PROTOTYPE BOAT ENERGI SURYA MENGGUNAKAN SOLAR CELL
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi
Oleh: ROI MARITO SIHALOHO NIM: 1405052060
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2016
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penilis ucakpka kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Tugas Akhir ini dengan baik. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “ Prototype Boat Energi Surya Menggunakan Solar Cell ” ini merupakan salah satu persyaratan bagi mahasiswa Politeknik negeri Medan dalam menyelesaikan Program Diploma III (D3) di jurusan Teknik mesin Program Studi Teknik Konversi Energi. Peniulis menyadari keterbatasan pengetahuan dan waktu serta pengalaman penulis dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini. Namun atas bantuan bimbingan dari bapak dosen pembimbing dan dari berbagai pihak lainnya, maka laporan ini dapat terselesaikan. Pada kesempatan ini tidak lupa penuilis juga ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada segenap pihak yang telah membantu penulis selama menyelesaikan proses penyusunan dari laporan Tugas Akhir ini hingga selesai, antara lain yaitu kepada : 1. Bapak M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Bapak Idham Kamil, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Abdul Razak, M.T selaku Ketua program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Rihat Sebayang, S.T.,M.T selaku dosen Pembimbing Tugas akhir.
v
5. Bapak Ir. Burhanudin, M.T selaku dosen wali kelas Energi 6D Politeknik negeri medan.
6. Seluruh dosen, staff dan karyawan Program Studi Teknik Konversi Energi di Politeknik Negeri Medan. 7. Terlebih-lebih penulis mengucapkan terimakasih banyak kepada Orang Tua penulis, Bapak Albertus Sihaloho dan Ibu Dormauli Boru Simarmata yang selalu memberikan dukungan doa, nasehat-nasehat, motivasi dan semangat serta dukungan dana sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Kepada seluruh anggota keluarga, Abang, dan adik-adik semuanya buat doa nya. 9. Kepada teman-teman mahasiswa Politeknik Negeri Medan, terhusus kepada teman kelas ENERGI 6D (immanuel, Agung, Ayub, Aris, Noel, Zombie, Pandi, Iqbal Tambunan, Lidya,Asri, dst)
Medan, Agustus 2016
Roi Marito Sihaloho NIM. 1405052060
vi
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ............................................................................. ii LEMBAR PERSETUJUAN .................................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... iv KATA PENGANTAR ..............................................................................................v DAFTAR ISI ............................................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xi DAFTAR TABEL..................................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................xiv INTISARI..................................................................................................................xv ABSTRACT ..............................................................................................................xvi BAB I PENDAHULUAN .........................................................................................1 1.1. Latar Belakang ..............................................................................................1 1.2. Tujuan Rancang Bangun ...............................................................................2 1.3. Rumusan Masalah .........................................................................................2 1.4. Batasan Masalah ...........................................................................................3 1.5. Manfaat Rancang Bangun .............................................................................3 1.6. Metode Penulisan dan Perancangan..............................................................4 1.7. Sistematika Penulisan Laporan .....................................................................4 BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................5 2.1 Energi Matahari..............................................................................................5 2.2 Radiasi Surya .................................................................................................6 2.3 Solar Cell........................................................................................................7 vii
2.4 Motor DC (Arus Searah) ................................................................................9 2.4.1
Prinsip Kerja Motor DC .....................................................................11
2.5 Power Supla ...................................................................................................13 2.5.1
Baterai ................................................................................................13
2.5.2
Klasifikasi Baterai ..............................................................................14
2.6 Charge Control Unit ......................................................................................15 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ..................................... 17 3.1 Spesifikasi Alat .............................................................................................. 17 3.2 Spesifikasi Komponen ................................................................................... 18 3.3 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan .......................................................... 22 3.4 Susunan Prinsip Kerja Sistem ........................................................................ 23 3.4.1
Susunan Alir Proses ........................................................................... 23
3.4.2
Konstruksi Mekanik Alat ................................................................... 24
BAB IV ANALISA DATA DAN PENGUJIAN ALAT ......................................... 28 4.1 Analisa Data Percobaan Alat ......................................................................... 28 4.2 Analisa Pengujian Alat ................................................................................... 37 4.3 Analisa Data Keuangan .................................................................................. 38 BAB V PENUTUP .................................................................................................... 39 5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 39 5.2 Saran............................................................................................................... 40
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
viii
ABSTRACT
The use of alternative energy are already widely applied. However, most are used only for land transportation using solar cell. Solar Cell will transform the sun's heat into electricity. The electric power is used as fuel to drive a propeller engine or propeller boat. Boat with a length of 85 cm and a width of 45 cm is arguably saving and efficiency in its use. Where electrical energy is generated from thermal solar energy conversion through solar panels is used to drive a DC motor as the prime mover in this boat prototype. From the results of measurements of prototype design and manufacture of the boat with a battery charging system using the solar cell that has been done, based on testing of a total weight of 8.2 kg boat boat can travel at speeds of 0.25 m / s, the power required by the dc motor to drive the boat is P = 73.8 Watt, and eco-friendly boat.
Keywords: solar cell, alternative energy, and solar energy boat.
ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG
Laut adalah salah satu wadah/tempat yang sangat penting bagi manusia maupun biota yang ada di dalamnya.Namun laut cenderung di rusak baik secara manual maupun melalui bahan kimia, limbah, bahkan bahan bakar yang terkadang bocor atau kapal minyak yang bocor. Tentu dengan demikian ekosistem laut akan terganggu dan atas segalanya itu dapat juga berpengaruh pada kehidupan generasi kita nantinya, maka dari pada itu kita harus bersama-sama mencari solusi, jika tidak dapat di tanggulangi minimal di kurangi. Dibalik maraknya pemakaian kapal berbahan bakar minyak bumi yang tidak dapat diperbaharui kembali, dapat menyebabkan krisis energi, dan juga tidak ramah lingkungan.
Maka untuk mengatasi masalah tersebut perlu adanya pengembangan energi yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan. Dengan cara membuat pengembangan boat energi surya.
Energi radiasi matahari (surya) merupakan salah satu sumber energi alternative yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan guna mengurangi pemakaian bahan bakar fosil.
Seiring dengan kemajuan teknologi dibentuklah sel yang dapat menerima cahaya matahari dan mengubahnya ke energi listrik yang dinamakan solar cell. Solar cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam jenis yang memiliki titik dinamika kerja disebabkan karena intensitas sinar matahari yang berubah-ubah sepanjang hari mengikuti waktu dan juga karena pengaruh cuaca.
1
Dalam perancangan ini masalah – masalah yang dipecahkan adalah meliputi pemanfaatan energi matahari, penghematan bahan bakar minyak, penggunaan energy ramah lingkungan.
Berdasarkan kondisi di atas, melalui Tugas Akhir (TA) ini penulis berusaha merancang dan membuat sebuah “ Prototype Boat Energi Surya Menggunakan Solar cell” yang dapat memanfaatkan daya solar cell dalam kondisi pengecasan baterai secara maksimal. Dimana energi listrik yang dihasilkan dari konversi energi panas matahari.
1.2
Tujuan Rancang Bangun Tujuan yang dilakukan dari penelitian adalah sebagai berikut :
1. Untuk membuktikan atau sebagai simulasi bahwa energi matahari (surya) dapat dipergunakan dalam dunia transportasi. 2. Untuk mengembangkan alat yang dapat membantu para. Nelayan maupun tour guide wisata laut dalam memudahkan mencari nafkah dan meringankan dari segi biaya. 3. Untuk memperoleh suatu boat (sampan) yang dapat bekerja secara maksimal dan dalam waktu yang relative lama. 4. Untuk menyimpulkan hasil kerja peralatan. 5. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mempraktekan ilmu yang sudah didapat pada mata kuliah yang telah dipelajari.
1.3 Rumusan Masalah Dalam merancang prototype boat energy surya menggunakan solar cell tersebut yang menjadi rumusan masalah yang akan dihadapi dalam merancang peralatan ini, antara lain : 1. Menentukan bahan dan komponen yang digunakan.
2
2.Bagaimana cara merangkai dan membuat sistem kerja prototype boat tenaga solar cell. 3.Bagaimana menjelaskan sistem kerja peralatan tersebut.
1.4 Batasan Masalah Batasan-batasan atau ruang lingkup permasalahan yang akan ditangani, yaitu :
1. Sistem pengecasan baterai (baterai charger) dengan menggunakan solar cell yang memanfaatkan energi matahari. 2. Perbandingan
antara
sistem
pengecasan
baterai
menggunakan solar cell dengan alat charger listrik. 3. Perancangan dan konstruksi mekanik dari peralatan tersebut.
1.5 Manfaat Rancang Bangun 1. Bermanfaat
bagi
perkembangan
teknologi
terutama
dibidang transportasi 2. Dapat mengetahui cara kerja sistem alat tersebut dan mengetahui instalasi listrik dalam penggunaan solar cell. 3. Untuk pemanfaatan ilmu pengetahuan dan teknologi sebagai pengembangan energy alternative dengan teknologi sederhana yang dapat mengurangi penggunaan energi fosil. 4. Untuk membuat boat ramah lingkungan. 5. Dapat bermanfaat bagi Politeknik Negeri Medan Jurusan Teknik Mesin khususnya Program Studi Teknik Konversi Energi
untuk
membuka
pola
pikir
dan
kreatifitas
mahasiswa dalam merancang sesuatu.
3
1.6 Metode Penulisan dan Perancangan 1. Studi pustaka, yaitu mempelajari buku-buku referensi dan literatur di dalam melengkapi teori yang berhubungan dengan alat ini. 2. Menguji rangkaian dari pencangan alat untuk mengetahui performansi alat, baik keakuratan keoptimalan alat. 3. Konsultasi dan bimbingan kepada dosen pembimbing dan dosen-dosen yang berhubungan. 4. Diskui dengan teman-teman.
1.7 Sistematika Penulisan Laporan Sistematika penulisan laporan yang di gunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN BAB II TEORI DASAR BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
4
