KARAKTERISTIK SEL SURYA 20 WP DENGAN DAN TANPA TRACKING SYSTEM

aRichard A. M. Napitupulu*, aSutan Simanjuntak, bRiko Pandiangan

aDosen Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234 bAlumni Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234

*richard_alf@yahoo.com

ABSTRACT

Solar cell is a device that converts sunlight directly into electricity and the upside is sunshine every day can be obtained

freely. Solar cell with technological advances become very common nowadays. The problems that exist today are still

largely attached solar cell is static. This led to the acceptance of solar energy is not optimal. By karana, this study tried

a system that can make the solar cell always follow the direction of movement of the sun.

With solar panels menggunakkan 20 WP and by designing a tracking system that uses micontroller Atmega 8, obtained

a series of solar panels capable of following the direction of the sun. The experimental results showed that the average

efficiency of the solar cell without using a tracking system was of 8.95% and using a tracking system is at 9:56%

Key Word : Karakteristik, Sel Surya, 20 WP, Tracking System

1. PENDAHULUAN

Keunggulan dari energi matahari dibandingkan dengan sumber energi alternatif lainnya

adalah tidak bersifat polutif, berlimpah, bersifat terbarukan, tidak pernah habis dan dapat

dimanfaatkan baik secara langsung maupun tidak langsung dan merupakan energi sepanjang masa.

Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan alat yang mampu menerima dan

mengkonversikannya menjadi energi listrik. Salah satu alat tersebut adalah panel surya/solar cell.

Solar cell dengan kemajuan teknologi menjadi sangat umum sekarang ini.

Seperti yang kita ketahui solar cell adalah alat yang mengubah sinar matahari

langsung menjadi listrik dan keuntungannya adalah sinar matahari dapat diperoleh

setiap hari secara bebas. Penggunaan solar cell sangatlah luas di dunia, sebagai

contoh: panel solar digunakan untuk menyediakan tenaga untuk lampu

lalu lintas, telephone, lampu jalan, rumah, kapal, mobil elektrik tenaga surya yang

dapat beroperasi tanpa minyak, dan lain-lain.

Permasalahan yang ada sekarang ini adalah solar cell yang terpasang

kebanyakan masih bersifat statis. Hal ini menyebabkan penerimaan energi

matahari tidak optimal. Oleh karana itu, perlu dibuat suatu sistem yang dapat

membuat solar cell selalu mengikuti arah pergerakan matahari.

Ada pun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk merencanakan,

merancang dan membuat solar cell tracking system, 2. Untuk mengetahui nilai kalor harian

energi surya dan nilai kalor harian energi yang dihasilkan oleh solar cell dan 3. Untuk mengetahui

apakah solar cell system tracking ini dapat digunakan untuk praktikum.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi surya (Solar Energy)

Matahari adalah suatu bola dari awan gas dengan suhu yang sangat panas. Suhu efektif pada

permukaan besarnya 5760 K. sedang pada inti temperaturnya dapat mencapai lebih kurang 8 x 106

sampai dengan 40 x 106 K. Matahari adalah sumber energy kita yang paling kuat. Sinar matahari,

atau energi surya, dapat digunakan untuk pemanasan rumah, pencahayaan dan pendinginan,

pembangkit listrik, pemanas air, dan berbagai proses industri. Sebagian besar bentuk energi

terbarukan berasal baik secara langsung atau tidak langsung dari matahari. Sebagai contoh, panas

dari matahari menyebabkan angin bertiup, memberikan kontribusi terhadap pertumbuhan pohon

dan tanaman lain yang digunakan untuk energi biomassa, dan memainkan peran penting dalam

siklus penguapan dan curah hujan yang menjadi sumber energi air.

Suatu teori yang akhir-akhir ini dapat diterima para ahli mengatakan bahwa radiasi

gelombang elektromagnetik merupakan kombinasi dari gelombang elektrik arus bolak-balik

berkecepatan tinggi dengan gelombang medan magnet yang menumbuhkan partikel-partikel

energi dalam bentuk foton. Gelombang energi yang memancar melalui ruangan angkasa

memberikan pancaran radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Radiasi gelombang

elektromagnetik dikelompokkan pada panjang gelombang yang memberikan rangsangan energi

yang lebih besar dimana semakin pendek panjang gelombangnya semakin besar energinya. Radiasi

yang dipancarkan melalui permukaan matahari mempunyai variasi panjang gelombang dari yang

paling panjang (gelombang radiasi) sampai yang paling pendek (gelombang sinar X dan sinar

gamma).

Pada dasarnya energi radiasi yang dipancarkan oleh sinar matahari mempunyai besaran yang

tetap (konstan), tetapi karena peredaran bumi mengelilingi matahari dalam bentuk elips maka

besaran konstanta matahari bervariasi antara 1308 Watt/m2 dan 1398 Watt/m2. Dengan

berpedoman pada luas penampang bumi yang menghadap matahari dan yang berputar sepanjang

tahun, maka energi yang dapat diserap oleh bumi besarnya adalah 751 x 10 kW/jam.

Besarnya jumlah radiasi matahari yang diterima oleh suatu tempat dipengaruhi oleh posisi sudut

matahari yang masuk ke tempat tersebut. Dalam perencanaan suatu kolektor surya, posisi sudut

matahari sangat perlu diketahui untuk memperoleh hasil yang maksimal sesuai dengan

perancangan.

2.2 Panel Surya

Solar cell (panel suya) merupakan salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan

sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama

proses konversi energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari,

terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun. Panel

surya adalah alat yang merubah sinar matahari menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron

negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran

elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery

/ aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan.

2.3 Karakteristik Sel Surya (Photovoltaic)

Kapasitas daya dari sel atau modul surya dilambangkan dalam watt peak (Wp) dan diukur

berdasarkan standar pengujian Internasional yaitu Standard Test Condition(STC). Standar ini

mengacu pada intensitas radiasi sinar matahari sebesar 1000 W/m² yang tegak lurus sel surya pada

suhu 25°C Modul photovoltaic memiliki hubungan antara arus dan tegangan. Pada saat tahanan

variable bernilai tak terhingga (open circuit) maka arus bernilai minimum (nol) dan tegangan pada

sel berada pada nilai maksimum, yang dikenal sebagai tegangan open circuit (Voc).

Pada keadaan yang lain, ketika tahanan variable bernilai nol (short circuit) maka arus

bernilai maksimum, yang dikenal sebagai arus short circuit (Isc). Jika tahanan variable memiliki

nilai yang bervariasi antara nol dan tak terhingga maka arus (I) dan tegangan (V) akan diperoleh

nilai yang bervariasi.

2.3.1 Sejarah Solar Cell

Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund

Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal

teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektroda dengan berbagai

macam cahaya. Tahun 1873, seorang Insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium

sebagai suatu elemen photoconductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans

Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya

matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari

secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa

solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.

Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu

bahan semiconductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai

baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai

sebagai sensor cahaya.

Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect.

Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket – paket atau “quanta of energi”

yang sekarang ini lazim disebut “photon.”

Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein

mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli

fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect.

Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang

menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.

Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama

untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985

University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah

kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell

technology yang efisiensinya mencapai 42.8%. Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film

photovoltaicsolar cell”. Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan

produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.

2.3.2 Prinsip Kerja Sel Surya (Photovoltaic)

Paramater paling penting dalam kinerja sebuah panel surya adalah intensitas radiasi

matahari atau biasa disebut dengan iradiansi cahaya matahari, yaitu jumlah daya matahari yang

datang kepada permukaan per luas area. Intensitas radiasi matahari diluar atmosfer bumi disebut

konstanta surya, yaitu sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring oleh atmosfer bumi, beberapa

spektrum cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadi sekitar 1000 W/m2. Nilai ini adalah

tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaan tegak lurus sinar matahari dan pada keadaan

cerah. Besar dari nilai iradiansi matahari inilah yang akan menentukan besar daya yang dapat

dihasilkan oleh sebuah panel surya.

2.4 Rancangan Sel Surya

Sistem sel surya yang dibuat bertujuan untuk mengoptimalkan penyerapan energi matahari

oleh sel surya. Optimalisasi terjadi karena adanya solar tracking system merupakan rangkaian

analog yang selanjutnya dinamakan rangkaian solar tracker.

2.4.1 Solar tracker

Solar tracker merupakan rangkaian kontrol untuk mengatur gerakan motor supaya mengatur

gerakan motor supaya intensitas cahaya matahari yang diterima oleh solar cell optimal. Hal

tersebut terjadi jika papan solar cell mengikuti terus arah matahari. Pada pagi hari, motor akan

bergerak dari timur ke barat mengikuti arah matahari berdasarkan 2 buah LDR yang berada pada

posisi timur dan barat. Pergerakan papan solar cell dari timur ke barat atau sebaliknya dibatasi oleh

limit switch west dan east. Pada sore hari, papan solar cell akan kembali ke posisi awal dengan arah

putaran dari barat ke timur. Papan solar cell akan berhenti jika east limit switch tersentuh. Untuk

menghasilkan sistem seperti yang disebut diatas, maka rangkaian blok diagram solar tracker dibuat

seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.1 Blok Diagram Solar Cell

Blok diagram diatas merupakan diagram sistem konfirugasi input atau output dan proses

input dari sistem adalah arah matahari dan intensitas cahaya matahari. Sensor merupakan input

sistem yaitu sensor cahaya atau umumnya sering disebut LDR. Input diproses oleh sebuah

mikrocontroller yaitu proses perbandingan data kedua sensor. Untuk memperoleh selisih sehingga

dapat dilakukan pengaturan sudut atau arah agar panel mendapatkan energi maksimum sesuai

dengan pancaran cahaya matahari.

Gambar 2.2 Blok Unit Drive West

Output sistem digerakkan oleh sebuah motor DC yang dikendalikan oleh sebuah penguat

tegangan yaitu driver L293D. Display akan menampilkan tegangan yang dihasilkan oleh solar cell

sehingga dapat dipantau secara real time. Untuk menghasilkan sistem seperti yang disebutkan

diatas, rangkaian solar tracker yang dibuat terdiri dari 2 unit, yaitu:

1. Unit untuk drive West.

Berfungsi untuk mengatur putaran motor yang menggerakkan papan solar cell ke arah

barat. Gambar 2.2 menunjukkan blok unit drive west.

Jika LDR1 (west) menerima intensitas cahaya yang lebih kecil daripada LDR2 (east),

maka comparator akan mengeluarkan sinyal untuk mengaktifkan indicator-1 dan relay-1.

LDR 1

LDR 2

SOLAR

CELL

Mikrokon

troler

DRIVER

L293D

MOTOR

DC

Jika relay-1 aktif, maka kontak poin pada relay-1 akan mengaktifkan motor.selanjutnya

motor akan menggerakkan papan solar cell ke arah barat. Jika relay-1 aktif, maka sistem

harus menjaga agar motor tidak bergerak kearah sebaliknya.

2. Unit untuk drive East.

Berfungsi untuk mengatur putaran motor yang menggerakkan papan solar cell ke arah

timur. Gambar 2.3 menunjukkan blok unit drive east.

Gambar 2.3 Blok Unit drive East

Jika LDR 1 (west) menerima intensitas cahaya yang lebih besar daripada LDR 2 (east),

maka comparator akan mengeluarkan sinyal untuk mengaktifkan indicator-2 dan relay-2.

Jika relay-2 aktif, maka kontak poin pada relay-2 akan mengaktifkan motor. Selanjutnya

motor akan menggerakkan papan solar cell kearah timur. Jika relay-2 aktif, maka sistem

harus menjaga agar motor tidak bergerak kearah sebaliknya.

2.4.2 Perancangan Rangkaian Kendali

Rancangan rangkaian yaitu pengendali alat penjejak matahari untuk keperluan pembangkit

listrik tenaga matahri adalah rancangan rangkaian eletronik yang digunakan adalah sebagai berikut

:

1. Sensor

Sensor yang digunakan pada rancangan ini adalah sensor peka cahaya atau disebut

tahan peka cahaya (LDR). Komponen tersebut adalah sebuah komponen yang bersifat

tahanan variabel dimana besar tahanan komponen tersebut tergantung pada kuat intensitas

cahaya. Pada umumnya makin kuat cahaya infra merah makin kecil tahanan dari resistor

tersebut dan sebaliknya makin sedikit intensitas cahaya makin besar tahan resistornya. Pada

rancangan ini sensor LDR digunakan untuk membedakan kuat cahaya pada dua arah mata

angin yaitu timur dengan barat. Dengan menggunakan dua buah sensor cahaya tersebut dapat

dibandingkan sudut pancaran cahaya. Output sensor dihubungkan pada masukan controller,

dimana tahanan peka cahaya (LDR) digandengkan dengan satu tahanan tetap sehingga

membentuk resistor pembagi tegangan. Dengan demikian output rangkaian berupa besaran

tegangan yang bergantung pada intensitas cahay. Controller membaca tegangan kedua

sensor dan membandingkannya. Untuk mencari R yang berguna untuk pergerakan motor.

2. Controller

Controller yang digunakan adalah salah satu tipe AVR dengan tiga buah volt I/O.

Controller diprogram dengan bahasa c yaitu versi 2.049. Controller berfungsi

mengendalikan motor searah pancaran sinar matahari yaitu dengan membaca sensor cahaya

kemudian membandingkannya untuk mendapat selisih atau error dan digunakan untuk

menggerakkan motor atau panel. Output controller adalah penguat arus L293D, controller

membaca sensor pada port C yaitu masukan analog controller sedangkan output untuk

menggerakkan motor diprogam pada port B yaitu port B.0 dan B.1. Pada saat tegangan

sensor bagian timur lebih kecil dari bagian barat controller akan menggerakkan motor dan

panel kearah barat hingga posisi seimbang yaitu sensor timur sama dengan sensor barat.

Selain menggerakkan motor, controller juga akan menampilkan tegangan dari panel surya.

3. Penguat arus (Driver)

Merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi menguatkan arus dan menggerakkan

motor. Penguat yang digunakan adalah jenis penguat jembatan H yaitu IC L293D.

Keunggulan penguat jembatan H adalah dapat membalikkan arus motor sehingga motor

dapat berbalik arah. Penguat tersebut mampu menguatkan arus 200 mA. Arah gerak dan arah

ditentukan oleh microcontroller. Terdapat 2 masukan dari penguat ke motor untuk

pengaturan on/off dan arah putaran.

4. Motor

Motor merupakan sebuah komponen yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. Tipe motor yang digunakan adalah gear motor magnet permanent. Fungsi motor

adalah untuk menggerakan panel ke posisi ke arah pancaran matahari, motor dikendalikan

oleh controller melalui penguat arus.

5. Panel Surya

Panel surya merupakan komponen yang mengubah energi cahaya menjadi listrik energi.

Energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah panel bergantung pada kuat intensitas cahaya yang

dihasilkan oleh sebuah panel surya yang digunakan adalah 6 volt per cell atau panel.

Sedangkan daya keluaran maksimum adalah 20 watt per panel.

3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alat

Alat ukur yang digunakan pada percobaan ini adalah termometer, anemometer, solar power meter,

multitester digital, komputer.

3.2. Rancangan Bahan Pengujian

Adapun bahan -bahan yang akan diadakan dalam perancangan ini adalah:

1. Panel Surya ( photovoltaik )

Modul sel surya atau biasa juga disebut photovoltaic ( panel PV ) merupakan komponen

utama yang menghasilkan arus listrik yang kemudian akan disimpan ke battery atau aki.

Panel surya yang digunakan jenis polycristallin 20 Wp berfungsi mengubah intensitas

cahaya matahari menjadi energi listrik.

2. Charger Control

Solar charger control digunakan sebagai pengatur arus listrik (Curent Regulator) baik

terhadap arus yang masuk dari panel Solar Cell surya maupun arus yang masuk ke battery

atau aki. Charger Control ini juga bekerja menjaga batrery dari pengisian yang berlebihan

(Over Charger), ini mengatur tegangan dan arus yang masuk ke baterai.

3. Battery / Aki

Battery atau Aki adalah alat yang berfungsi sebagai penyimpan arus sementara. Arus

yang disimpan di battery hasil dari energi matahari yang dirubah menjadi energi listrik pada

panel solar cell. Arus tersebut akan digunakan sebagai penggerak tracking sistem atau

microcontroler yang digunakan.

4. Inverter DC to AC

Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah arus DC (

Direct Current ) menjadi arus AC (Alternating Current). Selain untuk merubah arus inverter

juga digunakan untuk menyetabilkan output ( arus yang keluar). Sumber arus input inverter

dapat menggunakan battery atau sel surya.

5. Tracking system

Dalam pengujian ini digunakan microcontroler Atmega 8 yang berfungsi untuk

mengoptimalisasikan intensitas cayaha pada solar cell surya dengan mengatur arah

pergerakan solar cell surya menggikuti matahari.

3.3. Prosedur Pengambilan Data ( Cara Kerja )

1. Pengujian dilakukan di gedung L lantai 5 Universitas HKBP Nommensen Medan.

2. Pada pengujian ini menggunakan 2 buah alat ukur Termometer digital yang di letakkan di

atas panel surya untuk mengukur suhu pada solar cell dan diletakkan disamping perangkat

pengujian untuk mengukur suhu lingkungan.

3. Solar power meter diletakkan disamping panel surya, untuk mengukur intensitas cahaya

matahari.

4. Tiga buah multitester digital dipasang pada bagian output solar cell, battery, dan inverter

untuk mengukur tegangan yang keluar.

5. Anemometer digital diletakkan 2 meter dari panel surya untuk mengukur kecepatan angin

sekitar.

6. Pengambilan data pada alat ukur dilakukan 20 menit sekali, pengujian dimulai dari jam 09.00

– 15.00 WIB selama 3 hari pengujian.

Gambar 3.1. Skema perangkat uji solar cell

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Percobaan

4.1.1. Rangkaian perangkat solar cell dengan tracking system

Dalam percobaan ini, dibuat rangkaian solar cell dengan system tracking yang mampu mengikuti arah

pergerakan Matahari dari Timur ke Barat dimana permukaan solar cell selalu dalam keadaan tegak

lurus dengan Matahari.

Rangkaian ini dirangkai secara manual sesuai dengan spesifikasi percobaan yang diinginkan,

sebagaimana diperlihatkan pada gambar 4.1. berikut ini.

Gambar 4.1. Rangkaian solar cell dengan tracking system

4.1.2 Data Hasil Percobaan

Percobaan dilakukan dengan menggunakan solar cell 20 WP tanpa menggunakan tracking system

selama tiga hari dan dengan menggunakan tracking system selama tiga hari, masing-masing dilakukan

mulai pukul 09,00 – 15.00 WIB. Selang waktu pengambilan data dilakukan setiap interval 10 menit

dengan peralatan yang ada, serta dilakukan dengan manual dengan melihat indikator dari instrumen dan

mencatatnya dalam tabel hasil percobaan, serta memperlihatkannya dalam grafik hubungan antara

nasing-masing variabel. Gambar 4.2 sampai gambar 4.7 memperlihatkan grafik hubungan antara

variable-variabel hassil pengamatan dan perhitungan untuk pengujian sel surya 20 WP tanpa

tracking.

Gambar 4.2 Grafik intensitas dan waktu tgl 12, 13, 15 Januari 2016

Gambar 4.3 Grafik intensitas & kecepatan angin tgl 12, 13, 15 Januari 2016

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

09

:00

09

:20

09

:40

10

:00

10

:20

10

:40

11

:00

11

:20

11

:40

12

:00

12

:20

12

:40

13

:00

13

:20

13

:40

14

:00

14

:20

14

:40

15

:00

Inte

nsi

tas

(W/m

2)

Waktu

Intensitas vs Waktu

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 1 2 3 4 5 6

Inte

nsi

tas

(W/m

2)

Kecepatan Angin (m/s)

Kecepatan Angin vs Intensitas

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

Gambar 4.4 Grafik pengaruh intensitas vs tegangan tgl 12, 13, 15 januari 2016

Gambar 4.5 Grafik pengaruh tegangan terhadap kuat arus yang terjadi pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016

0

2

4

6

8

10

12

14

0 200 400 600 800 1000 1200

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Intensitas Matahari (W/m2)

Intensitas vs Tegangan

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

9 10 11 12 13 14

Ku

at A

rus

(A)

Tegangan (Volt)

Tegangan vs Arus Yang Terjadi

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

Gambar 4.6 Grafik energi yang masuk (Pin) terhadap daya yang keluar (Pout) pada tgl 12, 13, 15 Januari

2016

Gambar 4.7 Grafik efisiensi panel surya terhadap intensitas

pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016

Dari data hasil pengujian sel surya 20 WP dengan menggunakan tracking system, diperoleh

hubungan antara variabel-variabel hasil pengamatan dan perhitungan sebagaimana Gambar 4.8

sampai gambar 4.13 berikut ini.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 50 100 150 200

Day

a K

elu

ar P

ou

t(W

)

Energi Masuk Pin (W)

Energi Masuk vs Daya Keluar

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

200 400 600 800 1000 1200

Efis

ien

si P

ane

l Su

rya

(%)

Intensitas matahari (W/m2)

Intensitas vs Efisiensi

12-Jan-16

13-Jan-16

15-Jan-16

Gambar 4.8 Grafik intensitas dan waktu pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016

Gambar 4.9 Grafik intensitas & kecepatan angin tgl 15, 16, 18 Februari 2016

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

09

:00

09

:20

09

:40

10

:00

10

:20

10

:40

11

:00

11

:20

11

:40

12

:00

12

:20

12

:40

13

:00

13

:20

13

:40

14

:00

14

:20

14

:40

15

:00

Inte

nsi

tas

Mat

ahar

i (W

/m2)

Waktu (Pukul)

Intensitas vs Waktu

15-Feb-16

16-Feb-16

18-Feb-16

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0,00 2,00 4,00 6,00

Inte

nsi

tas

Mat

ahar

i (W

/m2)

Kecepatan Angin (m/s)

Intensitas vs Kec. Angin

15-Feb-16

16-Feb-16

18-Feb-16

Gambar 4.10 Grafik pengaruh intensitas terhadap tegangan

pada panel surya pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016

Gambar 4.11 Grafik pengaruh tegangan terhadap kuat arus yang terjadi

pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 500 1000 1500

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Intensitas Matahari (W/m2)

Intensitas vs Tegangan

15-Feb-1616-Feb-16

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

Aru

s Y

ang

Terj

adi (

A)

Tegangan (Volt)

Tegangan vs Arus Yang Terjadi

15-Feb-18

16-Feb-16

18-Feb-16

Gambar 4.12 Grafik energi yang masuk (Pin) terhadap daya yang keluar (Pout) pada tgl 12, 13, 15 Januari

2016

Gambar 4.13 Grafik efisiensi panel surya terhadap intensitas

pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016

4.2 PEMBAHASAN

Hasil penelitian panel surya 20 WP tanpa tracking system selama tiga hari, diperoleh besarnya energi

yang diserap panel surya hari pertama sebesar 93,69 watt dengan daya keluaran sebesar 8,93 watt,

sehinggga efisiensi alat sebesar 9,72%. Pada hari kedua diperoleh besarnya energi yang diserap panel

surya sebesar 100,86 watt dengan daya keluaran sebesar 9,24 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,29

0

5

10

15

20

0 50 100 150 200

Day

a K

elu

ar P

ou

t(W

att)

Energi Masuk Pin (Watt)

Energi Masuk vs Daya Keluar

15-Feb-16

16-Feb-16

18-Feb-16

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

0 500 1000 1500

Efis

ien

si P

ane

l Su

rya

(%)

Intensitas Matahari (W/m2)

Intensitas vs Efisiensi

15-Feb-16

16-Feb-16

18-Feb-16

%. Selanjutnya pada hari yang ketiga diperoleh besarnya energi yang diserap panel surya sebesar 93,62

watt dengan daya keluaran sebesar 8,9 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,67 %. Jika dilihat dari data

maka efisiensi yang terbesar dihasilkan pada hari perttama, walaupun instensitas sinar matahari pada hari

pertama lebih rendah dibandingkan dengan instensitas sinar matahari pada hari kedua. Hal ini dapat

terjadi disebabkan kecepatan angin rata-rata pada hari kedua lebih cepat jika dibandingkan dengan

kecepatan angin rata-rata pada hari pertama.

Hasil penelitian panel surya 20 WP dengan tracking system selama tiga hari, diperoleh besarnya

energi yang diserap panel surya hari pertama sebesar 80,58 watt dengan daya keluaran sebesar 6,58 watt,

sehinggga efisiensi alat sebesar 8,3%. Pada hari kedua diperoleh besarnya energi yang diserap panel

surya sebesar 86,61 watt dengan daya keluaran sebesar 7,85 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,21

%. Selanjutnya pada hari yang ketiga diperoleh besarnya energi yang diserap panel surya sebesar 88,31

watt dengan daya keluaran sebesar 8,47 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,35 %. Jika dilihat dari

data maka efisiensi yang terbesar dihasilkan pada hari ketiga dengan instensitas sinar matahari yang

tertinggi dibandingkan dua hari lainnya.

Jika dilihat rata rata efiensi pemakaian panel surya tanpa menggunakan tracking system adalah

sebesar 8,95% dan dengan menggunakan tracking system adalah sebesar 9,56 %. Data ini

memperlihatkan bahwa penggunaan tracking system pada panel surya 20 WP akan meningkatkan

efiisiensi peralatan sebesar 0,61%. Peningkatan ini dari segi angka cukup kecil. Namun dari segi efisiensi

peralatan penukar kalor sudah cukup baik. Peningkatan ini bisa terjadi disebabkan dengan tracking

system, peralatan dapat tterus mengikuti arah pergerakan sinar matahari tegak lurus dengan permukaan

panel surya untuk setiap saat.

5. KESIMPULAN

Dari hasil pengujian panel surya 20 WP dengan dan tanpa menggunakan tracking system dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Tracking system tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari, sehingga intensitas

yang dapat diterima solar cell lebih maksimal dibandingkan dengan tanpa menggunakan

tracking system.

Rata-rata energi yang diserap solar cell 20 WP tanpa menggunakan tracking system

85,17 W.

Rata-rata energy yang diserap solar cell 20 WP dengan menggunakan tracking

system 96,06 W.

2. Penggunaan tracking system dalam meningkatkan kinerja solar cell 20 WP cukup

signifikan dibandingkan jika tanpa tracking system.

Hal ini terlihat pada arus dan tegangan keluaran dari panel Surya dengan menggunakan

tracking system lebih tinggi jika dibandingkan tanpa tracking system.

3. Dalam penggujian solar cell ini, energi yang diperoleh yang sangat tergantung pada

kondisi cuaca yang cerah.

4. Rata rata efisiensi solar cell yang tidak menggunakan tracking system adalah sebesar

8,95% dan dengan menggunakan tracking system meningkat menjadi 9,56%.

DAFTAR PUSTAKA

Shepperd,L & Richards, E. Solar Photovoltaics for Development

Applications.Florida Solar Energy Center Available at

http://www.fsec.ucf.edu/~pv/

U.S. Department of Energy Photovoltaics Program (1998). Turning Sunlight

Into Electricity History: The PV Effect

http://www.eren.doe.gov/pv/text_frameset.html

Centre for Alternative Technology, Machynlleth. History of photovoltaic cells (PV). http://www.cat.org.uk/

Solarex Pty. Ltd. http://www.solarex.com//

Zahedi, A (1998). Solar photovoltaic energy system: Design and use. The New World Publishing.

Department of Primary Industries and Energy (DPIE) (1993). Rural and

remote area power supplies for Australia. Australian Government Publishing Service

Tony, van Roon. 741 Op-amp tutorial. http://www.opamp.com.htm//

Wahyudi, Purnomo. Rangkaian Elektronika 2. Politeknik Manufaktur

Bandung

Dick Smith Electronics. Data Sheet Cat : Z 4801.

Paul, Hatfield. Low Cost Solar Tracker. Curtin Department Of Electrical and Computer Engineering.

J.P. Holman, Perpindahan Kalor Edisi keenam; Penerbit Erlangga,

Jakarta 1995.

M. Thirugnanasambandam, S. Iniyan, dan R. Goic, A review of solar

thermal technologies, Renewable and Sustainable Energi

Reviews 14 (2010) 312-322.

Kementerian Negara Riset dan Teknologi Republik Indonesia, ”Buku

Putih Penelitian, Pengembangan dan Penerapan Ilmu

Pengetahuan dan Teknologi Bidang Sumber Energi Baru dan

Terbarukan untuk Mendukung Keamanan Ketersediaan Energi

Tahun 2025, Jakarta 2006.

M. Rumbayan, A. Abudureyimu, dan K. Nagasaka, Mapping of solar

energi potential in Indonesia using artificial neural network and

geographical information system, Renewable and Sustainable

Energi Reviews 16 (2012) 1437 - 1449.

H. Ambarita, Karakteristik Energi Surya Kota Medan Sebagai Sumber

Energi Siklus Refrigerasi Untuk Pengkondisian Udara (AC),

Prosiding Seminar Nasional Sains & Teknologi dan Pameran

Mendukung MP3EI, Aula FT. USU, 23 Nopember 2012.

Donald R. Pitts, Leighton E. Sissom, Perpindahan kalor; Penerbit

Erlangga,Jakarta 1987.