1

2

3

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan atas kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan Rahmat dan hidayah-Nya, sehingga peneliti dapat menyelesaikan laporan penelitian yang berjudul “Celestial Solar Tracker” Pemanfaatan Pergerakan Astronomis Matahari Pada Bola Langit Untuk Meningkatkan Efektivitas Sel Surya.

Peneliti menyadari bahwa laporan penelitian ini dapat terselesaikan atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini kami ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa2. Fakultas Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta3. Rudy Prakanto, S.Pd.M. Eng, selaku Kepala Sekolah SMA Negeri 1

Yogyakarta dan pembimbing penelitian.4. Ahmad Raditya Cahya Baswara, S.T. (Mahasiswa Teknik Elektro

Universitas Gadjah Mada Yogyakarta) selaku pembimbing I.5. Caesar Wiratama (Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Gadjah

Mada Yogyakarta), selaku pembimbing penelitian II.6. Bapak Wangdi, selaku konsultan penelitian.7. Bapak/Ibu Guru SMA Negeri 1 Yogyakarta.8. Orang tua kami tercinta.9. Serta semua pihak yang telah memberikan bantuan dan

dukungan kepada kami dalam menyelesaikan makalah ini.Semoga segala bantuan dan kebaikan yang telah diberikan,

mendapatkan balasan dari Tuhan Yang Maha Esa. Penelitimenyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan dalam penyusunan laporan penelitian ini. Untuk itu, segala saran dan kritik dari para pembaca sangat kami butuhkan demi kesempurnaan penyusunan laporan di masa yang akan datang.

Akhirnya dalam kesederhanaan bentuk ini, kami berharap semoga karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi pembacanya.

4

(Urutkanlah sistematika proposal penelitian ini seperti

yang terdapat pada handbook)

*jangan lupa beri bullet/numbering (A, B, C/ 1, 2, 3) pada setiap

bab maupun subbab

Rumusan Masalah

Adapun perumusan permasalahan dari penelitian ini, diantaranya :

1. Belum dimanfaatkannya konsep pergerakan astronomis matahari pada koordinat

ekuatorial bola langit untuk meningkatkan efektivitas sel surya.

2. Belum diketahui desain sel surya yang memanfaatkan analisis pergerakan astronomis

matahari untuk meningkatkan efektivitas sel surya.

3. Belum diketahui perbandingan efektivitas Celestial Solar Tracker dengan sel surya

statisdalam menyerap energi matahari.

Dari perumusan masalah tersebut, terdapat pertanyaan penelitian, diantaranya :

1. Bagaimanaa n a l i s i s pergerakan astronomis matahari pada bola langit untuk

meningkatkan efektivitas sel surya?

2. Bagaimana desain Celestial Solar Tracker yang memanfaatkan pergerakan astronomis

matahari untuk meningkatkan efektivitas sel surya?

3. Bagaimana efektivitas Celestial Solar Tracker dibanding sel surya statis?

5

Penyusun

DAFTAR GAMBAR

Halaman(Isilah daftar gambar berikut)

Kajian Pustaka

1. Sel Surya

Sel surya adalah sebuah alat yang berfungsi mengubah energi matahari

menjadi energi listrik. Konversi yang bekerja di dalam sel surya didasarkan efek

fotovoltaik. Yaitu  ketika sinar matahari yang mengandung foton menyentuh

permukaan bahan fotovoltaik (semikonduktor) diserap lalu menyebabkan adanya

semburan elektron sehingga dapat menghasilkan generasi listrik.

Sel surya terdiri dari banyak panel sel surya dimana setiap panel sel surya

terdiri dari beberapa sel fotovoltaik yang terbuat dari suatu jenis silikon

6

N

Z

(semikonduktor). Setiap sel mampu menghsilkan muatan listrik kecil bila terkena

sinar matahari. Karena sel-sel fotovoltaik masing-masing hanya mengasilkan

energi listrik yang kecil, maka mereka harus digunakan secara bersama-sama.

(Kusnadi, 2014)

Secara teori, sel surya dapat mengkonversi sekitar 30 persen dari energi

radiasi matahari menjadi listrik insiden. Komersial sel hari, tergantung pada

teknologi, biasanya memiliki efisiensi 5 -12 persen untuk film tipis dan 13 – 21

persen untuk sel berbasis silikon kristal. 

2. Bola Langit

Bola langit adalah bolakhayal yang memproyeksi seluruh bidang langit pada

permukaan bola. Bola langit digunakan untuk menentukan posisi benda-benda

langit sehingga memudahkan dalam pengamatan. Dalam penggambaran bola langit

ditemukan berbagai istilah guna membantu manusia agar dapat dengan mudah

menentukan benda-benda langit dalam menggambar bola langit.

Gambar 2.1. Bola Langit

7

Beberapa istilah yang sering digunakan dalam penggambaran bola langit:

1. Zenith (Z) yaitu titik pada bola langit yang terletak tepat di atas pengamat.

2. Nadir (N) yaitu titik pada bola langit yang terletak tepat di bawah pengamat.

3. Horison yaitu bidang datar (lingkaran) yang dibuat melalui pengamat yang tegak

lurus garis zenith dan nadir.

4. Kutub Utara Langit ( KLU ) merupakan perpanjangan dari kutub utara bumi

pada bola langit dan Kutub Langit Selatan (KLS) merupakan perpanjangan dari

kutub selatan bumi pada bola langit.

5. Lingkaran Ekuator merupakan lingkaran besar yang tegak lurus sumbu putar

langit (KLU-KLS) dan membagi bola langit menjadi 2 bagian yang sama besar.

Lingkaran ekuator biasa dilambangkan dengan titik E dan Q pada ujung

lingkaran.

6. Asensiorecta ( α ) adalah

7. Deklinasi ( δ) adalah jarak anguler bintang ke arah utara atau selatan (kutub

bumi) dari ekuator langit.

8. HA (Hour Angle) adalah besar sudut jam bintang yang diukur dari titik

kulminasi bintang tersebut dengan satuan jam.

Untuk menetukan posisi benda-benda langit dalam bola langit terdapat beberapa

sistem koordinat, antara lain :

a) Tata Koordinat Horizon

Pada tata koordinat horizon, letak bintang ditentukan oleh dua koordinat yaitu

tinggi ( t ) dan azimuth (Az). Tata koordinat horizon tidak dapat

menggambarkan lintasan peredaran semu bintang dan koordinat letak bintang

selalu berubah sejalan dengan waktu seperti pada gambar 2.2.

8

t

Gambar 2.2. Tata Koordinat Horizon

Ordinat-ordiat dalam tata koordinat horizon adalah :

1. Bujur suatu bintang dinyajtakan dengan azimuth (Az). Azimut secara

umum diukur dari utara kearah timur sampai pada proyeksi bintang itu di

horizon. Terdapat pula azimut yang diukur dari arah utara ke arah timur.

2. Lintang suatu bintang dinyatakan dengan tinggi bintang (t), yang diukur

dari proyeksi bintang di horizon ke arah bintang itu menuju zenit. Tinggi

bintang diukur 0° sampai 90° untuk arah menuju atas (menuju zenith) dan

0° sampai -90° untuk arah menuju bawah. Letak Bintang dituliskan ( Az,

t ).

b) Tata Koordinat Ekuator

Pada tata koordinat ekuator, lintasan bintang di langit ditentukan oleh

lintang geografis pengamat, sudut jam bintang, dan deklinasi bintang.

Ordinat-ordinat dalam tata koordinat ekuator adalah :

1. Bujur suatu bintang dinyatakan dengan sudut jam atau Hour Angle (HA).

Sudut jam yang menunjukkan letak bintang dari titik kulminasinya diukur

dengan satuan jam. Sudut jam diukur dari titik kulminasi atas bintang ke

arah barat (positif) ataupun ke arah timur (negatif).

2. Lintang suatu bintang dinyatakan dengan deklinasi, yang diukur dari

proyeksi bintang di ekuator ke arah bintang itu menuju ke kutub bumi.

Tata koordinat ekuatorial dapat juga dihitung menggunakan asensiorekta.

Besar asensiorecta adalah jarak anguler dari titik aries ke arah timur hingga ke

kaki bintang di ekuator langit. Tata koordinat ekuatorial dapatcenderung

tetap/konstan karena Asensiorekta (α ) diukur dari suatu titik di langit yang

relatif tetap terhadap bintang, yaitu titik musim semi (Vernal Equinox = ),

satuannya adalah jam Koordinat (α,) bintang relatif tetap, hanya berubah

sedikit dalam beberapa tahun.

9

Gambar 2.3. Tata Koordinaat Ekuatorial

c.) Tata Koordinat Ekliptika

Gambar 2.4. Tata Koordinat Ekliptika

Pada tata koordinat ekliptika, lingkaran ekliptika turut diperhitungkan

dan merupakan lintang 0°. Ekliptika merupakan bidang edar Bumi

mengelilingi Matahari. Bidang edar planet – planet lain hampir sebidang

dengan ekliptika. Oleh karena itu, tata koordinat ekliptika tepat untuk

menggambarkan letak Matahari dan planet – planet di tata surya.

Garis ekliptika merupakan lingkaran besar pada bola langit yang

berpotongan dengan lingkaran ekuator langit yang membentuk sudut sebesar

23,5°. Titik potong antara lingkaran ekuator langit dan lingkaran ekliptika

merupakan titik vernal equinox dan auntumnal equinox. Tidak seperti

ekuator, kedudukan ekliptika berubah – ubah dengan deklinasi maksimal

+23.5° dan deklinasi minimal -23.5°. Kedudukan ekliptika berubah-ubah

dengan deklinasi maksimal +23,5° dan minimal -23,5° seperti yang terdapat

pada gambar 2.4.

10

Ordinat – ordinat dalam tata koordinat ekliptika adalah :

1. Bujur suatu bintang dinyatakan dengan bujur astronomis (λ) , diukur dari

titik Aries berlawanan arah peredarahan semu harian sampai pada

proyeksi bintang pada ekliptika dengan besar dari 0° - 360°.

2. Lintang suatu bintang dinyatakan dengan lintang astronomis (β) , yang

diukur dari proyeksi bintang di ekliptka ke arah bintang tersebut menuju

ke kutub ekliptika.

3.Segitiga Bola

Gambar 2.5. Segitiga Bola

Sudut bola adalah sudut yang dibentuk oleh perpotongan 2 lingkaran besar.

Jika 3 buah lingkaran besar saling berpotongan satu dengan yang lainnya sehingga

membentuk suatu bagian dengan 3 sudut, maka terbentuklah segitiga bola, yang

mengikuti ketentuan sebagai berikut:

1. Jumlah 2 sudut bola selalu lebih besar dari sudut ke-3

2. Jumlah ketiga sudutnya selalu lebih besar dari 180

3. Tiap sudut besarnya selalu kurang dari 180

11

Gambar 2.6. Segitiga Bola ABC

Sifat-sifat segitiga bola :

Sudut A, B, dan C adalah sudut bola; dan a, b, dan c adalah sisi-sisi

segitiga bola ABC.

a. 0 < (a + b + c) < 360

b. 180 < (A + B + C) < 540

c. a + b > c, a + c > b, b + c > a

d. a > b A > B ; a = b A = B

Ekses sudut bola, yaitu selisih antara jumlah sudut-sudut A, B, dan C sebuah

segitiga bola dengan radians (180°) adalah: E = A + B + C

Empat buah formula yang biasadigunakan adalah:

1. Formula cosinus

2. Formula sinus

3. Formula analog untuk cosinus

4. Formula empat bagian

4. Gerak Semu Matahari

12

cos a=cos b⋅cos c+sin b⋅sin c⋅cos A

cosb=cos c⋅cosa+sin c⋅sin a⋅cos B

sin Asin a

=sin Bsin b

=sin Csin c

sin a⋅cos B=cos b⋅sin c−sin b⋅cos c⋅cos A

cos a⋅cosC=sin a⋅cot b−sin C⋅cot B

Gerak semu matahari dapat diartikan sebagai gerak relative matahari jika

dilihat dari bumi.

a) Gerak Semu Tahunan Matahari

Gerak semu tahunan matahari adalah kedudukan semu matahari setiap

terbit seakan-akan bergeser dari timur ke utara sebesar 23,5° , kembali ke

timur, dan bergeser ke barat sebesar 23,5°.

Gambar 2.7. Gerak Semu Tahunan Matahari

Dalam setahun, posisi semu tahunan matahari memiliki variasi

deklinasi antara +23.5 sampai -23.5. Hal inilah yang menyebabkan perbedaan

intensitas matahari yang di terima oleh belahan bumi bagian utara dan selatan.

Pergerakan bumi mengelilingi matahari dapat kita lihat pada gambar 2.4. Pada

tanggal 21-22 Desember, intensitas matahari paling besar dirasakan oleh bumi

bagian selatan, sedangkan pada tanggal 20-22 Juni intensitas matahari paling

besar dirasakan oleh bumi bagian utara. Itulah yang menyebabkan panjang

siang dan malam di belahan bumi utara dan selatan berbeda.

Tabel 2.1 Tabel hubungan antara sudut deklinasi dengan tanggal istimewa

gerak tahunan matahari

NO TANGGAL SUDUT DEKLINASI

1. 21 MARET 0°

2. 21 JUNI 23,5° LU13

0°

-23,5°

+23,5°

21 Maret

21 Juni

23 September

22 Desember

21 Maret

3. 23 SEPTEMBER 0°

4. 22 DESEMBER 23,5 LS

Dapat dilihat pada tabel 2.1 merupakan data hubungan antara sudut

deklinasi dengan tanggal istimewa gerak tahunan matahari. Pada tanggal 21

Maret dan 23 September posisi matahari berada tepat di deklinasi 0° atau tepat

di atas daerah khatulistiwa, sedangkan pada tanggal 21 Juni posisi matahari

berada tepat di deklinasi +23,5° sehingga belahan bumi utara akan menerima

sinar matahari lebih lama dan pada tanggal 22 Desember posisi matahari

berada pada deklinasi -23.5° sehingga belahan bumi selatan akan menerima

sinar matahari lebih lama.

Gambar 2.8. Grafik hubungan antara gerak tahunan matahari dengan

deklinasi matahari

Pada gambar 2.8. dapat dilihat Grafik hubungan antara gerak tahunan

matahari dengan deklinasi matahari yang berbentuk seperti kurva sinus.

Dengan begitu deklinasi dapat di hitung dengan konsep sinus. Grafik sinus

akan mencapai puncak pada sudut 90°, dimana sin 90° = 1, maka satu hari

melambangkan 1° pada sumbu x. Sumbu y melambangkan koordinat lintang.

Karena titik puncak grafik sinus berada pada 23.5 maka rumus awal grafik

sinusnya  y = sin x  akan berubah menjadi  y = 23.5 . sin x. Akhirnya akan

14

Z,E

N,Q

Z U, KLU

23,5°

U Z23,5°

Z

Ekuator

ditemukan rumus delta 23,5 sin (h x 360°/365 hari) dengan h adalah jumlah

hari sesudah 21 Maret.

b) Gerak Semu Harian Matahari

Gerak semu harian matahari adalah gerak relatif matahari yang seakan-

akan bergerak dari timur ke barat jika dilihat dari bumi. Gerak semu harian

matahari terjadi karena bumi berputar pada porosnya atau berotasi.

Gambar 2.9. Gerak harian matahari di ekuator saat deklinasi matahari +23,5°

Saat pengamat berada di ekuator panjang siang dan malam selalu sama

yaitu 12 jam. Pada tanggal 21 maret atau 23 September, titik kulminasi atas

matahari akan tepat berada di titik Zenith (tepat di atas kepala). Pada tanggal

21 Juni, titik kulminasi atas matahari akan bergeser dari zenith sejauh 23,5° ke

utara dan pada tanggal 22 Desember, titik kulminasi atas akan bergeser dari

zenith sejauh 23,5° ke selatan.

15

Lingkaran Harian Matahari

Gambar 2.10. Gerak harian matahari saat pengamat di lintang utara

Saat pengamat berada di daerah lintang utara, panjang siang hari dan

malam hari tidak selalu sama. Hal ini dapat di lihat pada gambar 2.7 panjang

lingkaran yang berada dia atas horizon pada saat deklinasi matahari berada

pada +23.5° atau -23.5° tidak sama. Jadi, waktu yang ditempuh maatahari saat

berada di atas horizon berbeda dengan saat di bawah horizon. Begitu juga pada

pengamat yang berada di daerah lintang selatan.

5. Air Mass

2.11 Gambar Berbagai kondisi Air Mass yang )bergantung pada sudut elevasi matahari

(Gambar : LaserFocusWorld)

Air Mass (AM) adalah jarak tempuh cahaya matahari dalam atmosfer

bumi sebagai fungsi dari sudut elevasi matahari terhadap permukaan bumi.

Gambar 2.11 menggambarkan berbagai kondisi air mass sesuai sudut

elevasi matahari.  Air Mass 0 (AM0) menggambarkan kondisi cahaya matahari

16

tepat diluar atmosfer bumi, sehingga relevan untuk panel surya yang digunakan

pada satelit-satelit bumi.  Untuk AM1, jarak tempuh cahaya matahari sama

dengan tebal dari atmosfer ketika kondisi matahari tepat berada diatas. Namun

apabila tidak tepat berada diatas, jarak tempuhnya semakin bertambah  sesuai

fungsi inverse dari cosinus sudut elevasi matahari. Sebagai contoh, ketika sudut

elevasinya 60o  maka jarak tempuhnya menjadi dua kali lipat (AM2). Besar

radiasi cahaya matahari yang diterima dipermukaan bumi bervariasi tiap area,

dan sangat bergantung kepada musim dan posisi matahari terhadap bumi.

Air Mass dapat dihitung menggunakan rumus

Am : Air Mass

Z : jarak zenit

6. Worm Gear

Worm gear atau roda gigi cacing berfungsi untuk mentransmisikan daya pada

rasio kecepatan yang tinggi antar poros yang secara umum tidak saling memotong.

Rasio kecepatan worm gears mencapai 300 : 1 atau lebih tetapi mempunyai

efisiensi yang rendah. Worm gear banyak digunakan untuk penurun kecepatan

(putaran) yang terdiri dari worm dan roda worm (gear). Worm (sebagai penggerak)

berbentuk silindris yang berulir. Ulir dari worm dapat berputar ke kiri atau ke

kanan. Worm biasanya dibuat dari baja, sementara worm gear dibuat dari perunggu

atau besi cor. Gambar dari worm gear dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12. Worm gear (roda gigi cacing)

Ketika worm mentransmisikan daya, gaya aksi pada worm adalah sama dengan

sebuah daya ulir. Gaya pada worm gear adalah sama dengan besarnya gaya pada

worm, tetapi arahnya berlawanan.

7. Power Window

17

Sistem power window merupakan rangkaian elektrikyang berfungsi untuk

membuka dan menutup kaca pintu dengan mengunakan saklar. Saklar power

window terpasang pada sisi bagian dalam pintu. (Meydianto, 2012)

Mekanisme pengangkat (regulator power window) merupakan komponen

terpenting pada sistem power window. Sebuah motor listrik kecil yang melekat

pada regulator dengan menggunakan rasio gigi yang memberikan tenaga putar

yang cukup untuk mengangkat jendela kaca mobil, sekaligus menjaga agar kaca

jendela mampu naik ataupun turun dengan lancar. Adapun gambar rangkaian dari

sistem power window dapat dilihat pada Gambar 2.13.

.

Gambar 2.13. Rangkaian Power Window(Toyota electrical wiring diagram work book)

8. Reduction Gear

Gambar 2.14. Gambar desain reduction gear

18

Reduction gear adalah suatu pengaturan dimana kecepatan input dapat diturunkan untuk

kebutuhan output yang membutuhkan kecepatan yang lebih lambat dengan torsi output

sama besar atau lebih besar dari torsi input (Adhe, 2010). Cara kerja dari reduction gear

menggunakan konsep persaman gerak melingkar. Energi awal dari sumber energi

ditransmisikan ke gear pertama lalu energi tesebut akan ditransmisikan lagi hingga ke gear

terakhir dan akhirnya mendapatkan kecepatan putar gear yang diinginkan.

DAFTAR TABEL

Lanjutkan daftar tabel berikut

19

BAB IPENDAHULUAN

Metode Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan untuk melengkapi tulisan inidengan cara:1. Metode Rekayasa

Metode rekayasa dilakukanuntuk meningkatkan efektivitas sel surya dengan cara sel surya selalu tegak lurus menghadap matahari. Celestial Solar Tracker direkayasa agar dapat mengikuti pergerakan astronomis matahari. Rekayasa dilakukan pada sistem kerja alat. Motor pada alat dan roda gigi digerakkan sesuai kecepatan pergerakan matahari dan selama busur siang (matahari berada di atas horizon).

2. Studi PustakaStudi Pustaka

dilakukandenganmengkajiliteratur,jurnalpergerakan matahari, gerak harian matahari, bola langit, energi matahari dan sel surya,danmakalah seminaryang relevan dengan masalahyang dibahas dalam penelitian.

3. Perhitungan TeoritisMetode perhitungan teoritis dilakukan dengan menghitung besaran besaran yang diperlukan dalam mengatur sistem alat dengan rumus-rumus matematis.

20

Latar Belakang Masalah

Energi adalah konsep dasar di semua bidang disiplin ilmu alam. Energi bersifat abstrak dan tidak dapat dilihat tetapi dapat dirasakan keberadaannya. Menurut hukum kekekalan energi, jumlah energi di jagat raya adalah konstan. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat digunakan dan diubah dari bentuk satu kebentuk yang lain (Roger dan Kleinbeich 2012). Secara sederhana dapat disimpulkan bahwa energi adalah kapasitas/gaya untuk melakukan suatu pekerjaan.

Kebutuhan manusia akan energi akan terus meningkat seiring dengan berkembang pesatnya teknologi di berbagai bidang. Manusia memanfaatkan minyak bumi yang berasal dari fosil sebagai penghasil energi. Akan tetapi tingkat konsumsi energi di seluruh dunia saat ini diprediksikan akan meningkat sebesar 70% antara tahun 2000 sampai 2030. Cadangan sumber energi yang berasal dari fosil diseluruh dunia diperkirakan hanya sampai 40 tahun untuk minyak bumi, 60 tahun untuk gas alam, dan 200 tahun untuk batu bara. Sumber energi yang berasal dari fosil saat ini menyumbang 87,7%, tenaga air, tenaga angin, geothermal, biomassa, sumber energi matahari menyumbang 12,3% (Quan, 2006).

Keterbatasan sumber energi yang berasal dari bahan bakar fosil mengancam keberlangsungan pemenuhan energi. Hal tersebut menuntut adanya energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Salah satu inovasi energi alternatif tersebut adalah pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan sel surya yang dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Teknologi fotovoltaik yang mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan divais semikonduktor disebut sel surya (Fishbane et.al, 1996). Energi listrik yang dihasilkan oleh sel surya tidak menimbulkan efek samping berupa gas – gas berbahaya dan sampah – sampah nuklir (Cahen, 2004). Energi alternatif ini dirasa ramah lingkungan dan tidak berdampak negatif terhadap lingkungan.

21

Seiring berkembangnya zaman, sel surya terus dikembangkan. Permasalahan yang dihadapi saat ini adalah bagaimana menggunakan sel surya untuk mendapatkan keluaran listrik yang optimal. Pemakaian panel sel surya umumnya diletakkan dengan posisi tertentu dengan tanpa perubahan (Pruit, 2001). Di sekitar rumah peneliti sel surya digunakan dalam skala rumah tangga. Sel surya dipasang di atap rumah dengan hanya satu posisi yaitu menghadap ke arah atas. Posisi panel menghadap ke atas dan panel dianggap benda yang mempunyai permukaan rata maka panel akan mendapat radiasi matahari maksimum pada saat matahari tegak lurus dengan bidang panel. Pada saat arah matahari tidak tegak lurus dengan bidang panel atau membentuk sudut θ sehingga panel akan menerima radiasi lebih kecil dengan faktor cos θ. Menurunnya radiasi yang diterima oleh sel surya akan mengurangi energi listrik yang dikeluarkan oleh panel (Budi Yuwono, 2005).

Berdasarkan ilmu astronomi yang dipelajari peneliti, alam semesta dipenuhi oleh benda-benda langit diantaranya, bintang-bintang dan planet. Salah satu bintang tersebut adalah matahari. Matahari adalah salah satu benda langit seperti bola pijar yang tampak bergerak dari timur dan tenggelam di tengah warna kemerahan langit ufuk barat. Matahari merupakan sumber energi utama bagi kehidupan di bumi. Matahari dan bintang-bintang di langit seakan akan menempel dikubah raksasa dan kubah itu berputar. Sebenarnya bintang-bintang tersebut tetap ditempatnya dan bumi yang bergerak. Bumi melakukan dua gerakan sekaligus yaitu berotasi dan berevolusi. Rotasi bumi adalah gerak bumi mengelilingi porosnya. Rotasi bumi telah mengakibatkan matahari dan bintang-bintang lainnya memiliki gerak semu harian, matahari tampak bergerak dari timur ke barat, dan pergantian siang dan malam. Sedangkan revolusi bumi adalah gerak bumi mengelilingi matahari. Akibat yang ditimbulkan oleh revolusi bumi diantaranya, pergantian musim, terjadinya perubahan lamanya siang dan malam, gerak semu tahunan matahari. Gerak semu harian dan tahunan matahari serta perubahan lamanya siang dan malam juga dipengaruhi tata koordinat langit yang meliputi tata koordinat ekuatorial dan tata koordinat ekliptika. Analisis posisi benda langit dilakukan untuk

22

menghitung waktu terbit dan tenggelam matahari diperlukan suatu alat analisis matematis yang disebut trigonometri bola (spherical trigonometry) (Chatief, 2014).

Dengan demikian, telah terjadi ketidakefektifan dan ketidakefisienan sel surya yang telah ada dipasaran. (lanjutkan latar belakang berikut)

Metode Analisis Data

Teknik analisis data dalam penelitian ini adalah analisis kuantitatif dan analisis

kualitatif, yang mencakup :

1. Perhitungan astronomis yang mencakup perhitungan busur siang, busur malam,

waktu matahari terbit, waktu matahari terbenam, tinggi matahari, jarak zenit,

deklinasi, dan jarak zenit.

2. Pembuatan desain alat yang menerapkan perhitungan pergerakan astronomis

matahari.

3. Perhitungan efektivitas sel surya statis dengan Celestial Solar Tracker.

Manfaat Penelitian

Dari data penelitian diatas terdapat manfaat yang dapat diambil, yaitu :

2. Secara teoritis

a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan terutama dalam ilmu Astrofisika dan

Teknik

b. Memberikan sumbangan akademik dalam penelitian mengenai analisis pergerakan

astronomis matahari pada berbagai posisi lintang, sel surya, perbandingan

23

efektifitas daya listrik sel surya yang memanfaatkan pergerakan astronomis

matahari dengan sel surya yang telah ada.

3. Secara Praktis

a. Memberikan informasi kepada masyarakat luas mengenai analisis pergerakan

astronomis matahari dibeberapa lintang, sel surya, perbandingan efektifitas daya

listrik sel surya yang memanfaatkan pergerakan astronomis matahari dengan sel

surya yang telah ada.

4. Untuk Penulis

a. Dapat memberikan tambahan wawasan peneliti tentang analisis pergerakan

astronomis matahari dibeberapa lintang, sel surya, perbandingan efektifitas daya

listrik sel surya yang memanfaatkan pergerakan astronomis matahari dengan sel

surya yang telah ada.

b. Melatih keterampilan, berpikir inovatif, kreatif, kepekaan terhadap lingkungan

sekitar, dan kecakapan peneliti dalam mengumpulkan informasi dan pemecahan

terhadap masalah.

24

Dewasa ini Terjadi kelangkaan energiManusia berlomba-lomba mencari sumber enegi alternatifMatahari adalah sumber energi terbesar di bumi

Banyak dikembangkan teknologi sel suryaNamun sel surya (Statis) yang ada saat ini dinilai kurang efektif

Sel surya hanya dapat menyerap energi maksimal matahari saat posisi matahari tegak lurus dengan sel surya statis Matahari memiliki gerak semu harian dan gerak semu tahunan

Peneliti ingin membuat alat yang bisa mengarahkan sel surya untuk mengikuti gerak semu matahari menggunakan konsep astronomi

Semakin banyak energi yang didapat

BAB IILANDASAN TEORI

Variabel Penelitian

Adapun variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut :

(berikan nama variabel di bawah ini)

1. Variabel... :

a.) Hour Angle Matahari

b.) Deklinasi Matahari

c.) Lintang pengguna sel surya

2. Variabel... :

a.) Sudut terima pancaran matahari dengan permukaan sel surya

3. Variabel... :

a.) Jumlah daya yang disimpan sel surya dan tingkat efektivitas sel

surya.

Kerangka Pikir

6

Gambar 2.15

Kerangka pikir penelitian

(Analisislah kerangka pikir di atas)

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini, diantaranya:

1. Untuk mengetahui analisis perhitungan pergerakan astronomis matahari untuk

meningkatkan efektifitas sel surya.

2. Untuk mengetahui desain sel surya yang memanfaatkan analisis pergerakan astronomis

matahari untuk meningkatkan efektifitas sel surya.

Untuk mengetahui efektivitas Celestial Solar Tracker

Hipotesis

(Isi hipotesis berikut)

7

BAB III

METODE PENELITIAN

Batasan Masalah Penelitian

Adapun batasan masalah dari penelitian ini adalah:1. “Celestial Solar Tracker” yang dimaksud dalam penelitian ini adalah sel

surya yang memanfaatkan pergerakan astronomis matahari. 2. Pada penelitian ini diasumsikan bahwa alat tersebut digunakan di tempat

yang cerah, tidak berawan. 3. Tingkat efektivitas yang dibandingkan yaitu total energi yang di serap

oleh sel surya dan output energi yang dihasilkan.

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dimulai pada tanggal Mei 2015dan selesai pada tanggal 30 Juli 2015 yang meliputi analisis perhitungan pergerakan astronomis matahari, perencanaan konsep desain penelitian, dan mendesain alat. Timeline kegiatan penelitian yang telah dilakukandapat dilihat pada tabel sebagai berikut :

Tabel 3.1. Timeline kegiatan penelitianNo. Tanggal Kegiatan Tempat

1. 19 Desember 2014 Pencarian Masalah Rumah Peneliti

2. 21 Desember 2015 Penemuan ide Edotel SMKN 4 Yogyakarta

3. 31 Januari 2015Diskusi #2 dengan

pembimbingDinas Dikpora DIY

4. 12 Maret 2015 Pemantapan ide penelitianRumah Peneliti,SMA N 1

Yogyakarta

5. 20 Maret 2015 Konsultasi dengan SMA N 1 Yogyakarta

8

pembimbing

6. 22 Maret 2015Konsultasi dengan

pembimbing 2SMA N 1 Yogyakarta

7. 1 April 2015 Mencari ReferensiPerpustakaan UNY dan

Perpustakaan UGM

8. 3 April 2015Pembuatan proposal

penelitianSMA N 1 Yogyakarta

9. Juli 2015 Konsultasi desain tahap I SMA N 1 Yogyakarta

10. Juli 2015

Mencari referensi, mengumpulkan data-data (lintang pengamat dibumi,

deklinasi, hour angle, pergerakan astronomis

Perpustakaan UGM, SMA N 1 Yogyakarta

11. Juli 2015

Pengolahan dan analisis data-data (lintang pengamat dibumi,

deklinasi, hour angle, pergerakan astronomis

SMA N 1 Yogyakarta

12. 29-30 Juli 2015 Analisis data Hotel Perwitasari

13. 30-31 Juli 2015 Menyimpulkan data Hotel Perwitasari

Desain Penelitian

Dalam penelitian ini, terdapat 3 langkah penelitian yang dilakukan guna

menentukan desain penelitian yang baik. Ketiga langkah penelitian

tersebut adalah:

1. Menganalisis gerak matahari di tiap lokasi menggunakan perhitungan

astronomis.

a. Menentukan perhitungan astronomis yang dibutuhkan

Dari konsep bola langit dalam ilmu astronomi, peneliti mendapatkan

data-data yang harus dikumpulkan guna memperoleh data yang

dibutuhkan.

9

Membaca buku-buku astronomi dan rumus-

rumus bola langit

Menemukan konsep bola langit (astronomi

bola)

Mendapat data-data yang menunjang

penelitian

Menentukan perhitungan astronomis yang

dibutuhkan

Penghitungan gerak semu matahari dengan

konsep bola langit

Menganalisis data gerak semu matahari

Menemukan faktor yang mempengaruhi gerak semu matahari

di setiap daerah

Gambar 3.1 Penentuan perhitungan astronomis

Data-data yang dibutuhkan peneliti untuk dapat merancang alat tersebut adalah HA

(Hour Angle) matahari, deklinasi, lintang.

b. Menganalisis gerak semu matahari

Gerak semu matahari dibagi menjadi 2 yaitu, gerak semu tahunan dan gerak semu

harian. Kedua gerak matahari tersebut dpat dihitung menggunakan konsep bola langit

(astronomi bola). Peneliti melakukan penghitungan dan analasis data gerak semu

matahari yang telah dihitung menggunakan konsep bola langit. Faktor yang

mempengaruhi gerak semu matahari dalam konsep bola langit adalah lintang pengamat,

deklinasi matahari/musim di suatu dareah, dan waktu jam bintang.

Gambar 3.2 Analisis dan penghitungan gerak semu matahari

2. Merancang desain sel surya yang efektif untuk dapat menyerap energi matahari 10

Konsep dan data-data perhitungan

astronomis pergerakan matahari

Pembuatan desain alat

Deklinasi

HA

HA

Lintang

Sel Surya

a. Membuat rancangan desain alat yang efektif untuk dapat menyerap energi matahari.

Setelah peneliti mendapatkan konsep dan data-data dari perhitungan astronomi yang telah

dilakukan, peneliti mencoba untuk membuat desain alat. Peneliti membuat desain dengan

beberapa kali konsultasi dengan pembimbing.

Gambar 3. 3 Perancangan Desain Alat

3. Desain Alat

Setelah melakukan analisis perhitungan astronomis, peneliti akhirnya menentukan desain alat

yang baik dan efektif. Berikut adalah desain alat yang telah peneliti buat,

Gambar 3.4. Desain Celestial Solar Tracker

11

LAMPIRAN

A. Riwayat Hidup

1. Nama : Merlyna Zein

Tempat dan tanggal lahir : -

Sekolah : SMA Negeri 1 Yogyakarta

E-mail :-

No handphone : -

Motto hidup : “Hidup untuk Yang Maha Hidup”

2. Nama : Rifka Nur Annisa

Tempat dan tanggal lahir : -

Sekolah : SMA Negeri 1 Yogyakarta

E-mail : -

No handphone : -

Motto hidup : “Keep moving forward”

12

DAFTAR PUSTAKA

Kusnadi. 2014. Makalah-Teknologi Sel Surya Fotovoltaik. dapat diaskses di

https://www.scribd.com/doc/243937972/Makalah-Teknologi-Sel-Surya-Fotovoltaik diakses

pada tanggal 12 April 2015

https://ahmadsuyanto67.files.wordpress.com/2012/03/5-bola-langit.docxdiakses pada tanggal 12

April 2015

http://repository.unand.ac.id/21458/3/bab%201.pdf diakses pada tanggal 12 April 2015

Panel Surya Indonesia. Prinsip Kerja Energi Surya. http://panelsuryaindonesia.com/konsep-panel-

surya/24-prinsip-kerja-energi-surya diakses pada tanggal 12 April 2015

Soegiartini, Endang.tahun .Bahan Presentasi Materi Astronomi. Bandung : Departemen Astronomi

Bandung:ITB diakses pada tanggal 29 Juli 2015

Meydianto P. 2012. Aplikasi Power Window Dan Central Door Lock Pada Mobil Mitsubishi Colt

T-120 Tahun.Universitas Negeri Yogyakarta diakses pada tanggal 1 Juli 2015

Putra, Adhe Anggriawan. 2010. Tugas Teknik Permesinan Kapal I Semester Gasal 2010/2011

Reduction Gear.Surabaya:Teknik Sistem Perkapalan. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

diakses pada tanggal 31 Juli 2015

13

Anon. Air Mass. dapat diakses di

https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-sel-surya/energi-surya/ diakses pada

tanggal 5 Agustus 2015

Zainuri, Achmad.2011. Elemen Mesin III. Mataram :Teknik Mesin Universitas Mataram diakses pada tanggal 5 Agustus 2015

Jenny Nelson. 2003. The Physic Of Solar Cell. London: Immperial College Pres diakss pada

tangggal 8 Agutus 2015

Drs. Koesdiono. 2002. Ilmu ukur segitiga bola. Bandung : Institut Teknologi bandung diakses pada tanggal 5 Agustus 2015

14