DAYA KELUARAN PANEL SURYA SILIKON POLI KRISTALIN PADA CUACA NORMAL DAN CUACA BERASAP DENGAN SUSUNAN ARRAY PARALEL 1
Andrian Budi Pratomo, 2 Erwin, 3Awitdrus 1
Mahasiswa Jurusan Fisika Bidang Medan Elektromagnetik 3 Bidang Fisika Material Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya, Pekanbaru, 28293, Indonesia
[email protected] 2
ABSTRACT The measurement of output power of silicon polycrystalline arrayduring normal and smoked days has been carried out. This array has an output tolerance about 3 %. The experiment was done for 6 days, started from 13 June until 14 June 2013 for the normal days and 24 June until 27 June 2013 for smoked days, at Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, University of Riau. The result of the normal measurements show that average power output for normal days was greater than that for smoked days that was 46,6 Watt and 35,5 Watt respectively. The average output of voltage was 28,25 Volt while for smoked days, the voltage was 13,9 Volt. Higher values of the average output of voltage for normal days was due to the higher intensity of sunlight during the normal days compared to smoked days. Keywords : Solar Cells, smoked days, normal days, power output and voltage output. ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pengukuran daya keluaran panel surya silikon poli kristalin pada cuaca normal dan cuaca berasap dengan susunan array paralel. Panel surya ini memiliki toleransi keluaran 3%. Waktu ekperimen adalah 6 hari dimulai tanggal 13 sampai 14 Juni 2013 untuk cuaca normal dan 24 Juni sampai 27 Juni 2013 untuk cuaca berasap dilingkungan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Riau dimana cuaca dalam kondisi normal dan berasap. Hasil penelitian menunjukkan bahwa daya keluaran rata-rata untuk cuaca normal dari panel surya polikristalin memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan cuaca berasap yaitu masing masing 46,6 Watt dan 35,3 Watt. Tegangan keluaran rata-rata pada cuaca normal adalah 28,25 volt sedangkan untuk cuaca berasap adalah 13,9 volt. Tingginya daya keluaran pada cuaca normal menunjukkan bahwa intensitas matahari yang dihasilkan pada cuaca normal lebih tinggi dibandingkan dengan cuaca berasap. Kata Kunci : panel surya, asap , cuaca normal, daya keluaran dan tegangan keluaran.
Repository FMIPA
1
PENDAHULUAN Kebutuhan akan energi ahir-ahir ini sangat besar dikarenakan semakin pesatnya perkembangan teknologi disemua bidang. Energi listrik merupakan salah satu energi yang banyak digunakan oleh manusia seiring berkembangnya teknologi.Energi listrik dapat dihasilkan dengan memanfaatkan energi matahari atau lebih dikenal dengan energi surya. Teknologi pemanfaatan tenaga surya dapat diperoleh dengan cara fotovoltaik, yaitu terjadinya perubahan energi surya menjadi energi listrik. Sel surya merupakan sambungan dua bahan semikonduktor atau lebih dengan tipe berbeda (tipe n dan tipe p).Tahun 1950 direalisasikan sel surya untuk pertama kali. Sel surya tersebut menggunakan bahan kristal silikon dan memiliki efisiensi konversi 4 %. Tahun 1970 ketika dunia dihadapkan dengan permasalahan krisis energi, penelitian mengenai sel surya dilakukan secara intensif, hasilnya adalah pada tahun 1979 telah dibangun pusat listrik tenaga surya hingga mencapai 1 M Watt. Indonesia merupkan negara yang terletak di garis khatulistiwa dan beriklim tropis sangat berpotensi untuk memanfaatkan energi surya. Apabila pada kondisi puncak atau posisi matahari tegak lurus, sinar matahari yang jatuh dipermukaan panel surya seluas 1 m2 mampu menghasilkan energi sebesar 900 – 1000 Watt . Sebagai salah satu daerah yang dilewati oleh garis khatulistiwa, Provinsi Riau memiliki potensi besar dalam memanfaatkan energi surya.Teknologi panel surya memiliki efisiensi berkisar antara 11 – 25 persen
Repository FMIPA
tergantung pada material semikonduktor penyusunnya. Silikon kristal tunggal memiliki efisiensi 24 persen, silikon polikristal18 persen, amorphous silikon 11 – 12 persen, galium arsenide 25 persen, cadmium telluride 17 persen, dan indium diselenide 18 persen. Pemanfaatan energi surya pada daerah yang dilewati garis khatulistiwa tepatnya di Provinsi Riau masih sangat minim.Perlu dilakukan penelitian yang lebih optimal dalam memanfaatkan energi surya dalam bidang riset.Jenis silikon poli kristalin merupakan salah satu jenis piranti panel surya yang banyak ditemukan di pasaran, karena lebih ekonomis dan memiliki tingkat kestabilan yang baik dalam menghasilkan energi listrik. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen dengan menggunakan panel surya jenis silikon poli kristalin. Peralatan lain yang digunakan dalam penelitian meliputi panel surya, solar charger controller dan baterai. Tahap awal adalah merangkai panel surya dengan menggunakan susunanarray paralel dengan tujuan untuk mendapatkan arus keluaran yang lebih besar dari panel surya.Untuk memperoleh arus keluaran yang lebih besar dari arus keluaran panel surya, maka empat buah panel surya dihubungkan secara paralel. Untuk memperoleh nilai tegangan, daya, dan arus yang tinggi maka panel surya harus memperoleh sinar matahari, pemasangan posisi panel surya harus sesuai dengan arah matahari yang muncul
2
dari timur ke barat. Daya, tegangan, dan arus yang dihasilkan pada panel surya akan diukur dengen menggunakan alat solar charger controller dengan jangka waktu selama 1 jam. Nilai daya yang dihasilkan panel surya akan dihitung menggunakan rumus : P=V.I
(1)
Setelah diperoleh nilai daya yang dihasilkan, tahap selanjutnya adalah menganalisa data dan mengambil kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan.
matahari yang diterima panel surya, semakin besar juga tegangan dan daya yang diterima oleh panel surya. Intensitas matahari yang diterima secara langsung oleh panel surya akan mempengaruhi besarnya tegangan, daya, dan arus pada panel surya. Panel surya mengalami penurunan tegangan pada saat cuaca berasap. Intensitas cahaya matahari yang diterima oleh panel surya sangat minim disebabkan adanya asap yang sisa kebakaran hutan yang terjadi pada daerah penelitian. Faktor ini juga mempengaruhi keluaran pada panel surya.
Gambar 1. Pada penelitian ini diperoleh beberapa data yaitu data tegangan, arus, suhu, dan daya. Penelitian ini dilakukan pada tanggal 24 sampai 27 Juni 2013, dimana data dibagi menjadi dua bagian yaitu data cuaca normal pada tanggal 13 dan 14 Juni 2013, data cuaca berasap pada tanggal 24 sampai 27 Juni 2013. 1.
Tegangan Rata-rata
Perubahan tegangan rata-rata pada panel surya tejadi pada cuaca berasap dan cuaca normal memiliki perbedaan yang besar.Perubahan ini disebabkan adanya perbedaan intensitas cahaya matahari yang diterima oleh panel surya pada kedua cuaca yang berbeda tersebut. Perbandingan tegangan untuk cuaca berasap dan cuaca normal ditunjukkan pada Gambar 1. Perubahan tegangan dipengaruhi oleh besarnya intensitas cahaya matahari.Semakin besar intensitas cahaya
Repository FMIPA
Tegangan (Volt)
HASIL DAN PEMBAHASAN
40 35 30 25 20 15 10 5 0
cuaca berasap cuaca normal 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 Waktu Pengukuran (WIB)
Gambar 1. Grafik tegangan rata-rata terhadap waktu pengukuran Gambar 1.menunjukkan grafik tegangan rata-rata terhadap waktu pengamatan pada cuaca normal dan cuaca berasap. Pola tegangan rata-rata terhadap waktu pengamatan yang terbentuk antara cuaca berasap dan cuaca normal menunjukkan pola yang serupa, yaitu berbentuk parabola.Tegangan rata-rata lebih kecil pada pagi dan sore hari dibandingkan pada tengah hari yang mengindikasikan bahwa intensitas cahaya
3
matahari yang mengenai permukaan panel surya terjadi pada waktu tengah hari. Tegangan rata-rata pada keadaan cuaca normal lebih tinggi daripada cuaca berasap dikarenakan intensitas cahaya matahari yang diterima pada cuaca normal lebih besar daripada cuaca berasap. Arus Rata-rata
2.
Perubahan arus panel surya terhadap waktu pengamatan yang terjadi pada pada cuaca berasap dan cuaca normal memiliki perbedaan untuk nilai daya yang dihasilkan. Perubahan yang terjadi disebabkan adanya perbedaan intensitas cahaya matahari dan perbedaan suhu yang diterima panel surya.Intensitas cahaya matahari yang mengenai panel surya cukup berpengaruh terhadap arus yang dihasilkan oleh panel surya, hal ini menunjukkan bahwa intensitas cahaya matahari merupakan faktor penting dalam menghasilkan energi listrik yang diperlukan oleh panel surya.
Arus (Ampere)
cuaca berasap cuaca normal
2 1.5
Gambar 2 menunjukkan perubahan arus yang terjadi pada panel surya waktu pengukuran. pada cuaca normal dan cuaca berasap. Arus rata-rata pada cuaca berasap lebih berfluktuasi jika dibandingkan dengan arus rata-rata pada cuaca normal. Fluktuatif dan menurunnya nilai arus rata-rata pada cuaca berasap ini kemungkinan disebabkan oleh perubahan besar atau kecilnya intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan panel surya dan kecenderungan asap semakin tebal pada sore hari. Arus ratarata mendekati konstan pada cuaca normal terjadi diatas pukul 10.00 WIB. 3.
Daya Rata-rata
Daya yang dihasilkan oleh panel surya pada cuaca berasap dan cuaca normal memiliki perbedaan nilai untuk masing-masing cuaca.Besarnya nilai tegangan dan arus panel surya bergantung pada intensitas cahaya matahari yang diterima panel surya. Daya panel surya bergantung pada suhu, setiap kenaikan suhu 10C dari suhu ruangan (250C) mengakibatkan berkurangnya total daya yang dihasilkan sebesar 0,5 % Besarnya intensitas cahaya matahari yang diterima, menyebabkan suhu lingkungan meningkat dan berpengaruh terhadap panel surya.
1 0.5 0 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 Waktu Pengukuran (WIB)
Gambar 2. Grafik arus rata-rata terhadap waktu pengukuran
Repository FMIPA
4
cuaca berasap
45
cuaca normal
40 35 30
40 35
25 20 15
Suhu (0C )
Daya (Watt)
50 45
10 5
30 cuaca berasap
25
0 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Waktu Pengukuran (WIB)
Gambar 3. Grafik daya rata-rata terhadap waktu Pengukuran
cuaca normal
20 15 10
4.
Suhu Rata-rata
Suhu merupakan faktor penting dalam menghasilkan energi listrik yang dihasilkan panel surya. Kenaikan suhu lebih tinggi daripada suhu normal pada panel surya akan melemahkan tegangan dan panel surya akan dapat beroperasi secara maksimum jika suhu panel surya normal atau pada suhu 250C. Perubahan suhu ini terjadi karena adanya perubahan intensitas cahaya matahari yang diterima oleh panel surya pada keadaan cuaca normal dan cuaca berasap dan cuaca berasap. Semakin banyak intensitas matahari yang diterima oleh panel surya, semakin besar daya dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya.
Repository FMIPA
5 0 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 Waktu Pengukuran (WIB)
Gambar 4. Grafik perubahan suhu ratarata terhadap waktu pengamatan Gambar 4 menunjukkan bahwa suhu rata-rata cuaca berasap lebih tinggi daripada cuaca normal selama waktu pengamatan. Tingginya suhu rata-rata cuaca berasap ini berasal dari intensitas cahaya matahari yang dipengaruhi oleh panas yang berasal dari kebakaran hutan yang terjadi pada daerah tertentu di Provinsi Riau.Tingginya suhu panel surya berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan panel surya.
5
KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat bahwa daya pada cuaca normal lebih besar dari daya pada cuaca berasap. Daya tertinggi yang dihasilkan pada cuaca normal sebesar 46,6 Watt sedangkan daya yang dihasilkan pada cuaca berasap hanya 35,5 Watt. Daya yang dihasilkan ini depengaruhi oleh intensitas cahaya matahari yang diterima oleh panel surya, intensitas cahaya matahari memiliki peranan penting dalam menghasilkan daya pada panel surya. Tegangan keluaran rata-rata pada cuaca normal juga lebih besar daripada cuaca berasap. Tegangan yang dihasilkan pada cuaca normal adalah 28,25 Volt, sedangkan pada cuaca berasap hanya sebesar 13,9 Volt. UCAPAN TERIMA KASIH
Imnaldi, 2013. Studi Orientasi Pemasangan Panel Surya Poly Crystalline Silicon Di Titik Koordinat 000.28.661 Lintang utara – 1010.22.554 Bujur Timur Dengan Rangkaian Array Paralel, Skripsi Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Riau, Pekanbaru. Mahindra, R., 2015. Pengaruh Serapan Sinar Matahari Oleh Kaca Film Terhadap Daya Keluaran Plat Sel Surya, Skripsi Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Riau, Pekanbaru. Saleh,
D.Z. 2009.Master Plan Pembangunan Ketenagalistrikan 2010 s.d 2014. Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia 159: i-iii.
Strong, S.J. dan Scheller, W. 1993.The Solar House.Sustainability Press.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Erwin, M.Sc dan Bapak Dr. Awitdrus, M.Si yang telah memberikan banyak masukan dan saran sehingga penelitian ini dapat terlaksana. DAFTAR PUSTAKA Anthony, F., Durschner, C., Remmers, KH.2007.Photovoltaics for Profesionals. Berlin: Solarpraxis AG. Ariswan. 2010. Prospek penelitian dan aplikasi Fotovoltaik sebagai sumber energi alternatif Di indonesia. Universitas Negeri Yogyakarta.
Repository FMIPA
6
