Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Material, Sistem manufaktur dan Energi

Analisis Efisiensi Terbaik PadaInstalasi Panel Surya Dengan Unit

Motor-Pompa DC

EnergiIII-7

Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Material, Sistem manufaktur dan Energi

Akbar naro ParawangsaJurusan Mesin, Fakultas Teknik

Universitas HasanuddinMakassar, Indonesiaakbar_narop@yahoo.com

Syukri HimranJurusan Mesin, Fakultas Teknik

Universitas HasanuddinMakassar, Indonesia

Email: -

EnergiIII-8

Abstract— The study aims to describe the bestefficiency on the solar panel installationto power DC Motor Pump through varying thepump heads. The study was carried out in theRenewable energy Laboratory of MechanicalEngineering Department of the faculty ofEngineering of Hasanuddin University,Makassar. The method used is a solar panelinstallation tool with a DC motor pump isestablished. The testing process starts withthe recording of solar intensity received bythe solar panel using piranometer, then theenergy obtained is recorded. In this study,the energy obtained from the solar panel isdirectly utilised to power the DC motor pump.To search for the best efficiency, the pumphead height is varied from 1 to 7 meters andthe data were taken and analysed for the mostefficient result. The study reveals that theefficiency will increase so long as the globalsun radiation intensity (Ig) also increases.The study identifies that the best efficiencyoccurs in the use of 3 meter head, which is1,525 %.

Keywords : Radiation, global intensity, solarpanels, efficiency, DC motor pump, discharge,head.

I. PENDAHULUANEnergi mempunyai peranan penting dalampencapaian tujuan sosial, ekonomi danlingkungan untuk pembangunanberkelanjutan, serta merupakan pendukungbagi kegiatan ekonomi sosial. Penggunaanenergi di Indonesia meningkat pesatsejalan dengan pertumbuhan ekonomi danpertambahan penduduk. Sedangkan akses keenergi yang andal dan terjangkaumerupakan pra-syarat utama untukmeningkatkan standar hidup masyarakat.Untuk memenuhi kebutuhan energi yangterus meningkat, dikembangkan berbagaienergi alternatif, diantaranya energiterbarukan, misalnya :biomassa, panasbumi, energi surya, energi air, energiangin, dan energi samudera. Salah satuenergi terbarukan yang sekarang inibanyak dikembangkan adalah energi surya.Jika dieksploitasi dengan cepat, energiini berpotensi mampu menyediakankebutuhan konsumsi energi dunia saat inidalam waktu lebih lama. Matahari dapatdigunakan langsung untuk mmproduksi

listrik atau untuk memanaskan bahkanuntuk mendinginkan. Untuk memanfaatkanpotensi energi surya tersebut, ada 2(dua) macam teknologi yang sudahditerapkan, yaitu teknologi enrgi suryatermal dan energi surya fotovoltaik.Energi surya termal digunakan untukmemasak, dan mengeringkan hasilpertanian. Energi surya fotovoltaikdigunakan untuk kebutuhan listrik, pompaair dan televisi [1].

Dalam memanfatkan energi surya sistemfotovoltaik sangat cocok dikembangkan dikota Makassar karena memiliki intensitasradiasi matahari rata-rata 600 W/m2 denganrata-rata waktu penyinaran 7-8 jam/haridimusim kemarau. Oleh karena itupenelitian ini memanfatkan energi suryadengan sistem fotovoltaik untukmenggerakkan pompa dalam memenuhikebutuhan air yang merupakan keperluandasar manusia, baik dalam kebutuhansehari-hari (minum, makan, masak, danmandi) maupun kebutuhan dalam prosesproduksi (irigasi) [2]. Padapelaksanaannya sistem fotovoltaik inimemiliki keterbatasan yaitu jumlah enrgiyang dihasilkan tergantung pada keadaancuaca, namun demikian pemanfaatan energisurya sistem fotovoltaik ini memilikibeberapa keuntungan antara lain : sebagaienergi terbarukan (renewable energy) berartitidak pernah habis, bersih dan ramahlingkungan artinya tanpa limbah, polusidan tanpa emisi yang berbahaya bagikesehatan, dan cocok digunakan di daerahtropis, bahkan di daerah terpencilsekalipun.

Dengan adanya penelitian inidiharapkan dapat menjawab hambatan padadaerah tertentu yang telah tersediaperalatan pompanisasi, akan tetapi belumtersedianya tenaga penggerak pompanisasikarena ketiadaan jaringan listrik PLN.Sehingga pemanfaatan energi surya dengansistem fotovoltaik yang mudah dipindahkandapat dipertimbangkan sebagai salah satuenergi alternatif.

II. LANDASAN TEORIA. Sinar Matahari Sumber Energi Tak Terbatas

Energi surya adalah energi yangdidapat dengan mengubah energi panassurya (matahari) melalu peralatantertentu menjadi sumber daya dalam bentuklain. Teknik pemanfaatan energi suryamulai muncul pada tahun 1839, ditemukanoleh A.C. Becquerel. Ia menggunakankristal silikon untuk mengkonversiradiasi matahari, namun sampai tahun 1955metode itu belum banyak dikembangkan.Upaya pengembangan kembali caramemanfaatkan energi surya baru muncullagi pada 1958. Sel silikon yangdigunakan untuk mengubah energi suryamenjadi sumber daya mulai diperhitungkansebagai metode baru, karena dapatdigunakan sebagai sumber daya bagisatelit angkasa luar [3].

Energi surya ini merupakan potendienergi terbesar dan yang tak terbatasdan terjamin keberadaannya dimuka bumi.Berbeda dengan sumber energi lainnyaenergi matahari bisa dijumpai diseluruhpermukaan bumi. Pemanfaatan radiasimatahari sama sekali tidak menimbulanpolusi ke atmosfer. Perlu diketahui bahwaberbagai sumber energi seperti tenagaangin, bio-fuel, tenaga air, sesungguhnyajuga berasal dari energi matahari.Pemanfaatan radiasi matahari umumnyaterbagi dalam dua jenis yakni termal danfotovoltaik. Pada sisitem termal radiasimatahari digunakan untuk memanaskanfluida atau zat tertentu yang selanjutnyafluida atau zat tersebut dimanfaatkanuntuk membangkitkan listrik. Sedangkanpada sistem fotovoltaik, radiasi matahariyang mengenai permukaan semi konduktorakan menyebabkan loncatan elektron yangselanjutnya menimbulkan loncatan listrik.

Berdasarkan hasil penelitian Dr. mulyoWidodo, Dosen Teknik Mesin ITB, dalamkondisi peak atau posisi matahari tegaklurus, sianr matahari yang jatuhdipermukaan panel surya di Indonesiaseluas 1 meter persegi setara dengan daya1000 watt atau 900 watt. Dengan bahanpanel surya yang monokristal dan

polikristal, sistem fotovoltaik bisamengkonversi daya 900-1000 watt menjadienergi listrik sebesar 17 %. Jadi, dalamkondisi pancaran sinar yang peak (cerahdan posisi matahari tegak lurus denganpermukaan panel penerima), satu panelsurya seluas 1 meter persegi akanmenghasilkan daya sebesar 170 watt [4].

B. Prinsip Kerja Sel Surya

Tenaga listrik yang dihasilkan olehsuatu sel surya disebabkan oleh efekfotovoltaik, yaitu suatu efek yang dapatmengubah secara langsung cahaya mataharimenjadi suatu energi listrik padasemikonduktor. Suatu sel surya terdiriatas 2 lempeng semi konduktor yang sangattipis (2÷5 µm) dan digabung menjadi satudan terdiri atas semikonduktor tipe-n dansemikonduktor tipe-p. lempengsemikonduktor tipe-p berada di atassemikonduktor tipe-n. semikonduktor tipe-n terbuat dari silikon yang didopingdengan fosfor sehingga memiliki elektron(muatan negatif) yang banyak sekali,sedang semikonduktor tipe-p terbuat darisilikon yang didoping dengan boron danmemiliki lubang (muatan positif) yangbanyak sekali. Bila sel surya dikenaisinar matahari maka semikonduktor tipe-nmenjadi elektrode bermuatan negatifsedang semikonduktor tipe-p menjadielektrode bermuatan positif, sehinggaterjadi perbedaan potensial antara keduaelektrode. Bila kedua elektrodedihubungkan dengan kawat, maka terjadiarus listrik dari elektode positif keelektrode negatif.

C. Motor Arus Searah (DC) dan Pompa Centrifugal

1. Motor arus searah (DC)Motor arus searah (motor DC) adalah

mesin yang mengubah energi listrik arussearah menjadi energi mekanis yang berupaputaran. Berdasarkan fisiknya motor arussearah secara umum terdiri atas bagianyang diam (stator) dan bagian yangberputar (rotor). Motor arus searahbekerja berdasarkan prinsip interaksi

antara dua fluks magnetik. Dimanakumparan medan akan menghasilkan fluksmagnet yang arahnya dari kutub utaramenuju kutub selatan dan kumparan jangkarakan menghasilkan fluks magnet yangmelingkar. Interaksi antara kedua fluksmagnet ini menimbulkan suatu gayasehingga akan menimbulkan momen puntiratau torsi [5].

2. Pompa sentrifugalSecara umum pengertian pompa adalah

suatu alat yang digunakan untukmemindahkan zat cair dari tempat yangrendah ke tempat yang lebih tinggi dengancara menaikkan tekanan cairan tersebut.Kenaikan tekanan cairan digunakan untukmengatasi hambatan-hambatan pengaliranberupa perbedaan tekanan, ketinggian atauhambatan gesek [6]. Sedangkan pompasentrifugal yaitu suatu jenis pompadimana headnya dibentuk oleh gayasentrifugal yang ditimbulkan oleh sudu-sudu yang berputar. Gaya sentrifugal iniadalah sebuah gaya yang mengakibatkanbenda atau partikel terlempar keluardalam lintasan melengkung. Pompasentrifugal merupakan suatu pompa yangmemiliki elemen utama sebuah motor dengansudu-sudu impeller berputar dengankecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepatoleh impeller yang menaikkan kecepatanfluida maupun tekanan dan melemparkankeluar volute [7].

D. Radiasi Matahari

Radiasi matahari pada bidang miringsangat dipengaruhi oleh karakteristikdari permukaan disekitarnya dan sesuaidengan kondisi yang ada, maka radiasitotal pada permukaan miring merupakankomponen dari radiasi langsung, radiasisebaran, dan radiasi pantulan. Adabeberapa faktor yang berpengaruh terhadapradiasi pada bidang miring antara lain :1. Sudut jam (hour angle)

Ukuran sudut terhadap besaran waktu,yaitu 150/Jam berdasarkan atas waktunominal dalam sehari (24jam) dibutuhkan

oleh matahari sekali bergerak mengitaribumi dengan sudut 3600. Persamaan untukmenghitung sudut jam yaitu [8] :

(0) = (12-t) x 15 (1)

2. Sudut deklinasi matahari

Merupakan sudut kemiringan bumiterhadap matahari akibat rotasi bumi padaarah sumbu axis bumi-matahari, -23,450

23,450. Menurut Copper (1969), sudutdeklinasi matahari dinyatakan denganpersamaan yaitu [8] :

δ(0) = 23,45 sin

(2) 3. Sudut latitude

Sudut latitude dari suatu tempat dibumi adalah sudut yang dibentuk olehgaris yang menghubungkan pusat bumidengan lokasi dan proyeksi garis tersebutpada equator. Untuk menghitungnyadigunakan hokum cosines segitiga bolayaitu [8] :

Sin α = sin θ sin δ + cos θ cos δcos ω (3)

4. Sudut azimuth (Y)Sudut azimuth merupakan sudut bidang

horizontal yang dibentuk oleh proyeksisinar matahari pada bidang datar dangaris antara-selatan. Sudut tersebutbernilai positif bila diukur dari selatanke barat, dengan rumus :

Sin ζ =

(4)

5. Sudut tiba (incidence angel) Sudut tiba pada suatu bidang adalah sudutyang dibentuk oleh sinar matahari dangaris normal pada permukaan bidang. Untukposisi horizontal β = 00, dapat ditulisdengan rumus :

Cos θ = cos δ cos ϕ cos ω + sin δsin ϕ (5)

E. Daya dan Efisiensi Sel Surya

1. Daya sel suryaSebelum mengetahui daya sel surya yang

dihasilkan kita harus mengetahui energiyang diterima yaitu perkalian intensitasradiasi yang diterima dengan luasan,dengan persamaan [9] :

Pin = IG x A (6)Untuk IG adalah intensitas radiasi globalmatahari (W/m2) dan A adalah luaspermukaan (m2)

Sedangkan untuk besarnya daya selsurya yaitu perkalian tegangan dan arusyang dihasilkan oleh sel fotovoltaikdapat dihitung dengan rumus sebagaiberikut [9] :

P = V x I(7)Untuk P adalah daya (watt), V adalah bedapotensial (volt) dan A adalah arus(Ampere).

2. Efisiensi sel suryaEfisiensi yang terjadi pada sel suryamerupakan perbandingan daya yang dapatdibandingkan oleh sel surya dengan energiinput yang diperoleh dari sinar matahari.Efisiensi yang digunakan adalah efisiensipada pengambilan data, rumus yangdigunakan yaitu [9] :

η =

(8)

F. Daya dan Efisiensi Pompa

1. Daya PompaDaya pompa terbagi atas daya input dan

daya output. Daya input pompa dapatdidefinisikan sebagai hasil kali antarategangan dan arus ke motor pompa, makapersamaannya sebagai berikut [7] :

Pin M = V x I (9)

Untuk Pin M adalah daya input pompa (watt),V adalah tegangan (volt), dan I adalaharus (ampere).sedangkan daya output pompayaitu energi yang secara efektif diterimaair dari pompa persatuan waktu. Daya

output pompa biasa juga disebut sebagaidaya hidrolik fluida. Persamaannya dapatdituliskan sebagai berikut [7] :

Pf = (10)Untuk Pf adalah daya output pompa (watt),adalah massa jenis air (kg/m3), g adalah

percepatan gravitasi (m/s2), dan H adalahhead (m).

2. Efisiensi pompaDari definisi efisiensi pompa adalah

perbandingan antara daya output pompadengan daya input pompa, makapersamaannya dapat dituliskan sebagaiberikut [7]:

ηp =

(11)dan efisiensi sistem dapat diruliskanpersamaannya sebagai berikut :

ηsistem =

(12)

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan padaLaboratorium Energi Terbarukan JurusanTeknik Mesin Fakultas Teknik UniversitasHasanuddin Makassar, Sulawesi Selatan.

B. Peralatan dan Bahan yang Digunakan

Peralatan yang di gunakan dalampenelitian ini adalah sebagai berikut :

- Pyranometer, untuk mengukur intensitasradiasi global dari sinar matahari.Tipe alat yang digunakan adalah LI-18,dengan nilai skala terkecil (NST) 1 W/m2

- Multimeter, alat yang digunakan untukmengukur tegangan dan arus.

- Gelas ukur, alat yang digunakan untukmengukur debit air yang dihasilkan.

- Termometer, alat yang digunakan untukmengukur temperatur air penampungan(reservoir).

- Stopwatch, alat yang digunakan untukmengukur waktu.

C. Alat Uji

1. Panel suryaMerek/buatan : sharp, dengan spesifikasisebagai berikut :- Maximum power : 80 watt- Open-circuit voltage : 21,6 volt- Short-circuit current :5,15

ampere- Voltage at point of max. power

:17,3volt - Current at point of max, power :4,63

A

2. Alat ujiMerek/buatan pompa : nasional 125wattMerek/buatan motor : wiper kijangsuperPompa air DC rakitan dengan spesifikasisebagai berikut :- Daya motor : 12-24 volt, 50 Hz, 10

P- Daya listrik : 0,5-5 ampere

D. Instalasi Pengujian

Gambar 1. Rangkaian Panel Surya

Gambar 2. Rangkaian KelistrikanInstalasi

E. Instalasi Pompa

Gambar 3. Rangkaian Instalasi Pompa

F. Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian yang akan dilakukanadalah sebagai berikut : - Memasang instalasi panel surya dan

motor pompa di bawah sinar matahari.- Mengecek sistem instalasi panel surya

dan motor-pompa secara keseluruhan.- Alat ukur yang digunakan dalam

pengujian sebaiknya dikalibrasiterlebih dahulu.

- Mengisi tangki dengan air setinggisaluran keluar pompa air.

- Mengukur besarnya intensitas radiasiglobal matahari setiap jam denganmenggunakan pyranometer.

- Mengukur besarnya tegangan dan kuatarus yang dibangkitkan sel surya denganmenggunakan multimeter.

- Mengukur temperatur air dalam tangkidengan menggunakan termometer.

- Menjalankan motor-pompa selama 10detik, setelah 10 detik motor-pompadimatikan.

- Mencatat besarnya debit air yangkeluar dari reservoir atas denganketinggian head 1 meter menggunakangelas ukur.

- Ulangi prosedur 2 sampai 9 setiap jam,mulai dari pukul 08.00 sampai pukul16.00 Wita.

- Ulangi prosedur 1 sampai 10 pada hariberikutnya dengan variasi ketinggianhead berikutnya.

IV. HASIL DAN PEMBAHASANA. Perhitungan Daya dan Efisiensi

Data yang di ambil pada jam 12.00dengan head 1 meter.

1. Daya input sel surya berdasarkanpersamaan (6), untuk Ig = 1060 W/m2,A=1,98489 m2 adalah Pin = 2103,983 watt.

2. Daya output sel surya berdasarkanpersamaan (7), untuk V = 18,94 volt, I= 14,85 ampere, yaitu Pout = 281,259watt.

3. Efisiensi sel surya berdasarkanpersamaan (8), yaitu 13,367 %.

4. Daya input pompa berdasarkan persamaan(9), untuk V = 18,94 volt, I = 14,85ampere, yaitu Pin P = 281,259 watt.

5. Daya output pompa atau daya hidrolikfluida berdasarkan persamaan (10),untuk kg/, g = 9,8a m/s2, Q =0,420 L/s, dan Htot = 2,784 m, diperolehPf = 11,417 watt.

6. Efisiensi pompa berdasarkan persamaan(11), untuk Pf = 11,417 watt, Pin P =281,259 watt, diperoleh ηp = 4,059 %.

7. Efisiensi sistem berdasarkan persamaan(12), untuk Pf = 11,417 watt, Pin SS =2103,983 watt, diperoleh ηsistem = 0,542%.

B. Pembahasan1.Pengaruh waktu matahari terhadap dayasel surya.

Pengaruh waktu matahari terhadap dayasel surya dapat dilihat pada gambar 4.Pada gambar tersebut terlihat bahwa dayayang masuk ke sel surya (Pin ss) dari pukul

08.00 pagi akan terus mengalamipeningkatan hingga mencapai daya maksimumpada pukul 12.00 siang hari. Setelah itudaya yang masuk ke sel surya akanmengalami penurunan hingga pukul 16.00.Untuk head 1 meter pada pukul 08.00dengan intensitas matahari (Ig) 589 W/m2

energi yang diserap sel surya (Pin ss)adalahsebesar 1169,100 Watt dan. Pada pukul12.00 mengalami kenaikan denganintensitas matahari (Ig) 1060 W/m2 energiyang diserap sel surya (Pin ss) adalahsebesar 2103,983 Watt. Selanjutnya akanturun kembali pada pukul 14.00 denganintensitas matahari (Ig) 854 W/m2

diperoleh energi yang diserap sel surya(Pin ss) adalah sebesar 1695,096 Watt.Selain dari pada itu, untuk head 2 msampai head 7 menergi yang diserap selsurya (Pin ss) identik dengan head 1 m,yaitu Mula-mula pada pukul 08.00 (Pin ss)rendah hingga terus meningkat sampaipada pukul 12.00, kemudian mangalamipenurunan sampai pada pukul 16.00. Dayamaksimum energi yang diserap sel surya(Pin ss) adalah sebesar 2103,983 Watt padapukul 12.00 dengan head 1 meter. Dan dayaminimum energi yang diserap sel surya (Pin

ss) adalah sebesar 972,596 Watt padakukul 16.00 dengan head 4 meter.

Gambar 4. Grafik Perbandingan Antara Dayayang Masuk ke

Sel surya (Pin ss) Karena Radiasi MatahariTerhadapWaktu (t)

Dari grafik di atas dapat dijelaskanbahwa daya maksimum energi yang diserapsel surya (Pin ss) di peroleh di siang hari

pada pukul 12.00.Hal ini disebabkan olehsudut tiba (θ) matahari yang jatuh .Bilasudut tiba matahari besar, makaintensitas radiasi global matahari yangdihasilkan akan kecil, hal ini terjadipada waktu pagi dan sore hari. Begitupunsebaliknya, semakin kecil sudut tibamatahari yang terbentuk maka intensitasradiasi global matahari yang jatuh padapermukaan sel surya dapat lebih banyakdiserap dan dikonversikan menjadi energilistrik dikarenakan sinar matahari yangjatuh akan semakin tegak lurus terhadappermukaan sel surya, hal ini terjadi padasiang hari.Dengan demikian dapat dismpulkan bahwawaktu matahari mempengarui sudut tiba (θ)matahari yang jatuh ke bumi. Semakinkecil sudutnya maka energi yang diserapsel surya (Pin ss) akan semakin besar. Olehkarena itu, dengan bertambahnya energiyang diserap menyebabkan daya sel suryayang dihasilkan terutama pada siang hariakan lebih besar pada kondisi cuacacerah. Adapun daya yang masuk ke selsurya rata-rata untuk setiap head dapatdilihat pada tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Daya yang masuk ke sel surya (

No. Head ƩPin ss (watt)1 1 meter 15160,592 2 meter 13884,313 3 meter 12806,514 4 meter 13278,915 5 meter 12814,456 6 meter 13320,607 7 meter 15718,34

Pada tabel 1 di atas terlihat bahwadaya yang masuk ke sel surya rata-rataberbeda-beda setiap headnya. Daya yangmasuk ke sel surya rata-rata (ƩPin ss) yangmaksimum diperoleh pada head 1 meter, dandaya yang masuk ke sel surya rata-rata(ƩPin ss) yang minimum diperoleh pada head 3meter. Sebagaimana penjelasan di atasbahwa perbedaan ini disebabkan oleh sudut

tiba (θ) dan juga disbeabkan oleh kondisicuaca pada saat melakukan penelitian.

2. Efisiensi pompa terhadap waktuEfisiensi pompa terhadap waktu

matahari dapat dilihat pada gambar 5.Pada gambar tersebut terlihat bahwaefisiensi pompa(ηp) dari pukul 08.00 pagiakan terus mengalami peningkatan hinggamencapai daya maksimum pada pukul 12.00siang hari. Setelah itu efisiensi pompaakan mengalami penurunan hingga pukul16.00 pada kondisi cuaca yang stabil dancerah . Untuk head 1 meter pada pukul08.00 dengan intensitas matahari (Ig) 589W/m2 efisiensi pompa(ηp) adalah sebesar3,364 %. Dan pada pukul 12.00 mengalamikenaikan dengan intensitas matahari (Ig)1060 W/m2 efisiensi pompa (ηp) adalahsebesar 4,061 %. Selanjutnya akan turunkembali sampai pada pukul 16.00 denganintensitas matahari (Ig) 697 W/m2

diperoleh efisiensi pompa(ηp)adalahsebesar 3,327 %. Dari data untuk head 1meter ini sudah terlihat bahwa efisiensipompa akan terus meningkat hinggamencapai efisiensi maksimum pada pukuk12.00 selanjutnya akan menurun hinggapukuk 16.00. Selain dari pada itu, untukhead 2 m sampai head 7 mefisiensipompa(ηp) dengan head 1 m. Mula-mula padapukul 08.00 efisiensi pompa(ηp)rendahhingga terus meningkat sampai pada pukul12.00, kemudian mangalami penurunansampai pada pukul 16.00. Dari grafikterlihat Efisiensi pompa(ηp) maksimumdiperoleh pada kukul 12.00 dengan head 3meter yaitu sebesar 14,541 %. DanEfisiensi pompa(ηp) minimum diperoleh padakukul 16.00 dengan head 6 meter yaitusebesar 2,165 %.

2 Gambar 5. GrafikPerbandingan Antaraefisiensi pompa (ηp)

terhadap waktu (t)

Dari grafik di atas dapat dijelaskanbahwa Efisiensi pompa(ηp) maksimum diperoleh di siang hari pada pukul 12.00.Hal ini disebabkan oleh daya yangdihasilkan sel surya (Pout ss). Bila dayayang dihasilkan sel surya untukmenggerakkan pompa besar, maka Efisiensipompa(ηp)yang dihasilkan akan besar pula.Begitupun sebaliknya, semakin kecil dayayang dihasilkan sel surya (Pout ss) untukmenggerakkan pompa maka Efisiensipompa(ηp) yang dihasilkan akan kecil pula.Dimana secara umum daya yang dihasilkansel surya (Pout ss) dipegaruhi olehintensitas radiasi global matahari tiapjamnya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel 2 di bawah ini. Padatabel tersebut terlihat bahwa daya yangdihasilkan sel surya (Pout ss) dan dayaoutput atau daya hidrolik pompa (Pf) yangmaksimum diperoleh pasa head 3 meter.

Tabel 2. Daya Yang Dihasilkan Sel Surya ( dan Daya Hidrolik

Dengan demikian dari gambar 5 dantabel 2 dapat dismpulkan bahwa waktumatahari mempengaruhi Efisiensi pompa(ηp).Efisiensi pompa pada siang hari besardari pada di pagi dan sore hari, karena

daya yang dihasilkan sel surya (Pout ss)pada siang hari jauh lebih besardibandingkan daya yang dihasilkan selsurya (Pout ss) pada pagi dan sore hari.Selain itu, semakin besar kecepatanaliran dan head total yang dihasilkan olehaliran fluida (air), debit aliran yangdihasilkan pompa pun ikut meningkatsehingga daya hidrolik pompa (Pf) untukmenggerakkan atau mengangkat fluida akansemakin besar, begitupun sebaliknyaapabila kecepatan aliran dan head totalmenurun maka debitnyapin akan menurunsehingga daya hidrolik pompa (Pf) akanmenurun. Oleh karena itu, efisiensi pompayang dihasilkan akan semakin besar puladan akan menurun kembali setelah puncaksiang hari.

3.Efisiensi sistem dan efisiensi terbaikBerdasarkan Gambar 6. Grafik

perbandingan ηsistem vs Head dan Tabel3 ,terlihat bahwa rata-rata efisiensimaksimum terjadi antara pukul 12:00–13:00. Hal ini dikarenakan perbandinganantara daya hidrolik pompa (Pf) dengan Pin

ss yang semakin besar tiap jamnya dan akanmenurun lagi setelah siang hari.Namun, dalam penelitian ini efisiensirata-rata sistem terbaik terjadi padasaat head 3 meter seperti yang terlihatpada gambar 6. Efisiensi vs head dibawahini, yakni 1,525 %. Dan efisiensi rata-rata sistem yang minimum diperoleh padahead 7 meter yaitu 0,360 %. Dengandemikian efisiensi rata-rata sistemterbaik yang diperoleh pada penelitan inimasih sangat rendah.

No. Head ƩPout ss

(watt)

ƩPf(watt)

11

meter 2097,762 78,68

22

meter 1785,762189,672

33

meter 1724,997195,252

44

meter 1777,943155,976

55

meter 1639,976139,918

66

meter 1716,742 85,51

77

meter 1972,38056,598

Gambar 6. Grafik Perbandingan AntaraEfisiensi Terhadap

Head pompa

Tabel 3. Efisiensi sel surya (ss), efisiensipompa (p), dan efisiensi sistem Sistem (sistem)

Berdasarkan Tabel 3 terlihat perbedaanyaitu efisiensi rata-rata sel surya (rata-

rata ss) dan efisiensi rata-rata pompa (rata-

rata poompa) yang lebih tinggi di bandingkandengan efisiensi rata-rata sistem (rata-rata

sistem), hal ini dapat dilihat pada tabel3 . Pada tabel tersebut terlihat bahwaefisiensi rata-rata sel surya terbaikpada head 3 meter yaitu 13,470 % danefisiensi rata-rata pompa terbaik padahead 3 meter yaitu 11,319 %. Data yangdiperoleh dari hasil perhitungan inimasih berada dalam kategori baik, karenaberdasarkan penelitian yang dilakukanoleh Mulyo Widodo dosen ITB bahwa sistem

photovoltaik bisa mengkonversi dayasebesar 900-1000 Watt itu menjadi energilistrik sebesar 17 %, dalam arti bahwaefisiensi sel surya pada saat ini masihbelum tinggi karena kurang dari 20 % dayayang dapat dikonversikan menjadi energi.Dengan menjadikan rujukan dari penelitianMulyo Widodo maka dapat dismpulkan bahwapenelitian ini sudah cukup baik karenarata-rata ss yang dieroleh sebesar 13,470 %dari 17 % yang mampu dikonversikanmenjadi energi pada saat kondisi mataharicerah. Oleh karena energi matahari yangmampu dikonversikan menjadi energilistrik masih rendah, dan energi inilahyang digunakan untuk menggerakkan pompasehingga diperolehlah rata-rata sistem yangrendah pula pada penelitian yangdilakukan ini.

4.Karakteristik arus ( I ) serta teganagn( V ) sel surya dan head pompa

Arus keluaran ( I ) serta tegangan ( V) yang dihasilkan ketika sel suryamemperoleh penyinaran merupakankarakteristik sel surya. Karakteristikini disajikan dalam bentuk kurva hubunganI dan V. Hasil penelitian ini menunjukkanbahwa karakteristik sel surya dipengaruhioleh intensitas cahaya mataharisebagaimana pada gambar 7 di bawah ini.

No. Head ηRata-rata

ss

ηRata-rata

pompa

ηRata-rata

sistem

11

meter 13,837 3,751 0,519

22

meter 12,862 10,621 1,366

33

meter 13,470 11,319 1,525

44

meter 13,389 8,773 1,175

55

meter 12,798 8,532 1,092

66

meter 12,888 4,981 0,642

77

meter 12,548 2,870 0,3601000 W/m2

800 W/m2600 W/m2400

W/m2200 W/m2

Gambar 7. GragikPerbandingan IntensitasMatahari Terhadap Karakteristik Arus –Tegangan Sel Surya untuk Menggerakkan Pompa

Pada gambar 7 terlihat bahwa tengangan(VOC) yang dihasilkan dengan variasiIntensitas global (Ig) antara 200 W/m2

sampai 1000 W/m2 hampir sama besarnyayaitu antara 18 sampai 19 Volt. Akantetapi Arus (ISC) untuk setiap Intensitasglobal (Ig) berbeda-beda nilainya. DimanaISC maksimum diperoleh pada Ig 1000 W/m2

yaitu 16,0 Ampere dan ISC minimum pada Ig200 W/m2 yaitu 3,20 Ampere. Selain itudari gambar tersebut terlibat bahwapengaruh intensitas global cahayamatahari dengan intensitas global (Ig)200 W/m2 pompa tidak dapatdioperasionalkan karena intensitas yangada tidak mampu memenuhi daya yangdibutuhkan untuk menggerakkan pompa.Untuk (Ig) 400 W/m2 sampai intensitasglobal (Ig) 1000 W/m2 pada head 1, 2 meterdan 3 meter pompa dapat dioperasionalkansedangkan pada head 4 meter sampai 7meter pompa tidak dapat dioperasionalkan,karena intensitas pad head ini antara(Ig) 600 W/m2 sampai intensitas global(Ig) 1000 W/m2

Pada head 1 meter kinerja operasionalarus-tegangan dari sel surya pada (Ig)400 W/m2 sebesar 3,70 ampere dan 16,20volt dan pada intensitas 1000 W/m2 sebesar4 ampere dan 18,1 volt. Untuk head 4meter kinerja operasional arus-tegangandari sel surya pada (Ig) 600 W/m2 sebesar7,53 ampere dan 15,30 volt, sedangkanpada (Ig) 1000 W/m2 sebesar 7,8 ampere dan17,2 volt. Pada head 4 meter ini denganintensitas 200 W/m2 dan 400 W/m2 pompatidak dapat diopersionalkan karena dayasel surya yang dihasilkan tidak mencukupiuntuk menjalankan pompa. Pompa hanyadapat dioperasionalkan pada (Ig) 600 W/m2

sampai 1000 W/m2. Untuk head 7 meterkinerja operasional arus-tegangan dari

sel surya pada (Ig) 800 W/m2 sebesar 11,80ampere dan 13,00 volt, sedangkan pada(Ig) 1000 W/m2 sebesar 12,2 ampere dan15,7 volt. Pada head 7 meter ini pompahanya dapat dioperasionalkan pada (Ig)800 W/m2 sampai (Ig) 1000 W/m2. Akantetapi pada (Ig) 200 W/m2 sampai (Ig) 600W/m2 pompa tidak dapat dioperasionalkan.Hal ini terjadi karena daya dari selsurya yang masuk untuk menggerakkan pompatidak mencukupi untuk menggerakkan pompa.Dalam arti beban pompa jauh lebih besardari pada daya yang masuk untukmenggerakkan pompa.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian sertaanalisa yang telah dilakukan, maka dapatditarik beberapa kesimpulan, yakni :1. Intensitas radiasi global matahari (Ig)

akankecil apabila sudut tiba (θ) yangjatuh di bumi besar sehingga dayaselsurya, Pin ssdan Pout ss yang dihasilkanakan kecil. Begitupun sebaliknya,apabila sudut tiba (θ) yang jatuhdibumi kecil,maka intensitas radiasiglobal matahari (Ig) akan besarsehingga daya sel surya, Pin ss dan Pout

ssyang dihasilkan akan ikut besar pula.Pada head 1 meter diperoleh (Ig)sebesar 1060 W/m2 dengan sudut tiba (θ)sebesar 11,697, maka dihasilkan Pin ssdanPout sssebesar 2103,983 Watt dan 281,259Watt. Dan untuk (Ig) sebesar 589 W/m2

dengan suduttiba (θ) sebesar 58,583,maka dihasilkan Pin ssdan Pout sssebesar1169,100 Watt dan 155,952 Watt.

2. Intensitas radiasi global matahari (Ig)yang kecil, terjadi pada saat pagi haridan sore hari, akan menghasilkan debitaliran yang kecil pula. Namun, apabilaintensitas radiasi global matahari (Ig)yang besar, terjadi pada saat puncaksiang hari, akan menghasilkan debitaliran yang besar pula. Pada head 1meter dengan (Ig) sebesar 589 W/m2

diperoleh debit (Q) sebesar 0,290L/detik. Dan untuk (Ig) sebesar 1060

W/m2 diperoleh debit (Q) sebesar 0,420L/detik.

3. Efisiensisistem, ηsistem akan terusmeningkat seiring dengan bertambahnyaintesitas radiasi global matahari (Ig)dan akan ikut menurun apabilaintensitas radiasi global matahari (Ig)turun pula. Namun, pada penelitian iniefisiensi rata-rata sistem terbaikterjadi pada saat head 3 meter, yakni1,525 %.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kamase, 2008. BerbagaiAplikasiEnergimatahari. KlipingCyberMedia, Jakarta.

[2] Nurjannah, Syukri Himran, 2011. Analisis pengaruhIntensitas Cahaya Matahari Terhadap Kinerja Pompa denganSistem Photovoltaic.Tesis. Unhas, Makassar.

[3] Alpen Steel, 2011. Pemanfaatan Radiasi Matahari UntukEnergi. Kumpulan Artikel. Renewable Energi,Bandung.

[4] Pikiran Rakyat, 2005. Sinar Matahari Sumber Energi TakTerbatas. Kumpulan artikel. Tabloid blogger, Jakarta.

[5] Zuhal, 1988. Dasar Teknik Listrik dan elektronika Daya.Gramedia, Jakarta

[6] John B. Manga, 1990. Dasar-DasarPompadanPerencanaan, Fakultas TeknikUniversitas Hasanuddin, Makassar.

[7] Sularso, haruotahara, 2000, Pompa danKompresor.Cetakan ketujuh, PT. Pertja, Jakarta.

[8] SyukriHimran, 2005. Energi Surya. CV. BintangLamumpatue, Makassar

[9] Sertu Alim Senina Sinamo, 2010. Mengenal Solar SelSebagai Energi Alternatif. Kumpulan Artikel, PuslitbangIptekhan Balitbang Dephan, Jakarta.