analisa pengaruh peningkatan as cahaya terhadap daya keluaran modul photo voltaic
TRANSCRIPT
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
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 2/5
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.
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 3/5
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.
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 4/5
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
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 5/5
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