SKRIPSI ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK PANEL SURYA SISTEM TRACKING DENGAN SOLAR REFLECTOR IDA BAGUS KADE SURYA NEGARA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2015
SKRIPSI ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK PANEL SURYA SISTEM TRACKING DENGAN SOLAR REFLECTOR IDA BAGUS KADE SURYA NEGARA 1004405078 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA JIMBARAN - BALI 2015
ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK PANEL SURYA SISTEM TRACKING DENGAN SOLAR REFLECTOR Skripsi ini Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana IDA BAGUS KADE SURYA NEGARA NIM. 1004405078 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Nama : Ida Bagus Kade Surya Negara NIM : 1004405078 Tanda Tangan : Tanggal : 3 Oktober 2015 iii
UCAPAN TERIMA KASIH Om Swastiastu, Puja dan puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, dengan judul Analisis Perbandingan Output Daya Listrik Panel Surya Sistem Tracking dengan Solar Reflector ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan trima kasih kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana dan selaku Dosen Pembimbing Akademik. 3. Bapak Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg.,MT. selaku Dosen pembimbing I. 4. Bapak Ir. Anak Agung Gede Maharta Pemayun, MT. selaku Dosen pembimbing II. 5. Orang Tua tersayang dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan, semangat dan doa sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 6. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro angkatan 2010 Fakultas Teknik Universitas Udayana. 7. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran v
vi baik yang kontruktif maupun tidak dari pihak dosen penguji berbagai pihak lainnya sangat penulis hargai dan harapkan demi kemauan bersama. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini. Akhir kata, semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak. Om Santih Santih Santih Om, Denpasar, 3 Oktober 2015 Penulis.
ABSTRAK Indonesia merupakan negara beriklim tropis yang memiliki intensitas radiasi harian matahari sebesar 4,69 kw/m 2 per hari, dan intensitas radiasi tersebut berpotensial untuk dikembangkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Sel surya secara efisiensi saat ini masih perlu pertimbangan lebih lanjut. efisiensi output sel surya yang rendah ini, berpengaruh pada hasil output daya listrik pada panel surya. Adapun upaya untuk meningkatkan efisiensi output daya listrik panel surya, yaitu dengan sistem tracking panel surya dan solar reflector panel surya. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh hasil output daya listrik yang lebih maksimum/ efisien antara sistem tracking dengan solar reflector. Metode dalam penelitian ini dibagi menjadi dua tahap yaitu pertama mencari output daya listrik maksimum solar reflector menggunakan media cermin datar sebagai reflector dan dengan sudut reflector yang berbeda-beda. Kedua membandingan hasil output daya listrik solar reflector yang maksimum dengan sistem tracking. Hasil dari pengukuran sistem tracking dengan solar reflector yang dilakukan selama 7 hari mendapatkan hasil output daya listrik yang lebih maksimum yaitu pada solar reflector dengan rata-rata output daya listrik sebesar 0.1224 Watt dan sistem tracking mendapatkan rata-rata output daya listrik sebesar 0.1136 Watt. Kata Kunci: Panel Surya, Cermin Datar, Sistem Tracking, Solar Reflector. vii
ABSTRACT Indonesia is a tropical country that has daily solar radiation intensity of 4.69 kw/m2/day, and the intensity of the radiation potential to be developed as Solar Power Plant. Efficiency solar cells still need consideration. efficiency solar cell output is low, effect on the output electric power in solar panels. The effort to improve the efficiency of the electrical power output of the solar panels, the tracking system solar panels and solar reflector solar panels. This riset aims to get results the electrical power output more maximum or efficient between the tracking system with a solar reflector. The method in this riset is divided into two stages: the first looking for maximum electrical power output of solar reflector using the media a flat mirror as a reflector and with different angles reflector. the second comparing the results of the electrical power output solar reflector maximum with tracking system. The results of measurements of the tracking system with a solar reflector which has been carried out for 7 days get results electric power output more maximum is solar reflector with an average output power of 0,1224 Watt and the tracking system get an average output power of 0,1136 Watt. Keywords: Solar Panels, Flat Mirror, Tracking Systems, Solar Reflector. viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PRASYARATAN GELAR... ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv UCAPAN TERIMAKASIH... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Manfaat Penelitian... 2 1.5 Batasan Penelitian... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Mutakhir... 5 2.2 Tinjauan Pustaka... 7 2.2.1 Sel Surya... 7 2.2.1.1 Prinsip kerja sel surya (photovoltaic)... 8 2.2.1.2 Teknologi solar cell... 10 2.2.2 Modul Surya... 13 ix
x 2.2.2.1 Variasi dalam produksi energi modul surya... 14 2.2.2.2 Penyangga dan sistem pelacak (mounting and tracking system)... 18 2.2.3 Analisis Potensi Energi Surya yang ada di Indonesia... 19 2.2.4 Insolasi Matahari... 20 2.2.5 Periode Jatuh Cahaya Matahari... 21 2.2.6 Produksi Energi per Tahun yang diharapkan... 23 2.2.7 Inklinasi dan Orientasi Panel Surya... 24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian... 25 3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian... 25 3.2.1 Sumber Data... 25 3.2.2 Jenis Data... 25 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data... 25 3.3 Tahapan Penelitian... 25 3.4 Alur Analisis... 26 BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Desain Teknis Sistem Tracking dan Solar Reflector Panel Surya... 28 4.1.1 Desain Teknis Sistem Tracking Panel Surya... 28 4.1.2 Desain Teknis Solar Reflector Panel Surya... 29 4.2 Menentukan Output Daya Listrik Maksimum Solar Reflector... 29 4.2.1 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran 14 cm x 16 cm... 30 4.2.2 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran 14 cm x 23 cm... 34 4.2.3 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran 14 cm x 29 cm... 38 4.2.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Output Daya Listrik Solar Reflector... 42
xi 4.3 Analisis Perbandingan Output Daya Listrik Panel Surya Sistem Tracking dengan Solar Reflector... 45 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 52 5.2 Saran... 52 DAFTAR PUSTAKA... 54 LAMPIRAN - LAMPIRAN
DAFTAR TABEL HALAMAN Tabel 2.2 Pengukuran Intensitas radiasi matahari di Indonesia... 19 Tabel 2.1 Peak Hour Per Day Rata-Rata Daerah Bali... 22 Tabel 4.1 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25 Agustus 2015... 31 Tabel 4.2 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25 Agustus sampai 28 Agustus 2015... 32 Tabel 4.3 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25 Agustus 2015... 35 Tabel 4.4 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25 Agustus sampai 28 Agustus 2015... 36 Tabel 4.5 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25 Agustus 2015... 39 Tabel 4.6 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25 Agustus sampai 28 Agustus 2015... 40 Tabel 4.7 Rata-rata hasil pengukuran output daya listrik solar reflector dengan perbedaan ukuran cermin datar dan perbedaan sudut reflector, pada tanggal 25-28 Agustus 2015... 42 Tabel 4.8 Hasil pengukuran perbandingan sistem tracking dengan solar reflector tanggal 29 Agustus 2015... 48 Tabel 4.9 Rata-rata hasil hasil pengukuran perbandingan sistem tracking dengan solar reflector tanggal 29 Agustus sampai 4 September 2015... 49 xii
DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Kontruksi Dasar Sel Surya... 8 Gambar 2.2 Susunan Lapisan Solar Cell Secara Umum... 9 Gambar 2.3 Kelas Teknologi Sel Surya... 10 Gambar 2.4 Panel Monocrystalline Silikon... 11 Gambar 2.5 Panel Polycrystalline Silikon... 12 Gambar 2.6 (a) Modul surya jenis thin film dan (b) Struktur thin film dengan bahan CdTe-CdS... 13 Gambar 2.7 Diagram hubungan antara solar cell, module, panel, array... 13 Gambar 2.8 Pengaruh Iradiasi Terhadap Tegangan dan Arus Modul Surya... 14 Gambar 2.9 Pengaruh temperatur modul terhadap produksi energi modul surya... 17 Gambar 2.10 Pengaruh shading terhadap modul surya... 18 Gambar 2.11 Orbit bumi dan sudut penyimpangan... 22 Gambar 3.1 Alur Analisis... 27 Gambar 4.1 Rangkaian keseluruhan Sistem Tracking Panel Surya... 28 Gambar 4.2 Rangkaian keseluruhan Sistem Solar Reflector Panel Surya.. 29 Gambar 4.3 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm, (a) sudut reflector 70 0,(b) sudut reflector 60 0, dan (c) sudut reflector 50 0... 30 Gambar 4.4 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm... 32 Gambar 4.5 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm... 33 Gambar 4.6 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25-28 Agustus 2015... 33 xiii
xiv Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm, (a) sudut reflector 70 0,(b) sudut reflector 60 0, dan (c) sudut reflector 50 0... 34 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm... 36 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm... 37 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25-28 Agustus 2015... 37 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm, (a) sudut reflector 70 0,(b) sudut reflector 60 0, dan (c) sudut reflector 50 0... 38 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm... 40 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm... 41 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25-28 Agustus 2015... 41 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik solar reflector pada tanggal 25-28 Agustus 2015 dengan ukuran cermin datar yang berbeda-beda dan dengan sudut reflector masing-masing 50 0, 60 0, dan 70 0... 43 Pengaruh output daya listrik solar reflector, (a) Pengaruh panjang cermin datar (b) Pengaruh sudut reflector... 45 Hasil pengukuran pukul 08:00 wita, (a) Sistem tracking, (b) Solar reflector... 46 Hasil pengukuran pukul 12:00 wita, (a) Sistem tracking, (b) Solar reflector... 47
xv Gambar 4.19 Hasil pengukuran pukul 14:00 wita, (a) Sistem tracking, (b) Solar reflector... 47 Gambar 4.20 Grafik rata-rata pengukuran tegangan pada tanggal 29 Agustus sampai 4 September 2015... 50 Gambar 4.21 Grafik rata-rata pengukuran arus pada tanggal 29 Agustus sampai 4 September 2015... 50 Gambar 4.22 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik pada tanggal 29 Agustus sampai 4 September 2015... 51
DAFTAR SINGKATAN A AC Ah A-Si BP-PEN C CdS Cd Te CIGS CIS DC DOD ESDM GaAs KEN KESDM kw kwh kwp kv LEN MWp PEVCD PLN PV PWM RTC SEI Si = Ampere = Alternating Current = Ampere hour = Amorphous Silikon = Blueprint pengelolaan energi nasional = Celcius = Cadmium Sulfide = Cadmium Telluride = Copper Indium Gallium Selenide = Copper Indium Selenide = Direct current = Depth of Discharge = Energi dan sumber daya mineral = Gallium Arsenide = Kebijakan energi nasional = Kementrian energi dan sumber daya mineral = Kilowatt = Kilowatt-hours = Kilowatt peak = Kilovolt = Lembaga Elektroteknika Nasional (sekarang PT LEN) = Megawatt peak = Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition = Perusahaan Listrik Negara = Photovoltaic = Pulse width modulation = Real Time Clock = Surya Energi Indotama = Silikon xvi
xvii STC VDC V oc Wh = Standard Test Condition = Volt Direct Current = Tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage) = Watthour
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A. HASIL PENGUKURAN SOLAR REFLECTOR Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x 16 cm. Tabel A.1 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015... 56 Tabel A.2 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015... 57 Tabel A.3 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015... 58 Tabel A.4 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015... 59 Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x 23 cm. Tabel A.5 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015... 60 Tabel A.6 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015... 61 Tabel A.7 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015... 62 Tabel A.8 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015... 63 Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x 29 cm. Tabel A.9 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015... 64 Tabel A.10 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015... 65 Tabel A.11 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015... 66 Tabel A.12 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015... 67 LAMPIRAN B. HASIL PENGUKURAN SISTEM TRACKING DENGAN SOLAR REFLECTOR Tabel B.1 Hasil pengukuran tanggal 29 Agustus 2015... 69 Tabel B.2 Hasil pengukuran tanggal 30 Agustus 2015... 70 Tabel B.3 Hasil pengukuran tanggal 31 Agustus 2015... 71 Tabel B.4 Hasil pengukuran tanggal 1 September 2015... 72 Tabel B.5 Hasil pengukuran tanggal 2 September 2015... 73 Tabel B.6 Hasil pengukuran tanggal 3 September 2015... 74 Tabel B.7 Hasil pengukuran tanggal 4 September 2015... 75 xviii
xix LAMPIRAN C. FOTO KEGIATAN PENGUKURAN Gambar C.1 Foto Kegiatan Pengukuran Sistem Tracking... 77 Gambar C.2 Foto Kegiatan Pengukuran Solar Reflector... 78 Lampiran D. Jadwal Kegiatan Tabel D.1 Jadwal Kegiatan... 80