Solar Cell Murhy
-
Upload
murhy-foundtwins -
Category
Documents
-
view
113 -
download
4
Transcript of Solar Cell Murhy
Laporan Laboratorium Energi Alternatif
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA(PLTS)
Oleh :
KELOMPOK II
Muh. Ridwan hidayat
442 08 016
IV D-4 ENERGI
PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PEMBANGKIT ENERGI
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
MAKASSAR
2012
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
PERCOBAAN 4
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)
A. TUJUAN PERCOBAAN
1. Umum
Mengenal dan memahami perangkat pengujian sel surya.
Memahami fungsi sel surya sebagai alat pengkonversi energi surya
menjadi energi listrik.
2. Khusus
Dapat menghitung efesiensi (performance) sistem sel surya tanpa beban,
tegangan.
Dapat menentukan karakteristik sistem sel surya dengan perlakuan
terhadap variasi intensitas radiasi matahari.
B. TEORI DASAR
Energi matahari dapat dikonversi ke energi listrik secara langsung dengan
menggunakan sel fotovoltaik.
Gambar 4.1 Solar sell dihubung ke suatu beban
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 2
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Dengan demikian alat ini merupakan suatu alat pembangkit listrik kecil
yang energinya diperoleh dari cahaya matahari.
1. Karakteristik Sel Fotovoltaik
Dalam hal ini kita akan melihat secara mendetail karakteristik listrik
sebuah solar sel dengan kondisi beban yang digunakan serta output yang
dihasilkan dengan jumlah cahaya yang menerpa luasan sel fotovoltaik tersebut.
Adapun parameter-parameter output tersebut:
1.1 Tegangan versus Arus
Jika kita menggunakan suatu sumber energi listrik, maka perlu diketahui
sifat-sifat tegangan dan arus terhadap perubahan beban. Untuk mengetahui
karakteristik tegangan versus arus maka solar sel dirangkai seperti pada gambar
dibawah ini.
Gambar 4.2 Contoh salah satu rangkaian tegangan versus arus
Dengan memberikan penyinaran yang kira-kira sama dengan nilai
intensitas radiasi sinar matahari maksimum diatas permukaan bumi (100/cm2).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 3
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Dengan demikian dapat diperoleh kurva seperti berikut ini:
Tegangan (V)
Gambar 4.3 Kurva tegangan versus arus solar cell
Pada kurva tersebut di atas dapat dilihat bahwa tegangan turun sangat
lamban, akan tetapi arusnya bertambah cepat, ini berlanjut sampai mencapai titik
B kurva yang sering disebut titik lutut kurva. Jika dilanjutkan akan menurunkan
resistansi beban, maka tegangan akan semakin turun, tetapi kuat arus akan
hampir konstan pada waktu resistansi beban mencapai 0, tegangan juga akan 0.
1.2 Daya
Setelah dibahas karakteristik sel fotovoltaik, maka sel fotovoltaik ini akan
dikondisikan dimana sel dapat memberikan daya yang maksimum kepada beban.
Sebuah sel fotovoltaik hanya mampu menghasilkan daya listrik yang
kecil, untuk keperluan aplikasi, maka harus disesuaikan dengan daya yang harus
diperoleh dari sel fotovoltaik yang tidak dapat diatur daya keluarannya.
Daya adalah hasil kali antara tegangan dengan arus agar daya sel yang
diberikan terhadap beban besar maka tegangan dan arus yang timbul nilainya
harus maksimum maka dapat dilihat bahwa daya yang diberikan pada beban akan
maksimum apabila dioperasikan pada titik lutunya (pada titik B) dari tegangan
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 4
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
dan arus. Sebelum menentukan efesiensi dari pada solar sel maka dicari dengan
menggunakan metode sebagai berikut :
Pin = G . A (watt)
Dimana : Pin = Daya input sel fotovoltaik (watt)
G = Intensitas radiasi matahari (watt/m2)
A = Luasan sel fotovoltaik (m2)
Pout = V . I (watt)
Dimana : Pout = Daya output sel fotovoltaik (watt)
V = Tegangan output sel fotovoltaik (volt)
I = Arus output sel fotovoltaik (ampere)
1.3 Intensitas Radiasi Matahari
Dalam melakukan pengoperasian sel fotovoltaik tak selamanya berlaku
ideal, disebabkan karena intensitas radiasi matahari yang diterima oleh sel
fotovoltaik sehingga demikian kita harus mengetahui karakteristik output sel
terhadap intensitas radiasi mataharinya yang berbeda-beda.
Gambar 4.4 Sel fotovoltaik terhadap intensitas
Gambar memperlihatkan daya output sel fotovoltaik terhadap intensitas
radiasi matahari yang berbeda-beda. Pada sebelah kiri lutut kurva tersebut hampir
sama dengan kurva di atasnya, karena daya output sebanding dengan arusnya.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 5
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Oleh karena itu kurva-kurva mempunyai bentuk yang mirip kecuali pada
intensitas matahari yang rendah sekali.
1.4 Efesiensi Konversi Sel Fotovoltaik
Efesiensi yang diperoleh dari praktek akan bergantung dari proses dan
bahan pembuatannya. Efesiensi sel fotovoltaik didefenisikan sebagai hasil
perbandingan antara daya output dan daya input serta radiasi matahari yang
mengenai sel. Berikut ini adalah persamaan yang digunakan secara matematik.
= x 100 %
Dimana : = Efesiensi (%)
Pin= Daya input sel fotovoltaik (watt)
Pout = Daya output sel fotovoltaik (watt)
Sel fotovoltaik (solar sel) merupakan suatu alat yang dapat mengkonversi
energi listrik arus searah, solar sel ini terbuat dari bahan semikonduktor, antara
lain silikon dan germanium yang mana bersifat sebagai konduktor yang baik
serta isolasi yang baik.
Bila cahaya matahari yang berupa energi foton datang mengenai sisi
permukaan lebih besar dari pada energi celah atau gap yang memisahkan pita
valensi dan pita konduksi melalui junction P-N, maka hole yang berada pada
sistem tipe P bergerak ke sisi tipe N. Jika energi foton yang diterima dan diserap
cukup besar maka hole akan tertahan di sisi tipe N, sehingga mengakibatkan
perbedaan tegangan antara kedua sisi tersebut (sisi tipe P dan sisi tipe N). Bila
sisi P dan N dari semikonduktor dihubungkan dengan suatu beban tersebut
sehingga dengan demikian diperoleh energi listrik.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 6
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
C. ALAT DAN BAHAN
1. Panel sel fotovoltaik
2. Pyranometer
3. Voltmeter
4. Amperemeter
5. Tahanan geser
6. Kabel
D. PERANGKAT (KOMPONEN) SISTEM SEL SURYA
1. Solar Cell
Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik dengan piranti
semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan
diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila
elektron tersebut bisa menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor
pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan.
Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor, menyebabkan aliran medan
listrik. Dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan
akhir untuk digunakan pada perabot listrik.
Gambar 4.5 Skema PLTS Sederhana
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 7
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Spesifikasi :
Merk : Solarindo (Indonesia) dan Renewable Energy Sources (belanda)
Dimensi : (Solarindo : P=102,5 cm, L=40cm = 0,41 m2) dan (R&S : P=93 cm,
L=41cm = 0,381 m2).
Nominal Peak Power : 40 W
Open-Circuit Voltage : 20,3 V
Short-Circuit Current : 2,7 A
Voltage of Max. Peak Power : 16 V
Current of 14 Volt : 2,6 A
2. Pyranometer
Pyranometer merupakan alat pengukur intensitas cahaya matahari,
cara penggunannya sensor dihadapkan ke arah matahari, setelah itu akan
terbaca nilai digital pada layar lcd pyranometer.
Gambar 4.6 Pyranometer dan sensornya.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 8
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
E. DIAGRAM RANGKAIAN
Gambar 4.5 Diagram rangkaian percobaan
F. LANGKAH KERJA
1. Menyediakan dan memeriksa semua peralatan yang digunakan
2. Membuat rangkaian percobaan seperti diagram rangkaian.
3. Mencatat besarnya intensitas matahari yang mengenai panel.
4. Mengukur besar tegangan dan arus.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 9
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
G. HASIL PERCOBAAN
1. Percobaan Tanpa beban 1.1 Solar Cell Merk Solarindo
Tabel 4.1 Hasil Percobaan Solar Cell Tanpa Beban
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
12345678910
1.2 Solar Cell Merk R&S
Tabel 4.2 Hasil Percobaan Solar Cell Tanpa Beban
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
123456789
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 10
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
2. Percobaan Berbeban2.1. Solar Cell Merk Solarindo
Tabel 4.3 Hasil Percobaan Solar Cell Berbeban
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
12345678910
2.2. Solar Cell Merk R&S
Tabel 4.4 Hasil Percobaan Solar Cell Berbeban
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
12345678910
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 11
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
2.3. Solar Cell Merek R&S dan Solarindo Terhubung Seri
Tabel 4.5 Hasil Percobaan Solar Cell Berbeban Terhubung Seri
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
12345678910
2.4. Solar Cell Merek R&S dan Solarindo Terhubung Paralel
Tabel 4.6 Hasil Percobaan Solar Cell Berbeban Terhubung Paralel
No Waktu V (V) I (A) Ir (W/m2) Keterangan
12345678910
Catatan : Dimensi Solar Cell Solarindo, Panel 1 (P=102,5 cm, L=40cm) Dimensi Solar Cell R&S, Panel 2 (P=93 cm, L=41cm)
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 12
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
1. Percobaan Berbeban
2.1. Solar Cell Merk Solarindo
Grafik 4.3 Hubungan antara waktu terhadap intensitas radiasi matahari
(Irad) dengan.
Grafik 4.4 Hubungan antara waktu terhadap daya input (Pin) dan daya output (Pout).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 13
Day
a O
utp
ut,
Pou
t [W
att]
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Grafik 4.5 Hubungan antara waktu terhadap efisiensi sistem (ηsis).
2.2. Solar Cell Merk R&S
Grafik 4.6 Hubungan antara waktu terhadap intensitas radiasi matahari (Irad).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 14
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Grafik 4.7 Hubungan antara Daya Input (Pin) dan Daya Output (Pout) terhadap Waktu.
Grafik 4.8 Hubungan antara waktu terhadap efisiensi sistem (ηsis)
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 15
Day
a O
utp
ut,
Pou
t [W
att]
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
2. Solar Cell Merk R&S dan Solarindo terhubung Seri
Grafik 4.9 Hubungan antara waktu terhadap intensitas radiasi matahari(Irad).
Grafik 4.10 Hubungan antara waktu terhadap daya input (pin) dan daya
output (pout).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 16
Day
a O
utp
ut,
Pou
t [W
att]
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Grafik 4.11 Hubungan antara waktu terhadap efisiensi sistem (ηsis).
3. Solar Cell Merek R&S dan Solarindo Terhubung Paralel
Grafik 4.12 Hubungan antara waktu terhadap intensitas radiasi matahari (Irad).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 17
Laboratorium Energi Alternatif 442 08 016
Grafik 4.13 Hubungan antara waktu terhadap daya input (pin) dan daya output (pout).
Grafik 4.14 Hubungan antara waktu terhadap efisiensi sistem (ηsis).
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 18
Day
a O
utp
ut,
Pou
t [W
att]