KOMISIONING DAN OPERASI PADA SOLAR HOME SYSTEM DENGAN DAYA 50 Wp Tugas Akhir - Komisioning dan operasi pada solar home system dengan daya 50 Wp - USD Repository

KOMISIONING DAN OPERASI PADA SOLAR HOME

SYSTEM DENGAN DAYA 50 Wp Tugas Akhir Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh : HENDRA LUKY WIJAYA NIM : 045214057 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

COMISSIONING AND OPERATION ON

50 WP SOLAR HOME SYSTEM

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain then Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

By :

Hendra Luky Wijaya

Student Number : 045214057

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2009

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai derajat Sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Isi Tugas Akhir ini adalah mengenai Komisioning Dan Operasi Pada

Solar Home Sytem 50 Wp.

Dalam kesempatan ini penulis menyadari bahwa dalam proses belajar di Program Studi Teknik Mesin, sejak awal studi sampai berakhirnya studi melibatkan banyak hal. Atas segala saran, bimbingan, dukungan dan bantuan, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. Paulus Wiryono Priyotamtama, SJ. Rektor Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Sugiharto, S.T., M.T. Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

4. Budi Setyahandana, S.T.,M.T. Dosen Pembimbing Tugas Akhir 1.

5. Prof. Ir Yohanes Sardjono. Dosen Pembimbing Tugas Akhir 2.

6. Wibowo Koesbandono, S.T.,M.T. Dosen Pembimbing Akademik vii

7. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah memberikan berbagai pengetahuan kepada penulis dan membantu selama proses belajar di Jurusan Teknik Mesin.

8. Ayah, Ibu, Kakak dan Adik saya yang sangat saya cintai dan sayangi yang selalu memberikan dukungan moril maupun materil.

9. Kekasihku yang sangat aku cinta dan sayangi Yesika Fadeli yang selalu memberikan semangat, dukungan, cinta dan kasih sayang.

10. Teman-teman kos pamungkas (Pristo, Ugih, Denny, Ricky Nelson, Andri) yang selalu memberikan semangat dan dukungan.

11. Teman teman yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

12. Teman-teman seperjuangan di Teknik Mesin yang selalu mendorong dan memberi dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Meskipun demikian penulis berharap bahwa penulisan Tugas Akhir ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu khususnya mengenai komisiong dan operasi pada solar home system 50 Wp. Atas kritik dan saran yang bersifat membangun guna sempurnanya karya tulis ini penulis mengucapkan terima kasih. viii

INTISARI

Kebutuhan energi di dunia pada umumnya dan di Indonesia pada khususnya terus meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi dan perkembangan teknologi. Pembangunan kelistrikan Indonesia cukup pesat perkembangannya, namun pada kenyataannya belum dapat menjangkau desa-desa terpencil. Hal ini dikarenakan biaya untuk pembangunan jaringan transmisi listrik ke desa-desa terpencil jauh lebih mahal dari pada pendapatan yang diperoleh dari pelanggan di desa-desa terpencil tersebut. Indonesia sebagai negara kepulauan dan tercatat sebagai negara dengan garis pantai terpanjang di dunia memiliki potensi terbesar akan salah satu sumber energi terbarukan yaitu matahari. Matahari merupakan sumber energi yang tersedia sepanjang tahun baik di darat maupun di lautan. Oleh sebab itu suatu pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) berskala kecil dengan konstruksi sederhana dan mudah pemeliharaannya namun memiliki koefisien daya yang tinggi merupakan solusi dan memungkinkan dioperasikan sendiri oleh masyarakat pedesaan. Kajian mengenai panel surya yang memiliki unjuk kerja yang tinggi masih terus dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efisiensi sudut panel surya yang menghasilkan daya maksimum.

Panel surya dengan daya 50 Watt peak (Wp) jenis silikon kristal. Agar memberikan daya yang maksimum panel surya dimiringkan dengan beragam sudut yaitu 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, dan 60° dengan panel surya yang menghadap ke arah utara dan ke arah timur. Proses pengukuran panel surya ini menggunakan multimeter yang diukur melalui battery charge regulator (BCR) yang tehubung dengan panel surya, aki dan tiga buah lampu TL 6 watt. Pengukuran ini melihat seberapa besar tegangan dan arus yang dihasilkan pada panel, aki, dan lampu.

Efisiensi paling besar adalah sudut 25° menghadap ke arah utara dapat menghasilkan daya yang paling maksimum karena penerimaan daya yang paling besar. Panel surya dengan daya 50 Wp (Watt peak) dengan aki/baterai 70 ampere dapat menghidupkan 3 buah lampu TL 6 watt secara bersamaan dengan waktu 8 jam. x

ABSTRACT

Solar energy was energy that available all year, both in land and sea.

Therefore, the solar electricity power in small scale with simple construction and easy maintenance having high power coefficient might become a solution for the increasing energy need, beside its possibility for self-operation by villager. The research on the solar panel that has high performance has been carrying out up to now. This research aimed at determining the angle of the solar panel that produced maximum power.

Solar panel with power of 50 watt peak (Wp) was made from crystal silicon. In order to produce maximum power, this panel was inclined with various angle, which were 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, and 60°. Which was directed to the north and east. The measurement process in this solar panel was using multi-meters, which measured throught battery charge regulator (BCR) that connected to the solar panel, battery and three 6 watt TL lamps. This measurement observed the voltage and current produced in panel, battery and lamp.

The highest efficiency was reached in 25° directed to the north, which produced the maximum power. Solar panel with 50 Wp with the battery by 70 ampere can power three TL lamps 6 watt instantly for 8 hours.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN ...................................................................... v

vi HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ...............................................

KATA PENGANTAR.................................................................................... vii

INTISARI ...................................................................................................... x

ABSTRACT ................................................................................................... xi

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................... 1 1.1 LATAR BEKAKANG MASALAH ......................................

1 1.2 TUJUAN .................................................................................

2 1.3 BATASAN MASALAH .........................................................

2 1.4 METODE PENGUMPULAN DATA ……………………….

3 BAB II DASAR TEORI ............................................................................ 4 2.1. POTENSI TENAGA SURYA..................................................

2.2. FOTOVOLTAIK ..................................................................... 6

2.2.1. Prinsip Fotovoltaik ...................................................... 6

26 4.1. DATA PENELITIAN ..............................................................

56 5.2. Saran ........................................................................................

56 5.1. Kesimpulan ..............................................................................

4.3.1 Pembahasan Variasi Sudut .......................................... 55 BAB V KESIMPULAN .............................................................................

4.3 PEMBAHASAN DATA DAN GRAFIK HASIL PENGAMATAN ....................................... 55

26 4.2. GAMBAR DATA HASIL PENELITIAN ..............................

23 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..........................

2.3 SEL SURYA ………………………………………………... 7

22 3.3. PROSES PENGUKURAN ......................................................

20 3.2. VARIASI SUDUT PANEL SURYA ......................................

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 19 3.1. PERSIAPAN BAHAN ............................................................

2.5.1. Pengukuran Pada SHS ………………………………. 10

2.5 OPERASI PADA SHS ……………………………………… 9

2.4 KOMISIONING ……………………………………………. 9

56 DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 58

DAFTAR TABEL

TABEL 2.1 Gejala kerusakan pada baterai .................................................... 12TABEL 2.2 Gejala kerusakan pada modul fotovoltaik ................................. 14TABEL 4.1 Data penelitian sudut 15° menghadap ke utara ………………. 26TABEL 4.2 Data penelitian sudut 20° menghadap ke utara ......................... 27TABEL 4.3 Data penelitian sudut 25° menghadap ke utara ......................... 28TABEL 4.4 Data penelitian sudut 30° menghadap ke utara ......................... 28TABEL 4.5 Data penelitian sudut 35° menghadap ke utara ......................... 29TABEL 4.6 Data penelitian sudut 40° menghadap ke utara ......................... 30TABEL 4.7 Data penelitian sudut 45° menghadap ke utara ......................... 31TABEL 4.8 Data penelitian sudut 60° menghadap ke utara ......................... 31TABEL 4.9 Data penelitian sudut 15° menghadap ke timur ......................... 32TABEL 4.10 Data penelitian sudut 20° menghadap ke timur ......................... 33TABEL 4.11 Data penelitian sudut 25° menghadap ke timur ......................... 34TABEL 4.12 Data penelitian sudut 30° menghadap ke timur ......................... 34TABEL 4.13 Data penelitian sudut 35° menghadap ke timur ......................... 35TABEL 4.14 Data penelitian sudut 40° menghadap ke timur ......................... 36TABEL 4.15 Data penelitian sudut 45° menghadap ke timur ......................... 37TABEL 4.16 Data penelitian sudut 60° menghadap ke timur ......................... 38

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Contoh pemasangan panel surya di daerah terpencil ....................... 2Gambar 2.1 Grafik I-V Curve ………………………………………………..... 5Gambar 2.2 Mekanisme semikonduktor jenis n dan jenis p ................................ 7Gambar 2.3 Modul fotovoltaik ............................................................................ 8Gambar 3.1 Skema Penelitian ………………………………………………….. 19Gambar 3.2 Panel Surya ……………………………………………………….. 20Gambar 3.3 Aki/baterai ………………………………………………………… 21Gambar 3.4 Battery Charge Regulator (BCR) …………………………………. 22Gambar 3.5 Lampu TL ………………………………………………………… 22Gambar 3.6 Panel surya dengan sudut 15° .......................................................... 23Gambar 3.7 Pengukuran pada tegangan sirkuit terbuka (Voc) ………………… 24Gambar 3.8 Pengukuran pada arus sirkuit pendek (Isc) ……………………….. 24Gambar 3.9 Pengukuran pada tegangan lampu ………………………………… 25Gambar 4.1 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 15° menghadap ke utara ................................................................................................................. 39Gambar 4.2 Grafik arus pada data penelitian sudut 15° menghadap ke utara ..... 39Gambar 4.3 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 20° menghadap ke utara ................................................................................................................. 40Gambar 4.4 Grafik arus pada data penelitian sudut 20° menghadap ke utara ..... 40Gambar 4.5 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 25° menghadap ke utara ................................................................................................................. 41Gambar 4.6 Grafik arus pada data penelitian sudut 25° menghadap ke utara ..... 41Gambar 4.7 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 30° menghadap ke utara ................................................................................................................. 42Gambar 4.8 Grafik arus pada data penelitian sudut 30° menghadap ke utara …. 42Gambar 4.9 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 35° menghadap ke utara ................................................................................................................. 43Gambar 4.10 Grafik arus pada data penelitian sudut 35 menghadap ke utara ..... 43Gambar 4.11 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 40° menghadap ke utara ................................................................................................................. 44Gambar 4.12 Grafik arus pada data penelitian sudut 40 menghadap ke utara ..... 44Gambar 4.13 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 45° menghadap ke utara ................................................................................................................. 45Gambar 4.14 Grafik arus pada data penelitian sudut 45 menghadap ke utara ..... 45Gambar 4.15 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 60° menghadap ke utara ................................................................................................................. 46Gambar 4.16 Grafik arus pada data penelitian sudut 60° menghadap ke utara ....46Gambar 4.17 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 15° menghadap ke timur ................................................................................................................ 47Gambar 4.18 Grafik arus pada data penelitian sudut 15° menghadap ke timur .. 47Gambar 4.19 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 20° menghadap ke timur ................................................................................................................ 48Gambar 4.20 Grafik arus pada data penelitian sudut 20° menghadap ke timur .. 48Gambar 4.21 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 25° menghadap ke timur ................................................................................................................ 49Gambar 4.22 Grafik arus pada data penelitian sudut 25° menghadap ke timur .. 49Gambar 4.23 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 30° menghadap ke timur ................................................................................................................ 50Gambar 4.24 Grafik arus pada data penelitian sudut 30° menghadap ke timur .. 50Gambar 4.25 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 35° menghadap ke timur ................................................................................................................ 51Gambar 4.26 Grafik arus pada data penelitian sudut 35° menghadap ke timur .. 51Gambar 4.27 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 40° menghadap ke timur ................................................................................................................ 52Gambar 4.28 Grafik arus pada data penelitian sudut 40° menghadap ke timur .. 52Gambar 4.29 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 45° menghadap ke timur ................................................................................................................ 53Gambar 4.30 Grafik arus pada data penelitian sudut 45° menghadap ke timur .. 53Gambar 4.31 Grafik tegangan pada data penelitian sudut 60° menghadap ke timur ................................................................................................................ 54Gambar 4.32 Grafik arus pada data penelitian sudut 60° menghadap ke timur .. 54

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Upaya pencarian sumber energi baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu menghasilkan jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan tidak berdampak negatif terhadap lingkungan. Oleh karena itu pencarian tersebut diarahkan pada pemanfaatan energi terbarukan. Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan energi lain. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah sumber energi ini tidak pernah habis, biaya yang gratis dan tidak menimbulkan polusi.

Energi matahari baik secara langsung maupun tidak langsung dengan menggunakan panel sel surya yang dapat merubah energi matahari menjadi energi _. listrik yang dinamakan solar cell Solar cell ini juga sangat cocok digunakan di daerah terpencil yang belum terjangkau arus listrik seperti ditunjukan pada Gambar 1.1.

Keterangan gambar :

a. Panel surya yang dipasang dalam jumlah yang banyak.

b. Daerah gurun pasir yang belum terjangkau listrik.

Gambar 1.1 Contoh pemasangan panel surya di daerah terpencil

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian panel surya adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui kemiringan panel yang tepat agar mendapatkan daya dan efisiensi solar cell yang optimum.

2. Mengukur kinerja modul fotovoltaik.

3. Menambah kepustakaan tentang energi surya yang dapat dipergunakan sebagai referensi pada operasi panel surya berikutnya.

1.3 Batasan Masalah

Perolehan energi listrik menggunakan sel surya salah satunya ditentukan oleh kemiringan sudut.
Jenis modul fotovoltaik yang digunakan adalah jenis silikon kristal.
Penelitian hanya dilakukan pada tanggal 5 september 2008 – 16 oktober 2008 di Sekolah Tinggi Teknik Lingkungan Yogyakarta.
Penelitian hanya menggunakan tiga buah lampu TL 6 watt.

Pada pengambilan data, penelitian tidak selalu pada waktu yang sama dengan hari sebelum-sebelumnya.

1.4 Metode Pengumpulan Data

1.4.1. Literatur Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan dan referensi yang diantaranya mencakup : landasan teori, gambar, tabel, grafik, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan penelitian.

1.4.2. Konsultasi Kontrol atas pengambilan data maupun pada hasil data dan pembahasan dilakukan bersama dosen pembimbing untuk penelitian dan pembahasan dapat dipertanggung jawabkan secara benar.

BAB II DASAR TEORI Dalam penelitian ini penulis menggunakan panel surya dengan daya 50 Wp (watt peak). Untuk mendalami tentang teori panel surya, maka penulis menjelaskan dasar- dasar teori serta seluk beluk tentang panel surya.

2.1 Potensi Tenaga Surya

Penyinaran matahari maksimum yaitu radiasi matahari yang jatuh langsung pada suatu permukaan bidang (daya per satuan luas) tegak lurus menghadap matahari dapat terjadi pada daerah-daerah yang dekat dengan khatulistiwa di permukaan bumi seperti di Indonesia, besaran ini biasa diukur dalam Watt permeter persegi.

Energi dari radiasi matahari yang tiba di permukaan atmosfir dapat

mencapai harga konstanta surya sebesar 1350 Watt/m dan hal ini akan berlangsung terus menerus sepanjang tahun. Perlu diketahui bahwa tidak semua energi tersebut dapat mencapai permukaan bumi, ada sebagian energi yang diserap dan dipantulkan oleh atmosfir, sehingga ketika mencapai permukaan bumi

energi maksimumnya hanya tinggal sebesar 1000 W/m yang umumnya terjadi ketika langit sedang cerah. Radiasi matahari yang jatuh di permukaan bumi dapat dibagi atas dua jenis, yaitu: radiasi langsung dari matahari yang biasanya terjadi ketika langit cerah dan radiasi tidak langsung (diffuse) yang biasanya terjadi ketika langit tertutup awan atau debu yang menyerap dan menyebarkan radiasi matahari sehingga mengurangi intensitasnya ketika mencapai bumi.

2.5 Isc Pm

2.0 Im

1.5 ARUS (A)

1.0

0.5 Vm Voc 0 5 10 15 20

TEGANGAN (V)

Gambar 2.1 Grafik hubungan arus dan tegangan (Sumber: Strong, Steven J, The Solar Electric House, p.58)

Isc = Arus sirkuit tertutup (A) Vsc = Tegangan sirkuit terbuka (V) Vm = Tegangan maksimum (V) Im = Arus keluaran maksimum panel surya (A)

Gambar 2.1 menggambarkan keadaan sebuah sel surya beroperasi secara normal. Sel surya akan menghasilkan energi maksimum jika nilai Vm dan Im juga

maksimum. Isc adalah arus listrik maksimum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maksimum pada nilai arus nol. Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang memungkinkan sel surya untuk mengisi baterai/aki.

2.2 Fotovoltaik

Teknologi fotovoltaik yang mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan perangkat semikonduktor yang disebut sel surya (solar cell) merupakan salah satu pilihan yang menarik. Apalagi buat Indonesia yang terletak di katulistiwa dan terdiri dari banyak kepulauan dan pegunungan yang menyulitkan penyebaran jaringan transmisi listrik. Secara umum listrik tenaga surya ini sudah dapat diterima sebagai sumber energi alternatif. Usaha untuk menurunkan harga panel sel surya dapat dilakukan dengan menaikkan efisiensi (konversi) dari sel tersebut yaitu parameter yang menyatakan prosentase dari besarnya energi listrik yang bisa dihasilkan oleh sel surya dibandingkan dengan besarnya energi cahaya yang diterima. Usaha lain adalah perlunya kampanye penggunaan secara massal dari sel surya ini untuk dapat meningkatkan volume produksinya. Dengan menaikkan efisiensi dari sel surya, disamping menurunkan harga pembuatannya, juga akan memperkecil luas permukaan modulnya untuk daya keluaran yang sama, sehingga lebih menghemat tempat.

2.2.1 Prinsip Fotovoltaik

Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semikonduktor. Tepatnya disusun atas dua jenis semikonduktor; yakni jenis n dan jenis p. Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p (p =

positif) . Mekanisme semikonduktor jenis n dan jenis p dapat dilihat pada Gambar

2.2.

Keterangan gambar :

a. Lampu

a. Lampu 1. b. Panel surya 2. c. Kabel negatif 3. d. Kabel positif

e. Semikonduktor tipe n dan tipe p

Gambar 2.2 Mekanisme semikonduktor jenis n dan jenis p

2.3 Sel Surya

Sel surya adalah suatu komponen elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik dalam bentuk arus searah (DC). Modul fotovoltaik adalah unit rangkaian yang lengkap (dilapisi bahan kedap air dan tahan terhadap perubahan cuaca), tersusun dari sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catudaya beban. Contoh gambar modul surya dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Sel surya akan selalu memproduksi energi listrik bila disinari oleh matahari. Oleh karenanya sel surya tidak akan pernah habis atau rusak dalam membangkitkan listrik. Biasanya kerusakan terjadi disebabkan karena sel tersebut pecah atau karena faktor lain, sehingga bila sel surya dilindungi dengan baik, maka usianya bisa mencapai dua puluh tahun.

Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum, maka dilakukan dengan memiringkan modul fotovoltaik dengan variasi sudut. Disini penulis melakukan variasi kemiringan sudut, yaitu : 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45° dan 60°. Setiap kemiringan sudut diarahkan ke arah timur dan utara.

Untuk melakukan penelitian ini dibutuhkan juga komponen-komponen utama, yaitu:

1 buah modul fotovoltaik 50 Wp - 1 buah baterai 70 Ah, 12 V - 1 buah alat pengatur energi baterai (BCR), 6 Amp, 12 V - 3 buah lampu TL beserta inverter 12 V DC, total daya 18 Watt - 3 buah saklar on-off.

Keterangan gambar :

a. Panel surya

b. Tiang penyangga panel surya

Gambar 2.3 Modul fotovoltaik

2.4 Komisioning

Komisioning ialah serangkaian kegiatan pemeriksaan dan pengujian suatu instalasi tenaga listrik untuk meyakinkan bahwa instalasi baru yang diperiksa dan diuji ini, baik alat demi alat maupun sebagai suatu sistem, telah berfungsi semestinya dan memenuhi persyaratan kontrak, sehingga dapat dinyatakan siap untuk dioperasikan dan secara resmi dapat diserahterimakan kepada pembeli.

2.5 Operasi Pada SHS (Solar Home System)

Adapun beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam mengoperasikan SHS tersebut adalah:

1. Jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh SHS terbatas, sehingga jumlah pemakaian beban per hari perlu disesuaikan.

2. Jenis beban lampu dan peralatan lain seperti televisi dan radio harus disesuaikan dengan tegangan kerja sistem yaitu 12 V DC.

3. Perlu diperhatikan indikator lampu peraga yang terdapat pada BCR misalnya: apabila lampu merah pada alat pengatur energi baterai menyala, berarti lampu kapasitas baterai dalam keadaan kosong.

4. Apabila baterai dalam keadaan kosong, dan karena satu dan lain hal sistem pengaman tidak bekerja secara otomatis, maka seluruh beban harus dipadamkan sampai lampu merah di BCR tersebut padam kembali.

5. Apabila beban tidak lagi dipergunakan, saklar beban atau lampu TL harus pada posisi padam (off).

2.5.1 Pengukuran Pada SHS

1. Pengukuran kinerja modul fotovoltaik

Ada beberapa hal yang perlu dilakukan dalam mengukur untuk kerja modul fotovoltaik, yaitu:

Mengukur tegangan rangkaian terbuka (Voc) dari modul fotovoltaik dengan menggunakan voltmeter.
Mengukur arus hubungan singkat (Isc) dari modul fotovoltaik dengan menggunakan amperemeter.

2. Pengukuran kinerja baterai Dalam mengukur kinerja baterai, perlu dilakukan hal-hal sebagai berikut:

Mengukur arus pengisian dengan menggunakan amperemeter secara seri

(hubungan kabel merah (+) amperemeter dengan terminal baterai (+) baterai) dan dalam salah satu kabel masih terhubung pada baterai-BCR.

Nilai arus pengisian ini akan lebih besar dari 2 A pada saat kondisi cuaca cerah.

Memastikan bahwa level larutan elektrolit dalam baterai adalah maksimum.

3. Pengukuran untuk kerja BCR

Mengukur tegangan jatuh pada ketiga terminal BCR dengan menggunakan voltmeter pada keadaan tanpa beban/beban padam, tegangan minimal yang harus terukur harus sekitar 12.5 V dengan ketentuan tegangan di terminal

modul fotovoltaik (PV) lebih besar dari tegangan di terminal baterai dan juga lebih besar dari tegangan di terminal beban.

Memeriksa indikator lampu peraga pada BCR untuk kondisi baterai kosong dan baterai penuh.

4. Pengukuran blocking diode

Keselamatan dan keamanan dalam pemakaian SHS perlu diperhatikan oleh setiap pengguna terutama dari gejala kemungkinan gangguan pada komponen sistem, efek bunga api pada kerusakan di kabel, kecelakaan akibat terkena cairan elektrolit baterai, dan lain-lain.

4. Untuk pemeriksaan dan perbaikan kerusakan pada komponen baterai dapat dilihat pada tabel 2.1.

5. Untuk pemeriksaan dan perbaikan kerusakan pada modul fotovoltaik dan beban dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.1. Gejala kerusakan pada baterai

GEJALA SEBAB AKIBATNYA PERBAIKAN

SG elektolit Kesalahan pada saat Nilai SG yang Lakukan baterai rendah. pengukuran. terbaca tidak pengukuran sekali benar. lagi tidak tanpa pembebanan.

Ada karat pada Hilangkan karat dan kutub Pengisian dari berikan vaselin baterai/terminal modul fotovoltaik dikutub baterai, baterai longgar. tidak baik. kencangkan kabel yang longgar, periksa tegangan modul fotovoltaik dan fungsi blocking diode.

Kurangi pemakaian Pembebanan rendah. Kondisi energi di beban, atau baterai (SOC) padamkan beban rendah. beberapa hari agar SOC naik. Tegangan baterai rendah atau tidak ada.

Ada karat pada kutub baterai.

Terlalu sering mengisi air baterai.

Pemakai energi baterai tidak efektif.

Setting pemutus elektrolit tegangan batas bawah di BCR terlalu tinggi/tidak

Sering terjadi mati-hidup secara otomatis pad waktu yang

Dengan bantuan teknisi, atur kembali setting batas tegangan atas BCR atau ganti dengan BCR baru.

Tambah pemakaian beban di siang hari.

Sering tercium bau gas, dan terlalu sering mangisi air baterai.

Setting saklar pemutus elektronik tegangan batas atas di BCR berubah/tidak cocok.

Arus listrik tidak dapat mengalir.

Sering terjadi pengisian berlebih.

Perbaiki kabel dengan konektor baterai, bila perlu ganti dengan yang baru. Cairan elektrolit baterai sering habis.

Tegangan baterai terkadang ada dan tidak ada.

Kabel baterai rusak atau sambungan kabel buruk.

Ganti baterai dengan yang baru.

Terjadi hubungan singkat di salah satu baterai.

Bersihkan karat dan berikan vaselin dikutub baterai. Terjadi sulfation atau baterai.

Dengan bantuan teknisi, atur kembali setting batas tegangan atas BCR singkat. cocok. atau ganti dengan BCR yang baru.

Pada malam hari kapasitas baterai cepat habis.

Blocking diode rusak.

Terjadi arus balik dari baterai ke modul fotovoltaik.

Dengan bantuan teknisi, perbaiki blocking diode atau ganti dengan BCR yang baru.

Tabel 2.2 Gejala kerusakan pada modul fotovoltaik

GEJALA SEBAB AKIBATNYA PERBAIKAN

Tidak ada tegangan yang keluar dari -modul fotovoltaik.

Konektor kabel di junction box modul fotovoltaik tidak baik/rusak.

Tidak ada arus listrik yang – mengalir ke BCR.

Buka junction box, di modul - fotovoltaik, kencangkan baut di konektor, bila ternyata rusak maka ganti konektor dengan yang baru, dan apabila tidak bisa maka ganti dengan modul fotovoltaik baru.

Kesalahan pada saat pengukuran.

Nilai tegangan yang terbaca tidak benar.

Ulangi pengukuran ketika cuaca cerah. Pembuatan modul fotovoltaik jelek.

Modul fotovoltaik dengan cepat mengalami degradasi.

Ganti modul fotovoltaik dengan yang baru. Tegangan terbuka Voc lebih rendah dari 0.48 kali jumlah sel surya.

Telah mencapai usai pakai modul fotovoltaik.

Modul fotovoltaik telah mengalami degradasi.

Ganti modul fotovoltaik dengan yang baru. Kesalahan pada saat pengukuran.

Nilai arus listrik yang terbaca tidak benar.

Ulangi pengukuran pada waktu cuaca cerah.

Kondisi lingkungan.

Radiasi matahari yang jatuh ke modul fotovoltaik berkurang.

Jauhkan benda/pohon yang menyebabkan penghalang cahaya matahari. Arus hubung singkat Iac lebih rendah dari 70% arus listrik pada rujukan.

Modul fotovoltaik tertutup kotoran Jumlah arus listrik yang dihasilkan

Bersihkan modul fotovoltaik. dan debu. berkurang. Modul fotovoltaik pecah atau rusak.

Terjadi hubungan singkat antara sel surya.

Ganti dengan modul fotovoltaik yang baru. Terjadi perubahan warna di sel surya.

Efisiensi modul fotovoltaik menurun.

Ganti dengan modul fotovoltaik yang baru. Kesalahan pengukuran.

Nilai arus listrik yang terbaca tidak benar.

Ulangi pengukuran pada saat cuaca cerah. Koneksi kabel kurang baik.

Nilai arus yang terbaca sangat kecil.

Periksa konektor dan jalur kabel dari modul fotovoltaik-BCR sampai ke baterai. Arus pengisian baterai berbeda jauh dengan Isc sedangkan kapasitas baterai penuh.

Terjadi karat di kutub baterai.

Arus listrik tidak mengalir dengan sempurna.

Bersihkan karat di kutub baterai dan tambahkan vaselin.

Lampu menyala redup.

Tegangan kerja sistem rendah.

Di ujung tabung lampu TL berwarna ke hitam-hitaman.

Kurangi pemakaian beban dan ganti dengan tabung lampu TL yang baru. Lampu TL tidak Tabung lampu TL Tidak ada arus Matikan saklar menyala. tidak terkoneksi listrik di tabung lampu, perbaiki dengan baik. lampu TL kedudukan lampu TL.

Kabel menuju ke Tidak ada arus Matikan saklar, lampu TL putus. listrik yang periksa jalur kabel mengalir ke lampu ke lampu TL dan TL tersebut. sambung kabel yang putus.

Mutu saklar jelek Kontak saklar Lepaskan kabel sehingga kontak tidak berfungsi beban di terminal saklar rusak. sehingga tidak ada BCR, perbaiki arus yang mengalir saklar dan bila ke lampu tidak bisa, ganti dengan yang baru.

Inverter tidak Tidak dapat Matikan saklar berfungsi membangkitkan lampu, buka listrik AC armatur lampu kabel inverter, jika masih baik berarti inverter sudah - rusak, dan ganti dengan yang baru. Seluruh beban Kapasitas baterai Indikator lampu Perlu perhatian tidak menyala. (SOC) rendah. peraga menyala. dalam menghemat pemakaian energi. Konektor di Tidak ada arus Periksa dan terminal BCR listrik yang kuatkan baut tidak baik. mengalir ke pengikat kabel di beban. terminal BCR.

Kabel beban Tidak ada arus Periksa jalur putus. yang mengalir ke utama dari kabel beban. sampai kepada saklar dan stop kontak. Terjadi hubung Tegangan di Lepaskan kabel singkat di beban. terminal beban beban di terminal pada BCR nol. BCR, kemudian lepaskan dan periksa kabel yang keluar dari stop kontak ke beban.

BAB III METODE PENELITIAN Persiapan bahan Pemasangan Panel Surya Pengambilan data dengan variasi sudut :

15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45° dan 60° menghadap utara Pengambilan data dengan variasi sudut :

15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45° dan 60° menghadap timur Pembahasan

Kesimpulan

Gambar 3.1 Skema Penelitian

3.1 Persiapan bahan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian :

Panel Surya 50 Wp (Watt peak) yang berfungsi untuk mengkonversi cahaya matahari menjadi listrik. Listrik yang dikeluarkan adalah listrik dengan arus DC.
Aki/baterai 12 volt 70 ampere yang berfungsi untuk menyimpan listrik.
BCR (Battery Charge Regulator) yang berfungsi untuk mengisi dan memutus pengisian baterai secara otomatis.
Tiga lampu yang dihubungkan secara paralel.
Inverter untuk mengubah arus DC menjadi AC, dan - Multimeter digital yang berfungsi untuk mengukur tegangan dan arus.

Panel surya yang digunakan seperti terlihat pada contoh Gambar 3.2.

Keterangan gambar :

a. Panel surya jenis silikon kristal 50 Wp

b. Kaca pelindung sel surya

c. Dus panel surya

Gambar 3.2 Panel Surya

Daya panel surya yang digunakan adalah sebagai berikut : T = 25° C Pmax = 50.9 Watt Voc = 20.8 Volt Isc = 3.29 Ampere Vp max =16.3 Volt Ip max = 3.13 Ampere T = 49° C Pmax = 36.5 Watt Ip max = 2.5 Ampere Aki/baterai yang digunakan terlihat pada contoh Gambar 3.3.

Keterangan gambar :

a. Tempat pengisian air aki

b. Tempat sambungan kabel positif

c. Tempat sambungan kabel negatif

d. Untuk melihat air aki penuh atau kosong

Gambar 3.3 Aki/baterai

Battery Charge Regulator (BCR) yang digunakan terlihat seperti pada gambar 3.4 Keterangan gambar :

a. BCR (Baterry Charge R egulator)

b. Lampu tand a pengisian aki/baterai c. Lampu tand a aki/baterai habis

d. Lampu tanda hubungan singkat Gam bar 3.4 Battery Charge Regulator (BCR) L ampu TL yang digunakan terlihat seperti pada gambar 3.5

K eterangan gambar :

a. Lampu TL 6 w att

b. Kabel dari aki/bate rai

Gambar 3.5 Lampu TL

3.2 Variasi Sudut Panel Surya

Sebelum penelitian dimulai, panel surya akan diberikan variasi sudut dengan variasi sudut 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40° 45° dan 60°. Untuk kenaikan pada masing-masing sudut panel akan dihadapkan ke arah utara dan ke arah timur, sehingga untuk setiap kenaikan 5° membutuhkan 2 hari untuk penelitian. Variasi ini tujuannya untuk mengetahui sudut mana yang mempunyai daya kerja yang optimum. Gambar 3.6 dibawah ini adalah contoh panel surya dengan sudut 15°.

Keterangan gambar :

a. Panel surya

b. Tiang penyan gga

c. Tiang untuk merub ah sudut

d. Kabel untuk menghantarkan listrik ke aki/baterai

Gambar 3.6 Panel surya dengan sudut 15°

3 .3 Proses Pengukuran

Sebelum proses peng ukuran dilakukan, perlu diketahui bagaimana cara kerja p anel surya terhadap BCR dan aki/baterai sehingga lampu dapat dinyalakan.

Cahaya matahari diserap oleh panel surya dan dikonversi menjadi listrik yang menghasilkan arus listrik DC, lalu dihantarkan ke aki/baterai yang berfungsi untuk menyimpan listrik dan diteruskan ke lampu 1, 2 dan 3 yang sudah terpasang inverter untuk mengubah arus DC ke arus AC. Proses pengukuran dilakukan dengan cara mengukur tegangan sirkuit terbuka atau open circuit voltage (Voc) seperti ditunjukan pada Gambar 3.7, arus sirkuit pendek atau short circuit current (Isc) seperti ditunjukan pada Gambar 3.8, tegangan (V) pada aki/baterai dan tegangan pada lampu 1, 2 dan 3 seperti ditunjukan pada Gambar 3.9 yang semuanya diukur dengan menggunakan multimeter digital. Untuk setiap pengambilan data dilakukan setiap 30 menit selama ± 6 jam pada siang hari.

Keterangan gambar : ital ge Regulator) arus e. ukuran tegangan dan arus

Gambar 3.7 Pengukuran pada tegangan sirkuit terbuka (Voc)

Keterangan gambar : uran tegangan dan arus b. ukuran tegangan dan arus

c. digital ge Regulator)

Gambar 3.8 Pengukuran pada arus s u

a. Multimeter dig

b. Kabel panel surya

c. BCR (Baterry Char

d. Tempat pengukuran tegangan dan panel surya Tempat peng aki/baterai a. Tempat penguk panel surya

Tempat peng aki/baterai Multimeter

d. Kabel panel surya

e. BCR (Baterry Char irk it pendek (Isc) Keterangan gambar :

a. Stop kontak lam pu satu

b. Stop kontak lampu dua

c. Stop kontak lampu tiga

d. Multimeter digital

e. Tempat pengukuran

Gambar 3.9 Pengukuran pada tegangan lam pu

BAB IV HASIL PENELIT IAN DAN PEMBAHASAN

4.1 DATA PENELITIAN

Pada bab ini ditampilkan tabel data hasil penelitian dari panel surya 50 Wp deng an beberapa macam variasi sudut dan arah. Jenis-jenis variasi sudut dan arah tersebut adalah:

1. Sudut pan el surya yaitu variasi sudut 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45° dan 60° menghadap ke utara.

2. Sudut panel surya yaitu va riasi sudut 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45° dan 60° menghadap ke timur.

Data-d ata tabel dibawah ini merup akan data hasil penelitian yang merupakan data yang sebenarnya.

Daftar tabel-tabel h asil penelitian panel surya 50 Wp : 1. Panel surya menghadap ke utara.

Tabel 4.1 Data penelitian sudut 15 ° menghadap ke utara, Jumat 5 September 2008.

Su dut 15˚ / Utara 5-Sep-08

Waktu Voc (V) Isc (A) Aki (V) L1 (V) L2 (V) L3 (V) Keterangan

11:30 13.9 2.55 13.3 13.3 14 13.7 Berawan 12:00 14.1 3.35 14.1 14 14 14 Panas 12:30 13.2

3.33

12.8

2.8

12.8 Panas 13:00 14.4 2.98 14 1

3.9

13.9

13.9 Berawan

13:30 13.2 2.68 12.9 12.9 12.9 12.9 Berawan 14:00 13.6 2.51 13 12.8

12.8

12.8 Berawan

14:30 13.3 2.7 12.9 12.7 12.7 12.7 Panas

15:00 12.8 2.2 12.4 12.3 12.3 12.2 Panas

15:30 13.3 1.48 12.9 12.8 12.8 12.8 Panas

16:00 13.6 0.92 13 12.9

12.8

12.8 Panas

T abel 4.2 Data penelitian sudut 20° menghadap ke utara, Jumat 12 September 2008

Su dut 20 ˚ / Utara 12-Sep-08 Waktu Voc (V) Isc (A) Aki (V) L1 (V) L2 (V) L3 (V) Keterangan 10:00 14.4

3.38

13.9

13.8

13.9 Panas 10:30 13.3

3.56

12.9

12.7

12.7 Panas 11:00 13.4

2.09

12.9

12.8

12.8 Berawan 11:30 13.1

1.14

12.8

12.6

12.6 Berawan 12:00 14.4

3.69

13.9

13.8

13.8 Panas 12:30 13.4 3.63 13 13

13.1

13.1 Panas 13:00 14.5 3.57

1 3.9 3.8

13.8

13.9 Panas 13:30 12.6

0.41

12.3

12.2

12.2 Mendung 14:00 13.6

0.64

13.2 13.1 13 13 Mendung 14:30 13.6

2.33

13.2

13.1

3.1

13.1 Berawan 15:00 13.3

0.56

12.9

12.8

12.8 Mendung

Tabel 4.3 Data penelitian sudut 25° menghadap ke utara, Senin 15 September

2008

Sudut 25˚ / Utara 15-Sep-08

Waktu Voc (V) Isc (A) Aki (V) L1 (V) L2 (V) L3 (V) Keterangan

11:30 16.3 3.77 13.6 13.5 13.5 13.5 Panas 12:00 14.6 3.96 14 14 14

13.9 Panas 12:30 14.5 3.33 14 13.9

13.9

13.8 Panas 13:00 14.5 3.33 14 13.9

13.9

13.9 Panas 13:30 14.5 3.33 14 13.9

13.9

13.9 Panas 14:00 14.4 3.06 13.9 13.8 13.8 13.8 Panas 14:30 14.1 2.55 13.7 13.6 13.6 13.6 Panas 15:00 13.7 2.1 13.3 13.2 13.2 13.2 Panas 15:30 13.5 1.66 13.1 13

12.9

12.9 Panas 16:00 13.4 1.09 13 12.9

12.9

12.9 Panas

Tabel 4.4 Data penelitian sudut 30° menghadap ke utara, Rabu 17 September

2008

Sudut 30˚ / Utara 17-Sep-08

Waktu Voc (V) Isc (A) Aki (V) L1 (V) L2 (V) L3 (V) Keterangan

10:00 13 0.78 12.6 12.5 12.5 12.5 Panas 10:30 13.4 0.78 13 12.8

12.8

KOMISIONING DAN OPERASI PADA SOLAR HOME SYSTEM DENGAN DAYA 50 Wp Tugas Akhir - Komisioning dan operasi pada solar home system dengan daya 50 Wp - USD Repository