KINERJA POMPA AIR DC BERDASARKAN INTENSITAS TENAGA SURYA Kinerja Pompa Air Dc Berdasarkan Intensitas Tenaga Surya.
KINERJA POMPA AIR DC BERDASARKAN INTENSITAS TENAGA SURYA
TUGAS AKHIR
Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk Mencapai
Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh:
FITRIADI SAPUTRA
D400110059
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
SURAKARTA
2015
i
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak pernah lelah
memberikan rahmat-Nya kepada setiap makhluk ciptaan-Nya diatas bumi ini, sholawat serta
salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar Muhammad Saw.
Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas terselesaikannya tugas
akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang
telah membantu diantara lain:
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak
Umar, ST,
M.T.,
selaku
Ketua
Jurusan Teknik
Elektro
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T., selaku Pembimbing I Tugas Akhir sekaligus
Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas
akhir ini dapat terselesaikan.
4.
Bapak Agus Supardi, S.T, M.T., yang telah memberikan dukungan, bimbingan, serta
arahan dengan sabar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5.
Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
iv
Surakarta.
6.
Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf Laboratorium Teknik
Elektro yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis
selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
7.
Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE, GOS, Unit
Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta atas kekeluargaan dan
persahabatan yang terjalin selama ini.
8.
Teman-teman kos khususnya Agung, Junaidi, Afif, Didik, Reza dan Danang yang selama
ini membantu saya dan telah menjadi keluarga kedua.
9.
Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang tidak dapat
penulis sampaikan satu per satu.
Dengan
memberikan
segala
manfaat
kerendahan
kepada
hati
semua
penulis
pihak
berharap
dan
bagi
semoga
penulis
karya
sendiri
ini
pada
khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat
membangun.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis
v
2015
MOTTO
“Kegagalan adalah awal dari keberhasilan,jadi jangan pantang menyerah”
”Pengalaman adalah guru paling berharga agar tidak jatuh pada lubang yang sama”
“Hidup terlampau singkat untuk dilewatkan bersama pilihan yang salah”
“Jangan memuaskan diri dengan apa yang ada”
“Mensyukuri apa yang ada dan membuatnya produktif”
vi
PERSEMBAHAN
Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk :
1. Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau
kucurkan padaku.
2. Nabi Muhammad saw, sang pewaris wahyu sebagai pembawa jalan kebenaran.
3. Kedua orang tuaku dirumah, yang selalu memberikan dorongan dan motivasi serta
segala dukungan yang tiada tara.
4. Dewi Puspitasari yang selalu menyuport, mendampingi, memberi semangat tanpa
lelah, sabar dan ikhlas.
5. Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terima kasih untuk setiap canda,
tawa,sedih dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri.
6. Teman – teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Agung, Junaidi, Afif, Reza,
Didik, dan Danang.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.............................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
iv
MOTTO.................................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN .................................................................................................
vii
DAFTAR ISI .........................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .................................................................................................
xii
DAFTAR KONTRIBUSI......................................................................................
xiii
ABSTRAKSI.........................................................................................................
xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang......................................................................................
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................
1.3 Batasan Masalah ...................................................................................
1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................
1
2
3
3
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Telaah Penelitian ..................................................................................
5
2.2 Landasan Teori .....................................................................................
6
2.2.1 Sejarah Sel Surya .........................................................................
6
2.2.2 Spesifikasi Sel Surya ...................................................................
8
2.2.2.1 Dasar Sel Surya .................................................................
8
2.2.2.2 Perkembangan Sel Surya...................................................
8
viii
2.2.2.3 Energi Listrik ....................................................................
9
2.2.2.4 Faktor Pengoperasian Sel Surya........................................
10
2.2.2.5 Photovoltaic (PV) Generator .............................................
12
2.2.3 Arus dan Tegangan ......................................................................
12
2.2.3.1 Daya ..................................................................................
14
2.2.4 Teori Dasar Pompa ......................................................................
15
2.2.4.1 Pompa Air Tenaga Surya ..................................................
15
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian .................................................................................
16
3.1.1 Persiapan yang Dilakukan .................................................................
16
3.1.2 Bahan dan Peralatan ..........................................................................
16
3.1.2.1 Bahan.................................................................................
16
3.1.2.2 Peralatan ............................................................................
18
3.1.3 Waktu dan Tempat.............................................................................
18
3.1.3.1 Pengambilan Data ...........................................................................
18
3.2 Diagram Penelitian ...............................................................................
19
3.2.1 Urutan Penelitian ...............................................................................
19
3.2.2 Diagram Alur Penelitian ....................................................................
20
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .....................................................................................
28
4.2 Analisa ..................................................................................................
29
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...........................................................................................
ix
37
5.2 Saran .....................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
39
LAMPIRAN ..........................................................................................................
40
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Karakteristik penurunan voltage terhadap kenaikan temperature ........................
10
Gambar 4.1 Solar Charge Controler View Star ......................................................................
23
Gambar 4.2 Modul Surya 100W yang disusun secara parallel ...............................................
24
Gambar 4.3 Accu GS Astra 3 A/h ..........................................................................................
25
Gambar 4.4 Pompa Air DC menggunakan motor Starter .......................................................
26
Gambar 4.5 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 1 meter ..................
35
Gambar 4.6 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 2 meter ..................
36
Gambar 4.7 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 3 meter ..................
36
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Panel Surya ......................................................................................
16
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pompa Air Berdasarkan Variasi Kedalaman Air 1 meter, 2 meter, 3
meter ..................................................................................................................................
17
xii
xii
xii
ABSTRAKSI
Semakin meningkat kebutuhan energi listrik maka usaha manusia untuk
mengeksploitasi sumber energi habis pakai turut meningkat. Mengingat terbatasnya
persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti
energi matahari, energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dan energi
lainnya. Saat ini penggunaan solar sel semakin dikembangkan sebagai salah satu
alternatif sumber pembangkit listrik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja pompa air dengan
menggunakan tenaga surya, dan pengamatan yang dilakukan adalah terkait dengan
kedalaman sumber air, intensitas yang dihasilkan solar sel, dan debit air yang
dihasilkan pompa air.
Penelitian dan analisa yg dilakukan menunjukan bahwa pompa air
memperoleh debit tertinggi ketika sumber air pada kedalaman 1 meter, dengan
keluaran air sebanyak 21 liter per menit. debit air terendah adalah ketika sumber air
terletak pada kedalaman 3 meter, dengan keluaran air sebanyak 19 liter. Pompa air
bekerja paling lama yaitu ketika intensitas cahaya 82.200 LUX pada kedalaman 1
meter, dapat bekerja selama 3,90 menit. Berbanding terbalik ketika intensitas cahaya
0 LUX pada kedalaman 3 meter, hanya mamperoleh waktu 2,34 menit, hal ini
disebabkan karena intensitas cahaya akan turut membantu menyumplai beterai atau
accu.
Kata kunci :accu, intensitas cahaya, lux, pompa air, solar cell
xiv
TUGAS AKHIR
Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk Mencapai
Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh:
FITRIADI SAPUTRA
D400110059
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
SURAKARTA
2015
i
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak pernah lelah
memberikan rahmat-Nya kepada setiap makhluk ciptaan-Nya diatas bumi ini, sholawat serta
salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar Muhammad Saw.
Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas terselesaikannya tugas
akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang
telah membantu diantara lain:
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak
Umar, ST,
M.T.,
selaku
Ketua
Jurusan Teknik
Elektro
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T., selaku Pembimbing I Tugas Akhir sekaligus
Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas
akhir ini dapat terselesaikan.
4.
Bapak Agus Supardi, S.T, M.T., yang telah memberikan dukungan, bimbingan, serta
arahan dengan sabar sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5.
Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
iv
Surakarta.
6.
Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf Laboratorium Teknik
Elektro yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis
selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
7.
Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE, GOS, Unit
Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta atas kekeluargaan dan
persahabatan yang terjalin selama ini.
8.
Teman-teman kos khususnya Agung, Junaidi, Afif, Didik, Reza dan Danang yang selama
ini membantu saya dan telah menjadi keluarga kedua.
9.
Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang tidak dapat
penulis sampaikan satu per satu.
Dengan
memberikan
segala
manfaat
kerendahan
kepada
hati
semua
penulis
pihak
berharap
dan
bagi
semoga
penulis
karya
sendiri
ini
pada
khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat
membangun.
Wassalamualaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Penulis
v
2015
MOTTO
“Kegagalan adalah awal dari keberhasilan,jadi jangan pantang menyerah”
”Pengalaman adalah guru paling berharga agar tidak jatuh pada lubang yang sama”
“Hidup terlampau singkat untuk dilewatkan bersama pilihan yang salah”
“Jangan memuaskan diri dengan apa yang ada”
“Mensyukuri apa yang ada dan membuatnya produktif”
vi
PERSEMBAHAN
Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk :
1. Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau
kucurkan padaku.
2. Nabi Muhammad saw, sang pewaris wahyu sebagai pembawa jalan kebenaran.
3. Kedua orang tuaku dirumah, yang selalu memberikan dorongan dan motivasi serta
segala dukungan yang tiada tara.
4. Dewi Puspitasari yang selalu menyuport, mendampingi, memberi semangat tanpa
lelah, sabar dan ikhlas.
5. Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terima kasih untuk setiap canda,
tawa,sedih dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri.
6. Teman – teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Agung, Junaidi, Afif, Reza,
Didik, dan Danang.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.............................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................
iii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
iv
MOTTO.................................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN .................................................................................................
vii
DAFTAR ISI .........................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .................................................................................................
xii
DAFTAR KONTRIBUSI......................................................................................
xiii
ABSTRAKSI.........................................................................................................
xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang......................................................................................
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................
1.3 Batasan Masalah ...................................................................................
1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................
1
2
3
3
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Telaah Penelitian ..................................................................................
5
2.2 Landasan Teori .....................................................................................
6
2.2.1 Sejarah Sel Surya .........................................................................
6
2.2.2 Spesifikasi Sel Surya ...................................................................
8
2.2.2.1 Dasar Sel Surya .................................................................
8
2.2.2.2 Perkembangan Sel Surya...................................................
8
viii
2.2.2.3 Energi Listrik ....................................................................
9
2.2.2.4 Faktor Pengoperasian Sel Surya........................................
10
2.2.2.5 Photovoltaic (PV) Generator .............................................
12
2.2.3 Arus dan Tegangan ......................................................................
12
2.2.3.1 Daya ..................................................................................
14
2.2.4 Teori Dasar Pompa ......................................................................
15
2.2.4.1 Pompa Air Tenaga Surya ..................................................
15
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian .................................................................................
16
3.1.1 Persiapan yang Dilakukan .................................................................
16
3.1.2 Bahan dan Peralatan ..........................................................................
16
3.1.2.1 Bahan.................................................................................
16
3.1.2.2 Peralatan ............................................................................
18
3.1.3 Waktu dan Tempat.............................................................................
18
3.1.3.1 Pengambilan Data ...........................................................................
18
3.2 Diagram Penelitian ...............................................................................
19
3.2.1 Urutan Penelitian ...............................................................................
19
3.2.2 Diagram Alur Penelitian ....................................................................
20
BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .....................................................................................
28
4.2 Analisa ..................................................................................................
29
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...........................................................................................
ix
37
5.2 Saran .....................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
39
LAMPIRAN ..........................................................................................................
40
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Karakteristik penurunan voltage terhadap kenaikan temperature ........................
10
Gambar 4.1 Solar Charge Controler View Star ......................................................................
23
Gambar 4.2 Modul Surya 100W yang disusun secara parallel ...............................................
24
Gambar 4.3 Accu GS Astra 3 A/h ..........................................................................................
25
Gambar 4.4 Pompa Air DC menggunakan motor Starter .......................................................
26
Gambar 4.5 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 1 meter ..................
35
Gambar 4.6 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 2 meter ..................
36
Gambar 4.7 Daya tahan aki terhadap intensitas cahaya pada kedalaman 3 meter ..................
36
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Spesifikasi Panel Surya ......................................................................................
16
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pompa Air Berdasarkan Variasi Kedalaman Air 1 meter, 2 meter, 3
meter ..................................................................................................................................
17
xii
xii
xii
ABSTRAKSI
Semakin meningkat kebutuhan energi listrik maka usaha manusia untuk
mengeksploitasi sumber energi habis pakai turut meningkat. Mengingat terbatasnya
persediaan sumber energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti
energi matahari, energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dan energi
lainnya. Saat ini penggunaan solar sel semakin dikembangkan sebagai salah satu
alternatif sumber pembangkit listrik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja pompa air dengan
menggunakan tenaga surya, dan pengamatan yang dilakukan adalah terkait dengan
kedalaman sumber air, intensitas yang dihasilkan solar sel, dan debit air yang
dihasilkan pompa air.
Penelitian dan analisa yg dilakukan menunjukan bahwa pompa air
memperoleh debit tertinggi ketika sumber air pada kedalaman 1 meter, dengan
keluaran air sebanyak 21 liter per menit. debit air terendah adalah ketika sumber air
terletak pada kedalaman 3 meter, dengan keluaran air sebanyak 19 liter. Pompa air
bekerja paling lama yaitu ketika intensitas cahaya 82.200 LUX pada kedalaman 1
meter, dapat bekerja selama 3,90 menit. Berbanding terbalik ketika intensitas cahaya
0 LUX pada kedalaman 3 meter, hanya mamperoleh waktu 2,34 menit, hal ini
disebabkan karena intensitas cahaya akan turut membantu menyumplai beterai atau
accu.
Kata kunci :accu, intensitas cahaya, lux, pompa air, solar cell
xiv