MAKALAH PANEL SURYA

Oleh

Kelompok 5 :

Wahyu Muldayani 0819102010

Elvin Nur Afian 1019102010

Risca Dwi 1019102010

Galang Pratama Putra 1019102010

Budi Setiawan 1019102010

Rizdha Yusfik 101910201096

LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO STRATA 1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER

2011

BAB I

PENDAHULUAN

Pemanfaatan Tenaga Surya melalui konversi Photovoltaic telah banyak diterapkan

antara lain, penerapan sistem individu dan sistem hybrid yaitu sistem penggabungan antara

sumber energi konvensional dengan sumber energi terbarukan.

Pada kondisi beban rendah sistem bekerja dengan sistem inverter dan baterai. Jika

beban terus bertambah hingga mencapai kapasitas yang terdapat pada inverter atau tegangan

baterai semakin rendah, maka sistem kontrol akan segera mengoperasikan genset, maka

genset akan berfungsi sebagai AC/DC konverter untuk pengisian baterai, dan dapat

beroperasi secara paralel untuk memenuhi kebutuhan beban tersebut. Dengan demikian,

kondisi pembebanan diesel menjadi sangat efisien karena hanya beroperasi pada beban

tertentu.

Tenaga surya yang diserap bumi adalah sebanyak 120 ribu terawatt. Pada prinsipnya

tenaga surya sebagai pembangkit listrik dengan dua cara:

* Produksi uap dengan ladang cermin yang digunakan untuk menggerakkan turbin.

Pembangkit listrik tenaga surya besar.

* Mengubah sinar surya menjadi listrik dengan panel surya / solar cell photovoltaik. 

Pembangkit listrik tenaga surya portabel / kecil.

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi

listrik. Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya

sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel

surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk dapat menyerap energi matahari

dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.

Sementara itu membangkitkan listrik sendiri di rumah itu bisa dilakukan salah satunya

dengan pemasangan panel surya / solar cell, panel surya - solar cell

yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Listrik

tersebut kemudian disimpan di dalam aki, dan aki kemudian

menghidupkan lampu. Dalam penggunaan panel surya / solar cell

untuk membangkitkan listrik di rumah, ada beberapa hal yang perlu

dipertimbangkan salah satunya adalah karakteristik dari panel surya

/ solar cell itu sendiri. Karakteristik dari panel surya / solar cell antara lain :

Panel surya / solar cell memerlukan sinar matahari. Tempatkan panel surya / solar cell

pada posisi dimana tidak terhalangi oleh objek sepanjang pagi sampai sore.

Panel surya - solar cell menghasilkan listrik arus searah DC.

Untuk efisiensi yang lebih tinggi, gunakan lampu DC seperti lampu LED.

Instalasi kabel baru khusus untuk arus searah DC untuk perangkat berikut ini

misalnya: lampu penerangan berbasis LED (Light Emiting Diode), kamera CCTV,

wifi (wireless fideliity), dll.

Untuk sebuah rumah yang baru dibangum disarankan untuk  menggunakan PLN dan panel

surya  / solar cell. Panel surya / solar cell digunakan untuk sebagai penerangan (dalam hal ini

menggunakan arus searah DC) dan PLN untuk perangkat arus bolak balik AC seperti Air

Conditioning, Lemari Es, sebagian penerangan dll. Bila listrik DC yang tersimpan dalam aki

ingin digunakan menyalakan perangkat ACseperti pada pompa air, kulkas, dan sebagainya

maka diperlukan inverter yang dapat mengubah listrik DC menjadi AC. Sesuaikan kebutuhan

daya yang dibutuhkan dengan panel sel surya, inverter, aki.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pembebanan Panel Surya

2.3 Panel Surya Charging

2.4 Solar Collector

Jenis Solar Collector

Palung berbentuk parabola, Pinggan Dan Menara umumnya digunakan untuk tenaga

matahari yang membangitkan stasiun atau untuk tujuan riset. Konsentrasi palung yang

berbentuk parabola adalah sekitar 1/3 maksimum yang teoritis untuk sudut penerimaan yang

sama.Untuk mendekati maksimum yang teoritis mungkin dicapai dengan penggunaan lebih

terperinci berdasar pada nonimaging ilmu optik.

* Palung Berbentuk Parabola

Kolektor jenis ini biasanya digunakan

pembangkit tenaga listrik matahari. Suatu reflektor

yang berbentuk parabola trough-shaped, digunakan

untuk konsentrasi cahaya matahari pada suatu tabung

( Dewar Tabung ) atau memanaskan pipa,

menempatkan di titik-api, berisi yang pendingin

memindahkan panas dari kolektor kepada ketel uap di

dalam pembangkit listrik.

* Pinggan Berbentuk Parabola

Pinggan berbentuk parabola adalah jenis yang

paling kuat mengumpulkan cahaya matahari, titik-

api, via satu atau lebih yang dishes—arranged

berbentuk parabola seperti teleskop cermin memusat

cahaya bintang, atau suatu antena pinggan memusat

ombak radio. Ilmu ukur ini mungkin digunakan untuk

tungku perapian matahari dan pembangkit tenaga listrik matahari.

Ada dua fenomena kunci untuk memahami dalam perancangan suatu pinggan

berbentuk parabola. Satu adalah bahwa bentuk suatu parabol digambarkan seperti sinar yang

datang paralel kepada poros pinggan akan dicerminkan ke arah fokus, juga pada pinggan.

Kunci yang kedua adalah bahwa sinar cahaya dari matahari tiba di permukaan bumi hampir

dengan sepenuhnya paralel. Maka jika pinggan dapat dibariskan dengan poros nya yang

menunjuk di matahari, hampir semua radiasi yang datang akan dicerminkan ke arah titik-api

dish—most kerugian dalam kaitan ketidak sempurnaan dalam bentuk parabola dan

pemantulan tidak sempurna.

Kerugian dalam kaitan dengan atmospir antar[a] hidangan/pinggan dan titik-api nya adalah minimal, [seperti;sebagai;ketika] hidangan/pinggan biasanya dirancang secara rinci untuk;menjadi cukup kecil bahwa . ini faktor adalah tidak penting pada [atas] suatu hari cerah jelas bersih. Bandingkan ini meskipun [demikian] dengan beberapa disain lain , dan kamu akan lihat bahwa . ini bisa jadilah suatu faktor penting, dan jika cuaca yang lokal adalah kusam/samar-samar, atau berkabut, mungkin mengurangi efisiensi suatu hidangan/pinggan berbentuk parabola [yang] dengan mantap.

Di (dalam) hidangan/pinggan yang stirling disain pembangkit tenaga listrik, suatu stirling

mesin/motor yang digabungkan ke suatu dinamo, ditempatkan di fokus hidangan/pinggan, yang

menyerap panas peristiwa radiasi matahari, dan mengkonversi ia/nya ke dalam listrik.

[Kuasa/ tenaga] Menara

[Kuasa/ tenaga] Towera Menara [Kuasa/ tenaga] adalah suatu menara besar yang dikepung oleh

cermin perkerjaan mengikuti jalan [memanggil/hubungi] heliostats. Cermin ini membariskan diri

mereka dan memusatkan cahaya matahari pada [atas] penerima ada di puncak menara, panas yang

dikumpulkan ditransfer ke suatu pembangkit listrik di bawah.

Keuntungan Temperatur sangat tinggi mencapai. Temperatur tinggi adalah pantas untuk generasi listrik yang menggunakan metoda konvensional seperti turbin uap atau beberapa mengarahkan temperatur tinggi reaction.[citation kimia perlu] Efisiensi baik. Dengan konsentrasi arus cahaya matahari sistem dapat mendapat/kan efisiensi lebih baik dibanding sel matahari sederhana. Suatu area lebih besar dapat [dicakup/tutup] dengan penggunaan cermin secara relatif murah dibanding/bukannya menggunakan sel matahari mahal. [Cahaya/ ringan] yang dipusatkan dapat mengalihkan jurusan untuk suatu penempatan pantas via kabel/telegram serabut berhubung dengan mata. Sebagai contoh memperjelas bangunan. [Gudang/Penyimpanan] Panas untuk produksi [kuasa/ tenaga] selama kondisi-kondisi [yang]

bermalam dan berawan dapat terpenuhi, sering oleh [gudang/penyimpanan] tangki/tank bawah tanah

[dari;ttg] cairan dipanaskan/kacau. Garam yang dicairkan telah digunakan untuk efek baik.

Kerugian Sistem Konsentrasi memerlukan perkerjaan mengikuti jalan matahari untuk memelihara Cahaya

matahari memusatkan di kolektor.

Ketidak-Mampuan untuk menyediakan [kuasa/ tenaga] di (dalam) kondisi-kondisi cahaya yang

bertabur. Sel Matahari bisa menyediakan keluaran beberapa sekalipun langit menjadi sedikit berawan,

tetapi menggerakkan keluaran dari tetesan sistem konsentrasi [yang] secara drastis di (dalam)

kondisi-kondisi berawan [sebagai/ketika] cahaya yang bertabur tidak bisa dipusatkan dengan pasif.

1. Tujuan Praktikum

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa akan dapat:

1. Menjelaskan cara kerja panel surya

2. Mengetahui faktor-faktor pengoperasian sel surya

3. Menggambar dan menjelaskan grafik daya maksimum (arus dan tegangan)

2. Dasar Teori

2.1 Faktor pengoperasian sel surya

Sel surya diproduksi dari bahan semi konduktor yaitu silicon berperan sebagai

isolator pada temperature rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas.

Sebuah silikon sel surya adalah diode yang dibentuk dari tiga lapisan atas silikon

tipe-N (silikon dopping of ”phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe-P

(silikon dopping of ”boron”).

Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada

lapisan empat penghubung (junction sama dengan 0.2 sampai 0.5 mikron)

menyebabkan terjadinya aliran listrik.

Perkembangan sel surya silikon secara individu (chip) :

a) Mono-Crystalline (Si) dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari

peleburan silikon dalam bentuk bujur. Sekarang Mono-Crystalline dapat

dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai efisiensi sekitar 24 %.

b) Poly-Crystalline atau Multi-Crystalline (Si) ]

Dibuat dari peleburan silicon dalam tungku keramik, kemudian

pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silicon yang

akan timbul diatas lapisan silicon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan

sel Poly-Crystalline (efektivitas 18 %), tetapi biaya lebih murah

c) Gallium Arsenida (GaAs)

Sel surya III-V semi konduktor yang sangat efisien sekitar

25 %.

2.2 Sel surya silicon terpadu “Thin Film”

a) Amorphous Silicon (A-Si)

Banyak dipakai pada jam tangan dan kalkulator, sekarang dikembangkan

untuk system bangunan terpadu sebagai pengganti tinted glass yang semi

transparan.

b) Thin Film Silicon (Tf-Si)

Dibuat dari Thin Crystalline atau Poly Crystalline pada grade bahan metal

yang cukup murah (Cladding System).

c) Caddmium Telluride (CdTe)

Terbentuk dari bahan materi Thin Film Poly Crystalline secara deposit,

semprot, evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16 %.

d) Copper Indium Diselenide (CuInSe2/CIS)

Merupakan bahan dari film tipis Poly Crystalline. Nilai efisiensi 17.7 %.

e) Chalcopyrites [Cu(In,Ga)(S,Se)2]

f) Electrochemical Cells

Pengoperasian maksimum sel surya tergantung pada:

a) Ambient Air Temperature

Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel

tetap normal (pada 25oC), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur

normal pada PV Cell akan melemahkan Voltage (Voc). Setiap kenaikan

temperatur sel surya 1oC (dari 25oC) akan berkurang sekitar 0,4 % pada total

tenaga 8 yang dihasilkan atau akan melemah 2 kali lipat untuk menaikkan

temperatur sel per 10oC.

b) Radiasi Solar Matahari (Insolation)

Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariabel, dan sangat

tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan

banyak berpengaruh pada current atau arus sedikit pada voltage.

c) Kecepatan Angin Bertiup

Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV Array dapat membantu

mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV Array.

d) Keadaan Atmosfir Bumi

Keadaan atmosfir bumi – berawan, mendung, jenis partikel debu udara,

asap, uap air udara, kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus

listrik dari deretan PV.

e) Orientasi Panel / Array PV

Orientasi dari rangkaian PV kearah matahari secara optimum adalah

penting agar panel atau deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum.

Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel atau deretan PV juga

sangat mempengaruhi hasil energi maksimum (lihat penjelasan Tilt Angle).

Sebagai guidline : untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka

panel atau deretan PV sebaiknya diorientasikan keselatan, orientasi ketimur

sampai barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-

panel atau deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari

maksimum.

f) Posisi Letak Sel Surya (Array) terhadap matahari (Tilt Angle)

Tilt Angle (sudut orientasi matahari) mempertahankan sinar matahari jatuh

ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi

maksimum kurang lebih 1000 W/M2 atau 1 KW/M2. Kalau tidak dapat

mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV,

maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang tanah PV terhadap

Sun Latitude yang berubah).

3. Daftar Peralatan

1. Modul Sel Surya 1 Buah

2. Modul Resistor 100 x 6 6 Buah

3. Multi Meter 2 Buah

4. Lux Meter 1 Buah

5. Termometer 1 Buah

6. Kabel Secukupnya

4. Gambar Rangkaian

5. Prosedur Kerja

1. Merangkai peralatan sesuai dengan gambar diatas

2. Membebankan sel surya dengan resistor secara seri bertahap dari 100

sampai K.

3. Mencatat data dari hasil percobaan tersebut dan mengisikan pada tabel

4. Mencatat hasil pengukuran arus A, tegangan V, suhu permukaan oC, dan

Intensitas cahaya C pada tabel 1

5. Dari data kemudian menghitung besar daya (P) berdasarkan teori yang

diperoleh.

6. Menggambar pada grafik daya maksimum (Arus dan Tegangan, Arus dan

Temperatur, Tegangan dan Intensitas Cahaya)

6. Data Hasil Percobaan

Beban V (Volt) A (Ampere) P (Watt) C (Intensitas

Cahaya)

Suhu ( oC)

0 (Open) 18,42 0 0 926 x 100 48

// (100 x 6) 17,12 1.009 17,27408 934 x 100 49

// (100 x 12) 15,9 1.8 28,62 932 x 100 50

// (100 x 18) 14,73 2.5 36,825 938 x 100 49

// (100 x 24) 13,5 3.1 41,85 936 x 100 49

// (100 x 30) 10,8 3,1 33,48 932 x 100 48

Short 103 mV 3,9 0,4017 940 x 100 48

7. Analisa Data

a) Perhitungan

- Daya V x I (Per Beban)

a) Hasil Praktikum (H P)

P1 = V1 x I1

= 18,4 V x 0 A

= 0 W

P2 = V2 x I2

= 17,12 V x 1,009 A

= 17,27408 W

P3 = V3 x I3

= 15,9 V x 1,8 A

= 28,62 W

P4 = V4 x I4

= 14,73 V x 2,5 A

= 36,825 W

P5 = V5 x I5

= 13,5 V x 3,1 A

= 41,85 W

P6 = V6 x I6

= 10,8 V x 3,1 A

= 33,48 W

P7 = V7 x I7

= 103 mV x 3,9 A

= 0,4017 mW

b) Hasil Teori (H T)

P1 = I12 x R1

= 0 A x 0

= 0 W

P2 = I22 x R2

= 1,018081 A x 16,67

= 16,97 W

P3 = I32 x R3

= 3,24 A x 8,33

= 26,9892 W

P4 = I42 x R4

= 6,25 A x 5,56

= 34,75 W

P5 = I52 x R5

= 9,61 A x 4,17

= 40,0737 W

P6 = I62 x R6

= 9,61 A x 3,33

= 32,0013 W

P7 = I72 x R7

= 15,21 A x 27,95 m

= 425, 11 mW

- Beban Resistor

R1 = 0

R2 = 100 /6

= 16,67

R3 = 100 /12

= 8,33

R4 = 100 /18

= 5,56

R5 = 100 /24

= 4,17

R6 = 100 /30

= 3,33

R7 = 0

- Error Persen Daya

Persen Error 1 = | HT−HP

HP|x100 %

= |0−0

0|x100%

= 0 %

Persen Error 2 = | HT−HP

HP|x100 %

= |16 , 97−17 , 2717 , 27

|x100%

= 1,73 %

Persen Error 3 = | HT−HP

HP|x100 %

= |26 , 98−28 , 6228 , 62

|x 100%

= 5,73 %

Persen Error 4 = | HT−HP

HP|x100 %

= |34 , 75−36 , 8236 , 82

|x 100%

= 5,6 %

Persen Error 5 = | HT−HP

HP|x100 %

= |40 ,07−41, 8541, 85

|x 100 %

= 4,25 %

Persen Error 6 = | HT−HP

HP|x100 %

= |32−33 , 4833 , 48

|x100%

= 4,4 %

Persen Error 7 = | HT−HP

HP|x100 %

= |0−401 ,7401,7

|mWx 100 %

= 100 %

b) Grafik

Grafik V terhadap I

02

468

10

121416

1820

0 1,009 1,800 2,500 3,100 3,100 3,900

c) Pembahasan

Adapun data-data yang kami dapatkan selama praktikum yaitu tegangan, arus,

suhu, daya, dan intensitas cahaya. Dimana perinciannya adalah sebagai berikut

Pada data pertama yaitu pada saat tanpa beban (open), hanya tegangan yang

terbaca sebesar 18,42 V. Arus dalam hal ini tidak mengalir karena tidak adanya

resistor yang dibebankan pada rangkaian. Sehingga daya yang dihasilkan adalah 0

W.

Dari data kedua sampai data ke enam, tidak ada perubahan yang berarti. Arus yang

dihasilkan semakin meningkat walaupun suhu kadang naik dan turun. Ini

disebabkan karena pada setiap data, menggunakan resistor yang sama dengan

jumlah yang berbeda yaitu 6, 12, 18,dan 24. Sehingga semakin kecil resistor yang

membebani rangkaian, arus dan daya yang dihasilkan rangkaian akan semakin

besar.

Perubahan terjadi pada data ketujuh. Dimana rangkaian tidak dibebani oleh

resistor. Akan tetapi dari data dapat diamati bahwa tegangan yang dihasilkan

adalah sebesar 103 mV dengan arus sebesar 3,9 A dan daya sebesar 0,4017 W.

Dalam hal ini walaupun tidak ada resistor yang membebani, tetapi kita tinjau

beban dari kabel penghantar yang digunakan dalam rangkaian dan

menghubungkan PV dengan rangkaian. Oleh karena nilai hambatan yang sangat

kecil, sehingga menyebabkan arus yang mengalir sangat besar.

Sedangkan data pada Intensitas cahaya untuk membangkitkan energi listrik

menunjukkan nilai naik turun karena disebabkan oleh faktor faktor yang telah

disebutkan pada landasan teori diatas.

Dari data praktikum saat intensitas cahaya sebesar 934 x 100 didapatkan arus

sebesar 1,009 A dan saat intensitas cahaya bertambah menjadi 932 x 100

didapatkan arus senilai 1, 8 dan seterusnya. Hal ini dapat membuktikan bahwa saat

intensitas cahaya semakin kuat maka arus yang dihasilkan olen sel surya akan

semakin besar pula.

Untuk error persen daya bernilai antara 1,73 % sampai 5,73 %. Sehingga dapat

dikatakan bahwa praktikum yang kami lakukan berjalan dengan lancar. Namun

saat rangkaian di short error persen mencapai 100%, hal ini di karenakan tidak

adanya resistor beban sehingga daya praktik adalah 0.

8. Kesimpulan

Dari data yang telah didapat dari praktikum kali ini, dapat kami simpulkan sebagai

berikut:

1. Solar Cell yang digunakan dalam praktikum kali ini berbasis semi konduktor,

yaitu silikon

2. Pengoperasian maksimum solar cell ditentukan oleh beberapa faktor,

diantaranya temperatur, insolation, kecepatan angin, keadaan atmosfir,

orientasi dan posisi letak sel surya.

3. Nilai arus dipengaruhi oleh Insolation solar matahari sehingga hal ini juga akan

berpengaruh pada efisiensi daya yang dihasilkan.

4. Panel surya tersusun dari 2 papan semi konduktor yang disusun paralel dengan

tujuan agar efisiensi arus yang dihasilkan besar. Dalam setiap papan tersebut

tersusun semi konduktor yang tersusun secara seri dengan tujuan agar efisiensi

tegangan yang dihasilkan besar.

5. Tegangan Solar Cell berbentuk DC (Direct Current)

6. Arus maksimal yang dihasilkan adalah 3,9 A dan tegangan maksimal yang

dihasilkan adalah 18, 42 V