LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI PERTANIAN PENGUKURAN TEGANGAN DAN ARUS DC PADA SOLAR CELL

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI PERTANIAN PENGUKURAN TEGANGAN DAN ARUS DC PADA SOLAR CELL Kelompok 4: 1. Andi Hermawan ( ) 2. Debora Geovanni ( ) 3. Ruby Hermawan ( ) 4. Robin Ranggas ( ) 5. Samuel Pribadi ( ) 6. Sri Jumita ( ) 7. Syntha Ariska ( ) 8. Yoga Sujiyanto ( ) 9. Zaqi Najib Mahmud ( ) PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2016

2 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Konversi energi merupakan suatu proses perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi lain yang dibutuhkan. Mengingat hukum kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan (dibuat) ataupun dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya (dikonversikan). Sehingga untuk memperoleh suatu bentuk energi, perlu adanya energi lain yang dikonversikan menjadi energi yang dibutuhkan tersebut. Salah satu contohnya untuk mendapatkan energi listrik yang tidak dapat diperoleh secara langsung, tetapi ada proses konversi energi sebelum energi listrik tersebut didapat. Kebutuhan energi semakin meningkat dengan adanya kemajuan teknologi. Sumber energi yang banyak dipakai sampai saat ini adalah sumber yang dapat habis yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi. Karena kebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk mengeksploitasi sumber energi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari, energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dll. Berbagai macam sumber energi alternatif yang biasa kita jumpai, adalah angin, air yang bergerak, dan juga cahaya matahari yang tersedia melimpah ruah di permukaan bumi. Energi matahari yang disediakan Tuhan untuk umat manusia khususnya yang tinggal di daerah tropis, sangatlah berlimpah. Selain berlimpah dan tidak habis dipakai, energi matahari juga tidak menimbulkan polusi. Namun demikian masih diperlukan peralatan seperti sel surya (solar cell) untuk mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui cara pengukuran arus dan tegangan pada solar cell.

3 BAB 2 TINJUAN PUSTAKA 2.1 Solar Cell Solar cell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energy. Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah Kristal silicon. Sel surya atau fotovoltaik dapat berupa alat semikonduktor penghantar aliran listrik yang dapat secara langsung mengubah energi surya menjadi bentuk tenaga listrik secara efisien. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada tahun 1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Alat ini digunakan secara individual sebagai alat pendeteksi cahaya pada kamera maupun digabung seri maupun paralel untuk memperoleh suatu harga tegangan listrik yang dikehendaki sebagai pusat penghasil tenaga listrik Bahan dasar silicon. Jika cahaya matahari mencapai cell maka elektron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik sehinnga energi listrik dapat dibangkitkan. Sel surya selalu didesain untuk mengubah cahaya menjadi energi listrik sebanyak-banyaknya dan dapat digabung secara seri atau paralel untuk menghasilkan tegangan dan arus yang diinginkan seperti yang dinyatakan oleh Chenni et. Al. (2007). Pemakaian panel sel surya umumnya diletakkan dengan posisi tertentu dengan tanpa perubahan (Pruit, 2001), sebagai contoh panel sel surya dihadapkan ke atas. Dengan posisi panel menghadap ke atas dan jika panel dianggap benda yang mempunyai permukaan rata maka panel akan mendapat radiasi matahari maksimum pada saat matahari tegak lurus dengan bidang panel. Pada saat arah matahari tidak tegak lurus dengan bidang panel atau membentuk sudut q maka panel akan menerima radiasi lebih kecil dengan faktor cos q. Dengan menurunnya radiasi yang diterima oleh panel maka jelas akan mengurangi energi listrik yang dikeluarkan oleh panel. Bahkan berkurangnya energi ini bisa menjadi setengahnya

4 jika q = 600. Untuk itu perlu adanya pengaturan arah panel sel surya agar selalu tegak lurus dengan arah sinar matahari. Pengaturan arah panel sel surya kurang efektif jika dilakukan secara manual oleh manusia. Dengan demikian perlu dibuat sebuah sistem kontrol yang dapat mengatur arah panel sel surya tersebut Agar efisiensi sel surya bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar matahari harus bisa diserap yang sebanyak-banyaknya, kemudian memperkecil refleksi dan rekombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya. Agar foton bisa diserap sebanyak-banyaknya, maka penyerap harus memiliki energi band-gap dengan jangkauan yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor (Rusminto, 2003). 2.2 Energi Surya Pemanfaatan energi cahaya matahari pada setiap zaman semakin meningkat seiring dengan pengetahuan yang kita dapatkan. Salah satu pemanfaatan energi cahaya matahari adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang memanfaatkan energi foton cahaya matahari menjadi energi listrik. Indonesia sendiri, sebuah negara yang dilewati oleh garis khatulistiwa dan menerima panas matahari yang lebih banyak daripada negara lain, mempunyai potensi yang sangat besar untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya sebagai alternatif batubara dan diesel sebagai pengganti bahan bakar fosil, yang bersih, tidak berpolusi, aman dan persediaannya tidak terbatas (Rotib, 2001). Sel surya (photovoltaic cell) bekerja dengan menangkap sinar matahari oleh sel-sel semikonduktor untuk diubah menjadi energi listrik. Sel-sel ini termuat dalam panel-panel yang ukurannya dapat disesuaikan dengan keperluannya, apakah untuk rumah tangga, perkantoran atau pembangkit listrik skala besar. Pada pagi hari pukul 6.00 WIB tingkat kelembaban besar yaitu 88% dan terjadi pengembunan sambil menurunkan partikel-partikel padatan akibat polusi kendaraan bermotor dan industri ke permukaan bumi, sehingga pada saat ini kondisi atmosfir mempunyai kebeningan yang tinggi dan langit biru.

5 Fenomena tersebut mengakibatkan pada pagi hari yang cerah pukul 9.00 WIB sel surya memiliki efisiensi terbesar yaitu dengan efisiensi 10%. Pada siang hari partikel partikel padatan akibat pulusi kembali ke angkasa, dengan meningkatnya temperatur udara gerakan partikel semangkin hebat, sehingga meningkatkan hamburan radiasi surya yang masuk ke bumi. Hal ini mengakibatkan difusi ratio membesar dimana jumlah radiasi difusi lebih besar radiasi langsung, dan efisiensi sel surya pada pukul WIB adalah sebesar 9%, lebih rendah dari pada pagi hari. Pada sore hari akibat terjadi penguapan pada siang hari dan semakin meningkatnya partikel padatan polusi di udara, sehingga indek kecerahan terendah dimana tampak banyak awan. Selain itu radiasi surya global sangat kecil, sehingga pada sore hari sekitar pukul WIB dengan efisiensi 3%, kemampuan sel surya menurun secara drastic. 2.3 Solar Charger Controller Solar Charge Controller adalah alat yang berfungsi sebagai kontrol tegangan dan arus yang berasal dari output sel surya untuk menuju ke batere dan ke beban. Pada saat sel surya menerima energi foton sinar matahari tentu saja output dari sel surya tidak konstan sesuai dengan intensitas cahaya matahari. Sehingga tegangan keluaran dan arus keluaran dari sel surya juga tidak konstan dan bervariasi terus sepanjang waktu siang hari, sedangkan tegangan dan arus yang menuju batere mempunyai batasan tertentu. Pada alat yang disebut sebagai solar charge controller tersebut memiliki terminal diantaranya: terminal untuk sel surya, terminal untuk batere, terminal untuk beban. Ketiga terminal tersebut dilengkapi dengan polaritas yaitu tanda (-) dan tanda (+) yang jelas agar tidak terjadi kesalahan. Box Panel Pengukuran, dalam melakukan analisis pengukuran pada solar cell terutama untuk pengukuran arus dan tegangan, maka perlu adanya box panel untuk penempatan alat ukur arus dan tegangan. BAB 3 METODOLOGI

6 3.1 Waktu dan Tempat Praktikum dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 8 November 2016 sekitar pukul 13:00 WIB di Halaman Belakang Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya Indralaya. 3.2 Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1). Multitester, 2). Kamera, 3). Pena, 4). Buku, 5). Solar charger. Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1). Lampu LED DC, 2). Kipas DC, 3). Aki, 4). Solar cell 10 watt, 5). Solar cell 20 watt. 3.3 Cara Kerja 1. Siapkan alat dan bahan terlebih dahulu 2. Letakkan solar cell 10 watt ditempat terbuka 3. Hubungkan kabel solar cell ke solar charger 4. Ukur energi yang didapat menggunakan multitester 5. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya 6. Ulangi percobaan tersebut untuk solar cell 20 watt 7. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya 8. Untuk pengukuran energi listrik pada aki ulangi langkah-langkah cara kerja tersebut seperti mengukur solar cell 9. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

7 4.1 Hasil Teganga Arus Daya Solar Teganga Daya n Solar Solar Solar Arus Aki Cell n Aki Aki Cell Cell Cell 10 Watt 19,24 V 0,46 A 8,85 Watt Watt 19,25 V 0,82 A 15,78 Watt 3,17 11,11 35,2 Watt 4.2 Pembahasan Pada praktikum kali ini yang menggunakkan dua Solar Cell tipe Polikristal, yang mana kedua Solar Cell tersebut mempunyai daya yang berbeda. Bagian input menggunkan Solar Cell 20 watt sedangkan bagian outputnya menggunakan Solar Cell 10 watt. Hasil yang didapatkan dari pengukuran tegangan,arus dan daya dari Solar Cell dan aki berbeda beda antara Solar Cell yang 10 watt dan 20 watt.pada Solar Cell 10 watt hasil pengukuran diperoleh sebagai berikut tegangan nya sebesar 19,24 V, Arus nya 0,46 A dan Daya 8,85 watt, Sedangkan pengukuran Arus, Tegangan, dan Daya pada aki Hasil nya (nol). Penyebab dari hasil pengukuranya nol dikarena Kapasitas dari Solar Cell tersebut hanya 10 watt jadi tidak terbaca oleh Multimeter. Adapun Hasil Pengukuran Solar Cell 20 watt adalah sebagai berikut, Tegangan yang diperoleh 19,25 watt, Arus nya sebesar 0,82 A, dan daya sebesar 15,78 watt, sedangkan hasil pengukuran aki nya diperoleh data sebagai berikut, Arus sebesar 3,17 A, Tegangan 11,11 V sedangkan daya nya sebesar 35,2 watt. Alat yang digunakan untuk mengukur teganga,arus dan Daya pada Solar Cell dan aki yaitu Multimeter. Semakin tinggi intensitas cahaya matahari makan semakin besar pula energi listrik yang daat dihasil kan Solar Cell, dan jika intensitas cahaya matahari rendah maka energi listrik yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal ini dikarenakan besarnya energi mataari yang dapat dikonversi menjadi energi listrik oleh Solar Cell tergantung dari berbagai faktor antara lain radiasi mataari yang diterima, Luas permukaan panel Surya, lama penyinaran matahari dan suhu dari panel surya itu sendiri. Dalam praktikum Solar Cell untuk membuktikan ada atau tidak energi listrik yang dihasilkan oleh Solar Cell kami mencoba untuk

8 menyalakan kipas DC dan lampu LED, Setelah kami menyambungkan kabel Solar Cell dengan Kipas DC dan lampu LED kedua benda tersebut bisa dinyalakan. Pada pemasangan kabel positif dan negatif kipas DC ke kabel Solar Cell hendaknya Jangan terbalik, karena jika terbalik maka angin dari kipas fan akan keluar dari belakang kipas. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 kesimpulan

9 1. Tegangan yang dihasilkan dari solar cell 10 watt sebesar 19,24 volt sedangkan tegangan yang dihasilkan dari solar cell 20 watt sebesar 19,25 volt. 2. Arus yang dihasilkan dari solar cell 10 watt sebesar 0,46 Ampere sedangkan arus yang dihasilkan dari solar cell 20 watt sebesar 0,82 Ampere. 3. Daya yang dihasilkan dari solar cell yaitu hasil penjumlahan dari tegangan dan arus. Untuk solar cell 10 watt dayanya sebesar 8,85 watt sedangkan untuk solar cell 20 watt dayanya sebesar 15,78 watt. 4. Arus yang dihasilkan dari aki yang dihubungkan solar cell 20 watt yaitu sebesar 3,17 Ampere 5. Tegangan yang dihasilkan dari aki yang dihubungkan solar cell 20 watt yaitu sebesar 11,11 volt. 5.2 Saran Sebaiknya pengujian tidak hanya menggunakan kipas dan lampu DC saja melainkan dikonversikan menjadi arus bolak balik atau AC menggunakan inverter. DAFTAR PUSTAKA Chenni et al A Detailed Modeling Method for Photovoltaic Cells. Amsterdam. Journal of Energy, Volume 32, Issue 9, pp

10 Pruit, D The Simulation Of Building Integrated Photovoltaics In Commercial Office Buildings, Seventh International IBPSA Conference, Rio De Jainero. Rotib, Widy Aplikasi Sel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif; Dimensi Vol 4 No. 1 Juni 2001, Institute for Science and Technology Studies (ISTECS):Jepang. Rusminto Tjatur W, 2003: Solar Cell Sumber Energi masa depan yang ramah lingkungan. Berita Iptek: Jakarta. LAMPIRAN

11 Solar Panel 10 watt Pengukuran arus dari solar cell 10 watt Pengukuran arus aki panel 20 watt Pengujian menggunakan kipas DC Solar cell Pengujian lampu LED PEMBAHASAN Syntha Ariska ( ) Solar cell yang digunakan untuk praktikum merupakan solar cell jenis polikristal dengan daya 10 Watt dan 20 Watt. Polikristal merupakan panel surya

12 yang memiliki susunan kristal acak. Kelebihan dari jenis ini, masih dapat beroperasi pada cuaca yang teduh. Efesiensi nya lebih rendah. Pengukuran yang dilakukan kali ini hanya arus dan tegangan. Sedangkan beban yang digunakan yaitu kipas DC dan lampu LED DC. Pada solar charger atau controller memiliki 3 tabel yang terhubung kemasing-masing titik yang berbeda. Untuk kabel pertama terhubung dari solar cell menuju ke controller/solar charger. Kabel yang kedua terpasang dari solar charger menuju ke batteray/aki. Kabel yang ketiga terpasang dari solar charger menuju ke beban yang dalam hal ini bisa menggunakan lampu dan kipas yang menggunakan arus searah (DC). Untuk kabel warna abu-abu yaitu positif, kabel warna putih negatif. Kabel yang akan dihubungkan ke beban, dalam hal ini lampu LED DC jangan sampai terbalik. Jika terbalik lampu tidak akan hidup. Pengkuran yang pertama dilakukan yaitu mengukur tegangan dari solar cell 10 Watt. Selanjutnya mengukur kuat arus dari solar cell. Hasil pengukuran tegangan solar cell didapatkan 19,24 volt. Sedangkan pengukuran kuat arus didapatkan 0,46 Ampere. Pengukuran tegangan dan arus solar cell dipengaruhi oleh intensitas cahaya pada saat itu. Serta pemasangan nya baru beberapa saat, jadi panel baru sedikit menampung atau menyerap cahaya. Sehingga nilai yang didapatkan saat pengukuran hanya seperti di atas. Nilai daya dari solar cell 10 watt dihitung secara manual, yaitu hasil perkalian dari arus dan tegangan. Jadi nilai daya didapatkan 8,85 watt. Pengukuran tegangan dan arus untuk solar cell 20 watt tidak memiliki perbedaan yang signifikan. Tegangannya didapat sebesar 19,25 volt dan kuat arusnya 0,82 Ampere. Karena memang cahaya yang diserap dan saat pemasangan nya bersamaan. Sebenarnya untuk solar cell 20 watt lebih banyak menyerap cahaya dibandingkan yang 10 watt. Hal ini terlihat untuk hasil pengukuran solar cell 20 watt lebih besarnya nilainya meskipun hanya nol koma. Begitu juga dengan solar cell 20 watt. Didapatkan dayanya sebesar 15,78 watt. Selain pengukuran arus dan tegangan pada solar cell, dilakukan juga pengukuran arus dan tegangan pada aki yang telah menyimpan daya untuk solar cell 20 watt. Untuk pengukuran arus pada aki didapatkan sebesar 3,17 ampere. Sedangkan untuk tegangannya didapatkan 11,11 volt. Nilai daya dihitung secara

13 manual, yaitu hasil perkalian dari nilai tegangan dan arus. Maka didapatkan hasilnya yaitu 35,21 watt. Pengujian bebab yang dilakukan hanya menggunakan lampu LED dan kipas DC. Untuk lampu LED DC dan kipas DC tidak diukur besarnya arus dan tegangannya, hanya mencoba apakah kedua beban dapat hidup atau tidak. Ternyata untuk lampu dan kipas bisa digunakan dengan solar cell tersebut.