Uji Sel Surya Sebagai Pengganti Sumber D
Uji Sel Surya Sebagai Pengganti Sumber Daya
Accu 12vdc untuk Suplai Daya Kulkas Portabel
Pada Mobil
Syifaul Fuada
Pascasarjana S2, Teknik Mikroelektronika STEI Institut Teknologi Bandung (ITB)
Jln. Ganesha No.10 Bandung, 40132, JABAR, Indonesia.
[email protected]
Abstrak—Kulkas portabel didesain industri agar bersifat praktis
dan dapat dibawa kemana-mana termasuk dalam perjalanan.
Namun apabila suplai daya menggunakan accu mobul dan
dilakukan secara terus menerus dapat memperpendek umur
accu mobil, dampaknya terjadi gangguan pada mesin dan sistem
starter sehingga menyebabkan mobil sering mogok. Peneliti
mengembangkan sistem kulkas portabel dengan suplai daya sel
surya yang ditempatkan pada bagian atas mobil. Penelitian ini
terbatas pada (1) pengaruh performa mobil apabila daya kulkas
diambil dari daya accu 12VDC dan (2) pengujian sel surya
sebagai supply daya listrik untuk kulkas. Peneliti menggunakan
suplai daya ac sebagai variabel kontrol untuk membandingkan
kinerja kulkas menggunakan accu mobil untuk mode panas dan
dingin dengan kinerja kulkas menggunakan ac jala-jala 220V.
Pengujian sel surya dilakukan untuk mengetahui kelayakan
pemakaian untuk mengganti fungsi suplai daya accu 12VDC dan
performa stabil seperti sumber ac 220V
Kata Kunci: Kulkas Portabel, Sel Surya, Mobil
I. LATAR BELAKANG MASALAH
Kulkas adalah sebuah alat rumah tangga listrik yang
menggunakan proses pendingin untuk mengawetkan
makanan/minuman. Berbagai penelitian tentang kulkas hemat
energi yang ramah lingkungan telah terus dikembangkan,
seperti yang dilakukan [1-3] serta modivikasinya untuk
keperluan pendidikan [4].
Kini teknologi kulkas tidak hanya digunakan sebagai
pendingin namun dapat digunakan sebagai alat pemanas (Two
in One). Kulkas dengan mode Hot dan Cool ini tidak
mengherankan lagi bagi sebagian kalangan masyarakat,
karena saat ini sudah banyak produk lemari es dengan dengan
variasi yang berbeda satu sama lain, yang kegunaannya untuk
berbagai cara. Fungsi cool pada kulkas umumnya digunakan
untuk mendinginkan bahan makanan dan menyimpan
kebutuhan sehari-hari, seperti daging, ikan, sayur-sayuran,
buah-buahan dan minuman kaleng, minuman
botol dan lainnya agar dapat bertahan dalam beberapa hari
kemudian. Sedangkan fungsi hot untuk menghangatkan
makanan yang sudah masak supaya masakan yang diinginkan
tetap hangat dan sedap dimakan seperti gulai, rendang, tumis,
dan minuman hangat [5].
Kulkas juga sudah tersedia dalam bentuk portabel
sehingga pengguna dapat membawa kulkas di manapun
berada, termasuk saat dalam perjalanan. Penelitian kulkas
portable dilakukan oleh Hakim dengan patent berjudul
“Kulkas Berjalan Ekonomis dan Hemat Energi (Coolbox)”
dimana telah dibuat kulkas yang diimplementasikan pada
container sepeda motor. Bahan utama terbuat dari
termoelektrik yang ramah lingkungan. Hal ini karena bahan
kimia yang digunakan dalam siklus kerja lemari es dapat
merusak struktur lapisan O3 (ozone) udara. Alat dilengkapi
kipas sebagai pemercepat pendinginan, maksimal sampai 10oC
[6].
Sedangkan pada penelitian ini menggunakan kulkas hot
and cool portable yang sudah tersedia dipasaran lokal yang
diimplementasikan pada kendaraan roda empat, khususnya
mobil. Permasalahan yang ditemukan adalah diperlukannya
energi suplai tambahan agar kulkas tidak hanya mengambil
daya listrik dari baterai mobil. Sistem pendingin seperti kulkas
tersebut membutuhkan daya yang besar, sehingga perlu
terobosan baru agar tidak memperpendek umur baterai mobil.
Rancangan yang ditawarkan adalah berbasis sel surya
sebagai kebutuhan daya utama yang menyuplai kulkas.
Peneltian tentang kulkas yang disuplai oleh sel surya
dilakukan oleh [7-10], namun aplikasinya adalah untuk kulkas
rumah/ househoold.
Pada penelitian ini, sel surya lebih difokuskan untuk
keperluan suplai kulkas dalam mobil yang mana sel surya
tersebut ditempatkan dibagian atas mobil Sehingga apabila
bagian atas mobil oleh sel surya maka sudah cukup untuk
menyimpan energi listrik dalam accu dan kemudian dapat
digunakan untuk menyuplai daya kulkas. Konsumsi bahan
bakar pada mobil juga dapat dihemat meskipun menyuplai
daya kulkas tersebut.
II. TUJUAN DAN RUANG LINGKUP
Tujuan dari penelitian ini adalah melihat pengaruh
performa mobil apabila daya kulkas diambil dari daya accu
12VDC dan pengujian sel surya sebagai supply daya listrik
untuk kulkas. Hasilnya dapat digunakan sebagai referensi
keberhasilan rancangan. Penelitian ini tidak mencakup
tentang: (1) analisis kebutuhan daya kulkas (Voltage, Current,
Power, time duration), (2) analisis rancangan pencatu daya
yang menggunakan sel surya, (3) pengujian system
keseluruhan dan (4) analisa kinerja berdasarkan metric.
30
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
III. METODE
A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Kegiatan ini dilaksanakan selama 5 bulan yakni februari
2014 sampai juli 2014. Perangkaian komponen dan uji coba
alat dilakukan di Universitas Negeri Malang.
B. Skema Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental melalui skema yang
telah disusun oleh penulis. Sebagaimana tujuan penelitian,
maka penelitian ini dibagi menjadi dua skema yakni:
1. Pengujian kulkas menggunakan accu 12VDC pada ruang
terbuka dan pengaruhnya jika digunakan pada kendaraan
roda empat dalam hal ini adalah mobil,. Instrumen yang
digunakan adalah alat ukur termometer untuk mengetahui
suhu kulkas baik mode panas atau dingin dan accu 12VDC
pada mobil Honda Acord.
2. Pengujian kulkas dengan sumber energi sel surya. Sel
surya merupakan piranti elektronika yang berfungsi
sebagai pengubah energi cahaya matahari menjadi energi
listrik. Intensitas sinar matahari menentukan jumlah listrik
yang dihasilkan sel surya tersebut. Cara kerja sel surya
adalah ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan
diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan
elektron. Apabila elektron tersebut bisa merembes menuju
bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi
perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan
antar bahan semi-konduktor menimbulkan aliran medan
listrik. Sehingga sel surya menghasilkan listrik lebih cepat
ketika matahari bersinar cerah [11]. Kulkas yang
digunakan dalam penelitian jenis mini fridge wht
transparant 15L dengan dua mode (panas dan dingin).
peneliti menggunakan instrumen alat ukur AVO meter
untuk mengukur output sel surya. Sel surya yang
digunakan kapasitas 50WP. Penulis menggunakan suplai
daya ac sebagai variabel kontrol. Sehingga hasil dari
rancangan sel surya layak digunakan apabila mendekati
perlakukan kulkas dengan supli daya DC oleh sel surya.
C. Prosedur Skema 1
Daya menggunakan arus DC 12V pada accu mobil di
ruangan terbuka dimana keadaan sel surya menghadap
matahari secara langsung, hal ini untuk mengetahui performa
sel surya untuk menghasilkan listrik DC saat mobil jauh dari
sumber listrik. Langkah pertama adalah menempatkan kulkas
pada tempat yang mudah untuk dijangkau/lapang. Dan
menghubungkan soket arus ac pada kulkas dengan
menggunakan kabel converter untuk dihubungkan pada
pemantik rokok atau soket pada mobil. Menggeser switch
mode pada posisi COLD hingga lampu indikator menyala.
Meletakan termometer ruangan di dalam refrigerator Menguji
coba dalam waktu 120 menit, setiap 60 menit dilakukan
pengecekan suhu dan catat data selanjutnya dilakukan analisis
untuk mode Cold. Untuk mode hot dilakukan proses yang
sama.
D. Prosedur Skema 2
Daya menggunakan arus ac 220V-240V bersumber dari PLN
yang terhubung di jala-jala. Langkahnya adalah
menghubungkan soket arus ac dengan menggunakan kabel
converter untuk dihubungkan pada arus 220 volt. Menggeser
switch mode pada posisi COLD hingga lampu indikator
menyala. Meletakan termometer ruangan di dalam
refrigerator Menguji coba dalam waktu 120 menit, setiap 60
Gambar 1. Uji Coba pada arus ac 220-240 Volt
Gambar 2. Uji Coba pada arus DC 12 Volt
menit dilakukan pengecekan suhu. dan catat data selanjutnya
analisis untuk mode Cold. Untuk mode hot prosesnya sama.
Untuk pengujian sel surya dilakukan diruangan terbuka yang
terkena sinar matahari secara langsung. Data dicatat setiap 1
jam dalam satu hari. Kulkas yang digunakan dalam penelitian
ini adalah single power supply yakni hanya dapat disuplay
oleh ac Sehingga pengujian skema 1 dan 2 menjadi penting
dilakukan untuk mengetahui performa kulkas saat
mendapatkan tegangan DC (dari sel surya) yang diubah
melalui converter dan ac dari jala-jala PLN [12].
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan skema yang pertama, maka dihasilkan data
yang direpresentasikan dalam Tabel 1. Pada Tabel 1 dapat
disimpulkan bahwa secara suplai daya ac 220V dan DC 12V
tidak terjadi perbedaan secara signifikan baik mode panas
maupun dingin. Pada tegangan 220 volt ac cenderung lebih
cepat mengalami peruahan temperatur dari pada menggunakan
tegangan pada mobil yaitu 12 Volt DC. Hal ini disebabkan
karena :
1. Pada kendaraan (mobil) hanya menggunakan 12 volt
sehingga respon perubahan temperatur cenderung lamban
2. Sumber tegangan listrik pada kendaraan terbatas hanya
pada baterai dan akan mengalami sistem recharging saat
mesin hidup sehingga terjadi fluktuasi tegangan yang
tidak stabil
31
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
TABEL 2
PENGUKURAN PADA SEL SURYA YANG DIPASANGKAN PADA
KENDARAAN
No.
Pukul
1
2
3
4
5
08.00-09.00
09.00-10.00
10.00-11.00
12.00-13.00
13.00-14.00
Tegangan
rata-rata
(V)
18,49
18,43
18,21
18,79
18,30
Arus
rata
(A)
2,49
1,19
0,80
3,25
1,00
Cuaca
ratarata
Cerah
Mendung
Mendung
Terik
Mendung
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Gambar 3. Uji Coba Sel Surya
Namun apabila dilakukan secara terus menerus dapat
merusak accu mobil karena fungsi baterai pada mobil
sebenarnya digunakan untuk mendukung sistem kelistrikan
lainnya seperti lampu-lampu, sistem starter dan sistem audio
sehingga tegangan listrik baterai pada mobil, maka kapasitas
akan menjadi sangat terbatas untuk digunakan sebagai sumber
arus listrik sebuah kulkas portabel. Dampaknya terjadi
gangguan pada mesin dan sistem starter sehingga mobil akan
sulit dihidupkan.
TABEL 1
PERBANDINGAN SUPLAI DAYA 220VAC DENGAN 12VDC
TERHADAP KINERJA KULKAS
Mode
Cool
Mode
Hot
Mode
Arus ac 220-240
Volt
• Suhu ruangan
sebelum
pengujian 29oc
• Setelah 60 menit
pertama 17oC
• Setelah 120
menit 15o C
• Suhu ruangan
sebelum
pengujian 29oc
• Setelah 60
menit pertama
38oC
• Setelah 120
menit 54o C
Arus DC 12 Volt
•
•
•
•
•
•
Suhu ruangan sebelum
pengujian 33oc
Setelah 60 menit pertama
23oC
Setelah 120 menit 20o C
Suhu ruangan sebelum
pengujian 29oc
Setelah 60 menit
pertama 30oC
Setelah 120 menit 45o C
A. Kesimpulan
Hasil pengujian menyimpulkan bahwa potensi sel surya
untuk suplai daya listrik kulkas (mode panas dan dingin) layak
digunakan. Selain ramah lingkungan, tahan cuaca juga handal.
Sehingga suhu yang dihasilkan oleh kulkas juga cenderung
stabil. Sel surya tidak mempengaruhi accu mobil. Dengan
rancangan ini maka pengendara mobil dapat menikmati
fasilitas kulkas ketika didalam perjalanan.
B. Saran
Penelitian selanjutnya adalah melakukan optimasi
rangkaian sel surya dengan alat kendali seperti automatic
buck-boost
converter,
MPPT,
indikator
charging
menggunakan LCD. Sel surya yang digunakan dalam
penelitian ini berkapasitas 50WP sehingga diperlukan sel
surya yang lebih lebar dan tipis (jenis film) dimana material
ini bersifat tipis dan ringan sehingga tidak menambah beban
berat pada devais yang ditumpanginya.
UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti mengucapkan terimakasih kepada KEMRISTEK
DIKTI yang telah mendanai penelitian ini melalui PKM Karsa
Cipta dengan Nomor: 0263/E5/2014 Tentang Penetapan
Penerima Hibah Penelitian, Program Pengabdian kepada
Masyarakat, Program Kreativitas Mahasiswa Tahun Anggaran
2014 no urut 2736. Terimakasih kepada teman-teman yang
support dalam penelitian ini yakini: Widodo P., Fatihatus S.
dan Anesa Zulfa.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Solusinya adalah dengan sel surya sebagai sumber energi
listrik alternatif yang dipasangkan pada kendaraan. Pada Tabel
2 dapat disimpulkan bahwa tegangan relatif stabil pada
18VDC (>12V), sehingga dapat memungkinkan untuk dapat
digunakan dalam rancangan. Sel surya sebagai renewable
energy akan menghasilkan tenaga listrik dari panas matahari
yang dalam kerja sistemnya tidak memepengaruhi accu pada
kendaraan.
2.
3.
R. Umboh, dkk. (2012). Perancangan Alat Pendinginan Menggunakan
Elemen Peltier. e-journal Teknik Elektro dan Komputer Vol 1. No 3
Hlm 1-6 Tersedia di
http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom/article/view/604
Hyginus .U. Ugwu (2012). Design, Fabrication and Performance
Evaluation of a Micro-Absorption Refrigerator. International Journal of
Engineering and Technology Vol 2 No. 11. Hlm. 1813-1823
Dunia, T.W.F dkk (2015). KALAM (Kulkas Alam) Inovasi Kulkas Alami
Tanpa Freon dan Listrik Dalam Bentuk Meja Fungsional. Laporan
Akhir Program Kreativitas Mahasiswa Karsa Cipta. Universitas Negeri
Jember
32
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Yustiasri, D. (2014) Pembuatan Alat Peraga Lemari Pendingin Sebagai
Media Pembelajaran Mata Kuliah Teknik Pendingin di Universitas
Negeri Semarang. Jurnal Teknik Elektro Vol.6 No.1. Diakses di
http://journal.unnes.ac.id/artikel_nju/jte/3568
Noveri Lysbetti M. (2014). Analisis Perancangan Lemari Es Hot and
Cool.
Diakses
di
http://repository.unri.ac.id/xmlui/handle/123456789/5460
Buku Hak Kekayaan Intelektual Universitas Indonesia “Inovasi Untuk
Indonesia”. Hlm. 13-14
Sabah A. Abdul-Wahab, Ali Elkamel. Design and experimental
investigation of portable solar thermoelectric refrigerator. Renewable
Energy. 2009, 34, 30-34.
Thomachan A. Kattakayam, K.Srinivasan. Lead acid batteries in solar
refrigeration systems. Renewable Energy, 2004, 29: 1243-1250.
Y. J. Dai, R. Z. Wang, L. Ni. Experimental investigation and analysis
on a thermoelectric refrigerator driven by solar cells. Solar Energy
Materials and Solar Cells. 2003, 77, 377-391.
10. Zang yufang, Zhang hua, Xu shilin Wang zilong, dan Zhang tianhui
(2012). Design of a Portable Solar Photovoltaic-Driven Refrigerator.
Advanced Materials Research. Vols 383-390. Trans Tech Publications,
Switzerland pp 6066-6070. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.383390.6066
11. Toothman, jessica & Scout. 2011. How Solar Cells Work. Diakses dari
http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell. htm.
12. Efrizon & Zainal Abidin. (2009). Scheme and Implementation Network
Charger Generating Of Sell Surya For The Application of Household.
Poli Rekayasa Vol 5, No 1, Oktober Hlm 1-6
33
ISSN 2477-3026
SENDIPA
Se i ar Nasio al Adi idya
Mendorong Pengembangan
IPTEK Sebagai Akselerator
Ekonomi Bangsa
ITB,
No e ber
5
KAMIL PASCASARJANA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
5
5
SENDIPA 2015
Hak Cipta, pada penulis.
Hak Publikasi pada Kamil Pascasarjana ITB.
Kamil Pascasarjana ITB
Sekretariat
Gedung Kayu Lt. 2, Komplek Masjid Salman Jl. Ganesha No. 7 Bandung 40132, Indonesia
CONTACT
facebook: http://www.facebook.com/kamil.itb
twitter: http://twitter.com/kamilpascaitb
e-mail: [email protected]
ii
Daftar Dewan Redaksi
Penanggung Jawab:
Dewi Larasati ZR, Ph.D.
Dedi Cahyadi, S.T.P.
Yordan Wahyu Christanto,S.T.
Andi Muhammad Nur Putra, S.T.
Penyunting
Kostiawan Soekamto, S.Pd.
Suwarti, S.Pd.
Reviewer:
Melia Famiola Hariadi, PhD
Dr. Kuntjoro Sidarto
Design dan Publikasi Prosiding
Ella Melyna, S.T
Ulya Nabilla, S.Si.
Hanefiatni, S.Pd.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah yang telah dilimpahkan, sehingga Seminar
Nasional dengan Tema Mendorong Pengembangan IPTEK sebagai Akselerator Ekonomi Bangsa sebagai
bagian dari kegiatan Adiwidya Pascasarjana Institut Teknologi Bandung pada tanggal 22 – 23 November
2015 ini berhasil diwujudkan. Seminar ini diharapkan menjadi wadah bagi para peneliti agar dapat
menyampaikan ide-ide melalui tulisan berupa karya ilmiah, serta ikut membantu mewujudkan tujuan
pemerintah untuk memperbanyak publikasi ilmiah sesuai dengan surat edaran Dirjen Dikti No.
152/E/T/2012, tanggal 27 Januari 2012 tentang kewajiban menulis karya ilmiah.
Pemilihan tema Mendorong Pengembangan IPTEK sebagai Akselerator Ekonomi Bangsa ini
dilatarbelakangi oleh pemikiran tentang langkah Indonesia untuk menjadi negara maju, dimana teknologi
merupakan faktor determinan bagi kemajuan bangsa yang diibaratkan sebagai tiga perwujudan yaitu sebagai
penerobos, mesin ekonomi dan cahaya pencerah. Teknologi yang tepat guna dan mampu bersaing secara
global akan berperan sebagai mesin ekonomi, sehingga tujuan dan langkah Indonesia menjadi negara
majupun akan terwujud.
Pada kesempatan ini kami menyampaikan terima kasih kepada Bapak Agung Usadi, Direktur Pemasaran
dan Jasa Teknik Industri Nuklir Indonesia (INUKI) selaku keynote speaker, para penyaji dan penulis
makalah, penyunting serta redaksi pelaksana yang telah bekerja keras sehingga prosiding ini dapat
diterbitkan. Semoga buku prosiding ini bermanfaat untuk kita semua, serta dapat dijadikan referensi dalam
upaya pengembangan teknologi ke depannya.
Bandung, 10 Februari 2016
Ketua,
Andi Muhammad Nur Putra
iv
Accu 12vdc untuk Suplai Daya Kulkas Portabel
Pada Mobil
Syifaul Fuada
Pascasarjana S2, Teknik Mikroelektronika STEI Institut Teknologi Bandung (ITB)
Jln. Ganesha No.10 Bandung, 40132, JABAR, Indonesia.
[email protected]
Abstrak—Kulkas portabel didesain industri agar bersifat praktis
dan dapat dibawa kemana-mana termasuk dalam perjalanan.
Namun apabila suplai daya menggunakan accu mobul dan
dilakukan secara terus menerus dapat memperpendek umur
accu mobil, dampaknya terjadi gangguan pada mesin dan sistem
starter sehingga menyebabkan mobil sering mogok. Peneliti
mengembangkan sistem kulkas portabel dengan suplai daya sel
surya yang ditempatkan pada bagian atas mobil. Penelitian ini
terbatas pada (1) pengaruh performa mobil apabila daya kulkas
diambil dari daya accu 12VDC dan (2) pengujian sel surya
sebagai supply daya listrik untuk kulkas. Peneliti menggunakan
suplai daya ac sebagai variabel kontrol untuk membandingkan
kinerja kulkas menggunakan accu mobil untuk mode panas dan
dingin dengan kinerja kulkas menggunakan ac jala-jala 220V.
Pengujian sel surya dilakukan untuk mengetahui kelayakan
pemakaian untuk mengganti fungsi suplai daya accu 12VDC dan
performa stabil seperti sumber ac 220V
Kata Kunci: Kulkas Portabel, Sel Surya, Mobil
I. LATAR BELAKANG MASALAH
Kulkas adalah sebuah alat rumah tangga listrik yang
menggunakan proses pendingin untuk mengawetkan
makanan/minuman. Berbagai penelitian tentang kulkas hemat
energi yang ramah lingkungan telah terus dikembangkan,
seperti yang dilakukan [1-3] serta modivikasinya untuk
keperluan pendidikan [4].
Kini teknologi kulkas tidak hanya digunakan sebagai
pendingin namun dapat digunakan sebagai alat pemanas (Two
in One). Kulkas dengan mode Hot dan Cool ini tidak
mengherankan lagi bagi sebagian kalangan masyarakat,
karena saat ini sudah banyak produk lemari es dengan dengan
variasi yang berbeda satu sama lain, yang kegunaannya untuk
berbagai cara. Fungsi cool pada kulkas umumnya digunakan
untuk mendinginkan bahan makanan dan menyimpan
kebutuhan sehari-hari, seperti daging, ikan, sayur-sayuran,
buah-buahan dan minuman kaleng, minuman
botol dan lainnya agar dapat bertahan dalam beberapa hari
kemudian. Sedangkan fungsi hot untuk menghangatkan
makanan yang sudah masak supaya masakan yang diinginkan
tetap hangat dan sedap dimakan seperti gulai, rendang, tumis,
dan minuman hangat [5].
Kulkas juga sudah tersedia dalam bentuk portabel
sehingga pengguna dapat membawa kulkas di manapun
berada, termasuk saat dalam perjalanan. Penelitian kulkas
portable dilakukan oleh Hakim dengan patent berjudul
“Kulkas Berjalan Ekonomis dan Hemat Energi (Coolbox)”
dimana telah dibuat kulkas yang diimplementasikan pada
container sepeda motor. Bahan utama terbuat dari
termoelektrik yang ramah lingkungan. Hal ini karena bahan
kimia yang digunakan dalam siklus kerja lemari es dapat
merusak struktur lapisan O3 (ozone) udara. Alat dilengkapi
kipas sebagai pemercepat pendinginan, maksimal sampai 10oC
[6].
Sedangkan pada penelitian ini menggunakan kulkas hot
and cool portable yang sudah tersedia dipasaran lokal yang
diimplementasikan pada kendaraan roda empat, khususnya
mobil. Permasalahan yang ditemukan adalah diperlukannya
energi suplai tambahan agar kulkas tidak hanya mengambil
daya listrik dari baterai mobil. Sistem pendingin seperti kulkas
tersebut membutuhkan daya yang besar, sehingga perlu
terobosan baru agar tidak memperpendek umur baterai mobil.
Rancangan yang ditawarkan adalah berbasis sel surya
sebagai kebutuhan daya utama yang menyuplai kulkas.
Peneltian tentang kulkas yang disuplai oleh sel surya
dilakukan oleh [7-10], namun aplikasinya adalah untuk kulkas
rumah/ househoold.
Pada penelitian ini, sel surya lebih difokuskan untuk
keperluan suplai kulkas dalam mobil yang mana sel surya
tersebut ditempatkan dibagian atas mobil Sehingga apabila
bagian atas mobil oleh sel surya maka sudah cukup untuk
menyimpan energi listrik dalam accu dan kemudian dapat
digunakan untuk menyuplai daya kulkas. Konsumsi bahan
bakar pada mobil juga dapat dihemat meskipun menyuplai
daya kulkas tersebut.
II. TUJUAN DAN RUANG LINGKUP
Tujuan dari penelitian ini adalah melihat pengaruh
performa mobil apabila daya kulkas diambil dari daya accu
12VDC dan pengujian sel surya sebagai supply daya listrik
untuk kulkas. Hasilnya dapat digunakan sebagai referensi
keberhasilan rancangan. Penelitian ini tidak mencakup
tentang: (1) analisis kebutuhan daya kulkas (Voltage, Current,
Power, time duration), (2) analisis rancangan pencatu daya
yang menggunakan sel surya, (3) pengujian system
keseluruhan dan (4) analisa kinerja berdasarkan metric.
30
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
III. METODE
A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Kegiatan ini dilaksanakan selama 5 bulan yakni februari
2014 sampai juli 2014. Perangkaian komponen dan uji coba
alat dilakukan di Universitas Negeri Malang.
B. Skema Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental melalui skema yang
telah disusun oleh penulis. Sebagaimana tujuan penelitian,
maka penelitian ini dibagi menjadi dua skema yakni:
1. Pengujian kulkas menggunakan accu 12VDC pada ruang
terbuka dan pengaruhnya jika digunakan pada kendaraan
roda empat dalam hal ini adalah mobil,. Instrumen yang
digunakan adalah alat ukur termometer untuk mengetahui
suhu kulkas baik mode panas atau dingin dan accu 12VDC
pada mobil Honda Acord.
2. Pengujian kulkas dengan sumber energi sel surya. Sel
surya merupakan piranti elektronika yang berfungsi
sebagai pengubah energi cahaya matahari menjadi energi
listrik. Intensitas sinar matahari menentukan jumlah listrik
yang dihasilkan sel surya tersebut. Cara kerja sel surya
adalah ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan
diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan
elektron. Apabila elektron tersebut bisa merembes menuju
bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi
perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan
antar bahan semi-konduktor menimbulkan aliran medan
listrik. Sehingga sel surya menghasilkan listrik lebih cepat
ketika matahari bersinar cerah [11]. Kulkas yang
digunakan dalam penelitian jenis mini fridge wht
transparant 15L dengan dua mode (panas dan dingin).
peneliti menggunakan instrumen alat ukur AVO meter
untuk mengukur output sel surya. Sel surya yang
digunakan kapasitas 50WP. Penulis menggunakan suplai
daya ac sebagai variabel kontrol. Sehingga hasil dari
rancangan sel surya layak digunakan apabila mendekati
perlakukan kulkas dengan supli daya DC oleh sel surya.
C. Prosedur Skema 1
Daya menggunakan arus DC 12V pada accu mobil di
ruangan terbuka dimana keadaan sel surya menghadap
matahari secara langsung, hal ini untuk mengetahui performa
sel surya untuk menghasilkan listrik DC saat mobil jauh dari
sumber listrik. Langkah pertama adalah menempatkan kulkas
pada tempat yang mudah untuk dijangkau/lapang. Dan
menghubungkan soket arus ac pada kulkas dengan
menggunakan kabel converter untuk dihubungkan pada
pemantik rokok atau soket pada mobil. Menggeser switch
mode pada posisi COLD hingga lampu indikator menyala.
Meletakan termometer ruangan di dalam refrigerator Menguji
coba dalam waktu 120 menit, setiap 60 menit dilakukan
pengecekan suhu dan catat data selanjutnya dilakukan analisis
untuk mode Cold. Untuk mode hot dilakukan proses yang
sama.
D. Prosedur Skema 2
Daya menggunakan arus ac 220V-240V bersumber dari PLN
yang terhubung di jala-jala. Langkahnya adalah
menghubungkan soket arus ac dengan menggunakan kabel
converter untuk dihubungkan pada arus 220 volt. Menggeser
switch mode pada posisi COLD hingga lampu indikator
menyala. Meletakan termometer ruangan di dalam
refrigerator Menguji coba dalam waktu 120 menit, setiap 60
Gambar 1. Uji Coba pada arus ac 220-240 Volt
Gambar 2. Uji Coba pada arus DC 12 Volt
menit dilakukan pengecekan suhu. dan catat data selanjutnya
analisis untuk mode Cold. Untuk mode hot prosesnya sama.
Untuk pengujian sel surya dilakukan diruangan terbuka yang
terkena sinar matahari secara langsung. Data dicatat setiap 1
jam dalam satu hari. Kulkas yang digunakan dalam penelitian
ini adalah single power supply yakni hanya dapat disuplay
oleh ac Sehingga pengujian skema 1 dan 2 menjadi penting
dilakukan untuk mengetahui performa kulkas saat
mendapatkan tegangan DC (dari sel surya) yang diubah
melalui converter dan ac dari jala-jala PLN [12].
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan skema yang pertama, maka dihasilkan data
yang direpresentasikan dalam Tabel 1. Pada Tabel 1 dapat
disimpulkan bahwa secara suplai daya ac 220V dan DC 12V
tidak terjadi perbedaan secara signifikan baik mode panas
maupun dingin. Pada tegangan 220 volt ac cenderung lebih
cepat mengalami peruahan temperatur dari pada menggunakan
tegangan pada mobil yaitu 12 Volt DC. Hal ini disebabkan
karena :
1. Pada kendaraan (mobil) hanya menggunakan 12 volt
sehingga respon perubahan temperatur cenderung lamban
2. Sumber tegangan listrik pada kendaraan terbatas hanya
pada baterai dan akan mengalami sistem recharging saat
mesin hidup sehingga terjadi fluktuasi tegangan yang
tidak stabil
31
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
TABEL 2
PENGUKURAN PADA SEL SURYA YANG DIPASANGKAN PADA
KENDARAAN
No.
Pukul
1
2
3
4
5
08.00-09.00
09.00-10.00
10.00-11.00
12.00-13.00
13.00-14.00
Tegangan
rata-rata
(V)
18,49
18,43
18,21
18,79
18,30
Arus
rata
(A)
2,49
1,19
0,80
3,25
1,00
Cuaca
ratarata
Cerah
Mendung
Mendung
Terik
Mendung
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Gambar 3. Uji Coba Sel Surya
Namun apabila dilakukan secara terus menerus dapat
merusak accu mobil karena fungsi baterai pada mobil
sebenarnya digunakan untuk mendukung sistem kelistrikan
lainnya seperti lampu-lampu, sistem starter dan sistem audio
sehingga tegangan listrik baterai pada mobil, maka kapasitas
akan menjadi sangat terbatas untuk digunakan sebagai sumber
arus listrik sebuah kulkas portabel. Dampaknya terjadi
gangguan pada mesin dan sistem starter sehingga mobil akan
sulit dihidupkan.
TABEL 1
PERBANDINGAN SUPLAI DAYA 220VAC DENGAN 12VDC
TERHADAP KINERJA KULKAS
Mode
Cool
Mode
Hot
Mode
Arus ac 220-240
Volt
• Suhu ruangan
sebelum
pengujian 29oc
• Setelah 60 menit
pertama 17oC
• Setelah 120
menit 15o C
• Suhu ruangan
sebelum
pengujian 29oc
• Setelah 60
menit pertama
38oC
• Setelah 120
menit 54o C
Arus DC 12 Volt
•
•
•
•
•
•
Suhu ruangan sebelum
pengujian 33oc
Setelah 60 menit pertama
23oC
Setelah 120 menit 20o C
Suhu ruangan sebelum
pengujian 29oc
Setelah 60 menit
pertama 30oC
Setelah 120 menit 45o C
A. Kesimpulan
Hasil pengujian menyimpulkan bahwa potensi sel surya
untuk suplai daya listrik kulkas (mode panas dan dingin) layak
digunakan. Selain ramah lingkungan, tahan cuaca juga handal.
Sehingga suhu yang dihasilkan oleh kulkas juga cenderung
stabil. Sel surya tidak mempengaruhi accu mobil. Dengan
rancangan ini maka pengendara mobil dapat menikmati
fasilitas kulkas ketika didalam perjalanan.
B. Saran
Penelitian selanjutnya adalah melakukan optimasi
rangkaian sel surya dengan alat kendali seperti automatic
buck-boost
converter,
MPPT,
indikator
charging
menggunakan LCD. Sel surya yang digunakan dalam
penelitian ini berkapasitas 50WP sehingga diperlukan sel
surya yang lebih lebar dan tipis (jenis film) dimana material
ini bersifat tipis dan ringan sehingga tidak menambah beban
berat pada devais yang ditumpanginya.
UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti mengucapkan terimakasih kepada KEMRISTEK
DIKTI yang telah mendanai penelitian ini melalui PKM Karsa
Cipta dengan Nomor: 0263/E5/2014 Tentang Penetapan
Penerima Hibah Penelitian, Program Pengabdian kepada
Masyarakat, Program Kreativitas Mahasiswa Tahun Anggaran
2014 no urut 2736. Terimakasih kepada teman-teman yang
support dalam penelitian ini yakini: Widodo P., Fatihatus S.
dan Anesa Zulfa.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Solusinya adalah dengan sel surya sebagai sumber energi
listrik alternatif yang dipasangkan pada kendaraan. Pada Tabel
2 dapat disimpulkan bahwa tegangan relatif stabil pada
18VDC (>12V), sehingga dapat memungkinkan untuk dapat
digunakan dalam rancangan. Sel surya sebagai renewable
energy akan menghasilkan tenaga listrik dari panas matahari
yang dalam kerja sistemnya tidak memepengaruhi accu pada
kendaraan.
2.
3.
R. Umboh, dkk. (2012). Perancangan Alat Pendinginan Menggunakan
Elemen Peltier. e-journal Teknik Elektro dan Komputer Vol 1. No 3
Hlm 1-6 Tersedia di
http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom/article/view/604
Hyginus .U. Ugwu (2012). Design, Fabrication and Performance
Evaluation of a Micro-Absorption Refrigerator. International Journal of
Engineering and Technology Vol 2 No. 11. Hlm. 1813-1823
Dunia, T.W.F dkk (2015). KALAM (Kulkas Alam) Inovasi Kulkas Alami
Tanpa Freon dan Listrik Dalam Bentuk Meja Fungsional. Laporan
Akhir Program Kreativitas Mahasiswa Karsa Cipta. Universitas Negeri
Jember
32
Prosiding SENDIPA
Bandung, 23 November 2015
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Yustiasri, D. (2014) Pembuatan Alat Peraga Lemari Pendingin Sebagai
Media Pembelajaran Mata Kuliah Teknik Pendingin di Universitas
Negeri Semarang. Jurnal Teknik Elektro Vol.6 No.1. Diakses di
http://journal.unnes.ac.id/artikel_nju/jte/3568
Noveri Lysbetti M. (2014). Analisis Perancangan Lemari Es Hot and
Cool.
Diakses
di
http://repository.unri.ac.id/xmlui/handle/123456789/5460
Buku Hak Kekayaan Intelektual Universitas Indonesia “Inovasi Untuk
Indonesia”. Hlm. 13-14
Sabah A. Abdul-Wahab, Ali Elkamel. Design and experimental
investigation of portable solar thermoelectric refrigerator. Renewable
Energy. 2009, 34, 30-34.
Thomachan A. Kattakayam, K.Srinivasan. Lead acid batteries in solar
refrigeration systems. Renewable Energy, 2004, 29: 1243-1250.
Y. J. Dai, R. Z. Wang, L. Ni. Experimental investigation and analysis
on a thermoelectric refrigerator driven by solar cells. Solar Energy
Materials and Solar Cells. 2003, 77, 377-391.
10. Zang yufang, Zhang hua, Xu shilin Wang zilong, dan Zhang tianhui
(2012). Design of a Portable Solar Photovoltaic-Driven Refrigerator.
Advanced Materials Research. Vols 383-390. Trans Tech Publications,
Switzerland pp 6066-6070. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.383390.6066
11. Toothman, jessica & Scout. 2011. How Solar Cells Work. Diakses dari
http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell. htm.
12. Efrizon & Zainal Abidin. (2009). Scheme and Implementation Network
Charger Generating Of Sell Surya For The Application of Household.
Poli Rekayasa Vol 5, No 1, Oktober Hlm 1-6
33
ISSN 2477-3026
SENDIPA
Se i ar Nasio al Adi idya
Mendorong Pengembangan
IPTEK Sebagai Akselerator
Ekonomi Bangsa
ITB,
No e ber
5
KAMIL PASCASARJANA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
5
5
SENDIPA 2015
Hak Cipta, pada penulis.
Hak Publikasi pada Kamil Pascasarjana ITB.
Kamil Pascasarjana ITB
Sekretariat
Gedung Kayu Lt. 2, Komplek Masjid Salman Jl. Ganesha No. 7 Bandung 40132, Indonesia
CONTACT
facebook: http://www.facebook.com/kamil.itb
twitter: http://twitter.com/kamilpascaitb
e-mail: [email protected]
ii
Daftar Dewan Redaksi
Penanggung Jawab:
Dewi Larasati ZR, Ph.D.
Dedi Cahyadi, S.T.P.
Yordan Wahyu Christanto,S.T.
Andi Muhammad Nur Putra, S.T.
Penyunting
Kostiawan Soekamto, S.Pd.
Suwarti, S.Pd.
Reviewer:
Melia Famiola Hariadi, PhD
Dr. Kuntjoro Sidarto
Design dan Publikasi Prosiding
Ella Melyna, S.T
Ulya Nabilla, S.Si.
Hanefiatni, S.Pd.
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah yang telah dilimpahkan, sehingga Seminar
Nasional dengan Tema Mendorong Pengembangan IPTEK sebagai Akselerator Ekonomi Bangsa sebagai
bagian dari kegiatan Adiwidya Pascasarjana Institut Teknologi Bandung pada tanggal 22 – 23 November
2015 ini berhasil diwujudkan. Seminar ini diharapkan menjadi wadah bagi para peneliti agar dapat
menyampaikan ide-ide melalui tulisan berupa karya ilmiah, serta ikut membantu mewujudkan tujuan
pemerintah untuk memperbanyak publikasi ilmiah sesuai dengan surat edaran Dirjen Dikti No.
152/E/T/2012, tanggal 27 Januari 2012 tentang kewajiban menulis karya ilmiah.
Pemilihan tema Mendorong Pengembangan IPTEK sebagai Akselerator Ekonomi Bangsa ini
dilatarbelakangi oleh pemikiran tentang langkah Indonesia untuk menjadi negara maju, dimana teknologi
merupakan faktor determinan bagi kemajuan bangsa yang diibaratkan sebagai tiga perwujudan yaitu sebagai
penerobos, mesin ekonomi dan cahaya pencerah. Teknologi yang tepat guna dan mampu bersaing secara
global akan berperan sebagai mesin ekonomi, sehingga tujuan dan langkah Indonesia menjadi negara
majupun akan terwujud.
Pada kesempatan ini kami menyampaikan terima kasih kepada Bapak Agung Usadi, Direktur Pemasaran
dan Jasa Teknik Industri Nuklir Indonesia (INUKI) selaku keynote speaker, para penyaji dan penulis
makalah, penyunting serta redaksi pelaksana yang telah bekerja keras sehingga prosiding ini dapat
diterbitkan. Semoga buku prosiding ini bermanfaat untuk kita semua, serta dapat dijadikan referensi dalam
upaya pengembangan teknologi ke depannya.
Bandung, 10 Februari 2016
Ketua,
Andi Muhammad Nur Putra
iv