36
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Geometri Matahari Terhadap Bumi
Penentuan posisi matahari dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut :
• Menghitung sudut deklinasi
δ dengan Persamaan2.1 : δ = 23.45 sin 360
284+ �
365
2.1 Dimana : n = hari dalam bulan
• Menghitung sudut ketinggian matahari
α
s
dengan Persamaan 2.2 : α
s
=90 - θ
z
2.2 Dimana :
θ
z
= Sudut Zenith •
Menghitung sudut zenith θ
z
dengan Persamaan 2.3 : θ
z
= cos
-1
cos φ x cos δ x cos ω + sin φ x sin δ 2.3
Dimana : φ = Garis lintang δ = Deklinasi
ω = Sudut jam matahari •
Menghitung sudut azimuth matahari dengan Persamaan 2.4 : γ
s
= sign ω | cos
-1
cos θz sin φ −sin δ
���θz cos φ
| 2.4
Dimana: sign ω akan +1 jika ω positif dan -1 jika ω negatif
θ
z
= Sudut Zenith δ = Deklinasi
ω = Sudut jam matahari
Universitas Sumatera Utara
37
• Menghitung sudut jam matahari
ω dengan Persamaan 2.5 : ω = LST – 12 x
360 24
2.5 LST = LT +
�� 60
TC = 4LSTM – Longitude + E E = 9.87 sin2B – 7.53 cosB – 1.5 sinB
B=
360 365
� − 1 LSTM = 15
. ∆T
GMT
Dimana: LST Local Solar Time
= Waktu matahari LT Local Time
= Waktu lokal TC Time Correction
= Faktor koreksi waktu LSTM Local Standard Time Meridian = Waktu berdasarkan GMT
E Equation of Time = Perhitungan waktu
∆T
GMT
= Perbedaan waktu dengan GMT •
Menghitung sudut sinar datang matahari θ dengan Persamaan 2.6 :
cos θ
= sin δ
sin φ
cos β
– sin δ
cos φ
sin β
cosγ 2.6
+ cos δ
cos φ
cos β
cosω + cos
δ sin
φ sin
β cosγ cosω
+ cos δ
sin β
sinγ sinω Dimana :
φ = Garis lintang δ = Deklinasi
ω= Sudut jam matahari β = Sudut kemiringan
γ = Sudut azimut permukaan
Universitas Sumatera Utara
38
Untuk memudahkan perhitungan posisi matahari dan perhitungan sudut sinar datang matahari maka perhitungan dilakukan dengan menggunakan simulink
pada software Matlab. Dari hasil perhitungan yang dilakukan, didapat nilai – nilai sudut yang menjelaskan posisi matahari terhadap bumi. Hasil perhitungan posisi
matahari terhadap bumi ditunjukkan pada Tabel 4.1
4.1 Tabel Perhitungan Geometri Matahari Terhadap Bumi Jam
pengujian Deklinasi
Sudut jam matahari
Sudut zenith
Sudut ketinggian
matahari Titik
azimuth matahari
09.00 -6.571
-48.16 49.12
40.88 -78.2
10.00 -6.571
-33.16 34.6
55.4 -73.11
11.00 -6.571
-18.16 20.74
69.26 -60.97
12.00 -6.571
-3.16 10.55
79.45 -17.4
13.00 -6.571
11.84 15.53
74.47 49.58
14.00 -6.571
26.84 28.63
61.37 69.43
15.00 -6.571
41.84 42.97
47.03 76.47
Dari Tabel 4.1, posisi matahari berdasarkan titik azimuth matahari digunakan sebagai acuan arah panel pada pengujian 4.2, 4.3, dan 4.4
4.2 Pengukuran Tegangan Rangkaian Terbuka Voc, Arus Hubung Singkat Isc dan Intensitas Radiasi Matahari
Untuk dapat menghitung daya keluaran yang dibangkitkan oleh panel surya, dibutuhkan nilai tegangan rangkaian terbuka Voc dan arus hubung singkat Isc.
Nilai Voc dan Isc diukur dengan menggunakan multimeter dengan cara menghubungkan penyidik positif dan negatif multimeter dengan terminal keluaran
panel surya. Nilai intensitas radiasi matahari diukur dengan menggunakan pyranometer. Nilai – nilai hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 4.2, 4.3, 4.4
dan 4.5
Universitas Sumatera Utara
39
Tabel 4.2 Nilai Intensitas Radiasi Matahari Jam
Intensitas Radiasi Matahari Wm
2
09.00 379.47
10.00 593.97
11.00 658.68
12.00 799.65
13.00 555.9
14.00 598.84
15.00 307.34
Dari Tabel 4.2 diperoleh nilai pengukuran intensitas radiasi matahari yang diukur dengan menggunakan pyranometer.
Tabel 4.3 Nilai Voc dan Isc Panel Surya dengan Posisi Panel Horizontal Jam
Radiasi Matahari
Tegangan Rangkaian Terbuka
Voc Arus Hubung Singkat
Isc 09.00
379.47 19.9
3.05 10.00
593.97 20.7
4.01 11.00
658.68 21.1
4.16 12.00
799.65 21.4
4.27 13.00
555.9 20.1
3.98 14.00
598.84 20.7
4.05 15.00
307.34 19.8
2.74 Nilai tegangan rangkaian terbuka dan arus hubung singkat pada Tabel 4.3
yang didapat akan digunakan untuk perhitungan daya keluaran dan efisiensi panel surya.
Universitas Sumatera Utara
40
Tabel 4.4 Nilai Voc dan Isc Panel Surya Dengan Pengaturan Sudut Kemiringan dan Posisi Panel Surya Mengarah ke Selatan Bumi
Jam Radiasi
Matahari Sudut Kemiringan Panel
10 20
30 40
50 60
Voc Isc
Voc Isc
Voc Isc
Voc Isc
Voc Isc
Voc Isc
09:00 379.47
19.9 3.36 19.9 3.28 19.9 2.76 19.8 2.24
19.8 1.67 19.7 1.46 10:00
593.97 20.7 4.13 20.6 3.74 20.6 3.52 20.5
3.39 20.5 3.14 20.4 3.02
11:00 658.68
21.1 4.76 21.0 4.63 21.0 4.21 20.9 3.72
20.9 3.51 20.9 3.17 12:00
799.65 21.5 5.03 21.5 4.93 21.5 4.86 21.4
4.34 21.4 4.14 21.4 4.09
13:00 555.9
20.1 4.16 20.1 3.61 20.0 3.58 20.0 3.46
20.0 3.25 20.0 3.02 14:00
598.84 20.7 4.19 20.7 3.96 20.5 3.81 20.5
3.69 20.4 3.24 20.4 3.09
15:00 307.34
19.9 3.08 19.8 2.79 19.7 2.62 19.7 2.17
19.5 1.55 19.4 1.33
Tabel 4.5 Nilai Voc dan Isc Panel Surya dengan Panel Surya Mengarah ke Titik Azimuth Matahari Jam
Radiasi Matahari
Azimuth Matahari
Sudut Kemiringan Panel 10
20 30
40 50
60 Voc
Isc Voc
Isc Voc
Isc Voc
Isc Voc
Isc Voc
Isc 09:00
379.47 -78.2
19.9 3.48
19.9 3.72
20.0 3.86
20.1 4.03
20.1 4.18
20.1 4.07
10:00 593.97
-73.11 21.1
4.41 21.2
4.47 21.3
4.61 21.3
4.53 21.2
4.45 21.0
4.39 11:00
658.68 -60.97
21.2 4.93
21.2 5.07
21.2 4.98
21.1 4.71
21.1 4.43
21.0 3.69
12:00 799.65
-17.4 21.6
5.12 21.5
5.01 21.5
4.93 21.4
4.76 21.4
4.21 21.4
4.12 13:00
555.9 49.58
20.2 4.23
20.2 4.39
20.1 4.12
20.1 3.54
20 3.37
20 3.19
14:00 598.84
69.43 20.7
4.29 20.8
4.37 20.9
4.52 20.8
4.43 20.7
4.23 20.6
3.86 15:00
307.34 76.47
20.1 3.25
20.1 3.32
20.2 3.39
20.3 3.53
20.2 3.48
20.2 3.36
Universitas Sumatera Utara
41
4.3 Hasil Perhitungan Daya Keluaran Panel Surya