1

LAPORAN KEMAJUAN

HIBAH UNGGULAN PROGRAM STUDI

PENGARUH KETINGGIAN PERMUKAAN PANEL SURYA TERHADAP

DAYA LISTRIK UNTUK MENEKAN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK

DALAM BANGUNAN

Tahun ke 1 dari rencana 1 tahun

Ir. Cokorde Gede Indra Partha, M.Erg., MT. (NIDN. 0025056513)

Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg., MT. (NIDN. 0013036609)

Ir. I Gusti Ngurah Janardana, M.Erg. (NIDN. 0015086215)

Ir. I Nyoman Budiastra, MKes., MT. (NIDN. 0031126728)

Dibiayai oleh

DIPA PNPB Universitas Udayana

Sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian

Nomor : 2053/UN14.1.31/PN.00.00.00/2015, tanggal 25 Mei 2015

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

JULI 2015

2

3

RINGKASAN

Energi matahari dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif yang potensial

karena energinya yang sangat besar serta ramah lingkungan. Alat yang dapat dapat digunakan

untuk mengkonversi secara langsung cahaya matahari menjadi listrik disebut photovoltaic. Cell

Photovoltaics atau Panel Surya telah banyak dikembangkan baik dlam bidang keilmuan maupun

teknologi. Photovoltaic ini memberikan penggunaan energi yang terbaharukan yang dapat

digunakan dalam pemakaian energi dalam gedung sebagai sumber listrik yang ramah

lingkungan.

Hasil penelitian ini menunjukan bahwa dengan menempatkan ketinggian yang berbeda

menghasilkan efisiensi yang berbeda. Makin tinggi tempat suatu daera maka suhu udara semakin

menurun. Penurunan suhu ini berpengaruh terhadap penurunan suhu permukaan panel. Makin

rendah suhu permukaan, maka tegangan rangkaian terbuka panel surya makin meningkat,

sedangkan arus hubung singkat semakin naik. Daya keluaran dari panel surya akan meningkat

dengan naiknya suhu permukaan, demikian juga dengan effisiensi panel surya, pada suhu yang

lebih tinggi maka efisiensi juga meningkat.

Kata kunci ; Energi Matahari, Panel Surya, Suhu, efisiensi

4

PRAKATA

Laporan Kemajuan Hibah Unggulan Program Studi ini kami susun sebagai laporan

kemajuan penelitian dengan judul ” Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya Terhadap

Daya Listrik Untuk Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ” sebagai sebuah

penelitian yang masih terdapat langkah langkah yang harus diselesaikan untuk mendapatkan

hasil, perhitungan dan analisa agar sesuai dengan tujuan yang diharapkan.

Hasil kemajuan penelitian ini telah mendapatkan data dan analisis yang merupakan data

yang sifatnya lokal dan dapat dijadikan referensi awal pada dua lokasi tempat penelitian,

sehingga masih diperlukan analisis analisis yang lebih detail serta rinci untuk mendapatkan hasil

yang lebih akurat.

Dalam penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan lagi mengingat begitu banyaknya

jenis panel-panel surya yang ada di pasaran, sehingga masyarakat dapat memilih jenis yang

sesuai dengan tempat tinggalnya.

Dalam kesempatan ini pula kami mengucapkan banyak-banya terimasih kepada seluruh

khalayak yang telah membantu sehingga penelitian ini dapat terwujud. Kami berharap sekecil

apapun kontribusi yang dapat diberikan tetap dapat memberikan manfaat bagi penelitian-

penelitian berikutnya.

Bukit Jimbaran, 28 Juli 2015

Penulis

5

DAFTAR ISI

hal

Halaman Sampul ................................................................................................................. 1

Halaman Pengesahan .......................................................................................................... 2

Ringkasan ............................................................................................................................ 3

Prakata ................................................................................................................................ 4

Daftar Isi ........................................................................................................................... 5

Daftar Tabel ........................................................................................................................ 7

Daftar Gambar .................................................................................................................... 8

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................................. 9

BAB 2 STUDI PUSTAKA ................................................................................................. 10

2.1 State of the Art Review................................................................................... 10

2.2 Panel Surya ..................................................................................................... 10

2.3 Potensi Matahari ............................................................................................ 11

2.4 Daya Panel Surya ............................................................................................ 12

2.5. Efisiensi Panel Surya ..................................................................................... 13

BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN .......................................................... 14

BAB 4. METODE PENELITIAN ...................................................................................... 15

4.1 Bagan konsep ................................................................................................. 15

4.2. Analisis data................................................................................................... 15

BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................................. 17

5.1. Lokasi Penelitian ........................................................................................... 17

5.2. Panel Surya .................................................................................................... 17

5. 3. Data Pengukuran Suhu, Arus Short Circuit dan Tegangan Open Circuit .... 20

pada Panel

5.4 Pengaruh Ketinggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya ....................... 21

5.5 Pengaruh Suhu permukaan panel surya terhadap Tegangan ......................... 22

rangkaian terbuka

6

5.6. Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Arus hubung singkat ....... 23

5.7 Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Efisiensi .......................... 24

5.8 Pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik ............... 26

untuk menekan pemakaian energi listrik dalam bangunan

BAB 6 RENCANA TAHAP BERIKUTNYA .................................................................... 27

BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 29

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 30

LAMPIRAN

7

DAFTAR TABEL

hal

Tabel 5.1. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada Kota Denpasar ................................... 20

Tabel 5.2. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada desa Mengesta, Penebel Tabanan...... 20

Tabel 5.3 Pengaruh ketinggian pada suhu maksimum permukaan panel surya .................... 22

Tabel 5.4. Daya keluaran panel surya untuk panel yang ditempatkan pada ......................... 24

ketinggian 22 meter dan 457 meter.

Tabel 5.5 Efisiensi Panel surya pada ketinggian yang berbeda ............................................ 25

8

DAFTAR GAMBAR

hal

Gambar 4.1. Alur Analisis ................................................................................................. 16

Gambar 5.1 Spesifikasi Panel Surya Monocrystalline ........................................................ 17

Gambar 5.2. Panel Surya Policrystalline dan Monocrystalline .......................................... 17

Gambar 5.3 Peralatan dan proses pengambilan data ......................................................... 19

Gambar 6.2. Sistem ON-Grid / grid-tie .............................................................................. 27

Gambar 6.2. Sistem Off-Grid.............................................................................................. 28

9

BAB 1 PENDAHULUAN

Melihat letak Geografis Indonesia pada daerah khatulistiwa yang sangat potensial, yang

mengakibatkan intensitas radiasi matahari yang bisa dimanfaatkan cukup merata sepanjang

tahun. Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, sumber

energi surya di Indonesia memiliki intensitas rata-rata sekitar 4.8 kWh/m2/hari. Provinsi Bali

mempunyai kapasitas energi surya di atas rata-rata (Schweizer-Ries, 1998). Dengan intensitas

sinar matahari di Provinsi Bali sangat baik maka energi matahari sangat tepat dimaanfaatkan

sebagai energi alternative. Salah satu kelebihan dari energi matahari adalah, energi yang

diperbaharui, tidak menyebabkan polusi udara, tersedia hampir di mana-mana dan terus menerus

sepanjang tahun.

Upaya mencari sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil masih tetap

ramai dibicarakan. Terdapat beberapa sumber energi alam yang tersedia sebagai energi alternatif

yang bersih, tidak berpolusi, aman dan dengan persediaan yang tidak terbatas (Wilson, 1996)

diantaranya adalah energi surya. Masalah energi tampaknya akan tetap menjadi topik penelitian

yang menarik sepanjang peradaban umat manusia. Pada masa yang akan datang, dengan adanya

kebutuhan energi yang makin besar, penggunaan sumber energi listrik yang beragam tampaknya

tidak bisa dihindari. Oleh sebab itu, pengkajian terhadap berbagai sumber energi baru tidak akan

pernah menjadi langkah yang sia-sia. Teknologi fhotovoltaic yang mengkonversi langsung

cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan bahan semikonduktor yang disebut

sel surya (Fishbane et.al, 1996) banyak dikaji oleh peneliti-peneliti sebelumnya. Di sisi lain panel

sel surya buatan pabrik juga sudah tersedia.

Dalam penelitian ini akan diteliti penempatan panel sel surya dengan ketinggian tertentu

untuk mendapatkan keluaran listrik yang optimal. Pemakaian panel sel surya umumnya

diletakkan dengan ketinggian tertentu dengan tanpa memperhatikan pengaruh suhu dan

sading/bayangan yang menutupi beberapa sel photovoltaic.

10

BAB 2 STUDI PUSTAKA

2.1 State of the Art Review

Menurut D. Susilo, 2010, Efisiensi dari sel surya terbilang rendah antara 18-22% saat

mendapatkan energi maksimal dari matahari, sehingga untuk menambahkan nilai effisiensinya

dibutuhkan piranti pemantul. Sedangkan untuk menjaga agar sel surya mendapat cahaya yang

maksimal dibutuhkan perangkat penjejak matahari. Penambahan penjejak matahari dan

pemantulan cahaya matahari dapat meningkatkan intensitas cahaya yang diterima oleh panel

surya, sehingga daya rata-rata yang dihasilkan bisa meningkat 17.93 %

Menurut E. Yohana, 2010, Kenaikan suhu adalah akibat dari kenaikan irradiance, dimana

tiap kali irradiance meningkat, maka variabel yang lain seperti suhu, arus dan tegangan juga ikut

meningkat sehingga dengan sendirinya apabila irradiance meningkat maka daya keluarannya

juga meningkat. Intensitas cahaya matahari. mempengaruhi karakteristik arus-tegangan pada sel

surya. Pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap arus yang dihasilkan lebih besar

dibandingkan dengan tegangan terminalnya hal ini yang menyebabkan daya berbanding lurus

terhadap suhu.

Menurut M. Efita, 2010, Kenaikan Suhu mengakibatkan Tegangan rangkaian terbuka (V)

turun, namun arus hubung singkat (I) meningkat. Kenaikan suhu adalah akibat dari kenaikan

irradiance, dimana tiap kali irradiance meningkat maka variabel yang lain seperti suhu, arus dan

tegangan juga ikut meningkat sehingga dengan sendirinya apabila irradiance meningkat maka

daya keluarannya juga meningkat. Semakin meningkatknya suhu juga akan meningkatkan

efisiensi. Efisiensi tertinggi dicapai pada pengujian menggunakan reflektor sudut 70 derajat yaitu

sebesar 15,65% dengan suhu 46,41oC.

2.2 Panel Surya

Panel surya atau sel photovoltaic adalah suatu alat semikonduktor yang menkonversi

foton (cahaya) ke dalam listrik. Konversi ini disebut efek photovoltaic, dengan kata lain efek

photovoltaic adalah fenomena dimana suatu sel photovoltaic dapat menyerap energi cahaya dan

mengubahnya menjadi energi listrik. Efek photovoltaic didefinisikan sebagai suatu fenomena

munculnya voltase listrik akibat kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan

atau cairan saat diexpose dibawah energi cahaya.

11

Jenis-jenis solar cell antara lain:

1. Single crystalline

Yaitu kristal yang mempunyai satu jenis macamnya, tipe ini dalam perkembangannya

mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi. Jenis single crystalline antara lain:

a. Gallium Arsenide Cell

Gallium arsenide cell sangat efisien dari semua sel, tetapi harganya sangat mahal.

Efisiensi dari sel ini mampu mencapai 25 persen

b. Cadmium Sulfide Cell

Cadmium sulfide cell ini merupakan suatu bahan yang dapat dipertimbangkan dalam

pembuatan sel surya, karena harga yang murah dan mudah dalam proses pembuatannya

2. Polycrystalline cell

Polycristalline cell merupakan kristal yang banyak macamnya, terbuat dari kristal silikon

dengan efisiensi 10-12 persen.

3. Amorphous Silikon Cell

Amorphous berarti tidak memakai kristal struktur atau non kristal, bahan yang digunakan

berupa proses film yang tipis dengan efisiensi sekitar 4-6 persen

4. Copper indium diselenide (CIS) cells

Bahan semikonduktor yang aktif dalam sel surya CIS adalah copper indium diselenide.

Senyawa CIS sering juga merupakan paduan dengan gallium dan / atau belerang[7]. Efisiensi

9 persen sampai 11 persen.

5. Cadmium telluride (CdTe) cells

Sel surya CdTe diproduksi pada substrat kaca dengan lapisan konduktor TCO transparan

biasanya terbuat dari indium tin oxide (ITO) sebagai kontak depan. Efisiensi 1 persen hingga

8,5 persen per efisiensi modul.

6. Dye sensitized

Prinsip kerja Dye sensitized yaitu menyerap cahaya dalam pewarna organik mirip dengan

cara di mana tanaman menggunakan klorofil untuk menangkap energi dari sinar matahari

dengan fotosintesis.

12

2.3 Potensi Matahari

Indonesia merupakan daerah tropis dengan luas daratan sekitar 2 juta Km2. Rata-rata

matahari memancarkan energi sebesar 1000 watt per meter persegi saat cuaca cerah ke

permukaan bumi (Manan, 2011). Saat ini, pemanfaatan energi surya merupakan salah satu hal

yang sedang giat dikembangkan oleh pemerintah Indonesia khususnya di Bali. Energi matahari

memiliki beberapa keuntungan antara lain (Damastuti, 2011) energi matahari merupakan energi

terbarukan, dapat ditempatkan di daerah terpencil seperti pedesaan, energi matahari tidak dapat

habis, tidak seperti bahan bakar fosil yang akan habis, energi matahari merupkan energi yang

ramah lingkungan tidak memancarkan emisi karbon yang berbahaya, umur pemakain pada panel

surya panjang, kurang lebih 20 tahun.

2.4 Daya Panel Surya

Daya panel surya sangat tergantung dari intensitas radiasi matahari (Ir). Intensitas radiasi

matahari ini menentukan besarnya daya dari energi sumber cahaya yang sampai pada seluruh

permukaan sel surya. Daya Input (Pin) panel surya dapat ditentukan dari luas permukaan panel

surya (A) dengan besarnya intensitas cahaya (Watt/m2), maka didapat Persamaan:

...................................................(2.1)

dengan:

= Daya input panel surya (Watt)

= Intensitas radiasi Matahari (watt/m2)

A = luas permukaan panel surya (m2)

Untuk daya output (Pout) dari panel surya didapat dari perkalian tegangan rangkaian

terbuka (Voc), arus hubung singkat (Isc) dan dengan Fill factor (FF) sehingga didapat persamaan

Pout sebagai berikut:

...........................................(2.2)

dengan:

= Daya outpot panel surya (Watt)

= Tegangan rangkaian terbuka (Volt)

= Arus hubung singkat (Ampere) FF = Fill Factor

13

Fill Factor (faktor pengisi/FF) merupakan nilai rasio tegangan dan arus pada keadaan

daya maksimum dan tegangan rangkaian terbuka (Voc) dengan arus hubung singkat (Isc),

sehingga didapat:

dengan

Vmax = Tegangan saat panel surya mencapai maksimum (volt)

Imax = Arus saat panel surya mencapai maksimum (ampere)

Voc = Tegangan rangkaian terbuka panel surya (volt)

Isc = Arus hubung singkat panel surya (ampere)

Untuk suatu luasan pada panel surya, persamaan fill factor pada karakteristik V-I, maka

harga fill factor dapat merupakan fungsi Voc. Secara empiris hubungan fill factor dengan Voc

adalah:

.............................................(2.3)

2.5. Efisiensi Panel Surya

Intensitas radiasi matahari yang diterima oleh panel surya dapat diubah menjadi energi

listrik. Semakin besar intensitas matahari yang diserap maka semakin besar energi listrik yang

dihasilkan. Konversi intensitas radiasi matahari menjadi energi listrik ini mempunyai nilai

efisiensi. Efisiensi keluaran maksimum didefinisikan sebagai prosentase daya keluaran optimum

dari intensitas radiasi matahari tersebut, sehingga didapat persamaannya sebagai berukut:

..................................................(2.4)

dengan

= Efisiensi Sel Surya (%)

Pout = Daya yang dibangkitkan panel surya (watt)

Pin = Daya yang diterima akibat radiasi matahari (watt)

14

BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

Penelitian Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya Terhadap Daya Listrik Untuk

Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ini dilakukan dengan tujuan :

1. Mengetahui seberapa besar daya yang dihasil oleh panel surya jika diletakan pada daerah

daerah dengan ketinggian yang berbeda beda dari permukaan laut.

2. Bagaimana karakteristik Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat

dan tegangan rangkaian terbuka

3. Seberapa besar efisiensi panel surya terhadap perubahan suhu permukaan panel tersebut.

Sedangkan manfaat dari penelitian Pengaruh Ketinggian Permukaan Panel Surya

Terhadap Daya Listrik Untuk Menekan Pemakaian Energi Listrik Dalam Bangunan ini adalah :

1. Masyarakat dapat mengetahui efisiensi dari panel surya terhadap suhu lingkungannya

2. Daya panel surya dapat langsung digunakan untuk aplikasi beberapa peralatan yang sesuai

dengan spesifikasi panel surya

15

BAB 4 METODE PENELITIAN

4.1 Bagan konsep

Analisis dalam penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yang dapat dilihat pada

diagram alir pada Gambar 1.

4.2. Analisis data

Analisis data dilakukan secara deskritif, dengan analisa perhitungan pada data yang

diperoleh dengan urutan sebagai berikut:

1. Menentukan panel surya PV yang akan digunakan penelitian ini.

2. Menentukan daerah lokasi penepatan penempatan panel surya.

3. Pengukuran suhu/temperatur pada panel surya dengan beberapa ketinggian.

4. Mengukur keluaran Tegangan (V) dan Aus (I) pada output panel surya.

5. Menhitung efisiensi Panel Surya pada pada ketingian tertentu.

16

Gambar 4.1. Alur Analisis

START

Data Panel Surya, Lokasi

penempatan Panel Surya

Penempatan Ketinggian Panel

Surya

Apakan ada

Shading/Bayang

an?

Pengukuran Suhu, Tegangan dan

Arus Panel Surya

Analisa Efisiensi Panel Surya

Kesimpulan

Pembuatan Laporan Akhir

STOP

17

BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan dengan mengambil dua tempat dengan ketinggian yang berbeda.

Pada penelitian ini lokasi yang dipilih adalah lokasi yang berdekatan dengan rumah penduduk

dan memungkinkan nantinya ditempatkan pemasangan panel surya. Lokasi yang dipilih adalah

daerah dengan ketinggian berkisar dari 0 sampai 500 Meter di atas permukaan laut, Daerah

penelitian yang dipilih adalah daerah kota Denpasar dan Kabupaten Tabanan.

Di kota Denpasar penelitian di lakukan di daerah Renon dengan ketinggian berkisar 20 Meter

dari permukaan laut. Untuk Kabupaten Tabanan dilakukan di desa Mengesta kec. Penebel

Kabupaten Tabanan, dengan ketinggian berkisar 450 Meter dari Permukaan Laut.Suhu pada

siang hari untuk daerah Denpasar adalah berkisar 30oC, Suhu untuk desa Mengesta, Penebel

kabupaten Tabanan untuk ketinggian antara 450 meter berkisar antara 24 oC.

Sekilas mengenai Desa Mengesta adalah salah satu desa yang berada di Kecamatan Penebel,

Kabupaten Tabanan, Provinsi Bali. Mengesta merupakan daerah pegunungan dengan ketinggian

kurang lebih 450 meter di atas permukaan laut dengan luas wilayah 880,192 Ha. Suhu rata-rata

harian di Desa Mengesta adalah 24 oC. Jarak Desa Mengesta dengan ibukota Kabupaten Tabanan

adalah 14 km dan dapat ditempuh dengan waktu tempuh 30 menit. Sedangkan jarak dengan

ibukota Provinsi Bali (Denpasar) dapat ditempuh dalam waktu 1 jam 45 menit dengan kendaraan

bermotor.

5.2. Panel Surya

Panel surya yang digunakan dalam penelitian ini adalah panel surya dengan jenis

monocrytalline karena mempunyai effisiensi yang paling besar maksimum 18%, tetapi sangat

cepat perubahan daya keluarannya jika ada yang menutupi/menghalagi permukaannya. Panel

surya monocrytalline yang diuji dalam penelitian ini dengan spesifikasi teknis sebagai berikut :

Merk : Sseries

Module type : SP-50-M36

Rated Max. Power (Pmax) : 50 Watt

Current at Pmax (Imp) : 2.85A

Voltage at Pmax (Vmp) : 17,4 V

Short Circuit Current (Isc) : 3.04 A

Open Circuit Voltage (Voc) : 22.4 V

Temperature range : -45 ~ +80 oC

18

Gambar 5.1 Spesifikasi Panel Surya Monocrystalline

Gambar 5.2. Panel Surya Policrystalline dan Monocrystalline

Pada gambar5.2 memperlihatkan struktur atau bentuk phisik tampilan dari panel surya jenis

pollicrystalline dan monocrystalline.

19

Gambar a. Monocrystalline Gambar B. Tampak belakang Panel Surya

Gambar c. Arus dan tegangan Gambar d. Pengukuran Suhu

Gambar e. Tegangan Hubungan terbuka Gambar f. Pengukuran Suhu Permukaan

Gambar 5.3 Peralatan dan proses pengambilan data

20

5. 3. Data Pengukuran Suhu, Arus Short Circuit dan Tegangan Open Circuit pada Panel

Surya.

Data hasil Pengukuran suhu, arus short circuit, serta tegangan open circuit untuk daerah

kota Denpasar. Hasil pengukuran tesebut ditunjukkan pada tabel 5.1

Tabel 5.1. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada Kota Denpasar

Tabel 5.2. Pengukuran suhu, tegangan dan arus pada desa Mengesta, Penebel Tabanan

No Jam Suhu (oC)

Ish

Arus short circuit (A)

Voc

Tegangan open circuit (V)

1 09 :00 44.8 1.45 20.2

2 09 :15 45.6 1.64 20.2

3 09 :30 50.2 1.78 20.1

4 09 :45 50.4 1.92 19.8

5 10 :00 52.8 1.96 19.8

6 10 :15 52.8 2.07 19.8

7 10 :30 53.2 2.14 19.7

8 10 :45 53.2 2.22 19.7

9 11 :00 53.9 2.36 19.7

10 11 :15 55.5 2.38 19.7

11 11 :30 55.5 2.49 19.7

12 11 :45 55.8 2.64 19.7

13 12 :00 54.5 2.73 19.8

14 12 :15 53.7 2.63 19.8

15 12 :30 52.4 2.58 19.8

16 12 :45 50.9 2.54 19.8

17 13 :00 48.7 2.59 20.0

18 13 :15 48.1 2.54 20.0

19 13 :30 47.8 2.56 20.0

20 13 :45 47.8 2.52 20.2

21 14 :00 47.2 2.25 20.2

22 14 :15 46.8 2.24 20.4

23 14 :30 46.2 2.03 20.4

24 14 :45 45.7 1.59 20.4

25 15 :00 40.5 1.2 20.4

No Jam Suhu (oC)

Ish

Arus short circuit (A)

Voc

Tegangan open circuit (V)

1 09 :00 32.8 1.35 21.4

2 09 :15 34.6 1.37 21.1

21

5.4 Pengaruh Ketinggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya

Semakin tinggi kedudukan suatu tempat, temperatur udara di tempat tersebut akan

semakin rendah, begitu juga sebaliknya semakin rendah kedudukan suatu tempat, temperatur

udara akan semakin tinggi. Perbedaan temperatur udara yang disebabkan adanya perbedaan

tinggi rendah suatu daerah disebut amplitudo.

Pada grafik 5.1. Ditunjukkan perubahan suhu permukaan akibat naiknya intensitas radiasi

matahari untuk daerah dengan ketinggian 22 meter serta ketinggian 457 meter dari atas

permukaan laut. Pengukuran suhu maksimum permukaan panel surya untuk beberapa ketinggian

ditunjukan pada tabel 5.3

3 09 :30 36.5 1.58 19.9

4 09 :45 40.1 1.67 19.9

5 10 :00 43.7 1.88 19.9

6 10 :15 46.0 1.96 20.1

7 10 :30 47.8 1.98 20.1

8 10 :45 49.7 2.11 20.1

9 11 :00 49.7 2.19 20.1

10 11 :15 50.3 2.22 20.2

11 11 :30 51.9 2.35 20.2

12 11 :45 52.3 2.47 20.2

13 12 :00 52.4 2.57 20.2

14 12 :15 51.8 2.57 20.3

15 12 :30 50.5 2.57 20.1

16 12 :45 49.9 2.54 20

17 13 :00 47.8 2.54 20.1

18 13 :15 46.1 2.51 20.1

19 13 :30 46.0 2.53 20.3

20 13 :45 45.7 2.41 20.4

21 14 :00 45.2 2.19 20.5

22 14 :15 44.6 2.11 20.5

23 14 :30 42.4 2.01 20.5

24 14 :45 41.9 1.45 20.5

25 15 :00 39.3 1.1 20.5

22

Grafik 5.1. Pengaruh ketiggian terhadap Suhu Permukaan Panel Surya

Tabel 5.3 Pengaruh ketinggian pada suhu maksimum permukaan panel surya

5.5 Pengaruh Suhu permukaan panel surya terhadap Tegangan rangkaian terbuka

Dari data suhu dan tegangan rangkaian terbuka serta grafik 5.2 dapat dilihat bahwa

kenaikan suhu terhadap tegangan rangkaian terbuka mempunyai trend yang terus menurun

sedikit. (pada suhu yang sama), ini disebabkan karena peningkatan suhu akan mengakibatkan

pemuaian dari sel sel surya yang mengakibatkan meningkatnya nilai tahanan dalam pada sel sel

tersebut.

0

10

20

30

40

50

60

09:00

09:30

10:00

10:30

11:00

11:30

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

14:30

15:00

Suhu (22 mtr)

Suhu (457 mtr)

No Ketinggian panel surya

(mtr)

Suhu Max

Permukaan Panel

(oC)

1 22 55.8

2 457 52.4

23

Grafik 5.2. Pengaruh suhu panel surya terhadap Tegangan rangkaian terbuka (Voc)

5.6. Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Arus hubung singkat

Dari data suhu dan arus hubungan singkat serta grafik 5.3 dapat dilihat bahwa kenaikan suhu

permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat cenderung meningkat. Peningkatan ini

karena pengaruh pergerakan foton dalam sel sel surya.

Grafik 5.3. Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat (Isc)

18.5

19

19.5

20

20.5

21

21.5

22

09:00

09:30

10:00

10:30

11:00

11:30

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

14:30

15:00

Voc (22mtr)

Voc (507mtr)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

09:00

09:30

10:00

10:30

11:00

11:30

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

14:30

15:00

Isc (22mtr)

Isc (507mtr)

24

5.7 Pengaruh Suhu Permukaan Panel Surya terhadap Efisiensi

Suhu permukaan panel surya berpengaruh terhadap teganagan rangkaian terbuka dan arus

hubungan singkat. Perubahan suhu permukaan ini juga mengakibatkan berubahnya efisiensi dari

panel surya.

Perhitungan besarnya daya keluaran dari panel listrik menggunakan persamaan 2.2 sebagai

berikut :

Sehingga daya output dari panel surya dapat ditabelkan seperti pada tabel 5.5

Tabel 5.4. Daya keluaran panel surya untuk panel yang ditempatkan pada ketinggian 22 meter

dan 457 meter.

No Jam Pout 22 mtr

(watt)

P out 507 mtr

(watt)

1 09 :00 23.71 23.61

2 09 :15 26.81 23.57

3 09 :30 28.93 25.38

4 09 :45 30.67 26.83

5 10 :00 31.30 30.20

6 10 :15 33.06 31.86

7 10 :30 33.98 32.19

8 10 :45 35.25 34.30

9 11 :00 37.47 35.60

10 11 :15 37.79 36.30

11 11 :30 39.54 38.42

12 11 :45 41.92 40.38

13 12 :00 43.60 42.02

14 12 :15 42.01 42.26

15 12 :30 41.21 41.78

16 12 :45 40.57 41.05

17 13 :00 41.86 41.29

18 13 :15 41.05 40.80

19 13 :30 41.37 41.60

20 13 :45 41.20 39.86

21 14 :00 36.79 36.43

22 14 :15 37.05 35.10

23 14 :30 33.57 33.43

24 14 :45 26.30 24.12

25 15 :00 19.85 18.30

Untuk mendapatkan efisiensi dari masing masing panel surya yang ditempatkan pada ketinggian

yang berbeda maka digunakan dari persamaa 2.4 sebagai berikut

25

Daya masukkan (Pin) didapat dari perkalian antara intensitas radiasi matahari di kalikan dengan

luas permukaan dari panel surya dengan menggunakan persamaan 2.1 sebagai berikut :

Dimana intensitas radiasi yang digunakan adalah rata rata sebesar 1000 watt/meter sedangkan

panjang panel surya 0,64 meter dan lebarnya 0,47 meter, sehingga didapat daya input sebesar :

Jadi efisiensi masing-masig penempatan panel surya pada ketinggian yang berbeda yang didapat

ditunjukan pada tabel 5.5

Tabel 5.5 Efisiensi Panel surya pada ketinggian yang berbeda

No Jam

Efisiensi

22mtr

(%)

Efisiensi

507mtr

(%)

1 09 :00 7.8814 7.8480

2 09 :15 8.9142 7.8346

3 09 :30 9.6192 8.4391

4 09 :45 10.1949 8.9198

5 10 :00 10.4072 10.0415

6 10 :15 10.9913 10.5919

7 10 :30 11.2958 10.7000

8 10 :45 11.7181 11.4025

9 11 :00 12.4571 11.8349

10 11 :15 12.5627 12.0667

11 11 :30 13.1433 12.7734

12 11 :45 13.9351 13.4256

13 12 :00 14.4958 13.9692

14 12 :15 13.9648 14.0499

15 12 :30 13.6993 13.8884

16 12 :45 13.4869 13.6465

17 13 :00 13.9151 13.7263

18 13 :15 13.6465 13.5641

19 13 :30 13.7539 13.8313

26

20 13 :45 13.6974 13.2510

21 14 :00 12.2298 12.1103

22 14 :15 12.3163 11.6679

23 14 :30 11.1617 11.1149

24 14 :45 8.7424 8.0182

25 15 :00 6.5980 6.0828

Secara grafik dapat ditunjukan pada grafik 5.4, dimana effisiensi secara keseluruhan lebih baik

panel surya diletakan di daerah dengan suhu yang lebih tinggi. Efisiensi teringgi didapat pada

jam 12 :00 pada panel yang diletakan pada ketinggian 22 meter dengan effisiensi 14.4958 %.

Grafik 5.4 Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap effisiensi (%)

Effisiensi ini masih di bawah efisiensi maksimum dari jenis monocrystalline, dimana efisiensi

tertingginya adalah 18 %.

5.8 Pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik untuk menekan

pemakaian energi listrik dalam bangunan

Dari data hasil pengukuran arus hubungan singkat serta tegangan rangkaian terbuka, maka

didapat besarnya daya output panel surya. Energy ini dapat digunakan sebagai alternatif

pemakaian energi yang berasal dari fosil.

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

8.0000

10.0000

12.0000

14.0000

16.0000

09:00

09:30

10:00

10:30

11:00

11:30

12:00

12:30

13:00

13:30

14:00

14:30

15:00

Eff % 22 mtr

Eff % 507 mtr

27

BAB 6 RENCANA TAHAP BERIKUTNYA

Eneri matahari merupakan salah satu alternatif energi yang dapat digunakan untuk

membangkitkan listrik dengan menggunakan sel-sel surya. Energi ini tidak akan habis habisnya

sepanjang waktu sehingga perlu kembangkan dan digunakan sebesar besarnya untuk memenuhi

kebutuhan akan energi listrik.

Energi matahari tersebut hanya ada pada siang hari sehingga kita hanya bisa

menggunakannya pada siang hari saja. Beberapa aplikasi yang sudah diterapkan dalam

masyarakat sekarang ini adalah dengan menyimpan eneri matahari itu dalam media penyimpanan

batterai. Kelemahan dari media penyimpanan dengan baterai adalah besarnya biaya batterai serta

kerugian daya akibat peralatan konversi dari dc ke dc serta dari ac ke ac yang memang harus

dibutuhkan dalam proses ini.

Rencana penelitian selanjutnya adalah dengan menggunakan energi matahari tersebut

yang langsung di umpankan ke jaringan listrik yg telah ada. Cara ini biasanya disebut dengan

sistem on-grid atau sistem hibrid atau sistem grid-tie. Proses ini tidak menggunakan media

penyimpan baterai yang mahal, serta hanya menggunakan satu peralatan konverter saja. Dengan

sistem grid-tie, nantinya diharapkan masyarakat ikut membantu pemerintah dalam permasalahan

energi listrik, dimana pada siang hari masyarakat yg menggunakan sistem grid-tie ini bisa

mengeksport berapapun kelebihan energi listriknya, sedangkan pada malam hari bisa

mengimport dari jala-jala listrik utama. Sistem grid-tie ditunjukan pada gambar 6.1, dimana

hanya membutuhkan satu peralatan converter grid-tie inverter saja.

Gambar 6.1. Sistem ON-Grid / grid-tie

28

Untuk sistem off-grid seperti ditunjukan pada gambar 6.2, dimana membutuhkan 3 (tiga) buah

peralatan yaitu Charger dc, Batterai dan inverter. Pada sistem ini perlu operator atau

menambahkan peralatan automatis lagi untuk memasukfan sistem off-grid ini

Gambar 6.2. Sistem Off-Grid

Jadi pada penelitian selanjutnya selain energi matahari langsung diumpankan kedalam sistem

jala-jala listrik yang ada atau sistem grid-tie, akan di teliti effisiensi dari keseluruhan sistem serta

pengaruh sistem grid-tie terhadap kualitas daya listrik.

29

BAB 7 SIMPULAN

7.1 SIMPULAN

Dari penelitian pengaruh ketinggian permukaan panel surya terhadap daya listrik untuk

menekan pemakaian energi listrik dalam bangunan dapat disimpulkan :

1. Semakin besar intensitas radiasi matahari yang dikonversikan menjadi daya listrik maka

efisiensi semakin meningkat.

2. Semakin tinggi penempatan panel surya, suhu permukaan panel surya akan menurun,

mengakibatkan Arus hubung singkat menurun, sedangkan tegangan rangkaian terbuka akan

naik dan daya keluarannya semakin menurun. Daya keluaran maksimum didapat pada daerah

dengan dataran rendah dengan suhu yang lebih tinggi.

3. Energi listrik dalam bangunan dapat di tekan pemakaiannya energi yang berasal dari fosil

dengan memanfaatkan energi matahari.Pengurangan pemakaian energi listrik tersebut, lebih

efisien untuk daerah yang suhunya lebih panas.

7.2 SARAN

1. Perlu diteliti pengaruh kelembaban serta kecepatan angin terhadap suhu permukaan panel

surya .

2. Pencatatan hasil pengukuran dibutuhkan logger sehingga data yang didapat lebih akurat.

3. Untuk meningkatkan intesitas radiasi matahari pada panel surya perlu diteliti tentang

penggunaan reflektor serta tracker panel surya.

30

DAFTAR PUSTAKA

Duffie, A William, William A Beckman.2008. Solar Engineering Of Thermal Processes. John

Wiley & sons. Newyork

Lotsch, H.K.V.,2005.Photovoltaic Solar Energy Generation.Springer.Berlin

Markvart, Thomas.2000. Solar Electricity.John wileys & sons, LTD. United Kingdom.

Messenger, R A., Ventre, J. 2004. Photovoltaic Systems Engineering Second Edition. CRC Press

LL

Mintorogo, Danny Santoso.2000.”Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cells) Pada

Perumahan dan Bangungan Komersial”Univesitas Kristen Petra. Surabaya

Naville, Richacard C. 1995. Solar Energy Conversion. Elsevier. USA

Planning And Installing Photovoltaic System. 2008. Earthscan. London

Quaschning, Volker.2005. Understanding Renewable Energy Systems. Earthscan. London.

Sen, Zekai.2008. Solar Energy Fundamentals And Modeling Techniques. Springer. Istanbul

.