Analisa Pengaruh Peningkatan as Cahaya Terhadap Daya Keluaran Modul Photo Voltaic

5/8/2018 Analisa Pengaruh Peningkatan as Cahaya Terhadap Daya Keluaran Modul Photo Voltaic - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/analisa-pengaruh-peningkatan-as-cahaya-terhadap-daya-keluaran-modul-photo-voltaic 1/5

ANALISAPENGARUH PENINGKATAN

IN TENSITA S CAHAYAMATAHARI TERHADAP

DAYAKELUARAN MODUL PHOTOVOLTAIC DILABORATORIUM SISTEM PROTEKSI

POLITEKNIKNEGERI KUPANG

JU LIU S A . T ANESAB

A bstrak : P enelitian ini bertujuan untuk m engetahui pengaruh peningkaian intensitas

cahaya matahari terhadap daya keluaran modul photovoltaic. Sedangkan hasil

penelitian diharapkan dapat bermanfaat bagi semua pihak yang konsen terhadap

pengem bangan penem uan dan pem anfaatan energi listrik alternatif khususnya upaya

peningkatan kinerja modu l photovo lta ic .

P en elitia n in i term asu k d alamjen is pe ne litia n tru e exp erim en ta l ka ren a m eng gu na ka n

rangkaian uji dan instrumen-instrumen ukur yang sesuai untuk mengetahui pengaruh

peningkatan intensitas cahaya m atahari terhadap daya keluaran m odul photovoltaic.

Setelah m elakukan proses pengujian dan pengam atan m aka data-data dikum pulkan

la lu d ia na lisis. A na lisis d ata seca ra sta tistik m en gg un ak an a na lisis va ria ns kla sifika si

tunggal. Y ang dijadikan varia bel bebas adalah intensitas cahaya m atahari sedangkan

variabel terikat adalah daya keluaran m odul photovoltaic.Hast! analisis m enunjukkan bahw a peningkatan intensitas cahaya matahari m empunyai

pe ng aru h ya ng sig nifika n te rh ad ap d aya k elua ra n mod ul p ho to vo lta ic ka ren a d ip ero leh

F} . = 14.91 lebih besar dari F h I= 2.44 p ad a ta ra f sig nifik an si = 5 % . Dari h asilutung' to e

pengukuran diketahui bahwa peningkatan intensitas cahaya matahari meningkatkan

daya keluaran m odul photovoltaic sebesar 46 % .

K ata K unci : Intesitas cahaya, M odul P hotovoltaic.

PENDAHULUANSemakin mahal harga bahan bakar minyak

dan emisi pembakarannya untuk menghasilkan

tenaga listrik, menyebabkan manusia berupaya

mencari sumber energi bam. Salah satu diantara-

nya adalah energi surya, dimana merupakan

sumber energi alternatif yang bersih (tidak

berpolusi), aman dan persediaan tidak terbatas.

Sistem energi surya sangat sesuai dengan

kondisi geografis Indonesia karena memiliki

banyak daerah terpencil yang su.lit dibubungkandengan jaringan listrik PLN. Selain itu sebagai

negara tropis, Indonesia mernpunyai potensi

energi surya yang tinggi.

Pemanfaatan energi surya dapat dilakukan

dengan dua cara. Yang pertama adalah dengan

mengubahnya terlebih dahulu menjadi energi

termal untuk memanaskan fluida, kemudian

diubah menjadi energi bentuk lain (panel aktif).

Yang kedua adalah mengubahnya menjadi energi

listrik secara langsung (panel pasif),

Solar cell merupakan alat sel fotovoltaik

yang dapat mengubah energi elektromagnetik

matahari menjadi energi listrik. Sel fotovoltaikmerupakan jenis semi konduktor yang terdiri dari

sambungan P-N dengan sumber arus konstant

----~----~~~~~~~--~---------------------__£J315Tanesab, Adalah Dosen Teknik Elekro Politeknik Negeri Kupang



o 316 MITRA TAHUN XIII, NOMOR 3, DESEMBER 2007

yang dihasilkan oleh pelepasan elektron yang

berada di pita valensi ke pita konduksi.

B ah an sem i k ond uk to r dap at b erup a siliko n

dan germanium . Bahan ini diklasifikasikanberkelakuan diantara sebagai konduktor yang baik

dan sebagai isolator yang baik. U ntuk m em buat

silik on m en jad i solar cell, bahan ini diubah

dengan m enam bahkan sejum lah kecil unsur lain

(doping). Silikon yang disuntik dengan fosfor

d in am akan silik on tip e N dan silik on yan g disu n-

tik dengan boron dinam akan silikon tipe P atau

ripe posit if .

P enggunaan panel pasif (solar cell) sudahdemikian luas, diantaranya p enye dia an listrik

pedesaan m elalui sistem solar home system

(SHS), jasa energi untuk sarana sosial (sarana

air bersih, rum ah peribadatan dan sarana kese-

hatanl Puskesmas), jasa energi untuk fasilitas

um um (telepon um um pedesaan, rambu-rambu

lalu lin tas, alat ban tu n av ig asi, telev isi umum)

dan ·pem asokenergi bagi kegiatan produktif

(ir ig as i, c oo l s to rage , u sahane layan) . Ha l ini dise-

babkan karena kesederhanaan peralatan yang

dipakai, Akan t etapi yang dirasakan masih menjadi

k en da la d alam pengembanga n solar cell adalah

investasi aw al yang besar karena m em erlukan

su bsistem yang te rd iri a ta s baterai, un it pengatu r

d an in verter sesu ai den gan k eb utu han ny a.

Un tu k mempero le h energi listrik d en gan

daya b esa r d ip erlu ka n b eb era pa solar cell yang

dihubung baik secara seri maupun p aralel. H al

ini berarti sem akin besar biaya dan lahan yangd ig un akan u ntuk p embu atan in stalasin ya. U ntu k

m engatasi m asalah tersebut diatas, m aka salah

sam cara yang dilakukan adalah m eningkatkan

kuantitas intensitas cahaya m atahari yang dite-

rim a o le h modu l. P ad a p en elitian in i, p en ulis in gin

m elihat p eng aru h pen in gk atan in ten sitas cah ay a

matahari yang dikondisikan dengan sebuah

k on sentrato r (pen gump ul) cahay a terh ad ap d ay a

keluaran m odul. K onsentrator tersebut terbuatdari cennin cekung yang berbentuk parabola.

B erdasark an latar b elak an g d iatas, m ak a p en na-

s ala han yang akan d is ele sa ik an ada lah bagaimana

penga ruh pen ingkatan in te ns ita s c ahaya ma taha ri

yan g d ik ond isik an m en gg un akan k onsen trator

cah ay a terh ad ap day a k eluaran solar cell?

lVIETODE PENELITIAN

Jenis Penelitian

Penelitian inite nnasuk dalam jen is peneli tian

true experimental karena m enggunakan rang-

kaian uji dan instrumen-instrumen ukur yang

sesuai untuk mengetahui pengaruh peningkatan

intensitas cahaya matahari terhadap daya

kelu ar anmoduI pho tovo lta ic .

Lokasi Penelitian

P enelitian ini dilakukan di L aboratorium

S is temPro teks i, J uru san TeknikE lektr o, Po lite k-

nikNege ri Kupang ,ja la nAd is uc ip to , P en fu i, Kota

Madya K upang, Propinsi N usa T enggara T im ur.

Alat Penelitian

Alat penelitian yang digunakan dalam

eksperim en ini adalah : 1). Modul sel surya

produk Siemens, model SM50, 1 unit, 2).

Amperem eter, 1 b uah , 3 ).V oltm eter, 1 bu ah ,4 ).

A ctinograph,l buah, 5). K onsentrator cahaya,

1 buah, 6). Lampu 12 V, 7). Multimeter, 1 buah

Jalannya Penelitian

Penelitian inid ilakukan da lam bebe rapa tahap

yaitu :

1 . T ah ap p en gu ku ran in ten sitas cah ay a m atah aridan day a kelu aran p ada mod ul seI su ry a tan pa

k on se ntra to r c ah ay a.

Pengam atan nilai intensitas cahaya

m atahari dan daya keluaran pada m odul sel

surya dilakukan setiap 30 m enitm ulai pukul

07.00 sid 14.00 W ITA dengan posisi alat

ukur (Actinograph) dan modul sel surya

selalu tegak lurus terhadap arah datangnya

sinar m atahari. Posisi pem asangan m odulseperti ditunjukkan pada gam bar 1, sedang-

kan rangkaian pengukuran daya keluaran

seperti pada gam bar 3.



Tanesab, Analisa Pengaruh Peningkatanm Intensitas Cahnya Matahari Terhadap daya Keluaran Madill 0317Photovoltaic Di Laboratorium Sis/em Proteksi Politeknik Neger! Kupang

. o~./ Cahaya rna taha ri

Aotinograph / ~

Q s " ' ~Gambar 1.Posisipemasangan modul set surya

tanpa konsentrator

2. Tahap pengukuran intensitas cahaya

matahari dan daya keluaran mengguna-kan konsentrator cahaya

Pengukuran menggunakan konsentrator

cahaya dilakukan pada range waktu dengan

nilai intensitas cahaya rnatahari terbesar

selama pengukuran tahap 1. Pengamatan

d ila ku ka n setiap 3 0 men it, P osisi pemasangan

modul sel surya adalah selalu tegak lurus

terhadap arah datangnya sinar matahari yang

diproyeksikan oleh konsentrator cahaya,sedangkan posisi pemasangan konsentrator

cahaya adalah pada titik d iman a a ra b datang-

nya sinar matahari tepat sejajar dengan sum-

bu utamakonsentrator cahaya, seperti ditun-

jukkan pada gambar 2 dibawah. Rangkaian

pengulruran arus dan tegangan ditunjukkan

pada gambar 3.

Sinar matahari

Gombar 2.

Posisi pemasangan madill sel surya dan konsentrator

Rangkaian uji

Gambar 3. Rangkaian

pengukuran arus dan

tegangan.

Analisis Data

Setelah melakukan proses pengujian dan

pengamatan maka data-data dikumpulkan lalu

dianalisis. Analisis data secara statistik meng-

gunakan analisis varians klasifikasi tunggal. Yang

dijadikan variabel bebas adalah intensitas cahaya

matahari sedangkan variabel terikat adalah daya

keluaran sel surya.

Perhitungan nilai F (prof. Arikunto, hal 291 )

adalah sebagai berikut:

1, Jumlah kuadrat kelompok :

JK. = r(kxd _p:;xS

(1)n" N

2. Jumlah kuadrat total:

JKT

= ~X2T _ (rX T )' (2)N

3. Jumlah kuadrat dalam :

JK =~-JK (3)d K

4. Derajat kebebasan total:

dh, = N - 1 (4)

5. Derajat kebebasan kelompok :

dhK =K- 1 (5)6 . Derajat kebebasan dalam :

db =N-k (6)d

7. Mean kuadrat kelompok :

MKK = JK K : db; (7)

8. Mean kuadrat dalam :

MKd =JKd: db, (8)

BASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil pengukuran intensitas cahaya

matahari, daya output pada modul sel

surya tanpa konsentrator cahaya

Setelah melakukan pengukuran sesuai

dengan yang dijelaskan pada tahap 1 proses

penelitian, maka diperoleh data seperti terdapat

pada tabel berikut. Pengukuran dimulai pada

pukul 07.00-14.00 WITA. Proses pengukuran

dihentikan pada pukul 14.00 karena nilai

intensitas cahaya matahari mulai menurun

sehingga daya output juga menurun.



CJ 318 MITRA TAHUN XIII, NOMOR 3, DESEMBER 2007

Tabel 1.Hasil pengukuran intensitas cahaya

matahari, daya keluaran pada modul sel surya

tanpa konsentrator cahaya

J am Penguku ranl nt en si ta s c ah ay a Daya Ou tp ut

matahari JW/m') ('jf)

7.00 320 0,6

7.30 325 0,6

8.00 380 2,3

8.30 43 2 2,6

9.00 548 4,3

9.30 673 6, 6

10.00 802 10,1

10.30 1053 17,1

11.00 1085 20,9

11.30 1120 23,8

12.00 113] 27,312.30 1062 19,0

13.00 917 12,8

13.30 718 8,6

14.00 582 5,4

Berdasarkan nilai tabel diatas maka dapat

dibuat grafik hubungan antara jam pengukuran

dengan intensitas cahaya matahari dan daya out-

put. Bentuk grafik seperti ditunjukkan pada

gambar 4 dan gambar S.

1200

~ fOOD

s] B O O

0~ 600

i~ 400

j 200

8 c 0 0

" "c

" "o 0

" : s0

:d ". . ,

g M

" :3 ~ '" '' " '"

." . . m ~ :: ~ M

Jim PONilukur lin

Gambar 4. H ub un ga n jam p eng uku ra n den ga n

intensitas cahaya matahari

1'250.,~ 1100

~ O S < >

~ w.J

~ eseii

!00

j 05 0

~~~~~~~--~~~~~~2,5 5,Q 1,5 1D,O 12.5 16,0 17,5 20.0 22,5 2:5,0 21,5 30,0

Or..)I.aOlJlpul(lo v )

Gambar 5. Hubung an in te ns ita s c ah ay a ma ta ha ri

den ga n d aya ou tpu t

B. Hasil pengukuran intensitas cabaya

matahari dan days output pada modul

sel surya menggunakan kousentrator

cabaya

Sesuai dengan cara penelitian bahwa pada

pengukuran menggunakan konsentrator cahaya,

pengukuran dilakukan pada range waktu dengan

nilai intensitas cahaya matahari terbesar.

Berdasarkan hasil pengukuran tahap 1pada tabel

1, maka pengukuran ini dilakukan pada jam

09.00 - 12.00 WITA. Pada tahap ini, untuk

keakuratan hasil pengukuran nilai daya keluaran

maka pengukuran dilakukan sebanyak 5 kali pada

setiap jam, seperti pada tabeI 2.

Tabel2.

Hasil pengukuran intensitas cahaya matahari, daya

output pada modul sel surya menggunakan

kon sent ra to r cahaya

Day. CAJt pu l ( \\ ~ Daya

Jam l nt aJsi ta s Cahaya output

pengulQJran nntlbari ~/r&) I 2 3 4 5 nllJI-raln

(W)

9.00 1150 19,8 19 19,5 20 19 19,5

9.30 1335 24.2 24 244 25 24 24,3

10.00 1650 27,4 28 26,7 27 28 27,4

10.30 1900 31,2 33 31 32,5 33 32 ,1

11.00 2200 4ll,6 41 43 41.5 40 41.2

11.30 2600 33,8 34 33 35 34,5 34.1

12.00 2800 26,5 26 28 26 27 26,7

Pengukuran setelah jam 12.00 tidak dapat

dilanjutkan lagi karena terjadi penurunan tegangan

walaupun intensitas cahaya matahari semakin

meningkat. Dari tabel diatas dibuat grafik sepertipada gambar 6 dan 7.

45..

" ' . -35,0

"'~,,",0

,",,0

ts o0

;: ~ ; ~ ~ ~' " 0

J~_"

G am ber 6.

H u bu ng an jam p en gu ku ra n d en ga n in te nsita s

cahaya ma tahar i



Tanesab, Analisn Pengaruh Peningkatanm Intensitas Cahaya Matahari Terhadap daya Keluaran Modul Cl 319Photo voltaic Di Laboratorium Sis/em Proteksi Politeknik Negeri Kupang

'"'

[ :l5,O

1000 '200 14110 j600 11000 2 C i G O 220C ~ 400 2 I i O O . i !&~

IlIte~~eq ('~Ilo(!JIII~ (W/I"I'"

Gambar 7. Hubungan inteusitas cahaya matahari

dengan day« output

C. Analisa Data

Analisis data dilakukan secara s ta ti st ik ya ituanalisis variaus klasifikasi tunggal. T abel 3

menunj ukan h asil an alisis v arian s te rha da p d aya

keluaran sel surya pada tabel 2 .

1"I~p..,ltpe.h.yll r o v m - , ' ,JumI.,

" ' . "", 0 5 0

" " ""2aOO

i: 1&,6 ,<2 27.4 lI, 4 0 , 1 1 . " . ' z e . s

1. " " " . ."

IiHl,S :Z"',~ 24.7

"

, .

~ " " '"41,;

" "" " ,. :n"

, . . ,", s e • , e . "

I~&7.1 \lUl 13M ISH 'llliS,' I?tI.3 l.~l.5 I02U

--':'904.:1 ~9sa.o 31GM !lliSI,'l' e s c e . e ""'-, 3 5&1 , t . . :11141;1

R.I4-I~I" 1&,5 'U 21,4 " ' . ' ,,~ ". ',. ,

GtIJ1.J $1'156.6 11S7~6 " U!24',1j. 4;)471,2 :>rt~1 t1I!DS,a

1!:'(,\ 'Ift. 189J.4~ 2S1S'T.J.12;!.75l',CI4!t ;;16-4,11'~ M!l5M2 SOOO."1t. J iI ll ,nl : l16 l0 ,4

N

£XT

D ( 2 T

£{(EX/lnj

= 35

= = 1026,5

= = 31647,3

= 31630,4

JKr=tX'r-P:X,r = 1541N

J K , = 2 : ( tX.l' _(tXT)' = 15241) " N

JK,/ = JKr-JKI( = = 17

db· =N- 1 = 35 - 1 = 34T

db I( = = K - 1 = 7 - 1 = 6

db =N - k = 35 - 7 = 28II

MKK =JKI(: dbK = 1524.' 6 = = 254

MK =JK/: db/= 17: 28= 0,60d , ,

Tabel 4. R ingk as an ana va

Sumber variasi JK Db MK F. P

KelompoklI9 1 5 2 4 6 2 5 4 1 4 , 9 4 <0,01

Dalam@. 17 2 8 0,60

Total (n 1541 34

Dari hasil ana lis is d ia ta s maka d ip er oleh F h i { W l g

= 14,9 1. D engan m elihat derajat kebebasan yaitu

nilai dbK=6 dan dbd =28, m ak a b erd asa rk an ta be l

anava satu a r a b (Arikunto, hal. 340) diperoleh nila iFlnbo

) = ' 2 ,44 ( ta ra fs ign if ikans i =5 %). Ha l iniberarti

bahw a peningkatan intensitas cahaya m atahari

m em punyai pengaruh yang signifikan terhadap

p en in gk ata n d ay a k elu ara n se l s ury a.

KESIM PULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pembahasan pada babsebelum nya, m aka dapat dibuat beberapa kesim -

pulan:

1. Peningkatan .intensitas cahaya matahari

m em punyai pengaruh yang signifikan ter-

hadap daya keluaran sel surya karena nilai

Fh. ~ 14,91 lebih besar dari nilai F'"b ) =lrung U e

2,44 (pa da ta raf sign ifik ansi 5 % ).

2. K onsentrator cahaya dapat m eningkatkan

daya keluaran selsurya kira-kira sebesar 46% dati kondisi o ptimum tanp a k on se ntra to r

cahaya,

Saran

P eriu penelitian lanjutan untuk mengkaji

p en yeb ab te rja din ya p enu run an d aya k elu ara n sel

surya pada intensitas cahaya > 2400 W/m2•

DAfTAR PUSTAKA

Arikunto Suharsimi, Prof. , 2002, Prosedur

Penelitian (Suatu Pendekatan Praktek),

Jak arta , R in eka C ipta

Beiser A., 1981, Perpectives of Modern Phys-

ics, New York, M e Graw H ill

Culp A. W . Jr., 1985, Prinsip-prinsip Konversi

Energi, Jak arta , E rla ng ga

Dixon A. E . and L estie 1. D ., 1978; Solar Energy

Conversion, N ew Y ork, Perm agon Press

Ellis R . and Guilick D ., 19 94, Calcu lus Ana ly ti c

Geometry, New York, Harcourt B race

Co ll ege Pub li sher

Krane K., 1992, FisikaModem, Jakart a, Penerbi t

Un iv er sita s I ndones ia

Analisa Pengaruh Peningkatan as Cahaya Terhadap Daya Keluaran Modul Photo Voltaic

Documents

Transcript of Analisa Pengaruh Peningkatan as Cahaya Terhadap Daya Keluaran Modul Photo Voltaic