Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sel surya pada dasarnya adalah suatu elemen aktif yang mengubah cahaya matahari menjadi

energi listrik. Indonesia sendiri merupakan negara yang dilewati oleh garis khatulistiwa dan

menerima panas matahari yang lebih banyak daripada negara lain, sehingga mempunyai potensial

yang sangat besar untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya. Berbagai instalasi sel

surya telah banyak dipakai walaupun hanya pada beberapa golongan masyarakat mampu.

Aplikasi Solar Sell, sebelum mendesain sistem energi alternatif yang memanfaatkan sel surya,

beberapa hal yang dipertimbangkan sebagai berikut :

Pemakaian daya rata-rata selama 24 jam.

Pemakaian daya rata-rata pada malam hari (terhitung dari hilangnya sinar matahari sampai

munculnya sinar matahari yang mengenai sel surya)

Pemakaian daya puncak

Berdasarkan perhitungan penulis, untuk saat ini jangan berharap biaya

operasional/pemeliharan sistem sel surya ini lebih murah dari listrik PLN.

S olar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction

semiconductor) yang jika terkena sinar matahari maka akan terjadi aliran electron, aliran electron

inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik.

2.2 Tujuan

1. Untuk mengetahui hubungan antara jarak dengan tegangan dan arus pada percobaan

2. Untuk mengetahui prinsip kerja dari solar cell sebagai penggerak motor

3. Untuk mengetahui aplikasi dari solar cell

4. Untuk mengetahui hubungan antar intensitas dengan daya

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Sistem Solar cell

Ketika cahaya mengenai lapisan permukaan pelindung kaca, maka sinar diteruskan ke

lapisan silikon. Lapisan silikon yang terkena cahaya matahari, elektron-elektron dipaksa untuk

keluar. dengan adanya medan magnet antara silikon tipe-P dan tipe-N elektron tidak`kembali ke

tempatnya, sehingga bisa mengalir dan timbul energi listrik.

1.        Rancangan Sistem Solar cell

Sel-sel surya dirangkai membentuk kumpulan sel surya secara pararel. Hal ini disebut panel surya.

Untuk mendapatkan intensitas cahaya yang lebih tinggi, maka tiap sel surya dibuat berbentuk

segienam. Bentuk segienam mampu menerima intensitas cahaya lebih tinggi dibandingkan bentuk

lain seperti persegi, dikarenakan memiliki luas yang paling besar untuk ukuran sisi-sisi yang sama.

Selain itu sel-sel surya berbentuk segienam bisa disusun rapat sehingga ruang kosong pada panel

surya bisa diminimalisir.

Gambar 2.1. Susunan sel surya berbentuk segienam

Ada 2 alternatif untuk permukaan sel surya, yaitu permukaan datar dan permukaan cembung. Panel

surya dengan permukaan cembung memiliki tingkat efisiensi yang lebih tinggi. Pada permukaan

datar, cahaya yang diterima oleh permukaan panel surya sebagian akan dipantulkan langsung

kembali ke arah matahari. Sedangkan bagi yang permukaannya cembung, sebagian sinar yang

dipantulkan memantul ke sisi lain permukaan panel surya tersebut, sehingga akan meningkatkan

intensitas cahaya yang diterima sel surya dan mengurangi cahaya yang terbuang dari proses

pemantulan.Intensitas cahaya yang paling besar akan diterima sel surya ketika permukaan sel 90

derajat terhadap arah datang sinar matahari. Panel surya harus bisa bergerak menyesuaikan dengan

pergerakan matahari. Untuk mendeteksi pergerakan matahari diperlukan suatu sensor yang bisa

mendeteksi arah datang sinar matahari. Ketika sistem mengetahui arah datang sinar matahari, maka

motor akan menggerakkan panel surya mengikuti pergerakan matahari.

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

Gambar 2.2 Modifikasi sel surya yang dapat berubah sudut sesuai arah matahari

Gambar 2.3 Rangkaian listrik untuk menyimpan energi listrik

Alternatif lain yang bisa digunakan agar panel surya bisa menyesuaikan dengan pergerakan

matahari adalah dengan menggunakan timer. Timer diatur sehingga gerakan panel surya kurang

lebih bisa mendekati arah datang sinar matahari.

2.2 Penggerak

Penggerak dalam Industri kimia dimanfaatkan terutama untuk menghasilkan gerak putar pada

mesin-mesin(pompa,penggeraj,sentrifugasi,dll)

Tenaga penggerak dapat dihasilkan dengan menggunakan:

Tenaga engkol roda tangan

Gas,motor udara tekan,turbin uap,motor turbo,gas bakar,tekanan,(aliran air),motor

bakar,gas,bakar,tekanan)

Cairan,turbin hidrolik

Listrik,motor listrik

Dari berbagai jenis penggerak di atas,hanya yang penting untuk industry kimia,yakni motor listrik

yang akan dibahas lebih lanjut.

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

2.2.1 Motor Listrik

Prinsip motor listrik:

Pada suatu rotor dan standar dibangkitkan medan magnet bolak-balik.Rotor dan stator saling

mempengaruhi sehinggamenyebabkan rotor berputar.

Motor listrik bentuknya sederhana,begitu pula pengalihan energy dan pengoperasinnya.Alat ini

dapat bekerja dengan aman dan pasti,serta dapat menyesuaikan diri dengan keadaan beban.(operator

tidak perlu melakukan sesuatu).Alat ini tidak menimbulkan polusi,kebisingan relatif sedikit dan

dapat dikendalikan dari jauh.

Spesikasi motor listrik dan juga data tentang kerjanya disusun menurut standar Internasional.Hal ini

memungkinkan penggantian motor listrik yang berasal dari berbagai produsen dan Negara tanpa

adanya kesulitan.

Motor Listrik mempunyai frekuensi yang tinggi(frekuensi putaran 3000,1500,1000, 750rpm)

Dan memilki momen putar rendah.

Bila motor listrik mendapat beban terlalu besar,frekuensi putaran akan menurun dan arus listrik

mengalir bertambah besar.Hal ini dapat menyebabkan motor listrik menjadi terlalu panas.Untuk

menghindari hal tersebut,maka pada bagian pemasukan arus perlu dipasang kontak(saklar).atau

biasa juga dipasang saklar otomati sesaat setelah arus mengalir,terlalu besar.Ada motor untuk arus

searah,arus,bolak-balik dan 3 fasa.

2.2.2 Motor Arus searah

Motor searah dapat diatur frekuensi putaran dengan menggunakan tahanan.pengatura ini dapat

dilakukan secara kontinu,mulai dari frekuensi putaran nol sampai dengan maksimum.Motor jenis

Ini hanya dipakai bila motor 3 fasa tidak memenuhi persyaratan yang diinginkan.

2.2.3 Motor Arus bolak-balik

Motor ini hanya digunakan sebagai penggerak berdaya kecil(penggerak alat pengukur dan alat

laboratorium 220Volt) atau sebagai motor sinkron waktu untuk saklar.

2.2.4 Motor 3 fasa(motor arus bolak-balik 3 fasa)

Diindustri kimia,penggerak yang paling banyak digunakan adalah motor 3 fasa.Jenis yang

paling penting ialah motor dengan rotor hubung singkat(motor sangkar)

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan dan Bahan

1. Lampu pijar 200 watt

Fungsi : sebagai sumber cahaya

2. Motor unit

Fungsi : untuk mengubah energi listrik DC menjadi energi gerak

3. Penggaris 50 cm

Fungsi : untuk mengukur jarak antara lampu ke solar cell

4. Multimeter digital (Ammeter)

Fungsi : untuk mengukur kuat arus yang dihasilkan

5. Multimeter digital (voltmeter)

Fungsi : untuk mengukur tegangan yang dihasilkan

6. Pipa paralon

Fungsi : untuk memfokuskan cahaya

7. Statif

Fungsi : untuk menyanggah lampu dan pipa paralon

8. Solar cell

Fungsi : untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik

9. Wayar

Fungsi : untuk menghubungkan PLN dengan lampu

10. Cok sambung

Fungsi : untuk sumber tegangan

11. Kacamata hitam

Fungsi : untuk melindungi mata saat mengamati percobaan

12. Serbet

Fungsi : untuk membersihkan peralatan, untuk melindungi dalam memegang pipa paralon

13. Penjepit buaya

Fungsi : untuk menghubungkan peralatan dalam rangkaian

14. Stopwatch

Fungsi : untuk mengukur waktu pencahayaan

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

3.2 Prosedur Percobaan

a) Tanpa pipa paralon

1.         Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2.         Disusun rangkaian sesuai gambar dibawah ini :

3.         Diukur jarak antara bola lampu ke solar cell dari filamen ke dasar solar cell sebesar 5 cm.

4.         Dihidupkan lampu dan stopwatch secara bersamaan selama 1 menit.

5.         Dicatat hasil perubahan besar arus dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh solar cell.

6.         Diulangi langkah 3 sampai 5 dengan variasi jarak 10 sampai 25 cm dengan interval 5 cm.

b) Dengan pipa paralon

1.      Disiapkan peralatan yang akan digunakan

2.      Disusun rangkaian sesuai gambar dibawah ini :

3.      Diukur jarak anatara bola lampu ke solar cell dari filamen ke dasar solar cell sebesar 5 cm.

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

4.      Dipasang pipa paralon untuk memfokuskan cahaya lampu.

5.      Dihidupkan lampu dan stopwatch secara bersamaan selama 1 menit.

6.      Dicatat hasil perubahan besar arus dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh solar cell.

7.      Diulangi langkah 3 sampai 5 dengan variasi jarak 10 sampai 25 cm dengan interval 5 cm

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

BAB IV

ANALISA DATA

4.1 Data Percobaan

A = PxL = 6cm x 6cm = 36 cm2 = 36 . 10-4 m2

a) Tanpa Paralon

Jarak (cm) Arus (mA) Tegangan (V)

5

10

15

20

25

32,1

13,8

10,2

6,5

4,3

5,59

2,30

0,09

0,05

0,03

b) Dengan Pipa Paralon

Jarak (cm) Arus (mA) Tegangan (V)

5

10

15

20

25

34,5

31,5

29,8

26,8

22,7

6,02

5,64

5,29

4,79

4,20

Medan, 14 Mei 2013

Asisten Pratikan

(Indra Tarigan) (Mestika Indah Ali Manalu)

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

4.2 Analisa Data

1. Menghitung intensitas cahaya solar cell untuk masing-masing data tanpa pipa dan dengan

pipa

Penyelesaian :

a) Tanpa pipa paralon

Jarak 5 cm

Jarak 10 cm

Jarak 15 cm

Jarak 20 cm

Jarak 25 cm

b) Dengan pipa paralon

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

Jarak 5 cm

Jarak 10 cm

Jarak 15 cm

Jarak 20 cm

Jarak 25 m

2. Membuat grafik intensitas cahaya (I) vs Daya (P)

Penyelesaian

a) Tanpa Pipa Paralon

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

b) Dengan Pipa Paralon

Laboratorium Sistem Pengukuran Besaran FisikaDepartemen Fisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Sumatera Utara

Jl Bioteknologi No.1

DAFTAR PUSTAKA

Bernasconi.G.Dkk.1996.Teknologi Kimia.Cetakan I Jakarta : PT. Pradnya Paramita

Hill-McGraw.1999.Electrical Engineering. Jakarta: Erlangga.

http://angahazhari.blogspot.com/2011/10/sistem-solar-cell.html

pada 12 mei 2013 pukul 22.15 WIB