TEKNIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ...eprints.umm.ac.id/44863/1/PENDAHULUAN.pdfPENGATUR SUHU PANEL...

TUGAS AKHIR

OPTIMALISASI DAYA PANEL SURYA MENGGUNAKAN

REFLEKTOR CEKUNG DAN COOLING SYSTEM SEBAGAI

PENGATUR SUHU PANEL SURYA TERHADAP RADIASI

MATAHARI

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

TAUFIK SATRIA TRIAWAN SAHAR

201310130311042

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2019

v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Shalawat serta

salam selalu tercurahkan kepada Nabi besar Muhammad SAW yang telah memberikan

pencerahan kepada kita sekalian. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orangtua saya, Ayahanda Sahar Adam dan Ibunda Ummi Salamah

Yunus yang selalu memberikan support apapun yang saya lakukan, selalu ada

untuk saya dan selalu menguatkan ketika saya down, dan terima kasih kepada

kakak saudari-saudari saya yang terus memberi motivasi dan menyemangatkan

saya.

2. Bapak Ir. Nurkasan, MT dan Ibu Ir.Dr Lailis Syafa’ah, MT selaku Guru dan

pembimbing dalam meyelesaikan penelitian ini. Terimakasih atas ilmu dan

kesabaran bapak ibu selama saya kuliah dan bimbingan-nya selaman

berjalanannya tugas akhir saya.

3. Terima kasih kepada seluruh dosen Teknik Elektro yang sabar menghadapi

mahasiswanya yang banyak maunya, tetap jadi pengajar yang terbaik. Kalian

panutanku. Terimakasih telah memberikan ilmu yang bukan hanya di bidang

elektro tetapi juga memberikan moral, mental, dan kedisiplinan untuk saya

khususnya.

4. Seluruh asisten lab yang telah membimbing praktikum saya dengan sabar meski

saya tau kalian capek sibuk tapi masih mau mengajarkan kami. Semoga ilmu

yang diberikan bermanfaat dan mampu mendorong saya untuk terus belajar.

5. Terima kasih untuk bapak dosen Ilham Pakaya ST yang sudah mengizinkan

saya untuk menggunakan ruangan sebagai tempat kerja, belajar, penginapan

seakan asrama. Terima kasih sudah memberi saya motivasi dan semangat.

6. Terimakasih buat teman-teman perantauan saya Ayub, Rony, Irul, Ipan, dan

lainnya, teman-teman kost HARY HOME SQUAD, yang selalu menemani

saya.

vi

7. Azhari, Ipul, Arya, dan teman-teman Elektro A 2013 yang tidak dapat saya

sebutkan satu persatu. Tetap kompak, tetap solid, tetap seru dan tetap di hati.

terima kasih telah memberi kenangan yang baik untuk saya. Dan teman-teman

lainnya yang namanya tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Saya ucapkan

terimakasih atas bantuan, dukungan, perhatiannya selama ini.

vii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat serta

hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul :

“ OPTIMALISASI DAYA PANEL SURYA MENGGUNAKAN REFLEKTOR

CEKUNG DAN COOLING SYSTEM SEBAGAI PENGATUR SUHU PANEL

SURYA TERHADAP RADIASI MATAHARI ”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi dasar teori

karakteristik panel surya dan 4 parameter yang menentukan daya panel surya, termasuk

intensitas dan pengaruh temperatur.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih

banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran

yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan

kedepannya.

Malang, 17 januari 2019

Taufik Satria Triawan Sahar

viii

DAFTAR ISI Halaman

LEMBAR JUDUL .................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................... iv

ABSTRAK ............................................................................................... v

ABSTRACT ............................................................................................. vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................ ix

DAFTAR ISI ............................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xiii

DAFTAR TABEL................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah.................................................................................................. 2 1.4 Tujuan ................................................................................................................. 3

1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 5

2.1 Solar Cell ............................................................................................................ 5 2.2 Photovoltaic Module ........................................................................................... 5 2.2.1 Model Dalam Penerapan Energi Modul Surya. ...................................... 6

2.3 Karakteristik Modul Surya .................................................................................. 7

2.3.1 Parameter Pada Kurva Tegangan Dan Arus ............................................ 8

2.4 Cermin Cekung Sebagai Reflektor...................................................................... 8

2.4.1 Komponen Cermin Cekung................................................................. 9

2.5 Cooling System (Pendingin) .............................................................................. 11

2.5.1 Elemen Peltier ....................................................................................... 11

2.5.2 Efek TEC ............................................................................................... 12

2.5.3 Faktor Termal ........................................................................................ 12

2.5.4 Heatsink Fan .......................................................................................... 13

2.5.5 Coldsink……………………………………………………….……….13

ix

2.6 Pipa Kapiler ....................................................................................................... 14

2.7 Motor DC dan Water Pump .............................................................................. 15

2.8 NI MyRIO ......................................................................................................... 16

2.9 NI labVIEW……………………………………………………………………………17

BAB III PERANCANGAN SISTEM .................................................. 20

3.1 Desain Struktur Mekanik Reflektor Cermin Cekung ........................................ 20

3.1.1 Penetapan Kelengkungan Cermin ......................................................... 22

3.1.2 Pemodelan Kelengkungan Cermin Cekung .......................................... 23

3.2 Desain Struktur Mekanik Cooling System ....................................................... 24

3.2.1 Komponen dan Karakterisik Peltier……………………………….…..26

3.2.2 Heatsink Fan .......................................................................................... 27

3.2.3 Coldsink………………………………………………………………..28

3.2.4 Water Pump Sirkulasi,……………………………………………...….28

3.2.5 Struktur Pipa Sirkulasi…………………………………………………29

3.3 Desain Rangkaian Skematik ............................................................................. 30

3.4 Pengambilan data .............................................................................................. 31

3.4.1 Teknik Pengambilan Data …………………………………………..…31

3.5 Analisa Data… ...................................................................... …………………35

3.6 Monitoring……………………………………………………………………..32

3.6.1 Monitoring Tegangan………………………………………………….33

3.6.2 Monitoring Arus…… ........................................... …………………….33

3.6.3 Monitoring Suhu……………………………………………………… 34

3.6.4 Penyimpanan Data Monitoring pada Microsoft Excel…………………...34

3.6.5 Monitoring System Keseluruhan………………………………………35

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISISA ............................. 36

4.1 Hasil Pengukuran Dan Pengujian...................................................................... 36

4.1.1 Hasil Perancangan Struktur Reflektor Cekung ..................................... 36

4.1.2 Hasil Perancangan Struktur Cooling System ......................................... 37

4.1.3 Hasil Pembuatan Komponen Pada Water Block ................................... 37

4.1.3.1 Heatsink fan………………………………………………….38

4.1.3.2 Coldsink……………………………………………………...38

4.1.4 Hasil Pengukuran Suhu pada Beban ..................................................... 38

4.2 Pengujian Reflektor Cekung ............................................................................. 40

4.2.1 Tujuan ................................................................................................... 40

4.2.2 Gambar Rangkaian Pengambilan Data………………………………...41

4.2.3 Alat dan Bahan………………………………………………………...41

4.2.4 Langkah Pengujian……………………………………….……………41

4.2.5 Hasil Pengujian ....................... ………………………………………..42

4.2.6 Analisa Data…………………………………………………………...43

4.2.6.1 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 09.00 WIB…………………...44

x

4.2.6.2 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 10.00 WIB……………………...47

4.2.6.3 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 11.00 WIB………………………50

4.2.6.4 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 12.00 Wib……………………53

4.2.6.5 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 13.00 WIB…………………...56

4.3 Pengujian Cooling System .................................... ………………………..60

4.3.1 Tujuan ....................................................................................... 60

4.3.2 Gambar Diagram Blok Pengujian Cooling System…………….60

4.3.3 Alat dan Bahan ...................................................................................... 61

4.3.4 Langkah Pengujian ................................................................................ 61

4.3.5 Hasil Pengujian………………………………………………..,61

4.4 Hasil Monitoring ………………………………………………………….66

4.4.1 VI Monitoring Keseluruhan……………………………………66

4.4.2 Layout Monitoring………………………………………….….66

4.4.3 Hasil Data Monitoring…………………………………………67

4.4.4 Perbandingan Pembacaan Pengukuran Sensor dan Alat

ukur……………………………………………………………67

BAB V PENUTUP ................................................................................. 70

5.1 KESIMPULAN ................................................................................................. 70 5.2 SARAN ............................................................................................................. 70

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 71

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Lapisan solar cell, modul, panel dan array .............................................. 5

Gambar 2.2 Nilai arus dan tegangan terhadap pengaruh iradiasi……………..…… ...6

Gambar 2.3 pengaruh temperatur daya yang dihasilkan panel surya .......................... 7

Gambar 2.4 Kurva Arus Dan Tegangan ....................................................................... 7

Gambar 2.5 karakteristik daya-tegangan dan arus-tegangan ....................................... 8

Gambar 2.6 komponen pada cermin cekung ................................................................ 9

Gambar 2.7 Proses pembentukan bayangan ............................................................. 11

Gambar 2.8 Elemen peltier ........................................................................................ 12

Gambar 2.9 Heatsink fan ........................................................................................... 13

Gambar 2.10 Pipa kapiler ........................................................................................... 14

Gambar 2.11 Grafik karakteristik motor DC ............................................................. 15

Gambar 2.12 pompa air diafragma............................................................................. 16

Gambar 2.13 Tampak depan dan port pada NI myRIO .............................................. 17

Gambar 2.14 tampilan jendela Front panel................................................................ 18

Gambar 2.15 jendela blok diagram VI ....................................................................... 18

Gambar 2.16 Bagian yang berisikan tools dari control pallete .................................. 19

Gambar 2.17 Bagian yang berisikan tools dari function pallete ................................ 19

Gambar 3.1 Tahapan pengerjaan sistem .................................................................... 20

Gambar 3.2 Reflektor dengan penjelasan sinar datang dan pantul ........................... 21

Gambar 3.3 Transmisi reflektor ................................................................................. 21

Gambar 3.4 Struktur reflektor cermin cekung ........................................................... 22

Gambar 3.5 Penetepan kelengkungan cermin cekung .............................................. 22

Gambar 3.6 Plat stainlis sebagai dudukan cermin ..................................................... 23

Gambar 3.7 Pemodelan reflektor ............................................................................... 24

Gambar 3.8 Struktur penerapan Cooling System pada panel surya .......................... 24

Gambar 3.9 Tampak atas panel surya ........................................................................ 25

Gambar 3.10 Tampak samping panel surya ............................................................... 25

xii

Gambar 3.11 Tampak bawah panel surya .................................................................. 25

Gambar 3.12 Prinsip kerja peltier pada water block .................................................. 27

Gambar 3.13 Heatsink fan pada water block ............................................................. 27

Gambar 3.14 Coldsink pada bagian dalam waterblock .............................................. 28

Gambar 3.15 Sistem kerja pompa diafragma ............................................................. 28

Gambar 3.16 Spesifikasi diaphragm water pump ...................................................... 29

Gambar 3.17 Struktur pipa sirkulasi .......................................................................... 29

Gambar 3.18 Desain rangkaian skematik .................................................................. 30

Gambar 3.19 Rangkaian pengambilan data tegangan ................................................ 31

Gambar 3.20 Rangkain pengambilan data arus.......................................................... 32

Gambar 3.21 Blok diagram VI Labview sensor tegangan .......................................... 33

Gambar 3.22 Blok diagram VI Labview sensor arus .................................................. 33

Gambar 3.23 Blok diagram VI Labview sensor LM35 .............................................. 34

Gambar 3.24 Blok diagram VI Labview untuk menyimpan data pada

Microsoft Excel .................................................................................... 34

Gambar 3.25 Blok diagram VI Labview monitoring system keseluruhan ................. 35

Gambar 4.1 Hasil pembuatan struktur reflektor cekung ............................................ 36

Gambar 4.2 Hasil pembuatan struktur cooling system. .............................................. 37

Gambar 4.3 Heatsink fan pada water block ............................................................... 38

Gambar 4.4 Coldsink pada bagian dalam water block ............................................... 38

Gambar 4.5 Hasil pengukuran langsung .................................................................... 39

Gambar 4.6 Hasil perakitan struktur reflektor dan cooling system ............................ 40

Gambar 4.7 Gambar rangkaian panel surya dengan beban ........................................ 41

Gambar 4.8 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 09.00 WIB .......................... 44

Gambar 4.9 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 09.00 WIB ...................... 45

Gambar 4.10 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 09.00 WIB ................... 46


Gambar 4.12 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 10.00 WIB ........................ 47

Gambar 4.13 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 10.00 WIB .................... 48

Gambar 4.14 Kurva daya-tegangan reflektor datar pukul 10.00 WIB ....................... 49

xiii














Gambar 4.28 Grafik perbandingan daya panel surya ................................................. 59

Gambar 4.29 Diagram blok pengujian cooling system ............................................. 60

Gambar 4.30 Kurva hubungan hasil daya dengan suhu panel surya.......................... 62

Gambar 4.31 Pengujian dengan perubahan aktuator.................................................. 64

Gambar 4.32 Kurva hubungan hasil daya dengan suhu panel surya.......................... 65

Gambar 4.33 VI monitoring pengukuran tegangan, arus, dan daya........................... 66

Gambar 4.34 layout Monitoring ................................................................................. 66

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Hasil pengukuran tanpa beban dan dengan beban .................................. 39

Tabel 4.2 Hasil pengambilan data tanggal 11 Desember 2018 ............................... 43

Tabel 4.3 Pebandingan nilai Vmp, Imp, dan Pmax panel surya ............................. 45

Tabel 4.4 Hasil pengujian sensor cahaya saat mendung ......................................... 47

Tabel 4.5 Hasil pengambilan data pada tanggal 03 Desember 2018....................... 48

Tabel 4.6 hasil nilai total daya saat menggunakan reflektor datar dan

reflektor cekung pukul 10.00 WIB .......................................................... 50



reflektor cekung pukul 11.00 WIB......................................................... 53



reflektor cekung pukul 12.00 WIB.......................................................... 56



reflektor cekung pukul 13.00 WIB.......................................................... 59

Tabel 4.13 Sampel data Tabel 4.2 mengetahui temperatur panel surya

pengujian pukul 10.00 WIB tanggal 11 Desember 2018 ........................ 62

Tabel 4.14 Sampel data temperatur dengan perubahan aktuator ............................... 64

Tabel 4.15 Perbandingan daya tertinggi dengan temperatur panel surya.................. 65

Tabel 4.16 hasil pengambilan data secara otomatis menggunakan

sensor (monitoring) ................................................................................. 67

Tabel 4.17 perbandingan hasil sensor (monitoring) dengan alat ukur ....................... 67

xv

DARTAR PUSTAKA

[1] R. A. Nugroho and M. Facta, “Memaksimalkan Daya Keluaran Sel Surya

Dengan Menggunakan Cermin Pemantul Sinar Matahari ( Reflector ),”

Transient, vol. 3, no. 3, pp. 409–411, 2014.

[2] Ihsan, “Peningkatan Suhu Modul dan Daya Keluaran Panel Surya Dengan

Menggunakan Reflektor,” pp. 275–283, 2013.

[3] A. Warsito, E. Adriono, M. Y. Nugroho, and B. Winardi, “DIPO PV Cooler ,

Penggunaan Sistem Pendingin Temperatur Heatsink Fan Pada Panel Sel Surya

( Photovoltaic ) Sebagai Peningkatan Kerja Energi Listrik Baru Terbarukan

Metode,” Transient, vol. 2, 2013.

[4] R. Foster, Solar Energy, Renewable Energy and the Environment. 2010.

[5] A. A. G. M. P. I B Kd Surya Negara1, I Wayan Arta Wijaya 2, “Analisis

Perbandingan Output Daya Listrik Panel Surya Sistem Tracking Dengan

Solar,” E-journal Spectr., vol. 3, no. 1, pp. 7–13, 2016.

[6] A. Nora, “Karakterisasi Panel Surya Model SR-156P-100 Berdasarkan

Intensitas Cahaya Matahari,” pp. 1–72, 2015.

[7] Nirsal, “Perangkat Lunak Pembentukan Bayangan Pada Cermin Dan Lensa,”

Biomass Chem Eng, vol. 49, no. 23–6, pp. 24–33, 2015.

[8] R. Umboh, J. O. Wuwung, E. K. Allo, and B. S. Narasiang, “Perancangan Alat

Pendinginan Portable Menggunakan Elemen Peltier,” Tek. Elektro dan

Komput., vol. 1, pp. 1–6, 2012.

[9] S. Priyambada, “Pendingin Kabin Mobil,” Skripsi Univ. Indones., 2012.

[10] A. Firmansyah and Y. Marniati, “Pemodelan Karakteristik Motor DC Shunt ,

Motor DC Seri , dan Motor DC Kompon Menggunakan Matlab Simulink

sebagai Media Pembelajaran Modul Praktikum Mesin-mesin Listrik,” vol. 6,

no. 1, pp. 63–73, 2017.

[11] Asriyadi, “Evaluasi Sensor Yang Digunakan Untuk Perancangan Sistem Data

Logger Pada Solar Panel,” pp. 42–59, 2015.

[12] M. A. Rifani, L. Syafa’ah, I. Pakaya, J. T. Elektro, F. Teknik, and U.

Muhammadiyah, “Perencanan Dual Axis Reflektor Berbasis NI MYRio 1900

Untuk Peningkatan Daya Pada Panel Surya,” no. xx, 2018.

[13] J. Fisika and F. Universitas, “Rancang Bangun Solar Tracker Berbasis

Mikrokontroller ATmega8535 Dengan Sensor LDR Dan Penampil LCD,” vol.

4, no. 2, pp. 113–122, 2015.

TEKNIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ...eprints.umm.ac.id/44863/1/PENDAHULUAN.pdfPENGATUR SUHU PANEL...

Documents

Transcript of TEKNIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ...eprints.umm.ac.id/44863/1/PENDAHULUAN.pdfPENGATUR SUHU PANEL...