DESAIN PEMIPIL JAGUNG DENGAN SUMBER ENERGI TENAGA SURYA DAN ENERGI LISTRIK PLN
TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata 1 Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh: DANANG NURDYAN PUTRO D400 110 009
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
i
LEMBAR PERSETUJUAN Tugas Akhir dengan judul “Desain Pemipil Jagung Dengan Sumber Energi Tenaga Surya dan Energi Listrik PLN” ini diajukan oleh:
Nama
: DANANG NURDYAN PUTRO
Nim
: D 400 110 009
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada:
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing I
Pembimbing II
Hasyim Asy’ari, ST,MT
Ir. Jatmiko MT
ii
LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul Pengujian Karakteristik Panel Surya Berdasarkan Intensitas Tenaga Surya ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada: Hari
:
Tanggal
:
Dewan Penguji Tugas Akhir 1.
Hasyim Asy’ari, S.T., M.T.
2.
Ir. Jatmiko, M.T.
3.
Aris Budiman, S.T., M.T.
4.
Agus Supardi, S.T., M.T.
……………… ……………… ………………. ………………
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik UMS
Ketua Jurusan Teknik
Elektro UMS
Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D.
Umar, S.T., M.T.
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak pernah lelah memberikan rahmat-Nya kepada setiap makhluk ciptaan-Nya diatas bumi ini, sholawat serta salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar Muhammad Saw. Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas terselesaikannya tugas akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu diantara lain: 1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Umar, ST, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang telah memberikan dukungan, bimbingan, serta arahan dengan sabar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Ir. Jatmiko, M.T. selaku Pembimbing II Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.
5.
Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
iv
Muhammadiyah Surakarta. 6.
Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf Laboratorium Teknik Elektro yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
7.
Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE, GOS, Unit Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta atas kekeluargaan dan persahabatan yang terjalin selama ini.
8.
Teman-teman kos khususnya Agung Siswanto, Junaidi, Afif, Adi Baron, Reza dan Didik yang selama ini membantu saya dan telah menjadi keluarga kedua.
9.
Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sampaikan satu per satu. Dengan
segala
kerendahan
hati
penulis
berharap
semoga
karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri
pada khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bermanfaat dan bersifat membangun. Wassalamualaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis
v
MOTTO
Dunia akan selalu menjatuhkan kita berkali-kali. Tetapi, kita selalu punya pilihan untuk bangkit berdiri, atau tetap diam di bawah (jackie chan di karate kid)
Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka menyerah (Thomas Alva Edison)
Jadikan hinaan orang sebagai motivasi terbesarmu (junaidi)
Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya revisi dan akhirnya saya menang (penulis)
vi
PERSEMBAHAN Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk : Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau kucurkan padaku. Ayah dan Ibuku tercinta. Yang mendidik dengan sabar dan ikhlas tanpa pamrih semoga selalu diberi kesehatan dan rahmat Allah SWT. Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terimakasih untuk setiap canda, tawa, sedih dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri. Teman–teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Junaidi, Didik Rahmadhani, Agung Siswanto, fitriadi, Afif Saputro, Bugi Anggriawan, Reza phalevi, Junaidi DKK. Tidak lupa untuk adik dan kakak tercinta yang selalu menyuport saya, walau jauh disana, Dinar Prastyawan, Defri Tri Prastyo dan Dimas Arifin Putra. Semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan semuanya.
vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................
iv
MOTTO ..........................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN ........................................................................................... vii DAFTAR ISI ................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR KONTRIBUSI ................................................................................ xiii PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................. xv ABSTRAKSI .................................................................................................. xvi BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ........................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .............................................................................
2
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................
2
1.5 Manfaat Penelitian ..........................................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .....................................................................
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Telaah Penelitian ............................................................................
5
2.2 Landasan Teori ...............................................................................
6
viii
2.2.1 Sel Surya ................................................................................
6
2.2.2 Struktur Sel Surya ..................................................................
7
2.2.3 Cara kerja sel surya ................................................................
9
2.2.4 Perkembangan Sel Surya ....................................................... 11 2.2.5 Energi Listrik ......................................................................... 13 2.2.6 Motot DC ............................................................................... 13 2.2.8
Komponen Utama Motor DC ............................................ 15
2.2.8 Jenis Motor DC ...................................................................... 16 2.2.9 Trafo (transformator) ............................................................. 17 2.2.9.1 Pengertian Trafo .......................................................... 17 2.2.9.2 Prinsip Kerja Trafo ...................................................... 18 2.2.10 Dioda .................................................................................. 19 2.2.11 Saklar Toggle ....................................................................... 20 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Prosedur Penelitian .......................................................................... 22 3.1.1 Persiapan yang Dilakukan ........................................................... 22 3.1.2 Bahan dan Peralatan .................................................................... 22 3.1.2.1 Bahan ................................................................................ 22 3.1.2.2 Peralatan ........................................................................... 25 3.1.3 Waktu dan Tempat ....................................................................... 25 3.1.3.1 Pengambilan Data ..................................................................... 26 3.2 Alur Penelitian ................................................................................ 26 3.2.1 Desain Pemipil Jagung ................................................................ 26 3.2.2 Urutan Penelitian ......................................................................... 26 3.2.3 Diagram Alur Penelitian .............................................................. 27
ix
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA 4.1 Hasil Penelitian ............................................................................... 29 4.2 Analisa ............................................................................................ 32 BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 35 5.2 Saran ............................................................................................... 36 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 37 LAMPIRAN .................................................................................................... 38
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny Nelson) .....................................................................................................
6
Gambar 2.2 Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks) ........................................... 7 Gambar 2.3 Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov).............................................. 10 Gambar 2.4 Cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar : sun-nrg.org) ............................................................................................................ 11 Gambar 2.5 Trafo Step Down 3A CT ..................................................................... 19 Gambar 2.6. dioda ................................................................................................... 20 Gambar 2.7. Simbol Saklar Toggle SPST dan SPDT ............................................. 21 Gambar 2.8. Saklar Toggle Jenis SPDT ................................................................. 21 Gambar 3.1 Panel Surya 100WP............................................................................. 23 Gambar 3.2 konverter.............................................................................................. 23 Gambar 3.3 Motor DC merk Hitachi 12V............................................................... 24 Gambar 3.4 Alat Pemipil Jagung ............................................................................ 24 Gambar 3.5 Saklar Toggle ...................................................................................... 25 Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 27 Gambar 4.1. Rangkaian konverter 12VDC ............................................................. 28
xi
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi panel .............................................................................. 22 Tabel .4.1. hasil ujicoba alat menggunakan panel surya ................................. 30 Tabel .4.2. hasil ujicoba alat menggunakan energi listrik PLN....................... 31
xii
DAFTAR KONTRIBUSI
Tugas Akhir ini bermula dari ketertarikan penulis terhadap pembangkitan energi alternatif terbarukan yang kedepannya memiliki prospek dan manfaat yang besar untuk dikembangkan. Ide tugas akhir ini berasal dari Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T., Beliau menawarkan judul tugas akhir mengenai pemanfaatan energi alternatif. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berniat untuk melakukan penelitian. Beliau juga menyetujui untuk menjadi pembimbing pertama dalam tugas akhir ini. Setelah beberapa kali berkonsultasi mengenai judul tugas akhir dan teknis penelitian, akhirnya penulis memutuskan untuk membuat proposal tugas akhir sekaligus meminta kesediaan Bapak ir. Jatmiko, M.T. untuk menjadi pembimbing dua dalam penelitian ini. Setelah seminar proposal dibuat dan diseutujui untuk ditindaklanjuti sebagai Tugas Akhir penulis memulai penelitian mengenai energi terbarukan berupa panel surya ini. Penelitian ini dilakukan penulis di rumah kos tempat bapak marno sadaan lor RT 1 RW 3 gumpang kartasura. Bahan-bahan yang dipergunakan seperti sel surya, meminjam dari teman-teman satu angkatan yang sudah terlebih dahulu mengerjakan tugas akhir merekayang juga menggunakan panel surya dan untuk peralatan lain meminjam dari Laboratorium Teknik Elektro, Unit Produksi Teknik Elektro, dan untuk kekurangannya diperoleh melalui pembelian. Pengambilan data dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan dalam penelitian ini.
xiii
Setiap ada perubahan penulis selalu berkonsultasi dengan pembimbing, hingga akhirnya seluruh data yang diperlukan terkumpul. Kemudian penulis menganalisa data yang terkumpul. Hasil pengujian dan analisa disusun dalam sebuah laporan Tugas Akhir. Demikian daftar kontribusi penulis buat dengan sejujur-jujurnya. Surakarta, 27 Oktober 2015
Mengetahui Mahasiswa Tugas Akhir
Danang Nurdyan Putro Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
(Hasyim Asy’ari, S.T.,M.T.)
(ir. Jatmiko, M.T.)
xiv
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Penuls menyatakan dengan sesungguhnya bahwa scripsi dengan judul “DESAIN PEMIPIL JAGUNG DENGAN SUMBER ENERGI TENAGA SURYA DAN ENERGI LISTRIK PLN” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang penulis ketahui bukan mrupakan tiruan atau duplikasi tugas akhir yang sudah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan universitas muhammadiyah surakarta
atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya
penulis cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakara…………….2015 penulis
(Danang Nurdyan Putro)
xv
ABSTRAKSI
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang dibutuhkan oleh seluruh negara di dunia. Hal ini mengingat energi listrik merupakan salah satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan ekonomi suatu negara. Permasalahan energi listrik menjadi semakin kompleks ketika kebutuhan yang meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk menopang pertumbuhan ekonominya justru membuat persediaan cadangan energi konvensional menjadi semakin sedikit. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat desain pemipil jagung dengan energi tenaga surya dan energi listrik PLN. Penelitian dimulai dari pembuatan mesin pemipil jagung dan pemasangan komponen-komponen seperti panel surya, konverter dan motor DC pada pemipil jagung yang telah dirancang sebelumnya. Kemudian pengecekan komponen yang telah terpasang sudah berfungsi secara normal. Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya akan digunakan sebagai sumber energi untuk menjalankan mesin pemipil jagung. Energi listrik PLN digunakan sebagai energi tambahan jika daya yang dihasilkan panel surya kurang. Cara pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait nilai tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel suya,kecepatan putar mesin pemipil dan lama waktu pemipilan. Peralatan yang digunakan antara lain: luxmeter, Amperemeter, tachometer dan stopwatch. Hasil percobaan pertama dilakukan pada intensitas cahaya 103700 lux tegangan 19 V dan arus 2 A menghasilkan kecepatan putar 1705 Rpm sehingga mesin pemipil jagung bekerja dengan sangat baik dengan waktu pemipilan 0,10 menit per jagung. Begitu seterusnya dengan intensitas yang berbeda sampai ke intensitas terendah yaitu 29300 lux tegangan 8,2 V dan arus 1 A menghasilkan kecepatan putar 402,4 Rpm sehingga mesin pemipil jagung tidak mampu lagi bekerja dengan baik (tidak dapat memipil jagung lagi). percobaan selanjutnya untuk melakukan pemipilan dengan energi listrik PLN disaat mesin pemipil jagung tidak mendapatkan suplai energi yang cukup dari panel surya karena intensitas cahaya yang rendah maka mesin dapat berpindah kesumber energi lain dengan memindahkan sumber energi ke listrik PLN. Pada penelitian ini didapati hasil setelah listrik PLN dikonversikan dengan konverter menunjukkan tegangan 11,2 V, arus 1,5 A dan kecepatan putar 910,2 Rpm sehingga didapati waktu pemipilan adalah 0,19 menit per jagung.
Kata Kunci : motor DC, panel surya, pemipil jagung, energi terbarukan.
xvi
ABSTRACT
Electrical energy is one of the necessities needed by all countries in the world. This is because the electrical energy is one of the major factors for the economic growth of a country. Electric energy issues become increasingly complex as the increased need for energy of all countries in the world to sustain its economic growth would make supplies of conventional energy reserves become fewer and fewer. The purpose of this study was to make a corn sheller design with solar energy and electrical energy PLN. The research started from making corn and sheller machine mounting components such as solar panels, converters and DC motor on corn sheller has been designed previously. Then checking the components that have been installed are functioning normally. The electrical energy generated by the solar panels will be used as an energy source to run a corn sheller machine. PLN electrical energy is used as an additional energy if the power produced by the solar panels is less. How to observations made are related to data capture voltage and current produced by the panels suya, the engine speed and the length of time to sheller. Equipment used include: luxmeter, ammeter, tachometerandastopwatch. first performed on 103 700 lux light intensity voltage of 19 V and a current of 2 A produces 1705 rpm rotational speed so that the corn sheller machine works very well with a time of 0.10 minutes per corn. And so on with different intensity to the intensity of 29300 lux low of a voltage of 8.2 V and a current of 1 A yield 402.4 rpm rotational speed so that the corn sheller machine no longer able to work well (can not memipil corn again). further attempts to PLN pemipilan with electrical energy when corn sheller machine does not get enough energy supply from solar panels because of the intensity of light is low, the engine can be changed by moving the sources of energy other energy sources to the electricity grid. In this study, found the results after the electricity is converted to a voltage of 11.2 V converter shows, currents of 1.5 A and a rotary speed of 910.2 rpm so found pemipilan time is 0.19minutespercorn.
Keywords: DC motor, solar panel, corn sheller, renewable energy.
xvii
