PENGARUH KETINGGIAN PANEL SURYA TERHADAP DAYA LISTRIK UNTUK MENEKAN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK
Cokorde Gede Indra Partha
1
, I Wayan Arta Wijaya
2
, I Gusti Ngurah Janardana
3
, I Nyoman Budiastra
4
1,2,3,4
Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran, Badung, TelpFax: 0361 703315, cokindraee.unud.ac.id
Abstrak
Energi matahari dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif yang potensial karena energinya yang sangat besar serta ramah lingkungan. Alat yang dapat dapat digunakan untuk mengkonversi secara
langsung cahaya matahari menjadi listrik disebut photovoltaic. Cell Photovoltaics atau Panel Surya telah banyak dikembangkan baik dlam bidang keilmuan maupun teknologi. Photovoltaic ini memberikan
penggunaan energi yang terbaharukan yang dapat digunakan dalam pemakaian energi dalam gedung sebagai sumber listrik yang ramah lingkungan.
Hasil penelitian ini menunjukan bahwa dengan menempatkan ketinggian yang berbeda menghasilkan efisiensi yang berbeda. Makin tinggi tempat suatu daera maka suhu udara semakin menurun. Penurunan
suhu ini berpengaruh terhadap penurunan suhu permukaan panel. Makin rendah suhu permukaan, maka tegangan rangkaian terbuka panel surya makin meningkat, sedangkan arus hubung singkat semakin naik.
Daya keluaran dari panel surya akan meningkat dengan naiknya suhu permukaan, demikian juga dengan effisiensi panel surya, pada suhu yang lebih tinggi maka efisiensi juga meningkat.
Kata kunci: energi matahari, photovoltaic, panel surya, suhu, efisiensi Abstrak
Due to its huge power and environmental-friendly, solar energy is potential to be used as an alternative energy source. Generally, a device named photovoltaic is used to convert directly the sunlight to become
electricity. Photovoltaic cell has been widely developed for education and for practice as well. One of the Photovoltaic implementation is when it is used to provide an environment-friendly renewable energy for
indoor purpose. In this paper, the relationship between the height of the photovoltanic cell surface and the reduction of the electric energy inside a building was studied.
The results of this research show that different height placement of a photovoltaic cell produces different efficiency. The higher the photovoltaic cell is placed the lower the air temperature be.Therefore, this air
temperature decrement affects the photovoltaic cell surface temperature. The lower the surface temperature the higher the open circuit voltage of the photovoltaic cell, with the short circuit current also
increases. Meanwhile, the output power of the photovoltaic cell will increase as the photovoltaic cell surface temperature increases. For the photovoltaic cell efficiency likewise, the higher the temperature
the efficiency increases as well.
Keywords: solar energy, photovoltaic, photovoltaic cell, temperature, efficiency
1. PENDAHULUAN
Melihat letak Geografis Indonesia pada daerah khatulistiwa yang sangat potensial, yang mengakibatkan intensitas radiasi matahari yang bisa dimanfaatkan cukup merata sepanjang tahun.
Berdasarkan data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, sumber energi surya di Indonesia memiliki intensitas rata-rata sekitar 4.8 kWhm2hari. Provinsi Bali mempunyai
kapasitas energi surya di atas rata-rata. Dengan intensitas sinar matahari di Provinsi Bali sangat baik maka energi matahari sangat tepat dimaanfaatkan sebagai energi alternative. Salah satu
kelebihan dari energi matahari adalah, energi yang diperbaharui, tidak menyebabkan polusi udara, tersedia hampir di mana-mana dan terus-menerus sepanjang tahun.
Dalam penelitian ini akan diteliti penempatan panel sel surya dengan ketinggian tertentu untuk mendapatkan keluaran listrik yang optimal. Pemakaian panel sel surya umumnya diletakkan dengan
ketinggian tertentu dengan tanpa memperhatikan pengaruh suhu dan shadingbayangan yang menutupi beberapa sel photovoltaic.
2. PUSTAKA
Kenaikan Suhu mengakibatkan Tegangan rangkaian terbuka V
oc
turun, namun arus hubung singkat I
sc
meningkat. Kenaikan suhu adalah akibat dari kenaikan irradiance, dimana tiap kali irradiance meningkat maka variabel yang lain seperti suhu, arus dan tegangan juga ikut meningkat
sehingga dengan sendirinya apabila irradiance meningkat maka daya keluarannya juga meningkat. Semakin meningkatknya suhu juga akan meningkatkan efisiensi. Efisiensi tertinggi dicapai pada
pengujian menggunakan reflektor sudut 70
o
yaitu sebesar 15,65 dengan suhu 46,41
o
C. Mohamad dan E. Yohana, 2010. Tiap kali irradiance meningkat, maka variabel yang lain seperti suhu, arus
dan tegangan juga ikut meningkat sehingga daya keluarannya juga meningkat. Intensitas cahaya matahari mempengaruhi karakteristik arus-tegangan pada sel surya. Pengaruh intensitas cahaya
matahari terhadap arus yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan tegangan terminalnya hal ini yang menyebabkan daya berbanding lurus terhadap suhu.
Efisiensi dari sel surya terbilang rendah antara 18-22 saat mendapatkan energi maksimal dari matahari, sehingga untuk menambahkan nilai effisiensinya dibutuhkan piranti pemantul.
Sedangkan untuk menjaga agar sel surya mendapat cahaya yang maksimal dibutuhkan perangkat penjejak matahari. Penambahan penjejak matahari dan pemantulan cahaya matahari dapat
meningkatkan intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya, sehingga daya rata-rata yang dihasilkan bisa meningkat 17.93 D. Susilo, 2010.
2.1. Panel Surya
Panel surya atau sel photovoltaic adalah suatu alat semikonduktor yang menkonversi foton cahaya ke dalam listrik. Konversi ini disebut efek photovoltaic, dengan kata lain efek photovoltaic adalah
fenomena dimana suatu sel photovoltaic dapat menyerap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi listrik. Efek photovoltaic didefinisikan sebagai suatu fenomena munculnya voltase listrik
akibat kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan atau cairan saat diexpose dibawah energi cahaya. Jenis-jenis solar cell seperti Single crystalline Gallium Arsenide Cell dan
Cadmium Sulfide Cell, Polycrystalline cell efisiensi 10-12, Amorphous Silikon Cell efisiensi sekitar 4-6, Copper indium diselenide CIS cells efisiensi 9-11 dan Cadmium telluride
CdTe cells efisiensi 1-8,5.
2.2. Potensi Matahari
Indonesia merupakan daerah tropis dengan luas daratan sekitar 2 juta Km
2
. Rata-rata matahari memancarkan energi sebesar 1000 Wattm
2
saat cuaca cerah ke permukaan bumi. Saat ini pemanfaatan energi surya merupakan salah satu hal yang sedang giat dikembangkan oleh
pemerintah Indonesia khususnya di Bali. Umur pemakain pada panel surya panjang kurang lebih 20 tahun.
2.3. Daya Panel Surya
Daya panel surya sangat tergantung dari intensitas radiasi matahari I
r
. Intensitas radiasi matahari ini menentukan besarnya daya dari energi sumber cahaya yang sampai pada seluruh permukaan sel
surya. Daya Input P
in
panel surya dapat ditentukan dari persamaan berikut = .
1 = Daya input panel surya Watt
= Intensitas radiasi Matahari wattm
2
A = luas permukaan panel surya m
2
Untuk daya output P
out
didapat persamaan: =
. 2
= Daya outpot panel surya Watt = Tegangan rangkaian terbuka Volt
= Arus hubung singkat Ampere
FF = Fill Factor
Fill Factor faktor pengisiFF merupakan nilai rasio V dan I pada keadaan daya maksimum dan tegangan rangkaian terbuka V
oc
dengan arus hubung singkat I
sc
, sehingga didapat: =
V
max
= Tegangan saat panel surya mencapai maksimum volt
I
max
= Arus saat panel surya mencapai maksimum ampere
V
oc
= Tegangan rangkaian terbuka panel surya volt
I
sc
= Arus hubung singkat panel surya ampere Untuk suatu luasan pada panel surya, persamaan fill factor pada karakteristik V-I, maka harga fill
factor dapat merupakan fungsi V
oc
. Secara empiris hubungan fill factor dengan V
oc
adalah: =
.
3
2.4. Efisiensi Panel Surya
Intensitas radiasi matahari yang diterima oleh panel surya dapat diubah menjadi energi listrik. Semakin besar intensitas matahari yang diserap maka semakin besar energi listrik yang dihasilkan.
Konversi intensitas radiasi matahari menjadi energi listrik ini mempunyai nilai efisiensi. Efisiensi keluaran maksimum didefinisikan sebagai prosentase daya keluaran optimum dari intensitas radiasi
matahari tersebut, sehingga didapat persamaan:
= 4
= Efisiensi Sel Surya
P
out
= Daya yang dibangkitkan panel surya watt
P
in
= Daya yang diterima akibat radiasi matahari watt
3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan: 1. Mengetahui seberapa besar daya yang dihasil oleh panel surya jika diletakan pada daerah daerah
dengan ketinggian yang berbeda-beda. 2. Bagaimana karakteristik Pengaruh suhu permukaan panel surya terhadap arus hubung singkat
dan tegangan rangkaian terbuka 3. Seberapa besar efisiensi panel surya terhadap perubahan suhu permukaan panel tersebut.
Sedangkan manfaat dari ini adalah : 1. Masyarakat dapat mengetahui efisiensi dari panel surya terhadap suhu lingkungannya
2. Daya panel surya dapat langsung digunakan untuk aplikasi beberapa peralatan yang sesuai
dengan spesifikasi panel surya
4. METODE PENELITIAN
1. Menentukan panel surya PV yang akan digunakan penelitian ini. 2. Menentukan daerah lokasi penepatan penempatan panel surya.
3. Mengukur intensitas radiasi matahari dan luas permukaan panel surya untuk mendapatkan daya input dengan persamaan
. 4. Pengukuran suhutemperatur pada panel surya
5. Mengukur keluaran Tegangan rangkaian terbuka V
oc
dan Aus hubung singkat I
sc
pada output panel surya.
. 6. Menghitung efisiensi Panel Surya.
Gambar 1. Alur Analisis
START 1.
Data Panel Surya, Lokasi Penempatan Panel Surya
2.
Penempatan Ketinggian Panel Surya
3. BayanganShading
