ii

TUGAS AKHIR

PENGARUH KEBERSIHAN MODUL SURYA

TERHADAP UNJUK KERJA PLTS

PUTU ARIESTA SUJANA

NIM : 0804405055

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN - BALI

2015

iii

PENGARUH KEBERSIHAN MODUL SURYA

TERHADAP UNJUK KERJA PLTS

Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1

(Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

PUTU ARIESTA SUJANA

NIM. 0804405055

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

JIMBARAN - BALI

2015

iv

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Putu Ariesta Sujana

NIM : 0804405055

Tanda Tangan :

Tanggal : 11 Agustus 2015

v

vi

ABSTRAK

Bali merupakan pulau yang tidak memiliki sumber energi primer sehingga

pemanfaatan sumber energi terbarukan untuk pembangkitan energi listrik perlu

ditingkatkan. PLTS adalah suatu teknologi pembangkit yang mengkonversikan

foton dari matahari menjadi energi listrik. Salah satu faktor penting yang

mempengaruhi besarnya foton yang diterima oleh sel surya adalah kebersihan

modul surya. Jika dibiarkan kotor terkena debu, kotoran binatang, daun yang jatuh,

dan lain hal akan menyebabkan berkurangnya daya yang dihasilkan pada modul

surya.

Percobaan menggunakan dua buah modul surya yang sama dan diamati

output nya. Studi ini dilakukan di Jl. Pulau Enggano No.9 Denpasar pada bulan

Januari sampai dengan Maret, pengukuran dilakukan dengan menggunakan dua

buah modul surya 14,1 Wp. Modul pertama tidak dibersihkan sedangkan modul

kedua dibersihkan secara berkala. Hasil output dari kedua modul tersebut untuk

melihat pengaruh kebersihan permukaan modul surya terhadap unjuk kerja modul

surya. Alat dan bahan pembersih modul surya yang tepat agar modul surya

mencapai usia maksimal.

Dari studi ini didapat hasil rata-rata pengukuran yang dilakukan pada bulan

Januari sampai Maret, modul surya tidak dibersihkan menghasilkan daya tertinggi

sebesar 13,45 Watt dan daya modul surya tidak dibersihkan terendah sebesar 0,04

Watt sedangkan modul surya dibersihkan menghasilkan daya tertinggi sebesar

13,63 Watt dan daya modul surya dibersihan terendah sebesar 0,06. Dari

perhitungan daya yang dilakukan, terjadi penurunan sebesar 5,48%. Dari studi ini

didapat hasil output dari modul surya yang dibersihkan lebih besar dibandingkan

modul surya tidak dibersihkan. Hal ini dikarenakan modul surya dibersihkan lebih

banyak menerima foton dibandingkan modul surya tidak dibersihkan.

Kata kunci : Kebersihan, Modul Surya, PV, Unjuk Kerja, PLTS

vii

ABSTRACT

Bali is an island that does not have a primary energy source so that the

utilization of renewable energy sources for the generation of electrical energy

needs to be improved. Solar power plant is a plant technology that converts photons

from the sun's energy into electrical energy. One important factor that affects the

amount of photons received by the solar cell is the cleanliness of the solar module.

If left dirty with dust, animal drops, falling leaves, and so other factor that will

cause a reduction in the efficiency of the solar module.

In this experiment is using two solar modules that have same type and

observed its output. This study was conducted at Enggano street 9 Denpasar from

January to March, the measurement is done by using two 14,1 Wp solar modules.

The first module was not cleaned while the second module is cleaned regularly. The

output of each module will show the influence of surface cleanliness solar modules

to solar module performance. The appropriate tools and cleaning materials for

solar module needed so that solar modules achieve maximum age.

From this study the average yield obtained measurements made in January

to March, the solar module is not cleaned produces peak power of 13,45 watts and

the lowest power solar modules are not cleaned the was 0,04 Watt. Solar module

cleaned produces peak power of 13,63 Watt and the lowest power solar module

power cleaned was 0,06 Watt. From the power calculation was result reduction of

5,48%. From this study the results obtained from the output of solar modules are

cleaned greater than solar modules are not cleared. This is because solar modules

cleaned receive more photons than solar modules that are not cleaned.

Keyword: Clean, Solar Module, PV, Solar Power Plant

viii

UCAPAN TERIMAKASIH

Om Swastiyastu,

Atas asung kertha wara nugraha Ida Sang Hyang Widhi Wasa atau Tuhan

Yang Maha Esa atas karunia’Nya penelitian Tugas Akhir ini dapat terselesaikan

tepat pada waktunya. Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan

banyak terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, MASc., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Udayana.

2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro,

Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3. Bapak I Nyoman Satya Kumara, ST, MSc, PhD. selaku Dosen Pembimbing I.

4. Ibu Ida Ayu Dwi Giriantari, MengSc,PhD. selaku Dosen Pembimbing II.

5. Bapak Ir. I Wayan Sukerayasa, MT. selaku dosen pembimbing akademik.

6. Kedua Orang Tua saya, terimakasih selama ini sudah bersabar menunggu

kelulusan saya yang terbilang cukup lama. Tapi suatu saat nanti saya yakin,

bahwa kegagalan yang saya alami sebelumnya merupakan awal untuk menuju

kesuksesan.

7. Seluruh teman-teman khususnya mahasiswa TEKNIK UNUD yang telah

memberikan semangat dan keceriaan saat pembuatan Tugas Akhir ini.

“Tak ada gading yang tak retak”. Penulis menyadari, bahwa Tugas Akhir

ini masih sangat jauh dari sempurna. Penulis sangat mengharapkan masukan,

pendapat, saran, serta kritik untuk sebagai masukan dalam menyempurnakan pada

kesempatan yang akan datang. Terimakasih.

Om Santhi Santhi Santhi Om

Bukit Jimbaran, Juni 2015

Putu Ariesta Sujana

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i

LEMBAR PRASYARAT GELAR .................................................................. ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ iii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3

1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 State of The Art Review ..................................................................... 4

2.2 Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia ................... 7

2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ........................................ 9

2.3.1 Modul Surya ............................................................................. 10

2.3.1.1 Sel Surya ............................................................................... 11

2.3.2 Charger Controller .................................................................. 14

2.3.3 Baterai ...................................................................................... 16

2.3.4 Inverter ..................................................................................... 17

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Kinerja PLTS ....................................... 18

x

2.4.1 Iradiasi Matahari ...................................................................... 18

2.4.2 Temperatur Modul Surya ......................................................... 22

2.4.3 Orientasi Modul Surya ............................................................. 23

2.4.4 Sudut Kemiringan Modul Surya .............................................. 25

2.5 Kebersihan Modul Surya .................................................................. 26

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 30

3.2 Data ................................................................................................... 30

3.3 Alat dan Bahan .................................................................................. 30

3.4 Langkah-Langkah Penelitian ............................................................ 35

3.5 Analisis Perhitungan ......................................................................... 36

3.6 Alur Analisis ..................................................................................... 37

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Lokasi Percobaan Modul Surya ........................................................ 40

4.2 Konfigurasi Modul Surya .................................................................. 43

4.3 Pengukuran Output Modul Surya ..................................................... 47

4.3.1 Tegangan Open Circuit (Voc) .................................................. 48

4.3.2 Tegangan berbeban (VL) dan Arus load (IL) ............................ 53

4.3.2.1 Perhitungan Daya ......................................................... 58

4.4 Alat dan Bahan Pembersih Permukaan Modul Surya ....................... 63

BAB V SIMPULAN

5.1 Simpulan ........................................................................................... 66

5.2 Saran .................................................................................................. 67

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Kayubihi ........................... 9

Gambar 2.2 Hubungan Sel Surya, Modul Surya dan Array ........................... 10

Gambar 2.3 Modul Monocrystalline Silicon Sel ............................................. 12

Gambar 2.4 Modul Polycrystalline Silicon Sel ............................................... 13

Gambar 2.5 Amorphous Silicon Sel ................................................................ 14

Gambar 2.6 Karakteristik Kurva I-V Terhadap Perubahan Irradiance .......... 20

Gambar 2.7 Pengaruh temperature modul terhadap energi modul surya ........ 22

Gambar 2.8 Kombinasi inklinasi dan orientasi menentukan eksposisi panel . 24

Gambar 2.9 Pemasangan Modul Surya Dengan Sudut Kemiringan ............... 26

Gambar 3.1 Luxmeter/ Light Meter ................................................................ 31

Gambar 3.2 Termocouple ................................................................................ 33

Gambar 3.3 Avometer ..................................................................................... 33

Gambar 3.4 Kamera Canon EOS 50D ............................................................ 34

Gambar 3.5 Modul Surya Jenis Polycrystaline Silicon Cell ........................... 34

Gambar 3.6 Diagram alur analisis penulisan tugas akhir................................ 38

Gambar 4.1 Lokasi penelitian menggunakan google earth ............................ 40

Gambar 4.2 Tampilan arah Timur modul surya .............................................. 41

Gambar 4.3 Tampilan arah Selatan modul surya. ........................................... 41

Gambar 4.4 Tampilan arah Barat modul surya ............................................... 42

Gambar 4.5 Tampilan arah Utara modul surya. .............................................. 42

Gambar 4.6 Foto konfigurasi modul surya ..................................................... 44

Gambar 4.7 Modul surya 1 dan 2 .................................................................... 44

Gambar 4.8 Foto kondisi modul surya tidak dibersihkan ............................... 45

Gambar 4.9 Foto kondisi modul surya tidak dibersihkan ............................... 46

Gambar 4.10 Rangkaian skematik tegangan open circuit (Voc) ...................... 48

Gambar 4.11 Foto pengukuran tegangan open circuit (Voc)............................ 49

Gambar 4.12 Cuaca Cerah ................................................................................ 51

Gambar 4.13 Cuaca Berawan............................................................................ 51

Gambar 4.14 Grafik tegangan open circuit (Voc) ............................................ 52

xii

Gambar 4.15 Skematik pengukuran tegangan berbeban dan arus load yang

berbeban tahanan ......................................................................... 53

Gambar 4.16 Tahanan 21.6 Ohm ...................................................................... 53

Gambar 4.17 Foto pengukuran tegangan berbeban dengan beban tahanan ...... 54

Gambar 4.18 Foto pengukuran arus load dengan beban tahanan ..................... 54

Gambar 4.19 Grafik tegangan berbeban ........................................................... 57

Gambar 4.20 Grafik arus load........................................................................... 57

Gambar 4.21 Grafik perhitungan daya modul surya ......................................... 62

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Potensi Sumber Daya Energi Surya di Beberapa Kota di Indonesia .. 8

Tabel 2.2 Italia bagian utara 44°N Latitude ........................................................ 25

Tabel 4.1 Spesifikasi modul surya ...................................................................... 43

Tabel 4.2 Pengukuran tegangan open circuit (Voc) pada modul surya dibersihkan

dan modul surya dibiarkan kotor ........................................................ 50

Tabel 4.3 Pengukuran tegangan berbeban modul surya dibersihkan dan tidak

dibersihakan ........................................................................................ 55

Tabel 4.4 Pengukuran arus load modul surya dibersihkan dan tidak dibersihkan ..

............................................................................................................ 56

Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya modul surya dibersihkan ............................... 60

Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya modul surya tidak dibersihkan ...................... 61

Tabel 4.7 Selisih perbandingan daya modul surya dibersihkan dengan modul

surya tidak dibersihkan ....................................................................... 64

xiv

DAFTAR SINGKATAN

DC = DIRECT CURRENT

PLTS = PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA

Wp = WATT PEAK

AC = ALTERNATING CURRENT

PV = PHOTO VOLTAIC

PCB = PRINTED CIRCUIT BOARD

VL = VOLTAGE LOAD

kPa = KILOPASCAL