Seminar Nasional TREnD
Technology of Renewable Energy and Development FTI Universitas Jayabaya Juni 2024
PENGARUH TEMPERATURE SINAR MATAHARI TERHADAP
KINERJA PANEL SURYA
Syaiful Anwar * .
Aji Digdoyo* .
Djamhir Djamruddin *.
Nani Kurniawati .
Tri Surawan*.
Program Studi Teknik Mesin Fakul.
tas Teknologi Universitas jayabaya, jalan Raya Bogor Km 28,8 Cimanggis Jakarta Timur *) Corresponding author: digdoyoaji @gmail.
Abstract There are many alternative energy that can be used in Indonesia, according to the location or conditions of Indonesia itself.
One of the new and renewable energies that has considerable potential in Indonesia, for example, is solar energy.
Solar panels are tools that can convert solar energy into electrical energy There are problems that still quite affect the efficiency of solar panels, because the efficiency of solar panels has not reached maximum results, the electrical power produced from solar panels is the amount of temperature, solar intensity and the angle of inclination of the sun to the solar panels applied because most of the use of solar panels is only placed statically in a certain angle position.
Based on the results of the research conducted, the efficiency of electric power produced by solar panels using the solar tracker position is 13.
71%, while the solar panel uses a static position of 13.
58%, the largest efficiency achievement of 14.
13% at the measurement hour at 13:50 WIB with a temperature below the solar panel of 19.
6 AC.
The 2nd largest efficiency was obtained at 13.
30 WIB with a temperature below the solar panel of 20.
9 AC.
There is a high electrical power efficiency of the solar panel when the temperature under the solar panel is low and a decrease in the power efficiency of the electricity when the temperature of sunlight under the solar panel is Abstrak Ada banyak energi alternatif yang dapat digunakan di Indonesia, sesuai dengan lokasi atau kondisi Indonesia itu sendiri.
Salah satu energi baru dan terbarukan yang memiliki potensi cukup besar di Indonesia, adalah energi matahari.
Panel surya adalah alat yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik Ada permasalahan yang mempengaruhi efisiensi panel surya, karena efisiensi panel surya belum mencapai hasil yang maksimal, daya listrik yang dihasilkan dari panel surya dipengaruhi besaran temperatur, intensitas matahari dan sudut kemiringan matahari terhadap panel sebagian besar penggunaan panel surya hanya ditempatkan secara statis dalam posisi sudut untuk itu diperlukan ada daya Listrik dengan solar tracker dan posisi tetap Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, efisiensi tenaga listrik yang dihasilkan oleh panel surya menggunakan posisi solar tracker sebesar 13,71%, sedangkan panel surya menggunakan posisi statis sebesar 13,58%, capaian efisiensi terbesar sebesar 14,13% pada jam pengukuran pukul 13:50 WIB dengan temperature di bawah panel surya sebesar 19,6 AC.
Efisiensi terbesar ke-2 diperoleh pada pukul 13.
30 WIB dengan temperatur di bawah panel surya 20,9 AC .
Terjadi efisiensi daya Listrik panel surya yang tinggi ketika temperature di bawah panel surya rendah dan penurunan efisiensi daya Listrik ketika temperaatur sinar matahari di bawah panel surya tinggi.
Kata kunci: solar panels, electricity and electricity power efficiency TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151
PENDAHULUAN
Ada banyak energi terbarukan yang dapat digunakan di Indonesia, sesuai dengan lokasi atau kondisi Indonesia itu sendiri.
Salah satu energi baru dan terbarukan yang memiliki potensi cukup besar di Indonesia, energi surya Indonesia memiliki iklim tropis yang cukup stabil dan posisi Indonesia di khatulistiwa membuatnya memiliki potensi yang cukup besar untuk memanfaatkan sinar matahari sebagai salah satu sumber energi terbarukan.
Dengan menggunakan panel surya, masyarakat khususnya pemerintah tidak perlu terlalu bergantung pada sumber listrik yang disalurkan oleh PLN.
Oleh karena itu, energi terbarukan yang bersumber dari sinar matahari yang diubah menjadi energi listrik melalui panel surya akan menjadi energi pertahanan listrik bagi masyarakat.
Dari beberapa hasil penelitian, terdapat permasalahan yang masih cukup mempengaruhi efektivitas panel surya, yaitu daya listrik yang dihasilkan oleh panel surya masih belum mencapai energi listrik yang tinggi, hal ini dikarenakan hanya 20-30% energi sinar matahari yang dapat diubah menjadi energi listrik sedangkan 70-80% sinar matahari menjadi limbah panas.
Besarnya perubahan energi listrik juga dipengaruhi oleh bahan semikonduktor yang digunakan.
Hal lain yang juga mempengaruhi jumlah energi listrik yang dihasilkan pada panel surya adalah sudut kemiringan matahari relatif terhadap panel surya.
Untuk mendapatkan daya listrik yang maksimal dari panel surya adalah dengan menambahkan solar tracker dan akan diterapkan pada panel surya .
,2,.
Dengan solar tracker, panel surya akan mengikuti posisi matahari sehingga posisi panel dan matahari akan tegak lurus dan dapat memberikan daya listrik yang maksimal.
Penelitian ini untuk melihat daya listrik yang dihasilkan saat menggunakan solar tracker dibandingkan dengan daya listrik yang dihasilkan dari panel surya statis.
,5,6,.
Panel surya Panel surya adalah pembangkit listrik yang mengubah energi matahari menjadi energi listrik dengan kumpulan sel surya yang disusun sedemikian rupa sehingga efektif dalam menyerap sinar matahari.
Sementara itu, yang bertugas menyerap sinar matahari adalah sel Sel surya sendiri terdiri dari berbagai komponen atau komponen fotovoltaik yang dapat mengubah cahaya menjadi listrik.
Umumnya, sel surya terdiri dari lapisan silikon yang merupakan strip semikonduktor, logam, anti-reflektif, dan konduktor logam.
Sel surya atau sel fotovoltaik adalah perangkat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik menggunakan efek fotolistrik.
,9,10,.
Jumlah sel surya yang disusun menjadi panel surya akan berbanding lurus dengan energi yang dihasilkan.
Dalam arti semakin banyak sel surya yang digunakan, semakin banyak energi matahari yang diubah menjadi energi listrik.
Prinsip kerja sel surya dimulai dari partikel yang disebut "Foton" yang merupakan partikel sinar matahari yang sangat kecil.
Ketika foton mengenai atom semikonduktor sel surya, ia dapat menghasilkan sejumlah besar energi untuk memisahkan elektron dari struktur atomnya.
Elektron bermuatan negatif yang terpisah akan bergerak bebas di daerah pita konduksi bahan semi-konduktif, sehingga atom yang kehilangan elektron kosong di bantalan struktural dan disebut "lubang" dengan muatan positif.
Daerah semi-konduktor dengan elektron bebas adalah negatif dan bertindak sebagai donor elektron yang disebut semi-konduktor tipe-N.
Persimpangan daerah positif dan negatif akan menghasilkan energi yang mendorong elektron dan lubang ke arah yang Elektron bergerak menjauh dari darah negatif, dan lubang menjauh dari daerah Ketika diberi beban berupa lampu atau perangkat listrik lainnya, maka akan menyebabkan arus listrik.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Gambar 1.
Cara kerja panel surya Daya Listrik dan Efisiensi Panel Surya Besarnya intensitas matahari sangat mempengaruhi daya dan efisiensi yang dihasilkan.
Untuk mengetahui karakteristik arus dan tegangan pada sel surya, kurva dapat digunakan pada Gambar 2 Gambar 2.
Kurva Karakteristik Arus dan Voltage Teori atau rumus dasar untuk menghitung daya listrik dan efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:.
,13,14,15,.
Faktor Pengisi Faktor pengisi adalah ukuran kualitas sel surya yang dapat diketahui dengan membandingkan daya maksimum dan output teoritis pada tegangan sirkuit terbuka dan Faktor pengisi adalah parameter yang menyatakan berapa banyak perkalian antara tegangan maksimum dan arus maksimum dibagi dengan perkalian antara tegangan di sirkuit terbuka dan arus di sirkuit terbuka dengan persamaan sebagai berikut:
Vmp x Imp
FF =
Massal x Isc Dengan:
FF = Faktor pengisian Vmp = Tegangan Daya Maksimum Imp = Arus Daya Maksimum TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 VOc = Buka Cicuit Voltage (Vol.
Isc = Arus Sircuit Pendek (Ampar.
Daya masuk Daya input/daya masuk diperoleh dengan mengalikan intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas permukaan panel surya menggunakan persamaan berikut:
Pin = Ir x A Dengan:
Pin = Daya input karena radiasi matahari (Wat.
Ir = Intensitas radiasi matahari (W/m.
A = Luas permukaan sel surya .
Daya keluaran Daya keluaran dalam sel surya adalah perkalian tegangan sirkuit terbuka dengan arus hubung singkat dan faktor pengisian yang dihasilkan oleh sel surya dihitung dengan persamaan berikut:
Cemberut = Voc x Isc x FF Dengan:
Pout = Daya keluaran (Wat.
Voc = Tegangan Cicuit Terbuka (Vol.
Isc = Arus Sircuit Pendek (Ampar.
Efisiensi Panel Surya Efisiensi panel surya adalah rasio daya keluaran terhadap daya intensitas matahari dapat dihitung dengan persamaan berikut:
Keluaran P out = x 100% Masukan P in Dengan:
Pin = Daya input karena radiasi matahari (Wat.
Pout = Daya keluaran (Wat.
= Efisiensi panel surya (%) METODOLOGI PENELITIAN Penelitian ini memiliki proses yang terdiri dari beberapa tahapan seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.
sebagai berikut:
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Gambar 3.
Diagram Alur Penelitian ALAT DAN BAHAN Adapun komponen atau alat dan bahan yang dibutuhkan adalah seperti yang terlihat pada gambar 4 sebagai berikut:
Gambar 4.
Skema alat alat percobaan ALAT :
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151
Laptop 1 buah digunakan sebagai alat bantu untuk melihat data dari Panel surya monokristalin dengan kapasitas 30 Wp
1 buah Arduino digunakan untuk merekam intensitas cahaya, arus dan tegangan dalam waktu tertentu Motor DC 1 set 12 Volt
Gear Box dengan sumbu ganda / solar tracker
Motor Diriver L298N
Sensor INA219
Pengontrol Pengisi Daya Surya
4 pcs sensor LDR
Accu 12V 26Ah 1 buah
Power Inventer 1000W 1 buah
Daya kabel
Kabel USB
Sensor Suhu DST22
Adaptor
Node MCU ESP8266
Multi tester
Panel Stainless Surya
Terminal Listrik
Casing Sensor Suhu Akrilik
TEMPAT PENELITIAN
Penelitian "Pengaruh temperature Sinar Matahari terhadap Kinerja Panel Surya" ini dilakukan di ruang terbuka di Kampus C.
Universitas Jayabaya.
Fakultas Teknologi Universitas Jayabaya.
Jalan Raya Bogor Km 18.
Cimanggis.
Jakarta Timur
HASIL PENELITIAN
Panel surya menggunakan pelacak surya Pengamatan panel surya menggunakan panel tracker berdasarkan data pada hari dari pukul 10:00 WIB hingga 14:00 WIB, dihitung dengan interval waktu setiap 10 menit dan diperoleh 25 data penelitian.
Data yang diperoleh menggunakan pelacak surya dapat diperoleh sebagai berikut:
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Tabel 1.
Hasil intensitas radiasi matahari (W/m.
No Waktu 10:00 10:10 10:20 10:30 10:40 10:50 11:00 11:10 11:20 11:30 11:40 11:50 12:00 12: 10
12:20
12: 30
12:40
12:50
13:00
13:10
13:20
13:30
13:40
13:50
14:00
Tegangan (Vol.
14,60 14,23 13,77 13,25 13,36 13,67 13,47 Intesivitas Radiasi Matahari atur (W/m.
(A C) 990,75 Daya dan efisiensi panel surya Perhitungan daya masuk, daya keluaran, dan efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:
Daya Input atau Pin diperoleh berdasarkan data dalam tabel:
Daya input karena radiasi matahari (Wat.
Ir = Intensitas radiasi matahari (W/m.
A = Luas permukaan sel surya .
Pin = Dan x A = 990,75 x 0,224 = 221.
93 Watt Daya keluaran atau Pout diperoleh berdasarkan data dalam tabel:
FF = Faktor Pengisian Pout = Daya mati (Wat.
Vmp= Daya Maksimum Voltage (Adala.
Imp = Arus Daya Maksimum (Ampar.
Vycoycy x Iycoycy Vycuyca x Iycyca 18 x 1.
6 x 1.
= 0.
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Daya out = VOc x SayaSc x FF = 21,6 x 1,84 x 0,756 = 30.
04 Watt Perhitungan efisiensi yang diperoleh berdasarkan data dalam tabel:
Pin = Daya input karena radiasi matahari (Wat.
Pout = Daya keluaran (Wat.
= Efisiensi panel surya (%) Pycuycyc Pycnycu x 100% = x 100% = 13.
Berdasarkan hasil perhitungan, hasil efisiensi daya listrik diperoleh sebagai berikut:
Tabel 2.
Efisiensi daya listrik
No Waktu Ir (W/m2 ) Vmp
(V)
Pout Imp (Wat.
(Ampar.
10:00 10:10 10:20 10:30 10:40 10:50 11:00 11:10 11:20 11:30
11:40
11:50
12:00
12:10
12:20
12:30
12:40
12:50
13:00
13:10
13:20
13:30
13:40
13:50
14:00
1,67
1,67
1,67
1,67
1,67
Pin Luas Eff(Po panel (Wat.
/P.
14,13 TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151
Efisiensi Daya Listrik dan jam pengukuran 14:00 13:50 13:40 13:30 13:20 13:10 13:00 12:50 12:40 12:30 12:20 12:10 12:00 11:50 11:40 11:30 11:20 11:10 11:00 10:50 10:40 10:30 10:10 10:20 10:00 Efisiensi Daya Listrik
(%)
Jam Pengukuran Gambar 5.
Efisiensi Daya Listrik dan Waktu Pengukuran Berdasarkan gambar 5, efisiensi terbesar terjadi pada waktu 13,30 WIB dengan efisiensi daya Listrik 14,13%.
Suhu panel surya Hasil pengamatan temperature pada panel surya dengan solar tracker adalah seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut Tabel 3.
temperatur panel surya
Temperatur
Pengujian ( C) 10:00 10:10 10:20 10:30 10:40 10:50 11:00 11:10 11:20 11:30 11:40 11:50 12:00 12:10 12:20 12:30 12:40 12:50 13:00 13:10 13:20 13:30 13:40 13:50 Waktu Temperatur
Panel (AC) Temperatur
bawah panel
(AC)
TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151
JAM PENGUKURAN
(%)
TEMPERATURE DIBAWAH
PANEL
10:00
10:10
10:20
10:30
10:40
10:50
11:00
11:10
11:20
11:30
11:40
11:50
12:00
12:10
12:20
12:30
12:40
12:50
13:00
13:10
13:20
13:30
13:40
13:50
14:00
EFISIENSI DAYA LISTRIK
Efisiensi daya listrik dan Temperature Temperature dibawah Panel Gambar 6.
Efisiensi: Daya listrik dan waktu pengukuran dan suhu Berdasarkan gambar 6, capaian efisiensi terbesar adalah 14,13% pada jam pengukuran pukul 13:50 WIB dengan temperature sinar matahari di bawah panel surya 19,6 AC.
Efisiensi terbesar ke-2 diperoleh pada pukul 13:30 WIB waktu pengukuran senilai 14,12% dengan temperature sinar matahari di bawah panel surya 20,9 AC dapat diartikan ketika temperature sinar matahari di bawah panel surya tinggi , efisiensi daya listrik panel surya rendah, sedangkan sebaliknya ketika temperature sinar matahari di bawah panel surya menurun.
Efisiensi daya listrik panel surya cenderung tinggi.
Panel surya dengan posisi statis:
Berdasarkan hasil pengamatan, hasil efisiensi daya listrik diperoleh sebagai berikut:
(%)
14:00
13:50
13:40
13:30
13:20
13:10
13:00
12:50
12:40
12:30
12:20
12:10
12:00
11:50
11:40
11:30
11:20
11:10
11:00
10:50
10:40
10:30
10:20
10:10
10:00
Efisiensi Daya Listrik Efisiensi daya listrik dan waktu penukuran Jam Pengukuran Gambar 7.
Efisiensi daya listrik dan waktu pengukuran TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Tabel 4.
Daya listrik yang efisien dengan posisi statis N Waktu Intensitas (W/m2') (V) 1 10:00 2 10:10 3 10:20 4 10:30 5 10:40 6 10:50 7 11:00 8 11:10 9 11:20 10 11:30 11 11:40 12 11:50 13 12:00 14 12:10 15 12:20 16 12:30 17 12:40 18 12:50 19 13:00 20 13:10 21 13:20 22 13:30 23 13:40 24 13:50 25 14:00 Luas Pin Nilai (%) panel (Wat.
' ) Pout (Wat.
13,58 13,58 Pada Gambar 7.
Dapat dilihat bahwa data yang diukur pada panel surya statis memiliki hasil
yang relatif sama pada setiap waktu pengukuran, efisiensi yang diperoleh sama pada setiap jam pengukuran sebesar 13,58% Efisiensi daya listrik solar traker dan statis (%) Solar Tracker
10:00
10:10
10:20
10:30
10:40
10:50
11:00
11:10
11:20
11:30
11:40
11:50
12:00
12:10
12:20
12:30
12:40
12:50
13:00
13:10
13:20
13:30
13:40
13:50
14:00
Efisiensi Daya Listrik Statis(%) Jam Pengukuran Gambar 8.
Efisiensi daya listrik pada posisi solar traker dan posisi statis TREnD - Technology of Renewable Energy and Development Aji Digdoyo et al / Seminar Nasional TREnD .
2024 139 - 151 Berdasarkan gambar 8, efisiensi daya listrik panel surya menggunakan posisi solar tracker sangat bergantung pada waktu pengukuran dengan efisiensi tertinggi: 14,13% pada pukul 13:50 sedangkan posisi statis efisiensi daya listrik: 13,58% KESIMPULAN Dari hasil penelitian, diperoleh sebagai berikut:
Daya listrik dengan posisi solar tracker sedikit lebih baik dibandingkan dengan panel surya posisi statis.
Efisiensi daya listrik tertinggi sebesar 14,13% pada panel surya dengan solar tracker diperoleh pada pukul 13:50 WIB dengan intensitas radiasi matahari 949 W/m2 dan suhu suhu di bawah 19,6 AC.
Efisiensi daya listrik yang diperoleh pada panel surya statis adalah 13,58%.
Terjadi capaian efisiensi energi listrik sebesar 14,13% pada jam pengukuran pukul 13.
WIB dengan suhu di bawah panel surya 19,6 AC.
Efisiensi terbesar ke-2 diperoleh pada pukul 13:30 WIB sebesar 14,12% dengan suhu suhu di bawah panel surya 20,9 AC, yang dapat diartikan sebagai ketika temperature sinar matahari di bawah panel surya tinggi, efisiensi energi listrik rendah, dan sebaliknya, ketika temperatur sinar matahari di bawah panel surya berkurang, efisiensi daya listrik meningkat.
DAFTAR PUSTAKA