil elektrik anda

- Aktiviti 10: Bateri Sitrus

- Aktiviti 11: Kereta Suria

- Aktiviti 12: Bandar Hijau Saya

- Aktiviti 13: Tasik Fotovoltan/Photovoltaic (PV)

Bahagian B: Pernyataan Soalan-soalan 1. Apakah itu tenaga dan bentuk tenaga? 2. Adakah penghasilan tenaga boleh menyebabkan pemanasan global? 3. Apakah itu tenaga suria? 4. Bagaimanakah sel suria berfungsi? 5. Apakah sistem yang digunakan untuk menjana elektrik daripada sel suria? 6. Bagaimanakah pengumpul terma berfungsi? 7. Apakah sistem yang digunakan untuk menghasilkan air panas daripada sistem terma suria? 8. Apakah kebaikan dan kekurangan tenaga suria dan apakah cadangan penyelesaian untuk masa hadapan? 9. Setakat manakah implementasi tenaga suria di Malaysia?

63 64 66 86 89 94 99 104

Glosari Lampiran

117 119

109 114

iii

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

PRAKATA Penurunan bilangan dan peratusan pelajar dalam menyertai kelas aliran sains merupakan satu isu kritikal dalam pembangunan negara. Kesan penurunan ini boleh menyebabkan negara kekurangan tenaga kerja berkemahiran tinggi dalam bidang sains, teknologi, kejuruteraan dan matematik (STEM) sedangkan dunia kini sedang beralih ke Revolusi Industri 4.0. Pelajar sekolah semakin hilang minat untuk mengambil mata pelajaran STEM kerana pengajaran dan pembelajaran STEM di sekolah tidak memberi makna kepada kehidupan seharian mereka, sukar difahami dan kurang elemen penyiasatan sebagaimana ahli sains meneroka ilmu sains melalui pelbagai percubaan yang menyeronokkan. Sehubungan itu, modul ini dirangka bagi membantu guru menjadikan kelas STEM lebih menyeronokkan dan bermakna kepada pelajar melalui pendekatan pembelajaran berasaskan inkuiri penemuan atau Inquiry-Based Science Education (IBSE). Siri modul ini mengambil tema Emerging Technologies manakala modul ini mengetengahkan salah satu teknologi termaju ini iaitu Teknologi Tenaga Suria. Ilmu asas dan terkini berkenaan topik ini disusun dalam modul ini bagi membantu guru memahami teknologi ini secara mendalam supaya mereka boleh menjalankan IBSE secara efektif dan yakin. Modul ini juga memberikan cadangan aktiviti dan bahan yang sesuai berasaskan IBSE untuk penggunaan guru dalam kelas mereka supaya inkuiri penemuan dan penyiasatan boleh dijalankan oleh pelajar. Guru boleh menyesuaikan aktiviti mengikut tahap pelajar dan sukatan mata pelajaran sekolah rendah atau menengah. Modul ini akan lebih efektif bagi guru yang telah melalui kursus IBSE.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

PANDUAN PENGGUNAAN MODUL Modul ini dibahagikan mengikut soalan untuk diterokai, pertamanya oleh guru sendiri sebelum ia boleh digunakan dalam kelas. Guru perlu memahami ilmu berkaitan topik teknologi tenaga suria yang merupakan salah satu teknologi termaju. Ilmu asas sains dan matematik di sebalik teknologi ini dijelaskan supaya guru boleh menjalankan aktiviti IBSE atau mereka bentuk aktiviti IBSE sendiri. Adanya pemahaman yang jelas tentang teknologi ini dan ilmu-ilmu asas ini, guru boleh membimbing pelajar dengan soalan yang lebih efektif dan yakin untuk memberikan peluang seluas-luasnya kepada pelajar untuk meneroka dan menyiasat pelbagai fenomena alam yang asas. Walaupun topik modul ini tidak disusun mengikut sukatan pelajaran sekolah secara langsung, guru boleh memilih aktiviti dan tajuk yang sesuai dengan tahap pelajar atau mengubah suai aktiviti mengikut sukatan pelajaran sekolah. Pertama sekali, modul ini adalah untuk kegunaan guru, isi kandungannya ditulis untuk pemahaman guru dan bukan untuk bacaan pelajar. Guru perlu memahami topik ini melalui kandungan yang disediakan. Kemudian guru boleh menjalankan aktiviti yang disediakan dalam modul ini. Cadangan hasil pembelajaran, aktiviti, bahan, masa dan soalan adalah disediakan. Guru boleh juga mengubah suai atau mereka bentuk aktiviti IBSE baharu selepas mendapat pemahaman yang lebih mendalam tentang ilmu asas sains dan teknologi yang dijelaskan dalam modul ini. Tujuan akhir modul ini adalah supaya pelajar diberikan peluang untuk mempelajari ilmu STEM seperti seorang ahli sains yang sentiasa meneroka, menyiasat, menyoal, mencuba, meramal, berbincang, merefleks dan mencatat. Ini membolehkan guru yang mengamalkan IBSE dengan berkesan bukan sahaja dapat melahirkan pelajar yang minat kepada STEM, malahan dapat menajamkan fikiran mereka serta memahami ilmu STEM dengan lebih bermakna. Pada masa yang sama, guru juga akan lebih memahami ilmu STEM kerana sama-sama menjalankan penyiasatan bersama pelajar. Modul ini tidak memberikan langkah demi langkah untuk pelaksanaan kelas IBSE kerana IBSE merupakan satu pendekatan yang tidak ada langkah pengajaran secara khusus. Walau bagaimanapun, guru perlu cuba mengikuti 10 prinsip IBSE seperti berikut: 1. 2.

Memberikan peluang kepada pelajar untuk membuat pemerhatian tentang objek atau fenomena secara langsung. Dalam proses penyiasatan, pelajar menggunakan perdebatan dan penaakulan, pengumpulan idea dan keputusan penyiasatan, perbincangan dan pembinaan ilmu. Pelajar tidak seharusnya menumpukan kepada aktiviti uji kaji secara manual semata-

mata. Guru menyusun aktiviti mengikut susunan sesuatu modul dengan memberikan pelajar kebebasan untuk meneroka secara berdikari. 3

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

5. 6. 7. 8. 9. 10.

Sekurang-kurangnya 2 jam seminggu diperuntukkan untuk meneroka tema yang sama selama beberapa minggu. Ini bagi memastikan kesinambungan pembelajaran dan pedagogi. Setiap pelajar menyimpan sebuah jurnal sains untuk mencatat penyiasatan, refleksi, idea dan perbincangan mereka. Objektif utama IBSE adalah pelajar dapat menerima dan menggunakan konsep dan teknik saintifik secara lisan dan bertulis. Ahli keluarga dan masyarakat digalakkan terlibat dalam proses penyiasatan pelajar. Institut pengajian tinggi dan agensi sains terlibat dalam menyokong proses penyiasatan pelajar. Guru IBSE berkongsi pengalaman dan bahan pelaksanaan kelas IBSE. Guru IBSE mendapatkan bahan, modul, idea dan aktiviti di pusat sumber atas talian seperti laman web La Main Ă la PĂ˘te (LAMAP), juga dengan guru lain, jurulatih dan para saintis.

Diharap modul ini dapat membantu guru STEM yang ingin melihat pelajar yang minat terhadap STEM serta akhirnya dapat menguasai ilmu STEM kerana mendapat pengalaman pembelajaran yang lebih bermakna. Selamat mencuba.

BAHAGIAN A Aktiviti Pembelajaran Sains Berdasarkan Inkuiri/Inquiry-Based Science Education (IBSE)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

BAHAGIAN A: AKTIVITI IBSE Pemetaan DSKP a. b. c.

Sains Tahun 2 - 7.1: Litar Elektrik Sains Tahun 5 - 5.1: Sumber dan bentuk tenaga; 7.2: Litar Elektrik Lengkap Sains Tingkatan 2 - 7.1: Keelektrikan; 7.2: Pengaliran arus elektrik dalam litar bersiri dan litar selari.

Aktiviti 1a: Mengenal pasti Kehadiran Tenaga Objektif Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti tenaga melalui kerja atau perubahan.

Bahan Penutup botol, batang aiskrim, gelang getah, kayu pencucuk sate, gam, gunting, straw, nat/skru. Masa: 20 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar dibahagikan dalam kumpulan dan perlu membina model kereta mainan dari bahan yang disediakan. Contoh model kereta yang boleh dibina (kredit kepada Yuri Ostr; https:// www.youtube.com/watch?v=9xhEXDrMMLg). Nat/skru boleh diletakkan sebagai pemberat di atas batang aiskrim supaya kereta bergerak lurus.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pelajar diminta menggerakkan model kereta masing-masing di atas permukaan rata selama 1015 saat dan mencatat apa yang diperhatikan dari pergerakan kereta sehingga kereta berhenti (minta pelajar menyentuh tayar kereta). Contoh dapatan pelajar adalah terdiri daripada kereta bergerak, gelang getah meregang, kereta berhenti, gelang getah kembali ke bentuk asal, tayar kereta berasa panas. Pelajar perlu berbincang apakah yang menyebabkan fenomena berikut: a) b) c) d) e)

Kereta bergerak? Gelang getah meregang? Kereta berhenti? Gelang getah kembali ke bentuk asal? Tayar kereta berasa panas?

Pelajar digalakkan untuk menambah atau membuang gelang getah untuk menguji sama ada jawapan yang diberikan oleh mereka betul atau salah. Mereka juga boleh mengubah reka bentuk model kereta tersebut untuk menentusahkan jawapan mereka kepada soalan guru. Semua hasil perbincangan, lakaran dan cubaan dicatatkan dalam jurnal sains pelajar.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5)

Apakah yang menyebabkan kereta bergerak? Apakah yang berlaku semasa gelang getah meregang? Apakah yang menyebabkan kereta berhenti? Mengapakah kereta berhenti semasa gelang getah kembali ke bentuk asal? Mengapakah tayar kereta berasa panas?

Kesimpulan • • •

• • •

Gelang getah dalam bentuk asal menyimpan tenaga iaitu tenaga keupayaan. Kereta mainan dapat bergerak kerana tenaga keupayaan dalam gelang getah ditukarkan kepada tenaga kinetik semasa gelang getah meregang. Apabila kereta berhenti, gelang getah kembali ke bentuk asal, tenaga kinetik berubah bentuk semula kepada tenaga keupayaan (disimpan dalam gelang getah) dan tenaga haba (tayar kereta berasa panas). ‘Perubahan’ atau pergerakan (kerja) boleh berlaku dengan kehadiran tenaga. Kerja (pergerakan kereta) dapat dilakukan dengan kehadiran tenaga (dari tenaga keupayaan gelang getah). Tenaga boleh disimpan dan boleh berubah bentuk.

Penilaian •

Pelajar menyenaraikan fenomena yang terlibat semasa pergerakan kereta sehingga kereta berhenti.

**Guru tidak perlu menerangkan tenaga kinetik dan tenaga keupayaan pada pelajar sekolah rendah.

Aktiviti 1b: Mengenal pasti Bentuk Tenaga Objektif Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti bentuk tenaga keupayaan dan tenaga kinetik di sekeliling mereka. Bahan Kertas dan pensel

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Masa: 10 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar menyenaraikan semua aktiviti yang mereka lakukan dari sebelum datang ke sekolah sehingga kini. **Contohnya, sebelum ke sekolah, pelajar bangun tidur, mandi, makan, menaiki kereta ke sekolah/berjalan kaki ke sekolah, duduk di dalam barisan perhimpunan dan menghadiri kelas. Pelajar perlu mengelaskan aktiviti yang telah mereka lakukan sama ada melibatkan ‘pergerakan’ atau aktiviti yang ‘tidak melibatkan pergerakan’.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5)

Aktiviti yang manakah melibatkan tenaga? Apakah yang berlaku kepada tenaga apabila aktiviti yang tidak melibatkan pergerakan dilakukan? (contohnya, ketika duduk di atas kerusi) Apakah yang berlaku kepada tenaga apabila aktiviti yang melibatkan pergerakan dilakukan? (contohnya, berjalan kaki) Apakah bentuk tenaga ketika tiada pergerakan berlaku? Apakah bentuk tenaga apabila pergerakan berlaku?

Kesimpulan • • •

Tenaga wujud apabila berlakunya pergerakan atau apabila pergerakan tidak berlaku. Ketika berlakunya pergerakan, bentuk tenaga yang wujud adalah tenaga kinetik. Ketika pergerakan tidak berlaku, bentuk tenaga wujud adalah tenaga keupayaan.

Penilaian •

Pengkelasan ‘aktiviti melibatkan pergerakan’ dan ‘aktiviti tiada pergerakan’.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 1c: Mengenal pasti Bentuk Tenaga Objektif Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti bentuk tenaga cahaya, tenaga bunyi dan tenaga haba di sekeliling mereka. Bahan Lampu picit, bateri, loceng, air suam, jam loceng, kertas pelekat.

Masa: 10 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar diminta untuk melekatkan kertas label tenaga cahaya, tenaga bunyi dan tenaga haba pada objek atau apa jua aktiviti yang ada di sekeliling mereka. Pelajar perlu menyentuh, mendengar dan melihat bahan di sekeliling mereka. **Pelajar mungkin akan melekatkan kertas label pada rakan apabila mereka mendapati rakan mereka bercakap (tenaga bunyi). Guru perlu memastikan pelajar memberi penjelasan tentang aktiviti melabel mereka. Pelajar membentangkan justifikasi kertas label mereka dan perlu menerangkan mengapa mereka melabel objek dengan kertas label cahaya, bunyi atau haba.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5)

Apakah bentuk tenaga yang wujud di sekeliling anda? Apakah bentuk tenaga yang wujud apabila kita melihat cahaya? Apakah bentuk tenaga yang wujud apabila kita mendengar sesuatu? Apakah bentuk tenaga yang wujud apabila kita merasa sesuatu (panas/sejuk)? Bagaimanakah kita dapat mengetahui bahawa tenaga itu wujud?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kesimpulan â&#x20AC;˘

Selain tenaga kinetik dan tenaga keupayaan, tenaga boleh wujud dalam bentuk cahaya, bunyi atau haba.

Penilaian â&#x20AC;˘ Pelajar melabel objek dengan kertas label yang betul.

Aktiviti 1d: Lancar Roket Objektif Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti bentuk tenaga keupayaan dan tenaga kinetik di sekeliling mereka. Bahan Gelang getah, pembaris.

Masa: 15 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar dibahagikan dalam 3 orang setiap kumpulan dan diberikan 1 gelang getah dan 1 pembaris. Dalam kumpulan (berjauhan jarak antara satu sama lain), pelajar perlu melancarkan gelang getah dan mencapai jarak yang paling jauh. Setiap kumpulan berbincang untuk menghasilkan kaedah untuk menjadi kumpulan yang mencatat jarak paling jauh. Setiap kumpulan menguji idea mereka sebelum pertandingan diadakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi jarak dicatatkan dalam jurnal sains. Setiap kumpulan juga mencatatkan jarak regangan dan jarak getah jatuh dalam jurnal sains.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4)

Apakah tenaga yang dimiliki oleh gelang getah dalam bentuk asal? Apakah yang berlaku kepada gelang getah apabila diregangkan dan dilepaskan? Mengapakah gelang getah yang dilepaskan pada jarak yang berbeza akan jatuh pada jarak yang berbeza? Apakah bentuk tenaga yang ditukarkan daripada aktiviti ini?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pertandingan lancar roket (gelang getah) diadakan. Kumpulan yang menang diminta menceritakan perubahan tenaga yang berlaku dalam pelancaran gelang getah tersebut. Kesimpulan • • •

• •

Gelang getah dalam bentuk asal mempunyai tenaga keupayaan. Apabila diregangkan dan dilepaskan, tenaga keupayaan gelang getah bertukar kepada tenaga kinetik. Semakin jauh jarak regangan gelang getah, semakin jauh jarak yang boleh dilalui oleh gelang getah kerana semakin banyak tenaga keupayaan ditukarkan kepada tenaga kinetik. Tenaga boleh wujud dalam pelbagai bentuk. Tenaga boleh berubah bentuk daripada satu bentuk tenaga kepada bentuk tenaga yang lain tetapi tidak boleh dimusnahkan.

** Guru boleh memperkenalkan Hukum Keabadian Tenaga di kalangan pelajar yang lebih dewasa dan menggunakan gelang getah pelbagai saiz. Penilaian •

Mencatat cubaan jarak regangan gelang getah yang betul dan jarak yang dilalui oleh gelang getah dengan betul.

Aktiviti 1e: Perubahan Bentuk Tenaga Objektif Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti bentuk tenaga keupayaan dan tenaga kinetik di sekeliling mereka. Bahan Klip buaya, wayar, mentol, bateri yang mengandungi tenaga kimia dan bateri kehabisan tenaga, ammeter, voltmeter. Masa: 30 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Pelajar ditunjukkan satu litar elektrik dengan menggunakan bateri yang mempunyai tenaga dan satu litar elektrik dengan menggunakan bateri yang kehabisan tenaga. Pelajar diminta membuat pemerhatian pada nyalaan mentol dan perbandingan bagi kedua-dua litar dan dicatatkan dalam jurnal sains. Pelajar diminta memberikan sebab kepada perbezaan pemerhatian mereka dan dicatatkan dalam jurnal sains. Pelajar diminta mencadangkan kaedah untuk menyiasat sebab yang mereka berikan. Pelajar melakukan penyiasatan dan ujikaji mereka. Semua hasil ujikaji dicatatkan dalam jurnal sains. Pelajar menerangkan perubahan tenaga pada litar elektrik lengkap dan litar elektrik tidak lengkap. Pelajar membentangkan dapatan kumpulan masing-masing.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4)

Apakah perbezaan litar elektrik lengkap antara bateri yang belum kehabisan tenaga berbanding bateri kehabisan tenaga? Mengapakah bateri yang masih mempunyai tenaga boleh menyalakan mentol? Mengapakah bateri yang kehabisan tenaga tidak boleh menyalakan mentol? Apakah perubahan tenaga yang berlaku dalam litar elektrik lengkap dan litar elektrik tidak lengkap?

Kesimpulan • •

• •

Hanya litar elektrik lengkap dapat menyalakan mentol. Litar elektrik lengkap dapat menyalakan mentol kerana tenaga kimia yang disimpan dalam bateri digunakan untuk menjana tenaga elektrik lalu menghasilkan tenaga cahaya dan tenaga haba pada mentol. Bateri yang kehabisan tenaga tidak boleh melengkapkan litar. Bateri yang kehabisan tenaga (tenaga kimia) tidak boleh menjana elektrik kerana tenaga elektrik tidak boleh dicipta (Hukum Keabadian Tenaga).

Penilaian Penilaian rekod nyalaan mentol pada litar elektrik lengkap dan litar elektrik tidak lengkap. • Aktiviti pemasangan litar yang betul bagi menyalakan mentol dalam kumpulan. •

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pemetaan DSKP a. b. c. d. e.

Sains Tahun 2 - 9.1: Air; 9.2: Udara Sains Tahun 5 - 5.2: Tenaga boleh dibaharui dan tenaga tidak boleh dibaharui; 7.1: Sumber tenaga elektrik; 9.2: Perubahan keadaan jirim Sains Tahun 6 - 5.1: Ancaman kepupusan haiwan dan tumbuhan; 5.2: Kepentingan menjaga keseimbangan alam Sains Tingkatan 1 - 7.1: Komposisi udara; 7.2: Pembakaran; 7.3: Pencemaran udara; 9.1: Sistem dan struktur Bumi; 9.3: Proses Utama Bumi; 9.4: Fenomena bencana geologi Sains Tingkatan 2 - 2.4: Peranan manusia dalam mengekalkan keseimbangan alam

Aktiviti 2a: Perubahan Iklim dan Pemanasan Global Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menyatakan sekurang-kurangnya dua kesan perubahan iklim kepada kehidupan. 2) Pelajar dapat menyatakan sekurang-kurangnya dua kesan pemanasan global kepada kehidupan. 3) Pelajar dapat mencadangkan sekurang-kurangnya satu punca pemanasan global. Bahan Keratan akhbar (Lampiran 1), kertas bersaiz A1, pen penanda (marker pen)

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar diletakkan dalam kumpulan untuk meneliti beberapa tajuk keratan akhbar seperti di Lampiran 1. Pelajar membincangkan isu utama yang diutarakan oleh keratan akhbar dan apakah punca menyebabkan berlakunya semua fenomena itu. Pelajar menulis di atas kertas bersaiz A1 perkara-perkara berikut: a. Kesan-kesan perubahan iklim b. Kesan-kesan pemanasan global Pelajar membentangkan hasil kerja kumpulan. Guru menyoal sebab terjadinya pemanasan global. Pelajar membuat perbincangan dan mencatatkan refleksi di dalam jurnal sains. 14

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panduan soalan: 1. 2. 3.

Apakah yang dapat diperhatikan daripada keratan akhbar yang diberikan? Adakah fenomena yang berlaku luar biasa atau memang telah dijangka? Mengapakah fenomena itu berlaku? Berdasarkan keratan akhbar dirumuskan terdapat satu fenomena melibatkan berlebihan air dan satu lagi fenomena melibatkan kekurangan air. Adakah keduaduanya baik untuk tanaman? Apakah kesan fenomena itu kepada tanaman? Mengapakah fenomena ini berlaku?

Aktiviti 2b: Bagaimanakah Cara untuk Menangani Pemanasan Global? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menyatakan kaitan antara pemanasan global dengan Kesan Rumah Hijau. 2) Pelajar dapat menyatakan gas karbon dioksida sebagai gas rumah hijau yang paling banyak. 3) Pelajar dapat mencadangkan sekurang-kurangnya satu cara untuk mengatasi pemanasan global yang berkaitan dengan pengurangan gas karbon dioksida. Bahan Keratan akhbar (Lampiran 2)

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: Sambungan daripada aktiviti 2a, pelajar diberikan keratan akhbar 2b (Lampiran 2). Pelajar membaca keratan akhbar secara individu. Pelajar mencatatkan bagaimanakah pemanasan global berlaku secara individu dalam jurnal sains. Dalam kumpulan, pelajar berkongsi pendapat mereka bagaimana pemanasan global boleh berlaku. Kemudian, dalam kumpulan, pelajar memberi cadangan beberapa cara untuk mengatasi pemanasan global. Setiap kumpulan membentangkan hasil perbincangan. Pelajar menulis refleksi dalam jurnal sains.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5)

Apakah fenomena yang menyebabkan kemusnahan kepada alam sekitar? Bagaimanakah fenomena ini berlaku? Apakah punca berlakunya fenomena itu? Apakah punca sebenar yang menyebabkan suhu semakin meningkat? Bagaimanakah kita boleh mengurangkan atau menghentikan punca itu?

Aktiviti 2c: Apakah Sumber Tenaga yang Paling Berkesan untuk Menggantikan Sumber Tenaga Elektrik? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menyatakan sumber penghasilan tenaga elektrik. 2) Pelajar dapat mengaitkan penghasilan tenaga elektrik dengan pembakaran arang batu, gas asli atau petroleum. 3) Pelajar dapat mengaitkan pembakaran dengan penghasilan gas karbon dioksida. 4) Pelajar dapat mencadangkan tenaga suria sebagai alternatif kepada penghasilan tenaga elektrik. Bahan Dinamo, wayar, klip buaya, mentol

Masa: 30 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Pelajar diminta untuk menyalakan mentol dengan menggunakan bahan yang diberikan. Pelajar ditanya cara untuk memastikan dinamo itu terus berputar tanpa menggunakan tenaga manusia. Pelajar diberikan masa untuk berbincang dan menghasilkan idea. Pelajar membentangkan idea masing-masing. Pelajar ditunjukkan video animasi bagaimanakah tenaga elektrik dihasilkan melalui pembakaran dengan memanaskan air bagi memutarkan turbin. Pelajar diminta menjelaskan apakah yang perlu dilakukan untuk menghasilkan tenaga elektrik. Pelajar ditanya kesan kepada pemanasan global jika pembakaran dilakukan untuk menghasilkan tenaga elektrik. Pelajar diminta mencadangkan idea untuk menggantikan sumber tenaga elektrik yang tidak melibatkan pembakaran. Pelajar membentangkan idea dan membuat refleksi dalam jurnal sains.

Panduan soalan: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Bagaimanakah mentol boleh menyala? Apakah yang menyebabkan mentol menyala? Daripada manakah datangnya tenaga elektrik itu? Bagaimanakah hendak memastikan tenaga elektrik terus dijana tanpa tangan kita memutarkannya? Apakah bahan yang boleh terus memutarkan dinamo itu? Apakah bahan yang boleh menolak dinamo itu dan memastikan dinamo itu terus berputar? Apakah yang akan terhasil apabila air dipanaskan? Apakah alternatif yang boleh menggantikan bahan bakar? Bolehkah tenaga elektrik dihasilkan tanpa pembakaran? Bagaimana? Adakah negara Malaysia negara empat musim atau panas sepanjang tahun? Apakah faedah iklim Malaysia yang sentiasa disinari matahari? Apakah akibat penghasilan tenaga elektrik melalui pembakaran?

Penilaian 1) 2) 3)

Aktiviti 2a: Hasil lukisan/tulisan kesan perubahan iklim dan pemanasan global. Aktiviti 2b: Ujian bertulis punca pemanasan global. Aktiviti 2c: Ujian bertulis tentang tenaga suria bagi mengurangkan pembebasan karbon dioksida.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pemetaan DSKP a. b. c. d. e.

Sains Tahun 3 – 9.1: Sistem suria Sains Tahun 4 – 9.2: Saiz dan jarak relatif antara Bumi, Bulan dan Matahari Sains Tahun 5 – 6.3: Cahaya boleh dibiaskan Sains Tingkatan 1 - 8.2: Sifat cahaya; 8.5: Penyebaran cahaya; 8.7: Penambahan dan penolakan cahaya Sains Tingkatan 2 – 12.1: Sistem suria

Aktiviti 3a: Haba dan Sistem Suria Kita Hasil Pembelajaran 1) Pelajar boleh menyenaraikan planet yang terdapat dalam sistem suria. 2) Pelajar dapat menjelaskan kaitan penerimaan haba dengan jarak planet dari matahari. Bahan Mentol, bola pingpong, gambar sistem suria

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: 1) Mentol dan bola pingpong disusun seperti gambarajah.

2) Guru bertanyakan soalan seperti di bawah.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Contoh Soalan 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Apakah yang terjadi pada bola pingpong? Bola pingpong manakah yang paling panas? Daripada manakah datangnya haba tersebut? Guru menunjukkan gambar sistem suria. Planet apakah yang diwakili oleh mentol dan bola pingpong? Berdasarkan gambar, planet apakah yang paling panas dan yang paling sejuk? Mengapa? Apakah kaitan di antara jarak planet tersebut daripada matahari dengan kehidupan yang wujud di planet tersebut? Apakah pendapat anda tentang jarak Bumi daripada matahari dengan kehidupan di planet Bumi? Selain haba, apakah unsur lain yang diterima oleh planet-planet tersebut?

Jawapan: Cahaya, gelombang 8) Guru bertanya kepada pelajar apakah kesimpulan daripada aktiviti ini. Kesimpulan 1) 2) 3)

Semakin dekat jarak planet dengan matahari, semakin tinggi kesan penerimaan haba. Bumi merupakan planet yang sesuai untuk hidupan kerana jaraknya yang tidak terlalu dekat dan tidak terlalu jauh daripada matahari. Matahari merupakan sumber asas hidupan.

Aktiviti 3b: Menghasilkan Spektrum Cahaya Hasil Pembelajaran 1) Pelajar boleh menyenaraikan warna-warna yang terdapat dalam spektrum cahaya. 2) Pelajar dapat mengenal pasti warna yang dibiaskan dalam cahaya boleh nampak. 3) Pelajar dapat membuat perkaitan antara warna objek yang dilihat dengan cahaya yang terhasil daripada matahari. Bahan Lampu suluh, kertas bersaiz A4, Botol kaca berisi sedikit air, epal

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: Mengenal pasti kehadiran cahaya 1) Pelajar menyuluh kertas bersaiz A4 dan membuat pemerhatian. Pelajar memadam lampu suluh dan membuat pemerhatian sekali lagi. Guru bertanyakan adakah pelajar mengetahui bahawa terdapat beberapa warna yang terkandung di dalam cahaya putih. Guru bertanyakan apakah contoh pembuktiannya. • Apakah yang pelajar lihat ketika lampu suluh dibuka? • Apakah yang pelajar lihat ketika lampu suluh ditutup? • Apakah warna cahaya lampu suluh tersebut? • Adakah pelajar mengetahui bahawa terdapat warna-warna lain di dalam cahaya putih lampu suluh itu? Bagaimanakah untuk membuktikannya? Jawapan: Cahaya melalui prisma kaca dan menghasilkan spektrum cahaya. • Apakah eksperimen lain yang dapat pelajar cipta untuk menghasilkan spektrum cahaya? Mengenal pasti cahaya-cahaya yang terdapat dalam cahaya boleh nampak 2) Guru menyediakan botol kaca, air, kertas bersaiz A4 dan lampu suluh. Pelajar diminta mengambil botol yang berisi air. Lampu suluh dihalakan ke arah air di dalam botol. Cahaya yang menembus keluar daripada botol diperhatikan dan direkodkan. Guru bertanyakan kepada pelajar soalan-soalan di bawah. • Apakah warna-warna yang pelajar dapat lihat hasil daripada eksperimen tersebut? • Bolehkah pelajar menyenaraikan warna-warna tersebut mengikut turutan? • Apakah tiga warna yang paling menonjol dalam spektrum warna tersebut? Warna-warna ini dikenali sebagai apa? Merah, Hijau, Biru/ Warna asas • Bagaimanakah warna-warna lain terbentuk? Jawapan : Kombinasi warna-warna asas • Apakah yang membezakan warna-warna tersebut? Panjang gelombang warna dalam spektrum cahaya. • Kenapakah epal ini kelihatan merah?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

• •

•

Apakah kaitan epal yang berwarna merah itu dengan cahaya? Kerana epal tersebut menyerap panjang gelombang merah. Apa yang menyebabkan objek-objek sekeliling anda mempunyai warna yang berbeza? Setiap objek menyerap panjang gelombang yang berbeza. Pautan video: https://youtu.be/l8_fZPHasdo Adakah warna objek tersebut kelihatan sama pada waktu malam? Tidak, kerana mata menerima cahaya yang kurang, oleh itu warna objek kelihatan malap. Pautan video: https://youtu.be/l8_fZPHasdo Apakah kesimpulan yang pelajar peroleh daripada aktiviti ini?

Kesimpulan 1) 2) 3) 4)

Cahaya merupakan salah satu komponen yang diterima oleh bumi daripada cahaya matahari. Terdapat tujuh warna yang terkandung dalam cahaya boleh nampak iaitu merah, jingga, kuning, hijau, biru, indigo, dan ungu. Terdapat eksperimen lain untuk membuktikan spektrum cahaya selain daripada menggunakan prisma kaca. Setiap warna mempunya nilai panjang gelombang tersendiri.

Penilaian 1) 2)

Aktiviti 1: Susunan sistem suria betul (5 markah), Kreativiti (5 markah) Aktiviti 2: Penghasilan spektrum (5 markah), Kreativiti (10 markah), Susunan warna spektrum yang betul (10 markah)

Pemetaan DSKP a. b. c. d.

Sains Tahun 5 – 5.1: Sumber dan bentuk tenaga; 5.2: Tenaga boleh dibaharui dan tenaga tidak boleh dibaharui; 7.1: Sumber tenaga elektrik; 7.2: Litar elektrik lengkap. Sains Tahun 6 – 12.3: Mereka bentuk model mesin. Sains Tingkatan 2 – 7.1: Keelektrikan; 7.2: Pengaliran arus elektrik dalam litar bersiri dan litar selari. Sains Tingkatan 3 – 6.1: Penjanaan tenaga elektrik; 6.3: Penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 4a: Mereka, Membina dan Menguji Sel Suria Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mereka, membina dan menguji sel suria. 2) Pelajar dapat menerangkan bagaimana sel suria berfungsi. 3) Pelajar dapat menjana elektrik dengan sel suria. Bahan Titanium dioksida (serbuk putih yang sering digunakan dalam bahan solek. Ubat gigi atau pelindung suria (sunscreen) boleh digunakan sebagai penganti Titanium dioksida), 2 klip Binder (untuk memegang plat bersamasama), aseton (untuk membersihkan permukaan plat kaca), plat kaca, serbuk grafit / pensel / pelincir, multimeter, pad kapas, klip buaya, profil aluminium, air mineral, limau (mesti dibuat secara langsung daripada buah! Tiada jus yang diproses!), larutan Iodida, plat panas Masa: 60 minit

Cadangan Aktiviti: Guru memperkenalkan bahan-bahan yang disediakan kepada pelajar. Eksplorasi: 1) Pelajar cuba mereka dan membina sel suria dengan bahan yang disediakan 2) Pelajar cuba menguji sel suria di bawah sinaran (i) matahari dan (ii) lampu bilik Pelajar menjalankan eksperimen mereka dan membuat catatan dalam jurnal sains. Arahan Kerja: 1) Demonstrasikan pembinaan sel suria dengan bahan yang disediakan. 2) Demonstrasikan pengujian sel suria di bawah sinaran matahari dan lampu bilik.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Soalan Kepada Pelajar Guru boleh membahagikan pelajar bekerja secara kumpulan dan bertanya soalan-soalan berikut. 1) Apakah komponen yang digunakan bagi membina sel suria? 2) Apakah fungsi titanium dioksida dalam sel suria? 3) Apakah fungsi plat kaca dalam sel suria? 4) Apakah faktor yang meningkatkan kecekapan sel suria? 5) Bagaimanakah faktor-faktor ini menyumbang kepada kecekapan sel suria? 6) Apakah yang akan terjadi jika sel suria didedahkan di bawah sinaran matahari dan lampu bilik? Kesimpulan yang mungkin diberikan oleh pelajar Di bawah cahaya matahari dan lampu bilik, sel suria dapat menjanakan tenaga elektrik. Penilaian 1) 2) 3)

Binaan sel suria betul (5 markah) Kreativiti (5 markah) Pemahaman (15 markah)

Rujukan: https://www.instructables.com/id/DIY-solar-cell-from-scratch/

Aktiviti 4b: Menerangkan Bagaimana Sel Suria Berfungsi Bahan Bateri, sel suria, wayar, Light emitting diode (LED)

Masa: 20 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Guru memperkenalkan bahan-bahan yang disediakan kepada pelajar. Eksplorasi: 1) Pelajar cuba menyambungkan litar bagi menghidupkan lampu kecil atau LED menggunakan bateri. 2) Pelajar cuba menyambungkan litar untuk menghidupkan LED menggunakan sel suria. Pelajar menjalankan eksperimen mereka dan membuat catatan dalam jurnal sains. Arahan Kerja: 1) Demonstrasikan penyambungan litar dengan menggunakan bateri bagi menjadikan litar berupaya mengalirkan elektrik. 2) Demonstrasikan penyambungan litar menggunakan sel suria bagi menjadikan litar berupaya mengalirkan elektrik.

Cadangan Soalan Kepada Pelajar Guru bertanyakan kepada pelajar soalan-soalan di bawah. 1) Mengapakah LED boleh menyala? 2) Bagaimanakah tenaga elektrik dijana? Jawapan: Daripada sinaran matahari yang mengandungi foton. 3) Apakah perbezaan kepada fungsi LED apabila bateri dan sel suria digunakan? Kesimpulan yang mungkin diberikan oleh pelajar Bateri dan sel suria dapat membekalkan tenaga elektrik. Penilaian Pemahaman (5 markah)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 4c: Menjana Elektrik dengan Sel Suria Bahan Beberapa sel suria pelbagai saiz, wayar, lampu LED, kipas kecil, pembaz (buzzer) Masa: 45 minit

Cadangan Aktiviti: Guru memperkenalkan bahan-bahan yang disediakan kepada pelajar. Eksplorasi: 1) Pelajar menggunakan sel suria dengan saiz terkecil bagi membina litar yang boleh membuatkan LED, kipas kecil dan pembaz berfungsi. 2) Pelajar menguji kesan fungsi LED, kipas kecil dan pembaz apabila sel suria dengan saiz lebih besar digunakan. Pelajar menjalankan eksperimen mereka dan membuat catatan dalam jurnal sains. Arahan Kerja: 1) Bina litar sel suria menggunakan bahan yang diberikan. 2) Demonstrasikan fungsi litar sel suria bagi setiap jenis saiz sel suria menggunakan LED, kipas kecil dan pembaz. 3) Pelajar diminta memerhatikan kesan fungsi peranti eletrik apabila pelbagai jenis saiz sel suria digunakan. 4) Pelajar diminta membincangkan kesan fungsi peranti eletrik apabila pelbagai jenis saiz sel suria digunakan.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Soalan Kepada Pelajar Guru bertanyakan kepada pelajar soalan-soalan di bawah. 1) Apakah yang menyebabkan LED, kipas kecil dan pembaz berfungsi? 2) Apakah kesan perbezaan prestasi apabila LED, kipas kecil dan pembaz dipasang dengan menggunakan pelbagai jenis saiz sel suria? 3) Apakah yang menyebabkan perbezaan prestasi apabila LED, kipas kecil dan pembaz dipasang dengan menggunakan pelbagai jenis saiz sel suria? Kesimpulan yang mungkin diberikan oleh pelajar 1)

Sel suria, atau sel fotovoltan, adalah peranti elektrik yang menukarkan tenaga cahaya secara terus ke dalam elektrik dengan kesan fotovoltan, yang merupakan fenomena fizikal dan kimia.

Tenaga matahari dipancarkan ke Bumi melalui dua bentuk iaitu gelombang elektromagnet dan sinaran. Bilangan tenaga elektrik yang dibekalkan mempengaruhi prestasi peranti elektrik.

3) Penilaian 1) 2) 3)

Susunan litar sel suria betul (5 markah) Kreativiti (5 markah) Pemahaman (15 markah)

Pemetaan DSKP a. b.

Sains Tahun 5 - 5.2: Tenaga boleh dibaharui dan tenaga tidak boleh dibaharui. Sains Tingkatan 3 - 6.3: Penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 5: Susun Suai Gambar (Jigsaw Puzzle) Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal pasti komponen-komponen yang diperlukan untuk menjana tenaga suria. 2) Pelajar dapat memahami sistem pengaturan komponen-komponen untuk menjana tenaga suria. Bahan Video pemasangan sistem tenaga suria yang dibangunkan sendiri atau daripada sumber video di internet. Contoh video sumber daripada internet; • https://www.youtube.com/watch?v=f1QSPBTJs5I • https://www.youtube.com/watch?v=8JxpjqPtJB4 • • •

https://www.youtube.com/watch?v=iCdIwH9e3eg https://www.youtube.com/watch?v=bzcTFUcXwIY https://www.youtube.com/watch?v=h4RNBA2xFDg

Gambar komponen-komponen yang terlibat di dalam sistem penjanaan tenaga suria berbentuk “jigsaw”. Masa: 45 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: 1) Pelajar diminta menonton video pemasangan sistem penjanaan tenaga suria yang dibangunkan sendiri atau daripada sumber video di internet sebelum aktiviti susun suai gambar dimulakan. 2) Selepas menonton pelajar diberikan kepingan gambar berbentuk jigsaw komponen-komponen penjana tenaga suria. 3) Pelajar menyusun susun suai gambar dan membentuk sistem pengaturan komponen-komponen untuk menjana tenaga suria. 4) Selepas menghasilkan gabungan jigsaw yang betul, pelajar harus melabelkan gambar komponen-komponen tersebut. Guru bertanyakan kepada pelajar:1) Apakah jenis sistem kuasa suria yang anda hasilkan berdasarkan komponen gambar yang disusun? 2) Apakah perbezaan antara sistem kuasa bersama grid, dengan bateri dan sistem kuasa tanpa grid? 3) Mengapakah panel kuasa suria diperlukan dalam sistem kuasa suria? 4) Bagaimanakah panel kuasa suria digabungkan bersama jajaran? 5) Apakah yang akan terjadi jika jajaran pemutus litar arus terus/direct current (DC) tidak digunakan? 6) Mengapakah pembalik (inverter) diperlukan? 7) Apakah fungsi bateri dalam sistem kuasa tenaga suria? 8) Bagaimanakah anda dapat mengukur jumlah kuasa elektrik yang dihasilkan? 9) Komponen apakah yang digunakan untuk mengekalkan voltan pengecasan yang sesuai untuk bateri?

Kesimpulan 1)

Untuk menjana tenaga elektrik yang optimum daripada tenaga suria, komponenkomponen berikut diperlukan dalam sistem kuasa suria; • Panel kuasa suria • Pemasangan rak jajaran suria • Jajaran pemutus litar arus terus • Pembalik (Inverter) • Pek bateri • Meter kuasa/meter utiliti/meter kilowatt • Penjana simpanan • Panel pemutus, panel arus ulang-alik/alternating current (AC), panel pemutus litar • Pengawal caj

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Penilaian 1) 2)

Penghasilan susunan gambar jigsaw yang betul (10 markah). Melabelkan komponen-komponen yang disusun dengan betul. (10 markah).

Pemetaan DSKP a. b. c.

Sains Tahun 4 - 7.2: Sifat bahan Sains Tahun 5 - 5.1: Sumber dan bentuk tenaga; 6.3: Cahaya boleh dibiaskan; 8.1: Suhu dan haba Sains Tingkatan 2 - 9.1: Hubungkait suhu dengan haba; 9.2: Pengaliran haba dankeseimbangan haba; 9.4: Hubungkait jenis permukaan objek dengan penyerapan dan pembebasan haba Sains Tingkatan 3 - 6.3: Penghantaran dan pengagihan tenaga elektrik

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 6a: Tenaga Suria Sebagai Sumber Tenaga Haba Berasaskan Pembakaran Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menerangkan jenis-jenis haba. 2) Pelajar dapat menerangkan konsep tenaga haba.

Cadangan Aktiviti: Sila perhatikan peralatan elektrik di bawah: Mentol Elektrik

a) Merujuk kepada gambar di atas, nyatakan sumber haba yang digunakan dalam setiap aplikasi alatan tersebut. b) Kenal pasti jenis haba yang terlibat bagi peralatan elektrik di atas. c) Ada berapa carakah untuk memindahkan haba? (rujuk video, teks) d) Apakah kegunaan haba dalam gambarajah tersebut untuk aktiviti seharian? e) Terangkan konsep tenaga haba. f) Lihat gambar di bawah dan kenal pasti jenis pemindahan haba yang berlaku.

Pengaliran :

“Aduh! Pemegang itu terlalu panas untuk digenggam dengan tangan kosong.”

Perolakan :

“Saya akan menghidupkan kipas. Semua udara panas akan naik berhampiran siling. ”

Sinaran :

“Keadaan di sini terasa selesa“

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Perolakan (udara panas)

Lihat situasi berdasarkan gambar di bawah:

Perolakan di sekitar tingkap dan pintu (udara sejuk)

Sinaran

Perolakan

Pengaliran

PENGUMPUL SURIA Tenaga Suria Haba

Pada cuaca panas, kereta yang tertutup bertindak sebagai pengumpul suria. Tenaga suria menembusi kaca, terperangkap di dalam kereta dan meningkatkan suhu. Keadaan dalam kereta berubah menjadi panas.

1. Apakah yang dialami oleh kereta tersebut di bawah pancaran matahari? 2. Terangkan mengapa udara di dalam kereta menjadi panas. 3. Kenal pasti jenis-jenis haba yang terlibat dalam situasi di atas. 4. Berdasarkan haba yang dikenal pasti dalam soalan 3 di atas, berikan cadangan untuk mengurangkan kepanasan dalam kereta tersebut. 5. Jelaskan bagaimana cadangan tersebut dapat membantu menyelesaikan masalah kepanasan dalam kereta?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Bahan Bekas kayu, bekas kaca, bekas plastik

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: 1. Pelajar diminta meletakkan ais di dalam bekas kayu, kaca serta plastik dan diletakkan di bawah cahaya matahari. Pelajar diminta merekodkan jangka masa ais mencair sepenuhnya di dalam ketiga-tiga bekas tersebut. 2. Ulang kaji yang sama dijalankan namun pelajar diminta menggunakan kanta bagi menumpukan cahaya matahari kepada ketiga-tiga bekas yang mengandungi air tersebut. Jangka masa ais mencair direkodkan. 3. Pelajar diminta mencatatkan pemerhatian seperti jadual di bawah.

Cahaya matahari

Cahaya matahari ditumpukan menggunakan kanta

Bekas kayu

Bekas kaca Bekas plastik

Bekas kaca

Bekas plastik

Jangka Masa pencairan (saat)

4. Pelajar diminta menerangkan hipotesis air mencair menggunakan konsep haba yang telah diterangkan: â&#x20AC;˘ Konduksi â&#x20AC;˘ Perolakan â&#x20AC;˘ Sinaran 5. Pelajar diminta menerangkan fungsi pengumpul terma suria untuk menukar haba kepada tenaga. 6. Pelajar diminta memberi pendapat kaedah untuk mempercepatkan pencairan air (tukar bahan).

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 6b: Mempercepatkan pemanasan air Bahan Cermin, kanta, botol kaca, air, termometer

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar-pelajar dibahagikan dalam beberapa kumpulan dan diminta untuk memanaskan air di luar bilik darjah menggunakan bahan yang disediakan tanpa menggunakan api. Kumpulan yang menang adalah yang paling cepat mencapai suhu 60 darjah Celsius (60Â°C). Pelajar diminta berbincang dalam kumpulan untuk merancang kaedah yang paling sesuai dan cepat. Pelajar dikumpulkan dan diminta melaksanakan pelan masing-masing pada masa yang sama. Pelajar yang menang diberikan hadiah. Pelajar diminta menerangkan bagaimana untuk mempercepatkan pemanasan air.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5)

Bagaimana untuk memanaskan air tanpa menggunakan api? Apakah sumber panas yang boleh digunakan? Bagaimanakah untuk mempercepatkan pemanasan air? Mengapakah air lebih cepat panas apabila cermin digunakan? Berikan jenisâ&#x20AC;&#x201C;jenis haba dan contoh-contoh berkaitan. Apakah fungsi pengumpul terma dalam menukar tenaga suria kepada haba?

Kesimpulan 1) 2)

Haba dapat menukar tenaga suria kepada tenaga haba. Terdapat 3 jenis tenaga haba.

Penilaian Aktiviti 6a & 6b: Jenis-jenis haba (3 markah); Bagaimana jenis haba terlibat dalam pencairan ais/ meningkatkan suhu termometer (3 markah); Kreativiti - cadang bahan untuk mempercepatkan penukaran haba kepada tenaga (4 markah).

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pemetaan DSKP a. b.

Sains Tahun 4 - 7.2: Sifat bahan Sains Tahun 5 - 5.1: Sumber dan bentuk tenaga; 6.3: Cahaya boleh dibiaskan; 8.1: Suhu dan haba

c. Sains Tingkatan 2 - 9.1: Hubung kait suhu dengan haba; 9.2: Pengaliran haba dan keseimbangan haba; 9.4: Hubung kait jenis permukaan objek dengan penyerapan dan pembebasan haba.

Aktiviti 7: Mereka Bentuk Sistem Terma Suria Bahan Beberapa kotak kecil.

Masa: 30 minit

Cadangan Aktiviti: Pelajar diminta menyusun kotak-kotak kecil untuk mereka bentuk sistem terma suria mengikut aturan yang betul dan menerangkan bagaimana sistem yang dibina berfungsi.

Panduan soalan: 1)

Mengapakah air laut panas pada waktu panas terik?

2) 3) 4) 5)

Apakah fungsi matahari dalam memanaskan air? Bagaimanakah konsep yang sama diadaptasi untuk memanaskan air di rumah? Apakah fungsi sistem terma suria bagi memanaskan air di rumah? Pada waktu ketiadaan matahari (i.e. hujan), adakah air panas dari sumber matahari boleh dibekalkan atau disimpan? Bagaimana air panas boleh disimpan tanpa kehadiran matahari? Bina model penghasilan air panas daripada matahari untuk kegunaan di rumah. Selain daripada penggunaan air panas di rumah, terangkan aplikasi lain air panas menggunakan sistem terma suria untuk kegunaan pelbagai industri.

6) 7) 8)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kesimpulan Sistem terma suria merupakan satu kaedah yang boleh digunakan untuk memenuhi keperluan tenaga haba melalui pengumpulan tenaga terma. Penilaian Aktiviti 1: Susunan sistem terma suria yang betul (5 markah), Kreativiti (5 markah) Pemetaan DSKP a. b. c.

Sains Tahun 4 - 10.3: Sumbangan teknologi kepada manusia Sains Tahun 5 - 5.2: Tenaga boleh dibaharui dan tenaga tidak boleh dibaharui Sains Tingkatan 3 - 6.1: Penjanaan tenaga elektrik

Aktiviti 8: Kebaikan dan Kekurangan Tenaga Suria dan Cara-Cara Mengatasi Masalah Tersebut pada Masa Hadapan Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat membuat perbandingan di antara kebaikan dan kekurangan tenaga suria. 2) Pelajar dapat menyarankan cara-cara mengatasi kekurangan tenaga suria. Bahan Guru menyediakan kadâ&#x20AC;&#x201C;kad berwarna-warni yang mempunyai kata kunci kebaikan dan keburukan tenaga suria dan pelekat kad. Masa: 30 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: 1) Guru akan membahagikan papan hitam/papan putih kepada dua dengan menggunakan pen penanda/maker pen. Pada papan pertama guru menulis â&#x20AC;&#x153;kebaikan tenaga suriaâ&#x20AC;? dan pada papan kedua ditulis â&#x20AC;&#x153;keburukan tenaga suriaâ&#x20AC;?. 2) Pelajar diminta menyenaraikan kebaikan dan kekurangan sistem tenaga suria dengan menggunakan kad-kad kata kunci yang diberikan. Guru bertanyakan kepada pelajar ketika aktiviti dilakukan:1) Mengapakah kita perlu menggunakan tenaga suria untuk menjana tenaga elektrik? 2) Bagaimanakah tenaga suria menjadi sejenis tenaga yang menguntungkan? 3) Bagaimanakah tenaga suria menjimatkan wang? 4) Bagaimanakah tenaga suria mesra alam sekitar? 5) Mengapakah penjanaan tenaga suria tidak memerlukan bahan api? 6) Adakah ini semua kelemahan/kekurangan penjanaan tenaga elektrik menggunakan tenaga suria? 7) Mengapakah kita perlu menggunakan tenaga suria untuk menjana tenaga elektrik? 8) Bagaimanakah tenaga suria menjadi sejenis tenaga yang menguntungkan? 9) Bagaimanakah tenaga suria menjimatkan wang? 10) Adakah tenaga suria mesra alam? Jika ya, bagaimana? 11) Mengapakah penjanaan tenaga suria tidak memerlukan bahan api? 12) Apakah kelemahan/kekurangan penjanaan tenaga elektrik menggunakan tenaga suria? 13) Untuk menghasilkan tenaga elektrik yang banyak, adakah ruang yang besar diperlukan? 14) Jika banyak sel suria digunakan, apa akan berlaku? 15) Sel suria diperbuat daripada bahan kimia. Apakah cara pembuangannya? 16) Apakah yang akan terjadi kepada penjanaan tenaga elektrik, jika dalam satu minggu, kawasan penjanaan tenaga suria hanya menerima 5 hari hujan dan 2 hari yang panas? 17) Pada hari yang sangat panas, tenaga yang terhasil adalah sangat tinggi. Apakah kesan penjanaan tenaga yang tinggi? 18) Bagaimanakah kekurangan/kelemahan tenaga suria boleh diatasi pada masa hadapan?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kesimpulan 1)

Terdapat banyak kebaikan daripada penghasilan tenga suria. Antara kebaikan tenaga suria adalah penjimatan elektrik, boleh dijadikan sumber kewangan daripada penjualan tenaga suria, tenaga yang boleh diperbaharui tanpa penggunaan bahan toksik dan sebagainya. Walaupun terdapat banyak kebaikan tenaga suria, ia masih perlu ditingkatkan untuk mengurangkan kesan sampingan dan isu-isu negatif seperti kos permulaan yang tinggi bagi sistem tenaga suria, penjanaan kuasa yang tidak konsisten khususnya pada waktu malam, ruang yang luas diperlukan untuk menghasilkan lebih banyak tenaga, pencemaran tidak langsung dan sebagainya. Cadangan untuk memperbaiki kekurangan tenaga suria seperti penghasilan semikonduktor yang lebih efektif untuk mengurangkan ruang dan kos sistem tenaga suria harus dikaji.

Penilaian 1)

Penghasilan senarai yang menghubungkaitkan antara kebaikan dan keburukan tenaga suria (10 markah). 2) Persembahan dengan penerangan yang munasabah (10 markah). 3) Mencadang cara mengatasi kekurangan tenaga suria mengikut isu yang dipersembahkan (10 markah). Pemetaan DSKP a. b. c.

Sains Tahun 2 - 7.0: Elektrik Sains Tingkatan 1 - 1.3: Kuantiti fizik dan unitnya Sains Tingkatan 3 - 6.4: Pengiraan kos penggunaan elektrik; 7.1: Kerja, tenaga dan kuasa

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 9: Kira Bil Elektrik Anda Hasil Pembelajaran Pelajar dapat mengira bil elektrik berdasarkan dari anggaran penggunaan harian dan bulanan bagi setiap peralatan elektrik di rumah sendiri. Bahan Kertas bersaiz A4, Bil Elektrik, Label barangan elektrik rumah

Masa: 60 minit

Cadangan Aktiviti: 1) Pelajar diminta menyenaraikan barangan elektrik yang terdapat di rumah masing-masing berserta kuasa elektriknya. Maklumat berkenaan barangan elektrik tersebut boleh diperolehi dari label barangan elektrik tersebut. Pelajar diminta mengisi maklumat berikut di dalam ruangan Kuasa (Watt) dalam jadual di bawah.

Barangan Elektrik Televisyen Ketuhar Mikro Mesin basuh Peti ais Cerek Jumlah

Kuasa (Watt)

Bilangan Jam Harian (dalam jam)

Penggunaan harian (kWh)

Kos (RM)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

2) Kemudian, pelajar perlu melengkapkan jadual di atas. Pelajar perlu mengira berapa banyak kuasa diperlukan setiap hari untuk menggunakan setiap peralatan ini. Pelajar akan mengira:i) Penggunaan tenaga harian menggunakan formula berikut: (Watt Ă&#x2014; Jam Digunakan Setiap Hari) Ăˇ 1000 = Penggunaan harian Kilowatt - jam (kWh). Isikan nilai penggunaan tenaga tersebut dalam jadual di atas. Contoh pengiraan:Penggunaan ketuhar mikro adalah selama 2 jam sehari dan label pada ketuhar mikro adalah 1450 Watt. Oleh itu, penggunaan tenaga harian adalah (1450 W x 2 jam) Ăˇ 1000 = 2.9 kWh. ii) Kos harian untuk menjalankan perkakas elektrik = Penggunaan tenaga harian Ă&#x2014; kadar utiliti per kWh (Ini boleh didapati pada bil elektrik). Isikan nilai kos tersebut dalam jadual di atas. iii) Ambil bil elektrik rumah pelajar. Bandingkan nilai bil elektrik bulanan dalam bil tersebut dengan nilai bil yang dikira oleh pelajar. Bincangkan.

Panduan soalan: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

Berapakah purata tenaga elektrik yang digunakan oleh rumah anda pada setiap hari? Berapakah pula purata penggunaan elektrik tersebut pada setiap bulan? Adakah anda tahu daripada manakah tenaga itu dibekalkan? Adakah anda memiliki panel suria di rumah? Apakah cara untuk mengurangkan bil elektrik rumah anda? Adakah memasang panel suria dapat mengurangkan bil elektrik rumah anda? Kenapakah terdapat perbezaan pada bil elektrik sebenar anda dengan kiraan kos elektrik bulanan bagi perkakas elektrik rumah anda? Apakah perkara-perkara yang perlu dipertimbangkan jika anda ingin memasang panel suria di rumah? Adakah nilai-nilai murni dapat membantu mengurangkan pengurangan bil elektrik dalam rumah kita?

Kesimpulan 1) 2) 3)

Tenaga elektrik perlu digunakan secara berhemah untuk mengelak pembaziran. Panel suria boleh membantu dalam menjimatkan bil elektrik pengguna. Nilai-nilai murni seperti menutup alatan elektrik jika tidak digunakan dan tidak membazir membantu dalam penjimatan bil elektrik rumah.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Penilaian Pengiraan penggunaan tenaga elektrik harian dan tahunan yang tepat (10 markah).

Aktiviti 10: Bateri Sitrus Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat membuat satu sambungan litar menggunakan buah- buahan sitrus. 2) Pelajar dapat menyalakan lampu LED menggunakan litar yang terbina daripada buah-buahan sitrus. Bahan Paku, syiling satu sen, lampu LED, Multimeter, Gunting, Pembaris, Buahbuahan Citrus (lemon, oren, limau nipis, limau kasturi, limau bali, epal hijau), pinggan, pisau, wayar, klip buaya, tisu Masa: 60 minit

Cadangan Aktiviti: 1) Pelajar diminta membersihkan paku dan syling satu sen dengan bersih dan lapkan sehingga kering. Cucukkan paku dan syiling pada sebiji buah lemon (rujuk Rajah di bawah). Syiling satu sen bertidak sebagai anod dan paku bertindak sebagai katod.

Buah Lemon

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

2) Pelajar diminta membuat litar ringkas dengan menyambungkan klip buaya berwana hitam pada paku dan klip buaya merah pada duit syiling satu sen dan kemudian menyambungkannya pada multimeter. 3) Pelajar diminta mencatat pemerhatian iaitu bacaan arus dan voltan yang terhasil pada multimeter. Guru bertanyakan kepada pelajar:1) Apakah nilai bacaan voltan dan arus yang terhasil? 2) Apakah output lemon ini bersamaan dengan sebiji buah-buah sitrus yang lain? Pelajar kemudian akan membuat litar ringkas menggunakan sebiji limau bali, limau nipis, limau kasturi dan epal hijau. Kemudian pelajar mencatat permerhatian. Guru bertanyakan soalan berikut:1) Berapah output bagi sebiji buah-buah sitrus yang lain? 2) Berapakah nilai kuasa bagi sebiji lampu LED? 3) Bolehkah sebiji lemon ini menyalakan lampu LED ini? 4) Apakah output bagi sebiji epal hijau atau sebiji limau bali menyamai output bagi sebiji lemon? 5) Berapakah biji buat sitrus dalam jenis buah yang sama yang mampu menghidupkan sebiji lampu LED ini? 6) Apakah cadangan eksperimen seumpamanya yang boleh anda buat? Pelajar kemudian membuat satu sambungan litar menggunakan beberapa biji lemon untuk menghidupkan LED. Pelajar kemudiannya membuat litar yang mencampurkan beberapa biji buah sitrus untuk melihat hasilnya. 1) Berapakah biji lemon yang diperlukan untuk menghidupkan lampu LED? 2) Bagaimana pula dengan buah-buah yang lain? 3) Adakah percampuran beberapa jenis buah dalam satu litar memberi output yang lebih baik? 4) Bagaimanakah kaedah untuk mengembangkan output litar ini? 5) Bolehkah litar ini diuji kepada beberapa LED dan apakah hasilnya? Adakah lampu LED menyala dengan lebih terang atau malap? 6) Bolehkah litar ini diuji pada mentol atau kipas kecil? Apakah yang perlu dilakukan? 7) Apakah formula bagi pengiraan Kuasa Elektrik(Power)?

Kuasa (P) = Arus (I) x Voltan (V)

8) Bagaimana jika bukan buah sitrus digunakan? 9) Apakah yang terdapat dalam buah sitrus sehingga mampu menghasilkan voltan dan arus elektrik yang berskala kecil?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kesimpulan 1) 2)

Kuasa elektrik boleh terhasil daripada buah-buahan sitrus. Semakin banyak buah sitrus, semakin banyak arus elektrik yang terhasil.

Penilaian Pemasangan litar ringkas menggunakan sebiji buah (5 markah). Inovasi pengembangan litar dan pengujian (20markah).

Aktiviti 11: Kereta Suria Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat membina sebuah kereta suria dengan reka bentuk tersendiri daripada bahan-bahan yang dibekalkan. 2) Pelajar dapat mengubah suai reka bentuk kereta bagi meningkatkan kelajuan kereta suria yang dibina. Bahan Guru menyediakan 4 stesen untuk 3 kumpulan di dalam kelas. Stesen yang disediakan adalah :1) Stesen Komponen Kereta Suria. 2) Stesen Penyambungan Litar. 3) Stesen Rangka Kereta Suria. 4) Stesen Pengujian. Masa: 60 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Jadual di bawah menunjukkan barang keperluan bagi setiap stesen tersebut. Set Mengikut Stesen

Barang diperlukan

Unit

Stesen 1 (Komponen Kereta Solar)

Nota Motor DC untuk aktiviti ini perlu dibeli berasingan. Motor bagi set kereta Tamiya adalah bersaiz 2.5W. Motor daripada set Tamiya ini tidak akan digunakan kerana nilai kuasanya (power) yang besar dan memerlukan sel suria yang lebih banyak, melibatkan lebih kos dan menjadikan kereta suria lebih berat.

Set Tamiya

Motor DC (0.6W-0.8W)

Oleh itu, adalah dicadangkan supaya motor bersaiz 0.6W digunakan. Ia boleh didapati di mana-mana kedai elektronik. Jika di Kuala Lumpur, motor berkuasa sebegini terdapat di Nixie Electronic, No. 34 & 36, Jalan Pasar, KL. 3 Untuk motor bersaiz 0.6W, pelajar boleh menggunakan satu sel suria bersaiz 1W atau menggunakan maksimum dua sel suria iaitu 2W untuk menggerakkan motor tersebut.

Gambar di atas adalah motor 0.6W yang dibeli di Jalan Pasar. Anggaran harga RM2-RM3 sebiji. Shaft gear

Diambil daripada Set Tamiya tersebut.

Motor gear

Diambil daripada Set Tamiya tersebut.

Rubber tire

Diambil daripada Set Tamiya tersebut.

Rim tire

Diambil daripada Set Tamiya tersebut.

Tire bar

Diambil daripada Set Tamiya tersebut.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Satu kumpulan perlu mengambil 2 sel suria. Satu sel suria mencukupi, namun dua sel suria untuk satu motor bersaiz 0.6V boleh juga dilakukan. Ia merupakan cabaran pada pelajar untuk menggunakan satu atau dua sel suria. Oleh itu, 6 keping sel suria diperlukan untuk tiga kumpulan. Alternatif untuk tambahan 3 lagi sel suria diperuntukkan untuk kes kerosakan.

Sel suria (1W/12V)

Sel suria boleh dibeli di Nixie Electronic, No. 34 & 36, Jalan Pasar, KL atau Magnumtronic, 65, Jalan Pasar. Harga antara RM20 â&#x20AC;&#x201C; RM25 sekeping.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Stesen 2 (Penyambungan Litar bagi Solar Panel dan Motor)

Solder iron

Solder holder

Span

Solder sucker

Solder core

Guna sama

Solder paste

Guna sama

Wayar

1 roll

Guna sama

Cutting board (Large)

Corrugated board (base) 2ft x 2ft

Gunting

Hot glue gun

Glue stick

Contoh Sambungan

Stesen 3 (Rangka Kereta Suria)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Stesen 4 (Pengujian) 1) Bawah matahari ATAU 2) Sekiranya hujan atau mendung, persediaan untuk “indoor testing” perlu dilakukan.

Lampu halogen

Bagi persediaan untuk pengujian ’indoor’, lima lampu diperlukan. Landasan pengujian adalah seperti penerangan Persediaan Aktiviti di bawah. Persediaan aktiviti 1. 2.

Setiap kumpulan dibekalkan dengan set Tamiya dan sel suria untuk pembinaan sebuah model kereta suria. Litar perlumbaan disediakan menggunakan sama ada platform lantai simen, tikar getah atau papan litar yang diperbuat daripada kayu atau perspeks. Litar tersebut boleh menggunakan binding tape sebagai garisan litar. Binding tape atau pita pelekat juga boleh digunakan bagi membuat penanda garisan permulaan dan penamat perlumbaan pada litar. Pelajar dikehendaki melakukan pengujian dan mencatatkan keputusan ke atas model kereta suria yang telah disiapkan mengikut urutan langkah kerja yang disediakan dengan melihat kepada kemampuan model kereta suria tersebut bergerak laju pada situasi atau keadaan keamatan cahaya yang berbeza. Landasan pengujian (Rajah di bawah) adalah sepanjang 6 kaki. Jarak antara setiap lampu halogen adalah 0.7 kaki. Jarak antara lampu halogen dengan kereta suria adalah lebih kurang 1 kaki.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Trek Lampu Halogen

Mula

Tamat

0.7ft

1ft

Landasan pengujian kereta suria

Langkah Keselamatan 1.

Pelajar perlu berhati-hati semasa mengendalikan panel suria memandangkan permukaannya amat sensitif kepada sebarang kesan calar yang boleh mengakibatkan kehilangan kecekapan panel suria tersebut terutamanya sewaktu melakukan proses pematerian. Pelajar boleh mempertimbangkan penyediaan alas kain lembut untuk permukaan panel suria sebelum aktiviti pematerian dilakukan. Pelajar juga perlu berhati-hati menggunakan hot glue gun semasa melakukan pemasangan motor DC pada komponen casis kereta suria agar hot glue tersebut tidak masuk ke dalam lubang motor dan seterusnya menyekat gerakan motor. Pelajar hendaklah memastikan pemasangan litar panel suria, motor dan gear pada gandar (shaft) dalam kedudukan terminal yang betul sebelum pemasangan badan kereta sepenuhnya dilakukan supaya tidak berlaku masalah kereta mengundur ke belakang (reverse).

Masa: 1 jam 30 minit

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Terdapat tiga fasa di dalam pembinaan kereta suria ini. Fasa pertama adalah fasa penyediaan yang terdiri daripada binaan badan, binaan casis dan penyediaan tayar. Fasa kedua adalah fasa pemasangan dan fasa ketiga adalah fasa pengujian. i)

Fasa Penyediaan

(a)

Binaan badan kereta suria

Pelajar diminta untuk melukiskan draf reka bentuk model kereta suria pada sekeping kertas mengikut ukuran spesifikasi yang sesuai.

Semasa aktiviti ini, guru akan bertanyakan kepada pelajar soalan berikut:â&#x20AC;˘ Bagaimanakah reka bentuk yang akan membuatkan kereta bergerak laju? â&#x20AC;˘ Apakah faktor-faktor yang mungkin akan mempengaruhi kelajuan kereta? Jawapan : Faktor seperti saiz reka bentuk kereta, berat, bentuk tirus atau empat segi.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pelajar kemudiannya akan melukis model reka bentuk kereta suria pada compress foam board mengikut ukuran spesifikasi yang telah ditetapkan semasa melukis draf tersebut.

Pelajar akan memotong keratan lukisan reka bentuk kereta suria pada compress foam board dengan cermat dengan menggunakan pisau yang tajam.

Bahagian badan model kereta suria dilekatkan dengan menggunakan gam UHU atau hot glue.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

(b)

Binaan Casis (Chasis)

Lukiskan draf reka bentuk casis model kereta suria pada kertas bersaiz A4 mengikut ukuran spesifikasi. Pelajar diminta membuat pengukuran yang tepat bagi saiz bentuk model kereta suria tersebut.

Lukiskan reka bentuk casis model kereta suria pada corrugated board (plastik) mengikut ukuran spesifikasi yang telah pelajar tetapkan.

Potong keratan lukisan reka bentuk casis model kereta suria pada corrugated board (plastik) dengan cermat dengan menggunakan pisau yang tajam.

Pelajar diminta menguji kesuaian saiz potongan casis dengan saiz tayar, gandar dan gear untuk memastikan model kereta suria tersebut mampu berfungsi dan bergerak lancar di atas litar pengujian.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

(c)

Penyediaan Tayar

Pilih dan gunakan jenis tayar yang sesuai sama ada menggunakan tayar jenis getah atau span/ jenis licin atau bergerigi.

Pemasangan tayar dilakukan dengan cara memasangkan terlebih dahulu gear tayar pada gandar yang dimasukkan ke dalam corrugated board (plastic). Kemudian pelajar akan menguji kesesuaian casis dengan saiz tayar, gandar dan gear.

ii)

Fasa Pemasangan

Pemasangan tayar disempurnakan setelah gear tayar didapati sepadan dengan gear motor pada motor yang telah dilekatkan pada casis model kereta suria.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Contoh pemasangan casis, tayar & motor DC sebelum pengujian ke atas model kereta solar dilakukan: Model 1

Model 2

Pemasangan sel suria dilakukan dengan memateri dua wayar pada terminal positif dan negatif sel suria tersebut dan seterusnya menyambungkan wayar tersebut kepada wayar pada motor DC setelah bahagian badan kereta suria siap dipasang pada casis model kereta suria.

NOTA: Kombinasi sambungan litar sesiri & selari digunakan sekiranya sel suria terdiri daripada sel-sel suria yang bersaiz kecil.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pelajar perlu memastikan kemasan dilakukan pada sambungan wayar sel suria tersebut.

Fasa Pengujian

iii) 1.

Pelajar diminta menguji kebolehfungsian tayar, gear dan motor pada casis yang telah siap dipasang untuk memastikan model kereta suria mampu bergerak lancar di atas permukaan litar yang telah disediakan.

Berikut adalah contoh model kereta suria yang telah siap dan sedia untuk diuji.

Ketiga-tiga kereta suria dari kesemua kumpulan akan berada di atas litar untuk berlumba. Pemenang dikira berdasarkan kereta yang tiba paling awal di garisan penamat.

Selepas tamat pertandingan yang pertama, guru akan bertanya soalan berikut:• • • • •

Apakah perbezaan ketiga-tiga kereta tersebut? Adakah reka bentuk kereta memainkan peranan besar dalam kelajuan kereta itu? Adakah nilai kecantikan dan kekemasan kereta itu mempengaruhi kelajuan kereta suria tersebut? Apakah faktor-faktor yang anda sebut semasa melukis reka bentuk tadi berpadanan dengan prestasi kereta suria anda ini? Jika diberi peluang untuk pusingan kedua perlumbaan ini, bahagian

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

manakah yang pelajar ingin perbaiki bagi menambah kelajuan kereta suria anda? Guru kemudian memberi peluang kepada pelajar untuk menambah baik model kereta suria mereka untuk meningkatkan kelajuan kereta itu. Pelajar mungkin akan mengurangkan beban atau meringkaskan reka bentuk kereta supaya kereta menjadi ringan. Kemudian, pertandingan akan dijalankan sekali lagi. Guru bertanyakan soalan berikut selepas pertandingan:â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘

Adakah masa yang diambil untuk kereta suria anda sampai ke garsian penamat lebih cepat selepas pengubahsuaian? Apakah faktor terpenting yang mempengaruhi kelajuan kereta suria? Jika diaplikasikan kepada kehidupan seharian, adakah kereta suria ini praktikal digunakan sebagai kereta harian?

Kesimpulan 1) 2) 3)

Faktor terpenting yang mempengaruhi kelajuan model kereta suria adalah ringan dan reka bentuk yang ringkas. Penggunaan dua sel suria tidak menjamin kelajuan kereta suria tersebut, namun ia akan menambah beban berat sekaligus merendahkan kelajuan kereta. Nilai kuasa sel suria perlu lebih tinggi daripada nilai kuasa motor yang digunakan.

Penilaian Draf reka bentuk kereta suria (5 markah) Kemasan binaan model kereta suria (5 markah) Kemasan dalam pembinaan litar (5 markah) Kreativiti bagi model kereta suria (10 markah) Kelajuan kereta suria (20 markah) Perancangan Reka Bentuk: 1. 2.

Bagaimanakah tenaga elektrik dapat dijana daripada tenaga suria (cahaya matahari) menggunakan panel suria dan seterusnya mampu menggerakkan kereta suria? Kereta suria direka bentuk mengikut citarasa dan kreativiti masing-masing dengan mengambil kira faktor-faktor seperti berikut: a) Binaan badan, casis dan jenis sambungan litar panel suria. b) Saiz dan berat kereta suria. c) Penyediaan tayar kereta suria yang disesuaikan dengan jenis litar.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Aktiviti 12: Bandar Hijau Saya Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengetahui lima elemen penting untuk bandar hijau adalah tenaga, makanan, alam sekitar, pengangkutan dan sisa buangan. 2) Pelajar membina satu prototaip bandar hijau dengan mengambil kira kelima-lima elemen bandar hijau tersebut. Bahan Komputer riba, internet, gambar bandar besar di dunia, Corregated/ styrofoam board, kotak, pisau, gunting, berus lukisan, pewarna Masa: 3 jam

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Guru akan memulakan kelas dengan menunjukkan gambar bandar-bandar besar di dunia seperti Tokyo, Kuala Lumpur, Los Angelas, Amsterdam, London, Frankfurt dan Sydney. Kemudian guru bertanya soalan kepada pelajar. Cadangan soalan yang boleh dikemukakan adalah:• •

Bolehkah anda namakan bandar-bandar pada gambar ini? Pilih satu bandar yang paling menarik perhatian pelajar untuk dibuat contoh.

•

Contoh: Tokyo Pada anggaran pelajar, berapakah ramaikah penduduk yang mendiami Tokyo? Jawapan: 13.5 juta penduduk. Namun jika bandar lain dipilih, guru

boleh meminta pelajar membuat carian di internet. •

Adakah Tokyo tersebut dianggap Bandar Raya Mega? Jawapan: Ya, kerana bandar raya mega adalah bandar yang memiliki kepadatan penduduk melebihi 10 juta orang.

•

Apakah ciri-ciri topografi dan infrastruktur bandar Tokyo? Jawapan: Pelajar diminta meneroka peta Tokyo menggunakan pelayar Google bagi mencari jawapan dari aspek akses kepada sungai, topografi tanah, bangunan purba dan lain-lain. Antara jawapan adalah:- Tokyo merupakan lokasi pelabuhan yang baik lalu menjadikan sistem pengangkutan bagi penduduk dan barangan dari satu bandar ke bandar menjadi mudah. - Tanah yang subur dari tebing sungai telah mewujudkan tanah pertanian yang baik lalu merancakkan pertumbuhan bidang pertanian. - Tokyo memiliki akses kepada makanan laut.

Kemudian, guru akan mula bertanya mengenai kesan-kesan yang wujud pada bandar raya mega. Cadangan soalan adalah:• • •

Apakah kesan yang dihadapi oleh penduduk bandar raya mega dari aspek pencemaran dan alam sekitar? Bagaimana pula penggunaan tenaga di bandar raya mega tersebut untuk pengangkutan, perindustrian dan tempat tinggal? Adakah sisa buangan seperti lebihan makanan dan sampah sarap menyumbang kepada pencemaran alam sekitar di bandar raya mega?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

•

Apakah langkah yang boleh dilakukan untuk mengatasi masalah ini? Jawapan: terima semua jawapan pelajar sehingga pelajar menyebut bandar hijau.

•

Apakah itu bandar hijau? Jawapan: Bandar hijau adalah bandar yang memberi tumpuan kepada kelestarian dan kemampanan alam sekitar. Bandar hijau menggunakan teknologi tenaga hijau dan lain-lain tenaga boleh baharu (renewable energy), mempunyai reka bentuk mesra alam yang kurang menggunakan tenaga elektrik, kurang kesan pencemaran alam sekitar dan memperkasa program kitar semula.

•

Apakah elemen yang penting dalam pembinaan sesebuah bandar hijau?

Jawapan: Pelajar akan memberi berbagai-bagai jawapan dan guru akan memilih lima elemen penting iaitu tenaga, makanan, alam sekitar, pengangkutan dan sisa buangan.

Guru memberitahu kepada pelajar bahawa mereka akan mereka cipta dan membangunkan bandar hijau mereka sendiri. Guru kemudiannya membahagikan pelajar kepada lima kumpulan dan setiap satu kumpulan mewakili satu elemen penting bagi bandar hijau iaitu tenaga, makanan, alam sekitar, pengangkutan dan sisa buangan. Guru bertanya soalan berikut:•

•

Bagaimanakah bandar hijau anda mendapatkan tenaga elektrik daripada sumber bersih yang bukan daripada pembakaran arang untuk urusan perindustrian dan kehidupan harian? Jawapan: Pemasangan panel suria pada bangunan-bangunan kerajaan, kediaman dan industri. Bagaimanakah dan di manakah penduduk bandar hijau anda mendapatkan sumber makanan untuk hidup? Jawapan: Penanaman secara hidroponik yang menjimatkan ruang dan tidak memerlukan ruang tanah yang luas. Pelajar boleh mencadang penanaman sayur-sayuran dan buah-buahan di bangunan kediaman, sebagai projek sekolah, atau taman awam.

•

Bagaimanakah kamu dapat memastikan bahawa alam sekitar adalah terpelihara di bandar hijau anda?

•

Bagaimanakah pula bentuk sistem pengangkutan mesra alam yang anda cadangkan untuk bandar hijau anda?

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

â&#x20AC;˘

Apakah konsep bagi pengurusan sisa buangan untuk bandar hijau anda? Jawapan: Contohnya adalah biojisim iaitu penjanaan tenaga elektrik daripada najis haiwan dan sisa makanan. Pelajar boleh juga mencadangkan dengan mewujudkan satu sistem pengumpulan bagi sisa makanan di setiap rumah pangsa dan pasar raya. Ia akan menjadi tangki bagi sistem biojisim untuk menghidupkan lampu elektrik bagi koridor rumah pangsa dan pasar raya tersebut (penggunaan barang elektrik yang kecil). Bagaimanakah konsep kitar semula diperkasa di bandar hijau anda?

Setelah setiap kumpulan mendapat idea bagi elemen yang mereka wakili dalm projek bandar hijau ini, kesemua lima kumpulan perlu berbincang bersamasama tentang konsep bandar hijau ciptaan mereka yang menggabungkan kelima-lima elemen tersebut. Setelah mendapat kata sepakat, pelajar akan diminta membina prototaip bagi idea mereka untuk disumbangkan dalam binaan bandar hijau tersebut. Bahanbahan terbuang seperti kotak, kertas dan lain-lain boleh digunakan sebagai bahan binaan bagi prototaip mereka. Kelima-lima prototaip akan digabungkan di atas corregated/styrofoam board yang dijadikan asas bagi model bandar hijau. Akhir sekali, guru akan melihat hasil akhir model bandar hijau pelajar. Guru akan bertanya soalan yang berkisar tentang keseluruhan model tersebut. Guru juga meminta pelajar bertanya sesama sendiri tentang model bandar hijau mereka yang telah siap. Contoh soalan adalah:-

â&#x20AC;˘

Jika panel suria digunakan untuk bangunan pentadbiran, pengangkutan dan kediaman, apakah yang akan terjadi jika mendung atau hujan sepanjang hari?

Jawapan: Setiap janaan elektrik daripada sumber tenaga suria perlu disimpan di dalam bateri. Selain itu boleh juga menggunakan sumber dari biojisim atau angin. Apa sahaja jawapan yang dikira logik, boleh diterima bagi soalan ini.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kesimpulan 1) 2)

Bandar hijau terdiri daripada lima elemen penting iaitu tenaga, makanan, alam sekitar, pengangkutan dan sisa buangan. Perancangan yang teliti perlu mengambil kira kelima-lima elemen tersebut bagi mewujudkan satu bandar hijau yang lestari.

Penilaian Idea bagi setiap elemen rumah hijau (10 markah) Prototaip bagi setiap elemen rumah hijau (20 markah) Keseluruhan bandar hijau (30 markah)

Aktiviti 13: Tasik Fotovoltan/photovoltaic (PV) Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengetahui cara mengaplikasi panel suria di atas tasik. 2) Pelajar membina prototaip sebuat tasik PV. Bahan Komputer riba, internet, gambar kawasan perumahan yang dilengkapi panel suria, gambar kilang-kilang industri yang menggunakan panel suria, corregated board sebagai asas protataip, kotak, water color, berus, gunting, pisau. Masa: 2 jam

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Cadangan Aktiviti: Guru akan memulakan kelas dengan menunjukkan gambar-gambar kawasan perumahan yang dilengkapi panel suria dan gambar kilang-kilang industri yang menggunakan panel suria. Kemudian guru bertanya soalan kepada pelajar. Cadangan soalan yang boleh dikemukakan adalah:• Apakah yang anda lihat pada gambar ini? Apakah persamaan keduadua gambar? • Pada pandangan pelajar, lokasi manakah yang sesuai untuk memasang panel suria bagi kegunaan masyarakat? • Adakah hanya bandar besar sahaja yang boleh dilengkapi panel suria? Kemudian, guru akan mula bertanya mengenai kriteria kawasan luar bandar yang boleh dipasang panel suria. Cadangan soalan adalah:• •

• •

•

Bolehkah sel suria dipasang di kawasan kampung? Jika panel suria dipasang di atas atap di rumah kampung, adakah penerimaan matahari maksimum dapat diperolehi dengan adanya kewujudan pokok-pokok di sekeliling rumah? Adakah atap di rumah kampung sesuai untuk dipasang panel suria? Jika panel suria ingin dijadikan sebagai ladang suria (solar farm) di kampung-kampung, tanah yang luas akan diperlukan untuk meletak panel suria. Adakah isu-isu akan timbul akibat perlaksanaan sebegini? Bagaimana pula isu-isu yang akan timbul jika kawasan kampung tersebut adalah berstatus hutan simpan kerajaan negeri yang mengharamkan penebangan pokok-pokok? Jika pokok-pokok ditebang, adakah ekosistem bagi kawasan tersebut akan terjejas?

Kemudian, guru akan mula bertanya mengenai cara lain untuk memasang panel suria di kawasan luar bandar. Cadangan soalan adalah:• Jika pokok tidak boleh ditebang atas alasan berstatus hutan simpan, dan keluasan tanah bagi kampung tersebut tidak luas, apakah cara lain untuk memasang panel suria? Jawapan : Pelajar akan memberi berbagai-bagai jawapan dan guru akan memilih tasik, lombong atau paya. •

Kenapa tasik dikatakan berpotensi untuk dipasang panel suria? Jawapan: Penerimaan penuh cahaya matahari tanpa bayang-bayang daripada pokok sekeliling, tidak menggunakan kawasan tanah yang luas.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

•

Bolehkah pelajar fikirkan elemen atau kriteria yang penting jika pemasangan panel suria dilakukan di atas tasik? Jawapan : Panel suria mesti terapung, sistem pemasangan panel suria mesti lengkap (Rujuk Bab 5 untuk mengetahui sistem tersebut), bilangan panel suria mencukupi untuk kegunaan penduduk kampung.

Guru meminta pelajar membuat prototaip sebuah kampung yang dilengkapi panel suria terapung ini. Pelajar diminta merujuk sistem asas pemasangan panel suria dalam bab 5. Pelajar perlu membuat kiraan bagi menentukan jumlah kapasiti panel suria yang hendak dipasang dan anggaran keperluan kuasa bagi setiap rumah. Guru bertanya soalan berikut :•

Apakah barang elektrik asas bagi setiap rumah rumah di kampung? Jawapan : Lampu, Kipas meja, Televisyen. Untuk pemasangan panel suria di pedalaman, peralatan elektrik yang dicadangkan hanya peralatan elektrik asas seperti lampu dan kipas sahaja kerana sistem pemasangan panel suria 2–5kW sahaja yang sering dipasang.

• •

Bolehkah pelajar membuat carian di internet keperluan nilai kuasa bagi setiap peralatan asas tersebut? Jawapan : Lampu (60 Watt), Kipas meja (10 Watt), Televisyen (85 Watt) Pelajar perlu mengira penggunaan seharian bagi setiap rumah dan didarab dengan jumlah rumah di kampung. Jawapan : Contohnya, kipas meja digunakan 12 jam sehari bagi sebuah rumah. Anggarkan terdapat 20 buah rumah dalam satu kampung. Oleh itu penggunaan seharian bagi kipas meja di kampung tersebut adalah 2400Watt/jam. Kira untuk perkakasan lampu dan televisyen pula.

•

Untuk sistem panel suria bersaiz 5 kW, apakah peralatan asas yang anda senaraikan tadi mencukupi?

•

Adakah televisyen mampu dihidupkan menggunakan panel suria yang dipasang itu? Jawapan : Tidak

•

Untuk sistem panel suria bersaiz 5 kW, apakah peralatan elektrik asas yang anda senaraikan tadi mencukupi? Jawapan : Hanya lampu dan kipas meja sahaja yang mampu dihidupkan oleh panel suria.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Setelah mendapat kata sepakat mengenai saiz panel suria, pelajar akan diminta membina prototaip sistem panel suria terapung. Bahan-bahan terbuang seperti kotak, kertas dan lain-lain boleh digunakan sebagai bahan binaan bagi prototaip mereka. Prototaip akan dibuat di atas corregated/styrofoam board yang dijadikan asas binaan. Akhir sekali, guru akan melihat hasil akhir model tasik PV tersebut. Guru akan bertanya soalan yang berkisar tentang keseluruhan prototaip tersebut. Contoh soalan adalah:• Adakah panel suria terapung ini memberi kesan kepada haiwan akuatik? Jawapan : Ya. •

Jika ya, apakah langkah-langkah pencegahan yang boleh diambil?

•

Apakah langkah-langkah keselamatan yang kamu rasa perlu dipraktikkan semasa penggunaan panel suria terapung ini?

•

Adakah faktor kedalaman tasik perlu diambil kira semasa memasang panel suria terapung ini?

Kesimpulan 1) 2)

Sistem panel suria terapung merupakan alternatif bagi pemasangan panel suria di luar bandar yang dipenuhi hutan simpan dan mempunyai tasik yang luas. Perancangan yang teliti tentang saiz kapasiti bagi panel suria perlu mengambil kira keperluan asas barangan elektrik penduduk kampung.

Penilaian Sistem panel suria yang tepat (10 markah) Prototaip bagi sistem panel suria terapung (30 markah)

BAHAGIAN B Pernyataan Soalan-soalan

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

BAHAGIAN B: PERNYATAAN SOALAN-SOALAN

Apa itu tenaga dan bentuk tenaga? Objektif Pembelajaran 1) Mengenal pasti kewujudan tenaga. 2) Mengenal pasti bentuk tenaga.

Apa itu Tenaga? Aktiviti berjalan atau berlari merupakan aktiviti yang melibatkan tenaga. Tenaga tidak boleh dilihat tetapi kehadirannya boleh dirasai dalam pelbagai bentuk. Cara yang mudah untuk mengesan kehadiran tenaga adalah apabila wujudnya pergerakan. Aktiviti berjalan, atau pergerakan jarum jam menunjukkan kewujudan tenaga. Tenaga juga wujud apabila terdapatnya cahaya atau bunyi. Sinaran matahari atau loceng yang berbunyi menunjukkan wujudnya tenaga di sekeliling kita. Kewujudan tenaga juga boleh dirasai apabila haba dihasilkan. Ambil masa 5 minit untuk berlari setempat, kemudian duduk sebentar, seterusnya berlari semula; anda sedang mengubah bentuk tenaga. Selepas melakukan aktiviti ini anda akan berasa panas kerana haba dihasilkan dari perubahan bentuk tenaga yang anda lakukan. Tenaga adalah keupayaan untuk melakukan kerja, atau menyebabkan perubahan.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah bentuk tenaga? Berdasarkan hukum Keabadian Tenaga, tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, tetapi boleh disimpan dalam pelbagai bentuk tenaga. Pelbagai bentuk tenaga ini merujuk kepada 2 kategori tenaga yang utama iaitu: â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘

tenaga kinetik (tenaga bagi objek bergerak) dan tenaga keupayaan (tenaga yang disimpan atau belum digunakan lagi)

Pelajar yang sedang duduk atau air terjun di kaki gunung menyimpan tenaga keupayaan. Pergerakan kereta, batu yang bergolek, air sungai yang mengalir adalah contoh yang menunjukkan wujudnya tenaga kinetik. Selain bentuk tenaga yang melibatkan pergerakan iaitu tenaga kinetik (atau tiada pergerakan iaitu tenaga keupayaan), tenaga wujud dalam bentuk tenaga cahaya, tenaga bunyi dan tenaga haba. Apakah perubahan bentuk tenaga? Berdasarkan hukum Keabadian Tenaga, tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, tetapi boleh disimpan dalam pelbagai bentuk tenaga. Mentol dapat dinyalakan apabila suis dipetik. Apabila mentol dibiarkan menyala dalam tempoh yang lama, mentol tersebut akan berasa panas. Semua aktiviti ini melibatkan tenaga yang disimpan dalam pelbagai bentuk iaitu tenaga elektrik berubah bentuk kepada tenaga cahaya dan tenaga haba. Tenaga elektrik Ă tenaga haba + tenaga cahaya

Apabila seorang pelajar sedang duduk kemudian berlari, perubahan bentuk tenaga yang berlaku adalah tenaga keupayaan kepada tenaga kinetik. Tenaga keupayaan Ă Tenaga kinetik

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Adakah penghasilan tenaga boleh menyebabkan pemanasan global? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menyatakan kesan penghasilan tenaga kepada pemanasan global. 2) Pelajar dapat menjelaskan bagaimana sumber tenaga boleh kehabisan.

Pengenalan Pada tahun 2015, Perjanjian Paris telah dimeterai bagi menangani Perubahan Iklim yang semakin tidak terkawal. Perjanjian ini telah ditandatangani oleh 196 negara anggota Persidangan Rangka Kerja Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu mengenai Perubahan Iklim (UNFCCC) semasa Persidangan ke-21 Negara Parti (COP21), 2015 di Paris bagi mencapai beberapa tujuan berikut: a.

Pengawalan peningkatan suhu purata global kurang daripada 2Â°C berbanding sebelum tahap praindustri, atau lebih baik dengan mengehadkan kepada 1.5 Â°C atau ke bawah; Meningkatkan kemampuan negara anggota dalam menyesuaikan diri kepada impak buruk perubahan iklim;

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

PARIS 13 Dis. - Hampir 200 delegasi dari seluruh dunia yang menghadiri Sidang Kemuncak Perubahan Iklim anjuran Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) di ibu negara Perancis memeterai perjanjian bersejarah, semalam apabila bersetuju untuk bekerjasama menghadkan pencemaran ke atas atmosfera Bumi bermula tahun 2020. Menteri Luar Perancis, Lauren Fabius dalam pengumumannya berkata, perjanjian itu dicapai selepas 195 buah negara berunding selama dua minggu bagi mencari penyelesaian antarabangsa untuk memastikan pencemaran yang dicetuskan manusia tidak mencapai tahap berbahaya. Antara langkah penting yang dipersetujui adalah peralihan penggunaan tenaga minyak berasaskan hasil fosil yang melepaskan gas rumah hijau, bahan kimia yang menyebabkan kenaikan suhu dunia dan mengubah sistem iklim Bumi. Kesemua negara bersetuju mencari tenaga alternatif yang lebih bersih seperti tenaga solar dan angin, selain meningkatkan keberkesanan penggunaan tenaga seperti kuasa nuklear yang tidak melepaskan gas rumah hijau. Berdasarkan pelan setebal lebih 31 muka surat itu, kesemua wakil negara juga bersetuju menunjukkan komitmen untuk mengehadkan kenaikan purata suhu dunia di bawah dua darjah Celsius berbanding tahap pra-industri. Persetujuan juga dicapai untuk berusaha mencapai sasaran yang lebih tinggi iaitu mengehadkan suhu di bawah 1.5 darjah Celsius, seperti yang diminta oleh kebanyakan negara pulau. Bagi mencapai sasaran tersebut, kesemua negara terlibat bersetuju mencapai puncak pelepasan gas rumah hijau secepat mungkin antara tempoh tahun 2050 dan 2100, selain melaksanakan penanaman semula lebih banyak kawasan hutan dan membangunkan teknologi yang mengurangkan kesan karbon dioksida. Perjanjian itu juga mengakhiri pertikaian antara negara kaya dan miskin berhubung cara untuk pelan yang menelan belanja berbilion dolar bagi mengekang kesan pemanasan global dan mengatasi kesan yang telah berlaku. Pemimpin dunia dan saintis menyifatkan perjanjian tersebut sebagai kejayaan penting bagi menangani isu pemanasan global dan kesan buruk akibat perubahan iklim dunia yang mencetuskan musim kemarau berpanjangan, banjir dan kejadian taufan kuat. â&#x20AC;&#x201C; DPA/ REUTERS

Keratan akhbar â&#x20AC;&#x201C; Utusan Online, 14 Disember 2015 (http://www.utusan.com.my/berita/ luar-negara/dunia-tangani-isu-iklim-1.168721)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Mengapakah negara-negara anggota bersatu untuk memeterai perjanjian ini bagi memerangi perubahan iklim? Ini adalah kerana dunia kini telah mengalami perubahan iklim yang teruk kesan daripada pemanasan global. Perubahan iklim merupakan perubahan kepada pola cuaca yang mendadak serta tidak menentu. Misalnya, pola cuaca di pantai timur Malaysia pada hujung tahun adalah musim tengkujuh dan kadangkala mengakibatkan banjir; tetapi disebabkan terdapat perubahan iklim, pola cuaca tersebut berubah sehingga tiada lagi hujan pada hujung tahun tetapi berlaku banjir besar pada pertengahan tahun. Perubahan suhu di Cameron Highlands Contoh lain adalah apabila perubahan purata suhu sesuatu tempat menyebabkan kawasan itu tidak lagi sesuai untuk kegiatan penanaman sayuran tertentu. Suhu di Cameron Highlands hari ini tidak lagi sesejuk suhu 10 tahun yang lalu akibat pemanasan global.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

KUANTAN 2 Mei - Malaysia bakal mengalami fenomena El Nino lebih kerap iaitu dua tahun sekali dalam tempoh beberapa tahun akan datang berikutan faktor pemanasan global yang semakin serius. Pensyarah Kanan Fakulti Kejuruteraan Awam dan Sumber Alam, Universiti Malaysia Pahang (UMP), Dr Nurul Nadrah Aqilah Tukimat berkata, keadaan itu berlaku berikutan peningkatan suhu dunia yang semakin drastik, antaranya disebabkan oleh peningkatan gas karbon dioksida ke udara. “Jika kita lihat pada 1980 sehingga 1988, fenomena ini berlaku empat tahun sekali. Tetapi dalam tempoh 1998 hingga 2015, keadaan ini boleh dikatakan berlaku lebih kerap iaitu tiga tahun sekali tidak kiralah dalam keadaan lemah, sederhana, mahu pun kuat. “Contohnya pada 2012, kita lihat pembentukan fenomena ini telah ada walaupun ia tidak sampai ke Malaysia, dan pada 2014 ia berada dalam keadaan lemah dan kemudiannya menjadi kuat tahun ini, menyebabkan kita mengalami cuaca panas yang melampau. Berdasarkan pola itu, jelas kita lihat pembentukan El Nino dua tahun sekali semakin hampir berlaku,” katanya di sini. Nurul Nadrah Aqilah berkata, fenomena El Nino atau ‘the boy’ pada masa kini berkait rapat dengan pemanasan global akibat pelbagai faktor seperti pembangunan, pembebasan gas karbon dioksida oleh peningkatan penggunaan kenderaan selain kesan rumah hijau. “Jika kita lihat suhu global pada Disember tahun lepas, ia mencatatkan kenaikan paling drastik dalam tempoh 120 tahun iaitu satu darjah celcius berbanding hanya 0.2 darjah celcius hingga 0.6 darjah celcius sebelum ini. “Malah pada Februari lepas, Global Average Temperature (GAT) yang dikeluarkan oleh sebuah badan mengkaji cuaca di Amerika Syarikat iaitu National Oceanic and Atmmospheric Administration (NOAA) turut merekodkan peningkatan suhu dunia +1.2 darjah celcius. “Sebab itu, Monsun Timur Laut yang sepatutnya membawa kuantiti hujan yang banyak ke negara ini pada Disember dan Januari lepas, menjadi lemah akibat pembentukan El Nino,” katanya. Selain itu, katanya, kajian yang dijalankan oleh GAT juga mendapati suhu normal negara pada akhir abad 21 nanti dijangka boleh mencecah di antara 35 darjah celcius hingga 38 darjah celcius yang menyamai suhu Malaysia ketika mengalami El Nino ketika ini. - BERNAMA

Keratan Akhbar - Utusan online, 2 Mei 2016 (http://www.utusan.com.my/ sains-teknologi/alam-sekitar/malaysia-akan-kerap-alami-fenomena-el-ninopakar-1.304789)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Keratan Akhbar - Berita Harian, 8 Februari 2015 (https://www.bharian.com.my/node/33916)

Keratan akhbar â&#x20AC;&#x201C; Harian Metro, 31 Mac 2015 (https://www.hmetro.com.my/node/40529)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Perubahan iklim dunia memberi tamparan hebat kepada sektor pertanian negara. Situasi ini sekali gus memberi kesan kepada keselamatan makanan negara. Persoalannya bersediakah kita untuk mendepani fenomena pelik membabitkan perubahan ekstrem cuaca dunia? Pernah berdepan fenomena El Nino yang dahsyat pada tahun 1997 dan 1998 tidak bermakna ia berakhir. Stesen Meteorologi Chuping pada 9 April 1998 mencatatkan suhu tertinggi iaitu 40.1 darjah Celsius. Sebahagian besar kawasan di negara ini turut mengalami cuaca kering dan panas serta berjerebu. Krisis bekalan air di Lembah Klang menjadi isu paling ketara dihadapi negara ketika itu. Ketika itu langkah catuan air hampir di seluruh negara antara usaha dilakukan. Malah, ia mengakibatkan tanah kering kontang dan kemusnahan terhadap penanaman padi dan komoditi lain. Selepas lebih 10 tahun berlalu, fenomena sama berulang kembali pada 2008. Namun kesannya tidak seburuk fenomena El Nino berlaku pada tahun 1997 dan 1998. Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian Malaysia (MARDI) tidak terkecuali dalam membantu menangani perubahan iklim melanda negara. Timbalan Pengarah Pengurusan Persekitaran Agro-Industri, Pusat Penyelidikan Sumber Strategik MARDI, Datuk Dr Mohamad Zabawi Abdul Ghani berkata, secara umum perubahan cuaca mendatangkan pelbagai kesan negatif kepada sektor pertanian. â&#x20AC;&#x153;Sebagai contoh peningkatan suhu dan perubahan terhadap intensiti serta kekerapan berlakunya hujan. â&#x20AC;&#x153;Kedua-dua perubahan ini secara langsung mempengaruhi pertumbuhan sesuatu tanaman serta menjadikan kawasan tanaman sedia ada menjadi tidak sesuai untuk tanaman tertentu,â&#x20AC;? katanya.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Menurutnya, pembabitan secara langsung agensi itu dengan perubahan iklim di peringkat nasional bermula pada tahun 1996 “Peranan kami ketika itu menerusi penulisan laporan untuk peringkat nasional dan jawatankuasa peringkat nasional, “Meskipun peranannya lebih kepada Kementerian Sumber Asli dan Alam Sekitar (NRE), tetapi MARDI terbabit dalam rundingan peringkat antarabangsa,” katanya, Dibandingkan 20 tahun lalu, perbezaan hujan dan suhu ketika ini sangat berbeza. “Ia dipanggil ‘kebolehubahan cuaca’ iaitu keadaan cuaca yang sekejap panas dan sekejap hujan seperti dilihat ketika ini. “Ramalan juga menjangkakan bulan Mac hingga Mei adalah musim panas dan ia sebenarnya fenomena biasa,” katanya suhu berkenaan lumrah terjadi setiap tahun. Bagaimanapun katanya kebimbangan membabitkan perubahan cuaca yang datang mengejut. “Suhu yang panas sudah pasti memberi kesan kepada tanaman dan ternakan. “Bagi sektor pertanian kesannya dapat dilihat dalam tempoh panjang hingga menjangkau setahun,” katanya. Mengambil contoh kepada tanaman mangga katanya, cuaca panas berterusan menggalakkan pertumbuhan bunga. “Mungkin itu kebaikannya apabila pokok buah mangga berbunga akibat tekanan. “Bagaimanapun jika panas berlarutan dalam tempoh panjang, bunga akan gugur ke tanah,” katanya. Dalam situasi itu katanya, penting bagi petani menyediakan keperluan air mencukupi.

Keratan akhbar – Harian Metro, 31 Mac 2015 (https://www.hmetro.com.my/node/40529)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah kesan perubahan iklim? Apabila berlaku perubahan iklim yang tidak dijangka, kita tidak bersedia untuk menghadapi bencana alam yang berlaku seperti banjir kilat, puting beliung, kemarau dan sebagainya. Ini bukan sahaja mengancam nyawa, malahan membawa kerosakan serta kerugian. Perubahan iklim juga boleh menyebabkan penanaman makanan tertentu tidak lagi sesuai atau berkurangan. Akibatnya, sumber makanan akan terjejas kerana produktiviti tanaman menurun. Ini boleh menyebabkan kekurangan makanan atau negara terpaksa mengimport makanan dari negara lain yang akan mengakibatkan peningkatan harga makanan.

Keratan Akhbar â&#x20AC;&#x201C; Harian Metro, 22 Mac 2016 (https://www.hmetro.com.my/node/124655)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Keratan akhbar – Harian Metro, 20 Jun 2016 (https://www.hmetro.com.my/node/146393)

Keratan akhbar – Harian Metro, 29 Mac 2016 (https://www.hmetro.com.my/mutakhir/2016/03/126087/180-petani-berdepankerugian-rm500000) 74

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Bagaimana pemanasan global terjadi? Jarak antara Bumi dengan Matahari ialah 149,680,000km. Matahari merupakan sumber tenaga haba yang sampai ke permukaan Bumi. Sekiranya tiada tenaga haba daripada Matahari, suhu paling tinggi pada permukaan Bumi mungkin hanya pada -18Â°C atau lebih rendah lagi sepanjang masa. Banyak tumbuhan dan haiwan serta manusia tidak mampu hidup dalam suhu persekitaran seperti ini. Oleh itu, terdapat satu fenomena yang dikenali sebagai Kesan Rumah Hijau yang berlaku di permukaan Bumi bagi memerangkap tenaga haba daripada Matahari ini supaya permukaan Bumi cukup panas untuk kehidupan. Kesan Rumah Hijau adalah satu kesan pemanasan yang terbentuk daripada haba yang terperangkap. Lapisan atmosfera yang mengandungi Gas Rumah Hijau bertindak seperti satu lapisan kaca yang mengelilingi keseluruhan atmosfera Bumi. Lapisan ini membenarkan tenaga haba daripada matahari masuk tetapi menghalang sebahagian tenaga haba ini dipantulkan semula keluar Bumi. Ini menjadikan suhu Bumi adalah kondusif untuk kehidupan. Namun, aktiviti manusia tertentu seperti pembakaran, pemprosesan dan sebagainya boleh membebaskan banyak Gas Rumah Hijau. Semakin banyak Gas Rumah Hijau dibebaskan, semakin banyak haba yang terperangkap di dalam Bumi lalu menjadikan Bumi semakin panas.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kuala Lumpur: Keadaan cuaca tidak menentu yang menyaksikan kawasan tidak pernah dilanda banjir mengalami banjir besar dan masalah kemarau panjang adalah antara kesan daripada pemanasan global yang membawa perubahan atau gangguan terhadap kitaran iklim, habitat dan ekosistem. Pemanasan global adalah fenomena pemerangkapan gas dikenali sebagai gas rumah hijau membabitkan kumpulan gas (karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), kloroflorokarbon (CFC), metana, nitrogen oksida) menghalang dan memerangkap haba bumi daripada terbebas keluar ke angkasa. Kumpulan gas itu membenarkan bahang matahari menembusinya tetapi menghalang pembebasan semula bahang bumi ke atmosfera. Menurut Profesor Klimatologi dan Oseanografi, Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), Prof Dr Fredolin Tangang, trend pemanasan yang menyaksikan 2016 diisytiharkan sebagai tahun ketiga berturut-turut suhu kekal meningkat berterusan sejak 2001 yang mana 16 tahun daripada 17 tahun terpanas berlaku pada tempoh berkenaan. Beliau yang juga bekas Naib Pengerusi Kumpulan Kerja I, Panel Perubahan Iklim Antara Kerajaan (IPCC) Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) berkata, laporan IPCC kelima 5 yang diterbitkan pada 2013 menyatakan tiga dekad sebelum ini adalah dekad terpanas secara berturutan sejak 1850. Katanya, semua itu disebabkan oleh pemanasan global akibat peningkatan kepekatan gas rumah hijau, terutama CO2 yang mencecah paras 400 ppm, satu paras yang tidak pernah berlaku dalam sejarah bumi sejak hampir sejuta tahun lalu. â&#x20AC;&#x153;Peningkatan kepekatan CO2 akan memerangkap haba dalam sistem iklim bumi dan sejak tiga dekad lalu laporan IPCC juga mendapati sistem iklim bumi berada tidak seimbang, iaitu menerima lebih haba daripada matahari berbanding haba yang keluar daripada sistem berkenaan. â&#x20AC;&#x153;Saya menjangkakan trend peningkatan suhu ini akan berlaku pada tahun berikutnya selari peningkatan kepekatan gas rumah hijau di atmosfera seperti yang dilaporkan dalam laporan IPCC,â&#x20AC;? katanya kepada BH. Sementara itu, Felo Penyelidik Utama, Pusat Kajian Bencana Asia Tenggara UKM (SEADPRIUKM), Prof Emeritus Datuk Dr Ibrahim Komoo, berkata kenaikan suhu dunia disebabkan kegiatan manusia, terutama perindustrian yang membebaskan gas rumah hijau. Katanya, tiga tahun berturut-turut menjadi tahun paling panas adalah amaran keras kepada manusia dan kini sudah sampai ke tahap kritikal. Beliau berkata, pencairan glasier, paras laut semakin meningkat dan cuaca ekstrem juga petanda kesan perubahan iklim sudah sampai tahap tidak boleh dikawal.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

“Masyarakat masih belum memahami dan menghayati betapa serius fenomena perubahan iklim. Oleh itu pendidikan awam yang lebih berkesan perlu dipertingkatkan. “Dasar berkaitan perubahan iklim perlu diarusperdanakan dalam semua sektor pembangunan dan perlu ada tindakan bersifat holistik, membabitkan semua sektor untuk berhadapan dengan fenomena baharu ini,” katanya. Fakta: Pemanasan global membawa tiga impak: - Perubahan iklim - Peningkatan paras laut - Peningkatan suhu Langkah mengurangkan kesan akibat pemanasan global • Kurangkan kebergantungan penggunaan kereta dan kenderaan persendirian • Amalkan aktiviti kitar semula • • • •

Projek landskap dalam taman Hentikan penebangan hutan secara tidak terkawal Kurangkan penggunaan tenaga elektrik, digantikan dengan tenaga diperbaharui Giatkan aktiviti penanaman pokok.

Punca berlaku pemanasan global 1. aktiviti manusia - perindustrian - pengangkutan - pembakaran hutan - pertanian dan penternakan 2. faktor semula jadi - letusan gunung berapi Kesan akibat pemanasan global • tanah menjadi tandus menyebabkan hasil pertanian berkurangan • kadar hujan berkurangan kerana kemarau menyebabkan proses sejatan tidak mempunyai wap air untuk membentuk awan tebal • peningkatan paras laut • ancaman hidupan laut • perubahan habitat • gangguan cuaca • penyebaran penyakit.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Proses menyebabkan pemanasan global - jerebu - penipisan lapisan ozon - kesan rumah hijau - pulau haba bandar - hujan asid - kemarau • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

2016 diisytihar NASA, NOAA dan UK Met Office sebagai tahun terpanas mengatasi 2015 Kesan El Nino menyumbang satu pertiga daripada peningkatan suhu 2016 0.87 ° Celsius - purata peningkatan suhu global Suhu dunia naik pada kadar membimbangkan sejak 1970-an 81.1 milimeter (mm) - paras laut pada September 2016 Antartika kehilangan 134 gigatan (gigatonnes) ais setahun sejak 2002 Greenlad kehilangan 287 gigatan (gigatonnes) ais setahun sejak 2002 Pelepasan karbon dioksida (CO2) pada Disember 2016 pada kadar 405.25 ppm Amerika Syarikat ramal suhu bumi akan meningkat sebanyak 45° Celsius menjelang 2030 Proses mengurangkan kepekatan gas CO2 boleh makan masa antara 200 hingga 300 tahun Paras laut seluruh dunia meningkat sekitar 14 sentimeter (cm) dalam tempoh 10 tahun terakhir Pemanasan global beri kesan negatif kepada nisbah jantina spesies amfibia dan reptilia Jika suhu terlalu panas, populasi spesies amfibia dan reptilia betina lebih banyak berbanding jantan Kajian panel antara kerajaan mengenai perubahan iklim (IPCC) mendapati 98 peratus penyebab kenaikan suhu bumi disebabkan pembebasan gas CO2 Industri pengangkutan dan perkilangan menjadi penyumbang peningkatan suhu bumi apabila bahan api fosil digunakan sebagai sumber tenaga Bahan api fosil mempunyai kandungan karbon sangat tinggi selain pecahan seperti metana dan antrasit Peningkatan suhu dunia secara mendadak bermula sejak zaman revolusi perindustrian apabila manusia guna bahan api fosil secara meluas Aktiviti pembalakan menyebabkan kehilangan pelbagai spesies pokok Proses fotosintesis oleh tumbuhan hijau berfungsi sebagai penyerap CO2, bebaskan gas oksigen. Keratan akhbar – Berita Harian, 24 Januari 2017 (https://www.bharian.com.my/node/238852)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah Gas Rumah Hijau? Gas Rumah Hijau terdiri daripada gas karbon dioksida (CO2) – 76%, metana (CH4) – 16%, nitrus oksida (N2O) – 6% dan gas-gas florida – 2%. Gas Rumah Hijau paling banyak adalah gas karbon dioksida yang terhasil daripada pembakaran dan penafasan haiwan dan manusia. Semakin banyak pembakaran berlaku seperti pembakaran petrol dan diesel untuk menggerakkan kenderaan atau jentera; serta pembakaran arang batu dan gas asli untuk menghasilkan tenaga elektrik, semakin banyak gas karbon dioksida dihasilkan dan dibebaskan ke atmosfera. Akibat penebangan pokok dan pemusnahan hutan, semakin kurang tumbuh-tumbuhan untuk menyerap gas karbon dioksida. Ini menambahkan lebih banyak Gas Rumah Hijau yang memerangkap lebih banyak haba dan menyumbang kepada pemanasan global. Apakah kesan pemanasan global selain perubahan iklim? Peningkatan suhu global melebihi 2°C boleh mengakibatkan banyak kesan buruk kepada alam sekitar seperti perubahan iklim. Pemanasan global juga menyebabkan pencairan ais kontinental seperti glasier dari gunung yang mengalir ke laut lalu meningkatkan paras laut sehingga 2 meter lebih tinggi. Akibatnya, manusia kehilangan tempat tinggal dan penanaman terjejas. Pencairan aisberg seperti di Kutub Utara dan Kutub Selatan menyebabkan kehilangan habitat bagi haiwan di kutub serta melepaskan virus serta bakteria tertentu. Suhu air laut yang meningkat juga menyebabkan pelunturan batu karang yang boleh mengakibatkan ikan kehilangan tempat untuk bertelur dan membiak. Kesannya, ikan semakin berkurangan dan menjejaskan sumber makanan manusia.

BATU PAHAT: Pesisiran pantai serta tanah permukaan rendah di Malaysia akan hilang ditenggelami air laut secara kekal antara 0.2 meter sehingga 1.06 meter menjelang 2100 akibat kenaikan paras laut yang disebabkan pemanasan global. Kawasan yang paling kritikal berdepan ancaman ditenggelami air laut adalah di sepanjang timur laut dan pantai barat Semenanjung, pantai timur Sabah dan pantai barat daya Sarawak. Pengarah IPI UKM, Prof Datuk Dr Sharifah Mastura Syed Abdullah, berkata kajian kes hakisan pantai dan kenaikan paras air laut di Batu Pahat itu boleh dijadikan rujukan serta penanda aras mengenai fenomena sama yang berlaku di seluruh negara dan perlu diberi perhatian serius terutama bagi mengurangkan impak kepada kawasan penempatan serta kehidupan penduduk negara ini.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

“Menerusi Kajian Susulan Impak Peningkatan Aras Laut Akibat Perubahan Iklim terhadap Sosio Ekonomi di Pesisiran Pantai Batu Pahat, kita mendapati kesan utama kenaikan aras laut adalah kawasan dataran pantai rendah dan muara sungai berpotensi ditenggelami air dan mengalami banjir laut, sekali gus memberi impak terhadap sosio ekonomi kawasan kepadatan penduduk tinggi. “Kajian ini adalah susulan kajian yang dijalankan Institut Penyelidikan Hidraulik Kebangsaan Malaysia (NAHRIM) pada tahun 2010, yang mengenal pasti pesisiran pantai Semenanjung Malaysia akan mengalami kenaikan aras laut antara 0.25 meter hingga 0.52 meter pada tahun 2100,” katanya. Hasil kajian itu selari dengan penemuan pakar Fakulti Kejuruteraan Awam dan Alam Sekitar, Universiti Tun Hussein Onn Malaysia (UTHM), yang mendapati beberapa bandar di kawasan rendah di negara ini, terutama berhampiran pantai, mungkin ditenggelami air laut menjelang 2020 berikutan fenomena paras air laut meningkat akibat pemanasan global. Sharifah Mastura berkata, unjuran kawasan pesisir pantai Malaysia akan ditenggelami air laut yang dibuat berdasarkan pemerhatian satelit altimeter pada 2010 mendapati kenaikan aras laut di Malaysia lebih tinggi iaitu minimum 2.7 milimeter (mm) hingga 7.0 mm setahun berbanding anggaran kenaikan paras laut global dianggarkan hanya 1.8 mm hingga 3.1 mm setahun. “Sehubungan itu, penyelidik kami mengunjurkan menjelang tahun 2100 kawasan pesisir pantai Malaysia akan ditenggelami antara 0.2 meter sehingga 1.06 meter secara kekal, sekali gus negara bakal kehilangan tanah dalam jumlah yang besar sehingga ribuan hektar sekiranya tiada sebarang langkah pencegahan diambil. “Berdasarkan keputusan simulasi pada tahun 2013 pula mendapati peningkatan aras laut dijangka boleh masuk sejauh 12.9 kilometer ke kawasan darat terutama pada kawasan beralun lebar dan kawasan pantai landai yang mungkin bakal menjejaskan jaringan jalan raya, kawasan perumahan serta populasi,” katanya.

Selain itu, Prof Sharifah Mastura yang juga pemegang Kursi UKM-Yayasan Sime Darby mengenai perubahan iklim serta pemenang Anugerah Langkawi 2014 berkata, kajian dilakukan penyelidik IPI UKM turut menyenaraikan saranan serta beberapa langkah adaptasi bagi mengurangkan impak fenomena peningkatan aras laut itu supaya ia dapat diminimumkan. “Untuk melaksanakannya memang memerlukan kos yang besar, namun demi untuk memastikan masa depan penduduk di kawasan berkenaan terus terbela, sesuatu harus dilakukan,” katanya.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

INFO Hasil Kajian Kesan Hakisan Pantai dan Kenaikan Paras Air Laut di Batu Pahat â&#x20AC;˘ Kawasan seluas 1676.97 hektar di Batu Pahat diramal akan hilang ditenggelami air laut secara kekal pada tahun 2020 iaitu lima tahun lagi. â&#x20AC;˘ Tambahan sebanyak 1875.93 hektar lagi di Batu Pahat akan hilang ditenggelami air laut secara kekal pada tahun 2040 jika sebarang langkah pencegahan tidak dilaksanakan segera. Keratan akhbar â&#x20AC;&#x201C; Berita Harian, 16 Jun 2016 (https://www.bharian.com.my/node/61510)

PEMANASAN global bukanlah satu topik yang baharu, namun berapa ramaikah yang sedar mengenai kesan dan impak daripadanya. Sedar atau tidak, pemanasan dan perubahan iklim global kini menyebabkan paras air laut semakin naik. Ini berpunca daripada aktiviti peningkatan tahap gas yang memerangkap haba di atmosfera dan menyebabkan pemanasan global, juga dikenali sebagai kesan gas rumah hijau. Faktor lain kenaikan aras laut ialah perubahan iklim, termasuk pencairan glasier dan ais di kutub, pencairan ais di Greenland dan Antartika serta pengembangan haba lautan. Kawasan rendah tenggelam Ia menyebabkan paras air laut semakin meningkat sehingga banyak kawasan rendah semakin hilang atau istilah lainnya, tenggelam. Kajian oleh Pusat Kajian Pantai dan Oseanografi, Institut Penyelidikan Hidraulik Kebangsaan Malaysia (NAHRIM) mengunjurkan pada tahun 2100, air laut akan meningkat hingga 1.064 meter. Kajian itu berdasarkan laporan Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim (IPCC) dan unjuran kenaikan aras air laut diukur berdasarkan model Atmosphere-Ocean Global Climate Models atau General Circulation Models (AOGCMs). Pengarahnya, Mohd Radzi Abdul Hamid, berkata paras air di Malaysia juga akan terjejas akibat pencairan ais kerana ia akan menyebabkan perubahan kandungan air di kawasan Lautan Pasifik dan Laut China Selatan. Perubahan kandungan air di kawasan lautan ini akan menyebabkan peningkatan paras air laut, terutama di negeri yang menghadap Laut China Selatan seperti Terengganu, Kelantan, Pahang dan Johor. 81

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Akibatnya, pelbagai impak sudah dikesan terutamanya terhadap perubahan ekosistem bumi. Kajian mendapati paras air laut semakin meningkat setiap tahun. Ini kerana kajian pada tahun 1995 mengunjurkan kenaikan purata aras laut global adalah sebanyak 13 hingga 94 sentimeter bagi tahun 1990 sehingga tahun 2100. Perubahan drastik Bagaimanapun, pada tahun 2009, kajian yang dijalankan dengan penilaian semula dan beberapa penambahbaikan menunjukkan perubahan drastik terhadap unjuran perubahan purata aras laut iaitu 10 hingga 100 sentimeter dari tahun 2010 sehingga 2100. Ini kerana laporan penyelidik mendakwa ais polar yang menyelubungi Lautan Artik sedang mengalami pencairan pada kadar yang jauh lebih cepat daripada jangkaan awal saintis. Kesan peningkatan paras laut Jika kenaikan paras air melebihi paras bahaya, pelbagai kesan akan berlaku kepada penduduk dan kawasan berhampiran. Ini kerana 30 peratus daripada penduduk Malaysia tinggal di kawasan zon pantai iaitu 5 kilometer dari zon pasang surut. Kepadatan penduduk adalah tinggi di kawasan ini dengan 55 peratus kadar pekerjaan yang membabitkan pelbagai sektor perkhidmatan, perindustrian dan pertanian. Zon pantai juga kaya dengan kepelbagaian flora dan fauna. Kesan fizikal: Berlaku kebanjiran pantai dan kehilangan tempat tinggal selain hakisan tanah. Berlaku mendapan dan menyebabkan infrastruktur akan terjejas dan tidak sesuai untuk diduduki (roboh atau terhakis). Penduduk terpaksa dipindahkan, infrastruktur sedia ada perlu dibina semula, tanah hilang. Kesan sosio-ekonomi: Kehilangan nyawa, harta benda dan ekosistem semula jadi, aktiviti ekonomi terjejas, gangguan pada kesihatan dan mental serta pencemaran. Banyak kawasan pertanian akan terjejas. Kesan pencerobohan air masin Tidak ramai yang sedar kesan pencerobohan air masin masuk ke dalam sungai menjadikan sumber air tawar terjejas sekali gus menyebabkan sungai menjadi payau.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Paras air laut meningkat tetapi paras air sungai hanya di tahap yang sama dan akan menyebabkan aliran air sungai tidak dapat disalurkan ke laut. Akibatnya air laut akan memasuki sungai dan menyebabkan banyak hidupan air tawar berpindah selain tumbuhan di sekitar akan mati. Kesan pencerobohan air masin boleh dilihat sedang berlaku di Muar, Johor yang menjadikan punca sumber air utama penduduk di sana (iaitu sungai) terjejas. Begitu juga di kawasan Bagan Datoh, Perak yang mana banyak tanaman sawit mula menunjukkan perubahan dan mati. Ini adalah satu kesan peningkatan air laut yang menceroboh masuk ke kawasan daratan terutama ketika fenomena air pasang besar. Begitu juga dengan pokok bakau yang selama ini diketahui sebagai penghadang hakisan semula jadi yang semakin berkurangan atau mati. Puncanya, pokok bakau ini mempunyai sifat boleh bergerak menghampiri daratan jika paras air laut semakin meningkat. Tetapi disebabkan oleh pembangunan, pokok bakau tidak boleh bergerak menghampiri pantai dan akibatnya ia menjadi lemah seterusnya mati atau berpindah ke kawasan lain. Fenomena ketiadaan pokok bakau akan mengakibatkan berlaku hakisan teruk bukan saja di kawasan pantai tetapi terhadap pembangunan dan infrastruktur. Infrastruktur seperti jambatan dan bangunan akan terhakis. Kajian simulasi yang dijalankan oleh NAHRIM mendapati ada pergerakan infrastruktur, pergerakan batu dan hakisan jika paras air laut naik. Bagaimana hakisan tanah boleh berlaku Hakisan Semula Jadi - Arus pasang surut - Ombak besar (ketika pasang besar) - Peningkatan aras laut Akibat aktiviti manusia - Penebangan hutan bakau - Perlombongan pasir - Tebus guna tanah - Pembinaan jambatan, pelabuhan dan marina Kajian Hakisan Pantai Kebangsaan (NCES) menunjukkan 29 peratus daripada 4,809 kilometer pantai Malaysia mengalami hakisan.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kategori hakisan pantai dipecahkan berdasarkan faktor fizikal dan sosioekonomi: Kategori Satu: Memberi ancaman hakisan semasa yang kritikal terhadap nyawa dan harta benda. Kategori Dua: Hakisan adalah ketara dan dianggap mengancam nyawa dan harta benda dalam tempoh lima tahun sekiranya tiada pertahanan dibuat, selain memerlukan pemantauan seperti yang berlaku di Port Dickson, Negeri Sembilan. Kategori Tiga: Tiada ancaman hakisan terhadap harta benda atau ekonomi. Contoh seperti di Rompin, Pahang. Kawasan yang mengalami hakisan kritikal adalah seperti di Pantai Sabak, Kelantan; Pantai Bersih, Pulau Pinang; Kuala Perlis, Perlis dan Kuantan, Pahang. Kesan kenaikan paras air kepada hidupan laut Jumlah karbon dioksida (CO2) yang bertambah di udara, lebih banyak CO2 meresap ke dalam laut yang menyebabkan pertambahan suhu air laut. Peningkatan suhu air laut menjejaskan proses kitaran biologi, geologi dan kimia hidupan marin seperti ikan dan terumbu karang. Perubahan ekosistem menyebabkan ikan dan hidupan marin lain berpindah ke tempat yang lebih sejuk. Peningkatan suhu laut menyebabkan kelunturan karang. Situasi ini turut menjejaskan sumber pendapatan nelayan. Ini kerana kawasan perikanan semakin jauh ke tengah laut, selain ketiadaan pokok paya bakau dan pencerobohan air masin masuk ke dalam kawasan sungai. Ini kerana kawasan pesisir pantai yang ada terumbu karang, paya bakau dan muara sungai kaya dengan hidupan air. Kehilangan dan terjejasnya perkara ini menyebabkan sumber pendapatan nelayan turut terjejas. Keratan akhbar â&#x20AC;&#x201C; Berita Harian, 28 April 2015 (https://www.bharian.com.my/node/50260)

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Bagaimanakah pemanasan global dapat dikekang? Oleh itu, pelbagai usaha perlu dilakukan untuk mengurangkan Gas Rumah Hijau khususnya gas karbon dioksida ke atmosfera bagi mengekang pemanasan global. Antaranya ialah dengan mengurangkan pengeluaran gas karbon dioksida dan metana dalam pelbagai sektor. Satu gaya hidup baharu yang dipanggil Masyarakat Rendah Karbon boleh diamalkan. Masyarakat Rendah Karbon ini berpegang kepada 3 prinsip iaitu: â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘

Pengurangan karbon dalam semua sektor. Gaya hidup terarah pada gaya hidup sederhana dan kesedaran hidup berkualiti tinggi. Hidup bersama alam semula jadi.

Antara kaedah yang paling berkesan untuk mengurangkan pengeluaran gas karbon dioksida adalah dengan menggantikan aktiviti manusia dan industri yang melibatkan pembakaran. Misalnya pembakaran petrol untuk menggerakkan kenderaan boleh digantikan dengan kenderaan yang bergerak menggunakan bateri elektrik. Pembakaran arang batu untuk menghasilkan tenaga elektrik boleh digantikan dengan kaedah lain seperti tenaga suria, kuasa hidro dan biogas. Iklim Malaysia yang sentiasa panas disinari matahari sepanjang tahun membolehkan tenaga solar dilihat sebagai satu sumber tenaga yang sangat berpotensi untuk menggantikan penjanaan tenaga elektrik di negara ini melalui pembakaran arang batu. Hasil tenaga elektrik yang dijana daripada tenaga suria tidak melibatkan pembakaran justeru mengelakkan pembebasan gas karbon dioksida (gas rumah hijau) ke atmosfera.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah itu tenaga suria? 3 Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengenal sistem suria dan matahari. 2) Pelajar memahami terdapat dua bentuk pancaran tenaga suria ke bumi iaitu gelombang elektromagnet dan sinaran.

Pengenalan Sistem suria terdiri daripada matahari dan planet-planet yang terikat oleh graviti ke dalam orbit sekelilingnya. Sistem suria (solar system) diambil sempena nama Sol yang bermaksud matahari dalam bahasa Latin. Selain matahari, terdapat lapan planet utama iaitu Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh, Musytari, Zuhal, Uranus dan Neptun, dan planet kecil Pluto, serta asteroid dan komet di angkasa lepas. Sistem suria didominasi oleh matahari. Semua jasad dalam sistem suria bergerak mengelilingi matahari tidak kira berapa jauh jaraknya dari matahari.

Musytari Bumi

Utarid

Zuhrah

Uranus

Marikh

Pluto

Neptun Zuhal

Rajah 3.1. Sistem suria di angkasa lepas Matahari mempunyai diameter 1,391,980 kilometer dengan suhu permukaan 5500°C dan suhu teras 15 juta °C. Bumi merupakan planet ketiga yang terdekat dengan matahari dengan jarak purata 149,680,000 kilometer (93,026,724 batu). Cahaya matahari mengambil masa selama 8 minit untuk sampai ke bumi. Matahari merupakan satu bebola plasma yang mempunyai jisim 86

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

2 x 1030 kg. Matahari dipercayai terbentuk sejak 5,000 juta tahun dahulu. Untuk kekal bersinar, matahari yang terdiri daripada gas panas, akan menukar unsur hidrogen kepada helium melalui tindak balas pelakuran nuklear pada kadar 600 juta tan sesaat. Ini menyebabkan matahari kehilangan 4 juta tan jisim setiap saat. Kepadatan jisim matahari adalah 1.41 kali lebih padat berbanding jisim air. Matahari memerlukan 25.04 hari Bumi untuk melengkapkan satu putaran dan mempunyai graviti 27.9 kali berbanding graviti Bumi. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan bumi dikenali sebagai pemalar suria yang menyamai 1.37 kilowatt semeter persegi setiap saat. Tenaga suria adalah tenaga yang terhasil daripada teras matahari. Tenaga suria ini wujud melalui proses termonuklear yang menukarkan hidrogen kepada helium. Tenaga matahari dipancarkan ke bumi melalui dua bentuk iaitu gelombang elektromagnet dan sinaran. Gelombang ini dinamakan sinaran elektromagnet kerana ia memancar dari zarah bercas. Zarah-zarah ini melalui ruang kosong, udara dan bahan lain. Selain bertindak sebagai gelombang, ia juga bertindak sebagai aliran zarah yang tidak berjisim sebagai sinaran atau bahasa saintifiknya adalah foton. Rajah 3.2 menunjukkan spektrum elekromagnet yang mengandungi panjang gelombang dan foton. Foton dengan tenaga paling tinggi mempunyai panjang gelombang paling pendek. Julat sepenuhnya panjang gelombang dan tenaga foton digelar spektrum elektromagnet. Spektrum elektromagnet terdiri daripada sinar gama, sinar-X, ultralembayung (UV), cahaya boleh nampak, inframerah (IR), gelombang mikro, gelombang panjang dan gelombang radio. Sinar Matahari

Gelombang Elektromagnetik Tidak Tampak Sinar Sinar Sinar Cosmo Gamma X 10μ

Tampak

Ultra Violet

0.2μ

Ultra Infra Red 4μ

Panjang gelombang

Gel. Gel. Gel. Mikro Panjang Radio

1000μ

Dekat 0.75μ

1 μ = mikron : 1000

Tidak Tampak

Sedang 1.5μ

Sinar FIR

4μ

1000μ

Sinar Bio Genetik 6μ

14μ

Panjang gelombang adalah jarak antara 2 titik

Rajah 3.2 Spektrum elektromagnet dan komponennya Cahaya boleh nampak ditakrifkan sebagai panjang gelombang yang boleh dilihat oleh mata manusia. Cahaya boleh nampak terletak di antara inframerah (IR) dan ultralembayung (UV). Cahaya boleh nampak mempunyai frekuensi kira-kira 4 × 1014 hingga 8 × 1014 kitaran sesaat, atau hertz (Hz) dengan panjang gelombang yang bermula dengan 380 nm (1.5 × 105 inci) hingga 740 nanometer (nm) atau 2.9 × 105 inci. Cahaya yang terlihat di hujung bawah spektrum cahaya kelihatan merah dengan panjang gelombang kira-kira 740 nm, dilihat sebagai merah. Manakala 87

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

cahaya yang terletak di tengah-tengah spektrum dilihat sebagai hijau; dan cahaya pada hujung atas spektrum, kelihatan biru dengan panjang gelombang kira-kira 380 nm. Ketiga-tiga warna ini iaitu merah (R), hijau (G) dan biru (B) merupakan tiga warna asas. Warna-warna lain yang kelihatan pada mata kita adalah campuran warna RGB itu. Sebagai contoh, warna kuning mengandungi warna merah dan warna hijau. Manakala warna sian (cyan) pula adalah campuran warna hijau dan warna biru. Magenta adalah campuran warna merah dan warna biru. Cahaya putih adalah kombinasi semua warna. Hitam menunjukkan ketiadaan cahaya. Isaac Newton merupakan saintis pertama yang menyedari bahawa cahaya putih terdiri daripada warna-warna. Beliau menyedarinya pada tahun 1666 apabila beliau melihat cahaya matahari melalui celah sempit dan kemudian prisma digunakan untuk memancarkan spektrum warna ke dinding. Formula tenaga foton boleh digunakan untuk mengira tenaga bagi setiap warna. Persamaan bagi tenaga foton adalah; E adalah tenaga foton, h ialah pemalar Planck dengan nilai piawai 6.63 x 1034 m2kg/s , c ialah kelajuan cahaya dalam vakum dengan nilai piawai ~3 x 108m/s dan Îť ialah panjang gelombang foton. Oleh kerana h dan c adalah pemalar, perubahan tenaga foton adalah berkadar songsang dengan panjang gelombang Îť. Ini bermaksud, semakin tinggi nilai panjang gelombang, semakin rendah tenaganya. Warna biru mempunyai tenaga yang lebih tinggi kerana panjang gelombang biru lebih rendah daripada merah. Teknologi tenaga suria adalah teknologi yang menggunakan dua komponen utama tenaga suria, iaitu cahaya dan haba. Teknologi tenaga suria yang menggunakan cahaya matahari untuk menghasilkan tenaga elektrik dinamakan fotovoltan (PV). Manakala teknologi tenaga suria yang menggunakan haba untuk sistem pemanas air dinamakan suria terma. Bab seterusnya akan membincangkan kedua-dua teknologi tenaga suria berasaskan cahaya dan haba ini.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Bagaimanakah sel suria berfungsi?

Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menerangkan prinsip kerja sel suria. 2) Pelajar dapat mengenal pasti faktor-faktor yang mempengaruhi fungsi sel suria.

Pengenalan Sel suria ataupun dikenali sebagai sel fotovoltan (PV), adalah peranti elektrik yang menukar tenaga cahaya secara terus kepada tenaga elektrik dengan kesan fotovoltan. Kesan ini merupakan hasil daripada fenomena fizikal dan kimia. Ia adalah satu bentuk sel fotoelektrik, ditakrifkan sebagai peranti yang mengeluarkan output yang bercirikan elektrik seperti arus, voltan, dan rintangan. Ciri ini berbeza apabila terdedah kepada cahaya dengan keamatan yang berbeza. Setiap peranti sel suria boleh digabungkan untuk membentuk panel suria. Satu sel suria silikon boleh menghasilkan voltan litar terbuka kira-kira 0.5 hingga 0.6 volt. Bahan Semikonduktor Sel suria diperbuat daripada bahan semikonduktor seperti silikon dan galium arsenik (GaAs) yang mempunyai jurang tenaga yang setanding dengan spektrum cahaya matahari. GaAs juga digunakan untuk sel suria filem tipis tunggal-kristal. Walaupun sel-sel GaAs sangat mahal, ia memegang rekod dunia bagi kecekapan untuk satu sel suria tunggal iaitu pada 28.8%. Silikon (Si) pula merupakan bahan semikonduktor yang digunakan secara meluas dalam bidang sel suria. Sel suria silikon adalah sel suria generasi pertama yang mendominasi pasaran fotovoltan dunia. Silikon adalah salah satu unsur dalam Kumpulan IV pada Jadual Berkala Unsur dan memiliki 4 elektron di petala terluarnya yang juga dikenali sebagai elektron valens. Penambahan bendasing melalui proses pendopan (doping) pada silikon mewujudkan semikonduktor jenis-p dan jenis-n.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Semikonduktor Jenis-p dan Jenis-n

N-Type

Penderma bendasing menyumbang kepada elektron bebas

P-Type Penerima bendasing menghasilkan lohong

Jenis N: Semikonduktor jenis-n terhasil apabila unsur daripada Kumpulan V (pentavalen) pada Jadual Berkala Unsur didopkan pada silikon (Si). Penambahan unsur pentavalen yang memiliki lima elekton valens kepada Si yang hanya memiliki empat elektron valens menyumbang kepada penghasilan satu elektron bebas, yang bersifat negatif. Contoh pentavalen adalah seperti antimoni, arsenik atau fosforus. Kebiasaannya dalam proses pembuatan sel suria silikon, fosforus yang digunakan untuk dalam proses penyebaran adalah fosforida oksitriklorida dan gas fosfin (PH3). Jenis P: Semikonduktor jenis-p terhasil apabila unsur daripada Kumpulan III (trivalen) pada Jadual Berkala Unsur didopkan pada silikon (Si). Penambahan unsur trivalen yang memiliki tiga elekton valens kepada Si yang mempunyai empat elektron valens menyumbang kepada penghasilan satu lohong yang bersifat positif. Contoh trivalen adalah seperti boron, aluminium atau galium. Kebiasaannya gas diborane (B2H6), dan boron pepejal digunakan untuk dalam proses penyebaran boron ke dalam Si. Semikonduktor jenis-n dan jenis-p merupakan tunjang dalam pengoperasian sel suria silikon. Simpang p-n akan wujud apabila semikonduktor jenis-p dan jenis-n dirapatkan sekaligus mewujudkan satu medan elektrik. Medan elektrik ini mampu menggerakkan elektron dari semikonduktor ke elektrod. Pergerakan elektron akan menghasilkan arus elektrik. Jurang Tenaga Semikonduktor (Eg) Definisi Jurang Tenaga adalah perbezaan tenaga di antara jalur valensi dan jalur konduksi bahan semikonduktor yang terdiri daripada pelbagai nilai tenaga. Jurang tenaga ini penting dalam menentukan keupayaan bahan tersebut dalam menyerap sinaran matahari. Rajah 4.1 menunjukkan hubungan antara jurang tenaga dengan keupayaan serapan cahaya matahari oleh sel suria. Senarai bahan semikonduktor dengan nilai jurang https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_semiconductor_materials 90

tenaga

boleh

dirujuk

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panjang Gelombang (Îźm) 0.25 1800

0.5

Pancaran Spektrum (Wm-2 Îźm-1)

Eg6 = 2.4

0.75

1.25

Eg5 = 1.84

1600

1.5

1.75

Spektrum Air Mass 1.5G

Eg4 = 1.43

1400

Eg3 = 1.12

1200

Eg2 = 0.95

1000

Eg1 = 0.7

700 600 400

Tenaga (eV)

200

3.0

2.0

1.5

1.0

0.8

0.7

0.0

Sel suria berjurang tenaga tinggi

Dua simpang tandem berasaskan bahan tandem yang berprestasi tinggi

Sel suria silikon Sel suria tandem dwisimpang yang berjurang tenaga rendah

Rajah 4.1: Spektrum cahaya dengan nilai jurang tenaga yang berbeza yang mampu diserap oleh berbagai struktur sel suria Prinsip Asas Operasi Sel Suria Rajah 4.2 menunjukkan struktur asas sesebuah sel suria yang terdiri daripada semikonduktor jenis-p dan jenis-n yang diapit oleh lapisan katod dan anod.

Radiasi Suria (cahaya foton)

Jalur Pengaliran Logam

Aliran elektron

Glass Lens

Lebih kurang 0.58V DC

Silikon jenis-N Lapisan pemisahan

-ve elektron Substrat

Silikon jenis-P +ve Lohong PV Cell Symbol

Rajah 4.2: Susunan struktur sesebuah sel suria silikon

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Prinsip operasi sel suria memerlukan tiga langkah:• •

•

Foton di bawah cahaya matahari terkena pada panel suria dan diserap oleh bahan semikonduktor, contoh seperti silikon. Elektron teruja dari orbital molekul/atom semasa mereka. Apabila teruja, elektron boleh melepaskan tenaga sebagai haba dan kembali ke orbitnya atau bergerak melalui sel sehingga ia mencapai elektrod. Pergerakan elektron itu menghasilkan arus elektrik. Ikatan kimia bahan sangat penting untuk proses ini berfungsi, dan biasanya silikon digunakan dalam dua lapisan, iaitu lapisan jenis-p iaitu silikon terdop dengan boron dan lapisan jenis-n iaitu silikon terdop fosforus. Simpang p-n ini akan mewujudkan medan elektrik yang mana akan memacu dan mengarahkan arus elektron mengikut elektrod. Julat sel suria menukarkan tenaga suria kepada jumlah arus langsung (DC) yang boleh digunakan. Penyongsang boleh menukarkan arus terus (DC) kepada arus ulang-alik (AC).

Sel suria dibuat sekeping demi sekeping. Gabungan beberapa keping sel suria menghasilkan sebuah modul suria. Gabungan beberapa buah modul suria menghasilkan panel suria dan gabungan beberapa panel suria menghasilkan susunan suria (solar array).

Dari sel suria ke sistem PV Modul Suria Sel suria

Meter Elektrik Pemisah AC

Sistem PV

Kotak ﬁus Inverter Bateri Pengawal caj Meter penjanaan

Gabungan panel suria

Panel Suria

Pemisah DC Pemasangan kabel mounting Sistem pengesan

Rajah 4.3: Daripada Sel Suria kepada Sistem Fotovoltan

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Sel suria yang mendominasi pasaran adalah sel suria generasi pertama iaitu sel suria jenis silikon. Sel suria ini bersifat stabil, berkecekapan tinggi dan mempunyai jangkahayat yang tinggi iaitu 25 tahun. Terdapat pelbagai jenis sel suria lain yang berada dalam pasaran dan masih dalam fasa penyelidikan iaitu (i) sel suria organik, (ii) sel suria peka pewarna, (iii) sel suria perovskit dan (iv) sel suria titik kuantum. Banyak penyelidikan dijalankan bertujuan menghasilkan sel suria yang berkecekapan tinggi pada kos penghasilan yang rendah dan mempunyai jangka hayat yang tinggi. Rajah 4.4 menunjukkan kecekapan sel suria bagi beberapa jenis sel suria sejak tahun 1975 sehingga yang terkini.

Rajah 4.4: Kecekapan Peranti Generasi Sel Suria

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah sistem yang digunakan untuk menjana elektrik daripada sel suria? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat mengetahui komponen-komponen yang terkandung di dalam sistem kuasa suria.

Jenis Sistem Kuasa Suria Sistem kuasa suria terdiri daripada tiga jenis utama iaitu sistem kuasa suria bersama grid, sistem kuasa suria bersama grid dengan bateri; dan sistem kuasa suria tanpa grid. Tiga jenis sistem utama ini berbeza dari sudut bagaimanakah ia berkait rapat dengan infrastruktur utiliti tradisional yang dikenali sebagai grid. Modulariti dan fleksibiliti kuasa suria membolehkan pengguna mempunyai sistem yang bersesuaian dengan keperluan dan keutamaan mereka. Sebagai contoh, kuasa penuh atau separa yang digunakan untuk rumah atau perindustrian; kuasa suria ini boleh bertindak sebagai sumber kuasa untuk aplikasi tertentu. Ia boleh dijadikan sebagai elektrik untuk barangan elektrik atau untuk sistem keselamatan rumah. Setiap sistem mempunyai kekuatan yang boleh menentukan kesesuaian penggunaan mengikut keperluan. Sistem kuasa suria bersama grid Sistem kuasa suria bersama grid disambungkan terus ke rumah dan grid utiliti elektrik tradisional. Sistem bersama grid membolehkan pemilik rumah mendapatkan kuasa sama ada dari sistem elektrik rumah atau grid utiliti. Pertukaran antara sistem yang digunakan oleh kediaman dan grid adalah lancar. Kelebihan utama sistem ini adalah keupayaan untuk mengimbangi penghasilan kuasa dan keperluan kuasa rumah. Apabila sistem bersama grid menghasilkan lebih banyak kuasa berbanding dengan penggunaan kuasa rumah, lebihan itu boleh dijual kembali ke utiliti dalam amalan yang dikenali sebagai â&#x20AC;&#x153;permeteran bersihâ&#x20AC;?. Apabila sistem ini, tidak menghasilkan kuasa yang mencukupi, rumah boleh menarik kuasa dari grid utiliti. Sistem bersama grid adalah sistem berkos rendah untuk kediaman, kerana komponen yang diperlukan adalah sedikit. Rajah 5.1 menunjukkan contoh sistem kuasa suria bersama grid.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panel Suria Grid Utiliti

Inverter

Rajah 5.1: Sistem kuasa suria bersama grid utiliti Sistem kuasa suria bersama grid dengan bateri Sistem kuasa suria bersama grid juga disambungkan kepada grid kuasa utiliti tradisional dengan bateri ditambah ke dalam sistem. Penambahan bateri membolehkan sistem mengimbangi penghasilan dan permintaan, serta melindungi daripada berlakunya gangguan kuasa. Penghasilan tenaga dari sistem elektrik kuasa suria, bergantung kepada cahaya matahari. Apabila pancaran cahaya matahari maksimum, penghasilan dapat melebihi permintaan. Apabila penghasilan melebihi permintaan, kuasa berlebihan boleh mengecas bateri yang menyimpan elektrik. Sekiranya sistem menghasilkan kurang elektrik daripada yang diperlukan oleh rumah, bateri boleh menampung kekurangan itu. Sistem kuasa suria tanpa grid Sistem kuasa suria tanpa grid, terputus sepenuhnya dari grid kuasa utiliti tradisional. Tanpa sambungan ke grid utiliti, bateri adalah penting untuk mengimbangi tempoh penghasilan berlebihan dan permintaan yang berlebihan. Kebiasaannya, penjana elektrik ditambah ke dalam sistem untuk menampung kekurangan kuasa apabila sistem suria tidak menghasilkan tenaga dan bateri nyahcas. Penjana digunakan sebagai sumber kuasa sepanjang tempoh pengeluaran berlebihan yang berterusan atau permintaan yang luar biasa. Komponen utama sistem kuasa suria Sistem elektrik suria rumah yang lengkap memerlukan komponen untuk menghasilkan elektrik, menukarkan kuasa ke dalam arus ulang-alik yang boleh digunakan oleh peralatan rumah, menyimpan lebihan elektrik dan mengekalkan keselamatan. Rajah 5.2 menunjukkan komponenkomponen utama sistem kuasa suria. 95

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Panel kuasa suria Panel kuasa suria adalah komponen paling banyak digunakan dalam sistem elektrik kuasa suria untuk kediaman. Panel kuasa suria dipasang di luar rumah, biasanya di atas bumbung dan menukarkan cahaya matahari kepada tenaga elektrik. Kaedah fotovoltan ialah proses menukarkan cahaya matahari kepada tenaga elektrik. Proses ini memberikan nama ganti kepada panel kuasa suria sebagai panel suria. Panel kuasa suria memberikan takrifan output dalam watt. Takrifan ini adalah maksimum yang dapat dihasilkan oleh panel di bawah keadaan yang ideal. Output per panel antara 10 dan 300 watt, dengan 100 watt menjadi konfigurasi biasa.

Panel suria di atas jajaran

Jajaran Pemutus DC

Pengawal Caj

Bateri/Penjana Simpanan Sistem meter

Inventer Panel Pemutus DC

Panel Pemutus AC

Rajah 5.2: Komponen-komponen utama sistem kuasa suria untuk menjana elektrik di rumah Pemasangan rak jajaran suria Panel suria digabungkan dalam jajaran dan biasanya dipasang dalam salah satu daripada tiga cara: pada bumbung; di kutub dalam jajaran yang bebas; atau langsung di atas tanah. Sistem pemasangan bumbung adalah yang paling biasa dan mungkin diperlukan oleh peraturanperaturan zon. Pendekatan ini adalah estetik dan cekap. Kelemahan utama pemasangan bumbung ialah penyelenggaraan. Bagi bumbung yang tinggi, kerja pembersihan kotoran atau membaik pulih sistem mungkin menjadi masalah. Kebiasaannya panel tidak memerlukan banyak penyelenggaraan, namun bagi kedudukan yang bebas, panel yang dipasang pada tiang, ketinggiannya boleh dilaras bagi memudahkan penyelenggaraan. Walaupun penyelenggaraannya

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

adalah mudah, susunan ini memerlukan ruang tambahan untuk tatasusunan yang perlu dipertimbangkan. Sistem tanah adalah mudah dan sederhana, tetapi tidak boleh digunakan di kawasan yang bersalji. Ruang adalah faktor yang perlu dipertimbangkan dalam hal ini sama ada pemasangan secara kekal mahupun yang boleh bergerak. Pemasangan kekal ditetapkan mengikut ketinggian dan sudut yang tidak bergerak. Oleh kerana sudut matahari berubah sepanjang tahun, ketinggian dan sudut pemasangan susunan tetap adalah kompromi bagi membolehkan sudut optimum diperoleh supaya pemasangan kurang mahal dan kurang kompleks. Susunan pengesan bergerak mengikut arah pancaran matahari. Susunan pengesan bergerak ke timur atau ke barat mengikuti matahari dan penyesuaian sudut dipastikan untuk kekal optimum sekiranya arah pancaran matahari berubah. Jajaran pemutus DC Jajaran pemutus DC digunakan untuk memutuskan jajaran suria dari rumah untuk penyelenggaraan. Ia dipanggil pemutus sambungan DC kerana arus kuasa suria menghasilkan kuasa DC (arus terus). Pembalik/Penyongsang (Inverter) Panel kuasa suria dan bateri menghasilkan kuasa DC (arus terus). Peralatan rumah yang piawai menggunakan kuasa AC (arus ulang alik). Inverter menukar kuasa DC yang dihasilkan oleh panel kuasa suria dan bateri kepada kuasa AC yang diperlukan oleh perkakasan. Pek bateri Sistem tenaga suria menghasilkan elektrik pada waktu siang iaitu semasa matahari bersinar. Rumah anda memerlukan elektrik pada waktu malam, ketika cuaca mendung dan apabila matahari tidak bersinar. Bagi menyelesaikan permasalahan ini, bateri boleh ditambah ke dalam sistem. Meter kuasa, meter utiliti, dan meter kilowatt Bagi sistem yang terikat dengan penggunaan grid utiliti, meter kuasa mengukur jumlah kuasa yang digunakan dari grid. Dalam sistem yang direka untuk menjual kuasa utiliti, meter kuasa juga mengukur jumlah kuasa sistem kuasa suria yang dihantar ke grid.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Penjana simpanan Bagi sistem yang tidak terikat dengan penggunaan grid utiliti, penjana simpanan digunakan untuk menyediakan kuasa semasa tempoh sistem pengeluaran rendah disebabkan cuaca buruk atau permintaan isi rumah yang tinggi. Pemilik rumah yang bimbang dengan impak penggunaan penjana terhadap alam sekitar boleh memasang penjana yang menggunakan bahan bakar alternatif selain daripada petrol seperti biodisel. Panel pemutus, panel AC, dan panel pemutus litar Panel pemutus adalah sumber kuasa yang disambungkan ke litar elektrik di rumah. Litar adalah laluan berterusan wayar yang menghubungkan cawangan dan lampu dalam sistem elektrik. Bagi setiap litar terdapat pemutus litar. Pemutus litar menghalang peralatan pada litar daripada menarik terlalu banyak elektrik yang akan menyebabkan kebakaran. Apabila peralatan pada permintaan litar terlalu banyak elektrik, pemutus litar akan bertindak memutuskan arus eletrik tersebut. Pengawal cas Pengawal cas juga dikenali sebagai pengatur cas, berfungsi untuk mengekalkan voltan pengecasan yang sesuai untuk bateri. Jika sesuatu bateri diberi voltan secara berterusan, ini akan menyebabkan bateri terlebih cas. Pengawal cas bertindak untuk mengawal voltan, menghalang pengecasan berlebihan dan membenarkan pengecasan apabila diperlukan. Tidak semua sistem mempunyai bateri.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Bagaimanakah Pengumpul Terma berfungsi? 6 Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menerangkan jenis-jenis haba. 2) Pelajar dapat menerangkan fungsi pengumpul terma suria untuk menukar haba kepada tenaga.

Pengenalan Pengumpul Terma Suria Pengumpul terma suria merupakan komponen utama di dalam sistem kuasa suria. Pengumpul terma suria merupakan penukar haba yang akan menukar tenaga daripada radiasi suria kepada tenaga dalaman medium pengangkutan bendalir seperti air atau cecair lain. Ia menukar radiasi suria kepada haba dan memindahkannya kepada bendalir yang mengalir ke seluruh sistem.

Gelung pengumpul

pemeluwap paip haba sambungan untuk memutarkan keseluruhan tiub vakum paip paksi bersama untuk pengangkutan haba oleh cecair gelung pengumpul penyerap Tiub gelas vakum

Tiub vakum bertiub langsung

Gelung pengumpul

paip haba untuk pengangkutan haba dengan wap Peranti pemindahan haba (kering) aliran wap untuk pengangkutan tenaga ďŹ lem cecair disebabkan oleh aliran balik wap pekat penyerap Tiub gelas vakum

Tiub vakum berprinsip paip-haba

Rajah 6.1: Pengumpul suria sebagai penukar haba yang menukar tenaga dari sinaran suria kepada tenaga dalam bendalir Pemanasan menggunakan tenaga suria bukanlah mudah. Mengumpul cahaya matahari untuk kegunaan seharian adalah sukar kerana tenaga suria yang sampai ke bumi akan tersebar ke kawasan yang luas. Jumlah tenaga suria yang diterima oleh sesuatu kawasan bergantung kepada masa pada hari itu, musim pada tahun itu, jumlah awan di langit dan jarak ke khatulistiwa bumi. Pengumpul suria merupakan salah satu kaedah yang boleh digunakan untuk memerangkap cahaya matahari dan menukarnya kepada tenaga haba yang boleh digunakan. Kereta yang 99

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

tertutup pada hari yang cerah diibaratkan sebagai pengumpul suria. Apabila cahaya matahari melalui cermin tingkap kereta, penutup tempat duduk, dinding dan lantai kereta akan menyerap cahaya matahari. Tenaga yang diserap ditukarkan kepada haba. Cermin tingkap kereta membenarkan cahaya matahari masuk tetapi menghalang haba keluar.

PENGUMPUL SURIA Tenaga Suria Haba

Pada cuaca panas, kereta yang tertutup bertindak sebagai pengumpul suria. Tenaga suria menembusi kaca, terperangkap di dalam kereta dan meningkatkan suhu. Keadaan dalam kereta berubah menjadi panas.

Rajah 6.2: Contoh mudah pengumpul suria Tenaga terma suria merupakan tenaga yang digunakan untuk mendapatkan haba daripada tenaga suria. Pengumpul suria dapat dibahagikan kepada dua kategori: bukan penumpu dan penumpu.

100

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Suhu rekabentuk

«Besar» Pengumpul Parabola dan Fresnel

250-450°C

<<Kecil>> Pengumpul Parabolik Palung dan Fresnel; Pengumpul Plat Plat Tinggi Vakum (Termaju); Pengumpul Tiub yang dikosongkan

120-250°C

Pengumpul tiub yang dikosongkan; Pengumpul Plat Maju CPC

80-120°C < 80°C

Pengumpul Plat Rata Piawai

< 40°C

Pengumpul tidak terlindung Faktor Kepekatan 1

Rajah 6.3: Graf suhu pengumpul tenaga suria Secara asasnya, tenaga suria akan melalui satu lapisan yang dibuat daripada kaca bersepuh dan akan diserap oleh bendalir (air atau bendalir lain). Tenaga suria akan mengujakan molekul bendalir dan seterusnya menghasilkan haba. Kaca bersepuh menghalang haba daripada terlepas keluar sekali gus memerangkap haba secara efektif. Apabila haba telah dikumpul, ia dapat digunakan untuk pemanasan seperti penghasilan air panas serta stim untuk kegunaan harian atau industri. Akan tetapi, beberapa prinsip asas haba perlulah difahami sebelum haba yang dikumpul ini dapat digunakan. Apa itu Haba? Haba merupakan satu bentuk tenaga berkaitan pergerakan molekul-molekul. Apabila gelombang elektromagnet daripada matahari terkena pada sesuatu objek, gelombang ini akan mengujakan molekul-molekul di dalam objek tersebut mengakibatkan molekul-molekul ini bergerak. Pergerakan molekul ini dipanggil haba. Haba sentiasa bergerak daripada kawasan bersuhu tinggi ke kawasan bersuhu rendah sehingga kedua-dua kawasan tersebut mempunyai suhu yang sama. Kejadian ini dikenali sebagai pemindahan haba. Jika dua objek diletakkan bersebelahan antara satu sama lain, objek yang lebih hangat akan menyejuk disebabkan oleh pemindahan haba ke objek yang lebih sejuk. Objek yang sejuk itu pula akan menjadi hangat. Pemindahan haba ini dipengaruhi oleh perbezaan suhu antara objek. Pemindahan haba adalah berkadaran dengan perbezaan suhu. Semakin besar perbezaan suhu antara objek, semakin laju pergerakan haba.

101

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Memahami Pergerakan Haba Pemahaman tentang tenaga terma suria perlulah didahului dengan pemahaman berkenaan pergerakan haba. Pemahaman ini sangat penting untuk aplikasi tenaga suria pasif. Pergerakan haba dibahagikan kepada tiga pergerakan asas fizikal. â&#x20AC;˘ Konduksi â&#x20AC;˘ Perolakan â&#x20AC;˘ Sinaran Konduksi Konduksi merupakan pemindahan haba melalui bahan padu, atau pemindahan haba daripada satu bahan ke bahan yang lain apabila permukaan kedua-dua bahan ini bersentuhan. Konduksi haba adalah lebih mudah melalui satu bahan padu berbanding beberapa lapisan bahan walaupun kedudukan lapisan-lapisan ini sangat rapat antara satu sama lain. Ini sangat penting kerana konduksi haba melalui bahan bangunan adalah sumber kehilangan haba yang utama. Perolakan Perolakan ialah pemindahan haba melalui bendalir seperti udara atau air. Perolakan semula jadi adalah berpunca daripada pemanasan dan penyejukan udara di dalam sesuatu ruang apabila ia menyentuh objek. Apabila udara dihangatkan, ia akan mengembang sekaligus menyebabkan ketumpatannya menjadi lebih rendah berbanding udara sejuk di sekelilingnya. Ketumpatannya yang rendah berbanding udara sejuk menyebabkannya beralih ke atas. Apabila udara menyejuk, ketumpatannya meningkat dan ia akan beralih ke bawah seperti keadaan sebelum ia dipanaskan. Pergerakan udara ini dipanggil arus perolakan. Sinaran Sinaran merupakan pemindahan haba melalui gelombang elektromagnet. Pemindahan tenaga daripada matahari merentangi ruang kosong adalah melalui sinaran. Sinaran berlaku tanpa penglibatan sebarang bentuk fizikal sebagai medium. Matahari memancarkan pelbagai bentuk sinaran elektromagnet di dalam pelbagai kuantiti. Objek gelap menyerap lebih banyak sinaran boleh nampak manakala objek cerah memantulkan lebih banyak sinaran boleh nampak.

102

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pengaliran Perolakan

Sinaran

Rajah 6.4: Perbezaan antara Konduksi, Perolakan dan Sinaran Bagaimanakah terma suria berfungsi? Boleh lihat video di bawah: https://www.youtube.com/watch?v=FgjfJGfusdE https://www.youtube.com/watch?v=D-ZwwrFGmrY https://www.youtube.com/watch?v=VKe4HU2yYmA https://www.youtube.com/watch?v=e28aOibxjuk

103

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah sistem yang digunakan untuk menghasilkan air panas daripada sistem terma suria? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menerangkan mekanisma penghasilan air panas daripada sistem terma suria. 2) Pelajar dapat mengenal pasti komponen-komponen yang terdapat dalam sistem terma suria untuk menghasilkan air panas.

KOMPONEN SISTEM TERMA SURIA Prinsip asas pemanas air suria ialah air akan melalui panel terma suria yang akan memanaskan air. Panel terma suria berhubung dengan matahari secara langsung dan tenaga yang terhasil akan digunakan untuk memanaskan air. Air tersebut akan melalui tangki simpanan bertebat yang akan menyimpan air panas tersebut untuk kegunaan seterusnya. Sistem pemanas air suria mengandungi komponen-komponen berikut: • • •

•

104

Panel terma suria (juga dikenali sebagai pengumpul), dipasang di atas bumbung atau tanah menggunakan kerangka daripada plat rata atau tiub vakum. Bendalir pemindah haba – sama ada air, etilena glikol, (juga dikenali sebagai antibeku), atau campuran kedua-duanya. Gegelung pemindah haba di dalam silinder air – ‘gegelung berkembar’ ini akan menggantikan silinder sedia ada termasuk gegelung sokongan daripada pemanas sedia ada untuk pemanasan air tambahan apabila diperlukan. Pam yang akan mengedarkan bendalir pemindah haba antara panel dan silinder (kebiasaannya, pam ini dijana oleh tenaga elektrik utama tetapi boleh juga dijana oleh sel fotovoltan kecil) Paip-paip bertebat antara panel dan silinder air – dikenali sebagai paip aliran dan pembalik.

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Haba dari matahari ... ... untuk air panas

...untuk pemanasan Pengumpul

Pengumpul

Pengawal suria

Air panas

Pengumpul

pemanasan Silinder penyimpanan air

Pengawal suria

Pemanasan tambahan

Penyimpanan gabung

Pemanasan tambahan

Pengubah haba Sambungan air 1 Sinar matahari memancar pada pengumpul dan cecair pemindahan haba

2 Cecair pemindahan haba, meningkat sehingga 90Â°C, disalurkan antara pengumpul dan silinder simpanan air

Pengubah haba Sambungan air

3 Penukar haba memindahkan haba suria ke silinder simpanan air

4 Silinder simpanan air menjadikan haba boleh dipakai waktu malam dan sejuk

Rajah 7.1: Panel pemanas air suria bumbung Berikut merupakan rumusan mudah bagaimana panel pemanas air suria bumbung berfungsi: 1. 2. 3.

5. 6.

Pada panel yang paling mudah, matahari memanaskan air yang mengalir di dalam litar melalui pengumpul (panel di atas bumbung). Air yang meninggalkan pengumpul adalah lebih panas daripada air yang memasuki pengumpul dan membawa habanya ke tangki air panas anda. Air tersebut tidak akan memenuhi tangki anda, sebaliknya ia akan mengalir ke dalam paip di satu bahagian tangki tersebut dan keluar melalui paip lain di sebelah yang bertentangan, seterusnya akan melalui gegelung paip kuprum (pemindah haba) di dalam tangki tersebut dan memindahkan habanya ketika melaluinya. Anda boleh mengalirkan air panas daripada tangki tersebut pada bila-bila masa tanpa mempengaruhi panel operasi. Disebabkan panel ini tidak akan menghasilkan haba pada setiap masa, tangki anda juga akan memerlukan sumber lain untuk pemanasan seperti pemanas gas atau pemanas rendaman elektrik. Air sejuk daripada pemindah haba akan kembali ke panel untuk memerangkap lebih banyak haba. Pam elektrik (dijana oleh sumber tenaga elektrik biasa atau oleh sel fotovoltan di atas bumbung) memastikan air bergerak melalui litar antara pengumpul dan tangki air.

105

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

1 2 6

3 5

Rajah 7.2: Bagaimana panel pemanas air suria bumbung berfungsi? Pengumpul merupakan komponen utama sistem terma suria dan kebiasaannya dipasang di atas bumbung bangunan itu. Pengumpul mempunyai paip istimewa yang disalut kukuhan kaca untuk memerangkap radiasi yang dihasilkan oleh matahari yang boleh dipindahkan menjadi haba. Paip-paip tersebut akan dibenam dengan bekas bertebat untuk menghalang kehilangan tenaga haba. Bendalir pemindah haba di dalam paip akan turut disertakan dengan antibeku mesra alam dan akan mengalir melalui pengumpul dan tangki air panas.

106

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Rajah Tiub “Evacuated” Cecair sejuk dari tangki simpanan

Wap panas naik ke atas

Ke tangki simpanan penukar haba

Tiub kaca “evacuated”

Cecair pemindahan haba Paip haba tembaga

Wap sejuk cair dan mengalir ke bahagian bawah untuk mengulang kitar

Rajah Pengumpul Plat Rata Kaca depan yang diketatkan

Plug longkang

Aliran masuk air sejuk Bingkai besi Pengumpul sirip penebat Air panas ke tangki Plat belakang

Tiub pengumpul bersalut tembaga

Rajah 7.3: Contoh pengumpul suria termal Terdapat dua jenis tangki air panas yang beroperasi. Tangki air panas yang pertama digunakan untuk memanaskan air minum dan kebiasaannya akan mempunyai tangki besi yang dipenuhi air minum dan pemindah haba. Tangki air panas yang kedua merupakan kombinasi tangki yang akan menyalurkan kedua-dua air minum dan air panas ke sistem pemanasan. Tangki yang digabungkan ke sistem berkembar mempunyai dua tangki yang lebih kecil di dalamnya untuk pengasingan air bagi tugas-tugas yang berlainan. Terdapat juga dua pemindah haba yang

107

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

bersambung dengan pengumpul dan pemanas. Sistem pemanas air suria pula bersambung dengan bahagian bawah pemindah haba manakala pemanas pula bersambung ke bahagian atas pemindah haba. Operasi keseluruhan sistem dapat dilakukan daripada pengawal terma suria yang juga boleh dikendalikan secara automatik. Apabila suhu pada pengumpul meningkat ke suhu spesifik yang lebih tinggi daripada suhu tangki simpanan, pengumpul tersebut akan membuka suis pam secara automatik dan bendalir pemindah haba yang dipanaskan di dalam pengumpul akan dihantar ke tangki air panas. Tangki simpanan pengumpul yang biasa boleh menyimpan sehingga 30 gelen air. Terdapat dua variasi prinsip ini iaitu sistem aktif dan sistem pasif. Sistem aktif menggunakan pam untuk mengalirkan air daripada pengumpul atau panel ke tangki simpanan. Sistem pasif pula tidak mempunyai sumber kuasa untuk mengalirkan air tetapi pengaliran air dilakukan menggunakan graviti.

108

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Apakah kebaikan dan kekurangan tenaga suria dan penyelesaian untuk masa hadapan?

Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat menganalisa kebaikan dan kekurangan sistem tenaga suria. 2) Pelajar dapat mencadangkan penyelesaian tenaga masa hadapan.

Pengenalan Matahari menghasilkan tenaga yang banyak, boleh dipercayai dan bebas pencemaran di dunia. Walau bagaimanapun, tenaga suria juga mempunyai kebaikan dan keburukan tertentu. Antara kebaikan tenga suria ialah ia tidak menyebabkan pencemaran udara dan tidak mengeluarkan sebarang bahan toksin semasa menjana tenaga suria. Tenaga suria terhasil daripada suria dan ia tidak menggunakan bahan pembakar seperti gas atau minyak dalam proses penghasilan. Oleh itu ia boleh dikategorikan sebagai tenaga yang bersih. Pengguna tenaga suria boleh menjimatkan bil elektrik dan juga menjana sumber kewangan untuk negara. Selain itu, penghasilan tenaga suria mendapat insentif daripada kerajaan untuk diaplikasikan. Kos penyelenggaraan sistem kuasa suria juga lebih rendah berbanding dengan tenaga boleh diperbaharui yang lain. Rajah 8.1 menunjukkan rumusan kebaikan tenaga suria.

Menjimatkan wang Bersih

Tidak memerlukan bahan api

Mesra alam

KELEBIHAN TENAGA SURIA

Mendapat insentif kerajaan

Boleh diperbaharui

Boleh beroperasi secara bebas

Kos penyelenggaraan rendah

Menjana sumber kewangan

Rajah 8.1: Rumusan kebaikan tenaga suria 109

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Walau bagaimanapun, terdapat beberapa masalah yang wujud dengan kuasa suria, seperti kos yang tinggi untuk sistem kuasa suria, ketersediaan ruang simpanan yang tidak konsisten dan pencemaran yang berkaitan telah menghalangnya daripada menjadi sumber tenaga yang lebih banyak digunakan. a) Kos yang tinggi Penghalang utama dalam penggunaan kuasa suria ini adalah disebabkan kos. Kos untuk menghasilkan tenaga elektrik daripada matahari ini menelan belanja lima hingga sebelas kali lebih mahal berbanding sumber arang batu, hidro atau nuklear. Masalah pertama adalah kos teknologi, panel suria menggunakan bahan semikonduktor yang mahal untuk menghasilkan elektrik secara langsung daripada cahaya matahari. Selain itu, kilang semikonduktor memerlukan persekitaran pembuatan â&#x20AC;&#x2DC;bersihâ&#x20AC;&#x2122; dan persekitaran yang bersih ini memerlukan kos yang tinggi untuk membina dan mengekalkan kebersihannya. Kecekapan sel suria kini berada di sekitar 20% hingga 40%, dan kecekapan sel suria ini terus menunjukkan penambahbaikan dari segi pengurangan pembaziran lebihan pancaran cahaya matahari yang menuju dan mengena panel yang terbebas sebagai haba. Sel fotovoltan yang lebih cekap telah ditemui (sehingga 43% kecekapan). Namun ini masih dalam keadaan agak baru dan mahal untuk dihasilkan. Ia mungkin mengambil masa yang lama untuk menemui bahan-bahan baru dan cara pembuatan panel kuasa suria yang jauh lebih murah. Ini bergantung pada peruntukan masa dan wang yang dilaburkan dalam penyelidikan mengenai kuasa suria, baik oleh agensi kerajaan mahupun industri swasta. Selain itu, walaupun rintangan kos asas teknologi dapat diatasi, masih ada isu lain seperti; â&#x20AC;˘ Pemasangan panel kuasa suria di rumah adalah mahal dan memerlukan pekerja yang berpengalaman. Sistem ini menggunakan panel kuasa suria tetap kerana sistem penjajaran terlalu mahal untuk rata-rata pemilik rumah. Pelaburan awal adalah faktor penting kepada sebab kekurangan sokongan untuk tenaga suria daripada pengguna. â&#x20AC;˘ Tapak kuasa suria gergasi telah dibina di luar kawasan dan telah mengurangkan kos pemasangan kerana skala ekonomi yang lebih besar telah dicipta (bahagian, bahan dan pekerja pemasangan berada di satu lokasi). Akan tetapi kawasan yang luas dan murah ini didapati jauh dari kawasan bandar yang memerlukan kuasa. Talian penghantaran yang mahal diperlukan untuk membawa kuasa ke pasaran yang jauh. Kos penyelenggaraan dan masa bertambah kerana setiap inci panel suria mesti dipastikan bersih dan jelas serta bebas daripada serpihan untuk panel suria berfungsi pada tahap optimum. Tahap kecekapan akan jatuh secara drastik walaupun sebahagian kecil panel suria terhalang oleh serpihan atau debu. Lebih-lebih lagi, apabila panel kuasa suria tidak menghasilkan tenaga, ia mengambil masa yang lama untuk memulihkan kos pemasangan dan penyelenggaraan panel suria terbabit.

110

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

b) Penghasilan dan penyimpanan yang tidak konsisten Masalah utama dengan kuasa suria yang menghalang penggunaannya adalah penghasilan tenaga hanya berlaku apabila matahari bersinar. Walaupun tenaga suria masih boleh dikumpulkan semasa hari-hari berawan dan hujan, kecekapan sistem suria akan menurun. Panel suria bergantung kepada cahaya matahari untuk mengumpul tenaga kuasa suria secara berkesan. Oleh itu, beberapa hari yang mendung dan hujan boleh memberi kesan yang ketara kepada sistem tenaga. Kita juga perlu mengambil kira bahawa tenaga suria idak boleh dikumpulkan pada waktu malam. Sistem penyimpanan yang besar perlu dibangunkan untuk menyediakan sumber elektrik yang tetap dan boleh dipercayai apabila matahari tidak bersinar pada waktu malam atau apabila awan mendung. Ia boleh disimpan dalam bateri yang besar. Bateri yang digunakan dalam sistem kuasa suria luar grid akan menyimpan tenaga elektrik yang terhasil pada siang hari supaya tenaga tersebut boleh digunakan pada waktu malam. Ini adalah penyelesaian terbaik untuk menggunakan tenaga suria sepanjang hari tetapi ia juga agak mahal. Dalam kebanyakan kes, adalah lebih baik untuk menggunakan tenaga suria pada waktu siang dan mengambil tenaga dari grid pada waktu malam. c) Ruang Semakin banyak tenaga elektrik yang anda ingin hasilkan, semakin banyak panel kuasa suria yang anda perlukan, kerana anda ingin mengumpul sebanyak mungkin cahaya matahari. Panel kuasa suria memerlukan banyak ruang dan beberapa bumbung sahaja tidak cukup besar untuk menyesuaikan bilangan panel solar yang diperlukan untuk penjanaan tenaga. Bagi negara seperti Malaysia, ini akan menjadi masalah kerana negara kita tidak mempunyai banyak ruang berlebihan yang boleh digunakan. d) Pencemaran Walaupun pencemaran berkaitan sistem tenaga suria jauh lebih rendah berbanding dengan sumber tenaga lain namun pencemaran tetap ada. Pengangkutan dan pemasangan sistem suria telah dikaitkan dengan pelepasan gas rumah hijau. Bergantung kepada lokasi mereka, kemudahan suria berskala utiliti yang lebih besar boleh menimbulkan kebimbangan mengenai degradasi tanah dan kehilangan habitat. Jumlah kawasan keseluruhan yang diperlukan bergantung kepada teknologi, topografi kawasan, dan intensiti sumber suria. Anggaran keperluan kawasan bagi sistem fotovoltan berskala utiliti berkisar antara 3.5 hingga 10 ekar setiap megawatt, manakala anggaran untuk kemudahan Concentrating solar thermal plants (CSP) adalah antara 4 dan 16.5 ekar setiap megawatt. Tidak seperti kemudahan angin, projek suria mempunyai peluang yang lebih kecil untuk berkongsi tanah untuk kegunaan pertanian. Walau bagaimanapun, impak tanah daripada sistem suria berskala utiliti boleh dikurangkan dengan kaedah penempatan panel terbabit pada lokasi yang lebih rendah seperti tanah yang telah dibangunkan sebelum ini dan tidak lagi digunakan, tanah perlombongan yang ditinggalkan, atau koridor pengangkutan dan penghantaran yang sedia ada. 111

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Sel suria tidak menggunakan air untuk menjana elektrik. Walau bagaimanapun, seperti dalam semua proses perkilangan, sedikit air digunakan untuk menghasilkan sel suria. Concentrating solar thermal plants (CSP) bermaksud semua loji elektrik haba yang memerlukan air untuk penyejukan. Penggunaan air bergantung kepada reka bentuk tanaman, lokasi tanaman, dan jenis sistem pendinginan. Teknologi penyejukan kering boleh mengurangkan penggunaan air di kilang CSP sebanyak kira-kira 90%. Walau bagaimanapun, pertukaran kepada penjimatan air ini memerlukan kos yang lebih tinggi dan mempunyai kecekapan yang lebih rendah. Terdapat juga bahan-bahan toksik dan produk berbahaya yang digunakan semasa proses pembuatan sel suria, yang secara tidak langsung boleh menjejaskan alam sekitar. Bahan kimia ini sama seperti yang digunakan dalam kebanyakan industri semikonduktor. Jumlah dan jenis bahan kimia yang digunakan bergantung kepada jenis sel, jumlah pembersihan yang diperlukan, dan saiz kepingan silikon. Jika bahan kimia ini tidak ditangani dan dilupuskan dengan betul, ia boleh menimbulkan ancaman yang serius kepada alam sekitar dan mengancam kesihatan orang awam/pekerja.

Walaupun tiada pelepasan gas rumah hijau yang berkaitan dengan penjanaan tenaga elektrik daripada tenaga suria, terdapat pelepasan yang berkaitan pada peringkat lain daripada kitaran hayat suria, termasuk pembuatan, pengangkutan bahan, pemasangan, penyelenggaraan, dan penutupan serta penghapusan. Kebanyakan anggaran pelepasan kitaran hayat bagi sistem fotovoltan dan pelbagai tenaga suria tertumpu dari 0.07 dan 0.18 paun dan 0.08 hingga 0.2 paun karbon dioksida untuk setiap kilowatt-jam masing-masing. Walau bagaimanapun, kedua-dua kes jauh lebih sedikit kadar pelepasan gas berbanding perkara yang sama bagi kitaran gas asli untuk gas asli. Skala sistem suria yang terdiri daripada jajaran fotovoltan (PV) di atas bumbung yang kecil dan diedarkan kepada projek PV dan CSP berskala utiliti besar juga memainkan peranan penting daripada segi tahap kesan kepada alam sekitar. Walau bagaimanapun, tenaga suria menghasilkan pencemaran jauh lebih sedikit berbanding sumber tenaga alternatif lain. Rajah 8.2 menunjukkan rumusan kekurangan tenaga suria.

112

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Kos Permulaan Tinggi

Tiada Tenaga Dijana Pada Waktu Malam

KEKURANGAN TENAGA SURIA

Ruang Yang Luas Diperlukan

Sumber Cahaya Matahari Tidak Tetap

Rajah 8.2: Rumusan kekurangan tenaga suria Penyelesaian untuk masa depan Para saintis perlu mencari semikonduktor yang lebih cekap untuk menghasilkan elektrik. Menggandakan kecekapan panel akan mengurangkan saiz jajaran bermakna kurang ruang diperlukan untuk menghasilkan jumlah kuasa yang sama. Jurutera perlu mengembangkan teknik pengeluaran yang lebih cekap. Pengeluaran besar panel di kilang-kilang yang cekap akan membantu mengurangkan kos pengeluaran dan menjadikannya lebih murah bagi pengguna untuk membeli. Teknologi penghantaran baru diperlukan untuk menghantar tenaga bersih ke pasaran. Sehingga semua masalah yang berkaitan dengan tenaga suria ini diatasi, tuntutan mengenai tenaga bebas pencemaran daripada sumber matahari akan terus digunakan secara minoriti dalam masyarakat kita.

113

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Setakat manakah implimentasi tenaga suria di Malaysia? Hasil Pembelajaran 1) Pelajar dapat memahami potensi dan usaha-usaha yang telah dijalankan oleh kerajaan Malaysia untuk menjadikan tenaga suria sebagai sumber alternatif bagi tenaga elektrik. 2) Pelajar dapat menerangkan implimentasi penggunaaan tenaga suria di Malaysia melalui pengiraan bil elektrik.

Pengenalan Malaysia terletak di kawasan khatulistiwa. Oleh itu, iklim Malaysia adalah bersuhu tinggi dalam julat 26.0 hingga 32.0째C dan berkelembapan tinggi sekitar 80-88%. Rajah 9.1 menunjukkan purata suhu harian di Malaysia dan bagi tahun 2016 dinyatakan purata suhu harian adalah 27.66째C. Tahun 2016 merupakan tahun terpanas dalam sejarah Malaysia dengan bacaan purata suhu sebanyak 27.66째C yang mengatasi rekod sebelum ini, iaitu 27.60째C pada tahun 1998 (Laporan Tahunan Jabatan Meterologi Malaysia 2016). Selain itu, Malaysia juga mempunyai taburan hujan lebat yang tinggi iaitu lebih daripada 170 hari hujan setiap tahun. Bumi Malaysia menerima empat jam cahaya matahari secara terus setiap sehari iaitu di antara jam 10 pagi hingga 2 petang. Oleh kerana Malaysia menerima cahaya matahari yang tinggi sepanjang tahun, tenaga suria berpotensi untuk dijadikan sebagai salah satu sumber tenaga alternatif yang efektif untuk aplikasi tenaga boleh baharu di negara ini. Maka, menjadi satu cabaran dalam membangunkan sumber ini untuk bekalan tenaga di Malaysia.

Rajah 9.1: Purata suhu harian di Malaysia bagi tahun 1981 sehingga 2016 (Sumber: Laporan Tahunan Jabatan Meteorologi Malaysia 2016) 114

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Pada tahun 2017, julat sinaran suria harian bagi Malaysia adalah antara 4.12 ke 5.35 kWh/m2 setahun. Kebanyakan kawasan di utara Semenanjung Malaysia, selatan Malaysia dan Malaysia Timur mempunya radiasi suria yang maksimum iaitu 5.35 kWh/m2 pada bulan Mac dan radiasi suria yang minimum iaitu 4.12 kWh/m2 pada bulan Disember. Terdapat peningkatan dalam nilai minimum bagi radiasi di Malaysia iaitu dari 3.375 kWh/m2 pada tahun 1992 ke 4.12 kWh/m2 pada tahun 2017 (Solar Electricity Handbook 2017 Edition). Oleh itu, tenaga suria mempunyai prospek yang tinggi di Malaysia untuk digunakan sebagai tenaga alternatif. Ini ditambah lagi dengan potensi pertumbuhan, faedah ekonomi dan dasardasar Kerajaan Malaysia yang bertujuan untuk menggalakkan industri suria di Malaysia. Kerajaan Malaysia telah mewartakan Akta Tenaga Boleh Diperbaharui (Akta RE) pada tahun 2011 dengan kerjasama Sustainable Energy Development Authority (SEDA) untuk memangkin penjanaan tenaga daripada sumber yang boleh diperbaharui di Malaysia. Ini adalah selaras dengan inspirasi kerajaan untuk mengurangkan pergantungan kepada sumber tenaga berasaskan bahan bakar fosil seperti gas asli, petrol dan arang batu. Di samping itu, penggunaan tenaga boleh diperbaharui akan mengurangkan pelepasan gas rumah hijau kepada persekitaran yang menyebabkan pemanasan global. Perkara ini telah dipersetujui oleh kerajaan Malaysia semasa 15th Conference of the Parties (COP15) di bawah United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) di Copenhagen pada tahun 2009. Melalui Akta RE 2011, skim Feed-in-Tariff (FiT) diperkenalkan untuk menggalakkan penjanaan tenaga daripada sumber tenaga boleh diperbaharui sehingga 30 MW. Empat sumber berpotensi di bawah skim FiT ialah suria fotovoltan (PV), biojisim, biogas dan hidroelektrik kecil. Melalui skim FiT, setiap kWh tenaga yang dihasilkan daripada sumber yang boleh diperbaharui akan dijual ke grid pada kadar tetap untuk tempoh kontrak 21 tahun. Di antara empat sumber ini, PV adalah yang paling popular dan mempunyai permintaan tertinggi kerana kadar FiT yang tinggi berbanding yang lain. Walau bagaimanapun, skim FiT untuk PV telah tamat pada tahun 2016, dan telah digantikan oleh skim Net-Metering (NEM). Skim NEM ini berbeza dengan FiT iaitu tenaga yang dihasilkan dari sistem suria yang dipasang di kediaman akan digunakan terlebih dahulu oleh pengguna, dan tenaga yang berlebihan akan dijual ke grid pada kadar yang ditetapkan iaitu RM 0.31 per kWh untuk kediaman pelanggan dan RM 0.23 per kWh untuk pelanggan komersil dan perindustrian. Dengan menjana tenaga bersih mereka sendiri, pengguna akan menyumbang kepada pengurangan pelepasan karbon. Selain itu, kerjasama antara pelbagai agensi kerajaan adalah penting untuk memastikan kemampanan industri tenaga suria di Malaysia. Lembaga Pembangunan Pelaburan Malaysia (MIDA) telah berjaya menarik syarikat-syarikat antarabangsa dan membawa pelaburan asing yang besar di Malaysia. Malaysia di bawah Dasar dan Pelan Tindakan Tenaga Boleh Diperbaharui mensasarkan 3000 megawatt (MW) sumber tenaga di Malaysia adalah daripada sumber sistem tenaga boleh baharu tersambung grid (grid connected renewable energy) pada tahun 2020. Pada tahun 2020, sel suria sahaja akan menyumbang sebanyak 1.25 GW di bawah Program Transformasi Ekonomi Negara. Malaysia merupakan pengeluar modul PV keempat terbesar di dunia. Malaysia mengeksport 784 MW atau RM1 bilion modul PV pada tahun 2009 (Sumber: mbipv.net.my). Oleh itu, dapat disimpulkan bahawa Malaysia adalah komited dalam usaha-usaha 115

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

untuk menggunakan tenaga boleh baharu sebagai sumber tenaga yang memenuhi permintaan tenaga yang semakin meningkat sejajar dengan peningkatan arus kemajuan. Penggunaan tenaga boleh baharu ini mampu mewujudkan peluang pekerjaan di samping mengurangkan beban pertukaran mata wang asing bahan api yang diimport. Matlamat jangka panjang bagi negara Malaysia dalam bidang tenaga adalah bahan api harus bebas daripada sumber bahan api yang diimport. Beberapa strategi jangka panjang perlu dilaksanakan untuk mencapai aplikasi meluas teknologi tenaga boleh baharu, iaitu (a) menubuhkan pusat setempat berkenaan tenaga yang akan menjadi tempat rujukan, memberi program kesedaran dan program pembangunan kapasiti, (b) meningkatkan pasaran dan pembangunan infrastruktur dalam bidang tenaga boleh baharu, (c) menambah baik dasar dan kewangan rangka kerja bagi menyokong kemampanan pasaran, dan (d) menubuhkan industri pembuatan yang digerakkan bersama penyelidikan akademik dan pusat pembangunan.

116

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

GLOSARI

Tenaga – didefinisikan sebagai sifat yang dimiliki oleh sesuatu bahan. Sifat ini diperhatikan pada bahan tersebut apabila ia mempunyai keupayaan untuk melakukan kerja. Bentuk tenaga – bentuk tenaga boleh diklasifikasikan sebagai jenis-jenis tenaga yang telah dikenal pasti oleh para saintis seperti tenaga kimia, tenaga mekanikal, tenaga nuklear, tenaga sinaran, tenaga terma dan tenaga elektrik. Sumber Tenaga – sumber tenaga merupakan ciri-ciri tenaga yang menceritakan keupayaan molekul atau atom dalam sesuatu bahan untuk menyimpan tenaga. Suatu bahan boleh menyimpan bentuk tenaga termal dan membolehkan bahan tersebut menjadi sumber tenaga termal. Pemanasan global – merupakan fenomena alam apabila bumi mengalami kenaikan suhu disebabkan kandungan karbon dioksida yang tinggi. Suhu purata global – merujuk kepada pengiraan perubahan suhu yang dialami oleh permukaan atmosfera dan laut bumi bagi satu tempoh masa. Perubahan iklim – merupakan implikasi daripada pemanasan global apabila berlaku kenaikan suhu purata bumi di laut dan di udara. Implikasi pemanasan global ini dilihat daripada perubahan iklim. Fotovoltan – adalah penukaran cahaya ke tenaga elektrik menggunakan bahan semikonduktor yang memperlihatkan kesan fotovoltan, suatu fenomena yang dikaji dalam fizik, fotokimia dan elektrokimia. Sistem kuasa suria – satu sistem pemasangan yang menggunakan komponen seperti panel suria, bateri, inverter dan pemutus DC pada bangunan untuk kegunaan domestik. Sistem suria - Sistem suria terdiri daripada matahari dan planet-planet yang terikat oleh graviti ke dalam orbit sekelilingnya. Tenaga terma - Tenaga terma adalah tenaga dalaman objek disebabkan oleh tenaga kinetik atom dan/atau molekulnya. Jurang Tenaga – secara amnya merujuk kepada perbezaan tenaga (dalam voltan elektron) antara bahagian atas jalur valensi dan bahagian bawah jalur konduksi dalam penebat dan semikonduktor.

117

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Lohongâ&#x20AC;&#x201C; ia adalah kekurangan elektron pada kedudukan kebolehan untuk wujud dalam atom atau kisi atom. Semikonduktor - bahan pepejal yang mempunyai kekonduksian di antara penebat dan logam, sama ada disebabkan oleh penambahan bendasing atau kesan suhu. Peranti yang diperbuat daripada semikonduktor, terutamanya silikon, adalah komponen penting bagi kebanyakan litar elektronik dan sel suria. Pentavalen â&#x20AC;&#x201C; Unsur yang mempunyai lima elekton valens iaitu elektron pada petala terluarnya. Trivalen - Unsur yang mempunyai tiga elekton valens iaitu elektron pada petala terluarnya. Pendopan â&#x20AC;&#x201C; Proses menambah bendasing ke dalam sesuatu bahan asas.

118

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

LAMPIRAN 1 â&#x20AC;&#x201C; KERATAN AKHBAR 2a

https://www.hmetro.com.my/mutakhir/2014/12/15360/sawah-padi-macam-laut

https://www.hmetro.com.my/mutakhir/2016/04/131190/petani-bimbang-tanaman-padi-lari119

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

musim

https://www.hmetro.com.my/mutakhir/2017/11/288577/pesawah-rugi-rm1-juta

https://www.hmetro.com.my/mutakhir/2016/04/133690/tanah-sawah-merekah

120

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

Keratan akhbar - Berita Harian, 8 September 2018https://www.bharian.com.my/dunia/ asia/2018/09/471151/fiji-maldives-bakal-tenggelam-akibat-peningkatan-air-laut

121

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

LAMPIRAN 2 â&#x20AC;&#x201C; KERATAN AKHBAR 2b

122

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

123

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

https://www.bharian.com.my/node/17271

124

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

125

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

126

BEGITULAH SANG SURIA: DARIPADA CAHAYA KEPADA ELEKTRIK

https://www.bharian.com.my/node/238852

127

Begitulah Sang Suria: Daripada Cahaya Kepada Elektrik

Articles inside

Aktiviti 1a: Mengenalpasti Kehadiran Tenaga

Prakata

Panduan Penggunaan Modul