Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-67

Pengaruh temperatur permukaan sel surya terhadap daya pada kondisieksperimental dan nyata

Muhammad Rizali1, a *, Irwandy2,b

1Akademi Teknik Pembangunan Nasional Banjarbaru, Indonesia2 Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru, Indonesia

amechanicalpress@gmail.com

Abstrak

Pada penggunaan sel surya di lingkungan nyata, akan terjadi perubahan temperatur permukaansebagai akibat dari kondisi alam. Para peneliti sering memodelkan cahaya matahari untukeksperimental dengan menggunakan lampu. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran dayakeluaran dengan rekayasa temperatur permukaan sel surya dengan penyemprotan udara panas, padasel surya dalam kondisi nyata serta eksperimental dengan menggunakan lampu H4 100 watt. Hasilyang didapat menunjukkan pada metode eksperimen bahwa pada kondisi rentang temperatur<56⁰C, daya keluaran akan meningkat seiring dengan kenaikan temperatur permukaan sel surya.Dalam kondisi nyata terdapat fluktuasi daya keluaran sel surya dikarenakan faktor lingkungan.Daya keluaran eksperimen dengan lampu H4 adalah maksimal 35% dari daya keluaran dengan sinarmatahari langsung.

Kata kunci : sel surya, temperatur permukaan, kondisi eksperimental, kondisi nyata

Pendahuluan

Pada penggunaan sel surya sebagai sumberenergi alternatif pengganti bahan bakar fosil,banyak faktor yang berpengaruh pada dayakeluaran dan efisiensi dari sel surya tersebut,misalnya posisi penempatan, intensitas radiasimatahari, iklim dan cuaca, jenis sel suryauang digunakan, dan lain sebagainya.

Sel surya sebagai media yang mengubahenergi matahari menjadi energi listrik, padapenggunaannya selalu terpapar cuacalangsung. Kondisi lingkungan akan selalusenantiasa berubah, seperti intensitas radiasimatahari yang fluktuatif, tergantung padaiklim dan cuaca. Karena kondisi lingkunganyang fluktuatif tersebut, maka temperaturpermukaan sel surya juga akan mengalamiperubahan, dan ada kemungkinan adaperubahan daya yang dibangkitkan oleh selsurya tersebut yang disebabkan olehperbedaan temperatur permukaan sel surya.

Oleh sebab tersebut di atas, para peneliti dibidang sel surya sering menggunakaneksperimen rekayasa energi matahari yang

dimodelkan dengan sumber cahaya lain,seperti lampu.

Pada penelitian ini akan diteliti tentangpengaruh temperatur permukaan sel suryaterhadap daya keluarannya, sertaperbandingan antara kondisi nyata dilingkungan dengan eksperimen yangmenggunaan lampu.

Tinjauan Pustaka

Energi matahari sebagai sumber energiutama di alam dapat dimanfaatkan untukpembangkit listrik, salah satunya denganmenggunakan sel surya (photovoltaic).Banyak hal yang mempengaruhi kinerja selsurya, seperti intensitas radiasi matahari,posisi sel surya, kondisi iklim dan cuaca,kejernihan udara, dan lain sebagainya.

Temperatur udara ambient jugamempengaruhi kinerja sel surya, dimanakenaikan temperatur udara akan menurunkankinerja dari sel surya tersebut. [1]

Temperatur sel surya yang mengalamikenaikan temperatur akan menurunkan

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-67

tegangan output namun menaikkan arusoutputnya. Akan tetapi apabila temperaturpermukaan panel surya terus naik makaarusnya cenderung konstan namuntegangannya tetap turun sehingga dayakeluarannyapun akan turun. Apabila dayakeluarannya turun maka dengan sendirinnyaefisiensinya juga akan turun [2].

Untuk daerah tropis yang dekat dengangaris ekuator, sudut arah sel suryadiperhitungkan akan bekerja optimal direntang sudut kemiringan 0⁰-15⁰ mengarah keutara [3].

Metode Penelitian

Pada penelitian ini akan dilakukan duaeksperimen, yaitu :1. Eksperimen dengan sinar matahari

langsung di lingkungan, yaitu denganmerekayasa temperatur permukaan selsurya dengan semburan udara panas,kemudian dilakukan pengukurantemperatur permukaan serta daya keluarandari sel surya tersebut. Sel suryadiletakkan dalam posisi horisontal.

2. Eksperimen dengan menggunakanpemodelan sinar matahari denganmenggunakan lampu, kemudian dilakukanrekayasa temperatur permukaan sel suryadengan semburan udara panas, kemudiandilakukan pengukuran temperaturpermukaan serta daya keluaran dari selsurya tersebut. Untuk menghindari adanyabias dari sumber cahaya lain, makaeksperimen dengan lampu ini dilakukanpada malam hari dan di dalam ruangantertutup. Jarak antara sel surya dan lampuyaitu 40 cm.

Alat yang digunakan adalah sel surya, non-contact infra red thermometer, alat ukurtegangan dan arus listrik DC, stopwatch, danhairdryer.

Data pada penelitian diambil denganinterval waktu satu menit. Skema penelitiandapat dilihat pada gambar 1 untukpengambilan data dengan kondisi nyatadengan sinar matahari langsung, dan gambar2 untuk pengambilan data dengan eksperimenpemodelan dengan lampu.

Gambar 1. Skema penelitian dengan sinarmatahari langsung

Gambar 2. Skema penelitian denganmenggunakan lampu

Hasil dan Pembahasan

Dari penelitian, didapatkan data temperaturpermukaan sel surya dan daya keluaran padasetiap menit pengujian, untuk pengujiandengan sinar matahari langsung (gambar 3),dan pengujian dengan menggunakan lampuH4 (gambar 4). Pada gambar 3 dan 4 tersebut,dapat dilihat pemberian semburan udara panaspada permukaan sel surya dapat menaikkantemperatur sebesar 3⁰C untuk sinar mataharilangsung, dan 8⁰C untuk pengujian denganlampu H4.

Pada pengujian dengan sinar mataharilangsung (gambar 3), terjadi fluktuasitemperatur permukaan dan daya keluaran selsurya, hal ini disebabkan oleh faktorlingkungan yang tidak terkontrol, sepertimisalnya intensitas cahaya, angin, temperaturudara sekitar, dan lain sebagainya.

Pada pengujian dengan sinar lampu H4(gambar 4), menunjukkan bahwa denganmeminimalisir faktor lingkungan padapenelitian, akan menghasilkan temperaturpermukaan dan daya keluaran yang lebihstabil. Pada gambar 4 ini juga terlihat bahwa

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-67

penambahan temperatur permukaan sel suryaakan meningkatkan daya keluarannya.

Gambar 3. Data daya keluaran dan temperatursel surya dengan sinar matahari langsung

Gambar 4. Data daya keluaran dan temperatursel surya dengan menggunakan sinar lampu

H4

Berdasarkan data pada gambar 3 dan 4tersebut, kemudian digambarkan hubunganantara temperatur permukaan sel suryadengan daya keluarannya. Pada gambar 5ditunjukkan dengan grafik hasil regresi,bahwa kenaikan temperatur permukaan selsurya akan diiringi oleh kenaikan dayakeluarannya, untuk pengujian dengan sinarmatahari langsung.

Pada pengujian dengan lampu H4 sepertiyang ditunjukkan pada gambar 6, terjadifenomena yang sama, yaitu terjadi kenaikan

daya keluaran sel surya seiring dengankenaikan temperatur permukaan sel surya.

Dari gambar 5 dan 6 tersebut,terjadiperbedaan daya keluaran dan temperaturoptimal dimana daya puncak sel surya ituterjadi. Pada pengujian dengan sinar mataharilangsung, daya keluaran tertinggi dicapai padatemperatur 43-46⁰C. Sedangkan untukpengujian dengan lampu, didapat dayakeluaran tertinggi di rentang temperatur 53-57⁰C.

Pada pengujian dengan sinar mataharilangsung, dengan faktor-faktor lingkunganlain, membuat temperatur sel surya tidakdapat dinaikkan lebih tinggi lagi, seperti yangterlihat pada gambar 3, dari menit ke 6 sampai10, setelah itu cenderung turun, dan baru naiklagi temperaturnya setelah menit ke 11. Halini menunjukkan daya keluaran sel surya padapengujian dengan sinar matahari langsungsudah bekerja pada titik optimumnya (3watt),sehingga daya keluaran tidak bisa dinaikkanterus.

Berbeda halnya dengan pengujian denganmenggunakan lampu, daya keluaran lebihkecil dibandingkan dengan sinar mataharilangsung, hal ini dimungkinkan karenaintensitas cahayanya lebih kecil daripada sinarmatahari langsung, sehingga daya keluaran selsurya masih bisa ditingkatkan dengan caramenaikkan temperatur permukaannya, akantetapi perlu dipertimbangkan faktorperpindahan panas dan disipasi energi padasel surya tersebut. Dengan keterbatasantersebut, maka daya keluaran pun hanyasebagian kecil dari daya maksimal dari selsurya tersebut.

Jika diperhitungkan, daya keluaranmaksimal sel surya dengan menggunakanlampu H4 yang sebesar 0,685watt makahanya berkisar 35% dari daya keluaranmaksimal pada kondisi nyata dengan sinarmatahari langsung, dengan daya keluaran1,96watt.

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

KE-67

Gambar 5. Hubungan antara temperaturpermukaan sel surya terhadap daya keluaran

pada pengujian dengan sinar mataharilangsung

Gambar 6. Hubungan antara temperaturpermukaan sel surya terhadap daya keluaran

pada pengujian dengan lampu H4

Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan,bahwa :1. Temperatur permukaan sel surya

berpengaruh terhadap daya keluaran selsurya, dimana semakin tinggi temperaturpermukaan maka daya keluaran sel suryasemakin meningkat.

2. Pengujian daya keluaran sel surya secaraeksperimen dengan lampu H4 100watt

adalah maksimum 35% dari pengujiandengan sinar matahari langsung.

Referensi

[1] Kho Hie Khwee. 2013. PengaruhTemperatur Terhadap Kapasitas DayaPanel Surya (Studi Kasus: Pontianak).Jurnal ELKHA Vol.5, No 2.

[2] Muchammad. 2010. Pengaruh suhupermukaan photovoltaic module 50 wattpeak Terhadap daya keluaran yangdihasilkan menggunakan reflectorDengan variasi sudut reflektor 0⁰, 50⁰,60⁰, 70⁰, 80⁰. Jurnal Rotasi Vol 12. No.4.

[3] Rizali, M. 2014. Solar angle andgeometry factor softwarewith objectoriented programming. ProsidingSeminar Nasional Industri Kimia danSumber daya alam. Univ. LambungMangkurat

[4] Anonimous. 1991. Maintenance andoperation of stand alone photovoltaicsystems. Sandia National Lab.