Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Matahari (Solar Cell, Sensor, Rx) Rezi Muharmen 1), Rizki Dian Rahayani, S.T, M.T. 2), Wahyuni Khabzli, S.T. 3) 1) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: rezimuharmen@gmail.com 2) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: uki@pcr.ac.id 3) Jurusan Teknik Elektro Politeknik Caltex Riau, Pekanbaru 28265, email: ayu@pcr.ac.id Abstrak Dalam pengembangan aplikasi elektronika, listrik disebut-sebut sebagai unsur terpenting. Karena listrik merupakan sumber energi aplikasi elektronika tersebut. Sejauh ini, aplikasi aplikasi tersebut akan menggunakan baterai. Namun baterai ini kurang efektif karena kapasitasnya terbatas. Oleh karena itu baterai tersebut harus di charge, maka dibutuhkan sumber energy listrik baru untuk melakukan pngecasan terhadap aplikasi tersebut. Dan sumber listrik yang paling tepat adalah solar cell yang dapat menghasilkan energy listrik dari cahaya matahari. Agar lebih efektif, alat ini di design agar dapat mengikuti pergerakan intensitas cahaya matahari tertinggi. Digunakanlah LDR yang berfungsi layaknya mata untuk alat ini agar dapat selalu mencari posisi intensitas cahaya matahari tertinggi. Untuk memudahkan pengguna, disediakanlah monitoring pada PC dengan transmisi wireless KYL 500s agar pengguna dapat mengetahui kondisi pasokan daya listrik dengan menggunakan VB.net. dan daya yang terukur diperoleh dari pengalian sensor tegangan dan sensor arus ACS 712. Dari penelitian yang telah dilakukan, tegangan rata-rata yang dihasilkan dapat mencapai 35,17 V. Hal ini menunjukkan bahwa daerah rumbai yang menjadi tempat dilakukannya pengujian penelitian ini sangat berpotensi untuk dilakukannya pengembangan pembangkit listrik tenaga surya. Energi listrik yang dihasilkan oleh solar cell yang dipasok ke baterai 24V dapat bertahan selama 18 jam dengan beban lampu 6 Watt. Sehingga dapat dikatakan pembangkit listrik tenaga surya dapat menjadi alternatif baru sebagai sumber energi listrik baru. Kata kunci: solar cell, LDR, wireless KYL 500s, visual basic.net, sensor tegangan, sensor arus ACS 712. Abstract In the development of the application of electronics, electricity is cited as an important element. Since electric is a source of energy the application of electronics. So far, the application of these applications will use the battery. But this battery less effective due to its enlarging capacity is limited. Hence the battery needed to be in charge, it is required a source of energy new power to perform charging against the application. And a source of electricity the most appropriate is solar cell that can produce electric energy from the light of the sun. To be more effective, this organ is designed to be able to follow the movement of the intensity of light of the sun highest. LDR as the eye for this device that you can always find the position of the intensity of light of the sun highest. To easy for users, monitoring in pc are provided with the transmission of a wireless KYL 500s to make the user can know the state electrical power supply by using vb.net. And power unmeasured obtained from multiplying censorship voltage and current ACS 712 censorship. From a research has been carried out, voltage average produced can reach 35,17 v. It showed that the area of a tassel that houses he did testing this research have a tremendous potential to perform the development of water electrical power station solar system. Electrical energy produced by solar cell that is supplied into the battery 24v could survive for 18 hours with a load a lamp 6 watts. So as to be said to solar power generating stations can be an alternative new as a source of electrical energy new. Keywords : Solar cell, LDR Wireless kyl 500s, visual basic.net, censorship voltage, censorship the current acs 712.
1. Pendahuluan Listrik adalah unsur terpenting dalam pengembangan aplikasi elektonika, karena elektronika membutuhkan pasokan listrik sebagai sumber energinya. Sudah banyak aplikasi elektronika yang inovatif dan bersifat mandiri tanpa menggunakan sumber energi listrik dari PLN dan menggunakan baterai sebagai sumber energinya. Karena baterai memiliki kapasitas tertentu maka aplikasi otomatis akan kurang maksimal pengoperasiannya karena pasti ada masanya kapasitas baterai akan habis. Dan dibutuhkanlah energi listrik untuk mengisi baterai tersebut. Hal tersebut yang membelakangi disusunnya penelitian yang berjudul Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Intensitas Cahaya Matahari. Oleh karena itu pada penelitian mengenai Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Matahari agar dapat menghasilkan suatu sistem alat yang dapat menjadi sumber energi listrik untuk alat tersebut yang hemat, efisien, efektif dalam pengaplikasiannya. 2. Teori Penunjang 2.1. Solar Cell surya / solar cell (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya. [1] 2.2. Light Dependent Resistor Gambar 2 Sensor Cahaya LDR Sensor cahaya merupakan salah satu dari sekian banyak sensor cahaya. LDR secara garis besar berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR (Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. 2.3. Visual Basic.Net 2008 Visual Basic adalah salah satu bahasa pemrograman komputer. Bahasa pemrograman adalah perintahperintah yang dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu. 2.4. ACS 712 Gambar 1 Papan Solar Cell Solar Cell merupakan suatu kumpulan sel fotovoltaic, dan juga dikenal oleh modul fotovoltaic moniker. Solar cell dapat mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. Panel surya / solar cell menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Solar cell saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, dan mendung) arus listrik yang dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel Gambar 3 Sensor Arus Sensor arus dari keluarga ACS-712 ELC-05B adalah solusi untuk pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih. [2]
2.5. KYL-500S 4. Flowchart Gambar 4 KYL-500S KYL-500S adalah sebuah modul wireless transciever yang digunakan sebagai wireless data transciever pada jarak dekat dengan ukuran yang kecil, ringan, dan konsumsi daya yang rendah dan dengan stabilitas dan reliabilitas yang baik [2]. 3. Perancangan Sistem Gambar 6 Flowchart sistem monitoring 5. Pengujian dan Hasil Data Data hasil pengujian merupakan data yang diperoleh setelah pembuatan sistem penelitian secara keseluruhan selesai dan sesuai dengan konsep yang awal perencanaan. Dalam pengujian alat ini dilakukan dengan dua metode, yaitu metode dengan mekanik panel tetap dan metode dengan mekanik panel bergerak. Gambar 5 Blog diagram sistem
5.1. Perbandingan Vout Dan Matahari Antara Solar Cell Dengan Pergerakan Dan Tanpa Pergerakan Tabel 1.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari No Pukul (Wib) Nilai Rata-Rata Vout Solar Cell Dengan Kondisi Bergerak (V) Nilai Rata-Rata Vout Solar Cell Dengan Kondisi Diam (V) Matahari Ratarata Dengan Pergerakan Intensitas Cahaya Matahari Ratarata Tanpa Pergerakan 1 7:00 22.47 24.4 3390 3675 2 7:30 26.83 27.1 13333 10940 3 8:00 29.30 28.35 19493 19000 4 8:30 31.33 30.95 34533 32400 5 9:00 34.93 32.85 56067 49400 6 9:30 34.73 32.95 55400 47400 7 10:00 34.47 34.35 55267 55700 8 10:30 34.43 33.1 54700 57100 9 11:00 35.17 27.75 57033 24275 10 11:30 33.13 32.2 48267 36300 11 12:00 34.97 31.9 54367 36800 12 12:30 34.47 30.75 53600 35300 13 13:00 31.97 30.45 38267 35350 14 13:30 32.33 28.8 41833 9800 15 14:00 32.40 28.9 39033 9650 16 14:30 34.30 28.3 39933 8200 17 15:00 34.27 28.75 52767 7585 18 15:30 34.03 28.55 52600 7485 19 16:00 30.27 27.7 24133 6095 20 16:30 30.47 27 27567 4245
21 17:00 28.20 24.8 18700 1955 22 17:30 24.27 11.3 12820 620 Tabel 1 diatas menunjukkan perbandingan ratarata V out dan Intensitas cahaya matahari yang pengujiannya dilakukan selama 3 hari. Yaitu pada tanggal 8 juli, 12 juli dan 13 juli. Data diatas diambil di daerah Pekanbaru, Riau dan lebih tepatnya rumbai. Dari tabel 4.3 tampak jelas tegangan yang dihasilkan oleh solar cell dengan menggunakan pergerakan konstan diatas 24V dan sangat efektif untuk melakukan pengisian ulang baterai seharian penuh. Dengan menggunakan alat tanpa pergerakan juga dapat melakukan pengisian baterai karena tegangan yang dihasilkan konstan diatas 24 V, namun tegangan yang dihasilkan oleh solar cell ini akan mengalami penurunan dan hanya dapat bekerja efektif menghasilkan energi listrik hanya sampai pukul 17:00 Wib. Sepintas memang kondisi kedua sistem memang efektif menghasilkan energi listrik walaupun sistem tanpa pergerakan mengalami penurunan yang signifikan. Hal ini dikarenakan daerah dimana dilakukan pengujian memang memiliki intensitas cahaya matahari yang tinggi. Namun jika dibandingkan dari kedua sistem tampak jelas solar cell yang menggunakan system pergerakan lebih efektif dibandingkan dengan sistem solar cell yang diam. berbanding lurus. Karena jika semakin tinggi nilai intensitas cahaya matahari maka energi listrik yang dihasilkan juga akan semakin besar. Pada pengukuran kali ini diambillah satu sampel dari solar cell dengan menggunakan sistem pergerakan yang diambil berdasarkan tabel 1. untuk dapat mempermudah agar dapat melihat pengaruh dari intensitas cahaya matahari terhadap tegangan yang dihasilkan oleh solar cell dapat dilihat dari gambar 7. 5.2. Perbandingan Antara Tegangan Rata-rata Keluaran Solar Cell Terhadap Intensitas Cahaya Matahari Berdasarkan data yang terdapat pada tabel 1, terdapat nilai tegangan yang dihasilkan oleh panel surya dan juga intensitas cahaya matahari. Tampak jelas dari data tersebut besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dipengaruhi oleh besarnya intensitas cahaya matahari. Tampak jelas antara intensitas cahaya matahari dan energi listrik yang dihasilkan saling Gambar 7 Pengaruh Matahari Terhadap Tegangan Yang Dihasilkan Dari gambar diatas tampak jelas intensitas dan tegangan yang dihasilkan saling berbanding lurus. Namun terdapat penurunan tegangan yang dihasilkan sedangkan intensitas cahaya mataharinya semakin tinggi. Hal ini dikarenakan ada faktor lain yang mempengaruhi dari tegangan yang dihasilkan oleh solar cell. Yaitu suhu pada solar cell juga mempengaruhi dari performa solar cell tersebut.
5.3. Pengujian Efektifitas Penerimaan Matahari Tabel 2 Hasil Pengukuran Matahari Hari Ke 3(13 Juli) Dengan Pergerakan Hari ke 1(7 Juli) Tanpa Pergerakan No Pukul Pengukuran Matahari Panel Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari Langsung Pengukuran Matahari Panel Pengukuran Matahari Langsung 1 7:00 2890 2920 3930 38000 2 7:30 3240 3310 3480 32200 3 8:00 10480 12300 15300 4420 4 8:30 14300 15560 28400 25700 5 9:00 60500 62900 49400 49400 6 9:30 46400 49900 42400 51200 7 10:00 48200 51200 68200 67300 8 10:30 51300 61300 57100 56100 9 11:00 54300 64000 42300 62300 10 11:30 48400 47400 36300 59400 11 12:00 45100 45100 31800 54100 12 12:30 42200 52200 31800 81200 13 13:00 35400 45400 38000 79600 14 13:30 43500 29400 9300 17000 15 14:00 60800 63300 9600 15400 16 14:30 42800 64000 8300 14800 17 15:00 63200 63800 7800 80900 18 15:30 30200 36100 7450 21300 19 16:00 12400 12800 6300 43400 20 16:30 28900 31800 4110 25500 21 17:00 11900 22100 1780 19700 22 17:30 1860 11300 - -
Dari tabel 2 diatas dapat dibandingkan antara pengukuran intensitas cahaya matahrari di papan dan juga langsung menghadap langsung ke matahari. Dari data tersebut tampak jelas solar cell dengan menggunakan metode pergerakan lebih memaksimalkan intensitas cahaya matahari yang ada dibandingkan dengan solar cell dengan metode tanpa pergeraka. Hal ini dapat dilihat bahwa intensitas cahaya matahari yang diterima oleh solar cell yang menggunakan metode pergerakan beda tipis dengan intensitas cahaya matahari yang diukur langsung berhadapan dengan matahari. Ini menunjukkan bahwa solar cell dengan menggunakan metode pergerakan dapat memaksimalkan besar intensitas cahaya matahari yang ada. Dan dapat dikatakan metode ini sangat efektif memanfaatkan intensitas cahaya matahari dibandingkan dengan metode diam yang tidak maksimal memanfaatkan intensitas cahaya matahari yang ada terutama diatas pukul 13:00 Wib dikarenakan alat ini bersifat diam dan membelakangi matahari 6. Kesimpulan dan Saran 6.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengujian pada sistem dan membuat analisa maka dapat disimpulkan : 1. Peningkatan intensitas cahaya matahari mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap output tegangan yang dihasilkan solar panel. 2. Sistem mekanik dengan panel bergerak merupakan sistem yang lebih cocok untuk memaksimalkan kinerja solar panel. 3. Penggunaan solar cell sangat efektif menjadi sumber tenaga listrik baru karena baterai yang dipakai akan selalu diisi dan secara otomatis baterai tidak akan pernah kosong dan umur baterai juga akan semakin panjang. 4. Daerah Pekanbaru, khususnya Rumbai mempunyai potensi yang cukup bagus untuk menggunakan sistem ini, karena curah intensitas matahari dengan rata-rata pengambilan data selama 8 hari 29678,603 LUX (tanggal 7, 8, 11, 12 dan 13 Juli 2012 serta 4, 5, 7 Agustus 2012). 6.2. Saran Untuk menyempurnakan proyek akhir ini maka ada beberapa saran dari penulis yaitu : 1. Alangkah baiknya media transmisi alat ini menggunakan wireless yang lebih jauh jangkauannya, karena alat ini dibuat agar membuat alat-alat yang masih belum mandiri menjadi mandiri. 2. Penggunaan sensor node yang lebih banyak agar dapat memonitoring area yang luas Daftar Pustaka [1] http://www.panelsurya.com [2] Sensor Arus Efek Hall ACS 712. Diamnbil 2 Desember 2011 http://ilmubawang.blogspot.com/2011/04/s ensor-arus-efek-hall-acs721-hall.html [2] Senjaya, Gandhy.2011, Prototype Wireless Sensor Network (WSN) Sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless, Pekanbaru: Politeknik Caltex Riau