LAPORAN TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SOLAR FOTOVOLTAIK UNTUK APLIKASI SISTEM AIR POMPA TENAGA SURYA

Transkripsi

1 LAPORAN TUGAS AKHIR PERANCANGAN DAN PENGUJIAN SOLAR FOTOVOLTAIK UNTUK APLIKASI SISTEM AIR POMPA TENAGA SURYA Planning and Testing Solar Photovoltaic for Solar Water Pumping System Aplication laporan ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma di Jurusan Teknik Konversi Energi Oleh Arief Abdurrahman Malik NIM POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 BIODATA PENULIS Nama : Arief Abdurrahman Malik Tempat, Tanggal Lahir : Sukabumi, 27 April 1990 Warga Negara : WNI Tinggi, Berat Badan : 160 cm, 47 kg Agama : Muslim Alamat : Jl. Jalan Lingkar Selatan Kav. Balandong RT 04/RW 03, Sukabumi Handphone : ariefabdurrahman@rocketmail.com RIWAYAT PENDIDIKAN No Nama Institusi Tahun Jurusan 1 Politeknik Negeri Bandung Teknik Konversi Energi 2 SMAN 1 Sukabumi IPA 3 SMPN 1 Sukabumi SDN Cipanas PENGALAMAN BERORGANISASI No Peran 1 Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Energi (HMTE) Polban 2 Anggota Divisi Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Himpunan Mahasiswa Teknik Energi Periode Anggota Forum Komunikasi Mahasiswa Teknik Energi

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang selalu memberikan rahmat iman islam, hidayah dan rezeki yang melimpah berupa kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini adalah salah satu syarat kelulusan Program Diploma-III di Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung. Banyak permasalahn yang timbul saat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Perancangan dan Pengujian Solar Fotovoltaik untuk Aplikasi Sistem Pompa Air Tenaga Surya, semoga dapat dijadikan pengalaman yang berharga dan tidak terlupakan. Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan partisipasinya dalam memberikan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan di masa akan datang. Bandung, 20 Juli 2012 Penulis

5 UCAPAN TERIMA KASIH Dengan mengucap Alhamdulillah, laporan Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan berkat berbagai nikmat dari Allah SWT khususnya nikmat kesehatan dan kelancaran kepada penulis selama pelaksanaan Tugas Akhir. Salawat serta salam penulis panjatkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW serta para sahabat dan umatnya di muka bumi. Tak lupa penulis sampaikan kepada orang-orang yang telah membantu dan hadir dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis berterima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Ibu dan Bapak atas ridho serta doa-doa yang tak pernah putus dan dukungan moril maupun materil. 2. Keluarga besar dari Sukabumi yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan kepada saya. 3. Ketua Jurusan Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung, Bapak Aceng Daud M.Eng sekaligus Pembimbing I yang selalu membimbing dan mengarahkan penulis. 4. Bapak Hartono dan Bapak Kholik sebagai penguji sidang yang telah banyak memberikan masukan kepada penulis. 5. Kepada Agry Kusuma S dan Dhani Setia P yang telah berjuang bersama-sama untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Bapak Ali Mashar, Bapak Maridjo, Ibu Ika yang membuat saya memahami mata kuliah yang belum saya pahami. 7. Dosen dosen Teknik Konversi Energi yang telah memberikan ilmunya semasa diperkuliahan. 8. Para teknisi Laboratorium Surya Pa Dedi, Pa Warsono serta Pa Uyep yang telah berbaik hati, serta para teknisi lainnya dan seluruh karyawan Teknik Konversi Energi, 9. Ibu Nuning, Ibu Entin, Pa Jaja dan A Ipan terima kasih atas keramah tamahannya dan segala bantuannya. 10. Teman teman Teknik Konversi Energi angkatan 2009 beserta HMTE Kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

6 ABSTRAK Fotovoltaik adalah sebuah peralatan PLTS yang dapat membangkitkan listrik arus searah. Dengan konsep yang sederhana yaitu dengan merubah energi dari matahari menjadi energi listrik yang dimana energi matahari ini tersedia secara melimpah di alam. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) telah banyak digunakan sebagai sumber energi listrik alternatif dan dapat digunakan untuk sistem pompa air. Penerapan Sistem Pompa Air Tenaga Surya selain untuk kebutuhan rumah tangga dapat juga digunakan untuk pertanian dan peternakan skala kecil. Tetapi dalam kenyataannya sistem ini dipengaruhi oleh kondisi cuaca, selain itu teknologi solar fotovoltaik yang digunakan sangat berpengaruh dengan energi matahari yang dapat dirubah menjadi energi listrik oleh solar fotovoltaik. Kapasitas komponen yang dibutuhkan untuk mendukung sistem dengan pompa DC 120 W yaitu fotovoltaik W, baterai Ah dan BCR 12.5 A. Dalam sistem fotovoltaik hanya menghasilkan efisiensi berkisar 6-8%. Kata kunci : fotovoltaik, plts, pompa, efisiensi

7 ABSTACT Photovoltaic is a Solar Power Generation device that can generate direct current electricity. With a simple concept it can convert the energy from the sun into electrical energy wich the energy is available abundantly in the world. Solar Power Generation has been widely used as an alternative source of electrical energy and can be used for water pumping system. The application of Solar Water Pumping Systems not only for house hold needs but also for small scale agriculture and animal husbandry. But in reality the system is influenced by weather condition, other than that the technologies of solar photovoltaic used very influential with solar energy that can be converterd into electricity by photovoltaic. The components capacity that need to support the system with using dc pump 120 W are photovoltaic W, battery Ah and BCR 12.5 A. In the system efficiency of photovoltaic range is 6-8%. Keyword : photovoltaic, solar power, pump, efficiency

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i UCAPAN TERIMA KASIH... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT...iv DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I... Error! Bookmark not defined. PENDAHULUAN... Error! Bookmark not defined Latar Belakang... Error! Bookmark not defined Tujuan... Error! Bookmark not defined Rumusan Masalah... Error! Bookmark not defined Batasan Masalah... Error! Bookmark not defined Metodologi Penulisan... Error! Bookmark not defined Sistematika Penyusunan Laporan... Error! Bookmark not defined. BAB II... Error! Bookmark not defined. LANDASAN TEORI... Error! Bookmark not defined Energi Surya... Error! Bookmark not defined Radiasi... Error! Bookmark not defined Fotovoltaik... Error! Bookmark not defined Jenis Fotovoltaik... Error! Bookmark not defined Karakteristik Fotovoltaik... Error! Bookmark not defined Faktor Pengoperasian Sel Surya... Error! Bookmark not defined Instalasi Fotovoltaik... Error! Bookmark not defined Sistem Stand Alone... Error! Bookmark not defined Sistem Connecting Grid... Error! Bookmark not defined Balance of Systems... Error! Bookmark not defined Battery... Error! Bookmark not defined BCR... Error! Bookmark not defined Inverter... Error! Bookmark not defined Sistem Pompa Air Tenaga Surya... Error! Bookmark not defined.

9 Perancangan Sistem... Error! Bookmark not defined Perhitungan Kapasitas Komponen Sistem... Error! Bookmark not defined Menentukan Jumlah Seri dan Pararel... Error! Bookmark not defined. BAB III... Error! Bookmark not defined. PERANCANGAN DAN INSTALASI PENGUJIAN... Error! Bookmark not defined Perancangan Sistem Pompa Air Tenaga Surya... Error! Bookmark not defined Perhitungan Kapasitas Komponen... Error! Bookmark not defined Kapasitas Baterai... Error! Bookmark not defined Kapasitas Modul... Error! Bookmark not defined Jumlah Seri dan Pararel... Error! Bookmark not defined Kapasitas BCR... Error! Bookmark not defined Gambar Instalasi Pengujian... Error! Bookmark not defined Alat ukur yang digunakan... Error! Bookmark not defined Prosedur Pengujian... Error! Bookmark not defined. BAB IV... Error! Bookmark not defined. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN... Error! Bookmark not defined Analisis... Error! Bookmark not defined Data Pengujian... Error! Bookmark not defined Kekurangan Pengambilan Data... Error! Bookmark not defined Contoh Perhitungan... Error! Bookmark not defined. BAB V... Error! Bookmark not defined. PENUTUP... Error! Bookmark not defined Kesimpulan... Error! Bookmark not defined Saran... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA...12 LAMPIRAN...42

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Potensi Sumber Daya Energi Surya di Beberapa Kota di Indonesia Tabel 2.2. Data kapasitas baterai Tabel 2.2. Data level baterai Tabel 3.1. Data beban yang digunakan Tabel 3.2. Data Radiasi dan PSH Tabel 3.3. Kapasitas yang terpasang dan terhitung Tabel 4.1. Data beban on hari pertama Tabel 4.2. Data pengisian pada baterai setelah digunakan pada hari pertama Tabel 4.3. Data beban on hari kedua...33 Tabel 4.4. Data hasil perhitungan beban on hari pertama...36 Tabel 4.5. Data hasil perhitungan beban on hari kedua Tabel 4.6. Data hasil perhitungan beban off Tabel 5.1. Perbandingan hasil perancangan dan pengujian

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Standar Spektrum Radiasi Surya Gambar 2.2. Struktur Sel p-n junction... 8 Gambar 2.3. Jenis Fotovoltaik Gambar 2.4. Kurva Karakteristik I-V Sel Surya Gambar 2.5. Rangkaian Ekivalen Fotovoltaik Gambar 2.6. Diagram blok sistem Gambar 2.7. Efek dari Intensitas Cahaya Matahari Gambar 2.8. Efek dari Temperatur Terhadap Kurva I-V Gambar 2.9 Radiasi matahari dan peak sun hour Gambar Sistem stand alone Gambar Sistem Connecting Grid Gambar Baterai jenis lead acid Gambar Battery Charge Regulator Gambar Inverter Gambar Sistem Pompa Air Tenaga Surya Gambar 3.1. Tahap perancangan sistem Gambar 3.2. Modul fotovoltaik yang digunakan Gambar 3.3. Ragkaian pengujian dan skematik Sistem Pompa Air Tenaga Surya Battery- Coupling Gambar 3.4. Skematik pengujian tanpa beban Gambar 4.1. Grafik perbandingan arus dalam keadaan beban on pada hari pertama Gambar 4.2. Grafik perbandingan arus dalam keadaan beban on pada hari kedua Gambar 4.3. Perbandingan arus beban on dan off Gambar 4.4. Perbandingan tegangan... 36

12 DAFTAR PUSTAKA 1) Dalimi, Rinaldy, Dr. Ir., Faisal, Fuad Studi Desain Sistem Pompa Fotovoltaik dengan kajian penerapan di lingkungan Kampus UI Depok, Laporan Penelitian Laboratorium Sistem Tenaga Listrik UI. 2) Ek Bien, Lim, Kashim, Ishak dan Wibowo, Wahyu (Diunggah pada 28 Februari 2012). Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit Listrik PLN untuk Rumah Perkotaan. ( 3) Hankins, Mark Stand Alone Solar Electric Systems. Earthscan Expert Series. Washington DC. 4) Lubis, Abubakar dan Sudrajat, Adjat Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik. Jakarta : BPPT PRESS. 5) Luque, Antonio and Hegedus, Steven Handbook of Photovoltaic Science and Engineering. England: John Wiley & Sons Ltd. 6) Maridjo, Drs Petunjuk Praktimum Mesin Konversi. Bandung: Pusat Pengenmbangan Politeknik Direktoran Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. 7) Strong, Steven and William, G. S The Solar Electric House. Chelsea Green. 8) Suriadi dan Syukri, Mahdi (Diunggah pada 1 Maret 2012). Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Terpadu Menggunakan Software PVSYST Pada Kompleks Perumaahan di Banda Aceh. (