laporan acra 1

8/3/2019 laporan acra 1

http://slidepdf.com/reader/full/laporan-acra-1 1/15

LAPORAN PRAKTIKUM

ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI PERTANIAN

ENERGI SURYA

Oleh:

Ella Ayu Palupi

NIM A1H009046

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PURWOKERTO

2011



I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Energi surya merupakan salah satu pembangkit sumber daya selain minyak

bumi,air,angin,air dan lainnya.Berbagai pemanfaatan teknologi energi surya

termal untuk aplikasi sekala rendah (temperatur kerja lebih kecil atau hingga

60oC) dan skala menengah (temperatur kerja antara 60 hingga 120oC) telah

dikuasai dari rancangbangun,konstruksi hingga manufakturnya secara nasional.

Negara-negara maju juga telah bersaing dan berlomba membuat terobosan-

terobosan baru untuk mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru

yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi. Semakin

menipisnya persediaan energi dan juga ketergantungan pada salah satu jenis

energi dimana hingga saat ini pemakaian bahan bakar minyak sangat besar sekali

dan hampir semua sektor kehidupan menggunakan bahan bakar ini, sementara itu

bahan bakar minyak merupakan komoditi ekspor yang dominan untuk pendapatan

negara.

Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup besar. Berdasarkan

data penyinaran matahari yang dihimpun dari 18 lokasi di Indonesia, radiasi surya

di Indonesia dapat diklasifikasikan berturut-turut sebagai berikut: untuk kawasan

barat dan timur Indonesia dengan distribusi penyinaran di Kawasan Barat

Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 10%;

dan di Kawasan Timur Indonesia (KTI) sekitar 5,1 kWh/m 2 /hari dengan variasi

bulanan sekitar 9%. Dengan demikian, potesi angin rata-rata Indonesia sekitar 4,8

kWh/m 2 /hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.Dalam 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 matahari baik secara langsung maupun tidak

langsung dengan menggunakan panel sel surya yang dapat merubah energi

matahari menjadi energi listrik yang dinamakan solar cell.



B. Tujuan

1. Mengetahui cara menggunakan pyranometer.

2. Mengetahui cara mengukur energi surya.



II. TINJAUAN PUSTAKA

Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan

energi lain. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah jumlahnya cukup besar,

kontinyu, tidak menimbulkan polusi, terdapat dimana-mana dan tidak

mengeluarkan biaya. Penggunaan solar cell ini juga sangat cocok digunakan di

jajaran TNI dimana seringnya pelaksanaan tugas di daerah terpencil yang belum

terjangkau arus listrik maupun dimanfaatkan untuk alat dengan konsumsi listrik

skala kecil sehingga dapat membantu tugas prajurit di lapangan dalam mendukung

pertahan keamanan bangsa.

Energi surya dapat dikonversi secara langsung menjadi bentuk energi lain

dengan tiga proses yaitu:

1. Proses helochemical yaitu proses fotosintesis, proses ini merupakan sumber

dari semua bahan bakar fosil dan bioenergi.

2. Proses helioelectrical yaitu proses produksi listrik oleh sel-sel surya.

3. Proses heliothermal adalah penyerapan radiasi matahari dan pengkonversian

energi matahari menjadi energi thermal.

Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapan dan

pemantulan oleh atmosfer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di

atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek ( ultraviolet )

sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan

panjang gelombang yang lebih panjang ( infra merah ). Selain pengurangan

radiasi bumi langsung ( sorotan ) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi

yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air dalam atmosfer.

Ada tiga macam cara radiasi matahari/surya sampai ke permukaan bumi yaitu :

a. Radiasi langsung ( Beam / Direct Radiation ).

Adalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi yang

diterima oleh bumi dalam arah sejajar sinar datang.

b. Radiasi hambur ( Diffuse Radiation ).

Adalah radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan

penghamburan.



c. Radiasi total ( Global Radiation ). Adalah penjumlahan radiasi langsung dan

radiasi hambur.

Misalnya data untuk suatu permukaan miring yang menghadap tanah tertutup

salju serta menerima komponen radiasi karena pemantulan harus dirinci dulu

kondisi

saljunya yaitu sifat pantulannya ( Reflektansi ). Karena itu radiasi total pada

suatu permukaan bidang miring biasanya dihitung.

Sel surya terbuat dari potongan silikon yang sangat kecil dengan dilapisi

bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari sel surya. Sel surya pada

umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm yang terbuat dari irisan bahan

semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Tiap sel surya biasanya

menghasilkan tegangan 0,5 volt. Sel surya merupakan elemen aktif

( Semikonduktor ) yang memanfaatkan efek fotovoltaik untuk merubah energi

surya menjadi energi listrik. (anonim,2011)

Pada sel surya terdapat sambungan ( junction ) antara dua lapisan tipis

yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai

semikonduktor jenis “P” ( positif ) dan semikonduktor jenis “N” ( negatif ).

Semikonduktor jenis-N dibuat dari kristal silikon dan terdapat juga sejumlah

material lain ( umumnya posfor ) dalam batasan bahwa material tersebut dapat

memberikan suatu kelebihan elektron bebas.



III.METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

1. Pyranometer

2. Stopwatch

3. Termometer bola basah dan bola kering

4. Kalkulator

5. Alat tulis

6. Radiasi matahari

B.Prosedur Kerja

1. Menaruh pyranometer dengan 2 perlakuan :

a. Dibawah matahari langsung

b. Di ruangan teduh ( ternaungi)

2. Menghubungkan pyranometer dengan converter

3. Mengamati perubahan radiasi surya tiap 1 jam

4. Mencatat hasil pengamatan

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1. Pengamatan

NO Waktu

pengamatan

Radiasi (W/m2) Cuaca Suhu

Lingkungan



(jam) Langsung Teduh Tbb Tbk RH

1 08.15 62 0 Cerah 26 29,5 80

2 08.30 44 15 Cerah 26 29,5 80

3 08.45 41 15 Cerah 26 30,5 70

4 09.00 59 32 Cerah 26 30 705 09.15 77 50 Cerah 26 33 60

6 09.30 82 53 Cerah 25 30 70

7 09.45 92 46 Cerah 26 31 70

8 10.00 97 24 Cerah 31 32 90

9 10.15 51 49 Cerah 26 33 59

10 10.30 53 33 Mendung 27 33 64

11 10.45 30 17 Berawan 25 30 68

12 11.00 86 10 Cerah 26 32 63

13 11.15 15 7 Mendung 25 31 62

14 11.30 42 7 Cerah 26 32 6215 11.45 16 8 Mendung 21 30 45

16 12.00 114 28 Cerah 26 32 63

17 12.15 105 14 Cerah 27 31 70

18 12.30 102 20 Cerah 27 31 70

19 12.45 99 18 Cerah 27,5 32,5 70

20 13.00 105 26 Cerah 27,5 32,5 70

21 13.15 94 21 Cerah 27 33 70

22 13.30 90 19 Cerah 28 33 70

23 13.45 85 18 Cerah 28 34,5 70

24 14.00 75 10 Cerah 27 35 60

25 14.15 1,5 0,2 Mendung 25 30 70

26 14.30 0,4 0,0 Mendung 23 24,5 90

27 14.45 0,4 0,1 Mendung 22 24 90

28 15.00 0,5 0,2 Mendung 23 25 90

29 15.15 0,1 0,0 Gerimis 22 24 90

30 15.30 0,0 0,0 Gerimis 22 23 100

31 15.45 - - - - - -

32 16.00 - - - - - -

Ket: data pengamatan pada nomor 31 dan 32 kosong dikarenakan turun hujan.

B. Pembahasan

Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses

thermonuklir yang terjadi di matahari. Ada beberapa radiasi solar, yang

terpenting: radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet) .



Alat praktikum yang digunakan pada acara energy surya adalah

multimeter, thermometer dan pyranometer. Multimeter adalah alat pengukur

listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur

tegangan (voltmeter ), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter ). Ada

dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter)(untuk

yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan multimeter analog.

Thermometer yang digunakan pada praktikum kali ini menggunakan thermometer

bola basah dan bola kering. Cara kerja thermometer ini sebagai berikut :

1. termometer bola kering digunakan untuk mengukur temperatur suatu materi

atau ruangan, hasil pengukurannya disebut temperatur bola kering, tetapi

lebih sering disebut temperature saja. Air raksa yang ada di dalam termometer

akan mengembang ketika ia menerima panas dari media yg diukur, sehingga

menunjukkan angka tertentu pada skala termometer.

2. termometer bola basah digunakan untuk mengukur temperatur bola basah.

Thermometer ini mempunyai prinsip kerja sama dengan termometer bola

kering (biasanya disebut termometer saja), tetapi penampung raksanya

dibalut oleh kapas yang dicelupkan ke air, sehingga temperatur bola basah

selalu lebih rendah dari temperatur bola kering. Hal ini disebabkan oleh

kapas basah yang membalut penampung raksa. Air akan selalu lebih

dingin dari temperatur ruangan, karena air di ruangan selalu menguap

sehingga lebih dingin.

Pyranometer juga disebut solarmeter digunakan untuk mengukur

besarnya pengaruh radiasi cahaya pada permukaan bidang dengan satuan W/m2.

Kinerja alat ini dengan dipasang pada suatu permukaan bidang kemudian dengan

adanya hantaman cahaya tepat pada sensor cahaya yang akan diteruskan padatampilan komputer dalam bentuk simpangan besarnya fluks yang diberikan

cahaya tersebut.

cara-kerja-pyranometer

Sinar matahari/ radiasi yang datang secara langsung maupun yang dipancarkan

atmosphir (global radiasi solar) dan yang dihamburkan

langit akan menembus glass dome. Radiasi dengan panjang gelombang sampai

http://id.wikipedia.org/wiki/Listrik

http://id.wikipedia.org/wiki/Voltmeter

http://id.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://id.wikipedia.org/wiki/Amper-meter

http://id.wikipedia.org/wiki/Listrik

http://id.wikipedia.org/wiki/Voltmeter

http://id.wikipedia.org/wiki/Ohm

http://id.wikipedia.org/wiki/Amper-meter



dengan 3.0 microns akan diteruskan ke lempeng logam

hitam dan putih. Lempeng logam hitam akan mengabsorbsi panas radiasi

sementara lempeng putih akan memantulkan radiasi sehingga

terjadi perbedaan temperatur diantara kedua jenis lempeng logam ini. Perbedaan

temperatur dari kedua lempeng ini dihubungkan ke circuit thermojunctions yang

mengubah besaran panas menjadi perbedaan tegangan potensial diantara kedua

ujung lempeng.

PEMASANGANNYA

a. Letakkan alat diatas suatu tiang penyangga (terbuat dari beton) setinggi ± 150

cm di atas permukaan tanah. Lokasi pemasangan harus

bebas dari bayangan pohon maupun bangunan sepanjang hari dalam setahun serta

bebas dari pengaruh radiasi/pantulan radiasi dari

sumber lain selain matahari.

b. Hubungkan Instrumen sensor ke unit recorder/graph.

c. Atur leveling sensor melalui mur pengatur yang terdapat pada kaki alat.

d. Kebersihan alat/sensor (khususnya bagian glass dome) harus diperhatikan.

e. Sillica gel harus selalu diganti secara periodik, tergantung kondisi iklim dimana

alat dipasang.

Apabila pyranometer tersebut disambungkan dengan actinografh akan

dihasilkan sebuah gambaran gelombang (seperti pada seismografh) dimana selisih

antara kedua pasang bilah logam hitam dan putih menimbulkan suatu lenturan

mekanis yang dapat dipindahkan ke sebuah tabel mingguan yang dipasangkan

pada sebuah silinder yang digerakakkan oleh sebuah jam (Wiranto Aris

Munandar, 1995).

Pengamatan energi surya dilakukan sebanyak 2 perlakuan yaitu denganmenggunakan sinar matahari langsung dan tempat teduh. Alat yang digunakan

untuk mengetahui besar radiasi adalah pyranometer yang dihubungkan dengan

multimeter. Sementara pengukuran RH diamati menggunakan alat termometer

bola kering bola basah yang dikalibrasi menggunakan grafik psikometrik.

Pengamatan dilakukan tiap 15 menit selama 32 kali, dimulai pada pukul 08.15

WIB sampai 16.00 WIB. Namun data yang teramati hanya 30 data saja



dikarenakan faktor cuaca yang tidak mendukung dengna terjadinya hujan

sehingga menyebabkan pengamatan harus dihentikan.

Berikut adalah grafik perbandingan radiasi terhadap waktu dan

kelembaban:

Grafik 1. Perbandingan radiasi dan RH terhadap waktu



Grafik 2. Perbandingan radiasi matahari langsung dan RH terhadap waktu

Grafik 3. Perbandingan radiasi di tempat teduh dan RH terhadap waktu

Dari grafik di atas dapat diterangkan bahwa radiasi matahari langsung

ataupun yang tempat teduh dan juga kelembaban relatif (RH) menunjukkan sifat

yang terus berubah setiap menitnya. Perubahan intensitas radiasi setiap menitnya

disebabkan oleh perubahan posisi matahari tiap menit terhadap bumi sehingga

banyak radiasi yang terserap oleh alat berubah-ubah.

Sudut datang sinar matahari terkecil terjadi pada pagi dan sore hari,

sedangkan sudut terbesar pada waktu siang hari tepatnya pukul 12.00 siang. Sudut

datangnya sinar matahari yaitu sudut yang dibentuk oleh sinar matahari dan suatu

bidang di permukaan bumi. Semakin besar sudut datangnya sinar matahari, maka

semakin tegak datangnya sinar sehingga suhu yang diterima bumi semakin tinggi.

Sebaliknya, semakin kecil sudut datangnya sinar matahari, berarti semakin miring

datangnya sinar dan suhu yang diterima bumi semakin rendah.

Ketika pagi hari sekitar pukul 08.00 sudut datang sinar matahari masih

terlalu kecil sehingga pancaran radiasi yang diperoleh kurang, ketika semakin

siang matahari mulai naik dan sudutnya semakin besar sehingga radiasi yang

diterima semakin naik sampai puncak titik sudut radiasi matahari sampai pukul

12.00. kemudian radiasi tersebut berkurang karena matahari semakin turunmenjelang sore hari.Hubungan antara radiasi dengan RH berbanding terbalik

dengan hubungan radiasi dengan suhu. Semakin tinggi RH lingkungan maka

intensitas radiasi yang diterima seakin kecil. RH yang terukur yang disebabkan

oleh radiasi matahari akan maksimal bila keadaan cuaca cerah dan matahari tidak

tertutup awan.



Dalam praktikum tersebut, dibuktikan ketika hari mendung, nilai RH yang

diperoleh mendekati 100%, sedangkan radiasi yang diterima sangat kecil hampir

mendekati 0,0. Ketika hari cerah nilai RH kecil dan radiasi yang diterima alat

besar, karena RH sebenarnya sangat terpengaruh oleh suhu lingkungan,

sedangkan radiasi matahari membawa panas yang juga mempengaruhi suhu

lingkungan.

Untuk itu grafik ideal perbandingan RH dan radiasi berbentuk linear, tapi jika

dikaitkan dengan waktu penyinaran dalam sehari akan membentuk gafik parabola.

Berikut adalah grafik peerbandingan radiasi antara langsung dengan teduh:

Grafik 4. Perbandingan radiasi di tempat teduh dan langsung terhadap waktu

Dari grafik di atas dapat diterangkan bahwa hubungan radiasi yang secara

langsung dan radiasi tempat teduh terhadap waktu pengamatan bersifat fluktuatif

artinya bersifat terus berubah ataupun dinamis.

Pengukuran pyranometer di tempat yang teduh, nilai gelombang

radiasinya relatif lebih kecil dibanding pengukuran di tempat yang terkena

matahari langsung. Seharusnya untuk membandingkan tempat yang teduh dan

tempat yang langsung dikenai radiasi sinar matahari, kita menggunakan benda

hitam, agar radiasi sinar matahari dapat diserap dengan sempurna, sehingga hasil

yang didapat benar-benar di tempat yang teduh. Namun, media yang digunakan

sebagai peneduh pyranometer kearin yang digunakan masih kurang maksimal,

karena masih ada radiasi sinar matahari yang diteruskan ke alat, secara teori

idealnya di tempat yang teduh tidak ada radiasi matahari sama sekali.



Keuntungan dari penggunaan energi panas matahari antara lain:

1. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh

bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).

2. Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi

yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.

3. Penggunaan energi panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil

panen akan dapat mengurangi kebutuhan akan energi fosil.

4. Pembanguan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan memiliki

nilai ekonomis.

Kerugian dari penggunaan energi panas matahari antara lain:

1. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga panas matahari tidak efektif

digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.

2. Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena air

di dalamnya membeku.

3. Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk

pertanian, perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi

matahari sangat rendah.

4. Lapisan kolektor yang menyilaukan bisa mengganggu dan membahayakan

penglihatan, misalnya penerbangan.



V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

1. Cara menggunakan alat ini adalah letakan alat pyranometer pada tempat

yang terkena sinar matahari langsung selama 9 jam. Alat tersebut

dihubungkan ke multimeter untuk mendisplay radiasi matahari yang

ditangkap oleh pyranometer. Setiap 15 menit multimeter dilihat dan dicatat besarnya radiasi kemudian juga dicatat jumlah radiasi ketika ditutupi/

tempat teduh.

2. Prinsip kerja dari pyranometer adalah sinar matahari atau radiasi yang

datang secara langsung maupun yang dipancarkan oleh atmospher serta

yang dihamburkan oleh langit akan menembus glass dome. Radiasi dengan

panjang gelombang sampai dengan 3.0µm akan diteruskan ke lempeng

logam hitam dan putih. Lempeng logam hitam akan mengabsorbsi panas

radiasi sementara lempeng putih akan memantulkan radiasi sehingga

terjadi perbedaan temperatur diantara kedua jenis lempeng logam ini.

B. Saran

1. Sebaiknya asisten dalam menerangkan untuk lebih jelas lagi.

2. Sebaiknya dalam pengkondisian praktikan untuk lebih baik lagi.3. Sebaiknya dalam praktikum jangan sampai ada miscom antar sesama

asisten dan praktikan.

4. Sebaiknya untuk lebih tepat waktu lagi dalam pelaksaan praktikum.



DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2011. Energi Surya. http://www.inaplas.org. Diakses tanggal 29

Oktober, pukul 20.00

Anonim. 2011. Panel Surya. http://opensource.telkomspeedy.com. Diakses

tanggal 29 Oktober, pukul 20.00

Anonim. http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_surya. Diakses pada 29 Oktober

2011.

Arismunandar, Wiranto. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. PT Pradnya Paramitha,

Jakarta.

Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. 2007. Peralatan Klimatologi

(online). http://www.bmkgjateng.com/peralatan.htm diakses tanggal

28 Oktober 2011.

Chaloner Jack. Jendela Iptek .1998. Balai Pustaka, Jakarta.

Hoesin, Haslizen. (1983). “Simulasi Matematis Radiasi Matahari di Indonesia”.

LFN-LIPI, Bandung. Agustus.

Hoesin, Haslizen. (2000). “Model Matematis Radiasi Matahari Langit Bening

dan Langit Sembarang”. Teknik Industri – Tak Teknik, Universitas ARS

Internasional, Bandung, November.

http://opensource.telkomspeedy.com/

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_surya

http://opensource.telkomspeedy.com/

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_surya

laporan acra 1

Documents