KARAKTERISTIK SEL SURYA 20 WP DENGAN DAN TANPA TRACKING SYSTEM
aRichard A. M. Napitupulu*, aSutan Simanjuntak, bRiko Pandiangan
aDosen Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234 bAlumni Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234
ABSTRACT
Solar cell is a device that converts sunlight directly into electricity and the upside is sunshine every day can be obtained
freely. Solar cell with technological advances become very common nowadays. The problems that exist today are still
largely attached solar cell is static. This led to the acceptance of solar energy is not optimal. By karana, this study tried
a system that can make the solar cell always follow the direction of movement of the sun.
With solar panels menggunakkan 20 WP and by designing a tracking system that uses micontroller Atmega 8, obtained
a series of solar panels capable of following the direction of the sun. The experimental results showed that the average
efficiency of the solar cell without using a tracking system was of 8.95% and using a tracking system is at 9:56%
Key Word : Karakteristik, Sel Surya, 20 WP, Tracking System
1. PENDAHULUAN
Keunggulan dari energi matahari dibandingkan dengan sumber energi alternatif lainnya
adalah tidak bersifat polutif, berlimpah, bersifat terbarukan, tidak pernah habis dan dapat
dimanfaatkan baik secara langsung maupun tidak langsung dan merupakan energi sepanjang masa.
Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan menggunakan alat yang mampu menerima dan
mengkonversikannya menjadi energi listrik. Salah satu alat tersebut adalah panel surya/solar cell.
Solar cell dengan kemajuan teknologi menjadi sangat umum sekarang ini.
Seperti yang kita ketahui solar cell adalah alat yang mengubah sinar matahari
langsung menjadi listrik dan keuntungannya adalah sinar matahari dapat diperoleh
setiap hari secara bebas. Penggunaan solar cell sangatlah luas di dunia, sebagai
contoh: panel solar digunakan untuk menyediakan tenaga untuk lampu
lalu lintas, telephone, lampu jalan, rumah, kapal, mobil elektrik tenaga surya yang
dapat beroperasi tanpa minyak, dan lain-lain.
Permasalahan yang ada sekarang ini adalah solar cell yang terpasang
kebanyakan masih bersifat statis. Hal ini menyebabkan penerimaan energi
matahari tidak optimal. Oleh karana itu, perlu dibuat suatu sistem yang dapat
membuat solar cell selalu mengikuti arah pergerakan matahari.
Ada pun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk merencanakan,
merancang dan membuat solar cell tracking system, 2. Untuk mengetahui nilai kalor harian
energi surya dan nilai kalor harian energi yang dihasilkan oleh solar cell dan 3. Untuk mengetahui
apakah solar cell system tracking ini dapat digunakan untuk praktikum.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi surya (Solar Energy)
Matahari adalah suatu bola dari awan gas dengan suhu yang sangat panas. Suhu efektif pada
permukaan besarnya 5760 K. sedang pada inti temperaturnya dapat mencapai lebih kurang 8 x 106
sampai dengan 40 x 106 K. Matahari adalah sumber energy kita yang paling kuat. Sinar matahari,
atau energi surya, dapat digunakan untuk pemanasan rumah, pencahayaan dan pendinginan,
pembangkit listrik, pemanas air, dan berbagai proses industri. Sebagian besar bentuk energi
terbarukan berasal baik secara langsung atau tidak langsung dari matahari. Sebagai contoh, panas
dari matahari menyebabkan angin bertiup, memberikan kontribusi terhadap pertumbuhan pohon
dan tanaman lain yang digunakan untuk energi biomassa, dan memainkan peran penting dalam
siklus penguapan dan curah hujan yang menjadi sumber energi air.
Suatu teori yang akhir-akhir ini dapat diterima para ahli mengatakan bahwa radiasi
gelombang elektromagnetik merupakan kombinasi dari gelombang elektrik arus bolak-balik
berkecepatan tinggi dengan gelombang medan magnet yang menumbuhkan partikel-partikel
energi dalam bentuk foton. Gelombang energi yang memancar melalui ruangan angkasa
memberikan pancaran radiasi dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Radiasi gelombang
elektromagnetik dikelompokkan pada panjang gelombang yang memberikan rangsangan energi
yang lebih besar dimana semakin pendek panjang gelombangnya semakin besar energinya. Radiasi
yang dipancarkan melalui permukaan matahari mempunyai variasi panjang gelombang dari yang
paling panjang (gelombang radiasi) sampai yang paling pendek (gelombang sinar X dan sinar
gamma).
Pada dasarnya energi radiasi yang dipancarkan oleh sinar matahari mempunyai besaran yang
tetap (konstan), tetapi karena peredaran bumi mengelilingi matahari dalam bentuk elips maka
besaran konstanta matahari bervariasi antara 1308 Watt/m2 dan 1398 Watt/m2. Dengan
berpedoman pada luas penampang bumi yang menghadap matahari dan yang berputar sepanjang
tahun, maka energi yang dapat diserap oleh bumi besarnya adalah 751 x 10 kW/jam.
Besarnya jumlah radiasi matahari yang diterima oleh suatu tempat dipengaruhi oleh posisi sudut
matahari yang masuk ke tempat tersebut. Dalam perencanaan suatu kolektor surya, posisi sudut
matahari sangat perlu diketahui untuk memperoleh hasil yang maksimal sesuai dengan
perancangan.
2.2 Panel Surya
Solar cell (panel suya) merupakan salah satu sumber energi yang ramah lingkungan dan
sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama
proses konversi energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari,
terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun. Panel
surya adalah alat yang merubah sinar matahari menjadi listrik melalui proses aliran-aliran elektron
negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran
elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery
/ aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan.
2.3 Karakteristik Sel Surya (Photovoltaic)
Kapasitas daya dari sel atau modul surya dilambangkan dalam watt peak (Wp) dan diukur
berdasarkan standar pengujian Internasional yaitu Standard Test Condition(STC). Standar ini
mengacu pada intensitas radiasi sinar matahari sebesar 1000 W/m² yang tegak lurus sel surya pada
suhu 25°C Modul photovoltaic memiliki hubungan antara arus dan tegangan. Pada saat tahanan
variable bernilai tak terhingga (open circuit) maka arus bernilai minimum (nol) dan tegangan pada
sel berada pada nilai maksimum, yang dikenal sebagai tegangan open circuit (Voc).
Pada keadaan yang lain, ketika tahanan variable bernilai nol (short circuit) maka arus
bernilai maksimum, yang dikenal sebagai arus short circuit (Isc). Jika tahanan variable memiliki
nilai yang bervariasi antara nol dan tak terhingga maka arus (I) dan tegangan (V) akan diperoleh
nilai yang bervariasi.
2.3.1 Sejarah Solar Cell
Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre – Edmund
Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal bakal
teknologi solar cell. Percobaannya dilakukan dengan menyinari 2 elektroda dengan berbagai
macam cahaya. Tahun 1873, seorang Insinyur Inggris Willoughby Smith menemukan Selenium
sebagai suatu elemen photoconductivity. Kemudian tahun 1876, William Grylls dan Richard Evans
Day membuktikan bahwa Selenium menghasilkan arus listrik apabila disinari dengan cahaya
matahari. Hasil penemuan mereka menyatakan bahwa Selenium dapat mengubah tenaga matahari
secara langsung menjadi listrik tanpa ada bagian bergerak atau panas. Sehingga disimpulkan bahwa
solar cell sangat tidak efisien dan tidak dapat digunakan untuk menggerakkan peralatan listrik.
Tahun 1894 Charles Fritts membuat Solar Cell pertama yang sesungguhnya yaitu suatu
bahan semiconductor (selenium) dibalut dengan lapisan tipis emas. Tingkat efisiensi yang dicapai
baru 1% sehingga belum juga dapat dipakai sebagai sumber energi, namun kemudian dipakai
sebagai sensor cahaya.
Tahun 1905 Albert Einstein mempublikasikan tulisannya mengenai photoelectric effect.
Tulisannya ini mengungkapkan bahwa cahaya terdiri dari paket – paket atau “quanta of energi”
yang sekarang ini lazim disebut “photon.”
Teorinya ini sangat sederhana tetapi revolusioner. Kemudian tahun 1916 pendapat Einstein
mengenai photoelectric effect dibuktikan oleh percobaan Robert Andrew Millikan seorang ahli
fisika berkebangsaan Amerika dan ia mendapatkan Nobel Prize untuk karya photoelectric effect.
Tahun 1923 Albert Einstein akhirnya juga mendapatkan Nobel Prize untuk teorinya yang
menerangkan photoelectric effect yang dipublikasikan 18 tahun sebelumnya.
Tahun 1982, Hans Tholstrup seorang Australia mengendarai mobil bertenaga surya pertama
untuk jarak 4000 km dalam waktu 20 hari dengan kecepatan maksimum 72 km/jam. Tahun 1985
University of South Wales Australia memecahkan rekor efisiensi solar cell mencapai 20% dibawah
kondisi satu cahaya matahari. Tahun 2007 University of Delaware berhasil menemukan solar cell
technology yang efisiensinya mencapai 42.8%. Hal ini merupakan rekor terbaru untuk “thin film
photovoltaicsolar cell”. Perkembangan dalam riset solar cell telah mendorong komersialisasi dan
produksi solar cell untuk penggunaannya sebagai sumber daya listrik.
2.3.2 Prinsip Kerja Sel Surya (Photovoltaic)
Paramater paling penting dalam kinerja sebuah panel surya adalah intensitas radiasi
matahari atau biasa disebut dengan iradiansi cahaya matahari, yaitu jumlah daya matahari yang
datang kepada permukaan per luas area. Intensitas radiasi matahari diluar atmosfer bumi disebut
konstanta surya, yaitu sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring oleh atmosfer bumi, beberapa
spektrum cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadi sekitar 1000 W/m2. Nilai ini adalah
tipikal intensitas radiasi pada keadaan permukaan tegak lurus sinar matahari dan pada keadaan
cerah. Besar dari nilai iradiansi matahari inilah yang akan menentukan besar daya yang dapat
dihasilkan oleh sebuah panel surya.
2.4 Rancangan Sel Surya
Sistem sel surya yang dibuat bertujuan untuk mengoptimalkan penyerapan energi matahari
oleh sel surya. Optimalisasi terjadi karena adanya solar tracking system merupakan rangkaian
analog yang selanjutnya dinamakan rangkaian solar tracker.
2.4.1 Solar tracker
Solar tracker merupakan rangkaian kontrol untuk mengatur gerakan motor supaya mengatur
gerakan motor supaya intensitas cahaya matahari yang diterima oleh solar cell optimal. Hal
tersebut terjadi jika papan solar cell mengikuti terus arah matahari. Pada pagi hari, motor akan
bergerak dari timur ke barat mengikuti arah matahari berdasarkan 2 buah LDR yang berada pada
posisi timur dan barat. Pergerakan papan solar cell dari timur ke barat atau sebaliknya dibatasi oleh
limit switch west dan east. Pada sore hari, papan solar cell akan kembali ke posisi awal dengan arah
putaran dari barat ke timur. Papan solar cell akan berhenti jika east limit switch tersentuh. Untuk
menghasilkan sistem seperti yang disebut diatas, maka rangkaian blok diagram solar tracker dibuat
seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.1 Blok Diagram Solar Cell
Blok diagram diatas merupakan diagram sistem konfirugasi input atau output dan proses
input dari sistem adalah arah matahari dan intensitas cahaya matahari. Sensor merupakan input
sistem yaitu sensor cahaya atau umumnya sering disebut LDR. Input diproses oleh sebuah
mikrocontroller yaitu proses perbandingan data kedua sensor. Untuk memperoleh selisih sehingga
dapat dilakukan pengaturan sudut atau arah agar panel mendapatkan energi maksimum sesuai
dengan pancaran cahaya matahari.
Gambar 2.2 Blok Unit Drive West
Output sistem digerakkan oleh sebuah motor DC yang dikendalikan oleh sebuah penguat
tegangan yaitu driver L293D. Display akan menampilkan tegangan yang dihasilkan oleh solar cell
sehingga dapat dipantau secara real time. Untuk menghasilkan sistem seperti yang disebutkan
diatas, rangkaian solar tracker yang dibuat terdiri dari 2 unit, yaitu:
1. Unit untuk drive West.
Berfungsi untuk mengatur putaran motor yang menggerakkan papan solar cell ke arah
barat. Gambar 2.2 menunjukkan blok unit drive west.
Jika LDR1 (west) menerima intensitas cahaya yang lebih kecil daripada LDR2 (east),
maka comparator akan mengeluarkan sinyal untuk mengaktifkan indicator-1 dan relay-1.
LDR 1
LDR 2
SOLAR
CELL
Mikrokon
troler
DRIVER
L293D
MOTOR
DC
Jika relay-1 aktif, maka kontak poin pada relay-1 akan mengaktifkan motor.selanjutnya
motor akan menggerakkan papan solar cell ke arah barat. Jika relay-1 aktif, maka sistem
harus menjaga agar motor tidak bergerak kearah sebaliknya.
2. Unit untuk drive East.
Berfungsi untuk mengatur putaran motor yang menggerakkan papan solar cell ke arah
timur. Gambar 2.3 menunjukkan blok unit drive east.
Gambar 2.3 Blok Unit drive East
Jika LDR 1 (west) menerima intensitas cahaya yang lebih besar daripada LDR 2 (east),
maka comparator akan mengeluarkan sinyal untuk mengaktifkan indicator-2 dan relay-2.
Jika relay-2 aktif, maka kontak poin pada relay-2 akan mengaktifkan motor. Selanjutnya
motor akan menggerakkan papan solar cell kearah timur. Jika relay-2 aktif, maka sistem
harus menjaga agar motor tidak bergerak kearah sebaliknya.
2.4.2 Perancangan Rangkaian Kendali
Rancangan rangkaian yaitu pengendali alat penjejak matahari untuk keperluan pembangkit
listrik tenaga matahri adalah rancangan rangkaian eletronik yang digunakan adalah sebagai berikut
:
1. Sensor
Sensor yang digunakan pada rancangan ini adalah sensor peka cahaya atau disebut
tahan peka cahaya (LDR). Komponen tersebut adalah sebuah komponen yang bersifat
tahanan variabel dimana besar tahanan komponen tersebut tergantung pada kuat intensitas
cahaya. Pada umumnya makin kuat cahaya infra merah makin kecil tahanan dari resistor
tersebut dan sebaliknya makin sedikit intensitas cahaya makin besar tahan resistornya. Pada
rancangan ini sensor LDR digunakan untuk membedakan kuat cahaya pada dua arah mata
angin yaitu timur dengan barat. Dengan menggunakan dua buah sensor cahaya tersebut dapat
dibandingkan sudut pancaran cahaya. Output sensor dihubungkan pada masukan controller,
dimana tahanan peka cahaya (LDR) digandengkan dengan satu tahanan tetap sehingga
membentuk resistor pembagi tegangan. Dengan demikian output rangkaian berupa besaran
tegangan yang bergantung pada intensitas cahay. Controller membaca tegangan kedua
sensor dan membandingkannya. Untuk mencari R yang berguna untuk pergerakan motor.
2. Controller
Controller yang digunakan adalah salah satu tipe AVR dengan tiga buah volt I/O.
Controller diprogram dengan bahasa c yaitu versi 2.049. Controller berfungsi
mengendalikan motor searah pancaran sinar matahari yaitu dengan membaca sensor cahaya
kemudian membandingkannya untuk mendapat selisih atau error dan digunakan untuk
menggerakkan motor atau panel. Output controller adalah penguat arus L293D, controller
membaca sensor pada port C yaitu masukan analog controller sedangkan output untuk
menggerakkan motor diprogam pada port B yaitu port B.0 dan B.1. Pada saat tegangan
sensor bagian timur lebih kecil dari bagian barat controller akan menggerakkan motor dan
panel kearah barat hingga posisi seimbang yaitu sensor timur sama dengan sensor barat.
Selain menggerakkan motor, controller juga akan menampilkan tegangan dari panel surya.
3. Penguat arus (Driver)
Merupakan sebuah rangkaian yang berfungsi menguatkan arus dan menggerakkan
motor. Penguat yang digunakan adalah jenis penguat jembatan H yaitu IC L293D.
Keunggulan penguat jembatan H adalah dapat membalikkan arus motor sehingga motor
dapat berbalik arah. Penguat tersebut mampu menguatkan arus 200 mA. Arah gerak dan arah
ditentukan oleh microcontroller. Terdapat 2 masukan dari penguat ke motor untuk
pengaturan on/off dan arah putaran.
4. Motor
Motor merupakan sebuah komponen yang mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Tipe motor yang digunakan adalah gear motor magnet permanent. Fungsi motor
adalah untuk menggerakan panel ke posisi ke arah pancaran matahari, motor dikendalikan
oleh controller melalui penguat arus.
5. Panel Surya
Panel surya merupakan komponen yang mengubah energi cahaya menjadi listrik energi.
Energi listrik yang dihasilkan oleh sebuah panel bergantung pada kuat intensitas cahaya yang
dihasilkan oleh sebuah panel surya yang digunakan adalah 6 volt per cell atau panel.
Sedangkan daya keluaran maksimum adalah 20 watt per panel.
3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Alat
Alat ukur yang digunakan pada percobaan ini adalah termometer, anemometer, solar power meter,
multitester digital, komputer.
3.2. Rancangan Bahan Pengujian
Adapun bahan -bahan yang akan diadakan dalam perancangan ini adalah:
1. Panel Surya ( photovoltaik )
Modul sel surya atau biasa juga disebut photovoltaic ( panel PV ) merupakan komponen
utama yang menghasilkan arus listrik yang kemudian akan disimpan ke battery atau aki.
Panel surya yang digunakan jenis polycristallin 20 Wp berfungsi mengubah intensitas
cahaya matahari menjadi energi listrik.
2. Charger Control
Solar charger control digunakan sebagai pengatur arus listrik (Curent Regulator) baik
terhadap arus yang masuk dari panel Solar Cell surya maupun arus yang masuk ke battery
atau aki. Charger Control ini juga bekerja menjaga batrery dari pengisian yang berlebihan
(Over Charger), ini mengatur tegangan dan arus yang masuk ke baterai.
3. Battery / Aki
Battery atau Aki adalah alat yang berfungsi sebagai penyimpan arus sementara. Arus
yang disimpan di battery hasil dari energi matahari yang dirubah menjadi energi listrik pada
panel solar cell. Arus tersebut akan digunakan sebagai penggerak tracking sistem atau
microcontroler yang digunakan.
4. Inverter DC to AC
Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah arus DC (
Direct Current ) menjadi arus AC (Alternating Current). Selain untuk merubah arus inverter
juga digunakan untuk menyetabilkan output ( arus yang keluar). Sumber arus input inverter
dapat menggunakan battery atau sel surya.
5. Tracking system
Dalam pengujian ini digunakan microcontroler Atmega 8 yang berfungsi untuk
mengoptimalisasikan intensitas cayaha pada solar cell surya dengan mengatur arah
pergerakan solar cell surya menggikuti matahari.
3.3. Prosedur Pengambilan Data ( Cara Kerja )
1. Pengujian dilakukan di gedung L lantai 5 Universitas HKBP Nommensen Medan.
2. Pada pengujian ini menggunakan 2 buah alat ukur Termometer digital yang di letakkan di
atas panel surya untuk mengukur suhu pada solar cell dan diletakkan disamping perangkat
pengujian untuk mengukur suhu lingkungan.
3. Solar power meter diletakkan disamping panel surya, untuk mengukur intensitas cahaya
matahari.
4. Tiga buah multitester digital dipasang pada bagian output solar cell, battery, dan inverter
untuk mengukur tegangan yang keluar.
5. Anemometer digital diletakkan 2 meter dari panel surya untuk mengukur kecepatan angin
sekitar.
6. Pengambilan data pada alat ukur dilakukan 20 menit sekali, pengujian dimulai dari jam 09.00
– 15.00 WIB selama 3 hari pengujian.
Gambar 3.1. Skema perangkat uji solar cell
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Percobaan
4.1.1. Rangkaian perangkat solar cell dengan tracking system
Dalam percobaan ini, dibuat rangkaian solar cell dengan system tracking yang mampu mengikuti arah
pergerakan Matahari dari Timur ke Barat dimana permukaan solar cell selalu dalam keadaan tegak
lurus dengan Matahari.
Rangkaian ini dirangkai secara manual sesuai dengan spesifikasi percobaan yang diinginkan,
sebagaimana diperlihatkan pada gambar 4.1. berikut ini.
Gambar 4.1. Rangkaian solar cell dengan tracking system
4.1.2 Data Hasil Percobaan
Percobaan dilakukan dengan menggunakan solar cell 20 WP tanpa menggunakan tracking system
selama tiga hari dan dengan menggunakan tracking system selama tiga hari, masing-masing dilakukan
mulai pukul 09,00 – 15.00 WIB. Selang waktu pengambilan data dilakukan setiap interval 10 menit
dengan peralatan yang ada, serta dilakukan dengan manual dengan melihat indikator dari instrumen dan
mencatatnya dalam tabel hasil percobaan, serta memperlihatkannya dalam grafik hubungan antara
nasing-masing variabel. Gambar 4.2 sampai gambar 4.7 memperlihatkan grafik hubungan antara
variable-variabel hassil pengamatan dan perhitungan untuk pengujian sel surya 20 WP tanpa
tracking.
Gambar 4.2 Grafik intensitas dan waktu tgl 12, 13, 15 Januari 2016
Gambar 4.3 Grafik intensitas & kecepatan angin tgl 12, 13, 15 Januari 2016
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
09
:00
09
:20
09
:40
10
:00
10
:20
10
:40
11
:00
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
15
:00
Inte
nsi
tas
(W/m
2)
Waktu
Intensitas vs Waktu
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 1 2 3 4 5 6
Inte
nsi
tas
(W/m
2)
Kecepatan Angin (m/s)
Kecepatan Angin vs Intensitas
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
Gambar 4.4 Grafik pengaruh intensitas vs tegangan tgl 12, 13, 15 januari 2016
Gambar 4.5 Grafik pengaruh tegangan terhadap kuat arus yang terjadi pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016
0
2
4
6
8
10
12
14
0 200 400 600 800 1000 1200
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Intensitas Matahari (W/m2)
Intensitas vs Tegangan
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
9 10 11 12 13 14
Ku
at A
rus
(A)
Tegangan (Volt)
Tegangan vs Arus Yang Terjadi
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
Gambar 4.6 Grafik energi yang masuk (Pin) terhadap daya yang keluar (Pout) pada tgl 12, 13, 15 Januari
2016
Gambar 4.7 Grafik efisiensi panel surya terhadap intensitas
pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016
Dari data hasil pengujian sel surya 20 WP dengan menggunakan tracking system, diperoleh
hubungan antara variabel-variabel hasil pengamatan dan perhitungan sebagaimana Gambar 4.8
sampai gambar 4.13 berikut ini.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 50 100 150 200
Day
a K
elu
ar P
ou
t(W
)
Energi Masuk Pin (W)
Energi Masuk vs Daya Keluar
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
200 400 600 800 1000 1200
Efis
ien
si P
ane
l Su
rya
(%)
Intensitas matahari (W/m2)
Intensitas vs Efisiensi
12-Jan-16
13-Jan-16
15-Jan-16
Gambar 4.8 Grafik intensitas dan waktu pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016
Gambar 4.9 Grafik intensitas & kecepatan angin tgl 15, 16, 18 Februari 2016
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
09
:00
09
:20
09
:40
10
:00
10
:20
10
:40
11
:00
11
:20
11
:40
12
:00
12
:20
12
:40
13
:00
13
:20
13
:40
14
:00
14
:20
14
:40
15
:00
Inte
nsi
tas
Mat
ahar
i (W
/m2)
Waktu (Pukul)
Intensitas vs Waktu
15-Feb-16
16-Feb-16
18-Feb-16
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,00 2,00 4,00 6,00
Inte
nsi
tas
Mat
ahar
i (W
/m2)
Kecepatan Angin (m/s)
Intensitas vs Kec. Angin
15-Feb-16
16-Feb-16
18-Feb-16
Gambar 4.10 Grafik pengaruh intensitas terhadap tegangan
pada panel surya pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016
Gambar 4.11 Grafik pengaruh tegangan terhadap kuat arus yang terjadi
pada tgl 15, 16, 18 Februari 2016
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0 500 1000 1500
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Intensitas Matahari (W/m2)
Intensitas vs Tegangan
15-Feb-1616-Feb-16
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00
Aru
s Y
ang
Terj
adi (
A)
Tegangan (Volt)
Tegangan vs Arus Yang Terjadi
15-Feb-18
16-Feb-16
18-Feb-16
Gambar 4.12 Grafik energi yang masuk (Pin) terhadap daya yang keluar (Pout) pada tgl 12, 13, 15 Januari
2016
Gambar 4.13 Grafik efisiensi panel surya terhadap intensitas
pada tgl 12, 13, 15 Januari 2016
4.2 PEMBAHASAN
Hasil penelitian panel surya 20 WP tanpa tracking system selama tiga hari, diperoleh besarnya energi
yang diserap panel surya hari pertama sebesar 93,69 watt dengan daya keluaran sebesar 8,93 watt,
sehinggga efisiensi alat sebesar 9,72%. Pada hari kedua diperoleh besarnya energi yang diserap panel
surya sebesar 100,86 watt dengan daya keluaran sebesar 9,24 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,29
0
5
10
15
20
0 50 100 150 200
Day
a K
elu
ar P
ou
t(W
att)
Energi Masuk Pin (Watt)
Energi Masuk vs Daya Keluar
15-Feb-16
16-Feb-16
18-Feb-16
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
0 500 1000 1500
Efis
ien
si P
ane
l Su
rya
(%)
Intensitas Matahari (W/m2)
Intensitas vs Efisiensi
15-Feb-16
16-Feb-16
18-Feb-16
%. Selanjutnya pada hari yang ketiga diperoleh besarnya energi yang diserap panel surya sebesar 93,62
watt dengan daya keluaran sebesar 8,9 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,67 %. Jika dilihat dari data
maka efisiensi yang terbesar dihasilkan pada hari perttama, walaupun instensitas sinar matahari pada hari
pertama lebih rendah dibandingkan dengan instensitas sinar matahari pada hari kedua. Hal ini dapat
terjadi disebabkan kecepatan angin rata-rata pada hari kedua lebih cepat jika dibandingkan dengan
kecepatan angin rata-rata pada hari pertama.
Hasil penelitian panel surya 20 WP dengan tracking system selama tiga hari, diperoleh besarnya
energi yang diserap panel surya hari pertama sebesar 80,58 watt dengan daya keluaran sebesar 6,58 watt,
sehinggga efisiensi alat sebesar 8,3%. Pada hari kedua diperoleh besarnya energi yang diserap panel
surya sebesar 86,61 watt dengan daya keluaran sebesar 7,85 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,21
%. Selanjutnya pada hari yang ketiga diperoleh besarnya energi yang diserap panel surya sebesar 88,31
watt dengan daya keluaran sebesar 8,47 watt, sehinggga efisiensi alat sebesar 9,35 %. Jika dilihat dari
data maka efisiensi yang terbesar dihasilkan pada hari ketiga dengan instensitas sinar matahari yang
tertinggi dibandingkan dua hari lainnya.
Jika dilihat rata rata efiensi pemakaian panel surya tanpa menggunakan tracking system adalah
sebesar 8,95% dan dengan menggunakan tracking system adalah sebesar 9,56 %. Data ini
memperlihatkan bahwa penggunaan tracking system pada panel surya 20 WP akan meningkatkan
efiisiensi peralatan sebesar 0,61%. Peningkatan ini dari segi angka cukup kecil. Namun dari segi efisiensi
peralatan penukar kalor sudah cukup baik. Peningkatan ini bisa terjadi disebabkan dengan tracking
system, peralatan dapat tterus mengikuti arah pergerakan sinar matahari tegak lurus dengan permukaan
panel surya untuk setiap saat.
5. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian panel surya 20 WP dengan dan tanpa menggunakan tracking system dapat
diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Tracking system tegak lurus dengan arah datangnya sinar matahari, sehingga intensitas
yang dapat diterima solar cell lebih maksimal dibandingkan dengan tanpa menggunakan
tracking system.
Rata-rata energi yang diserap solar cell 20 WP tanpa menggunakan tracking system
85,17 W.
Rata-rata energy yang diserap solar cell 20 WP dengan menggunakan tracking
system 96,06 W.
2. Penggunaan tracking system dalam meningkatkan kinerja solar cell 20 WP cukup
signifikan dibandingkan jika tanpa tracking system.
Hal ini terlihat pada arus dan tegangan keluaran dari panel Surya dengan menggunakan
tracking system lebih tinggi jika dibandingkan tanpa tracking system.
3. Dalam penggujian solar cell ini, energi yang diperoleh yang sangat tergantung pada
kondisi cuaca yang cerah.
4. Rata rata efisiensi solar cell yang tidak menggunakan tracking system adalah sebesar
8,95% dan dengan menggunakan tracking system meningkat menjadi 9,56%.
DAFTAR PUSTAKA
Shepperd,L & Richards, E. Solar Photovoltaics for Development
Applications.Florida Solar Energy Center Available at
http://www.fsec.ucf.edu/~pv/
U.S. Department of Energy Photovoltaics Program (1998). Turning Sunlight
Into Electricity History: The PV Effect
http://www.eren.doe.gov/pv/text_frameset.html
Centre for Alternative Technology, Machynlleth. History of photovoltaic cells (PV). http://www.cat.org.uk/
Solarex Pty. Ltd. http://www.solarex.com//
Zahedi, A (1998). Solar photovoltaic energy system: Design and use. The New World Publishing.
Department of Primary Industries and Energy (DPIE) (1993). Rural and
remote area power supplies for Australia. Australian Government Publishing Service
Tony, van Roon. 741 Op-amp tutorial. http://www.opamp.com.htm//
Wahyudi, Purnomo. Rangkaian Elektronika 2. Politeknik Manufaktur
Bandung
Dick Smith Electronics. Data Sheet Cat : Z 4801.
Paul, Hatfield. Low Cost Solar Tracker. Curtin Department Of Electrical and Computer Engineering.
J.P. Holman, Perpindahan Kalor Edisi keenam; Penerbit Erlangga,
Jakarta 1995.
M. Thirugnanasambandam, S. Iniyan, dan R. Goic, A review of solar
thermal technologies, Renewable and Sustainable Energi
Reviews 14 (2010) 312-322.
Kementerian Negara Riset dan Teknologi Republik Indonesia, ”Buku
Putih Penelitian, Pengembangan dan Penerapan Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi Bidang Sumber Energi Baru dan
Terbarukan untuk Mendukung Keamanan Ketersediaan Energi
Tahun 2025, Jakarta 2006.
M. Rumbayan, A. Abudureyimu, dan K. Nagasaka, Mapping of solar
energi potential in Indonesia using artificial neural network and
geographical information system, Renewable and Sustainable
Energi Reviews 16 (2012) 1437 - 1449.
H. Ambarita, Karakteristik Energi Surya Kota Medan Sebagai Sumber
Energi Siklus Refrigerasi Untuk Pengkondisian Udara (AC),
Prosiding Seminar Nasional Sains & Teknologi dan Pameran
Mendukung MP3EI, Aula FT. USU, 23 Nopember 2012.
Donald R. Pitts, Leighton E. Sissom, Perpindahan kalor; Penerbit
Erlangga,Jakarta 1987.