TUGAS SOFTSKILL RANGKUMAN DUA JURNAL Tema : Panel Surya

A.            Latar Belakang

Energi Surya adalah sumber energi yang tidak akan pernah habis ketersediaannya dan energi ini juga dapat di manfaatkan sebagai energi alternatif yang akan di ubah menjadi energi listrik, dengan menggunakan sel surya. Sel surya atau solar call sejak tahun 1970-an telah mengubah cara pandang kita tentang energi dan memberi jalan baru bagi manusia untuk memperoleh energi listrik tanpa perlu membakar bahan bakar fosil sebagaimana pada minyak bumi, gas alam, batu bara, atau reaksi nuklir. Sel surya juga mampu beroperasi dengan baik di hampir seluruh belahan bumi yang tersinari matahari tanpa menghasilkan polusi yang dapat merusak lingkungan sehingga lebih ramah lingkungan.

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel, Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang dirumuskan dengan persamaan:

E = h.c

(1.1)

Dengan h adalah konstanta Plancks ( 6.62 x 10 ³⁴ J.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum ( 3.00 x 10⁸ m/s ). Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu. [1]

Indonesia berada di garis katulistiwa yang membuat kepulauan kita disinari oleh cahaya matahari selama 10 sampai 12 jam perharinya. Oleh sebab itu pemanfaatan sumber energi matahari sangat memdukung di kepulauan tropis ini, hanya saja dalam 10 atau 12 jam tidak semuanya dalam keadaan cerah, terkadang cuaca sering kali tidak stabil dalam arti kondisi mendung, ber awan, dan hujan. karna kondisi seperti ini penyerapan energi yang optimal dalam satu hari bahkan tidak akan mencapai 10 jam penuh, oleh karna itu dibutuhkan data rata-rata dan berapa lama optimalnya penyerapan energi matahari yang maksimal dalam setiap harinya untuk perencanaan beban yang akan di pasang agar penggunaan listik optimal dan tidak terjadi pemadaman atau pengosongan baterai yang terlalu cepat dikarenakan beban yang terpasang yang terlalu berlebihan.

Dengan paparan diatas penulis ingin melakukan analisa dan pengukuran dari intensitas cahaya matahari terhadap tegangan yang di hasil kan oleh panel surya dan menentukan berapa jam lama tegangan maksimal yang di hasilkan oleh panel surya dengan outputnya dalam bentuk grafik dan pemodelan.

B.        Tujuan Penelitian

·        Pada jurnal pertama, penelitian bertujuan untuk:

Mencari tahu bagaimana pemanfaatan panel surya dalam kondisi cuaca cerah maupun cuaca hujan.

·        Pada jurnal kedua penelitian bertujuan untuk:

Penelitian dilakukan untuk menganalisa pengaruh sudut kemiringan panel surya terhadap radiasi matahari.

C.               Metodologi Penelitian

            Pada jurnal pertama penelitian yang dilakukan dengan cara mengambil beberapa data yang kongkrit hingga mendapakan hasil yang maksimal.

1 Jenis Penelitian

   Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif, yaitu melakukan penyelidikan yang tertuju pada pemecahan masalah yang ada pada masa sekarang yaitu melakukan pengamatan pengambilan data dan pengukuran pada panel surya.

   Menurut (Travers 1978), metode deskriptif bertujuan untuk menggambarkan sifat sesuatu yang tengah berlangsung pada saat riset dilakukan dan memeriksa sebab-sebab dari suatau gejala tertentu. Hal itu dilakukan dengan menghimpun data dan fakta ( fact finding ) sesuai dengan keadaan sebenarnya.

2 Lokasi Penelitian

   Lokasi penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Elektro Institut Teknologi Padang.

3 Metode dan Alat Pengumpulan Data

   Pengambilan data dilakukan dengan cara melakukan pengukuran pada terminal-terminal keluaran panel surya. Untuk mendapatkan tegangan keluaran panel surya pengukuran nya dengan menggunakan multimeter yang terhubug secara paralel pada keluaran terminal positif ( + ) terhadap terminal negatifnya ( - ), sementara untuk melakukan pengambilan arus keluaran dari panel surya dengan cara langsung menghubungkan alat ukur multimeter secara seri terhadap terminal positif ( + ) keluaran panel surya. Untuk pengukuran intensitas cahaya matahari pengukuran dilakukan diluar rangkaian atau terpisah dari rangkaian pengukuran yaitu dengan langsung mengukur intensitas cahaya matahari dengan menggunakan alat ukur lux meter atau soladimeter.

3.1 Peralatan yang digunakan :

Peralatan yang digunakan untuk melakukan pengumpulan data dalam pembuatan Penelitian ini diantaranya :

1.      Panel surya

2.      Multimeter

3.      Laptop

4.      Alat ukur intensitas cahaya

5.      Terminal / kabel

6.      Peralatan pendukung lainnya

3.2  Rangkaian pengukuran :

         Gambar 3.1 Rangkaian pengukuran panel surya

4 Metode Analisa Data

Data-data yang telah didapat dari observasi, pengamatan dan pengukuran secara langsung selanjutnya dianalisis. Adapun teknik pengolahan datanya adalah sebagai berikut:

1.      Data intensitas cahaya matahari diambil rata-ratanya setelah dilakukan beberapa kali pengukuran pada saat hari cerah, berawan, dan mendung

2.      Data dari tegangan yang dihasilkan oleh panel surya 100 WP diambil rataratanya setelah dilakukan beberapa kali pengukuran, kemudian diperoleh kesimpulan tentang jumlah tegangan yang dihasilkan oleh panel surya.

3.         Mempersentasikan jumlah data yang didapat setelah melakukan penelitian dan analisa.

4.         Memberi   gambaran   tentang   hasil pengukuran arus, tegangan dan intensitas cahaya matahari dalam bentuk grafik.

Pada jurnal kedua penelitian yang dilakukan dengan cara mengambil beberapa data yang kongkrit hingga mendapakan hasil yang maksimal.

1.      Pembuatan Program Simulasi

Perancangan program analisis pengaruh sudut kemiringan panel surya terhadap radiasi matahari yang diterima oleh panel surya tipe array tetap terdiri dari 12 pilihan program. Pilihan program berupa perhitungan radiasi radiasi yang diterima oleh panel surya per bulan pada saat kemiringan panel sebesar 1^o hingga 90^o yang sesuai dengan persamaan :

	=		+	1 + cos		+	1 − cos	… . . (1)
					2		2

Dimana : = radiasi yang diterima modul/bulan (MJ/m²/hari)

= radiasi tersebar di permukaan bumi/bulan (MJ/m²/hari)

= radiasi langsung di permukaan bumi/bulan (MJ/m²/hari)

= radiasi total di permukaan bumi/bulan (MJ/m²/hari)

= reflektansi tanah

= rasio sudut sinar datang dan sudut azimut

= sudut kemiringan modul fotovoltaik (^o)

2               Pengoperasian Program Simulasi

Program analisis pengaruh sudut kemiringan panel surya terhadap radiasi matahari yang diterima oleh panel surya tipe array tetap dibuat dengan menggunakan GUI (Graphic User Interface) pada Software MATLAB 2008a. Penggunaan GUI bertujuan untuk memudahkan dalam hal pengoperasian program serta melihat pengaruh sudut kemiringan modul dari 1^o hingga 90^o terhadap radiasi matahari yang diterima panel surya per bulan.

D.    Hasil dan Pembahasan

Pada jurnal pertama :

1   Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari

Pengukuran intensitas cahaya ini dilakukan dengan menggunakan soladimeter yang ditampilkan dalam bentuk digital pada alat ukur thermometer digital dalam satuan W/m² yang setelah itu di conversikan dalam satuan lux, karna 1 w/m² = 179 lux maka jika hasil pengukuran di conversikan ke dalam bentuk lux pada pengukuran jam 09:00 dengan hasil pengukuran sebesar 907.8212 w/m² jika di conversi ke satuan lux maka:

Karna 1 w/m² = 179 lux maka 907.8212 w/m² adalah 907.8212 X 179 = 162499.9948 lux

Yang dibulatkan menjadi 162500 lux dapat dilihat pada table 4.1 (jurnalnya) dengan data yang sudah di conversi kedalam bentuk lux

2   Nilai Arus Terhadap Intensitas Cahaya

Pengukuran arus dilakukan dengan menggunakan multimeter digital yang dihubung secara seri terhadap rangkaian pengukuran, dibawah ini akan ditampilkan grafik perubahan arus terhadap perubahan intensitas cahaya yang terukur

3  Analisa Pencatuan Aki / Baterai Pada Kondisi Cuaca Yang Bervariasi

3.1 Saat kondisi hujan

Dari tabel 4.1 diatas dapat dilihat arus yang dihasilkan oleh panel surya sangat kecil degan arus rata-rata hanya sebesar 1.50 Ampere dan daya yang dihasilkan hanya sebesar 21.46 Watt. untuk pengisian penuh dalam satu hari dengan lama pengisian 9 jam pada kondisi hujan adalah :

Ø      Karna daya rata-rata yang diperoleh selama 9 jam pengukuran diperoleh 21.46 watt maka daya yang dihasilkan oleh panel surya selama 9 jam itu adalah ( 9 jam x 21.46 watt = 193.14 watt/jam )

Ø      Dari besarnya daya yang dihasilkan panel surya bisa diketahui besarnya berapa daya maksimal yang dapat digunakan beban. Panel surya yang terpasang dapat menghasilkan daya 193.14 Watt selama 9 jam penyinaran matahari selama satu hari. Untuk suatu pembangkit listrik dari energi matahari rugi-rugi (losses) dari system dianggap 15% maka

E_B = E_P - rugi-rugi system

=    E_P - (15 % x E_P )

=  193.14 - (15% x 193.14 )

=  193.14 - 28.971= 164.16Watt/jam

Kapasitas baterai yang dibutuhkan dalam Satuan energi dalam Watt/jam dikonversikan menjadi Ampere/Jam yang sesuai dengan satuan kapasitas baterai, sehingga kapasitas baterai dapat dihitung

dengan persamaan (2.17 ) :

AH =

=   13.68 Ampere/jam

3.2  Saat kondisi cuaca cerah

data hasil pengukuran terhadap panel surya pada saat cuaca yang cerah dengan rata-rata daya yang dihasilkan sebesar 47.94 Watt. Dari data tabel tersebut dapat ditentukan nilai baterai atau aki yang terpasang dengan cara :

Ø Karna daya rata-rata yang diperoleh selama 9 jam pengukuran diperoleh 47.94 watt maka daya yang dihasilkan oleh panel surya selama 9 jam itu adalah ( 9 jam x 47.95 watt = 431.55 wattjam )

Ø Besarnya daya yang dihasilkan panel surya bisa diketahui besarnya berapa daya maksimal

Pada jurnal kedua :

1.       Pengaruh Sudut Kemiringan Panel Surya terhadap Radiasi Rata – Rata Matahari

Intensitas radiasi matahari yang diterima oleh panel surya sangat mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh sistem photovoltaic, semakin besar intensitas radiasi yang diterima maka daya yang dapat dihasilkan oleh sistem juga semakin besar karena energi matahari merupakan sumber utama dari pembangkitan menggunakan teknologi photovoltaic.

Daya keluaran sistem photovoltaic dapat dimaksimalkan dengan menggunakan peralatan kontrol tambahan seperti PWM atau MPPT dan juga dapat dilakukan dengan memaksimalkan besar intensitas matahari yang dapat diterima oleh panel surya.

Pada penelitian ini daya keluaran photovoltaic dilakukan dengan cara memaksimalkan radiasi matahari yang dapat diterima oleh panel surya. Salah satu cara untuk memaksimalkan intensitas radiasi matahari adalah dengan menempatkan panel surya dengan sudut kemiringan yang paling tepat agar dapat menerima radiasi matahari yang paling tinggi.

2.                Pengaruh Sudut Azimut Terhadap Radiasi Matahari yang Diterima Panel Surya

Sudut azimut panel surya merupakan sudut peletakan panel surya searah dengan arah jarum jam

dengan acuan arah utara, besar sudut azimut mulai dari 0^o

– 360^o. Pada penelitian ini, pengaruh sudut azimut yang digunakan untuk melihat pengaruh sudut azimut terhadap radiasi matahari yang dapat diterima oleh panel surya adalah mulai dari sudut 90^o hingga 270^o dengan kenaikan setiap sudutnya sebesar 30^o 

3.                Validasi Data Perhitungan Radiasi Rata – Rata Matahari

Validasi hasil pengaruh sudut kemiringan terhadap radiasi matahari yang dapat diterima oleh panel surya tipe array tetap pada penelitian ini dilakukan dengan 2 cara yaitu dengan melakukan perbandingan hasil dari program perhitungan radiasi matahari yang dapat diterima oleh panel surya dengan hasil pengukuran radiasi matahari setiap jam dan software RETScreen.

E.                Kesimpulan

            Dari kedua jurnal tersebut dapat ditarik kesimpulan pada masing-masing jurnal diantaranya:

1.      Pada jurnal pertama penelitian mengenai efisiensi panel surya pada kondisi cerah maupun kondisi hujan dan hasil yang diperoleh yaitu Intensitas cayaha yang masuk dan terserap oleh panel surya setiap waktu selalu berubah-ubah, umumnya intensitas cahaya matahari pada pagi dan sore hari rendah, intensitas cahaya matahari pada pagi hari dalam kondisi cerah adalah 185051 lux pada jam 09:00 sedangkan disore hari jam 17:00 sebesar 98100 lux dan  panel surya yang terpasang dapat menghasilkan daya 431.55 Watt selama 9 jam penyinaran matahari selama satu hari

2.      Pada jurnal kedua dimana Sudut pemasangan panel surya yang berpengaruh terhadap radiasi matahari yang dapat diterima panel adalah sudut kemiringan (slope) dan sudut azimut modul fotovoltaik.

Sudut azimut yang paling tepat untuk pemasangan panel tipe fixed array di kota Semarang adalah 180^o dimana panel dihadapkan ke arah utara. Sudut kemiringan panel surya untuk setiap bulan besarnya bervariasi antara 1^o sampai 34^o, sudut kemiringan yang tepat untuk musim hujan sebesar 1^o dan untuk musim kemarau sebesar 24^o sedangkan sudut kemiringan panel surya untuk pemasangan dalam kurun waktu tahunan untuk kota Semarang adalah 9^o.

            Potensi energi rata – rata matahari untuk kota Semarang pada 1m² luasan panel dengan pemasangan sudut kemiringan yang paling tepat untuk menerima radiasi matahari setiap bulannya sebesar 3,965 kWh/m²/hari. Perbedaan hasil antara perhitungan, pengukuran dan software RETScreen diakibatkan adanya gerak semu harian dan tahunan matahari serta indeks kecerahan yang berbeda serta besar radiasi matahari terukur yang digunakan sebagai acuan dalam menghitung radiasi matahari yang dapat diterima oleh panel surya.

Daftar Pustaka

Arfita Yuana Dewi, Antonov . 2013. Pemanfaatan Energi Surya Sebagai Suplai Cadangan pada Laboratorium Elektro Dasar. Padang : Jurnal Teknik Elektro Volume 2 No. 3 Institut Teknologi Padang

Pangestuningtyas D.L, Hermawan, Karnoto. 2008. Analisis Pengaruh Sudut Kemiringan Panel Surya Terhadap Radiasi Matahari Yang di Terima Panel Surya Tipe Array Tetap. Semarang : Jurnal Teknik Elektro Universitas Diponegoro.