Fix Energi Surya.docx

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Energi merupakan salah satu kebutuhan vital manusia yang yang sangat diperlukan untuk melakukan berbagai aktivitas. Dewasa ini hampir seluruh masyarakat dunia mengalami ujian akibat tingginya harga bahan bakar minyak. Sebenarnya persoalan seperti ini telah berulang kali terjadi di dunia, akan tetapi hingga kini ketergantungan umat manusia terhadap bahan bakar minyak masih sangat tinggi. Dan setiap kali terjadi krisis energi maka yang paling merasakan akibatnya adalah masyarakat lapisan menengah ke bawah. Sumberdaya energi yang tersedia di alam ini memiliki cadangan, jenis dan karakteristik yang sangat bervariasi. Cadangan bahan bakar minyak petroleum yang teridentifikasi di bumi ini menurut perkiraan American Petroleum Institute mencapai 1 triliun barel ditambah dengan 0,6 triliun barel lagi yang telah teridentifikasi. Jika dikonsumsi dengan laju konsumsi seperti sekarang ini maka cadangan minyak tersebut dapat bertahan selama 55 hingga 90 tahun lagi. Kurun waktu selama ini mungkin terasa singkat jika kita bandingkan dengan usia kehidupan manusia, akan tetapi mungkin juga cukup lama jika kita hanya memikirkan kehidupan pada generasi kita saja. Akan tetapi masyarakat dunia telah sepakat untuk menjaga kelestarian dan kesetimbangan kehidupan di dunia agar segala sesuatu yang ada di bumi dapat dimanfaatkan secara berkelanjutan oleh generasi-generasi selanjutnya. Inilah pentingnya menjaga kelestarian alam. 1.2 MaksuddanTujuan 

mengetahui proses konversienergimataharimenjadienergilistrik



mengetahuikomponenapasaja

yang

diperlukandalammenyerapenergimataharimenjadienergilistrik.

1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Energisuryaadalahsangatatraktifkarenatidakbersifatpolutif,

takdapathabis,

dapatdipercaya, dan gratis.Dua kejelekan utama dari energi surya ialah, bahwa ia sangat halus (dilute) dan tidak konstan. Arus energi surya yang rendah mengakibatkan tepaksa dipakainya sistem dan kolektor yang luas permukaannya besar untuk dapat mengumpulkan dan mengonsentrasikan energi tersebut. Disamping sistem koleksi ini berharga mahal, masallah besar lainnya yang mungkin timbul ialah kenyataan bahwa sistem-sistem dibumi tidak dapat diharapkan untuk menerima persaediaan terus menerus dari energi surya ini. Ini berarti diperlukan pula semacam sistem penyimpanan energi atau sistem onversi lain diperlukan untuk menyimpan energi pada malam hari serta pada waktu cuaca mendung yang panjang. Sistem penyimpanan ini atau sistem konversi alternative jelas menambah mahalnya unit surya ini secara keseluruhan. Energi surya dapat dikonversi secara langsung menjadi bentuk energi lain dengan tiga proses terpisah, proses heliochemikal, proses helioelektrical, dan prosdes heliotermal. Reaksi heliochemikal yang utama adalah proses fotosintesis. Seperti telah diulas dimuka, proses inia dalah sumber dari semua bahan bakar fosil. Proses helioelektrik yang utama adalah produksi lidtrik oleh sel-sel surya. Proses helioteermal adalah penyerapan (absorpsi) radiasi matahari dan pengkonversian energi ini menjadi energi termal. Ini adalah satu-satunya proses konversi surya yang mempunyai efisensi konversi 100 persen. Jumlah energi matahari pada suatu permukaan disebut isolasi surya. Isolasi surya pada sustu permukaan tertentu terdiri dari sebuh komponen langsung [sinar(beam)] dan sebuah komponen difusi [tersebar(scattered)] begitu pula dengan pancaran radiasi dengan panjang gelombang yang pendek dari permukaan lain yang sama-sama berada dibumi. Isolasi langsung pada sebuah permukaan yang tegak lurus terhadap sinar matahari tergantung pada waktu dari tahun, waktu daru hari, dan garis lintang permukaan ini begitu juga kondisi atmosfir. Dua kata kunci yang perlu selalu kita ingat adalah efisiensi dan konservasi energi. Peningkatan efisiensi adalah sebuah upaya untuk memperkecil konsumsi sumber daya energi tetapi tetap mempertahankan fungsi dan tujuan dari sebuah proses atau kegiatan, sedangkan konservasi diartikan sebagai upaya untuk mempertahankan kelestarian sumber daya energi misalnya dengan cara melakukan diversifikasi penggunaan sumber daya energi baik dalam

bentuk yang dapat diperbaharui renewable maupun yang bersifat tak dapat diperbaharui nonrenewable. Oleh karena itu kegiatan laboratorium saat ini lebih diarahkan untuk menemukan, mengkaji, merumuskan, menyebarkan, dan mengimplementasikan berbagai solusi praktis dalam rangka meningkatkan efisiensi konservasi energi dan pemanfaatan sumber energi alternatif yang murah, terutama untuk membantu masyarakat golongan ekonomi menengah ke bawah. Dalam bidang pertanian, energi surya dapat dimanfaatkan pengeringan, pemanas air, pembangkit listrik, dan sebagainya. Kita mengetahui bahwa hasil-hasil pertanian yang baru dipanen banyak mengandung air. Hal ini berakibat mudah membusuk atau tidak bisa disimpan lama, lebih sulit dalam penanganan pengemasan dan transportasinya karena berat dan volumenya yang besar. Kebanyakan komoditas pertanian sebelum diproses lebih lanjut harus disimpan lebih dulu. Untuk mengatasi hal tersebut, perlu suatu tindakan yaitu pengurangan kandungan air. Cara pengurangan kadar air dapat dilaksanakan dengan cara: 

Penjemuran alami



Pengeringan buatan : menggunakan bahan bakar, energi matahari atau gabungan

: diatas tikar, anyaman bambu, plastik dan lantai jemur

pengering berbahan bakar dan energi mahahari. Disamping kondisi alami hasil pcrtanian yang banyak mcngandung air, mutu hasil pertanian kita kebanyakan masih kurang baik sehingga perlu penanganan yang benar. Masalah khusus peningkatan mutu dalam laporan ini tidak dibicarakan, karena yang lebih diutamakan disini adalah masalah proses dan alat pengurangan kandungan air. Perbandingan Penjemuran dan Pengeringan Pengeringan berbagai komoditas pertanian misalnya kakao, kopi, cengkeh dan sebagainya dapat dilakukan dengan cara, penjemuran. Efektifitas cara ini sangat tergantung pada intensitas sinar matahari. Bila cuaca sedang cerah, pengeringan dapat berlangsung dengan baik, sebaliknya jika cuaca sedang mendung atau hujan, penjemuran tidak dapat dilakukan. Sering terjadi musim hujan atau pada saat cuaca mendung bertepatan dengan musim panen raya sehingga hasil pertanian yang baru dipetik tidak dapat langsung dikeringkan dan berakibat terjadi pembusukan atau kerusakan pada komoditi tersebut. Penjemuran dengan sinar matahari berlangsung secara alamiah sehingga dapat dihasilkan produk yang baik. Seperti kita ketahui bahwa intensitas matahari berubah perlahan-lahan dari minimum-maksimum-minimum (pagi-siang-sore) dan selanjutnya malam 3

hari tidak dapat dilakukan pengeringan. Pada komoditas tertentu diperlukan pengeringan yang sinambung sehingga pengeringan dengan cara penjemuran akan diperoleh hasil yang kurang baik. Efektifitas penjernuran dapat ditingkatkan dengan cara menggunakan pengaturan udara panas dan hembusan secara paksa. Akan lebih baik lagi jika cara ini dilengkapi dengan tungku berbahan bakar limbah pertanian (biomassa) agar dapat dioperasikan sepanjang waktu (malam ataupun hujan). Keuntungan dan kerugian cara penjemuran dan pengeringan buatan dapat dilihat dalam tabel 1. Tabel 1 : Perbandingan Penjemuran dan Pengeringan Buatan Penjemuran

Pengeringan buatan

Keuntungan: 1.Sederhana

Keuntungan:

2.Harga relatif murah

1. Tidak tergantung cuaca

3.Tidak membutuhkan keterampilan

2. Waktu pengeringan lebih cepat

sumber daya manusia

3. Mutu produk lebih konsisten

4. Tidak memerlukan bahan bakar Kerugian:

Kerugian:

1. Tergantung cuaca

1. Menggunakan bahan bakar

2. Waktu pengeringan relatif lebih lama

2. Perlu biaya pembuatan alat

3. Mutu tergantung pada kondisi alam

3. Perlu SDM yang terampil

Kondisi cuaca merupakan parameter yang sangat penting dalam pengoperasian pengering tenaga matahari. Suhu dan kelembaban udara pengering merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap laju pengeringan suatu bahan. Salah satu kelebihan pengering tenaga matahari dibandingkan penjemuran adalah kedua faktor di atas dapat diatur disesuaikan dengan tahap pengeringan. Meskipun, profil suhu udara pengering dan suhu penjemuran per hari relatif sama dan sangat tergantung pada besamya radiasi matahari, tetapi suhu penjernuran maksimurn hanya 35 °C, sedang suhu udara pengering mampu mencapai 75 °C (pada mesin pengering yang digunakan pada percobaan kali ini).

Distribusi suhu ruang pengering bervariasi menurut arah aliran udara pengering. Semakin jauh dari posisi kipas, suhu udara semakin tinggi karena selain mendapat panas dari blower, ruang pengering juga mendapat radiasi matahari langsung menembus plastik penutup. Kombinasi antara suhu tinggi dan kelembaban rendah dari udara pengering menyebabkan potensi pengeringannya menjadi sangat tinggi. Suatu hal yang tidak dijumpai di penjemuran. Pengaruh Temperatur Terhadap Daya Sel Surya Dengan penyinaran konstan, daya sel surya berkurang sesuai dengan naiknya temperature. Hal tersebut sesuai dengan sifat tegangan beban nol dan berlawanan dengan arus hubungan singkat. Tegangan beban nol akan berkurang sesuai dengan kenaikan temperature yang besarnya kurang lebih 3mV/K. Suatu sel surya dengan tegangan 0,6V pada T 25C akan berkurang sampai 0,45V pada T 75C. Arus hubungan singkat akan bertambah sesuai dengan bertambahnya temperature yang besarnya kurang lebih 0,1%/K. Pengurangan tegangan adalah lebih besar dari penambahan arus yang mengakibatkan penurunan daya keseluruhan 0,44%/K. Pengaruh Luas Sel Surya Terhadap Daya Luas sel surya berpengaruh terhadap daya suatu sel surya. Luas sel surya tidak berpengaruh terhadap tegangan beban nol, karewna itu suat sel surya dengan luas yang besar akan mempunyai daya yang maksimum. Pengaruh Kepekaan Spektrum Terhadap Sel Daya Sel Surya Dari pengukuran dapat ditentukan harga tertentu arus sebagai fungsi panjang gelombang suatu penyinaran yang konstan. Sel surya dari bvahan yang berbeda akan menghasilkan spectrum yang berbeda pula. Pada prakteknya sel surya yang digunakan pada mesin itu kep[ekaan spektrumnya berbeda dengan sel surya utnuk pembangkit listrik yang melayani penerangan.

5

Prinsip Dasar Pengumpul Surya (Kolektor Surya)

n

(GambarPenggunaanSel Surya, Sumber : PPPGT/ VEDC Malang, 1999)

(GambarPenggunaanSel Surya, Sumber : PPPGT/ VEDC Malang, 1999)

Prinsipdasarnyaadalahpengumpulanenergimatahariolehsatelit di angkasaluar (pada orbit sinkronbumi),

mengirimkanenergitersebutdalambentukgelombang

dankemudianmengubahnyamenjadienergilistrik.Karena

pengumpulan

radio

kebumi,

energi

matahari

(dengan sel fotovoltaik) dilakukan di luar angkasa maka pengaruh cuaca dihilangkan dan siklus siang-malam nyaris tak terjadi. Secara teoritis kapasitas daya yang mampu dibangkitkan oleh sebuah satelit jenis ini cukup besar (5~10 GW) dan dampak lingkungan yang ditimbulkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan dampak yang ditimbulkan oleh pembangkit berbahan bakar fossil/nuklir.(Yuliman Purwanto, Elektro Indonesia 3/1996).

Terminologi Parameter SudutMatahari Besarintensitasradiasimataharilangsung

yang

jatuhpadaluasanbidang

di

permukaanbumiditentukanberdasarkanparameterparametersebagaiberikut : 

( )

SudutLintang

Adalahsudutlokasibidang

di

permukaanbumiterhadapekuatorbumidimanauntukarahkeutaradiberitandapositip. Nilaiuntuksudutlintangini : -90 <  < 90 ( untukkotasurabaya  = 7°). 

Sudutkemiringan (β) adalahsudutantarpermukaanbidang yang dimaksudterhadaphorisontal ; 0 < β < 180°.



udutdeklinasimatahari

(  ),

merupakansudutkemiringanbumiterhadapmatahariakibatrotasibumipadaarahsumbu

axis

bumi

-

matahari;

-

23,45°

< <

23,45°.

Menurut

Copper

(1969),

sudutdeklinasimataharidinyatakandenganpersamaan : dimanan

menyatakannomorurutharidalamsatutahun

yang

diawalidengannomorurut

1

untuktanggal 1 Januari. 

Sudut

Jam

Matahari

(ω)

adalahpergeseransudutdarimataharikearahtimur/baratdarigarisbujurlokalakibatrotasibumip adasumbunya. Besarpergeseransuduttersebut 15° tiapjam . 

Sudutketinggianmatahari

(α)

adalahsudutantararadiasilangsungdarimataharidenganbidanghorisontal

yang

ditentukanberdasarkanpersamaan : sin α = cos  cos  cos ω + sin  sin  

Sudut Zenith (θz) adalahsudutantararadiasilangsungdarimataharidengangaris normal bidanghorisontal, yang dinyatakandenganpersamaan : sin θz = sec α cos  sin ω



Sudutdatangmatahari (θ) yaitusudutantararadiasilangsungpadapermukaanbidangterhadap normal bidangtersebut. Cos θ = cos αcos γ sin β +sin αcos β Hubunganantaramasing-masing

parameter

sudutmataharitersebutditunjukkandalamgambar 2.

7

Pengukuran Energi Surya Sebelum mengetahui daya sesaat yang dihasilkan kita harus mengetahui energi yang diterima, dimana energi tersebut adalah perkalian intensitas radiasi yang diterima dengan luasan dengan persamaan : E = Ir x A dimana : Ir = Intensitas radiasi matahari ( W/m2) A = Luas permukaan (m2) Sedangkan untuk besarnya daya sesaat yaitu perkalian tegangan dan arus yang dihasilkan oleh sel fotovoltaik dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : P=VxI dimana : P= Daya (Watt), V = Beda potensial (Volt) I = Arus (Ampere) Radiasi surya yang mengenai sel fotovoltaik dengan menggunakan alat pyranometer adalah dalam satuan mV sehingga harus dikonversikan menjadi W/m2. Efisiensi yang terjadi pada sel surya adalah merupakan perbandingan daya yang dapat dibangkitkan oleh sel surya dengan energi input yang diperoleh dari sinar matahari. Efisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat pada pengambilan data. Apabila pengguna menginginkan tegangan maupun arus yang lebih besar, maka panel solar cell dapat dirangkai secara seri atau paralel maupun kombinasi keduanya. Bila panel dirangkai seri maka tegangan yang naik tetapi bila dirangkai paralel maka arus yang naik.

BAB III METODOLOGI 3.1 WaktudanTempatPraktikum 3.1.1 WaktuPraktikum : 3.1.1.1 Hari/Tanggal : Kamis, 14 maret 2019 3.1.1.2 Waktu

: Pkl. 12.40 – 18.10

3.1.2 TempatPraktikum :LaboratoriumKonversiEnergi 3.2 BahandanAlat 3.2.1 Bahan EnergiMatahari 3.2.2 Alat 1. Sel Surya (Photo Voltaic) 2. Alatpenyimpanenergilistrik 3. Multi Meter 4. KabelSambungan 5. Lampu 3.3 LangkahKerja 1. Menyusun alat-alat 2. Mengarahkan sel surya secara tegak lurus dengan sinar datang (lampu). 3. Menghidupkan lampu halogen dan mengukur intensitas cahaya dari lampu, intensitas cahaya dari lampu adalah daya input sel surya. 4. Mengukur arus dan tegangan yang mengalir dalam rangkaian untuk setiap nilai resistor variabel, Rx. 5. Membuat grafik hubungan antara arus dan tegangan 6. Menghitung nilai daya maksimum, efisiensi dan fill faktor.

9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Pengamatan Jarak

Waktu

Volt

Arus

10

16:10:83

28

6

20

35:20:08

29

6

30

44:35:58

14

4

4.2 Pembahasan Dalam percobaan ini, kami dituntut agar bisa memahami penggunaan-penggunaan teknologi yang bisa membantu manusia dalam memenuhi kebutuhan akan energi yang semakin tinggi. Salah satunya yaitu berkaitan dengan energi listrik yang dapat diatasi dengan penggunaan Sel Surya (Teknologi energi surya fotovoltaik). Untuk itu, dalam laporan kali ini kami mencoba untuk menganalisis

besarnya daya dari sel surya dan mengetahui faktor-faktor yang

berpengaruh terhadap penyerapan energi oleh sel surya dengan data sekunder yang kami dapatkan. Sel surya merupakan suatu devais semikonduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Atau dengan kata lain, sel surya bekerja dengan prinsip mengubah energi cahaya (sinar matahari) menjadi energi listrik. Dari prosedur kerja yang diketahui, pemasangan voltmeter secara paralel dan ampere meter secara seri terhadap rangkaian panel surya berfungsi untuk mengukur tegangan dan arus dari panel surya tersebut yang merupakan terapan dari Hukum Kirchoff. Dimana pada rangkaian paralel, tegangan dari setiap komponen dalam rangkaian selalu sama. Dan pada rangkaian seri, arus yang melewati setiap komponen selalu sama. Sehingga rangkaian dari percobaan ini seperti gambar berikut (Kipas angin hanya sebagai indikator):

Dari hasil yang didapatkan dapat diketahui bahwa, lamanya waktu penyinaran tidak mempengaruhi nilai kuat arus yang diukur oleh praktikan mengunakan multimeter digital, hal itu terbukti karena pada waktu penyinaran berlangsung selama 10 menit, kuat arus yang terukur adalah 6A. Arus hanya mengalami kenaikan pada menit ke 20, yaitu sebesar 6A. Setelah menit ke 30 yaitu mengalami penurunan kembali. Dari nilai arus dan tegangan dari sel surya yang kita dapatkan tersebut, memiliki hubungan dengan besarnya daya sel surya yaitu perkalian antara tegangan dan arus dari sel surya. Dengan kata lain semakin besar nilai kuat arus dan tegangan yang ukur, maka energi atau daya yang dihasilkan ketika foton berubah menjadi energi listrik yang diukur dengan adanya arus mengalirpun semakin besar Secara matematis dapat di tuliskan : 𝑷 = 𝑽 ∙𝑰 Dimana : o P = Daya (Watt) o V = Beda potensial (Volt) o I = Arus (Ampere) Namun,dari hasil perhitungan dari data sekunder yang dipakai, tentunya memiliki beberapa kekurangan atau kesalahan saat dilakukannya praktikum. Hal-hal ini juga yang bisa menjadi faktor-faktor yang berpengaruh terhadap penyerapan energi oleh sel surya yaitu antara lain : 

Intensitas cahaya yang diterima Dalam proses pengambilan data tentu pengaruh intensitas cahaya yang tidak stabil mempengaruhi besanya energi atau daya yang ditangkap oleh sel surya tersebut. Jumlah intensitas yang diterima dapat berbeda-beda karena cuaca mendung atau cahaya matahari dihalangi oleh awan.



Luas permukaan sel surya yang menyerap cahaya matahari, apabila sebagian permukaan tidak terkena cahaya maka tentunya jumlah daya yang dihasilkan lebih kecil daripada besar daya yang terkena dan diserap seluruh permukaan sel surya. Selain itu juga tidak terfokusnya cahaya sehingga cahaya yang diterima tidak secara maksimal.



Efisiensi alat yang digunakan kurang maksimal.

11

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. Untuk memperoleh tegangan listrik yang besar dari tenaga surya maka yang

perlu

diperhatikan adalah arah sinaran yang jauh pada panel surya 2. Semakin searah dengan sinar matahari atau semakin luas daerah tangkapan panel surya terhadap sinar matahari maka akan semakin besar pula foton yang masuk yang akhirnya melepas elektron. 3. Semakin luas daerah tangkapan sinar matahari pada panel surya mengakibatkan, arus dan tegangan yang cukup tinggi. 4. Pemilihan lokasi yang tepat merupakan faktor utama dalam menangkap sinar matahari untuk dapat dimanfaatkan. 5. Matahari tidak muncul selama 24 jam sehari, sehingga perlu diperhatikan lokasi yang tepat dan cocok untuk optimasi panel surya dalam memanfaatkan radiasi matahari. 6. Untuk mengoptimalkan efisiensi dari kolektor tergantung pada posisi kolektor yang berkaitan dengan arah radiasi langsung yang jatuh ke permukaan kolektor disamping menghindarkan adanya hambatan yang menghalangi jatuhnya radiasi langsung ke permukaan kolektor.

DAFTAR PUSTAKA Arismunandar, Wiranto, “Teknologi Rekayasa Surya”, P.T. Pradnya Paramita,Jakarta, 1985. Sufiyandi, Ari. 2007. Handout TeknologiKonversiEnergi. Jatinagor : UNPAD. Sufiyandi, Ari. 2007. PenuntunPraktikumTeknologiKonversiEnergi. Jatinagor : UNPAD. http://id.wikipedia.org/wiki/Panel_surya http://id.wikipedia.org/wiki/energi_surya http://www.mail-archive.com/[email protected]/msg01425.html

www.surya.co.id/web/index.php?option=com_content&task=view&id=5318&Itemid=37

13