TUGAS AKHIR. Studi Performansi Photovoltaic (PV) Dihubung Seri dan Paralel

TUGAS AKHIR Studi Performansi Photovoltaic (PV) Dihubung Seri dan Paralel Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh: YOSE GUNAWAN NIM: 120402038

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Universitas Sumatera Utara


Abstrak Kebutuhan akan energi fosil mulai menipis saat ini menjadikan penggunaan energi surya untuk memenuhi kebutuhan manusia akan energi menjadi pilihan yang tepat. Penggunaan energi matahari menjadi pilihan karena sifat sumber energi matahari yang tidak akan habis, serta penggunaan dan pengaplikasiannya yang mudah dibanding sumber energi terbarukan yang lain. Adapun performansi dari photovoltaic (PV) dipengaruhi oleh Irradiance cahaya matahari dan suhu atau temperatur. Tulisan ini membahas tentang perbandingan performansi PV hasil simulasi dengan BPSX 60 dan membandingkan performansi PV jika dihubung seri dan paralel dengan menggunakan data intensitas radiasi cahaya matahari dan suhu matahari Kota Medan 4 tahun terakhir yakni tahun 2013-2016. Hasil simulasi melalui software Matlab menunjukan bahwa PV yang dirangkai seri akan menghasilkan daya keluaran yang sama dengan PV dihubung paralel, tetapi nilai tegangan dan arus nya saja yang berbeda. Dan untuk menghubungkan ke sebuah rumah dengan tegangan 220 Volt dan daya 1000 Watt, PV BPSX 60 Watt perlu di serikan sebanyak 16 kali dan di paralelkan sebanyak 5 kali. Kata Kunci :Photovoltaic,Irradiance, Temperature, MATLAB, BPSX60Watt


KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esayang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas

Akhir ini merupakan bagian dari

kurikulum

yang harus

diselesaikanuntuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu diDepartemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: “STUDI PERFORMANSI PHOTOVOLTAIC (PV) DIHUBUNG SERI DAN PARALEL” Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya dan juga kepada kakak dan abang penulis yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Syiska Yana, S.T., M.T., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.


2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir,dan selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir dan telah banyak memberikan motivasi dan pelajaran selama masa perkuliahan. 4. Bapak Fahmi, S.T., M.Sc., selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan. 5. Seluruh

Bapak

dan

Ibu

dosen

yang

telah

mendidik

serta

memberikanpengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis. 6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi. 7. Sahabat-sahabat terbaik pemberi saran, motivasi, dukungan dan cerita yang sangat sering membantu penulis selama masa pengerjaan Tugas Akhir: Wiratman, Ely, Arif Piliang, Mahatir, Guntur, Yudha, Oyen, Juned, Muadzah, Sudarmin, Fajar, Gomgom, Valentino, Bobby, Ricart, Rio, Begin, Johannes, Marco, Ira, Fauzan, Gading dan seluruh teman-teman stambuk 2012 yang tidak mungkin disebutkan satu per satu. 8. Cici Rinda Shen yang selalu memberikan motivasi, dukungan dan waktu kepada penulis dalam mengerjakan Tugas akhir ini. 9. Kepada teman-teman Team WP GYM yang juga selalu memberikan dukungan kepada penulis.


10. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberikan bantuan dan dukungan. 11. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini.Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, September 2016 Penulis,

Yose Gunawan NIM:120402038


DAFTAR ISI Abstak .................................................................................................................. i Kata Pengantar .................................................................................................... ii Daftar Isi.............................................................................................................. v Daftar Gambar ................................................................................................... vii Daftar Tabel ........................................................................................................ x BAB I Pendahuluan ............................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................... 4 1.3 Tujuan .................................................................................................... 5 1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 5 1.5 Manfaat .................................................................................................. 5 BAB II Tinjauan Pustaka .................................................................................... 6 2.1 Sel Surya (Photovoltaic) ......................................................................... 6 2.1.1

Prinsip Kerja Sel Surya ............................................................... 8

2.1.2

Rangkaian Ekivalen Sel Surya .................................................. 13

2.1.3

Kurva Karakteristik Sel Surya .................................................. 16

2.1.4

Faktor Pengoperasian Sel Surya................................................ 21

2.2 PV Terhubung Seri dan Paralel ............................................................. 22 2.2.1

PV Terhubung Seri .................................................................... 23

2.2.2

PV Terhubung Paralel ............................................................... 24

BAB III Metode Penelitian ............................................................................... 26 3.1 Tempat dan Waktu ................................................................................ 26 3.2 Bahan dan Peralatan .............................................................................. 26 3.3 Variabel yang Diamati .......................................................................... 26 3.4 Prosedur Penelitian................................................................................ 27


BAB IV Hasil dan Analisis ............................................................................... 30 4.1 Umum.................................................................................................... 30 4.2 Model Rangkaian .................................................................................. 31 4.3 Hasil Simulasi ....................................................................................... 33 4.3.1

Melihat Karakteristik V-I dan V-P 1 PV................................... 33

4.3.2

Melihat Karakteristik V-I dan V-P 2 PV dihubung seri ............ 41

4.3.3

Melihat Karakteristik V-I dan V-P 2 PV dihubung Paralel ...... 48

4.4 Perbandingan Performansi PV .............................................................. 55 4.4.1

Perbandingan Simulasi 1PV dengna BPSX60 .......................... 56

4.4.2

Perbandingan Simulasi 2PV dihubung seri dan paralel ............ 57

BAB V Kesimpulan dan Saran ......................................................................... 58 5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 58 5.2 Saran...................................................................................................... 59 Daftar Pustaka Lampiran


DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Pemanfaatan sel surya ..................................................................... 2 Gambar 2.1 Hirarki Modul Sel Surya (Sel-Modul-Panel-Array)........................ 8 Gambar 2.2 Prinsip Kerja Sel Surya ................................................................... 9 Gambar 2.3 Modul surya dirangkai seri ............................................................ 10 Gambar 2.4 P-N Junction Solar Sel .................................................................. 11 Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen PV (Sel Surya) ............................................. 13 Gambar 2.6 Kurva Karakteristik Arus-Tegangan dan Daya-Tegangan ............ 16 Gambar 2.7 Kurva Karakteristik Akibat Variasi Irradiance Matahari .............. 19 Gambar 2.8 Kurva Karakteristik Sel Surya Akibat Variasi Suhu ..................... 20 Gambar 2.9 Kurva Karakteristik Pembebanan Sel Surya ................................. 20 Gambar 2.10 Analogi hidrolik dari sambungan listrik seri. .............................. 23 Gambar 2.11 Kurva Karakteristik Pemasangan PV secara seri ........................ 24 Gambar 2.12 Analogi hidrolik dari sambungan listrik paralel .......................... 25 Gambar 2.13 Kurva Karakteristik Pemasangan PV secara paralel ................... 25 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 27 Gambar 4.1 Blok Diagram 1 PV ....................................................................... 32 Gambar 4.2 Blok Diagram 2 PV dihubung seri ................................................ 32 Gambar 4.3 Blok Diagram 2 PV dihubung paralel ........................................... 33 Gambar 4.4 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 1 PV........................... 34 Gambar 4.5 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 1 PV dengan iradiansi berubah, suhu tetap............................................................................................ 36


Gambar 4.6 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 1 PV dengan iradiansi tetap, suhu berubah............................................................................................ 38 Gambar 4.7 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi rata-rata dan suhu rata-rata ............................................................................................................. 39 Gambar 4.8 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi maksimum dan suhu maksimum ................................................................................................ 40 Gambar 4.9 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi minimum dan suhu minimum ........................................................................................................... 41 Gambar 4.10 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 2 PV seri .................. 42 Gambar 4.11 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 1 PV dengan iradiansi berubah, suhu tetap............................................................................................ 44 Gambar 4.12 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 1 PV dengan iradiansi tetap, suhu berubah............................................................................................ 46 Gambar 4.13 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi rata-rata dan suhu rata-rata ............................................................................................................. 47 Gambar 4.14 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi maksimum dan suhu maksimum ................................................................................................ 48 Gambar 4.15 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi minimum dan suhu minimum................................................................................................... 49 Gambar 4.16 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 2 PV dihubung paralel50 Gambar 4.17 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 2 PV dihubung seri dengan iradiansi berubah, suhu tetap ................................................................ 52 Gambar 4.18 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I simulasi 2 PV dihubung seri dengan iradiansi tetap, suhu berubah ................................................................ 54 Gambar 4.19 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi rata-rata dan suhu rata-rata ............................................................................................................. 55


Gambar 4.20 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi maksimum dan suhu maksimum ................................................................................................ 56 Gambar 4.21 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I dengan Iradiansi minimum dan suhu minimum................................................................................................... 57 Gambar 4.22 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I PV BPSX 60 Watt terhubung 21 kali seri dan 6 kali paralel ................................................................................. 58 Gambar 4.23 Karakteristik (a) V-P dan (b) V-I PV Yingli 60 Watt terhubung 21 kali seri dan 6 kali paralel ................................................................................. 59 Gambar 4.24 Karakteristik V-I umum BPSX 60 .............................................. 60


DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Rata-rata IntensitasRadiasi Matahari (W/m2) ..................................... 3 Tabel 1.2 Rata-rata Suhu Udara (Derajat Celcius).............................................. 3 Tabel 4.1 Parameter panel surya BPSX-60 ....................................................... 31 Tabel 4.2 Hasil Simulasi 1 PV .......................................................................... 35 Tabel 4.3 Hasil Simulasi 1 PV dengan iradiansi berubah, suhu tetap............... 36 Tabel 4.4 Hasil Simulasi 1 PV dengan iradiansi tetap, suhu berubah............... 37 Tabel 4.5 Hasil Simulasi 2 PV dihubung seri ................................................... 42 Tabel 4.6 Hasil Simulasi 2 PV dihubung seri dengan iradiansi berubah, suhu tetap ................................................................ 43 Tabel 4.7 Hasil Simulasi 2 PV dihubung seri dengan iradiansi tetap suhu berubah ................................................................. 44 Tabel 4.8 Hasil Simulasi 2 PV dihubung paralel .............................................. 49 Tabel 4.9 Hasil Simulasi 2 PV dihubung paralel dengan iradiansi berubah, suhu tetap ................................................................ 50 Tabel 4.10 Hasil Simulasi 2 PV dihubung paralel dengan iradiansi tetap suhu berubah ................................................................. 51


TUGAS AKHIR. Studi Performansi Photovoltaic (PV) Dihubung Seri dan Paralel

Recommend Documents