SKRIPSI
PERBANDINGAN PERFORMANSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA MENGGUNAKAN MEDIA CERMIN TERPUSAT DAN TANPA MENGGUNAKAN MEDIA CERMIN
Oleh : I GUSTI BAGUS ARDI UTAMA NIM : 0704305041
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2012
PERBANDINGAN PERFORMANSI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA MENGGUNAKAN MEDIA CERMIN TERPUSAT DAN TANPA MENGGUNAKAN MEDIA CERMIN
Oleh Dosen Pembimbing
: I Gusti Bagus Ardi Utama : Ir. Made Suarda, M.Eng : I Made Dwi Budiana P. ST. MMT
ABSTRAK Potensi energi terbarukan seperti energi surya merupakan tekhnologi energi yang ramah lingkungan .Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut maka ada dua teknologi yang sudah diterapkan, yaitu energi thermal dan photovoltaic. Energi surya photovoltaic yang merupakan pembangkitan radiasi matahari menjadi energi listrik dalam bentuk solar house system. Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) merupakan salah satu solusi sebagai penyedia listrik didaerah yang sulit terjangkau jarigan listrik PLN. Untuk membangkitkan energi listrik dari modul surya agar performansi PLTS yang maksimal perlu diketahui perbandingan performansi PLTS panel sel surya tersebut. Penelitian ini membahas tentang perbandingan performansi pembangkit listrik tenaga surya menggunakan media cermin terpusat dan tanpa menggunakan media cermin. Dalam pengujian ini dilakukan pada saat cuaca cerah, dengan sudut panel pada sudut (θ) 900. Berdasarkan hasil penelitian, daya dan efisiensi maksimum yang dihasilkan panel sel surya adalah PLTS tanpa menggunakan media cermin. Daya rata-rata panel surya pada pembangkit listrik tenaga surya tanpa menggunakan media cermin sebesar 39.09 watt dan efesiensi rata-rata sebesar 9.98%, sedangkan pada PLTS menggunakan media cermin daya rata-rata panel surya sebesar 37.774 watt dan efisiensi rata-rata sebesar 9.59%. Hal ini disebabkan karena pada PLTS menggunakan media cermin pada pukul tertentu bayangan panel jatuh di atas permukaan cermin, cahaya yang dipantulkan oleh cermin masih ada yang terbuang, dan terjadi defraksi bilah-bilah cermin.
Kata kunci : PLTS, cermin terpusat, panel sel surya
iv
PERFORMANCE COMPARISON BETWEEN OF SOLAR ENERGY POWER PLANT WITH USING AND WITHOUT USING CENTRALIZED MIRROR MEDIA Author Guidance
: I Gusti Bagus Ardi Utama : Ir. Made Suarda, M.Eng : I Made Dwi Budiana P. ST. MMT
ABSTRACT A renewable energy such as sun energy is an environmentally friendly energy. To utilize the potency this sun energy there are two kind of technology applied namely thermal energy and photovoltaic. Photovoltaic is an evocation sun radiation became electric energy for solar house system. The solar energy power plant is one of other solution for supplying electric in the arduous region that very difficult to find electrical resource from the PLN. To evoke the electrical energy from the sun module in the other that for making the maximal of the sun power, we must know about compared between the solar energy power plant panel the sun cells mentioned The research discus about comparison the performance of the power plant sun energy use mirror centered media without used the mirror media. In this research was done is sunny, condution of panel angle setting (θ) 900. The result of this research, shows that performance of solar cell panel without mirror media. The average of the panel sun power showed depend on the power plant whitout mirror media is 39.09 watt and the average of the efficiency 9.98%, while the PLTS used mirror media the average of power the sun panel is 37.774 watt and the average of efficiency is 9.59%. That caused from the solar energy power plant used mirror media in the particular time, the shadow of the panel was fallen above of the surface of the mirror, the light was reflected there was still waste and occurred the blade of the mirror.
Keywords: PLTS, mirror centralized, solar cells
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang diberikan, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul Perbandingan Performansi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Menggunakan Media Cermin Terpusat Dan Tanpa Menggunakan Media Cermin Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, melalui kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir I Wayan Redana, M.A.Sc, PhD. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, Phd. Selaku Ketua Jurusn Teknik Mesin Universits Udayana. 3. Bapak Ir. Made Suarda, M. Eng. Selaku pembimbing I 4. Bapak I Made Dwi Budiana Penindra, ST.MMT. Selaku pembimbing II. 5. Bapak I Gusti Komang Dwijana, ST.MT. Selaku Dosen Pembimbing Akademik 6. Bapak dan Ibu dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 7. Rekan-rekan mahasiswa, atas bantuan dan dukungannya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa isi skripsi ini sangat jauh dari batas kesempurnaan. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan kritik dan saran demi usaha perbaikan dengan penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Denpasar, 15 Mei 2012
Penulis vi
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................. i LEMBAR PERSETUJUAN ........................................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................................... iii ABSTRAKS ................................................................................................................... .iv ABSTRACT .................................................................................................................... v KATA PENGANTAR................................................................................................... vi DAFTAR ISI ................................................................................................................ .vii DAFTAR GAMBAR....................................................................... ...............................ix DAFTAR TABEL .............................................................................. .............................x BAB I PENDAHULUAN....................................................................................... ……1 1.1. Latar Belakang ................................................................................ ............1 1.2. Rumusan Masalah .......................................................... ..............................3 1.3. Batasan Masalah ............................................................ ..............................4 1.4. Tujuan Penelitian ............................................................ .............................4 1.5. Manfaat penelitian ..................................................................................... ..5 BAB II LANDASAN TEORI .......................................................... ..............................6 2.1 Definisi Energi Surya...................................................... ..............................6 2.2 Energi Terbarukan ........................................................... .…………………8 2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ...................... ............................ 8 2.4 Potensi Energi Surya Untuk Pengembangan PLTS di Indonesia ................10 2.5 Photon ....................................................................................................... .10 2.5.1 Efek fotolistrik ................................................................................. 12 2.5.2 Efek compton ...... ............................................................................. 13 2.6 Pengertian Sel Surya ........................................................ ...........................13 2.6.1 Jenis-jenis sel surya........................................................................... 14 2.6.2 Prinsip kerja sel surya .......................................... .............................15 2.6.3 Pemanfaatan energi surya menjadi energi listrik .............................. 16
vii
2.6.4 Daya dan efisiensi sel surya ............................................................. 17 2.7 Persamaan Sudut Zenit ................................................... ............................19 2.8 Pengertian Cermin ............................................................ ..........................19 BAB III METODE PENELITIAN .............................................. …………………..23 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .......................................... ............................23 3.2 Persiapan Alat dan Bahan .............................................. …………………..23 3.2.1 Bahan penelitian .................................................... …………………23 3.2.2 Alat penelitian ......................................................... ...........................24 3.3 Rancangan Penelitian ...................................................... .............................25 3.3.1 Menentukan eksentrisitas panel sel surya .............. …………………25 3.3.2 Rancangan penelitian menggunakan media cermin .. ……………….26 3.3.2 Rancangan penelitian tanpa menggunakan media cermin ... ……......28 3.4 Tahap Pengujian dan Pengambilan Data .......................... ...........................28 3.4.1 Pengujian dengan menggunakan media cermin ...... ………………...28 3.4.2 Pengujian tanpa menggunakan media cermin.......... ………………..29 3.5 Diagram Alir Penelitian ..................................................... ..........................30 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 31 4.1 Pengujian Eksentrisitas Panel Surya ............................................................ 31 4.2 Data Hasil Penelitian Panel Surya ............................................................... 32 4.3 Pengolahan Data Hasil Pengujian ................................................................ 33 4.3.1 Daya dan efisiensi pukul 08:00 WITA .............................................. 34 4.4 Analisa Grafik Hasil Pengujian .................................................................... 36 BAB V PENUTUP ....................................................................................................... 41 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 41 5.2 Saran............................................................................................................. 41 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 43
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1 : PLTS di desa Senapahan, Kabupaten Tabanan – Bali ................................. 2 Gambar 2.1 : Skema PLTS secara umum .......................................................................... 9 Gambar 2.2 : Sel Surya .................................................................................................... 14 Gambar 2.3 : Pemanfaatan Photon menjadi energi listrik ............................................... 17 Gambar 2.4 : Solar cell memanfaatkan Photon menjadi energi listrik ............................ 17 Gambar 2.5 : Gambar sudut θ z dan θ A yang ditetapkan ................................................... 19 Gambar 2.6 : Cermin cekung ........................................................................................... 20 Gambar 2.7 : Bayangan nyata yang terbetuk pada cermin cekung .................................................. 22 Gambar 2.8 : Bayangan maya yang terbentuk pada cermin cekung ................................ 22 Gambar 3.1 : Modul sel surya fotovoltaic ....................................................................... 23 Gambar 3.2 : Rancangan eksentrisitas panel sel surya .................................................... 25 Gambar 3.3 : Rancangan unit solar cell menggunakan cermin terpusat ........................ 27 Gambar 3.4 : Tampak depan rancangan unit solar cell menggunakan cermin terpusat .. 27 Gambar 3.5 : Sel surya tanpa menggunakan media cermin ............................................. 28 Gambar 3.6 : Pengujian dengan menggunakan media cermin ......................................... 29 Gambar 3.7 : Pengujian tanpa menggunakan media cermin ........................................... 29 Gambar 4.1 : Grafik Intensitas Matahari (Watt/m2) fungsi Waktu (jam) ........................ 36 Gambar 4.2 : Grafik tegangan output panel (V) fungsi waktu (jam) ............................... 37 Gambar 4.3 : Grafik arus panel (ampere) fungsi waktu (jam) ......................................... 38 Gambar 4.4 : Grafik Daya output panel ( P ) fungsi Waktu (jam) .................................. 39 Gambar 4.5 : Grafik Efesiensi panel () fungsi waktu (jam) ......................................... 40
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 : Intensitas matahari di Indonesia ...................................................................... 7 Tabel 2.2 : Intensitas matahari di Bali ............................................................................... 8 Tabel 4.1 : Tabel data dan pengujian eksentrisitas panel surya ....................................... 31 Tabel 4.2 : Data Pengujian Panel Sel Surya Sudut (θz) 900 dengan Menggunakan Media Cermin ……………………………………………………………………..32 Tabel 4.3 : Data Pengujian Panel Sel Surya Sudut (θz) 900 Tanpa Menggunakan Media Cermin…………………………………………………………………….. 33 Tabel 4.4 : Data Hasil Perhitungan Panel Sel Surya pada (θz) 900 Dengan Menggunakan Media Cermin ...............................................................................................34 Tabel 4.5 : Data Hasil Perhitungan Sudut Panel Sel Surya pada (θz) 900 Tanpa Menggunakan Media Cermin .......................................................................35
x
