BAB IV HASIL PENELITIAN
4.1 Spesifikasi Sel Surya
Sel surya yang digunakan pada penelitian eksperimen ini mempunyai data – data sebagai berikut :
Ukuran sel : 6 x 6 cm
Tipe : polycrystalline module
Voc : 4 volt
Ic : 20 µA
P
peak
: 80 µW Kondisi di atas merupakan nilai puncak kemampuan maksimal dari sel surya
ini jika di sinari matahari penuh pukul 11.00
4.2 Kondisi Awal Indoor
Untuk mendapatkan gambaran awal dari kondisi, perlu dilakukan pengukuran parameter – parameter tertentu sebagai nilai referensi sebelum perlakuan eksperimen.
Parameter – parameter yang di ukur adalah : Suhu ruangan
: 26,3 ºC Kelembaban udara
: 73,0
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
Suhu Bola Basah : 25,0 ºC
Kecepatan alir udara : 0,2 ms
Suhu radiasi lingkungan : 26,5 ºC
ISBB :
25,5 ºC
Intensitas Cahaya : 11 Lux
4.3 Perubahan Tegangan dan Arus pada Variasi Jarak
4.3.1 Variasi Jarak tanpa menggunakan Lensa
Variasi jarak yang dilakukan adalah perubahan jarak antara panel sel surya terhadap sumber cahaya dalam rentang 100 cm. Tegangan V dan arus i yang di
tampilkan merupakan nilai rata-rata. Data ini merupakan gambaran kapasitas standar sel surya di lokasi indoor.
Tabel 4.1 Hasil Daya Keluaran pada variasi jarak sumber cahaya 40W dengan sel surya
Jarak
r cm Tegangan
Vvolt Arus
iµA Daya P
µW
10 3.007 0.5
1.5035
20 2.417 0.4
0.9668
30 2.053 0.3
0.6159
40 1.82 0.3
0.546
50 1.65 0.267
0.44055
60 1.51 0.2
0.302
70 1.39 0.2
0.278
80 1.28 0.2
0.256
90 1.19 0.2
0.238
100 1.103 0.2
0.2206
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8 2
2.2 2.4
2.6 2.8
3 3.2
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100 110
Jarak SC40W - Sel Surya cm P
a ra
m e
te r-
P a
ra m
e te
r D a
y a
Vvolt IµA
P µW
Gambar 8. Daya Keluaran pada variasi jarak SC Frosted 40 W dengan sel surya
Pada Tabel 4.1 di atas, tegangan maksimum V 3,007 volt, kuat arus i 0,5 µA dan daya maksimum P sekitar 1,5 µW dihasilkan pada jarak sel surya 10 cm dari
sumber cahaya. Tabel 4.2 Hasil Daya Keluaran pada variasi jarak Sumber Cahaya
100 W dengan sel surya
Jarak r cm Tegangan Vvolt
Arus IµA Daya P
µ W
5 4.12 0.6
2.472 10 3.76
0.6 2.258
20 3.14 0.5
1.570 30 2.75
0.4 1.101
40 2.48 0.4
0.991 50 2.25
0.3 0.675
60 2.08 0.3
0.624 70 1.95
0.3 0.585
80 1.84 0.3
0.552 90 1.74
0.3 0.465
100 1.65 0.2 0.331
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8 2
2.2 2.4
2.6 2.8
3 3.2
3.4 3.6
3.8 4
4.2 4.4
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100 110
Jarak SC100W - Sel Surya cm P
a ra
m et
er -P
ar am
e te
r D ay
a
Vvolt IµA
P µW
Gambar 9. Daya Keluaran pada variasi jarak Sumber Cahaya Clear 100 W dengan sel surya
Pada Tabel 4.2, tegangan maksimum V 4,12 volt, kuat arus i 0,6 µA dan daya maksimum 2,472 µW tercapai pada posisi sel surya 5 cm dari sumber cahaya.
Pada jarak 10 cm dari sumber cahaya, sel surya menghasilkan daya sekitar 2,258 µW lebih besar dibandingkan pada posisi yang sama jika menggunakan sumber cahaya 40
W seperti pada tabel 4.1 sebelumnya.
4.3.2 Variasi Jarak dengan menggunakan Lensa
Pada Lampiran 1.1, 1.2, 1.3 dan 1.4 di tampilkan nilai tegangan rata-rata maksimum dan kuat arus rata–rata maksimum masing – masing grup variasi. Hasil
data-data pada Lampiran 1.1, akan di pilih beberapa posisi yang memberikan daya besar hasil kali nilai tegangan terbesar dengan kuat arus terbesar yang di hasilkan,
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
untuk mewakili masing – masing variasi jarak pada jenis sumber cahaya 40 W. Ini terlihat pada jarak Sumber Cahaya 40 W dengan sel surya pada range 20 – 60 cm, dan
jarak sumber cahaya terhadap lensa 10 dioptri berada pada range 9 – 30 cm ada kenaikan nilai daya yang cukup signifikan.
Variasi Jarak SC40W-L10-SS terhadap Daya-Daya Maksimum
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110
S C
4 0W-L
10- S
S c
m
0.1 0.2
0.3 0.4
0.5 0.6
0.7 0.8
0.9 1
1.1
D a
ya- D
a ya M
aksi m
u m
u W
SC - SS 100 90
80 70
60 50
40 30
20 SC - L10
40 40
40 30
30 20
20 14
9 P
0.2 0.3 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.9 1
1 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11
12 13
14 15
16 17
18 19
Gambar 10. Pengaruh variasi jarak SC-SS, SC-L10 terhadap Daya Keluaran Maksimum SC 40W
Keterangan : SC40W = Sumber Cahaya 40 W
SC-SS = Jarak antara SC - SS
SC100W = Sumber Cahaya 100 W
SC-L10 = Jarak antara SC – L10
SS = Sel Surya
P = Daya-Daya Keluaran Maksimum
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
Variasi Jarak SC100W-L10-SS terhadap Daya-Daya Maksimum
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110
Ja rak S
C -S
S , S
C -L
10 c
m
0.2 0.4
0.6 0.8
1 1.2
1.4 1.6
1.8 2
2.2 2.4
Da ya-
Day a M
aks imu
m u
W
SC-SS 100
90 80
70 60
50 40
30 20
10 SC-L10
30 30
20 20
20 20
15 10
10 5
P 0.3 0.7 0.5 0.7 0.5 0.7 0.6
1 0.6 1.1 0.7 1.1
1 1.1 1.1 1.5 1.6 1.6 2.2 2.2
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19
20
Gambar 11. Pengaruh variasi jarak SC-SS, SC-L10 terhadap Daya Keluaran Maksimum SC 100W
Pada Lampiran 1.3, di lakukan langkah identifikasi seperti di atas untuk
memilih daya – daya besar saja. Dan daya keluaran yang besar terdapat pada range jarak sumber cahaya 100 W terhadap sel surya 10 – 90 cm, range jarak sumber
cahaya terhadap lensa 5 – 30 cm. Data – data hasil identifikasi ini kemudian di tabulasikan pada Tabel 4.3 dan 4.4.
Untuk melihat efek parameter – parameter daya kuat arus i dan tegangan V akibat perubahan jarak dan penggunaan lensa 20 dioptri, maka langkah – langkah
seperti di atas juga di terapkan. Hal ini dapat di lihat dari Gambar 13 dan Gambar 14 di bawah ini.
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
Variasi SC40W-L20-SS terhadap Daya-Daya Maksimum
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110
Jar ak S
C -L
20- S
S cm
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00
D aya-
D aya
K el
u ar
an M
ax u
W
SC - SS 100
90 80
70 60
50 40
30 20
10 SC - L20
50 30
30 20
15 10
5 P
0.1870.236 0.2560.276 0.2810.4060.416 0.4470.519 0.5490.585 0.6900.9080.980 1.0321.467 1.831 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11
12 13
14 15
16 17
Gambar 12. Pengaruh Daya Maksimum pada Variasi Jarak dengan menggunakan Lensa 20 dioptri dan Sumber Cahaya 40 W
Variasi Jarak SC100W-L20-SS terhadap Daya-Daya Maksimum
10 20
30 40
50 60
70 80
90 100
110
J a
ra k
SC -SS,
SC -L
2 c
m
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
1.20 1.40
1.60 1.80
2.00 2.20
2.40
Daya M
ax. u
W
SC-SS 100
90 80
70 60
50 40
30 20
10 SC-L20
10 10
10 10
10 10
10 10
5 5
P 0.32 0.63 0.52 1.04 0.55 1.09 0.58 1.12 0.62 1.49 0.66 1.57 0.97 1.59 1.07 1.64 1.54 1.75 2.20 2.22
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
Gambar 13. Pengaruh Daya Maksimum pada Variasi Jarak dengan menggunakan Lensa 20 dioptri dan Sumber Cahaya 100 W
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
Keterangan : SC = Sumber Cahaya
SS = Sel Surya L10 = Lensa 10 dioptri
L20 = Lensa 20 dioptri
Dengan cara yang sama pada Lampiran 1.1 dan 1.3, juga akan dilakukan untuk Lampiran 1.2 dan 1.4. Pada penggunaan sumber cahaya 40 W dan lensa
20 dioptri, daya keluaran yang besar terdapat pada range jarak sumber cahaya terhadap sel surya yaitu 10 – 50 cm, range jarak sumber cahaya terhadap lensa
20 dioptri pada 5 – 30 cm. Dengan menggunakan sumber cahaya 100 W daya keluaran yang besar terdapat pada range jarak sumber cahaya terhadap sel
surya : 10 – 90 cm, range jarak sumber cahaya terhadap lensa 20 dioptri pada 5 – 10 cm.. Kemudian hasilnya akan di tabulasi pada Tabel 4.3 dan 4.4.
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
4.3.3 Variasi Jarak dengan menggunakan Variasi 2 Lensa
Dari Lampiran 2.1, 2.2, 3.1 dan Lampiran 3.2 di tampilkan nilai tegangan dan arus rata – rata maksimum masing – masing grup variasi 2 lensa.
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65
V ar
iasi Jar
ak S C
-L 10-
L 20-
S S
cm
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
0.35 0.4
0.45 0.5
0.55 0.6
0.65 0.7
0.75 0.8
0.85 0.9
0.95 1
Po -
Pt u
W
SC - SS 60
50 40
30 SC - L10
10 10
10 10
SC-L20 35
30 20
15 Po
0.31 0.50
0.55 0.63
Pt 0.52
0.56 0.63
0.93 1
2 3
4 5
6
Gambar 14. Daya Awal dan Daya Efek pada variasi jarak dengan menggunakan 2 Lensa SC-L10-L20-SS, SC-L10 =10 cm, SC 40 W
Keterangan : SC = Sumber Cahaya
SS = Sel Surya L10 = Lensa 10 dioptri
L20 = Lensa 20 dioptri Po = Daya Maksimum Awal
Pt = Daya Maksimum Efek
Pada Gambar 14 di atas, posisi sumber cahaya dengan sel surya yang dipilih berada pada range jarak 30 – 60 cm, posisi sumber cahaya pada lensa
ke dua L20 berada pada range jarak 15 – 35 cm dan ternyata daya
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
maksimum terjadi pada posisi lensa pertama L10 di 10 cm. Kemudian data tersebut di tabulasikan pada Tabel 4.5.
Pada tahap ini juga dilakukan pengukuran tingkat intensitas cahaya awal sebelum pengukuran dan pada saat pengukuran.
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55
V a
ri asi
J ar
ak S
C 40
W -L
20-L 10
-S S
c m
0.05 0.1
0.15 0.2
0.25 0.3
0.35 0.4
0.45 0.5
0.55 0.6
0.65 0.7
0.75 0.8
0.85 0.9
0.95 1
Po -
Pt u
W
SC - SS 50
40 30
SC - L20 10
10 10
SC - L10 30
25 20
Po 0.45
0.55 0.62
Pt 0.56
0.61 0.91
1 2
3 4
5
Gambar 15. Daya Awal dan Daya Efek pada variasi jarak dengan menggunakan 2 Lensa SC40W-L20-L10-SS
Kemudian dilakukan langkah yang sama seperti di atas untuk memilih posisi yang memberikan nilai maksimum yang mewakili keadaan tiap kelompok jarak
tersebut. Posisi sumber cahaya 40 W dengan sel surya yang dipilih berada pada range jarak 30 – 50 cm, posisi sumber cahaya pada lensa ke dua L10 berada pada range
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
jarak 20 – 30 cm dan ternyata daya maksimum terjadi pada posisi lensa pertama L20 juga di 10 cm dari sumber cahaya.
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55 60
65 70
75 80
85 90
95
V ar
iasi J
ar ak S
C 1
00W -L
20- L
10- S
S c
m
0.25 0.5
0.75 1
1.25 1.5
1.75 2
2.25
Po -
P t
u W
SC-SS 90
70 50
20 SC-L20
10 10
10 5
SC-L10 50
40 30
10 Po
0.51 0.57
0.66 1.54
Pt 1.07
1.49 1.57
2.13 1
2 3
4 5
6
Gambar 16. Daya Awal dan Daya Efek pada variasi jarak dengan menggunakan 2 Lensa SC-L20-L10-SS, SC = 100W
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55
V ari
a si
Jarak S C
100W -L
10- L
20- S
S cm
0.1 0.2
0.3 0.4
0.5 0.6
0.7 0.8
0.9 1
1.1 1.2
1.3 1.4
1.5 1.6
Po -
Pt u
W
SC - SS 50
40 30
SC-L10 10
10 10
SC-20 20
15 15
Po 0.90
0.98 1.10
Pt 1.05
1.49 1.50
1 2
3 4
5
Gambar 17. Daya Awal dan Daya Efek pada variasi jarak dengan menggunakan 2 Lensa SC-L10-L20-SS; SC=100 W
Posisi sumber cahaya 100 W dengan sel surya yang dipilih berada pada range jarak 20 – 90 cm, posisi sumber cahaya pada lensa ke dua L10 berada pada range
jarak 10 – 50 cm dan ternyata daya maksimum terjadi pada posisi lensa pertama L20 di 10 cm. Kemudian data di tabulasi pada Tabel 4.5 dan 4.6. Fenomena ini juga
terjadi pada susunan SC100W-L10-L20-SS, daya maksimum terjadi pada posisi lensapertama L10 di 10 cm, lensa kedua L20 pada 15-20 cm dan SC-SS pada 30 –
50 cm.
4.4 Variasi Jarak terhadap Pengukuran Heat Stress
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
Pada data primer yang di dapatkan melalui eksperimen hasil tabulasi dari Lampiran 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, 2.2, 3.1 dan 3.2, pengukuran heat stress hanya
dilakukan pada kondisi yang memberikan daya maksimum. Nilai heat stress di bandingkan pada Nilai Ambang Batas di bawah NAB untuk beban aktifitas ringan
30.0 ºC atau di atas NAB 30.0 ºC. Nilai heat stress WBGT = ISBB merupakan hasil perimbangan dari parameter suhu DB, suhu bola basah WB, suhu radiasi
lingkungan Globe, Kelembaban Udara Relative Humidity dan Kecepatan Alir Udara Air Flow.
Hal ini dapat di lihat pada Tabel 4.3, 4.4, 4.5 dan 4.6. Di mana sebelum di lakukan pengambilan data utama, pengukuran kondisi ISBB awal serta tingkat
intensitas cahaya di lakukan untuk setiap sumber cahaya yang berbeda. Selanjutnya dilakukan pengukuran ISBB pada jarak 150 cm dari sumber cahaya yang berbeda.
Pada Tabel 4.3, dengan menggunakan lensa 10 dioptri terlihat sel surya pada jarak 60 cm dari sumber cahaya 40 W dan lensa 30 cm dari sumber cahaya
memberikan efesiensi daya terbesar, yaitu 169,3 , dengan ISBB sebesar 25,8 ºC. Tetapi daya keluaran terbesar di hasilkan dari sel surya berjarak 20 cm dari sumber
cahaya dan lensa berada pada 9 cm dari sumber cahaya yaitu sebesar 1,02 µW, dengan ISBB sebesar 26,3 ºC. Sedangkan jika menggunakan lensa 20 dioptri, sel
surya berjarak 30 cm dari sumber cahaya 40 W dan lensa berjarak 15 cm dari sumber cahaya mempunyai efesiensi daya terbesar yaitu 131,7 dengan ISBB sebesar 26,3
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
ºC. Dan daya keluaran terbesar dihasilkan dari sel surya berjarak 10 cm dan lensa berjarak 5 cm dari sumber cahaya, yaitu 1,83 µW dengan ISBB sebesar 26,4 ºC.
Pada Tabel 4.4, , dengan menggunakan lensa 10 dioptri terlihat sel surya pada jarak 70 cm dari sumber cahaya 100 W dan lensa 20 cm dari sumber cahaya
memberikan efesiensi daya terbesar, yaitu 178,26 , dengan ISBB sebesar 26,5 ºC. Tetapi daya keluaran terbesar di hasilkan dari sel surya berjarak 10 cm dari sumber
cahaya dan lensa berada pada 5 cm dari sumber cahaya yaitu sebesar 2,24 µW, dengan ISBB sebesar 27,0 ºC. Sedangkan jika menggunakan lensa 20 dioptri, sel
surya berjarak 50 cm dari sumber cahaya 100 W dan lensa berjarak 10 cm dari sumber cahaya mempunyai efesiensi daya terbesar yaitu 235,22 dengan ISBB
sebesar 27,0 ºC. Dan daya keluaran terbesar dihasilkan dari sel surya berjarak 10 cm dan lensa berjarak 5 cm dari sumber cahaya, yaitu 2,23 µW dengan ISBB sebesar
27,3 ºC. Pada Tabel 4.5, dengan memposisikan sel surya pada jarak 60 cm dari
sumber cahaya 40 W dan menggunakan lensa I 10 dioptri pada jarak 10 cm, lensa II 20 dioptri berjarak 35 cm dari sumber cahaya akan memberikan efesiensi daya
terbesar, yaitu 168,63 , dengan ISBB sebesar 26,4 ºC. Tetapi daya keluaran terbesar di hasilkan dari sel surya berjarak 30 cm dari sumber cahaya dan lensa I 10 dioptri
berada pada 10, lensa II 20 dioptri pada 15 cm dari sumber cahaya yaitu sebesar 0,93 µW, ISBB sebesar 26,7 ºC. Sedangkan jika menggunakan susunan lensa I 20 dioptri
10 cm, lensa II 10 dioptri 20 cm dan sel surya berjarak 30 cm dari sumber cahaya 40
Al Fattah Faisa M : Analisa Daya dan Heat Stress pada Metode Efesiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, 2008. USU Repository©2008
W akan memberikan efesiensi daya terbesar yaitu 146,65 sekaligus daya keluaran terbesar yaitu 0,91 µW dengan ISBB sebesar 26,5 ºC.
Tabel 4.6 memberikan gambaran bahwa, dengan memposisikan sel surya pada jarak 40 cm dari sumber cahaya 100 W dan menggunakan lensa I 10 dioptri
pada jarak 10 cm, lensa II 20 dioptri berjarak 15 cm dari sumber cahaya memberikan efesiensi daya terbesar, yaitu 150,91 , dengan ISBB sebesar 27,4 ºC. Tetapi daya
keluaran terbesar di hasilkan dari sel surya berjarak 30 cm dari sumber cahaya dan lensa I 10 dioptri berada pada 10, lensa II 20 dioptri pada 15 cm dari sumber cahaya
yaitu sebesar 1,50 µW, dengan ISBB sebesar 27,4 ºC. Sedangkan jika menggunakan susunan lensa I 20 dioptri 10 cm, lensa II 10 dioptri 40 cm dan sel surya berjarak 70
cm dari sumber cahaya 100 W akan memberikan efesiensi daya terbesar yaitu 259,57 . Daya keluaran terbesar di capai jika posisi lensa I 20 dioptri 5 cm, lensa II 10
dioptri 10 cm dan jarak sel surya 20 cm dari sumber cahaya 100 W yaitu 2,13µW dengan ISBB sebesar 27,5 ºC.
4.5 Hubungan Jarak Sumber Cahaya dengan Parameter-Parameter Heat
Kategori