makalah panel surya
TRANSCRIPT
MAKALAH PANEL SURYA
Oleh
Kelompok 5 :
Wahyu Muldayani 0819102010
Elvin Nur Afian 1019102010
Risca Dwi 1019102010
Galang Pratama Putra 1019102010
Budi Setiawan 1019102010
Rizdha Yusfik 101910201096
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO STRATA 1
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JEMBER
2011
BAB I
PENDAHULUAN
Pemanfaatan Tenaga Surya melalui konversi Photovoltaic telah banyak diterapkan
antara lain, penerapan sistem individu dan sistem hybrid yaitu sistem penggabungan antara
sumber energi konvensional dengan sumber energi terbarukan.
Pada kondisi beban rendah sistem bekerja dengan sistem inverter dan baterai. Jika
beban terus bertambah hingga mencapai kapasitas yang terdapat pada inverter atau tegangan
baterai semakin rendah, maka sistem kontrol akan segera mengoperasikan genset, maka
genset akan berfungsi sebagai AC/DC konverter untuk pengisian baterai, dan dapat
beroperasi secara paralel untuk memenuhi kebutuhan beban tersebut. Dengan demikian,
kondisi pembebanan diesel menjadi sangat efisien karena hanya beroperasi pada beban
tertentu.
Tenaga surya yang diserap bumi adalah sebanyak 120 ribu terawatt. Pada prinsipnya
tenaga surya sebagai pembangkit listrik dengan dua cara:
* Produksi uap dengan ladang cermin yang digunakan untuk menggerakkan turbin.
Pembangkit listrik tenaga surya besar.
* Mengubah sinar surya menjadi listrik dengan panel surya / solar cell photovoltaik.
Pembangkit listrik tenaga surya portabel / kecil.
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi
listrik. Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya
sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel
surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk dapat menyerap energi matahari
dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.
Sementara itu membangkitkan listrik sendiri di rumah itu bisa dilakukan salah satunya
dengan pemasangan panel surya / solar cell, panel surya - solar cell
yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Listrik
tersebut kemudian disimpan di dalam aki, dan aki kemudian
menghidupkan lampu. Dalam penggunaan panel surya / solar cell
untuk membangkitkan listrik di rumah, ada beberapa hal yang perlu
dipertimbangkan salah satunya adalah karakteristik dari panel surya
/ solar cell itu sendiri. Karakteristik dari panel surya / solar cell antara lain :
Panel surya / solar cell memerlukan sinar matahari. Tempatkan panel surya / solar cell
pada posisi dimana tidak terhalangi oleh objek sepanjang pagi sampai sore.
Panel surya - solar cell menghasilkan listrik arus searah DC.
Untuk efisiensi yang lebih tinggi, gunakan lampu DC seperti lampu LED.
Instalasi kabel baru khusus untuk arus searah DC untuk perangkat berikut ini
misalnya: lampu penerangan berbasis LED (Light Emiting Diode), kamera CCTV,
wifi (wireless fideliity), dll.
Untuk sebuah rumah yang baru dibangum disarankan untuk menggunakan PLN dan panel
surya / solar cell. Panel surya / solar cell digunakan untuk sebagai penerangan (dalam hal ini
menggunakan arus searah DC) dan PLN untuk perangkat arus bolak balik AC seperti Air
Conditioning, Lemari Es, sebagian penerangan dll. Bila listrik DC yang tersimpan dalam aki
ingin digunakan menyalakan perangkat ACseperti pada pompa air, kulkas, dan sebagainya
maka diperlukan inverter yang dapat mengubah listrik DC menjadi AC. Sesuaikan kebutuhan
daya yang dibutuhkan dengan panel sel surya, inverter, aki.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pembebanan Panel Surya
2.3 Panel Surya Charging
2.4 Solar Collector
Jenis Solar Collector
Palung berbentuk parabola, Pinggan Dan Menara umumnya digunakan untuk tenaga
matahari yang membangitkan stasiun atau untuk tujuan riset. Konsentrasi palung yang
berbentuk parabola adalah sekitar 1/3 maksimum yang teoritis untuk sudut penerimaan yang
sama.Untuk mendekati maksimum yang teoritis mungkin dicapai dengan penggunaan lebih
terperinci berdasar pada nonimaging ilmu optik.
* Palung Berbentuk Parabola
Kolektor jenis ini biasanya digunakan
pembangkit tenaga listrik matahari. Suatu reflektor
yang berbentuk parabola trough-shaped, digunakan
untuk konsentrasi cahaya matahari pada suatu tabung
( Dewar Tabung ) atau memanaskan pipa,
menempatkan di titik-api, berisi yang pendingin
memindahkan panas dari kolektor kepada ketel uap di
dalam pembangkit listrik.
* Pinggan Berbentuk Parabola
Pinggan berbentuk parabola adalah jenis yang
paling kuat mengumpulkan cahaya matahari, titik-
api, via satu atau lebih yang dishes—arranged
berbentuk parabola seperti teleskop cermin memusat
cahaya bintang, atau suatu antena pinggan memusat
ombak radio. Ilmu ukur ini mungkin digunakan untuk
tungku perapian matahari dan pembangkit tenaga listrik matahari.
Ada dua fenomena kunci untuk memahami dalam perancangan suatu pinggan
berbentuk parabola. Satu adalah bahwa bentuk suatu parabol digambarkan seperti sinar yang
datang paralel kepada poros pinggan akan dicerminkan ke arah fokus, juga pada pinggan.
Kunci yang kedua adalah bahwa sinar cahaya dari matahari tiba di permukaan bumi hampir
dengan sepenuhnya paralel. Maka jika pinggan dapat dibariskan dengan poros nya yang
menunjuk di matahari, hampir semua radiasi yang datang akan dicerminkan ke arah titik-api
dish—most kerugian dalam kaitan ketidak sempurnaan dalam bentuk parabola dan
pemantulan tidak sempurna.
Kerugian dalam kaitan dengan atmospir antar[a] hidangan/pinggan dan titik-api nya adalah minimal, [seperti;sebagai;ketika] hidangan/pinggan biasanya dirancang secara rinci untuk;menjadi cukup kecil bahwa . ini faktor adalah tidak penting pada [atas] suatu hari cerah jelas bersih. Bandingkan ini meskipun [demikian] dengan beberapa disain lain , dan kamu akan lihat bahwa . ini bisa jadilah suatu faktor penting, dan jika cuaca yang lokal adalah kusam/samar-samar, atau berkabut, mungkin mengurangi efisiensi suatu hidangan/pinggan berbentuk parabola [yang] dengan mantap.
Di (dalam) hidangan/pinggan yang stirling disain pembangkit tenaga listrik, suatu stirling
mesin/motor yang digabungkan ke suatu dinamo, ditempatkan di fokus hidangan/pinggan, yang
menyerap panas peristiwa radiasi matahari, dan mengkonversi ia/nya ke dalam listrik.
[Kuasa/ tenaga] Menara
[Kuasa/ tenaga] Towera Menara [Kuasa/ tenaga] adalah suatu menara besar yang dikepung oleh
cermin perkerjaan mengikuti jalan [memanggil/hubungi] heliostats. Cermin ini membariskan diri
mereka dan memusatkan cahaya matahari pada [atas] penerima ada di puncak menara, panas yang
dikumpulkan ditransfer ke suatu pembangkit listrik di bawah.
Keuntungan Temperatur sangat tinggi mencapai. Temperatur tinggi adalah pantas untuk generasi listrik yang menggunakan metoda konvensional seperti turbin uap atau beberapa mengarahkan temperatur tinggi reaction.[citation kimia perlu] Efisiensi baik. Dengan konsentrasi arus cahaya matahari sistem dapat mendapat/kan efisiensi lebih baik dibanding sel matahari sederhana. Suatu area lebih besar dapat [dicakup/tutup] dengan penggunaan cermin secara relatif murah dibanding/bukannya menggunakan sel matahari mahal. [Cahaya/ ringan] yang dipusatkan dapat mengalihkan jurusan untuk suatu penempatan pantas via kabel/telegram serabut berhubung dengan mata. Sebagai contoh memperjelas bangunan. [Gudang/Penyimpanan] Panas untuk produksi [kuasa/ tenaga] selama kondisi-kondisi [yang]
bermalam dan berawan dapat terpenuhi, sering oleh [gudang/penyimpanan] tangki/tank bawah tanah
[dari;ttg] cairan dipanaskan/kacau. Garam yang dicairkan telah digunakan untuk efek baik.
Kerugian Sistem Konsentrasi memerlukan perkerjaan mengikuti jalan matahari untuk memelihara Cahaya
matahari memusatkan di kolektor.
Ketidak-Mampuan untuk menyediakan [kuasa/ tenaga] di (dalam) kondisi-kondisi cahaya yang
bertabur. Sel Matahari bisa menyediakan keluaran beberapa sekalipun langit menjadi sedikit berawan,
tetapi menggerakkan keluaran dari tetesan sistem konsentrasi [yang] secara drastis di (dalam)
kondisi-kondisi berawan [sebagai/ketika] cahaya yang bertabur tidak bisa dipusatkan dengan pasif.
1. Tujuan Praktikum
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa akan dapat:
1. Menjelaskan cara kerja panel surya
2. Mengetahui faktor-faktor pengoperasian sel surya
3. Menggambar dan menjelaskan grafik daya maksimum (arus dan tegangan)
2. Dasar Teori
2.1 Faktor pengoperasian sel surya
Sel surya diproduksi dari bahan semi konduktor yaitu silicon berperan sebagai
isolator pada temperature rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas.
Sebuah silikon sel surya adalah diode yang dibentuk dari tiga lapisan atas silikon
tipe-N (silikon dopping of ”phosphorous”), dan lapisan bawah silikon tipe-P
(silikon dopping of ”boron”).
Elektron-elektron bebas terbentuk dari million photon atau benturan atom pada
lapisan empat penghubung (junction sama dengan 0.2 sampai 0.5 mikron)
menyebabkan terjadinya aliran listrik.
Perkembangan sel surya silikon secara individu (chip) :
a) Mono-Crystalline (Si) dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari
peleburan silikon dalam bentuk bujur. Sekarang Mono-Crystalline dapat
dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai efisiensi sekitar 24 %.
b) Poly-Crystalline atau Multi-Crystalline (Si) ]
Dibuat dari peleburan silicon dalam tungku keramik, kemudian
pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silicon yang
akan timbul diatas lapisan silicon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan
sel Poly-Crystalline (efektivitas 18 %), tetapi biaya lebih murah
c) Gallium Arsenida (GaAs)
Sel surya III-V semi konduktor yang sangat efisien sekitar
25 %.
2.2 Sel surya silicon terpadu “Thin Film”
a) Amorphous Silicon (A-Si)
Banyak dipakai pada jam tangan dan kalkulator, sekarang dikembangkan
untuk system bangunan terpadu sebagai pengganti tinted glass yang semi
transparan.
b) Thin Film Silicon (Tf-Si)
Dibuat dari Thin Crystalline atau Poly Crystalline pada grade bahan metal
yang cukup murah (Cladding System).
c) Caddmium Telluride (CdTe)
Terbentuk dari bahan materi Thin Film Poly Crystalline secara deposit,
semprot, evaporasi tingkat tinggi. Nilai efisiensi 16 %.
d) Copper Indium Diselenide (CuInSe2/CIS)
Merupakan bahan dari film tipis Poly Crystalline. Nilai efisiensi 17.7 %.
e) Chalcopyrites [Cu(In,Ga)(S,Se)2]
f) Electrochemical Cells
Pengoperasian maksimum sel surya tergantung pada:
a) Ambient Air Temperature
Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel
tetap normal (pada 25oC), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur
normal pada PV Cell akan melemahkan Voltage (Voc). Setiap kenaikan
temperatur sel surya 1oC (dari 25oC) akan berkurang sekitar 0,4 % pada total
tenaga 8 yang dihasilkan atau akan melemah 2 kali lipat untuk menaikkan
temperatur sel per 10oC.
b) Radiasi Solar Matahari (Insolation)
Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariabel, dan sangat
tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan
banyak berpengaruh pada current atau arus sedikit pada voltage.
c) Kecepatan Angin Bertiup
Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV Array dapat membantu
mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV Array.
d) Keadaan Atmosfir Bumi
Keadaan atmosfir bumi – berawan, mendung, jenis partikel debu udara,
asap, uap air udara, kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus
listrik dari deretan PV.
e) Orientasi Panel / Array PV
Orientasi dari rangkaian PV kearah matahari secara optimum adalah
penting agar panel atau deretan PV dapat menghasilkan energi maksimum.
Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel atau deretan PV juga
sangat mempengaruhi hasil energi maksimum (lihat penjelasan Tilt Angle).
Sebagai guidline : untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka
panel atau deretan PV sebaiknya diorientasikan keselatan, orientasi ketimur
sampai barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-
panel atau deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari
maksimum.
f) Posisi Letak Sel Surya (Array) terhadap matahari (Tilt Angle)
Tilt Angle (sudut orientasi matahari) mempertahankan sinar matahari jatuh
ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi
maksimum kurang lebih 1000 W/M2 atau 1 KW/M2. Kalau tidak dapat
mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV,
maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang tanah PV terhadap
Sun Latitude yang berubah).
3. Daftar Peralatan
1. Modul Sel Surya 1 Buah
2. Modul Resistor 100 x 6 6 Buah
3. Multi Meter 2 Buah
4. Lux Meter 1 Buah
5. Termometer 1 Buah
6. Kabel Secukupnya
4. Gambar Rangkaian
5. Prosedur Kerja
1. Merangkai peralatan sesuai dengan gambar diatas
2. Membebankan sel surya dengan resistor secara seri bertahap dari 100
sampai K.
3. Mencatat data dari hasil percobaan tersebut dan mengisikan pada tabel
4. Mencatat hasil pengukuran arus A, tegangan V, suhu permukaan oC, dan
Intensitas cahaya C pada tabel 1
5. Dari data kemudian menghitung besar daya (P) berdasarkan teori yang
diperoleh.
6. Menggambar pada grafik daya maksimum (Arus dan Tegangan, Arus dan
Temperatur, Tegangan dan Intensitas Cahaya)
6. Data Hasil Percobaan
Beban V (Volt) A (Ampere) P (Watt) C (Intensitas
Cahaya)
Suhu ( oC)
0 (Open) 18,42 0 0 926 x 100 48
// (100 x 6) 17,12 1.009 17,27408 934 x 100 49
// (100 x 12) 15,9 1.8 28,62 932 x 100 50
// (100 x 18) 14,73 2.5 36,825 938 x 100 49
// (100 x 24) 13,5 3.1 41,85 936 x 100 49
// (100 x 30) 10,8 3,1 33,48 932 x 100 48
Short 103 mV 3,9 0,4017 940 x 100 48
7. Analisa Data
a) Perhitungan
- Daya V x I (Per Beban)
a) Hasil Praktikum (H P)
P1 = V1 x I1
= 18,4 V x 0 A
= 0 W
P2 = V2 x I2
= 17,12 V x 1,009 A
= 17,27408 W
P3 = V3 x I3
= 15,9 V x 1,8 A
= 28,62 W
P4 = V4 x I4
= 14,73 V x 2,5 A
= 36,825 W
P5 = V5 x I5
= 13,5 V x 3,1 A
= 41,85 W
P6 = V6 x I6
= 10,8 V x 3,1 A
= 33,48 W
P7 = V7 x I7
= 103 mV x 3,9 A
= 0,4017 mW
b) Hasil Teori (H T)
P1 = I12 x R1
= 0 A x 0
= 0 W
P2 = I22 x R2
= 1,018081 A x 16,67
= 16,97 W
P3 = I32 x R3
= 3,24 A x 8,33
= 26,9892 W
P4 = I42 x R4
= 6,25 A x 5,56
= 34,75 W
P5 = I52 x R5
= 9,61 A x 4,17
= 40,0737 W
P6 = I62 x R6
= 9,61 A x 3,33
= 32,0013 W
P7 = I72 x R7
= 15,21 A x 27,95 m
= 425, 11 mW
- Beban Resistor
R1 = 0
R2 = 100 /6
= 16,67
R3 = 100 /12
= 8,33
R4 = 100 /18
= 5,56
R5 = 100 /24
= 4,17
R6 = 100 /30
= 3,33
R7 = 0
- Error Persen Daya
Persen Error 1 = | HT−HP
HP|x100 %
= |0−0
0|x100%
= 0 %
Persen Error 2 = | HT−HP
HP|x100 %
= |16 , 97−17 , 2717 , 27
|x100%
= 1,73 %
Persen Error 3 = | HT−HP
HP|x100 %
= |26 , 98−28 , 6228 , 62
|x 100%
= 5,73 %
Persen Error 4 = | HT−HP
HP|x100 %
= |34 , 75−36 , 8236 , 82
|x 100%
= 5,6 %
Persen Error 5 = | HT−HP
HP|x100 %
= |40 ,07−41, 8541, 85
|x 100 %
= 4,25 %
Persen Error 6 = | HT−HP
HP|x100 %
= |32−33 , 4833 , 48
|x100%
= 4,4 %
Persen Error 7 = | HT−HP
HP|x100 %
= |0−401 ,7401,7
|mWx 100 %
= 100 %
b) Grafik
Grafik V terhadap I
02
468
10
121416
1820
0 1,009 1,800 2,500 3,100 3,100 3,900
c) Pembahasan
Adapun data-data yang kami dapatkan selama praktikum yaitu tegangan, arus,
suhu, daya, dan intensitas cahaya. Dimana perinciannya adalah sebagai berikut
Pada data pertama yaitu pada saat tanpa beban (open), hanya tegangan yang
terbaca sebesar 18,42 V. Arus dalam hal ini tidak mengalir karena tidak adanya
resistor yang dibebankan pada rangkaian. Sehingga daya yang dihasilkan adalah 0
W.
Dari data kedua sampai data ke enam, tidak ada perubahan yang berarti. Arus yang
dihasilkan semakin meningkat walaupun suhu kadang naik dan turun. Ini
disebabkan karena pada setiap data, menggunakan resistor yang sama dengan
jumlah yang berbeda yaitu 6, 12, 18,dan 24. Sehingga semakin kecil resistor yang
membebani rangkaian, arus dan daya yang dihasilkan rangkaian akan semakin
besar.
Perubahan terjadi pada data ketujuh. Dimana rangkaian tidak dibebani oleh
resistor. Akan tetapi dari data dapat diamati bahwa tegangan yang dihasilkan
adalah sebesar 103 mV dengan arus sebesar 3,9 A dan daya sebesar 0,4017 W.
Dalam hal ini walaupun tidak ada resistor yang membebani, tetapi kita tinjau
beban dari kabel penghantar yang digunakan dalam rangkaian dan
menghubungkan PV dengan rangkaian. Oleh karena nilai hambatan yang sangat
kecil, sehingga menyebabkan arus yang mengalir sangat besar.
Sedangkan data pada Intensitas cahaya untuk membangkitkan energi listrik
menunjukkan nilai naik turun karena disebabkan oleh faktor faktor yang telah
disebutkan pada landasan teori diatas.
Dari data praktikum saat intensitas cahaya sebesar 934 x 100 didapatkan arus
sebesar 1,009 A dan saat intensitas cahaya bertambah menjadi 932 x 100
didapatkan arus senilai 1, 8 dan seterusnya. Hal ini dapat membuktikan bahwa saat
intensitas cahaya semakin kuat maka arus yang dihasilkan olen sel surya akan
semakin besar pula.
Untuk error persen daya bernilai antara 1,73 % sampai 5,73 %. Sehingga dapat
dikatakan bahwa praktikum yang kami lakukan berjalan dengan lancar. Namun
saat rangkaian di short error persen mencapai 100%, hal ini di karenakan tidak
adanya resistor beban sehingga daya praktik adalah 0.
8. Kesimpulan
Dari data yang telah didapat dari praktikum kali ini, dapat kami simpulkan sebagai
berikut:
1. Solar Cell yang digunakan dalam praktikum kali ini berbasis semi konduktor,
yaitu silikon
2. Pengoperasian maksimum solar cell ditentukan oleh beberapa faktor,
diantaranya temperatur, insolation, kecepatan angin, keadaan atmosfir,
orientasi dan posisi letak sel surya.
3. Nilai arus dipengaruhi oleh Insolation solar matahari sehingga hal ini juga akan
berpengaruh pada efisiensi daya yang dihasilkan.
4. Panel surya tersusun dari 2 papan semi konduktor yang disusun paralel dengan
tujuan agar efisiensi arus yang dihasilkan besar. Dalam setiap papan tersebut
tersusun semi konduktor yang tersusun secara seri dengan tujuan agar efisiensi
tegangan yang dihasilkan besar.
5. Tegangan Solar Cell berbentuk DC (Direct Current)
6. Arus maksimal yang dihasilkan adalah 3,9 A dan tegangan maksimal yang
dihasilkan adalah 18, 42 V