Perhitungan Geometri Matahari Terhadap Bumi

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