ANALISIS INTENSITAS CAHAYA MATAHARI DENGAN SUDUT KEMIRINGAN PANEL SURYA PADA SOLAR WATER PUMP Muhamad Fahri Iskandar 24411654 Teknik Mesin Dr. RR. Sri Poernomo Sari, ST., MT
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. Mengingat terbatasnya persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari. 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.
Tujuan Penulisan Menganalisis intensitas cahaya matahari pada kemiringan panel surya dengan sudut yang ditentukan yaitu 30 0, 45 0, 60 0, dan 75 0 pada solar water pump.
Pembahasan Solar Water Pump adalah sebuah alat yang memanfaatkan sinar matahari sebagai tenaga penggeraknya. Kelebihan pompa air jenis ini tentu tidak ada lagi biaya energi penggeraknya, tidak direpotkan oleh ketersediaan bahan bakar atau listrik sehingga sangat cocok untuk daerah yang belum terjangkau listrik PLN atau daerah yang jarang diakses. Secara garis besar, pompa air tenaga surya ini terdiri dari panel surya yang menghasilkan arus listrik DC (arus listrik searah) saat kontak dengan sinar matahari dan pompa air DC untuk memompa air. Yang perlu digaris bawahi, pompa air tenaga surya ini harus menggunakan pompa air DC (direct current-arus searah).
Pembahasan Panel surya harus miring dengan sudut tertentu sehingga mereka terkena sinar matahari maksimum. Panel surya harus menghadap selatan untuk belahan bumi utara atau menghadap utara dibelahan bumi selatan. Metode paling sederhana adalah memiringkan panel surya anda secara (fixed) dan meninggalkan mereka tanpa diganggu lagi. Tapi memiringkan panel sesuai dengan musim dan sesuai posisi matahari akan memberikan hasil yang baik. Untuk wilayah Indonesia, kota-kota yang terletak disekitar garis khatulistiwa, solar panel akan lebih efesien jika di posisikan pada sudut 20-30 derajat dari tanah.
Alat solar water pump
Flowchart proses pengujian Mulai Panel Surya Sudut kemiringan solar cell Pemasangan lux meter untuk mengetahui intensitas cahaya matahari Pengujian alat Analisa Ya Tidak
Flowchart proses pengujian Pengambilan data Pengukuran arus & tegangan solar water pump Perhitungan daya Solar water pump Hasil Kesimpulan Selesai
Proses kerja alat solar water pump
Rumus Yang Digunakan pada sistemnya ada bebarapa perhitungan dan rumus, antara lain adalah : 1. Tegangan dan arus : P = V x I 2. Daya beban : Eb = Ep rugi rugi sistem 3. Faktor pengisi : FF = Vmax x Imax Voc x Isc
Perhitungan Data Perhitungan Tegangan dan arus Perhitungan tegangan dan arus yang di hasilkan oleh sel photovoltaik data diambil pada hari pertama dengan V = 10.5 V dan I = 0.55 A. Di hitung dari persamaan (2.1) Diketahui : V (Volt) = 10.5 I (Ampere) = 0.55 Dicari : P Jawab : P = V x I = 10.7 V x 0.57 = 5.77 Watt Keterangan : P = Daya (Watt) V = Beda Potensial (Volt) I = Arus (ampere)
Grafik Grafik data hasil pengujian suplai daya solar cell pada sudut kemiringan 30 0 hari pertama. Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya pada hari pertama dari solar cell, dimulai dari jam 07.00 sampai 17.00. daya terendah pada hari pertama terjadi pada jam 07.00 sebesar 6.27 watt dan tertinggi pada jam 13.00 sebesar 10.71 watt.
Grafik Grafik data hasil pengujian suplai daya solar cell pada sudut kemiringan 45 0 hari kedua. Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya pada hari pertama dari solar cell, dimulai dari jam 07.00 sampai 17.00. Daya terendah pada hari kedua terjadi pada jam 17.00 sebesar 1.85 watt dan tertinggi pada jam 11.00 sebesar 8.96 watt.
Grafik Grafik data hasil pengujian suplai daya solar cell pada sudut kemiringan 60 0 hari ketiga. Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya pada hari pertama dari solar cell, dimulai dari jam 07.00 sampai 17.00. Daya terendah pada hari ketiga terjadi pada jam 07.00 sebesar 6.09 watt dan tertinggi pada jam 13.00 sebesar 11.22 watt.
Grafik Grafik data hasil pengujian suplai daya solar cell pada sudut kemiringan 75 0 hari keempat. Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya pada hari pertama dari solar cell, dimulai dari jam 07.00 sampai 17.00. Daya terendah pada hari ketiga terjadi pada jam 07.00 sebesar 4.81 watt dan tertinggi pada jam 14.00 sebesar 10.33 watt.
Grafik Diagram hasil pengujian suplai daya rata-rata Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya rata-rata dari solar cell ke accu mulator, dimulai dari hari ke 1 sampai hari ke 4. Daya rata-rata terendah pada hari ketiga sebesar 4.55 watt dan tertinggi pada hari ketiga sebesar 8.91 watt.
Grafik Diagram hasil pengujian suplai intensitas rata-rata Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai intensitas rata-rata dari solar cell ke accu mulator, dimulai dari hari ke 1 sampai hari ke 4. Intensitas rata-rata terendah pada hari ke 4 sebesar 500 lux dan tertinggi pada hari pertama sebesar 718 lux.
Grafik Diagram hasil daya pada sudut 30 0, 45 0, 60 0, 75 0 Dari gambar ini menunjukan grafik hasil pengujian suplai daya rata-rata pada sudut 30 0, 45 0, 60 0, 75 0 dimulai dari hari ke 1 sampai hari ke 4. daya rata-rata terendah pada sudut 45 0 hari ke 2 dan terbesar pada sudut 60 0 di hari ke 3.
Perhitungan Data Perhitungan Daya Beban Besarnya daya yang dihasilkan panel surya bisa diketahui besarnya berapa daya maksimal yang dapat digunakan beban. Untuk suatu pembangit listrik dari energi matahari rugi-rugi (losses) dari sistem dianggap 15%. Di hitung dari persamaan (2.2) Diketahui : Ep = 94.93 Rugi-rugi sistem = 15 % Dicari : Jawab : Eb Eb = Ep rugi-rugi sistem = Ep (15% x Ep) = 94.93 Watt jam (94.93 x 15% Watt jam) = 94.93 Watt jam 14.23 = 80.7 Watt jam Keterangan : Eb = Energi beban (Watt jam) Ep = Energi panel surya (Watt jam) Jadi total energi sistem yang digunakan sebesar 80.7 Wh.
Perhitungan Data Perhitungan Faktor pengisi (fill factor) untuk menentukan berapa besarnya energi cahaya yang mampu diserap oleh sel surya dengan intensitas cahaya yang paling besar saat pengukuran. Di hitung dari persamaan (2.3) Diketahui : Vmax = 12.4 Imax = 0.81 Voc = 21.6 Isc = 1.31 Dicari : FF Jawab : FF = Vm x Im Keterangan : Voc x Isc Vmax = Tegangan pada saat sel surya mencapai maksimum (Volt) Imax = Arus pada saat sel surya mencapai maksimum (Ampere) FF = 12.4 x 0.81 x 100 % Voc = Tegangan rangkaian terbuka pada sel surya (Volt) 21.6 x 1.31 Isc = Arus hubungan singkat pada sel surya ampere (Ampere) FF = 10.044 = 0.3549 % Jadi total energi yang mampu diserap sebesar 0.3549 % 28.296
Kesimpulan 1. Pengukuran intensitas cahaya maksimum dilakukan pada pukul 07.00-17.00 WIB. 2. Pengukuran panel surya pada sudut kemiringan 30 0 dihasilkan nilai intensitas cahaya matahari maximum 836 lux pada pukul 10.00 WIB, Tegangan maxsimum 12.9 volt pada pukul 13.00, daya maxsimum 11. 22 watt pada pukul 13.00, dan arus maksimum 0.87 pada pukul 13.00 3. Pengukuran panel surya pada sudut kemiringan 45 0 dihasilkan nilai intensitas cahaya matahari maximum 475 lux pada pukul 11.00 WIB, Tegangan maxsimum 12.7 volt pada pukul 13.00, daya maxsimum 10. 79 watt pada pukul 13.00, dan arus maksimum 0.85 pada pukul 13.00 4. Pengukuran panel surya pada sudut kemiringan 60 0 dihasilkan nilai intensitas cahaya matahari maximum 530 lux pada pukul 12.00 WIB, Tegangan maxsimum 12.9 volt pada pukul 13.00, daya maxsimum 11. 48 watt pada pukul 13.00, dan arus maksimum 0.89 pada pukul 13.00 5. Pengukuran panel surya pada sudut kemiringan 75 0 dihasilkan nilai intensitas cahaya matahari maximum 630 lux pada pukul 10.00 WIB, Tegangan maxsimum 12.8 volt pada pukul 13.00, daya maxsimum 10. 36 watt pada pukul 13.00, dan arus maksimum 0.81 pada pukul 14.00
Terima Kasih