pengembangan panel surya untuk pengganti

LAPORAN AKHIR PKM-KC
Pengembangan Kompor Listrik Berbasis Solar Panel
Sebagai Alternatif Pengganti Kompor Gas

BIDANG KEGIATAN
PKM-KC

DIUSULKAN OLEH :
Mohammad Iqsan
Rachmat Rinaldo
Beni Rizki Mulyono
Susanto
Rezimi Fadri

2011440032 / 2011
2011440034 / 2011
2011440090 / 2011
2013447006 / 2013
2013447005 / 2013

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

JAKARTA
2014

1

HALAMAN PENGESAHAN
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
1. Judul Kegiatan

: Pengembangan Kompor Listrik Berbasis Solar Panel
Sebagai Alternatif Pengganti Kompor Gas
2. Bidang Kegiatan
: PKM-KC
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Mohammad Iqsan
b. NIM
: 2011440032
c. Jurusan
: Teknik Mesin

d. Universitas/Institut/Politeknik
: Universitas Muhammadiyah Jakarta
e. Alamat Rumah dan No.Telp/HP : Jl. Salemba Tengah XII No. c 65A
083898376655
f. Alamat Email
: miqsan23@gmail.com
4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 5 orang
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Ir. Syawaluddin, MM, MT
b. NIDN
: 0302065402
c. Alamat Rumah dan No. Telp/HP : Jl. Mauder XV Blok DE 6-30 BintaroTangerang
Selatan
085287579494
6. Biaya Kegiatan Total
a. DIKTI
b. Sumber lain
7. Jangka Waktu Pelaksanaan

: Rp. 12.500.000,: : 5 bulan
Jakarta, 26 Juli 2014

Menyetujui,
Wakil Dekan III Bidang Kemahasiswaan

Irfan Purnawan, ST, M.Chem.Eng
NID. 0314037204

Wakil Rektor III Bidang Kemahasiswaan

Ketua Pelaksana Kegiatan,

Mohammad Iqsan
NIM. 2011440032
Dosen Pendamping,

Ir. Syawaluddin, MM, MT
NIDN. 0302065402

2

ABSTRAK
Dewasa ini kebutuhan manusia akan energi fosil makin meningkat, dan
cadangannya pun berangsur menipis setiap tahun. Konsumsi BBM, LPG dan
batubara makin meningkat tiap tahun tanpa diimbangi dengan sumberdaya baru
dari energi fosil dikarenakan membutuhkan waktu yang sangat lama, untuk itu
perlu pemberdayaan energi baru dan terbarukan semisal pemanfaatan angin, arus
air dan tenaga surya. Untuk itu dalam proposal ini kami mencoba untuk
mengembangkan sumber energi baru dan terbarukan berupa pemanfaatan energi
matahari ( sinar matahari ) sebagai alternatif energi atau umum disebut solar cell /
panel surya. Dalam hal ini kami mencoba menyajikan pemanfaatan energi surya
sebagai sumber penghasil listrik untuk kemudian dapat dimanfaatkan sebagai
sumber tenaga pada kompor listrik, ini bertujuan untuk dapat mengurangi
penggunaan kompor minyak ataupun LPG. Pemanfaatan energi surya sendiri
dewasa ini sudah banyak digunakan, namun kami mencoba menyajikan
penggunaan tenaga surya tersebut sebagai bentuk alternatif dari energi fosil yang
digunakan untuk keperluan memasak pada rumah tangga.
Kata kunci : panel surya, kompor listrik, kompor gas, charge controller, inverter.

3

KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji penulis panjatkan kepada Allah SWT Maha pemberi
ilmu, yang dengan kekuasaan-NYA memercikkan secercah hidayah serta izin
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan akhir Program Kreativitas
Mahasiswa ini dengan penuh perjuangan.
Laporan akhir ini dapat selesai karena adanya bantuan dan dukungan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati perkenankanlah
penulis menyampaikan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah membantu
dalam penyelesaian laporan akhir ini, terutama kepada Dosen pembimbing Bapak
Ir. Syawaluddin, MM,MT yang telah meluangkan waktu dan pemikirannya dalam
mengkoreksi serta memberikan masukan positif dalam penyusunan laporan akhir
Program Kreatifitas Mahasiswa ini..
Terselesaikannya laporan akhir Program Kreativitas Mahasiswa ini penulis
berharap agar aplikasi yang penulis buat dapat diproduksi secara massal dan
menjadi perhatian bersama sebagai manfaat bagi masyarakat luas.

4

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah ..........................................................................................1
Perumusan Masalah ................................................................................................1
Tujuan Program ......................................................................................................1
Luaran yang Diharapkan ........................................................................................1
II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................2
III. METODE PELAKSANAAN ........................................................................4
IV. PELAKSANAAN PROGRAM .....................................................................5
Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................................5
Jadwal Pelaksanaan ................................................................................................5
Instrumen Pelaksanaan ...........................................................................................6
Realisasi Biaya .......................................................................................................7
V. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................7
VI. KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................................8

VII. DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................8
LAMPIRAN………………………………………………………………………9

I.

PENDAHULUAN
.
1.1 LatarBelakangMasalah
Tingginya konsumsi dari penggunaan bahan bakar berbasis fosil dapat
berdampak pada habisnya sumberdaya tersebut suatu saat nanti, belum lagi
energi fosil membutuhkan waku yg sangat lama untuk proses
terbentuknya, dan membutuhkan biaya yang sangat besar untuk melaukan
proses produksinya. Untuk itu perlu adanya pengembangan energi baru
dan terbarukan sebagai sumber energi alternatif.
Didalam penelitian ini kami mencoba mengembangkan energi alternatif
dari sinar matahari / sollar cell sebagai sumber energi yang dapat
menghasilkan energi listrik ( DC ) untuk kemudian di ubah sebagai smber
energi bagi kompor listrik ( AC ).
Dalam hal ini kami mencoba menjadikan listik hasil dari sollar cell untuk
menggatikan penggunaan bahan bakar fosil ( BBM / LPG ) yang

umumnya digunakan untuk kompor dalam kebutuhan rumah tangga seharihari.
1.2 PerumusanMasalah
Penelitian ini dimaksudkan untuk :
a.Mengetahui kelayakan kompor listrik berbasis tenaga surya sebagai
alternatif dari kompor LPG.
b.Pengembangan dari potensi sumber daya listrik berbasis tenaga surya
beserta aplikasinya
1.3 Tujuan Program
Penelitian ini memiliki tujuan yaitu:
a.Mencari alternatif energi selain energi fosil sebagai sumber energi untuk
kebutuhan rumah tangga, dalam hal ini kompor listrik berbasis tenaga
surya.
b.Mensimulasikan cara kerja sistem sollar cell pada aplikasi kompor listrik
beserta perhitungan rencananya
1.4 Luaran yang Diharapkan
Penelitian ini memiliki potensi luaran yang akan dituju yaitu:
a.Publikasi artikel penelitian ilmiah di tingkat nasional dan internasional.
b.Desain sistem kompor listrik berbasis tenaga surya ini dapat diproduksi
secara masal
1.5 Kegunaan Program

Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya :
a.Sebagai bahan masukan bagi perkembangan aplikasi panel surya sebagai
energi alternatif dan aplikatif.
b.Menambah pengetahuan tentang energi baru dan terbarukan, khususnya
panel surya beserta aplikasinya.

II.

TINJAUAN PUSTAKA :
Perancangan system kompor listrik dengan panel surya :

Gambar 1. Skema rancangan panel surya

Skema di atas adalah gambar sederhana dari perencanaan sistem solar energi
sebagai sumber energi kompor listrik. Untuk itu perlu melakukan analisa hitung
perencanaan kompor listrik, dengan ini kami mencoba melakukan analisa pada
kompor listrik 1 (satu) tungku dengan daya maksimal 600 watt.
Dengan perincian sebagai berikut :
Sebuah kompor listrik dengan daya 600 watt, asumsi penggunaan 5 jam/hari. Jadi
energy yang dibutuhkan = 600 watt x 1 jam = 600 watt hour (Wh).

Gambar 2. Kompor listrik

- Sistem pemanasan dengan kawat koil elemen
- Body plat besi
- Daya bisa diatur antara 300 – 600 W
Panel surya
Energi / jam efektif sinar matahari = 600 Wh / 5 jam = 120 watt
Dalam hal ini kami menggunakan panel surya 120 Wp,dengan panel surya 100 W
+ 20 W dipasang seri. Maka selama sehari dengan waktu efektif penyimpanan 5
jam/hari, panel listrik ini mampu mensuplay kebutuhan listrik sebesar 120 watt x
5 jam = 600 watt/jam

Gambar 3. Panel surya

Specification Products :
Panel surya 100 WP
:
- Maximum Power ( Pmax) 100 W
20Wp

- Voltage at Pmax ( Vmp) 18.7V
- Current at Pmax ( Imp) 5.35A

Panel surya 20 WP
- Max Power ( Wp) :
- Voltage at Pmax ( Vmp) 17.2V
- Current at Pmax ( Imp) 1.17A

- Short circuit current ( Isc) 5.72A
1.3A
- Open circuit voltage ( Voc) 22, 8V
21.6V
- Dimension ( mm) : 1195x 541x 40
293 x 23
- Weight ( kg) : 8, 0 kg

- Short circuit current ( Isc)
- Open circuit voltage ( Voc)
- Dimension ( mm) : 639 x
- Weight ( kg) : 2.4 kg

Kebutuhan Baterai
Battery yang digunakan adalah battery yang khusus untuk solar system,
dari jenis Seak Lead Acud (SLA) atau Valve Regulated Lead Acid (VRLA).
Ukuran battery ditentukan berdasarkan tegangan dalam satuan Volt (V) dan daya
dalam satuan Ampere Jam (AH), dipasaran yang umum digunakan adalah battery
dengan daya 12V atau 24 Volt. Kebutuhan battery harus juga mempertimbangkan
hari otonomi, atau hari-hari dimana matahari tidak bisa terbit karena cuaca,
biasanya diperhitungkan agar system tetap aktif walaupun cuaca mendung,
sehingga PV system tidak bisa mengkonversi daya matahari adalah selama 3 hari,
karenanya kebutuhan daya perhari harus dikalikan dengan 3. Disamping itu juga
harus diperhitungkan faktor efesiensi battery dan pada saat pemakaian battery
tidak boleh dipakai sampai semua daya habis.
Kapasitas Battery = (Total daya x 3) / (0,85 x 0,6 x 12)
= (102*3) / (0,6 x 0,85 x 12) = 50 Ah
Karena dipasaran tidak ada baterai dengan kapasitas 41,7Ah maka dipilih
baterai dengan kapasitas 65Ah 12V untuk keandalan system, apa bila memakai
baterai dengan kapasitas 65Ah maka baterai mampu menyimpan daya sebesar
65Ah x 12V= 780Wh. Jika digunakan untuk mensuplai beban sebesar 102Wh
mampu melayani listrik selama 780Wh / 102Wh =7,6 hour. Maksimum jumlah
daya listrik ini tidaklah semuanya digunakan oleh peralatan listrik karena kurang
lebih 20% akan digunakan inverter untuk beroperasi, sehingga daya listrik dari
baterai yang bersih dapat digunakan oleh peralatan listrik adalah sebesar 780 (20% x 780) = 624 Wh.

Gambar 4. ACCU
Kebutuhan Solar Charge Controller

Untuk menghitung kebutuhan solar charge controller, Dan yang harus
diperhatikan adalah angka Isc (short circuit current), nilainya dikalikan dengan
jumlah panel surya, hasilnya merupakan nilai berapa nilai minimal dari charge
controller yang dibutuhkan Daya solar charge controller = (1 x 5.72A) + (1 x
1,3A) = 7,02A

Gambar 5 Solar charge controller

Kebutuhan inverter
Satuan ukuran Inverter adalah Watt. Untuk aalat-alat listrik AC yang perlu
ditenagai oleh system surya perlu kita ketahui kapasitas Inverter berapa watt yang
harus dipilih. Caranya adalah memilih Inverter yang berkemampuan memasok
daya
semaksimal
keperluan
gabungan
beban
alat-alat
AC.
Alat AC / beban terdiri dari : 1 unit Kompor listrik yang berdaya 300 Watt
Asumsi yg digunakan adalah inverter dengan kapasitas 500 Watt..

Gambar 6. Inverter DC – AC 500 W

III.

METODE PENDEKATAN
. 3.1. Bahan penelitian
Dengan menggunakan panel surya sebagai sumber Lctual, maka perlu kita
lakukan pengujian pada kemampuan aki sebagai back up source saat panel surya
tidak berfungsi.
III.3.
Peralatan penelitian
Penghitungan daya Lctual yang dapat dihasilkan system panel surya dengan
AVO meter, dan mengetahui kemampuan kerja kompor listrik saat panel surya
tidak berfungsi (keadaan hujan / malam hari) dimana kompor menggunakan daya
yg dihasilkan AKI.
III.4. Cara kerja
a.
Analisis data dan penghitungan kebutuhan panel surya.
b.
Pengumpulan material projek panel surya.
c.
Konstruksi system panel surya pada rumah tangga.
d.
Penentuan titik / lokasi pemasangan panel surya.
e.
Penggecekan output voltage dan ampere pada panel surya (sampai posisi
aki terisi penuh).
f.
Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by solar cell
(mengecek output pada kompor listrik) apakah terjadi drop tegangan.
g.
Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by ACCU
(mengecek kemampuan aki sebagai back up source) sampai aki dalam
keadaan kosong (mengetahui lama pemakaian, apakah sesuai dengan
perhitungan).
h.
Diagram alir penelitian.

Gambar 7. Diagram alir penelitian
3.4. Cara Analisis Data
a. Menganalisis stabilitas output voltase dan arus pada panel surya sebagai sumber
voltase dan arus listrik.
b. Menganalisis sabilitas voltase dan arus pada kompor listrik, serta kemampuan
kompor dari segi fungsi.
c. Menganalisis kemampuan ACCU/Batre sebagai penyimpan arus listrik saat panel
surya tidak beroperasi (daya tahan ACCU).

IV.

PELAKSANAAN PROGRAM
4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Waktu pelaksanaan pembuatan Pkm ini adalah 09 februari 2014 hingga 18
Juni 2014. Tempat Pelaksanaan di Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Jakarta, dengan pemilihan lokasi atap yang dapat terkena
sinar matahari langsung tanpa hambatan.
4.2 Jadwal Faktual Pelaksanaan
No.

1

2

Tanggal

Kegiatan
Catatan:
- Pembelian bahan tahap pertama
- Untuk pembelian utama, kami memfokuskan
pada
a. Panel surya
09 februari 2014
b. Battery
c. Change controler
d. Inverter
Dokumen Pendukung:kwitansi pembelian
23 februari 2014 Catatan:
- Pembelian bahan tahap kedua
- Dalam tahap kedua kami melakukan pembelian
bahan berupa
a. Kabel instalasi 2x 1.5 supreme
b. Pipa galvanis ¾ inchi
Dengan panjang perbatang = 6m
c. Kompor listrik

Dokumen Pendukung:kwitansi pembelian

3

08 maret 2014

4

29 april 2014

5

18 juni 2014

Catatan:
- Fabrikasi
- Dalam fabrikasi ini, kami melakukan
perancangan terhadap tiang suport panel surya
Dokumen Pendukung:
Catatan:
- Instalasi
- Sebelum melakukan instalasi, kami melakukan
sewa alat guna kelangsungan pembuatan
instalasi yang berupa
a. Mesin las
b. Hand bor
c. Alat instalasi listrik
- Pada instalasi, kami membuat tiang suport
panel surya dengan cara memotong dan
menyambung sesuai design menggunakan
mesin las dan melubangi pada bagian dudukan
panel surya menggunakan hand bor
Dokumen Pendukung:
Catatan:
- Pengujian
- Dalam pengujian ini kami melakukannya
dengan menyewa beberapa alat untuk menguji
yaitu
a. Infrared thermometer
b. Avometer
c. Tang ampere
Dokumen Pendukung:

Tabel 1. Jadwal faktual pelaksanaan
4.3 Instrumen Pelaksanaan
Instrumen dalam pelaksanaan ini adalah :
a. Panel surya
h.Mesin las
b. Baterry
i. Hand bor
c. Charge controller
j. Tang lengkap
d. Inverter
k.Infrared thermometer
e. Kompor listrik
l. Avometer
f. Kabel instalasi 2x1,5 supreme
m. Lakban hitam isolasi
g. Pipa galvanis ¾ inchi

4.4 Rekapitulasi Rancangan dan Realisasi Biaya
Dari dana yang terserap, 70% diantaranya dialokasikan untuk membeli
barang habis pakai dan sewa alat untuk proses instalasi dan pengujian.
Sedang 30% sisanya dialokasikan untuk biaya akomodasi, pembelian alat
tulis dan kebutuhan penunjang pembuatan laporan pkm.
Adapun alokasi 70% dana adalah sebagai berikut:
1. Pembelian Modul Panel surya @100wp sebanyak 2 unit
2. Pembelian ACCU 100ah VLRA sebanyak 1unit
3. Pembelian kompor induksi 600 watt sebanyak 1unit
4. Pembelian Charge controller 1unit
5. Pembelian Power Inverter 1unit
6. Pembelian kabel instalasi 1roll
7. Pembelian dan instalasi bracket panel surya
8. Penyewaan alat
8.1.
Penyewaan infrared thermometer
8.2.
Penyewaan alat instalasi
8.3.
Penyewaan alat ukur
V.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang dicapai dari pengujian panel surya berkisar pada tegangan output yang dihasilkan dari panel surya yang dipasang pararel sebesar 200 wp.
Dalam pengujian ini, kami mengujinya dengan memasak mie instant.
No
.

Jam

Temperatur
permukaan

Voltage
out-put

Ampere

1

08 : 00

32

15

9.8

2

09 : 00

35

17

10.8

3

10 : 00

36

18

11.4

4

11 : 00

39

19

11.8

5

12 : 00

41

22

12

6

13 : 00

42

22

12.5

7

14 : 00

42

22

13.9

8

15 : 00

39

20

12

9

16 : 00

37

19

11.5

10

17 : 00

35

17

10.8

Tabel 2. Pengujian pada panel surya

VI.

KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari data pengujian diatas kita mendapatkan beberapa nilai tegangan output yang dihasilkan tiap jam. Data tersebut juga menunjukan perbandingan
lurus yang didapat dari panas yang diterima pada permukaan panel surya
dengan arus yang dihasilkan.
Instalasi pararel memungkinkan terjadinya pengisian cepat dikarenakan
arus yang dihasilkan akan lebih besar untuk mensuplay aki sebagai sumber
daya untuk kompor listrik.
6.2 Saran
Untuk mengoptimalkan sistem yang sudah berjalan . kami menyarankan
untuk menghilangkan rugi daya akibat dari perubahan tegangan DC yang
dihasilkan panel surya untuk kemudian dirubah menjadi tegangan AC sebagai
tegangan kerja dengan cara membuat kompor listrik dengan tegangan kerja
DC , diharapkan sistem kerja lebih optimal karena tidak adanya perubahan
tegangan kerja

VII.

DAFTAR PUSTAKA
.
Pudjanarsa, Astu dan Nursuhud, Djati, Mesin Konversi Energi, PT ANDI Yogyakarta,
Yogyakarta, 2006
Saputra, Wasana, Tugas Akhir S1 Rancang Bangun Solar Tracking System Untuk
Mengoptimalkan Penyerapan Energi Matahari Pada Solar Sel, Universitas Indonesia,
Depok, 2008
Fazman, Mohammad, Thesis S2 Design and Development of Sollar Tracking, Universiti
Teknologi Malaysia, 2010
Widodo, Rusmito Tjatur, Solar Sel: Sumber Energi Masa Depan yang RamahLingkungan,
Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya,2003
Prasetyo, Eri. (1999). Dasar Fisika Energi. Jakarta: Gunadarma Jakarta.
Lane, Bill, Tugas Akhir S1 Solar Tracker,Claveland State University, 2008
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta, 1993
Gideon, Richard, Schematic For Sun Tracking, 2005
Malvino, Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronik, Edisi pertama, PT Salemba Teknika,
Jakarta, 2003
Ahmad, Azizul Bin, Thesis S2 Boost Converter For Stand Alone Photovoltaic Power
Supply, Universiti Teknologi Malaysia, 2010

LAMPIRAN
1.

Nota
4.Nota pembelian charge control

2. Nota pembelian inverter

3.

pembelian

panel

5.Nota pembelian kompor

Nota pembelian battery

surya

6. instalasi Panel surya
8.panel surya terpasang

7. Instalasi kompor listrik

9.Pengujian infrared