Infotekmesin Vol.
No.
Juli 2024 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10.
35970/infotekmesin.
2329, pp.
Optimalisasi Output Photovoltaic Menggunakan Pendingin Air Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terapung Supriyono1*.
Muhamad Yusuf1.
Purwiyanto3 1, 2Program Studi Teknik Elektronika.
Politeknik Negeri Cilacap 3Program Studi Teknik Listrik.
Politeknik Negeri Cilacap 1,2,3Jln.
Dr.
Soetomo No.
1 Karangcengis Sidakaya.
Kabupaten Cilacap, 53212.
Indonesia E-mail: supriyono@pnc.
id1, yusuf@pnc.
id2, purwi_power@pnc.
Abstrak Info Naskah:
Naskah masuk: 29 Mei 2024 Direvisi: 23 Juni 2024 Diterima: 11 Juli 2024 Kebutuhan lahan adalah salah satu kendala pengembangan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS).
Salah satu solusinya adalah dengan memanfaatkan permukaan waduk untuk pembangunan PLTS terapung.
Panas berlebih dari sinar matahari yang diterima photovolataic menurunkan efektifitas output PLTS terapung.
Panas berlebih pada photovoltaic bisa diturunkan dengan metode pendinginan.
Pada penelitian ini dikembangkan sistem pendinginan photovoltaic menggunakan air.
Pompa air dipasang untuk menyalurkan air waduk ke permukaan photovoltaic.
Sistem pendingin menggunakan dua metode, yaitu metode sensor dan timer.
Pada metode sensor, sebuah sensor dipasang pada PLTS untuk mendeteksi temperatur permukaan photovoltaic, jika temperatur yang dideteksi sensor melebihi batas efektifitas photovoltaic maka pompa air Pada metode timer, pompa dijalankan berdasarkan waktu yang telah diatur.
Berdasarkan hasil pengujian, sistem pendingin mampu meningkatkan output tegangan Nilai rata-rata tegangan photovoltaic berpendingin mode timer lebih tinggi 3,79% dibandingkan dengan tegangan photovoltaic tanpa pendingin dan nilai rata-rata tegangan photovoltaic berpendingin mode sensor lebih tinggi 1,02% dibandingkan dengan tegangan photovoltaic tanpa pendingin.
Abstract Keywords:
floating solar power plant.
photovoltaic cooler.
solar energy.
Land requirements are one of the obstacles to developing solar power plants.
One solution is to utilize the surface of the reservoir for the construction of floating solar power plants.
Excessive heat from sunlight received by photovolataics reduces the effectiveness of floating solar power plants output.
Excessive heat in photovoltaics can be reduced by cooling methods.
In this research, a photovoltaic cooling system using water was developed.
A water pump is installed to channel reservoir water to the photovoltaic surface.
The cooling system uses two methods, namely the sensor and timer In the sensor method, a sensor is installed on the solar power plants to detect the photovoltaic surface temperature.
If the temperature detected by the sensor exceeds the photovoltaic effectiveness limit, the water pump is started.
In the timer method, the pump is run based on a preset time.
Based on the test results, the cooling system is able to increase the photovoltaic voltage output.
The average value of the timer mode cooled photovoltaic voltage is 3.
79% higher compared to the photovoltaic voltage without cooling and the average value of the sensor mode cooled photovoltaic voltage is 1.
higher than the photovoltaic voltage without cooling.
*Penulis korespondensi:
Supriyono supriyono@pnc.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Potensi energi baru terbarukan di Indonesia cukup besar, khususnya potensi energi yang bersumber dari energi matahari karena secara geografis Indonesia berada di daerah Insolasi harian rata-rata di Indonesia adalah 4,5 - 4,8 KWh/mA/ hari .
Penggunaan energi matahari di Indonesia juga didukung oleh kebijakan pemerintah Indonesia melalui Peraturan Presiden No.
79 tahun 2014, dimana Pemerintah Indonesia menargetkan pada tahun 2025 peningkatan penggunaan energi terbarukan dalam bauran energi nasional mencapai 23%.
Pengembangan PLTS bisa diterapkan diberbagai lokasi, bisa di daratan .
round-mounte.
dan atap .
atau bisa juga di atas air .
engapung di area Pengadaan lahan adalah salah satu kendala dalam mengembangkan PLTS di Indonesia.
Di daerah dengan kepadataan penduduk yang rendah, dimana kebutuhan listriknya juga rendah biasanya masih tersedia lahan yang luas untuk pembangunan PLTS.
Sebaliknya, daerah yang kebutuhan listriknya tinggi karena padat penduduk, lahan yang tersedia untuk pembangunan PLTS terbatas.
Salah satu solusinya adalah dengan menggunakan PLTS atap, tetapi tidak semua atap dapat dipasangi PLTS.
Sebagai alternatif untuk mengatasi kendala lahan dalam pengembangan PLTS, dapat dibuat PLTS terapung.
PLTS terapung adalah sistem modul surya yang dipasang mengapung pada platform di permukaan perairan, misalnya pada permukaan waduk, danau, dam, danau irigasi, area pengelolaan air buangan .
ater treatment pon.
, ataupun lepas pantai .
Panel surya adalah kumpulan beberapa modul surya, dan modul surya adalah kumpulan beberapa sel surya .
Efisiensi panel surya dipengaruhu oleh beberapa faktor, salah satunya adalah temperatur pada permukan panel surya.
Kemampuan dalam menghasilkan listrik panel sel surya mengalami penurunan bila terlalu panas atau melawati batas efektifitas.
Rata-rata panel surya memiliki efektifitas kerja yang baik pada suhu 25 oC, sedangkan di Indonesia suhu rata-rata berkisar antara 30-35 C .
Penelitian tentang sistem pendingin menggunakan air untuk meningkatkan efektifitas output photovoltaic telah dilakukan, seperti pada penelitian sistem pendingin photovoltaic dengan memanfaatkan kontroler water spray yang diterapkan pada 4 modul photovoltaic yang masingmasing berkapasitas 100 Wp.
Berdasarkan Hasil pengujian, sistem tersebut mampu menghasilkan daya sekitar 1,26 Ae 7,34 % lebih besar dibandingkan dengan daya yang dihasilkan photovoltaic tanpa pendingin .
Pada penelitian lainnya, pemanfaatan air sebagai pendingin photovoltaic juga sudah dilakukan pada penelitian sistem pendingin otomatis panel surya untuk peningkatan daya output berbasis Pada penelitian tersebut air dialirkan pada permukaan belakang panel surya melalui pipa saluran air yang terbuat dari alumunium.
Pengujian pada penelitian tersebut menggunakan photovoltaic berkapasitas 50 Wp.
Hasil pengujian menunjukan peningkatkan photovoltaic berpendingin sebesar 2.
47% dibandingkan dengan photovoltaic yang tanpa pendingin .
Berdasarkan permasalahan kebutuhan lahan yang cukup besar untuk pengembangan PLTS dan penurunan efisiensi photovoltaic jika temperatur permukaanya terlalu panas, serta berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya tentang sistem pendingin photovoltaic menggunakan air yang sudah berhasil meningkatkan efisiensi output photovoltaic, pada penelitian ini dikembangkan sebuah sistem pendinginan permukaan modul surya atau photovoltaic pada PLTS terapung menggunakan air untuk mengoptimalkan output photovoltaic.
Pemanfaatan air untuk pendingin permukaan photovoltaic pada PLTS terapung sangat mungkin dilakukan karena tersedianya air waduk atau danau yang cukup banyak di tempat PLTS tersebut Metode Metode penelitian yang digunakan dijabarkan pada Gambar 1.
Diagram alir penelitian dimulai dari mendesain dan instalasi PLTS, desain dan instalasi pendingin photovoltaic dan desain serta fabrikasi pelampung.
Sistem PLTS dan pendingin photovoltaic yang telah diinstalasi kemudian dipasang pada pelampung yang telah dibuat.
PLTS terapung yang sudah dibuat kemudian diujicoba pada kolam uji.
Langkah terakhir dari penelitian ini adalah pengambilan data, analisa data yang sudah diambil dan penarikan kesimpulan hasil penelitian.
Mulai Desain dan instalasi PLTS Desain dan instalasi pendingin Desain dan Selesai Kesimpulan Pengambilan data Pemasangan PLTS dan pendingin PV pada pelampung Gambar 1.
Diagram alir penelitian 1 Desain dan instalasi PLTS Sistem PLTS untuk penelitian ini menggunakan 2 buah PLTS, dimana 1 PLTS menggunakan sistem pendingin photovoltaic dan yang lain tanpa menggunakan sistem Spesifikasi masing-masing komponen pada kedua PLTS sama, yaitu terdiri dari photovoltaic dengan kapasitas 100 Wp.
MPPT 20 A dan baterai 32 Ah.
Kedua sistem PLTS tersebut diletakan pada pelampung yang telah Blok diagram PLTS dapat dilihat pada Gambar 2.
MPPT
Lampu Baterai p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 2.
Blok diagram PLTS Umumnya terdapat dua jenis material yang digunakan untuk pembuatan photovoltaic, yaitu crystalline silicon, dan thin film .
Tipe crystalline terdiri dari monocrystalline dan Kedua tipe crystalline ini memiliki kelebihan dan kekurangnya masing-masing.
Selain efektifitas kerja photovoltaic yang dipengaruhi suhu, intensitas matahari juga mempengaruhi daya output Intensitas matahari yang tinggi menghasilkan daya yang tinggi, sedangkan intensitas yang rendah juga menghasilkan daya yang rendah .
Pada penelitian ini, tipe photovoltaic yang digunakan adalah tipe polycrystalline.
Komponen lainnya dari PLTS adalah MPPT.
Sistem MPPT adalah sebuah rangkaian peralatan elektronik yang dapat mengubah-ubah titik operasi dari photovoltaic cell .
MPPT yang digunakan mempunyai rating arus 20 A.
Selain photovoltaic dan MPPT komponen utama dari PLTS ini adalah baterai.
Baterai adalah suatu sel elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik .
Baterai pada sistem PLTS ini digunakan untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan photovoltaic.
Spesifikasi baterai yang digunakan pada penelitian ini adalah baterai 32 Ah 12 V.
2 Desain dan instalasi pendingin photovoltaic Temperatur yang tinggi karena radiasi matahari yang berlebihan dan temperatur lingkungan yang tinggi menjadi kendala utama dalam pengoperasian modul photovoltaic .
Kemampuan photovoltaic menghasilkan listrik bila terlalu panas atau melawati batas Sehingga diperlukan sistem pendingin untuk mendinginkan atau menurunkan temperatur photovoltaic, agar dapat menghasilkan listrik secara efektif dan efisien .
Sistem pendinginan photovoltaic dibedakan menjadi dua jenis yaitu aktif dan pasif .
Pada jenis pendingin photovoltaic aktif memerlukan tenaga dari luar untuk menjalakan sistem pendingin tersebut, sedangkan jenis pendingin photovoltaic pasif tidak memerlukan tenaga dari Pada penelitian ini, pendingin photovoltaic menggunakan jenis aktif.
Sistem pendingin pada penelitian ini menggunakan pompa air untuk menyalurkan air sebagai pendingin ke permukaan photovoltaic untuk menurunkan temperatur pada permukaan photovoltaic, sehingga memerlukan energi listrik untuk menjalankan pompa.
Sistem menggunakan 2 mode, yaitu mode timer dan mode sensor.
Pada mode timer, pompa air bekerja memompa air untuk mendinginkan photovoltaic berdasarkan waktu yang telah diset pada kontroler, sedangkan mode sensor, pompa air bekerja berdasarkan besarnya temperatur yang dideteksi sensor, jika temperatur melebihi nilai setpoint yang telah diset pada kontroler maka pompa bekerja.
Mode pendingin ini bisa dipilih salah satu dengan hanya menekan tombol pada kontroler.
Kedua mode pendingin tersebut dibuat aktif mulai pukul 09.
00 WIB sampai dengan pukul 15.
00 WIB.
Energi listrik yang digunakan untuk menjalankan sistem pendingin photovoltaic ini bukan berasal dari sistem PLTS tetapi berasal dari baterai tersendiri yang terpisah dari sistem PLTS.
Kontroler pada sistem pendingin photovoltaic ini menggunakan zelio smart relay.
Smart relay zelio logic adalah suatu perangkat elektronik sejenis Programmable Logic Controller (PLC) yang dapat deprogram untuk melakukan serangkaian urutan kerja .
Bahasa pemrograman yang dipakai menggunakan function block diagram (FBD).
FBD menyediakan grapichal programming yang berdasarkan kegunaan dari function block .
Input yang digunakan pada zelio yaitu IB sebagai input sensor temperatur, tombol internal 1 digunakan untuk memilih mode timer, tombol internal 2 untuk memilih mode sensor, dan tombol internal 3 digunakan untuk reset.
Output Q1 digunakan untuk pompa air.
Sensor temperatur pada sistem pendingin ini menggunakan sensor temperatur LM35.
Sensor LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran temperatur menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan .
Sensor ini memiliki linieritas yang tinggi dan impedansi keluaran yang rendah.
Nilai temperatur yang dideteksi oleh sensor LM35 ditampilkan pada layar zelio smart relay.
Pompa air pada penelitian ini menggunakan pompa air DC 12 volt.
Diagram alir prinsip kerja dan diagram blok sistem pendingin photovoltaic ini ditunjukkan pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Mulai Tampilan pemilihan mode Pilih mode timer tekan tombol 1? Pilih mode sensor tekan tombol 2? Sistem pendingin mode timer Sistem pendingin mode sensor Pilih reset tekan tombol 3? Pilih reset tekan tombol 3? Selesai p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Gambar 3.
Diagram alir sistem pendingin photovoltaic Sensor Temperatur Pompa DC Gambar 6.
Pelampung PLTS 4 Ujicoba PLTS terapung pada kolam uji Kolam uji yang digunakan pada penelitian ini adalah kolam fiber dengan ukuran panjang 2 m, lebar 2 m dan tinggi 0,8 m.
Gambar kolam uji ditunjukan pada Gambar 7 menunjukan pelampung PLTS pada saat diuji coba pada kolam uji.
Kontroler Gambar 4.
Diagram blok sistem pendingin photovoltaic 3 Desain dan fabrikasi pelampung Pelampung PLTS pada penelitian ini menggunakan pelampung jenis ponton.
Ponton adalah suatu perangkat apung serba guna yang memiliki rongga dan kedap udara sehingga memiliki kemampuan untuk mengapung, dan mampu untuk diberikan beban .
Bahan pelampung PLTS menggunakan pipa PVC ukuran 4 inchi.
Total dimensi pelampung adalah 1370 mm x 1300 mm.
Selain menggunakan pipa PVC, pelampung untuk PLTS juga menggunakan papan kayu yang dilapisi dengan fiberglass.
Sudut kemiringan photovoltaic didesain 15o.
Gambar detail desain pelampung PLTS dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 7.
Ujicoba PLTS terapung pada kolam uji Hasil dan Pembahasan Pengambilan data penelitian PLTS terapung dilakukan selama 4 hari.
Tanggal 6 - 7 November 2023 untuk mode timer dan tanggal 13 serta 17 November 2023 untuk mode Data yang diambil berupa tegangan output PLTS berpendingin dan PLTS tanpa pendingin serta data temperatur lingkungan yang dideteksi oleh sensor.
Pengambilan data setiap 1 jam sekali, dimulai pukul 08.
sampai dengan pukul 16.
Gambar 5.
Desain pelampung PLTS Selain pipa PVC dan papan fiberglass, bahan lainnya yang dipakai untuk pelampung PLTS adalah plat yang digunakan sebagai tempat untuk menempatkan komponen PLTS, seperti MPPT dan baterai serta kontroler sistem pendingin photovoltaic.
Hasil fabrikasi pelampung PLTS dapat dilihat pada Gambar 6.
1 Analisa data PLTS berpendingin mode timer Pengambilan data tegangan output photovoltaic pada mode timer dilaksanakan pada tanggal 6 dan 7 November Pengambilan data dilakukan setiap jam, mulai pukul 00 WIB sampai dengan pukul 16.
00 WIB.
Data tegangan output photovoltaic dengan pendingin mode timer dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1.
Tegangan output PLTS tanggal 6 November 2023 Tegangan Tegangan Temperatur Jam .
C) (V) (V) Rata-rata 19,62 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Tabel 2.
Tegangan output PLTS tanggal 7 November 2023 Tegangan Tegangan Temperatur Jam .
C) (V) (V) Rata-rata 19,38 20,28 Grafik perbandingan tegangan output PLTS yang berpendingin dan tanpa pendingin ditunjukkan pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Gambar 8.
Perbandingan tegangan output photovoltaic tanpa pendingin dan berpendingin pada tanggal 6 November 2023 2 Analisa data PLTS berpendingin mode sensor Pengambilan data tegangan output photovoltaic pada mode sensor dilaksanakan pada tanggal 13 dan 17 November Sama seperti mode timer, pengambilan data dilakukan setiap jam, mulai pukul 08.
00 WIB sampai dengan pukul 00 WIB.
Data tegangan output photovoltaic dengan pendingin mode sensor dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4 berikut ini.
Tabel 3.
Tegangan output PLTS tanggal 13 November 2023 Tegangan Tegangan Temperatur Jam .
C) (V) (V) Rata-rata 19,39 19,72 Tabel 4.
Tegangan output PLTS tanggal 17 November 2023 Tegangan Tegangan Temperatur Jam .
C) (V) (V) Rata-rata 19,63 19,81 Grafik perbandingan tegangan output PLTS yang berpendingin mode sensor dan tanpa pendingin ditunjukkan pada Gambar 10 dan Gambar 11.
Gambar 9.
Perbandingan tegangan output photovoltaic tanpa pendingin dan berpendingin pada tanggal 7 November Berdasarkan data tegangan output photovoltaic berpendingin mode timer dan yang tanpa pendingin, didapatkan nilai rata-rata tegangan photovoltaic berpendingin lebih tinggi sebesar 3,79% dibandingkan yang tanpa pendingin.
Gambar 10.
Perbandingan tegangan output photovoltaic tanpa pendingin dan berpendingin pada tanggal 13 November 2023 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Almanda dan D.
Bhaskara.
AuStudi Pemilihan Sistem Pendingin pada Panel Surya Menggunakan Water Cooler.
Air Mineral dan Air Laut,Ay Jurnal RESISTOR .
lektRonika kEndali telekomunikaSI tenaga liSTrik kOmputeR), vol.
2, pp.
43-52, 2018.
Bagus.
Widiantara, dan N.
Sugiartha.
AuPengaruh Penggunaan Pendingin Air Terhadap Output Panel Surya Pada Sistem Tertutup,Ay JURNAL MATRIX, vol.
9, no.
3, pp.
110-115, 2019.
- Alhaddad et al.
AuPerancangan Sistem Pendingin Photovoltaic dengan Memanfaatkan Kontroler Water Spray,Ay Jurnal ELKHA, vol.
12, no.
2, p.
Oct.
Rahajoeningroem dan I.
Jatnika.
AuSistem Pendingin Otomatis Panel Surya Untuk Peningkatan Daya Output Berbasis Mikrokontroler,Ay Telekontran : Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Kendali dan Elektronika Terapan, vol.
1, pp.
69Ae77.
Sep.
Gifson.
Rt Siregar, dan M.
Pambudi.
AuRancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) On Grid di Ecopark Ancol,Ay TESLA, vol.
22, no.
1, pp.
23-33, 2020.
Winarno.
Natasari.
AuMaximum Power Point Tracker (MPPT) Berdasarkan Metode Perturb and Observe dengan Sistem Tracking Panel Surya Single Axis,Ay dalam Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2017 Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 2017.
Perdana.
AuBaterai Lithium,Ay INKUIRI: Jurnal Pendidikan IPA, vol.
9, no.
2, p.
Apr.
Sri Rahayu dan T.
Rijanto.
AuRancang Bangun Sistem Pendinginan Menggunakan Air Untuk Meningkatkan Daya Keluaran Pada Modul Photovoltaic Berbasis Arduino Mega 2560 dan Kendali Fuzzy,Ay Jurnal Teknik Elektro, vol.
8, no.
2, pp.
313-320, 2019.
Swatara Loegimin.
Sumantri.
Ari Bagus Nugroho.
Ayub Windarko.
AuSistem Pendinginan Air Untuk Panel Surya Dengan Metode Fuzzy Logic,Ay Jurnal Integrasi, vol.
12, no.
1, pp.
21-30, 2020.
Marausna.
AuPengujian Sistem Pendingin Panel Surya Berbentuk Tubular Cooler Dengan Solar Simulator Untuk Menguji Daya Keluaran Panel Surya,Ay Jurnal Teknik.
Elektronik.
Engine, vol.
7, no.
1, pp.
10-16, 2021.
Siahaan.
AuPenerapan Simple Aplication Smart Relay Zelio Logic Pada Start Generator,Ay JURNAL TEKNOLOGI ENERGI UDA, vol.
8, no.
1, pp.
29-39, 2019.
Laksono dan S.
Haryudo.
AuRancang Bangun dan Analisis Peralatan Pendeteksi Dini Temperatur Motor Induksi 3 Fasa Dengan Sensor LM35 Berbasis PLC Zelio SR2B121BD,Ay Jurnal Teknik Elektro, vol.
09, no.
02, pp.
365-373, 2020.
Fataha.
Hamsir.
Wahab, dan A.
Sardju.
AuPerancangan Alat Pengukur Suhu Air Laut,Ay 2019.
Fianca.
Fauzan Zakki, dan P.
Manik.
AuStudi Eksperimen Material GRC (Glassfiber Reinforced Concret.
Sebagai Bahan Dasar Pada Modular Floating Ponton,Ay Jurnal Teknik Perkapalan , vol.
3, no.
4, pp.
557-567, 2015.
Gambar 11.
Perbandingan tegangan output photovoltaic tanpa pendingin dan berpendingin pada tanggal 17 November 2023 Berdasarkan data tegangan output photovoltaic berpendingin mode sensor dan yang tanpa pendingin, didapatkan nilai rata-rata tegangan photovoltaic berpendingin lebih tinggi sebesar 1,02% dibandingan yang tanpa pendingin.
Kesimpulan Pendingin photovoltaic dengan menggunakan air bisa meningkatkan output tegangan photovoltaic pada sistem PLTS yang telah dibuat.
Berdasarkan data pengujian tegangan output photovoltaic yang dilakukan pada tanggal 6 dan 7 November 2023 didapatkan nilai rata-rata tegangan output photovoltaic berpendingin air mode timer lebih tinggi sebesar 3,79% dibandingkan dengan rata-rata tegangan output photovoltaic yang tanpa pendingin.
Sedangkan, berdasarkan data pengujian tegangan output photovoltaic yang dilakukan pada tanggal 13 dan 17 November 2023 didapatkan nilai rata-rata tegangan output photovoltaic berpendingin air mode sensor lebih tinggi sebesar 1,02 % dibandingkan dengan output photovoltiac tanpa pendingin.
Ucapan Terimakasih