Pengaruh Penambahan Reflektor (Cermin Datar) terhadap Daya keluaran Polycrystalline
PENGARUH PENAMBAHAN REFLEKTOR (CERMIN DATAR)
TERHADAP KELUARAN DAYA POLYCRYSTALLINE
Oleh
NAMA
: AFRON SUTRISNO SIANTURI
NIM
: 100402076
Tugas Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Departemen Teknik Elektro
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sel surya merupakan salah satu teknologi terbarukan yang dapat
mengkonversikan energi matahari menjadi energi listrik secara langsung.
Teknologi ini sangat berpotensi untuk dikembangkan di Negara Indonesia yang
berada di daerah katulistiwa dan juga beriklim tropis. Namun masih banyak
kelemahan dari penggunaan teknologi ini seperti daya keluaran yang di hasilkan
tidak stabil dan efisiensinya masih cukup rendah. Keadaan tersebut disebabkan oleh
pacaran radiasi yang diterima modul untuk setiap saat tidak konstan. Untuk
memaksimalkan daya keluaran modul dapat dilakukan dengan mengatur sudut
modul, menambahkan reflektor, dan mengarahkan modul kearah posisi azimuth
matahari yang tepat. Semua perlakuan ini bertujuan untuk memaksimalkan
intensitas radiasi matahari yang diterima oleh modul tersebut. Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan reflektor terhadap daya
keluaran dan efisiensi dari modul jenis polycrystalline. Penelitian dilakukan dengan
menambahkan reflektor pada empat sisi modul surya dengan masing-masing
ukuran reflektornya (106,2 × 30) cm untuk panjang pnael, dan (67,5 × 30) cm untuk
lebar panel, serta variasi sudut 500, 600, dan 700 terhadap modul surya. Dari hasil
pengujian didapat bahwa pada sudut 600 persentasi peningkatan rata-rata daya
keluaran paling tinggi yaitu 26,49%.
Kata kunci :
Daya keluaran, Intensitas radiasi matahari, Reflektor, Modul
Polycrystalline
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk
dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ”Pengaruh Penambahan
Reflektor (Cermin Datar) terhadap Daya keluaran Polycrystalline” yang penulis
susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai, yaitu H. Sianturi dan
R. Siburian, saudara kandung penulis, Besnita Sianturi, Reny Eva Sianturi, dan
Hartoyo Sianturi, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. dan Bapak Drs. Hasdari Helmi
Rangkuti, M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir atas segala arahan,
motivasi, dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. dan Ir. Riswan Dinzi, M.T. selaku dosen
pembanding tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen. selaku Dosen Wali penulis atas segala
bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani
kegiatan akademik.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T.,
M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.
iv
Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas
segala bantuan dan dukungannya.
7. Teman-teman stambuk 2010: Yehezkiel Naibaho, Hugo Wijaya, Martua
Nababan, Edy Sembiring, Marthin Silalahi, Novenri Ambarita, Jones Milan
Simatupang, Enda Duanta Ginting, Reikson Parhusip, Doni Rico Manalu,
Fontes Marpaung dan teman-teman 2010 lain yang tidak dapat penulis
sebutkan satu per satu.
8. Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi
pengalaman dan motivasi kepada penulis.
9. Teman-teman clan COC “Elektro U-TH9” atas waktu yang diberikan untuk
menghibur.
10. Teman-teman naposo bulung di HKBP Padang Bulan atas dukungan,
motivasi dan doanya.
11. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis
ucapkan terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata
penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun
yang membutuhkannya.
Medan,
Desember 2015
Penulis
Afron Sutrisno Sianturi
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3
Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
1.6
Metode Penulisan .................................................................................. 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 5
2.1
Energi Matahari ..................................................................................... 5
2.2
Distribusi Radiasi Matahari ................................................................... 5
2.3
Radiasi Matahari pada Permukaan Bumi .............................................. 7
2.4
Hubungan Geometri Matahari – Bumi .................................................. 9
2.4.1 Sistem Koordinat Bumi ............................................................. 9
2.4.2 Posisi Matahari terhadap Bidang Horizontal ........................... 10
2.5
Modul Surya (Photovoltaic) ................................................................ 12
2.6
Prinsip Kerja Modul Surya .................................................................. 14
2.7
Sifat-Sifat Elektrik pada Photovoltaic ................................................ 16
2.7.1 Kurva Karakteristik I-V pada Photovoltaic ............................ 17
2.7.2 Tegangan Open Circut (Voc) ................................................... 18
2.7.3 Arus Short Circuit (Isc) ........................................................... 18
2.8
Faktor Pengoperasian Modul Surya .................................................... 19
vi
Universitas Sumatera Utara
2.8.1 Efek Perubahan Pancaran Iradiasi Matahari ............................ 19
2.8.2 Efek Perubahan Temperatur pada Photovoltaic ...................... 20
2.9
Jenis Jenis Solar Sel............................................................................. 21
2.9.1 Monocrystalline ....................................................................... 21
2.9.2 Polycrystalline ......................................................................... 23
2.9.3 Thin Film Solar Cell ................................................................ 23
2.10 Daya, Fill Factor, dan Efisiensi Pada Panel Surya .............................. 25
2.10.1 Daya Panel Surya ..................................................................... 25
2.10.2 Fill Factor................................................................................. 25
2.10.3 Efisiensi Panel Surya ............................................................... 26
2.11 Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar .............................................. 26
2.11.1 Cahaya ..................................................................................... 26
2.11.2 Cermin ..................................................................................... 28
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ........................................................... 31
3.1. Diagram alir pengujian ........................................................................ 31
3.2
Peralatan dan Bahan Pengujian ........................................................... 32
3.3. Variasi Pengujian ................................................................................. 39
3.4. Prosedur Percobaan ............................................................................. 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 42
4.1
Penentuan Posisi Modul Surya ............................................................ 42
4.2
Penentuan Sudut Modul Surya ............................................................ 46
4.3
Pengolahan Data Hasil Pengukuran Tegangan Rangkaian Terbuka
(Voc) dan Arus Hubung Singkat (Isc) ................................................. 48
4.4
Hasil Perhitungan Daya Keluaran Modul Surya ................................. 51
4.5
Hasil Perhitungan Efisiensi Modul Surya ........................................... 57
vii
Universitas Sumatera Utara
4.6
Analisis Daya Keluaran Terhadap Penambahan Reflektor Untuk Setiap
Sudutnya .............................................................................................. 61
4.6.1 Analisis Daya Keluaran Berdasarkan Sudut Kemiringan Modul
Surya ........................................................................................ 61
4.6.2 Daya Keluaran Tanpa Penambahan Reflektor ......................... 62
4.6.3 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 500 ............................................................................ 63
4.6.4 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 600 ............................................................................ 64
4.6.5 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 700 ............................................................................ 65
4.6.6 Analisis Efisiensi Panel Surya ................................................. 66
BAB V KESIPULAN DAN SARAN .................................................................. 67
5.1
Kesimpulan .......................................................................................... 67
5.2
SARAN................................................................................................ 67
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 68
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Hubungan antara Matahari dan Bumi .................................. 6
Gambar 2.2
Bentuk-bentuk Radiasi Matahari Kebumi ........................... 8
Gambar 2.3
Posisi Matahari Dilangit Dijelaskan oleh Sudut-sudut
Matahari ............................................................................. 12
Gambar 2.4 (a)
Sel Surya ............................................................................ 13
Gambar 2.4 (b) Panel Surya ........................................................................ 13
Gambar 2.5
Struktur Kristal Silikon dan Konduktivitas Intrinsik ......... 14
Gambar 2.6
Konduksi Ekstrinsik di dalam Silikon n- dan p- Doped .... 15
Gambar 2.7
Bentuk dari Wilayah Ruang Muatan Pada p-n Junction
Melalui Difusi Elektron dan Lubang (hole) ....................... 16
Gambar 2.8
Kurva Karakteristik I-V untuk Sel Surya Silikon
Crystalline.......................................................................... 17
Gambar 2.9
Tegangan Rangkaian Terbuka dan Arus Hubung Singkat
Tergantung pada Pancaran Radiasi Matahari .................... 19
Gambar 2.10
Pengaruh Radiasi, E pada Karakteristik I-V Sel Surya ..... 20
Gambar 2.11
Pengaruh Temperatur terhadap Keluaran Tegangan dan
Arus.................................................................................... 21
Gambar 2.12
Silicon Ingot....................................................................... 22
Gambar 2.13
Sel Monocrystalline ........................................................... 22
Gambar 2.14 (a) Sel Polycrystalline ............................................................. 23
Gambar 2.14 (b) Panel Polycrystalline ......................................................... 23
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15
Thin Film Solar Cell .......................................................... 24
Gambar 2.16 (a) Pemantulan Teratur ............................................................ 28
Gambar 2.16 (b) Pemantulan Baur ................................................................ 28
Gambar 2.17
Diagram Pemantulan Cahaya ............................................ 29
Gambar 2.18
Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar ..................... 30
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ..................................................... 31
Gambar 3.2 (a)
Modul Surya dan yang terpasang ...................................... 33
Gambar 3.2 (b) Tiang Penyangga ............................................................... 33
Gambar 3.3
Rangka Dudukan Panel...................................................... 33
Gambar 3.4 (a)
Pemasangan Busur untuk Mengukur Kemiringan
Modul ................................................................................. 34
Gambar 3.4 (b) Pemasangan Busur untuk Mengukur Kemiringan
Reflektor ............................................................................ 34
Gambar 3.5 (a)
Kompas .............................................................................. 35
Gambar 3.5 (b) Panel Diarahkan Ketitik Azimuth Matahatri .................... 35
Gambar 3.6
Pyranometer ....................................................................... 36
Gambar 3.7
Photovoltaic Modul Model RPV-100-P10 ........................ 37
Gambar 3.8 (a)
Pembacaan Nilai Voc pada Multimeter ............................. 38
Gambar 3.8 (b) Pembacaan Nilai Isc pada Multimeter ............................... 38
Gambar 3.9 (a)
Reflektor ............................................................................ 39
Gambar 3.9 (b) Pemasangan Reflektor pada Dudukan Modul .................. 39
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Keluaran Daya Modul Surya Berdasarkan Sudut
Kemiringan Modul............................................................. 60
Gambar 4.2
Keluaran Daya Tanpa Penambahan Reflektor ................... 61
Gambar 4.3
Perbandingan Keluaran Daya Tanpa Reflektor Dengan
Penambahan Reflektor Sudut 500 ...................................... 62
Gambar 4.4
Perbandingan Keluaran Daya tanpa Reflektor dengan
Reflektor Sudut 600............................................................ 63
Gambar 4.5
Perbandingan Keluaran Daya Tanpa Reflektor Dengan
Reflektor 700 ...................................................................... 64
Gambar 4.6
Perbandingan Efisiensi Panel Surya Tanpa Reflektor
dengan Penambahan Reflektor .......................................... 65
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Hari yang Direkomendasikan untuk Satu Bulan, dan Nilai
n Berdasarkan Bulan .............................................................. 10
Tabel 3.1
Data Spesifikasi Pyranometer................................................. 35
Tabel 3.2
Data Spesifikasi Teknis PV Module RPV-100-P10 ............... 37
Tabel 4.1
Posisi Gerak Semu Matahari .................................................. 42
Tabel 4.2
Posisi Azimuth Matahari untuk Setiap Jamnya. ..................... 46
Tabel 4.3
Hasil Pengururan Tegangan Terbuka (Voc, Volt) dan Arus
Hubung Singkat (Isc, Ampere) Berdasarkan Sudut Modul
Surya ....................................................................................... 47
Tabel 4.4
Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus pada Percobaan
tanpa Penambahan Reflektor .................................................. 48
Tabel 4.5
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 500 ................................................................................ 49
Tabel 4.6
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 600 ................................................................................ 49
Tabel 4.7
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 700 ................................................................................ 50
Tabel 4.8
Hasil Pengukuran dengan Sudut Tambahan pada
Jam 12.00................................................................................ 51
Tabel 4.9
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya Berdasarkan
Kemiringan Modul Surya ....................................................... 53
Tabel 4.10
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya pada sudut
100 Tanpa Penambahan Reflektor ......................................... 53
Tabel 4.11
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 500 ........................................... 54
Tabel 4.12
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 600 ......................................... 55
xii
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.13
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 700 .......................................... 55
Tabel 4.14
Hasil Perhitungan Daya Keluaran Modul Surya dengan Sudut
Tambahan pada Jam 12.00 ..................................................... 56
Tabel 4.15
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya tanpa Reflektor ...... 58
Tabel 4.16
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 500 ................................................................................ 59
Tabel 4.17
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 600 ................................................................................ 59
Tabel 4.18
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 700 ................................................................................ 60
xiii
Universitas Sumatera Utara
TERHADAP KELUARAN DAYA POLYCRYSTALLINE
Oleh
NAMA
: AFRON SUTRISNO SIANTURI
NIM
: 100402076
Tugas Akhir Ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Departemen Teknik Elektro
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Sel surya merupakan salah satu teknologi terbarukan yang dapat
mengkonversikan energi matahari menjadi energi listrik secara langsung.
Teknologi ini sangat berpotensi untuk dikembangkan di Negara Indonesia yang
berada di daerah katulistiwa dan juga beriklim tropis. Namun masih banyak
kelemahan dari penggunaan teknologi ini seperti daya keluaran yang di hasilkan
tidak stabil dan efisiensinya masih cukup rendah. Keadaan tersebut disebabkan oleh
pacaran radiasi yang diterima modul untuk setiap saat tidak konstan. Untuk
memaksimalkan daya keluaran modul dapat dilakukan dengan mengatur sudut
modul, menambahkan reflektor, dan mengarahkan modul kearah posisi azimuth
matahari yang tepat. Semua perlakuan ini bertujuan untuk memaksimalkan
intensitas radiasi matahari yang diterima oleh modul tersebut. Penelitian ini
dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan reflektor terhadap daya
keluaran dan efisiensi dari modul jenis polycrystalline. Penelitian dilakukan dengan
menambahkan reflektor pada empat sisi modul surya dengan masing-masing
ukuran reflektornya (106,2 × 30) cm untuk panjang pnael, dan (67,5 × 30) cm untuk
lebar panel, serta variasi sudut 500, 600, dan 700 terhadap modul surya. Dari hasil
pengujian didapat bahwa pada sudut 600 persentasi peningkatan rata-rata daya
keluaran paling tinggi yaitu 26,49%.
Kata kunci :
Daya keluaran, Intensitas radiasi matahari, Reflektor, Modul
Polycrystalline
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih
dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk
dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ”Pengaruh Penambahan
Reflektor (Cermin Datar) terhadap Daya keluaran Polycrystalline” yang penulis
susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah
membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai, yaitu H. Sianturi dan
R. Siburian, saudara kandung penulis, Besnita Sianturi, Reny Eva Sianturi, dan
Hartoyo Sianturi, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis
mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu,
dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. dan Bapak Drs. Hasdari Helmi
Rangkuti, M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir atas segala arahan,
motivasi, dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. dan Ir. Riswan Dinzi, M.T. selaku dosen
pembanding tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Hendra Zulkarnaen. selaku Dosen Wali penulis atas segala
bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani
kegiatan akademik.
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T.,
M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah
membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan.
iv
Universitas Sumatera Utara
6. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas
segala bantuan dan dukungannya.
7. Teman-teman stambuk 2010: Yehezkiel Naibaho, Hugo Wijaya, Martua
Nababan, Edy Sembiring, Marthin Silalahi, Novenri Ambarita, Jones Milan
Simatupang, Enda Duanta Ginting, Reikson Parhusip, Doni Rico Manalu,
Fontes Marpaung dan teman-teman 2010 lain yang tidak dapat penulis
sebutkan satu per satu.
8. Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi
pengalaman dan motivasi kepada penulis.
9. Teman-teman clan COC “Elektro U-TH9” atas waktu yang diberikan untuk
menghibur.
10. Teman-teman naposo bulung di HKBP Padang Bulan atas dukungan,
motivasi dan doanya.
11. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis
ucapkan terima kasih banyak.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata
penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun
yang membutuhkannya.
Medan,
Desember 2015
Penulis
Afron Sutrisno Sianturi
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .............................................................................................................. i
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vi
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3
Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.4
Tujuan Penelitian ................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penelitian ................................................................................. 3
1.6
Metode Penulisan .................................................................................. 3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 5
2.1
Energi Matahari ..................................................................................... 5
2.2
Distribusi Radiasi Matahari ................................................................... 5
2.3
Radiasi Matahari pada Permukaan Bumi .............................................. 7
2.4
Hubungan Geometri Matahari – Bumi .................................................. 9
2.4.1 Sistem Koordinat Bumi ............................................................. 9
2.4.2 Posisi Matahari terhadap Bidang Horizontal ........................... 10
2.5
Modul Surya (Photovoltaic) ................................................................ 12
2.6
Prinsip Kerja Modul Surya .................................................................. 14
2.7
Sifat-Sifat Elektrik pada Photovoltaic ................................................ 16
2.7.1 Kurva Karakteristik I-V pada Photovoltaic ............................ 17
2.7.2 Tegangan Open Circut (Voc) ................................................... 18
2.7.3 Arus Short Circuit (Isc) ........................................................... 18
2.8
Faktor Pengoperasian Modul Surya .................................................... 19
vi
Universitas Sumatera Utara
2.8.1 Efek Perubahan Pancaran Iradiasi Matahari ............................ 19
2.8.2 Efek Perubahan Temperatur pada Photovoltaic ...................... 20
2.9
Jenis Jenis Solar Sel............................................................................. 21
2.9.1 Monocrystalline ....................................................................... 21
2.9.2 Polycrystalline ......................................................................... 23
2.9.3 Thin Film Solar Cell ................................................................ 23
2.10 Daya, Fill Factor, dan Efisiensi Pada Panel Surya .............................. 25
2.10.1 Daya Panel Surya ..................................................................... 25
2.10.2 Fill Factor................................................................................. 25
2.10.3 Efisiensi Panel Surya ............................................................... 26
2.11 Pemantulan Cahaya pada Cermin Datar .............................................. 26
2.11.1 Cahaya ..................................................................................... 26
2.11.2 Cermin ..................................................................................... 28
BAB III METODOLOGI PENGUJIAN ........................................................... 31
3.1. Diagram alir pengujian ........................................................................ 31
3.2
Peralatan dan Bahan Pengujian ........................................................... 32
3.3. Variasi Pengujian ................................................................................. 39
3.4. Prosedur Percobaan ............................................................................. 40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 42
4.1
Penentuan Posisi Modul Surya ............................................................ 42
4.2
Penentuan Sudut Modul Surya ............................................................ 46
4.3
Pengolahan Data Hasil Pengukuran Tegangan Rangkaian Terbuka
(Voc) dan Arus Hubung Singkat (Isc) ................................................. 48
4.4
Hasil Perhitungan Daya Keluaran Modul Surya ................................. 51
4.5
Hasil Perhitungan Efisiensi Modul Surya ........................................... 57
vii
Universitas Sumatera Utara
4.6
Analisis Daya Keluaran Terhadap Penambahan Reflektor Untuk Setiap
Sudutnya .............................................................................................. 61
4.6.1 Analisis Daya Keluaran Berdasarkan Sudut Kemiringan Modul
Surya ........................................................................................ 61
4.6.2 Daya Keluaran Tanpa Penambahan Reflektor ......................... 62
4.6.3 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 500 ............................................................................ 63
4.6.4 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 600 ............................................................................ 64
4.6.5 Daya Keluaran Tanpa Reflektor dengan Penambahan
Reflektor 700 ............................................................................ 65
4.6.6 Analisis Efisiensi Panel Surya ................................................. 66
BAB V KESIPULAN DAN SARAN .................................................................. 67
5.1
Kesimpulan .......................................................................................... 67
5.2
SARAN................................................................................................ 67
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 68
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Hubungan antara Matahari dan Bumi .................................. 6
Gambar 2.2
Bentuk-bentuk Radiasi Matahari Kebumi ........................... 8
Gambar 2.3
Posisi Matahari Dilangit Dijelaskan oleh Sudut-sudut
Matahari ............................................................................. 12
Gambar 2.4 (a)
Sel Surya ............................................................................ 13
Gambar 2.4 (b) Panel Surya ........................................................................ 13
Gambar 2.5
Struktur Kristal Silikon dan Konduktivitas Intrinsik ......... 14
Gambar 2.6
Konduksi Ekstrinsik di dalam Silikon n- dan p- Doped .... 15
Gambar 2.7
Bentuk dari Wilayah Ruang Muatan Pada p-n Junction
Melalui Difusi Elektron dan Lubang (hole) ....................... 16
Gambar 2.8
Kurva Karakteristik I-V untuk Sel Surya Silikon
Crystalline.......................................................................... 17
Gambar 2.9
Tegangan Rangkaian Terbuka dan Arus Hubung Singkat
Tergantung pada Pancaran Radiasi Matahari .................... 19
Gambar 2.10
Pengaruh Radiasi, E pada Karakteristik I-V Sel Surya ..... 20
Gambar 2.11
Pengaruh Temperatur terhadap Keluaran Tegangan dan
Arus.................................................................................... 21
Gambar 2.12
Silicon Ingot....................................................................... 22
Gambar 2.13
Sel Monocrystalline ........................................................... 22
Gambar 2.14 (a) Sel Polycrystalline ............................................................. 23
Gambar 2.14 (b) Panel Polycrystalline ......................................................... 23
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.15
Thin Film Solar Cell .......................................................... 24
Gambar 2.16 (a) Pemantulan Teratur ............................................................ 28
Gambar 2.16 (b) Pemantulan Baur ................................................................ 28
Gambar 2.17
Diagram Pemantulan Cahaya ............................................ 29
Gambar 2.18
Pembentukan Bayangan pada Cermin Datar ..................... 30
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ..................................................... 31
Gambar 3.2 (a)
Modul Surya dan yang terpasang ...................................... 33
Gambar 3.2 (b) Tiang Penyangga ............................................................... 33
Gambar 3.3
Rangka Dudukan Panel...................................................... 33
Gambar 3.4 (a)
Pemasangan Busur untuk Mengukur Kemiringan
Modul ................................................................................. 34
Gambar 3.4 (b) Pemasangan Busur untuk Mengukur Kemiringan
Reflektor ............................................................................ 34
Gambar 3.5 (a)
Kompas .............................................................................. 35
Gambar 3.5 (b) Panel Diarahkan Ketitik Azimuth Matahatri .................... 35
Gambar 3.6
Pyranometer ....................................................................... 36
Gambar 3.7
Photovoltaic Modul Model RPV-100-P10 ........................ 37
Gambar 3.8 (a)
Pembacaan Nilai Voc pada Multimeter ............................. 38
Gambar 3.8 (b) Pembacaan Nilai Isc pada Multimeter ............................... 38
Gambar 3.9 (a)
Reflektor ............................................................................ 39
Gambar 3.9 (b) Pemasangan Reflektor pada Dudukan Modul .................. 39
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1
Keluaran Daya Modul Surya Berdasarkan Sudut
Kemiringan Modul............................................................. 60
Gambar 4.2
Keluaran Daya Tanpa Penambahan Reflektor ................... 61
Gambar 4.3
Perbandingan Keluaran Daya Tanpa Reflektor Dengan
Penambahan Reflektor Sudut 500 ...................................... 62
Gambar 4.4
Perbandingan Keluaran Daya tanpa Reflektor dengan
Reflektor Sudut 600............................................................ 63
Gambar 4.5
Perbandingan Keluaran Daya Tanpa Reflektor Dengan
Reflektor 700 ...................................................................... 64
Gambar 4.6
Perbandingan Efisiensi Panel Surya Tanpa Reflektor
dengan Penambahan Reflektor .......................................... 65
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Hari yang Direkomendasikan untuk Satu Bulan, dan Nilai
n Berdasarkan Bulan .............................................................. 10
Tabel 3.1
Data Spesifikasi Pyranometer................................................. 35
Tabel 3.2
Data Spesifikasi Teknis PV Module RPV-100-P10 ............... 37
Tabel 4.1
Posisi Gerak Semu Matahari .................................................. 42
Tabel 4.2
Posisi Azimuth Matahari untuk Setiap Jamnya. ..................... 46
Tabel 4.3
Hasil Pengururan Tegangan Terbuka (Voc, Volt) dan Arus
Hubung Singkat (Isc, Ampere) Berdasarkan Sudut Modul
Surya ....................................................................................... 47
Tabel 4.4
Hasil Pengukuran Tegangan dan Arus pada Percobaan
tanpa Penambahan Reflektor .................................................. 48
Tabel 4.5
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 500 ................................................................................ 49
Tabel 4.6
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 600 ................................................................................ 49
Tabel 4.7
Hasil Pengukuran dengan Penambahan Reflektor
Sudut 700 ................................................................................ 50
Tabel 4.8
Hasil Pengukuran dengan Sudut Tambahan pada
Jam 12.00................................................................................ 51
Tabel 4.9
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya Berdasarkan
Kemiringan Modul Surya ....................................................... 53
Tabel 4.10
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya pada sudut
100 Tanpa Penambahan Reflektor ......................................... 53
Tabel 4.11
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 500 ........................................... 54
Tabel 4.12
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 600 ......................................... 55
xii
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.13
Hasil Perhitungan Keluaran Daya Modul Surya dengan
Penambahan Reflektor Sudut 700 .......................................... 55
Tabel 4.14
Hasil Perhitungan Daya Keluaran Modul Surya dengan Sudut
Tambahan pada Jam 12.00 ..................................................... 56
Tabel 4.15
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya tanpa Reflektor ...... 58
Tabel 4.16
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 500 ................................................................................ 59
Tabel 4.17
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 600 ................................................................................ 59
Tabel 4.18
Hasil Perhitungan Efisiensi Panel Surya dengan Reflektor
Sudut 700 ................................................................................ 60
xiii
Universitas Sumatera Utara