Post on 13-Dec-2020
1
LAPORAN KEMAJUAN
HIBAH UNGGULAN PROGRAM STUDI
PENGARUH KETINGGIAN PERMUKAAN PANEL SURYA TERHADAP
DAYA LISTRIK UNTUK MENEKAN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK
DALAM BANGUNAN
Tahun ke 1 dari rencana 1 tahun
Ir. Cokorde Gede Indra Partha, M.Erg., MT. (NIDN. 0025056513)
Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg., MT. (NIDN. 0013036609)
Ir. I Gusti Ngurah Janardana, M.Erg. (NIDN. 0015086215)
Ir. I Nyoman Budiastra, MKes., MT. (NIDN. 0031126728)
Dibiayai oleh
DIPA PNPB Universitas Udayana
Sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian
Nomor : 2053/UN14.1.31/PN.00.00.00/2015, tanggal 25 Mei 2015
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
JULI 2015
2
3
RINGKASAN
Energi matahari dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif yang potensial
karena energinya yang sangat besar serta ramah lingkungan. Alat yang dapat dapat digunakan
untuk mengkonversi secara langsung cahaya matahari menjadi listrik disebut photovoltaic. Cell
Photovoltaics atau Panel Surya telah banyak dikembangkan baik dlam bidang keilmuan maupun
teknologi. Photovoltaic ini memberikan penggunaan energi yang terbaharukan yang dapat
digunakan dalam pemakaian energi dalam gedung sebagai sumber listrik yang ramah
lingkungan.
Hasil penelitian ini menunjukan bahwa dengan menempatkan ketinggian yang berbeda
menghasilkan efisiensi yang berbeda. Makin tinggi tempat suatu daera maka suhu udara semakin
menurun. Penurunan suhu ini berpengaruh terhadap penurunan suhu permukaan panel. Makin
rendah suhu permukaan, maka tegangan rangkaian terbuka panel surya makin meningkat,
sedangkan arus hubung singkat semakin naik. Daya keluaran dari panel surya akan meningkat
dengan naiknya suhu permukaan, demikian juga dengan effisiensi panel surya, pada suhu yang
lebih tinggi maka efisiensi juga meningkat.
Kata kunci ; Energi Matahari, Panel Surya, Suhu, efisiensi
4
PRAKATA
Laporan Kemajuan Hibah Unggulan Program Studi ini kami susun sebagai laporan
kemajuan penelitian dengan judul ” Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya Terhadap
Daya Listrik Untuk Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ” sebagai sebuah
penelitian yang masih terdapat langkah langkah yang harus diselesaikan untuk mendapatkan
hasil, perhitungan dan analisa agar sesuai dengan tujuan yang diharapkan.
Hasil kemajuan penelitian ini telah mendapatkan data dan analisis yang merupakan data
yang sifatnya lokal dan dapat dijadikan referensi awal pada dua lokasi tempat penelitian,
sehingga masih diperlukan analisis analisis yang lebih detail serta rinci untuk mendapatkan hasil
yang lebih akurat.
Dalam penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan lagi mengingat begitu banyaknya
jenis panel-panel surya yang ada di pasaran, sehingga masyarakat dapat memilih jenis yang
sesuai dengan tempat tinggalnya.
Dalam kesempatan ini pula kami mengucapkan banyak-banya terimasih kepada seluruh
khalayak yang telah membantu sehingga penelitian ini dapat terwujud. Kami berharap sekecil
apapun kontribusi yang dapat diberikan tetap dapat memberikan manfaat bagi penelitian-
penelitian berikutnya.
Bukit Jimbaran, 28 Juli 2015
Penulis
5
DAFTAR ISI
hal
Halaman Sampul ................................................................................................................. 1
Halaman Pengesahan .......................................................................................................... 2
Ringkasan ............................................................................................................................ 3
Prakata ................................................................................................................................ 4
Daftar Isi ........................................................................................................................... 5
Daftar Tabel ........................................................................................................................ 7
Daftar Gambar .................................................................................................................... 8
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 9
BAB 2 STUDI PUSTAKA ................................................................................................. 10
2.1 State of the Art Review................................................................................... 10
2.2 Panel Surya ..................................................................................................... 10
2.3 Potensi Matahari ............................................................................................ 11
2.4 Daya Panel Surya ............................................................................................ 12
2.5. Efisiensi Panel Surya ..................................................................................... 13
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN .......................................................... 14
BAB 4. METODE PENELITIAN ...................................................................................... 15
4.1 Bagan konsep ................................................................................................. 15
4.2. Analisis data................................................................................................... 15
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................. 17
5.1. Lokasi Penelitian ........................................................................................... 17
5.2. Panel Surya .................................................................................................... 17
5. 3. Data Pengukuran Suhu, Arus Short Circuit dan Tegangan Open Circuit .... 20
pada Panel
5.4 Pengaruh Ketinggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya ....................... 21
5.5 Pengaruh Suhu permukaan panel surya terhadap Tegangan ......................... 22
rangkaian terbuka
6
5.6. Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Arus hubung singkat ....... 23
5.7 Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Efisiensi .......................... 24
5.8 Pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik ............... 26
untuk menekan pemakaian energi listrik dalam bangunan
BAB 6 RENCANA TAHAP BERIKUTNYA .................................................................... 27
BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 29
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 30
LAMPIRAN
7
DAFTAR TABEL
hal
Tabel 5.1. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada Kota Denpasar ................................... 20
Tabel 5.2. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada desa Mengesta, Penebel Tabanan...... 20
Tabel 5.3 Pengaruh ketinggian pada suhu maksimum permukaan panel surya .................... 22
Tabel 5.4. Daya keluaran panel surya untuk panel yang ditempatkan pada ......................... 24
ketinggian 22 meter dan 457 meter.
Tabel 5.5 Efisiensi Panel surya pada ketinggian yang berbeda ............................................ 25
8
DAFTAR GAMBAR
hal
Gambar 4.1. Alur Analisis ................................................................................................. 16
Gambar 5.1 Spesifikasi Panel Surya Monocrystalline ........................................................ 17
Gambar 5.2. Panel Surya Policrystalline dan Monocrystalline .......................................... 17
Gambar 5.3 Peralatan dan proses pengambilan data ......................................................... 19
Gambar 6.2. Sistem ON-Grid / grid-tie .............................................................................. 27
Gambar 6.2. Sistem Off-Grid.............................................................................................. 28
9
BAB 1 PENDAHULUAN
Melihat letak Geografis Indonesia pada daerah khatulistiwa yang sangat potensial, yang
mengakibatkan intensitas radiasi matahari yang bisa dimanfaatkan cukup merata sepanjang
tahun. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, sumber
energi surya di Indonesia memiliki intensitas rata-rata sekitar 4.8 kWh/m2/hari. Provinsi Bali
mempunyai kapasitas energi surya di atas rata-rata (Schweizer-Ries, 1998). Dengan intensitas
sinar matahari di Provinsi Bali sangat baik maka energi matahari sangat tepat dimaanfaatkan
sebagai energi alternative. Salah satu kelebihan dari energi matahari adalah, energi yang
diperbaharui, tidak menyebabkan polusi udara, tersedia hampir di mana-mana dan terus menerus
sepanjang tahun.
Upaya mencari sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil masih tetap
ramai dibicarakan. Terdapat beberapa sumber energi alam yang tersedia sebagai energi alternatif
yang bersih, tidak berpolusi, aman dan dengan persediaan yang tidak terbatas (Wilson, 1996)
diantaranya adalah energi surya. Masalah energi tampaknya akan tetap menjadi topik penelitian
yang menarik sepanjang peradaban umat manusia. Pada masa yang akan datang, dengan adanya
kebutuhan energi yang makin besar, penggunaan sumber energi listrik yang beragam tampaknya
tidak bisa dihindari. Oleh sebab itu, pengkajian terhadap berbagai sumber energi baru tidak akan
pernah menjadi langkah yang sia-sia. Teknologi fhotovoltaic yang mengkonversi langsung
cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan bahan semikonduktor yang disebut
sel surya (Fishbane et.al, 1996) banyak dikaji oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Di sisi lain panel
sel surya buatan pabrik juga sudah tersedia.
Dalam penelitian ini akan diteliti penempatan panel sel surya dengan ketinggian tertentu
untuk mendapatkan keluaran listrik yang optimal. Pemakaian panel sel surya umumnya
diletakkan dengan ketinggian tertentu dengan tanpa memperhatikan pengaruh suhu dan
sading/bayangan yang menutupi beberapa sel photovoltaic.
10
BAB 2 STUDI PUSTAKA
2.1 State of the Art Review
Menurut D. Susilo, 2010, Efisiensi dari sel surya terbilang rendah antara 18-22% saat
mendapatkan energi maksimal dari matahari, sehingga untuk menambahkan nilai effisiensinya
dibutuhkan piranti pemantul. Sedangkan untuk menjaga agar sel surya mendapat cahaya yang
maksimal dibutuhkan perangkat penjejak matahari. Penambahan penjejak matahari dan
pemantulan cahaya matahari dapat meningkatkan intensitas cahaya yang diterima oleh panel
surya, sehingga daya rata-rata yang dihasilkan bisa meningkat 17.93 %
Menurut E. Yohana, 2010, Kenaikan suhu adalah akibat dari kenaikan irradiance, dimana
tiap kali irradiance meningkat, maka variabel yang lain seperti suhu, arus dan tegangan juga ikut
meningkat sehingga dengan sendirinya apabila irradiance meningkat maka daya keluarannya
juga meningkat. Intensitas cahaya matahari. mempengaruhi karakteristik arus-tegangan pada sel
surya. Pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap arus yang dihasilkan lebih besar
dibandingkan dengan tegangan terminalnya hal ini yang menyebabkan daya berbanding lurus
terhadap suhu.
Menurut M. Efita, 2010, Kenaikan Suhu mengakibatkan Tegangan rangkaian terbuka (V)
turun, namun arus hubung singkat (I) meningkat. Kenaikan suhu adalah akibat dari kenaikan
irradiance, dimana tiap kali irradiance meningkat maka variabel yang lain seperti suhu, arus dan
tegangan juga ikut meningkat sehingga dengan sendirinya apabila irradiance meningkat maka
daya keluarannya juga meningkat. Semakin meningkatknya suhu juga akan meningkatkan
efisiensi. Efisiensi tertinggi dicapai pada pengujian menggunakan reflektor sudut 70 derajat yaitu
sebesar 15,65% dengan suhu 46,41oC.
2.2 Panel Surya
Panel surya atau sel photovoltaic adalah suatu alat semikonduktor yang menkonversi
foton (cahaya) ke dalam listrik. Konversi ini disebut efek photovoltaic, dengan kata lain efek
photovoltaic adalah fenomena dimana suatu sel photovoltaic dapat menyerap energi cahaya dan
mengubahnya menjadi energi listrik. Efek photovoltaic didefinisikan sebagai suatu fenomena
munculnya voltase listrik akibat kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan
atau cairan saat diexpose dibawah energi cahaya.
11
Jenis-jenis solar cell antara lain:
1. Single crystalline
Yaitu kristal yang mempunyai satu jenis macamnya, tipe ini dalam perkembangannya
mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Jenis single crystalline antara lain:
a. Gallium Arsenide Cell
Gallium arsenide cell sangat efisien dari semua sel, tetapi harganya sangat mahal.
Efisiensi dari sel ini mampu mencapai 25 persen
b. Cadmium Sulfide Cell
Cadmium sulfide cell ini merupakan suatu bahan yang dapat dipertimbangkan dalam
pembuatan sel surya, karena harga yang murah dan mudah dalam proses pembuatannya
2. Polycrystalline cell
Polycristalline cell merupakan kristal yang banyak macamnya, terbuat dari kristal silikon
dengan efisiensi 10-12 persen.
3. Amorphous Silikon Cell
Amorphous berarti tidak memakai kristal struktur atau non kristal, bahan yang digunakan
berupa proses film yang tipis dengan efisiensi sekitar 4-6 persen
4. Copper indium diselenide (CIS) cells
Bahan semikonduktor yang aktif dalam sel surya CIS adalah copper indium diselenide.
Senyawa CIS sering juga merupakan paduan dengan gallium dan / atau belerang[7]. Efisiensi
9 persen sampai 11 persen.
5. Cadmium telluride (CdTe) cells
Sel surya CdTe diproduksi pada substrat kaca dengan lapisan konduktor TCO transparan
biasanya terbuat dari indium tin oxide (ITO) sebagai kontak depan. Efisiensi 1 persen hingga
8,5 persen per efisiensi modul.
6. Dye sensitized
Prinsip kerja Dye sensitized yaitu menyerap cahaya dalam pewarna organik mirip dengan
cara di mana tanaman menggunakan klorofil untuk menangkap energi dari sinar matahari
dengan fotosintesis.
12
2.3 Potensi Matahari
Indonesia merupakan daerah tropis dengan luas daratan sekitar 2 juta Km2. Rata-rata
matahari memancarkan energi sebesar 1000 watt per meter persegi saat cuaca cerah ke
permukaan bumi (Manan, 2011). Saat ini, pemanfaatan energi surya merupakan salah satu hal
yang sedang giat dikembangkan oleh pemerintah Indonesia khususnya di Bali. Energi matahari
memiliki beberapa keuntungan antara lain (Damastuti, 2011) energi matahari merupakan energi
terbarukan, dapat ditempatkan di daerah terpencil seperti pedesaan, energi matahari tidak dapat
habis, tidak seperti bahan bakar fosil yang akan habis, energi matahari merupkan energi yang
ramah lingkungan tidak memancarkan emisi karbon yang berbahaya, umur pemakain pada panel
surya panjang, kurang lebih 20 tahun.
2.4 Daya Panel Surya
Daya panel surya sangat tergantung dari intensitas radiasi matahari (Ir). Intensitas radiasi
matahari ini menentukan besarnya daya dari energi sumber cahaya yang sampai pada seluruh
permukaan sel surya. Daya Input (Pin) panel surya dapat ditentukan dari luas permukaan panel
surya (A) dengan besarnya intensitas cahaya (Watt/m2), maka didapat Persamaan:
...................................................(2.1)
dengan:
= Daya input panel surya (Watt)
= Intensitas radiasi Matahari (watt/m2)
A = luas permukaan panel surya (m2)
Untuk daya output (Pout) dari panel surya didapat dari perkalian tegangan rangkaian
terbuka (Voc), arus hubung singkat (Isc) dan dengan Fill factor (FF) sehingga didapat persamaan
Pout sebagai berikut:
...........................................(2.2)
dengan:
= Daya outpot panel surya (Watt)
= Tegangan rangkaian terbuka (Volt)
= Arus hubung singkat (Ampere) FF = Fill Factor
13
Fill Factor (faktor pengisi/FF) merupakan nilai rasio tegangan dan arus pada keadaan
daya maksimum dan tegangan rangkaian terbuka (Voc) dengan arus hubung singkat (Isc),
sehingga didapat:
dengan
Vmax = Tegangan saat panel surya mencapai maksimum (volt)
Imax = Arus saat panel surya mencapai maksimum (ampere)
Voc = Tegangan rangkaian terbuka panel surya (volt)
Isc = Arus hubung singkat panel surya (ampere)
Untuk suatu luasan pada panel surya, persamaan fill factor pada karakteristik V-I, maka
harga fill factor dapat merupakan fungsi Voc. Secara empiris hubungan fill factor dengan Voc
adalah:
.............................................(2.3)
2.5. Efisiensi Panel Surya
Intensitas radiasi matahari yang diterima oleh panel surya dapat diubah menjadi energi
listrik. Semakin besar intensitas matahari yang diserap maka semakin besar energi listrik yang
dihasilkan. Konversi intensitas radiasi matahari menjadi energi listrik ini mempunyai nilai
efisiensi. Efisiensi keluaran maksimum didefinisikan sebagai prosentase daya keluaran optimum
dari intensitas radiasi matahari tersebut, sehingga didapat persamaannya sebagai berukut:
..................................................(2.4)
dengan
= Efisiensi Sel Surya (%)
Pout = Daya yang dibangkitkan panel surya (watt)
Pin = Daya yang diterima akibat radiasi matahari (watt)
14
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya Terhadap Daya Listrik Untuk
Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ini dilakukan dengan tujuan :
1. Mengetahui seberapa besar daya yang dihasil oleh panel surya jika diletakan pada daerah
daerah dengan ketinggian yang berbeda beda dari permukaan laut.
2. Bagaimana karakteristik Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat
dan tegangan rangkaian terbuka
3. Seberapa besar efisiensi panel surya terhadap perubahan suhu permukaan panel tersebut.
Sedangkan manfaat dari penelitian Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya
Terhadap Daya Listrik Untuk Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ini adalah :
1. Masyarakat dapat mengetahui efisiensi dari panel surya terhadap suhu lingkungannya
2. Daya panel surya dapat langsung digunakan untuk aplikasi beberapa peralatan yang sesuai
dengan spesifikasi panel surya
15
BAB 4 METODE PENELITIAN
4.1 Bagan konsep
Analisis dalam penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yang dapat dilihat pada
diagram alir pada Gambar 1.
4.2. Analisis data
Analisis data dilakukan secara deskritif, dengan analisa perhitungan pada data yang
diperoleh dengan urutan sebagai berikut:
1. Menentukan panel surya PV yang akan digunakan penelitian ini.
2. Menentukan daerah lokasi penepatan penempatan panel surya.
3. Pengukuran suhu/temperatur pada panel surya dengan beberapa ketinggian.
4. Mengukur keluaran Tegangan (V) dan Aus (I) pada output panel surya.
5. Menhitung efisiensi Panel Surya pada pada ketingian tertentu.
16
Gambar 4.1. Alur Analisis
START
Data Panel Surya, Lokasi
penempatan Panel Surya
Penempatan Ketinggian Panel
Surya
Apakan ada
Shading/Bayang
an?
Pengukuran Suhu, Tegangan dan
Arus Panel Surya
Analisa Efisiensi Panel Surya
Kesimpulan
Pembuatan Laporan Akhir
STOP
17
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan dengan mengambil dua tempat dengan ketinggian yang berbeda.
Pada penelitian ini lokasi yang dipilih adalah lokasi yang berdekatan dengan rumah penduduk
dan memungkinkan nantinya ditempatkan pemasangan panel surya. Lokasi yang dipilih adalah
daerah dengan ketinggian berkisar dari 0 sampai 500 Meter di atas permukaan laut, Daerah
penelitian yang dipilih adalah daerah kota Denpasar dan Kabupaten Tabanan.
Di kota Denpasar penelitian di lakukan di daerah Renon dengan ketinggian berkisar 20 Meter
dari permukaan laut. Untuk Kabupaten Tabanan dilakukan di desa Mengesta kec. Penebel
Kabupaten Tabanan, dengan ketinggian berkisar 450 Meter dari Permukaan Laut.Suhu pada
siang hari untuk daerah Denpasar adalah berkisar 30oC, Suhu untuk desa Mengesta, Penebel
kabupaten Tabanan untuk ketinggian antara 450 meter berkisar antara 24 oC.
Sekilas mengenai Desa Mengesta adalah salah satu desa yang berada di Kecamatan Penebel,
Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali. Mengesta merupakan daerah pegunungan dengan ketinggian
kurang lebih 450 meter di atas permukaan laut dengan luas wilayah 880,192 Ha. Suhu rata-rata
harian di Desa Mengesta adalah 24 oC. Jarak Desa Mengesta dengan ibukota Kabupaten Tabanan
adalah 14 km dan dapat ditempuh dengan waktu tempuh 30 menit. Sedangkan jarak dengan
ibukota Provinsi Bali (Denpasar) dapat ditempuh dalam waktu 1 jam 45 menit dengan kendaraan
bermotor.
5.2. Panel Surya
Panel surya yang digunakan dalam penelitian ini adalah panel surya dengan jenis
monocrytalline karena mempunyai effisiensi yang paling besar maksimum 18%, tetapi sangat
cepat perubahan daya keluarannya jika ada yang menutupi/menghalagi permukaannya. Panel
surya monocrytalline yang diuji dalam penelitian ini dengan spesifikasi teknis sebagai berikut :
Merk : Sseries
Module type : SP-50-M36
Rated Max. Power (Pmax) : 50 Watt
Current at Pmax (Imp) : 2.85A
Voltage at Pmax (Vmp) : 17,4 V
Short Circuit Current (Isc) : 3.04 A
Open Circuit Voltage (Voc) : 22.4 V
Temperature range : -45 ~ +80 oC
18
Gambar 5.1 Spesifikasi Panel Surya Monocrystalline
Gambar 5.2. Panel Surya Policrystalline dan Monocrystalline
Pada gambar5.2 memperlihatkan struktur atau bentuk phisik tampilan dari panel surya jenis
pollicrystalline dan monocrystalline.
19
Gambar a. Monocrystalline Gambar B. Tampak belakang Panel Surya
Gambar c. Arus dan tegangan Gambar d. Pengukuran Suhu
Gambar e. Tegangan Hubungan terbuka Gambar f. Pengukuran Suhu Permukaan
Gambar 5.3 Peralatan dan proses pengambilan data
20
5. 3. Data Pengukuran Suhu, Arus Short Circuit dan Tegangan Open Circuit pada Panel
Surya.
Data hasil Pengukuran suhu, arus short circuit, serta tegangan open circuit untuk daerah
kota Denpasar. Hasil pengukuran tesebut ditunjukkan pada tabel 5.1
Tabel 5.1. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada Kota Denpasar
Tabel 5.2. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada desa Mengesta, Penebel Tabanan
No Jam Suhu (oC)
Ish
Arus short circuit (A)
Voc
Tegangan open circuit (V)
1 09 :00 44.8 1.45 20.2
2 09 :15 45.6 1.64 20.2
3 09 :30 50.2 1.78 20.1
4 09 :45 50.4 1.92 19.8
5 10 :00 52.8 1.96 19.8
6 10 :15 52.8 2.07 19.8
7 10 :30 53.2 2.14 19.7
8 10 :45 53.2 2.22 19.7
9 11 :00 53.9 2.36 19.7
10 11 :15 55.5 2.38 19.7
11 11 :30 55.5 2.49 19.7
12 11 :45 55.8 2.64 19.7
13 12 :00 54.5 2.73 19.8
14 12 :15 53.7 2.63 19.8
15 12 :30 52.4 2.58 19.8
16 12 :45 50.9 2.54 19.8
17 13 :00 48.7 2.59 20.0
18 13 :15 48.1 2.54 20.0
19 13 :30 47.8 2.56 20.0
20 13 :45 47.8 2.52 20.2
21 14 :00 47.2 2.25 20.2
22 14 :15 46.8 2.24 20.4
23 14 :30 46.2 2.03 20.4
24 14 :45 45.7 1.59 20.4
25 15 :00 40.5 1.2 20.4
No Jam Suhu (oC)
Ish
Arus short circuit (A)
Voc
Tegangan open circuit (V)
1 09 :00 32.8 1.35 21.4
2 09 :15 34.6 1.37 21.1
21
5.4 Pengaruh Ketinggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya
Semakin tinggi kedudukan suatu tempat, temperatur udara di tempat tersebut akan
semakin rendah, begitu juga sebaliknya semakin rendah kedudukan suatu tempat, temperatur
udara akan semakin tinggi. Perbedaan temperatur udara yang disebabkan adanya perbedaan
tinggi rendah suatu daerah disebut amplitudo.
Pada grafik 5.1. Ditunjukkan perubahan suhu permukaan akibat naiknya intensitas radiasi
matahari untuk daerah dengan ketinggian 22 meter serta ketinggian 457 meter dari atas
permukaan laut. Pengukuran suhu maksimum permukaan panel surya untuk beberapa ketinggian
ditunjukan pada tabel 5.3
3 09 :30 36.5 1.58 19.9
4 09 :45 40.1 1.67 19.9
5 10 :00 43.7 1.88 19.9
6 10 :15 46.0 1.96 20.1
7 10 :30 47.8 1.98 20.1
8 10 :45 49.7 2.11 20.1
9 11 :00 49.7 2.19 20.1
10 11 :15 50.3 2.22 20.2
11 11 :30 51.9 2.35 20.2
12 11 :45 52.3 2.47 20.2
13 12 :00 52.4 2.57 20.2
14 12 :15 51.8 2.57 20.3
15 12 :30 50.5 2.57 20.1
16 12 :45 49.9 2.54 20
17 13 :00 47.8 2.54 20.1
18 13 :15 46.1 2.51 20.1
19 13 :30 46.0 2.53 20.3
20 13 :45 45.7 2.41 20.4
21 14 :00 45.2 2.19 20.5
22 14 :15 44.6 2.11 20.5
23 14 :30 42.4 2.01 20.5
24 14 :45 41.9 1.45 20.5
25 15 :00 39.3 1.1 20.5
22
Grafik 5.1. Pengaruh ketiggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya
Tabel 5.3 Pengaruh ketinggian pada suhu maksimum permukaan panel surya
5.5 Pengaruh Suhu permukaan panel surya terhadap Tegangan rangkaian terbuka
Dari data suhu dan tegangan rangkaian terbuka serta grafik 5.2 dapat dilihat bahwa
kenaikan suhu terhadap tegangan rangkaian terbuka mempunyai trend yang terus menurun
sedikit. (pada suhu yang sama), ini disebabkan karena peningkatan suhu akan mengakibatkan
pemuaian dari sel sel surya yang mengakibatkan meningkatnya nilai tahanan dalam pada sel sel
tersebut.
0
10
20
30
40
50
60
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Suhu (22 mtr)
Suhu (457 mtr)
No Ketinggian panel surya
(mtr)
Suhu Max
Permukaan Panel
(oC)
1 22 55.8
2 457 52.4
23
Grafik 5.2. Pengaruh suhu panel surya terhadap Tegangan rangkaian terbuka (Voc)
5.6. Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Arus hubung singkat
Dari data suhu dan arus hubungan singkat serta grafik 5.3 dapat dilihat bahwa kenaikan suhu
permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat cenderung meningkat. Peningkatan ini
karena pengaruh pergerakan foton dalam sel sel surya.
Grafik 5.3. Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat (Isc)
18.5
19
19.5
20
20.5
21
21.5
22
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Voc (22mtr)
Voc (507mtr)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Isc (22mtr)
Isc (507mtr)
24
5.7 Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Efisiensi
Suhu permukaan panel surya berpengaruh terhadap teganagan rangkaian terbuka dan arus
hubungan singkat. Perubahan suhu permukaan ini juga mengakibatkan berubahnya efisiensi dari
panel surya.
Perhitungan besarnya daya keluaran dari panel listrik menggunakan persamaan 2.2 sebagai
berikut :
Sehingga daya output dari panel surya dapat ditabelkan seperti pada tabel 5.5
Tabel 5.4. Daya keluaran panel surya untuk panel yang ditempatkan pada ketinggian 22 meter
dan 457 meter.
No Jam Pout 22 mtr
(watt)
P out 507 mtr
(watt)
1 09 :00 23.71 23.61
2 09 :15 26.81 23.57
3 09 :30 28.93 25.38
4 09 :45 30.67 26.83
5 10 :00 31.30 30.20
6 10 :15 33.06 31.86
7 10 :30 33.98 32.19
8 10 :45 35.25 34.30
9 11 :00 37.47 35.60
10 11 :15 37.79 36.30
11 11 :30 39.54 38.42
12 11 :45 41.92 40.38
13 12 :00 43.60 42.02
14 12 :15 42.01 42.26
15 12 :30 41.21 41.78
16 12 :45 40.57 41.05
17 13 :00 41.86 41.29
18 13 :15 41.05 40.80
19 13 :30 41.37 41.60
20 13 :45 41.20 39.86
21 14 :00 36.79 36.43
22 14 :15 37.05 35.10
23 14 :30 33.57 33.43
24 14 :45 26.30 24.12
25 15 :00 19.85 18.30
Untuk mendapatkan efisiensi dari masing masing panel surya yang ditempatkan pada ketinggian
yang berbeda maka digunakan dari persamaa 2.4 sebagai berikut
25
Daya masukkan (Pin) didapat dari perkalian antara intensitas radiasi matahari di kalikan dengan
luas permukaan dari panel surya dengan menggunakan persamaan 2.1 sebagai berikut :
Dimana intensitas radiasi yang digunakan adalah rata rata sebesar 1000 watt/meter sedangkan
panjang panel surya 0,64 meter dan lebarnya 0,47 meter, sehingga didapat daya input sebesar :
Jadi efisiensi masing-masig penempatan panel surya pada ketinggian yang berbeda yang didapat
ditunjukan pada tabel 5.5
Tabel 5.5 Efisiensi Panel surya pada ketinggian yang berbeda
No Jam
Efisiensi
22mtr
(%)
Efisiensi
507mtr
(%)
1 09 :00 7.8814 7.8480
2 09 :15 8.9142 7.8346
3 09 :30 9.6192 8.4391
4 09 :45 10.1949 8.9198
5 10 :00 10.4072 10.0415
6 10 :15 10.9913 10.5919
7 10 :30 11.2958 10.7000
8 10 :45 11.7181 11.4025
9 11 :00 12.4571 11.8349
10 11 :15 12.5627 12.0667
11 11 :30 13.1433 12.7734
12 11 :45 13.9351 13.4256
13 12 :00 14.4958 13.9692
14 12 :15 13.9648 14.0499
15 12 :30 13.6993 13.8884
16 12 :45 13.4869 13.6465
17 13 :00 13.9151 13.7263
18 13 :15 13.6465 13.5641
19 13 :30 13.7539 13.8313
26
20 13 :45 13.6974 13.2510
21 14 :00 12.2298 12.1103
22 14 :15 12.3163 11.6679
23 14 :30 11.1617 11.1149
24 14 :45 8.7424 8.0182
25 15 :00 6.5980 6.0828
Secara grafik dapat ditunjukan pada grafik 5.4, dimana effisiensi secara keseluruhan lebih baik
panel surya diletakan di daerah dengan suhu yang lebih tinggi. Efisiensi teringgi didapat pada
jam 12 :00 pada panel yang diletakan pada ketinggian 22 meter dengan effisiensi 14.4958 %.
Grafik 5.4 Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap effisiensi (%)
Effisiensi ini masih di bawah efisiensi maksimum dari jenis monocrystalline, dimana efisiensi
tertingginya adalah 18 %.
5.8 Pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik untuk menekan
pemakaian energi listrik dalam bangunan
Dari data hasil pengukuran arus hubungan singkat serta tegangan rangkaian terbuka, maka
didapat besarnya daya output panel surya. Energy ini dapat digunakan sebagai alternatif
pemakaian energi yang berasal dari fosil.
0.0000
2.0000
4.0000
6.0000
8.0000
10.0000
12.0000
14.0000
16.0000
09:00
09:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
Eff % 22 mtr
Eff % 507 mtr
27
BAB 6 RENCANA TAHAP BERIKUTNYA
Eneri matahari merupakan salah satu alternatif energi yang dapat digunakan untuk
membangkitkan listrik dengan menggunakan sel-sel surya. Energi ini tidak akan habis habisnya
sepanjang waktu sehingga perlu kembangkan dan digunakan sebesar besarnya untuk memenuhi
kebutuhan akan energi listrik.
Energi matahari tersebut hanya ada pada siang hari sehingga kita hanya bisa
menggunakannya pada siang hari saja. Beberapa aplikasi yang sudah diterapkan dalam
masyarakat sekarang ini adalah dengan menyimpan eneri matahari itu dalam media penyimpanan
batterai. Kelemahan dari media penyimpanan dengan baterai adalah besarnya biaya batterai serta
kerugian daya akibat peralatan konversi dari dc ke dc serta dari ac ke ac yang memang harus
dibutuhkan dalam proses ini.
Rencana penelitian selanjutnya adalah dengan menggunakan energi matahari tersebut
yang langsung di umpankan ke jaringan listrik yg telah ada. Cara ini biasanya disebut dengan
sistem on-grid atau sistem hibrid atau sistem grid-tie. Proses ini tidak menggunakan media
penyimpan baterai yang mahal, serta hanya menggunakan satu peralatan konverter saja. Dengan
sistem grid-tie, nantinya diharapkan masyarakat ikut membantu pemerintah dalam permasalahan
energi listrik, dimana pada siang hari masyarakat yg menggunakan sistem grid-tie ini bisa
mengeksport berapapun kelebihan energi listriknya, sedangkan pada malam hari bisa
mengimport dari jala-jala listrik utama. Sistem grid-tie ditunjukan pada gambar 6.1, dimana
hanya membutuhkan satu peralatan converter grid-tie inverter saja.
Gambar 6.1. Sistem ON-Grid / grid-tie
28
Untuk sistem off-grid seperti ditunjukan pada gambar 6.2, dimana membutuhkan 3 (tiga) buah
peralatan yaitu Charger dc, Batterai dan inverter. Pada sistem ini perlu operator atau
menambahkan peralatan automatis lagi untuk memasukfan sistem off-grid ini
Gambar 6.2. Sistem Off-Grid
Jadi pada penelitian selanjutnya selain energi matahari langsung diumpankan kedalam sistem
jala-jala listrik yang ada atau sistem grid-tie, akan di teliti effisiensi dari keseluruhan sistem serta
pengaruh sistem grid-tie terhadap kualitas daya listrik.
29
BAB 7 SIMPULAN
7.1 SIMPULAN
Dari penelitian pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik untuk
menekan pemakaian energi listrik dalam bangunan dapat disimpulkan :
1. Semakin besar intensitas radiasi matahari yang dikonversikan menjadi daya listrik maka
efisiensi semakin meningkat.
2. Semakin tinggi penempatan panel surya, suhu permukaan panel surya akan menurun,
mengakibatkan Arus hubung singkat menurun, sedangkan tegangan rangkaian terbuka akan
naik dan daya keluarannya semakin menurun. Daya keluaran maksimum didapat pada daerah
dengan dataran rendah dengan suhu yang lebih tinggi.
3. Energi listrik dalam bangunan dapat di tekan pemakaiannya energi yang berasal dari fosil
dengan memanfaatkan energi matahari.Pengurangan pemakaian energi listrik tersebut, lebih
efisien untuk daerah yang suhunya lebih panas.
7.2 SARAN
1. Perlu diteliti pengaruh kelembaban serta kecepatan angin terhadap suhu permukaan panel
surya .
2. Pencatatan hasil pengukuran dibutuhkan logger sehingga data yang didapat lebih akurat.
3. Untuk meningkatkan intesitas radiasi matahari pada panel surya perlu diteliti tentang
penggunaan reflektor serta tracker panel surya.
30
DAFTAR PUSTAKA
Duffie, A William, William A Beckman.2008. Solar Engineering Of Thermal Processes. John
Wiley & sons. Newyork
Lotsch, H.K.V.,2005.Photovoltaic Solar Energy Generation.Springer.Berlin
Markvart, Thomas.2000. Solar Electricity.John wileys & sons, LTD. United Kingdom.
Messenger, R A., Ventre, J. 2004. Photovoltaic Systems Engineering Second Edition. CRC Press
LL
Mintorogo, Danny Santoso.2000.”Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cells) Pada
Perumahan dan Bangungan Komersial”Univesitas Kristen Petra. Surabaya
Naville, Richacard C. 1995. Solar Energy Conversion. Elsevier. USA
Planning And Installing Photovoltaic System. 2008. Earthscan. London
Quaschning, Volker.2005. Understanding Renewable Energy Systems. Earthscan. London.
Sen, Zekai.2008. Solar Energy Fundamentals And Modeling Techniques. Springer. Istanbul
.