PENGUJIAN SISTEM SIRKULASI AIR UNTUK TANAMAN HIDROPONIK MENGGUNAKAN LISTRIK DARI PANEL SURYA

Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1

ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343

PENGUJIAN SISTEM SIRKULASI AIR UNTUK TANAMAN HIDROPONIK
MENGGUNAKAN LISTRIK DARI PANEL SURYA
1 2)Jurusan

Fadilah Rahmad1), Chalilullah Rangkuti2)
Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti
E-mail:[email protected]

Abstrak
Sistem pembangkit listrik tenaga surya dimanfaatkan untuk mengkonversi
energi cahaya matahari menjadi energi listrik, energi listrik yang dihasilkan
dapat digunakan untuk mengatur sirkulasi air metode tanam hidroponik.
Akibat berkurangnya lahan diperkotaan teknik penanaman hidroponik sangat
cocok untuk masyarakat perkotaan. Perancangan pengatur sirkulasi air
metode tanam hidroponik menggunakan panel surya sebagai pengkonversi

energi, Solar charge control sebagai pengatur keseimbangan arus listrik dan
pompa yang beroperasi selama 24 jam per hari sebagai penggerak sirkulasi
air. Penelitian yang dilakukan adalah memanfaatkan panel surya sebagai
pembangkit listrik alternatif yang digunakan untuk menjalankan pompa air.
Pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait variasi
intensitas cahaya dan ketahanan baterai untuk dapat menyuplai beban dalam
waktu 24 jam setiap hari. Pengamatan lainnya adalah pengambilan data
terkait variasi output daya dari baterai terhadap kapasitas aliran air yang di
hasilkan pompa.
Kata kunci: Panel surya, Hidroponik, Pompa
Pendahuluan
Hidroponik merupakan cara bertanam menggunakan media air sehingga tidak
memerlukan tanah atau area yang luas, Hidroponik adalah metode budidaya dengan
menggunakan air yang diperkaya dengan nutrisi, hidroponik tidak memerlukan
pemakaian herbisida dan peptisida beracun sehingga lebih ramah lingkungan.
Metode tanam hidroponik sangat cocok diterapkan untuk daerah perkotaan yang sempit
akan lahan, kebanyakan masyarakat perkotaan berprofesi sebagai pegawai kantoran atau
pengusaha, selain itu bisa diaplikasikan untuk daerah pesisir atau pinggir pantai, kondisi
tanahnya kurang subur karena tanah berpasir, metode tanam hidroponik bisa membantu
untuk mengatasi masalah tersebut. Meskipun metode hidroponik sudah tidak asing tetapi

kebanyakan orang masih belum tahu tentang metode hidroponik, kurangnya sosialisasi
pemerintah dan semakin berkurangnya minat masyarakat perkotaan untuk menekuni
profesi sebagai petani menyebabkan metode hidroponik kurang berkembang pesat di
Indonesia. Tanaman yang bisa ditanam dalam metode hidroponik diantaranya sawi,
tomat, bayam dan bawang merah.
Mengacu pada perkembangan ilmu dan teknologi kelistrikan maka kebutuhan modifikasi
sistem hidroponik perlu dilakukan agar sistem hidroponik semakin baik. Karena sistem
hidroponik tidak bisa lepas dari air maka perlu dibuat sistem pengatur sirkulasi air
otomatis menggunakan tenaga surya. Tenaga surya bisa dijadikan solusi sebagai
pemanfaatan energi terbarukan.

253

Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1

ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343

Studi Pustaka

Penelitian Terdahulu
Penelitian yang dilakukan oleh Junaidi, Hasyim Asy’ari ST.MT dan Agus Supardi ST.MT
dalam jurnal yang berjudul ”Kinerja Pompa air Dc Berdasarkan Intensitas Tenaga Surya”
menjelaskan bahwa semakin dalamnya sumber air, maka kinerja pompa air akan semakin
meningkat dan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengisian bejana lebih. Selain
itu kinerja panel surya kurang maksimal dapat dikarenakan beban yang lebih besar
dibandingkan dengan kapasitas yang dihasilkan oleh panel surya, sehinggal panel surya
memerlukan baterai untuk menyuplai beban.
Penelitian yang dilakukan oleh Alfi, Achmad dalam jurnal yang berjudul ”Sistem Pengatur
Sirkulasi Air Otomatis Metode Tanam Hidroponik Menggunakan Tenaga Surya” menjelaskan
bahwa jika arus yang dihasilkan panel surya kurang mencukupi arus beban maka
kekurangan arus akan disuplai oleh aki dan saat arus yang dihasilkan oleh panel surya
melebihi arus beban maka sisa arus akan dialirkan ke aki, keseimbangan arus sistem akan
dikontrol oleh charge kontrol.
Berdasarkan studi literatur dari penelitian terdahulu yang dilakukan tentang sistem panel
surya sebagai penghasil listrik untuk menggerakan pompa dengan berbagai variasi. Pada
penelitian ini, akan dilakukan penelitian pengaruh perbedaan daya masuk yang
diberikan dari baterai ke pompa terhadap head dan efisiensi yang dihasilkan pompa.
Rumus-rumus yang digunakan



Panel Surya
 Arus listrik
[1]


Daya listrik
P=V.I
 Teganganlistrik
V=I.P
Keterangan : V
= Tegangan panel surya (V)
P
= Daya panel surya (W)
I
= Arus panel surya (A)
 Pompa
 Kapasitas aliran pada pompa

[2]

[3]

[4]
Keterangan : Vdr
Q
A

= Kecepatan aliran discharge (
= Kapasitas aliran air
= Luas permukaan selang (m)

Prinsip KerjaPanel Surya
Sel surya tersusun dari semikonduktor tipe-p dan tipe-n, susunan semikonduktor
memiliki celah yang dinamakan daerah deplesi yaitu tempat yang digunakan oleh
muatan dalam melakukan proses oksidasi, jenis semikonduktor yang digunakan adalah
silikon. Terdapat beberapa jenis modul surya diantaranya monocrystalline panel,
polycrystalline dan copper indium gallium selenide.

254


Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1

ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343

Sel surya tersusun dari beberapa lapisan diantaranya cover glass digunakan untuk
melindungi panel surya dari debu dan hujan, lapisan antireflektif digunakan untuk
mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor, kontak metal sebagai kontak
negatif dari panel surya, material semikonduktor dengan bahan silikon diguakan untuk
menyerap cahaya matahari dan substract untuk menopang seluruh komponen panel
surya, panel surya dapat menghasilkan listrik karena memilik p-n junction yang
berfungsi untuk menghasilkan medan listrik dengan bantuan cahaya matahari.
Daya listrik yang dihasilkan oleh modul surya bergantung pada besar kecilnya intensitas
cahaya yang diperoleh oleh modul surya, untuk mengantisipasi saat modul surya
menghasilkan daya yang kecil maka diperlukan baterai dengan kapasitas yang lebih
besar sistem pengecasan aki diatur oleh charge control yang menghindarkan baterai dai
kerusakan akibat overcharged.
Metodologi Penelitian
Pengujian yang dilakukan pada panel surya terkait besaran arus dan tegangan yang

dihasilkan panel surya terhadap intensitas cahaya matahari. Pengujian dilakukan selama
3 hari dimulai dari jam 7:00 pagi sampai jam 17:00 sore.
Pengujian yang dilakukan pada pompa yaitu membandingkan head dan efisiensi yang
dihasilkan dengan daya listrik yang berbeda, yaitu 5W, 10W dan 15W.
Pengambilan Data Pengujian
 Panel Surya
o Intensitas cahaya matahari
Pengambilan data ini bertujuan untuk mengetahui radiasi sinar matahari di Jakarta
khususnya di lingkungan kampus Trisakti. Pengambilan data menggunakan solar
power meter.

Intensitas Cahaya Matahari

W/m2
80
70
60
50
40
30

20
10
0
07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Jam
Hari Pertama

Hari Kedua

Hari Ketiga

Gambar 1 Intensitas Cahaya Matahari

255

Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1




ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343

Pompa
ProsedurPengujian
1. Menghubungkan kabel pompakesolar charge controller yang telah terhubung
kebaterai.
2. Mencatat hasil volume air dengan menggunakan gelas ukur.
3. Melakukan perhitungan head total pompa dan efisiensi yang didapatkan.

Gambar 2. Skematik alat pengujian
Pada Gambar 2 ditunjukkan gambar skematik dari peralatan hidroponik yang telah
dirancang dan dibuat sebagai peralatan dalam pengujian. Listrik dari panel surya
disimpan dalam baterai dan kemudian listrik ini digunakan untuk mengerakkan pompa
sirkulasi air hidroponik.
Hasil dan Pembahasan
o Pengambilan Data Terkait Volume dan Kapasitas Aliran Air
Tabel 1 Pompa menggunakan daya 5W
Kapasitas Aliran

Air (

Waktu (s)
(Detik)

Volume (ml)

Volume (m3)

2

100 ml

0,0001 m3

5×10-5

4

200 ml


0,0002 m3

5×10-5

6

250 ml

0,00025 m3

4,17×10-5

8

300 ml

0,0003 m3

3,75×10-5

10

400 ml

0,0004 m3

4×10-5

12

500 ml

0,0005 m3

4,17×10-5

256

Volume (m3 )

Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1

16
14
12
10
8
6
4
2
0

ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343

x1

Daya 5W
Daya 10W
Daya 15W

2

4

6
8
Waktu (t)

10

12

Gambar 3. Volume Air Terhadap Waktu dari Pompa Menggunakan Daya 5W, 10W dan
15W
Dari pengambilan data percobaan pertama dengan daya 5W,10W dan 15W terlihat sangat
berpengaruh karena perbedaan daya yang menyuplai beban terhadap kapasitas yang di
peroleh dengan tiga variable beban diatas. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi
daya yang digunakan yang semakin banyak kapasitas air yang diperoleh.
Kesimpulan
Dari hasil pengujian panel surya 50Wp dan pengisian baterai, didapat beberapa
kesimpulan:
1. Intensitas cahaya matahari yang diukur menggunakan solar power meter berpengaruh
besar terhadap arus dan daya yang dihasilkan panel surya, dimana bila intensitas
cahaya tinggi arus dan daya yang dihasilkan juga tinggi, bila intensitas cahaya rendah
arus dan daya yang dihasilkan juga rendah.
2. Keuntungan menggunakan solar power controller adalah daya tahan baterai bisa
menjadi lebih lama karena solar power controller dapat menyeimbangkan listrik yang
masuk ke baterai menjadi stabil.
Dari hasil pengujian pompa dengan daya 15W, 10W dan 5W, didapat beberapa
kesimpulan:
1. Variasi daya yang diberikan kepada pompa berpengaruh terhadap kapasitas aliran
pompa (Q). Semakin besar daya yang diberikan maka semakin besar pula kapasitas air
yang dihasilkan.
Daftar pustaka
Alfi. 2016. Sistem Pengatur Sirkulasi Air Otomatis Menggunakan Tenaga Surya. Tugas
Akhir. Teknik Elektro. UMS. Surakarta
Qaish, M. A. 2015. Temperature effect on photovoltaic modules power drop. Alkhawarizmi engineering journal., 11, 62-73.
Arif, H. 2017. Pengaruh Perubahan Ukuran Diameter Pipa Pembuangan (Discharge)
Terhadap Performa Pompa Benam SS2100-DBLY. Tugas Akhir. Teknik Mesin. Universitas
Trisakti. Jakarta
Sularso, Ir. MSEM, KiyokatsuSuga, Prof, Dr, 2000. Pompadan Kompresor: pemilihan,
pemakaian dan pemeliharaan. Pradya Paramita. Jakarta.
Bueche, J. Eugene Hecht. 2006. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Erlangga. Jakarta
257