61 BAB IV PERHITUNGAN DAN PENGUJIAN PANEL SURYA Sebuah sel PV terhubung dengan sel lain membentuk sebuah modul PV dan beberapa modul PV digabungkan membentuk sebuah satu kesatuan (array) PV, seperti terlihat pada gambar dibawah: Gambar 4.1. Komponen Sistem PV
62 4.1 Dasar Dan Tujuan Pangujian Panel surya Disini pengujian dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari generator panel surya terhadap adanya pengaruh temperatur panas yang dipengaruhi oleh sinar matahari. Pengujian pengukuran dilakukan dengan menerapkan selang waktu yang berbeda. Sebenarnya tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui pengaruh radiasi sinar matahari terhadap besarnya efisiensi panel surya. Tetatpi karena tidak lengkapnya sarana untuk mengukur besarnya daya input dari panel surya, maka sasaran pengamatan diarahkan pada pengaruh suhu terhadap perubahan ( peningkatan ) besarnya daya output panel surya. 4.2 Peralatan Pengujian Solar sel ( panel surya ) yang digunakan Type Kapasitas daya : Monocrystalline, polycrystalline ex China : 12 Volt no load : 10 WATT/jam Jumlah : 1 ( modul ) Alat ukur dan pendukung yang digunakan DC Voltmeter : 1 ( satu )unit digital Unigor untuk mengukur besarnya tegangan output dari panel surya ( = tegangan input ke beban ).
63 DC Amperemeter : 1 ( satu ) unit digital Omron untuk mengukur besarnya arus yang mengalir dari panel surya ke rangkaian beban. DC Wattmeter : 1 ( satu ) unit dgital Hardman dan Braunn (H&B) untuk mengukur besarnya daya output dari panel surya yang mengalir ke beban. Thermometer : 1 ( satu ) unit dgital Unigor, untuk mengukur besarnya suhu pada bidang panel surya ( PV ). Rangkaian beban : berupa lampu led 12 Volt 10 WATT yang dihubungkan paralel dengan sebuah tahanan geser, agar kapasitas daya dapat diatur. Selain itu, rangkaian percobaan ini dilengkapi pula dengan Current Limiting Detector ( CLD ) yang berfungsi sebagai pengaman arus lebih sekaligus sebagai detector, pengukur dan pembatas arus. Alat ini pada dasarnya terdiri dari rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai relay over current yang rating currentnya dapat diatur hingga 20 Ampere, bekerja pada tegangan 12 Volt DC. Untuk pengaturan ini dipasang potensiometer, sedangkan sebagai indikator digunakan pilot lamp yang akan berkedip-kedip bila terjadi keadaan arus lebih yang melewati batas setting yang telah ditentukan.
64 4.3 Langkah-langkah Pengujian Perubahan temperatur diamati pada thermometer, dan untuk memperoleh ketelitian, pengamatan dilakukan rata-rata setiap 30 menit, dari pukul 09 00 hingga pukul 13 30 selama 1 (satu) bulan setiap 1 (satu) minggu sekali. Pengamatan perubahan temperatur, tegangan, arus, dan daya dilakukan dengan menggunakan alat-alat yang tersedia dengan ratarata setiap 30 menit. Sebelum dilakukan pada PV sebenarnya dilakukan maka untuk mengetahui besarnya arus ( nominal ) beban ditentukan berdasarkan perhitungan dari data PV, yaitu : Daya output = 10 WATT ( nominal ) output = 12 Volt ( nominal ) 10 Maka arus beban nominal = = 0,833 Ampere 12 Besarnya arus 0,833 Ampere ini diperlukan untuk melakukan setting tahanan geser maupun potensiometer CLD.
65 Melakukan setting pada tahanan geser maupun potensiometer CLD, yang bertujuan, pertama untuk membatasi pembebanan agar tidak melebihi batas kemampuan PV, kedua untuk menentukan posisi setting potensiometer beban pada posisi beban nominal. Setting arus beban sebesar ( arus beban nominal ) Ampere untuk langkah awal dilakukan dengan sumber tegangan berupa baterai ( aki ), sebelum digunakan sumber berupa panel surya. Pengujian menggunakan PV dilakukan dengan mengamati dan mencatat yang disusun dalam bentuk tabel kemudian dikonversi kedalam bentuk grafik untuk melihat aktifitas arus pada rangkaian beban, tegangan output PV dan daya output PV. Demikian dilakukan berulang-ulang setiap 30 menit, mulai pukul 09 00 hingga pukul 13 30
66 4.4 Data Hasil Pengujian Tanggal pengujian : sabtu, 03-10 - 2009 Waktu pengujian Objek pengujian Type : 09.00-13.30 WIB : Panel Surya : Monocrystalline, polycrystalline ex China : 12 Volt no load Kapasitas daya : 10 WATT/jam Jumlah : 1 ( modul ) Tabel 4.1 Hasil pengujian panel surya pada minggu pertama Waktu Pengukuran Suhu PV ( o C ) ( Volt ) Arus CLD Arus Beban Daya ( watt ) 09.00 29,5 12,5 0,824 0,88 10,84 09.30 30 12,5 0,824 0,88 10,84 10.00 31 12,5 0,824 0,88 10,84 10.30 31,5 12,5 0,824 0,88 10,84 11.00 32 13 0,844 0,91 10,94 11.30 32 13 0,844 0,91 10,94 12.00 34 13 0,844 0,91 10,94 12.30 34 13 0,844 0,91 10,94 13.00 34 13 0,844 0,91 10,94 13.30 34 13 0,844 0,91 10,94 Rata-rata 32,2 12,8 0,836 0,898 10,9
67 Tanggal pengujian : sabtu, 10-10 - 2009 Waktu pengujian Objek pengujian Type : 09.00-13.30 WIB : Panel Surya : Monocrystalline, polycrystalline ex China : 12 Volt no load Kapasitas daya : 10 WATT/jam Jumlah : 1 ( modul ) Tabel 4.2 Hasil pengujian panel surya pada minggu kedua Waktu Pengukuran Suhu PV ( o C ) ( Volt ) Arus CLD Arus Beban Daya ( watt ) 09.00 30 12,5 0,824 0,884 10,87 09.30 30,5 12,5 0,824 0,884 10,87 10.00 31,5 12,5 0,824 0,884 10,87 10.30 32 13 0,894 0,88 10,89 11.00 33 13 0,842 0,9 10,92 11.30 33,5 13 0,842 0,9 10,92 12.00 34 13 0,844 0,91 10,94 12.30 34 13 0,844 0,91 10,94 13.00 34 13 0,844 0,91 10,94 13.30 34 13 0,844 0,91 10,94 Rata-rata 32,65 12,85 0,8426 0,8972 10,91
68 Tanggal pengujian : sabtu, 17-10 - 2009 Waktu pengujian Objek pengujian Type : 09.00-13.30 WIB : Panel Surya : Monocrystalline, polycrystalline ex China : 12 Volt no load Kapasitas daya : 10 WATT/jam Jumlah : 1 ( modul ) Tabel 4.3 Hasil pengujian panel surya pada minggu ketiga Waktu Pengukuran Suhu PV ( o C ) ( Volt ) Arus CLD Arus Beban Daya ( watt ) 09.00 30,5 12,5 0,824 0,88 10,84 09.30 30,5 12,5 0,824 0,88 10,84 10.00 31 12,5 0,826 0,89 10,78 10.30 31,5 12,5 0,826 0,89 10,88 11.00 32 13 0,84 0,9 10,92 11.30 33 13 0,84 0,9 10,92 12.00 33,5 13 0,842 0,904 10,93 12.30 34 13 0,842 0,904 10,93 13.00 34 13 0,844 0,91 10,94 13.30 34 13 0,844 0,91 10,94 Rata-rata 32,4 12,8 0,8352 0,8968 10,892
69 Tanggal pengujian : sabtu, 24-10 - 2009 Waktu pengujian Objek pengujian Type : 09.00-13.30 WIB : Panel Surya : Monocrystalline, polycrystalline ex China : 12 Volt no load Kapasitas daya : 10 WATT/jam Jumlah : 1 ( modul ) Waktu Pengukuran Tabel 4.4 Hasil pengujian panel surya pada minggu keempat Suhu PV ( o C ) ( Volt ) Arus CLD Arus Beban Daya ( watt ) 09.00 30 12,5 0,824 0,88 10,84 09.30 30 12,5 0,824 0,88 10,844 10.00 30,5 12,5 0,828 0,89 10,86 10.30 31 13 0,83 0,9 10,87 11.00 32 13 0,84 0,904 10,93 11.30 32 13 0,84 0,904 10,93 12.00 32,5 13 0,844 0,91 10,94 12.30 33 13 0,844 0,91 10,94 13.00 33 13 0,844 0,91 10,94 13.30 33 13 0,844 0,91 10,94 Rata-rata 31,7 12,85 0,8362 0,8998 10,903
70 Jadwal Pengujian Tabel 4.5 Rekapitulasi data hasil pengujian Suhu PV ( o C ) ( volt ) Arus Arus Beban Daya ( watt ) 03/10/2009 32,2 12,8 0,836 0,898 10,9 10/10/2009 32,65 12,85 0,8426 0,8972 10,91 17/10/2009 32,4 12,8 0,8352 0,8968 10,892 24/01/1900 31,7 12,85 0,8362 0,8998 10,903 Rata-rata 32,238 12,825 0,838 0,898 10,901 Selanjutnya berdasarkan data yang didapat melalui pengujian analisis P dengan membandingkan daya output dan daya input : P out in. Tetapi daya input PV yang diketahui adalah tenaga sinar matahari ( solar energy ) yang untuk melakukan pengukuran pada pengujian ini tidak tersedia sarana yang memadai, sedangkan daya output merupakan tenaga listrik, maka langkah yang dilakukan adalah membandingkan daya output dalam kondisi pengoperasian normal dan suhunya terpengaruh oleh udara bebas pada rentang waktu yang berbeda. Hasil pengolahan data dari pengujian diperoleh perbedaan suhu setiap pengujian panel surya yang mempengaruhi kinerja dari panel sebagai fungsi penghasil daya output, grafiknya terlihat pada gambar grafik berikut :
71 Pengaruh Perubahan Suhu Panel Surya Tehadap Daya Suhu ( o C ) 35 34 33 32 31 30 29 28 Minggu 1 Minggu 2 Minggu 3 Minggu 4 27 10,84 10,84 10,84 10,84 10,94 10,94 10,94 10,94 10,94 10,94 Daya ( watt ) Gambar 4.2. Grafik pengujian Dari tabel pengujian 4.1, 4.2, 4.3, dan 4.4 didapat hasil yang memperlihatkan kemampuan panel surya dalam menghasilkan Daya output setiap 30 menit. Daya yang dihasilkan pada pukul 09 00 dengan rata-rata 10,848. Pada pukul 13 30 mengalami kenaikan hingga 10,94 yaitu sebesar 1,009 % seiring bertambahnya suhu pada panel surya. Kepadatan daya cahaya matahari yang mencapai bagian luar atmosfer bumi sekitar 136 mw/cm 2 tetapi setelah melewati atsmosfer sebagian dihamburkan, sedangkan kepadatan daya matahari yang sampai dipermukaan bumi pada siang hari yang cerah sekitar 100 mw/cm 2 (Kadir, 1982:184-185). Dari data spesifikasi PV yang digunakan, diketahui bahwa pada pengoperasian normal tegangan output berbeban PV = 12 Volt dan daya nominalnya ( output ) PV = 10 WATT/jam. Tetapi setelah dilakukan pengukuran, ternyata tegangan output PV = 12,825 Volt dan daya = 10,901 Watt. Hal ini dapat diartikan bahwa PV ini memiliki toleransi tegangan sebesar :
72 12,825 12 12 x 100 % = 6,875 %. Sedangkan toleransi daya beban : 10,901 10 x 100 % = 9,01 %. 10 Efisiensi panel surya disini bisa didapat dari perhitungan tetapi tidak bisa lewat pengujian langsung, sebab disini sarana pengujian pengukuran daya input panel surya tidak mendukung. Terlebih dahulu diukur besarnya daya output. Lalu dihitung besarnya daya input (konstan), dengan asumsi ( berdasarkan referensi ) efisiensi panel surya adalah 20-32 %. Daya output panel surya 10,901 watt, dengan asumsi efisiensi sebesar 20 % maka daya inputnya adalah : 20% P in 10,901 = P in x 100 % = 54,505 WATT ( Summit, 1980 :37 )