SISTEM PEMBANGKIT P EMBANGKIT LIST LISTRIK RIK TENAGA SURYA DENGAN MENGGUNAKAN SOLAR CELL 100 WP SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF ALTERNATIF
PROPOSAL
OLEH: BAKRI ARIANTO 1225132003
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2015
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Sebagaimana diketahui bahwa matahari adalah sumber penghidupan bagi makhluk hidup, yang diciptakan Tuhan sebagai suatu kelengkapan unsur jagat raya. Energi matahari tersedia dalam jumlah yang sangat besar, tidak bersifat polutif, tidak akan habis namun gratis. Kadang-kadang Kadang-kadang kita kurang menyadari fungsi dan manfaat matahari terhadap penghidupan makhluk seolah-olah pemanfaatannya pemanfaatannya adalah otomatis. otomatis. Jika dicermati dengan baik, energi matahari sangat besar manfaatnya. isalnya, dengan menggunakan Kollektor Surya kita dapat mengeringkan ikan, jagung, kacang, dan memanaskan air, serta !anel Sel Surya " Solar Cell # dapat digunakan sebagai alat pembangkit tenaga listrik. Kalau saja energi matahari ini dapat digunakan dengan baik maka dapat mengurangi pemakaian energi listrik dari !$% "!erusahaan $istrik %egara#, apalagi sekarang sedang menghadapi krisis energi listrik. Kebutuhan energi listrik disesuaikan dengan perkembangan beban listrik suatu daerah. &aerah yang sedang berkembang sudah sepantasnya diberikan prioritas yang tinggi dalam kebutuhan daya listrik, agar sistem pembangkit yang dibangun mempunyai arti penting dan penggunaanya tercapai secara optimal.
Kebutuhan masyarakat kota !adang terhadap listrik terasa semakin meningkat. Keadaan ini ditunjukkan oleh meningkatnya penyambungan penyambungan pelanggan listrik baru di kota akasssar "!T.!$% "!ersero# 'ilayah S($SE$ )abang akasar# Selain .
jumlah pelanggan dan jumlah konsumsi energi listrik meningkat, peningkatan pemakaian energi listrik juga dipengaruhi oleh kondisi geografis suatu wilayah,
faktor musim, jumlah dan perkembangan penduduk suatu wilayah, perencanaan
dan jumlah industri. *aktor musim menggambarkan fluktuasi pemakaian oleh pelanggan. eningkatnya jumlah penduduk akan berdampak langsung terhadap konsumsi energi listrik. &ipro+insi Sulawesi Selatan pembangkit energi lisrik yang ada masih kurang memadai, sehingga sehingga penyaluran energi listrik ke konsumen konsumen kurang optimal. tu terbukti dari seringnya terjadi pemadaman bergilir dibeberapa tempat dikota padang !enyaluran energi listrik
.
dikatakan optimal apabila energi listrik tersebut disalurkan secara terus-menerus selama jam nonstop. /pabila terjadi pemadaman energi listrik maka penyaluran energi energi listrik kurang kurang optimal. Jurusan Teknik Elektro *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri akassar merupakan salah satu pelanggan !T. !$% "!ersero# 'ilayah S($SE$ )abang akassar 0ertasning Jika terjadi terjadi pemadaman pemadaman energi energi listrik maka mahasiswa mahasiswa .
yang sedang praktikum di laboratorium akan terganggu akibat padamnya energi listrik tersebut. Sementara generator pada *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri
!adang ini tidak berfungsi lagi. Kebutuhan akan energi listrik yang semakin meningkat dan keterbatasan sumber energi listrik yang ada sekarang ini, serta dalam rangka menjaga kontinitas penyediaan sumber energi listrik diperlukan sumber energi alternatif yang berkesinambungan. Sebagai energi alternatif yang relatif tidak akan habis seiring berjalannya waktu dapat diambil dari sumber panas matahari " surya " surya#. #. !enyediaan akan energi listrik dari sumber alternatif seperti tenaga surya diharapkan mampu menunjang kebutuhan akan energi listrik. Sehingga diperlukan !embangkit $istrik Tenaga Surya.
Kebutuhan akan sumber daya energi alternatif sudah merupakan isu global sebagai upaya mengantisipasi peningkatan pemakaian energi dan menipisnya sumber energi kon+ensional secara global. 1eberapa sumber energi baru mulai banyak dikembangkan dibeberapa negara maju. Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbarui adalah pemanfaatan energi yang berasal dari atahari "Surya "Surya#. #. Energi matahari dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan energi listrik melalui !anel Sel Surya "Solar " Solar Cell #. #. Jika ditinjau dari letak geografisnya, !ro+insi Sumatra 1arat atau Kota !adang pada pada khususnya khususnya terletak terletak pada pada pada bujur 233,456 233,456 derajat derajat dan lintang
-
3,77 derajat "8oogle earth, 339# yang berada dekat dengan garis Khatulistiwa, relatif memiliki energi matahari sepanjang hari dan berkesinambungan. &engan tersedianya sumber alternatif seperti energi matahari, maka di Kota
!adang sangat potensial untuk pembuatan atau perakitan pembangkit listrik tenaga surya dengan dengan menggunakan menggunakan Solar )ell )ell 233 '! sebagai sumber energi alternatif tepatnya di *akultas Tenik (ni+ersitas %egeri akassar. 1erdasarkan latar belakang diatas maka penulis tertarik menulis proposal dengan judul Sis!" P!"#$%&'i T!%$&$ S()*$ D!%&$% M!%&&(%$'$% S+,$) C!,, 100 WP. B. IDENTIFIKASI MASALAH
1eberapa permasalahan dalam penelitian ini dapat diidentifikasikan sebagai berikut: 2. Energi matahari belum dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif
.
. !erlunya diadakan pembangkit listrik tenaga surya " PLTS " PLTS # di *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri akassar. 4. ahasiswa Teknik Elektronika *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri akassar yang sedang praktikum di laboratorium terganggu akibat padamnya energi listrik. . enjaga
kontinuitas
penyediaan
sumber
energi
listrik
secara
berkesinambungan berkesinambungan di Jurusan Teknik Teknik Elektronika *akultas Tenik Tenik (ni+ersitas %egeri akassar. akassar.
C. BATASAN MASALAH
engingat luas dan banyaknya hal-hal yang perlu diperhatikan dalam proses pembangkitan tenaga
listrik alternatif, maka penulis membatasi
permasalahan permasalahan yang dibahas dalam penulisan tugas akhir ini, yaitu perakitan dan pengujian
karateristik
sistem
pembangkit
listrik
tenaga
surya
dengan
menggunakan Solar )ell 233 '!.
D. RUMUSAN MASALAH
1erdasarkan latar belakang, identifikasi dan batasan masalah, maka penulis merumuskan permasalahan, permasalahan, yaitu:
bagaimana merakit dan menguji
karateristik pembangkit pembangkit listrik tenaga surya dengan menggunakan Solar )ell 233 '!
.
E. ASUMSI
!enelitian ini dilandasi oleh asumsi bahwa: 1; /lat ukur yang digunakan untuk mengambil data memenuhi standar
2. Tegangan yang dihasilkan !anel Sel Surya (Solar Cell) Cell) 233 '! adalah
tegangan tegangan searah (DC) (DC) kemudian disimpan kedalam sebuah baterai atau Accumulator atau Accumulator (ACC) (ACC)
F. TUJUAN
!enelitian ini bertujuan untuk: 2. enghitung karateristik pembangkit listrik tenaga surya dengan menggunakan Solar )ell 233 '! . enghitung daya maksimal yang dihasilkan oleh !embangkit $istrik Tenaga Surya
G. KEGUNAAN
0asil penelitian ini diharapkan dapat memberi masukan dan berguna bagi: 2. !ihak *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri !adang dalam upaya pemanfaatan tenaga listrik alternatif dengan menggunakan !anel Sel Surya (Solar Cell) . !ihak penyalur energi listrik dalam hal ini !T. !$% "!ersero# "!erusahaan $istrik %egara# sebagai bahan untuk menuju pememfaatan energi listrik alternatif dengan menggunakan !anel Sel Surya (Solar Cell). Cell). 4. ahasiswa Teknik Elektronika *akultas Teknik (ni+ersitas %egeri akassar sebagai bahan refrensi pemanfaatan energi alternatif sebagai pembangkit tenaga listrik.
H. PENJELASAN ISTILAH
2. !embangkit Tenaga $istrik /lternatif adalah pembangkit yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber penghasil listrik.
. !anel Sel Surya (Solar Cell) Cell) adalah /lat utama untuk menangkap sinar matahari, perubah, dan penghasil listrik.
BAB II KAJIAN TEORI
A. E%!)&i M$$-$)i
Energi matahari dapat dimamfaatkan untuk menunjang kegiatan seharihari, misalnya menjemur pakaian, mengeringkan ikan bagi para nelayan. (ntuk keperluan diatas energi matahari dimamfaatkan secara langsung. Selain itu energi matahari dapat dimamfaatkan dengan bantuan peralatan lain, yaitu dengan merubah radiasi matahari kebentuk lain. enurut "&ahnil ;ainuddin, 2979: #, ada dua macam cara merubah radiasi matahari ke dalam energi lain, yaitu melalui solar cell dan collector .
enurut "&arwin Sitompul, 292: 74# Energi matahari sangat atraktif karena tidak bersifat polutif, tidak akan habis, dan gratis. /da dua kelemahan dari matahari adalah sangat halus (dilute) dan (dilute) dan tidak konstan.
B. P)+('si E%!)&i T-!)"$,
enurut "&arwin Sitormpul, 2992:232#, energi thermal adalah bentuk dasar energi. /rtinya, semua bentuk energi yang lain dapat secara sempurna di kon+ersi menjadi energi thermal. !erpindahan kalor atau alih bahang (heat transfer) transfer) ialah ilmu untuk
eramalkan perpindahan energi energi yang terjadi karena adanya adanya perbedaan suhu antara dua benda atau material. !erpindahan panas yang terjadi dari suatu benda ke benda lain merupakan hasil dari perbedaan temperatur. temperatur. enurut "E.Jasjfi, 2994: 4#, panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur bertemperatur rendah. !erpindahan panas dilkasifikasikan menjadi : 2. Konduksi enurut "E.Jasjfi, 2994: #, jika pada suatu benda terdapat gradien suhu, maka menurut pengalaman akan terjadi perpindahan energi dari bagian bersuhu tinggi ke bagian bagian bersuhu rendah. rendah. !erindahan panas dengan cara konduksi konduksi membutuhkan medium sebagai pembawa panas. panas. enurut "E. Setiawan, Setiawan, 2995: 95#, Kondusi 95#, Kondusi merupakan merupakan suatu mekanisme aliran panas, dimana energi dipindahkan dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah melalui elektron-
elektron pada
dan dengan demikian saling meneruskan energi panas yang mereka miliki. . Kon+eksi
enurut "E. Jasjfi, 2994: 2#, jika suatu plat panas dibiarkan berada di udara sekitar tanpa ada sumber dari luar, maka udara itu akan bergerak sebagai akaibat terjadinya perbedaan kerapan udara didekat plat itu. !eristiwa ini dinamakan kon+eksi alamiah alamiah (natural convection) atau convection) atau kon+eksi bebas (free
convection) untuk membedakannya dari kon+eksi paksa (forced convection) yang terjadi apabila udara itu dihembuskan dihembuskan diatas plat itu dengan kipas.
enurut "E Setiawan, 2995: 96# jika aliran fluida aliran fluida melewati melewati
bentuk energi energi murni, artinya tidak berkaitan dengan masa. =adiasi ini terjadi
hanya sebagai energi tradisional yang bergerak dengan kecepatan cahaya
C. R$i$si M$$-$)i S$"/$i K! B("i
Sinar matahari yang berupa gelombang elektro magnetic pendek menuju atmosfer dianggap 233> sampai ke permukaan lapisan atmosfer. Tetapi radiasi ini tidak bias diteruskan keseluruhannya karena ada pantulan yang terjadi dan besarnya pantulan pantulan 42 >. 1erarti radiasi radiasi yang dapat diteruskan diteruskan kedaerah atmosfer atmosfer
hanya ?9>. &ari umlah ini akan diserap oleh udara keliling atmosfer sebesar 26,> dan pantulan permukaan bumi sebesar ,4 > sehingga sampai kepermukaan bumi tinggal 6,4?>. enurut "&ahnil ;ainuddun, 2979: 9#, sejumlah nilai yang diserap oleh permukaan bumi, antara lain diserap oleh: $aut
: 46.6>
Samudera
: 2.4>
Kehidupan bumi "tumbuh-tumbuhan,dll# "tumbuh-tumbuhan,dll# : 3.2> !anas bumi
: 3.3>
Kehidupan manusia
: 3.33>
/ngin gelombang
: 3.>
D. R$i$si P$$ P!)"('$
%$ =adiasi yang jatuh pada peemukaan material pada umumnya akan mengalami refleksi asors dan transmisi &ari tiga proses ini maka material ,
,
.
akan memiliki refleksi+itas "@#, adsorbsi+itas "A#, dan transmisi+itas "B#. Sercara sederhana dapat ditulis /shrae, 2979: 6.2#: BC@CAD2
Refleksi adalah pemantulan dari sebagian radiasi tersebut. !efleksi
tergantung tergantung pada harga indeks bias dan sudut datang radiasi. !efleksi secara !efleksi secara umum ada dua "&ahnil ;ainddin, 2979: # yaitu : 2. !efleksi s"ektakular terjadi seperti pantulan sinar pada sebuah cermin datar ,
dimana sudut datang sama dengan sudut pantul. . !efleksi difussi, difussi, terjadi berupa pantulan ke segala arah Transmisi memberikan nilai besar radiasai yang dapat diteruskan oleh
suatu lapisan permukaan. Kemampuan penyerapan (Asorsivitas) (Asorsivitas) dari suatu permukaan merupakan merupakan hal yang penting penting dalam pemamfaatan pemamfaatan radiasi radiasi seperti pada diba dibawa wah h 65 65 harg hargaa asorsivitas terletak antara 3,7 sampai 3,9 dari asorsivitas dari asorsivitas pemamfaatan radiasi surya. 0arga asorsivitas berlainan untuk sudut datang radiasi yang berlainan. enurut 1ritish 1uilding =esearch untuk sudut datang o
yang dimiliki oleh suatu benda. Absorbsivitas memberikan nilai besarnya radiasi yang dapat diserap.
isalnya pada bagian absorber pada sebuah pengumpul radiasi surya. Ketiga proses tersebut diatas yaitu, asorsi# refleksi# dan transmisi transmisi adalah hal yang penting dalam proses pemamfaatan radiasi surya karena ini menyangkut efektifitas pemamfaatan pada sebuah pengumpul radiasi surya.
E. E,!')+%
Segala materibahan terbuat dari bagian-bagian halus " "artikel " "artikel # yang dinamakan molekul. olekul itu adalah bagian terkecil dari suatu bahan yang masih mempertahankan sifat-sifat bahan tersebut. olekul ini tersusun dari gabungan partikel-partikel yang lebih halus lagi, yang dinamakan atom. Setiap
atom memiliki inti bermuatan positif dan sejumlah elektron yang mengitari inti pada orbit masing-masing. masing-masing. Jarak orbit itu terhadap inti berbeda-beda. Setiap elektron bermuatan negatif membawa muatan listrik terkecil yang ditetapkan hingga sekarang. uatan itu dinamakan muatan elektronik "Johannes 8. $ang, 29?9 : 24#
F. P!"#$%&'i Lis)i' T!%$&$ S()*$
!embangkit $istrik Tenaga Surya merupakan sistem pembangkit listrik dengan memanfaatkan panas matahari diubah menjadi tegangan listrik dengan menggunakan sel photo+oltaic. !$TS dibangun dari susunan panel sel photo+oltaic secara secara berjajar dalam jumlah yang relatif relatif banyak untuk memperoleh memperoleh tegangan keluaran yang sesuai.
Ga mb mb ar1.Co nt o hs el p ho t o v ol t ai c
( ht t p: / / i d. wi k i pedi a. or g)
No t es : 1char gesepar at i on: 2r ec ombi nat i on; 3unus edpho t onener gy( e. g.t r ans mi mi s s i on) ; 4r efl ec t i onands hadi ngc aus edb yf r ontc ont ac t s .
Gambar2.Des ai ndanpr i ns i pk er j as el phot o vol t ai c ( Th eGe r ma nEn er g ySo c i e t y ,2 00 8)
G. C$)$ K!)$ S+,$) C!,, P-++/+,$i23 P-++/+,$i23
Kepingan sel photo+oltaic terdiri atas kristal silikon yang memiliki dua lapisan silisium doped, yaitu lapisan solar sel yang menghadap ke cahaya matahari memiliki doped negatif dengan lapisan fosfor, sementara lapisan di bawahnya terdiri terdiri dari doped positif positif dengan lapisan borium. borium. /ntara /ntara kedua lapisan lapisan dibatasi oleh penghubung p-n. Jika pada permukaan sel photo+oltaic terkena cahaya matahari maka pada sel bagian atas akan terbentuk muatan-muatan negatif yang bersatu pada lapisan
fosfor. Sedangkan pada bagian bawah lapisan sel photo+oltaic akan membentuk
muatan positif pada lapisan borium. Kedua permukaan tersebut akan saling mengerucut muatan masing-masingnya jika sel photo+oltaic terkena sinar
8ambar 4. Karakteristik sel photo+oltaic " http:www.solarser+er.d e#
Suatu kristal silikon tunggal photo+oltaic dengan luas permukaan 233 c m
matahari. Sehingga pada kedua sisi sel photo+oltaic akan menghasilkan beda potensial berupa berupa tegangan listrik. listrik. !erhatikan 8ambar di di atas, jika kedua sisnya sisnya
dihubungkan dengan beban berupa lampu menyebabkan lampu akan menyala.
panas penuh "intensitas "intensitas sekitar 2333'm 2333'm #. !erhatikan 8ambar 8ambar 4 berikut.
akan menghasilkan sekitar 2,5 watt dengan tegangan sekitar 3,5 +olt tegangan searah "3,5 Fdc# dan arus sekitar /mper di bawah cahaya matahari dengan 8ambar a. )ontoh penggunaan p enggunaan sel photo+oltaic
1erikut ini adalah salah satu contoh penggunaan pembangkit pembangkit listrik tenaga surya, di mana panel sel surya dibuat dari kumpulan sel photo+oltaic yang membentuk panel. !erhatikan 8ambar berikut:
dalam rumah tangga "http:berita-iptek.blogspot.com# "http:berita-iptek.blogspot.com#
8ambar b. )ontoh penggunaan panel surya untuk !$TS
BAB III METODE PENELITIAN A. B!%(' P!%!,ii
%$!enelitian ini merupakan penelitian deskriptif, yaitu melakukan penyelidikan yang tertuju pada pemecahan masalah yang ada pada masa sekarang. enurut "Tra+ers "Tra+ers 2967#, metode deskriptif
bertujuan untuk
menggambarkan menggambarkan sifat sesuatu yang tengah berlangsung pada saat riset dilakukan dan memeriksa sebab-sebab dari suatau gejala tertentu. 0al itu dilakukan dengan menghimpun data dan fakta "fact finding# sesuai dengan keadaan sebenarnya.
B. O#!' P!%!,ii
%$Gbjek penelitian ini adalah pembangkit listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik listrik alternatif pada pada *akultas Teknik Teknik (ni+ersitas (ni+ersitas %egeri %egeri !adang
C. J!%is D$% S("#!) D$$
Jenis data yang dikumpulkan sesuai dengan apa yang dikemukakan dalam batasan penelitian, yaitu : 2. &ata intensitas cahaya matahari
. &ata arus dan tegangan yang dihasilkan solar cell pada saat hari cerah, berawan, dan mendung mendung 4. &ata jenis kabel dan ukuran penampang yang dipakai
D. M!+! P!%&("/(,$% D$$
etode pengumpulan data dalam penelitian ini adalah dengan melakukan obser+asi, pengamatan dan pengukuran secara langsung di
pembangkit listrik tenaga surya sebagai pembangkit listrik alternatif pada *akultas Teknik (ni+ersitas %egari !adang
E. T!'%i' T!'%i' A%$,isis D$$
&ata-data yang telah didapat dari obser+asi, pengamatan dan pengukuran secara langsung selanjutnya dianalisis. /dapun teknik pengolahan datanya adalah sebagai berikut: 2. &ata intensitas cahaya matahari diambil rata-ratanya setelah dilakukan beberapa kali pengukuran pengukuran pada saat hari cerah berawan, dan mendung mendung . &ata dari tegangan yang dihasilkan oleh Solar Cell 233 '! diambil rataratanya setelah dilakukan beberapa kali pengukuran, kemudian diperoleh kesimpulan tentang jumlah tegangan yang dihasilkan oleh Solar Cell 4. empelajari dan menganalisa unsur-unsur yang menjadi pertanyaan penelitian dan membandingkan dengan data yang seharusnya menurut ketentuan !($ 333 . empersentasikan jumlah yang data yang didapat setelah melakukan
penelitian dan analisa analisa
.
