LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI PERTANIAN

PENGUKURAN TEGANGAN DAN ARUS DC PADA SOLAR CELL

Kelompok 4:

1. Andi Hermawan (05021381419085)

2. Debora Geovanni (05021381419072)

3. Ruby Hermawan (05021381419073)

4. Robin Ranggas (05021381419078)

5. Samuel Pribadi (05021381419081)

6. Sri Jumita (05021381419083)

7. Syntha Ariska (05021381419080)

8. Yoga Sujiyanto (05021381419074)

9. Zaqi Najib Mahmud (05021381419084)

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2016

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Konversi energi merupakan suatu proses perubahan bentuk energi dari yang

satu menjadi bentuk energi lain yang dibutuhkan. Mengingat hukum kekekalan

energi yang menyatakan bahwa ”energi tidak dapat diciptakan (dibuat) ataupun

dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk

lainnya (dikonversikan)”. Sehingga untuk memperoleh suatu bentuk energi, perlu

adanya energi lain yang dikonversikan menjadi energi yang dibutuhkan tersebut.

Salah satu contohnya untuk mendapatkan energi listrik yang tidak dapat diperoleh

secara langsung, tetapi ada proses konversi energi sebelum energi listrik tersebut

didapat.

Kebutuhan energi semakin meningkat dengan adanya kemajuan teknologi.

Sumber energi yang banyak dipakai sampai saat ini adalah sumber yang dapat

habis yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi, batubara dan gas bumi.

Karena kebutuhan energi meningkat maka usaha manusia untuk mengeksploitasi

sumber energi di atas turut meningkat. Mengingat terbatasnya persediaan sumber

energi tersebut, maka mulai dicari sumber energi lain seperti energi matahari,

energi gelombang, energi angin, energi pasang surut, dll.

Berbagai macam sumber energi alternatif yang biasa kita jumpai, adalah

angin, air yang bergerak, dan juga cahaya matahari yang tersedia melimpah ruah

di permukaan bumi.

Energi matahari yang disediakan Tuhan untuk umat manusia khususnya yang

tinggal di daerah tropis, sangatlah berlimpah. Selain berlimpah dan tidak habis

dipakai, energi matahari juga tidak menimbulkan polusi. Namun demikian masih

diperlukan peralatan seperti sel surya (solar cell) untuk mengkonversi energi

matahari menjadi energi listrik.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui cara pengukuran

arus dan tegangan pada solar cell.

BAB 2

TINJUAN PUSTAKA

2.1 Solar Cell

Solar cell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat

menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Proses penghasilan

energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atom-atom yang

tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energy. Salah

satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah Kristal

silicon.

Sel surya atau fotovoltaik dapat berupa alat semikonduktor penghantar aliran

listrik yang dapat secara langsung mengubah energi surya menjadi bentuk tenaga

listrik secara efisien. Efek fotovoltaik ini ditemukan oleh Becquerel pada tahun

1839, dimana Becquerel mendeteksi adanya tegangan foto ketika sinar matahari

mengenai elektroda pada larutan elektrolit. Alat ini digunakan secara individual

sebagai alat pendeteksi cahaya pada kamera maupun digabung seri maupun

paralel untuk memperoleh suatu harga tegangan listrik yang dikehendaki sebagai

pusat penghasil tenaga listrik Bahan dasar silicon.

Jika cahaya matahari mencapai cell maka elektron akan terlepas dari atom

silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik sehinnga energi listrik dapat

dibangkitkan. Sel surya selalu didesain untuk mengubah cahaya menjadi energi

listrik sebanyak-banyaknya dan dapat digabung secara seri atau paralel untuk

menghasilkan tegangan dan arus yang diinginkan seperti yang dinyatakan oleh

Chenni et. Al. (2007).

Pemakaian panel sel surya umumnya diletakkan dengan posisi tertentu

dengan tanpa perubahan (Pruit, 2001), sebagai contoh panel sel surya dihadapkan

ke atas. Dengan posisi panel menghadap ke atas dan jika 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 q maka

panel akan menerima radiasi lebih kecil dengan faktor cos q. Dengan

menurunnya radiasi yang diterima oleh panel maka jelas akan mengurangi energi

listrik yang dikeluarkan oleh panel. Bahkan berkurangnya energi ini bisa menjadi

setengahnya jika q = 600 . Untuk itu perlu adanya pengaturan arah panel sel surya

agar selalu tegak lurus dengan arah sinar matahari. Pengaturan arah panel sel

surya kurang efektif jika dilakukan secara manual oleh manusia. Dengan

demikian perlu dibuat sebuah sistem kontrol yang dapat mengatur arah panel sel

surya tersebut

Agar efisiensi sel surya bisa tinggi maka foton yang berasal dari sinar

matahari harus bisa diserap yang sebanyak-banyaknya, kemudian memperkecil

refleksi dan rekombinasi serta memperbesar konduktivitas dari bahannya. Agar

foton bisa diserap sebanyak-banyaknya, maka penyerap harus memiliki energi

band-gap dengan jangkauan yang lebar, sehingga memungkinkan untuk bisa

menyerap sinar matahari yang mempunyai energi sangat bermacam-macam

tersebut. Salah satu bahan yang sedang banyak diteliti adalah CuInSe2 yang

dikenal merupakan salah satu dari direct semiconductor (Rusminto, 2003).

2.2 Energi Surya

Pemanfaatan energi cahaya matahari pada setiap zaman semakin meningkat

seiring dengan pengetahuan yang kita dapatkan. Salah satu pemanfaatan energi

cahaya matahari adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) yang

memanfaatkan energi foton cahaya matahari menjadi energi listrik. Indonesia

sendiri, sebuah negara yang dilewati oleh garis khatulistiwa dan menerima panas

matahari yang lebih banyak daripada negara lain, mempunyai potensi yang sangat

besar untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya sebagai alternatif

batubara dan diesel sebagai pengganti bahan bakar fosil, yang bersih, tidak

berpolusi, aman dan persediaannya tidak terbatas (Rotib, 2001).

Sel surya (photovoltaic cell) bekerja dengan menangkap sinar matahari oleh

sel-sel semikonduktor untuk diubah menjadi energi listrik. Sel-sel ini termuat

dalam panel-panel yang ukurannya dapat disesuaikan dengan keperluannya,

apakah untuk rumah tangga, perkantoran atau pembangkit listrik skala besar.

Pada pagi hari pukul 6.00 WIB tingkat kelembaban besar yaitu 88% dan terjadi

pengembunan sambil menurunkan partikel-partikel padatan akibat polusi

kendaraan bermotor dan industri ke permukaan bumi, sehingga pada saat ini

kondisi atmosfir mempunyai kebeningan yang tinggi dan langit biru.

Fenomena tersebut mengakibatkan pada pagi hari yang cerah pukul 9.00

WIB sel surya memiliki efisiensi terbesar yaitu dengan efisiensi 10%. Pada siang

hari partikel partikel padatan akibat pulusi kembali ke angkasa, dengan

meningkatnya temperatur udara gerakan partikel semangkin hebat, sehingga

meningkatkan hamburan radiasi surya yang masuk ke bumi. Hal ini

mengakibatkan difusi ratio membesar dimana jumlah radiasi difusi lebih besar

radiasi langsung, dan efisiensi sel surya pada pukul 12.00 WIB adalah sebesar

9%, lebih rendah dari pada pagi hari. Pada sore hari akibat terjadi penguapan

pada siang hari dan semakin meningkatnya partikel padatan polusi di udara,

sehingga indek kecerahan terendah dimana tampak banyak awan. Selain itu

radiasi surya global sangat kecil, sehingga pada sore hari sekitar pukul 17.00

WIB dengan efisiensi 3%, kemampuan sel surya menurun secara drastic.

2.3 Solar Charger Controller

Solar Charge Controller adalah alat yang berfungsi sebagai kontrol tegangan

dan arus yang berasal dari output sel surya untuk menuju ke batere dan ke beban.

Pada saat sel surya menerima energi foton sinar matahari tentu saja output dari

sel surya tidak konstan sesuai dengan intensitas cahaya matahari. Sehingga

tegangan keluaran dan arus keluaran dari sel surya juga tidak konstan dan

bervariasi terus sepanjang waktu siang hari, sedangkan tegangan dan arus yang

menuju batere mempunyai batasan tertentu.

Pada alat yang disebut sebagai solar charge controller tersebut memiliki

terminal diantaranya: terminal untuk sel surya, terminal untuk batere, terminal

untuk beban. Ketiga terminal tersebut dilengkapi dengan polaritas yaitu tanda (-)

dan tanda (+) yang jelas agar tidak terjadi kesalahan. Box Panel Pengukuran,

dalam melakukan analisis pengukuran pada solar cell terutama untuk pengukuran

arus dan tegangan, maka perlu adanya box panel untuk penempatan alat ukur arus

dan tegangan.

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat

Praktikum dilaksanakan pada hari Selasa tanggal 8 November 2016 sekitar

pukul 13:00 WIB di Halaman Belakang Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya

Indralaya.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1). Multitester, 2). Kamera,

3). Pena, 4). Buku, 5). Solar charger.

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah: 1). Lampu LED DC, 2).

Kipas DC, 3). Aki, 4). Solar cell 10 watt, 5). Solar cell 20 watt.

3.3 Cara Kerja

1. Siapkan alat dan bahan terlebih dahulu

2. Letakkan solar cell 10 watt ditempat terbuka

3. Hubungkan kabel solar cell ke solar charger

4. Ukur energi yang didapat menggunakan multitester

5. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya

6. Ulangi percobaan tersebut untuk solar cell 20 watt

7. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya

8. Untuk pengukuran energi listrik pada aki ulangi langkah-langkah cara kerja

tersebut seperti mengukur solar cell

9. Catat hasil tersebut dalam arus, tegangan dan daya

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Solar

Cell

Teganga

n Solar

Cell

Arus

Solar

Cell

Daya

Solar

Cell

Arus AkiTeganga

n Aki

Daya

Aki

10 Watt 19,24 V 0,46 A 8,85

Watt

- - -

20 Watt 19,25 V 0,82 A 15,78

Watt

3,17 11,11 35,2

Watt

4.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini yang menggunakkan dua Solar Cell tipe Polikristal,

yang mana kedua Solar Cell tersebut mempunyai daya yang berbeda. Bagian

input menggunkan Solar Cell 20 watt sedangkan bagian outputnya menggunakan

Solar Cell 10 watt. Hasil yang didapatkan dari pengukuran tegangan,arus dan

daya dari Solar Cell dan aki berbeda beda antara Solar Cell yang 10 watt dan 20

watt.Pada Solar Cell 10 watt hasil pengukuran diperoleh sebagai berikut tegangan

nya sebesar 19,24 V, Arus nya 0,46 A dan Daya 8,85 watt, Sedangkan

pengukuran Arus, Tegangan, dan Daya pada aki Hasil nya (nol). Penyebab dari

hasil pengukuranya nol dikarena Kapasitas dari Solar Cell tersebut hanya 10 watt

jadi tidak terbaca oleh Multimeter.

Adapun Hasil Pengukuran Solar Cell 20 watt adalah sebagai berikut,

Tegangan yang diperoleh 19,25 watt, Arus nya sebesar 0,82 A, dan daya sebesar

15,78 watt, sedangkan hasil pengukuran aki nya diperoleh data sebagai berikut,

Arus sebesar 3,17 A, Tegangan 11,11 V sedangkan daya nya sebesar 35,2 watt.

Alat yang digunakan untuk mengukur teganga,arus dan Daya pada Solar Cell dan

aki yaitu Multimeter. Semakin tinggi intensitas cahaya matahari makan semakin

besar pula energi listrik yang daat dihasil kan Solar Cell, dan jika intensitas

cahaya matahari rendah maka energi listrik yang dihasilkan akan semakin kecil.

Hal ini dikarenakan besarnya energi mataari yang dapat dikonversi menjadi

energi listrik oleh Solar Cell tergantung dari berbagai faktor antara lain radiasi

mataari yang diterima, Luas permukaan panel Surya, lama penyinaran matahari

dan suhu dari panel surya itu sendiri. Dalam praktikum Solar Cell untuk

membuktikan ada atau tidak energi listrik yang dihasilkan oleh Solar Cell kami

mencoba untuk menyalakan kipas DC dan lampu LED, Setelah kami

menyambungkan kabel Solar Cell dengan Kipas DC dan lampu LED kedua

benda tersebut bisa dinyalakan. Pada pemasangan kabel positif dan negatif kipas

DC ke kabel Solar Cell hendaknya Jangan terbalik, karena jika terbalik maka

angin dari kipas fan akan keluar dari belakang kipas.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 kesimpulan

1. Tegangan yang dihasilkan dari solar cell 10 watt sebesar 19,24 volt

sedangkan tegangan yang dihasilkan dari solar cell 20 watt sebesar 19,25

volt.

2. Arus yang dihasilkan dari solar cell 10 watt sebesar 0,46 Ampere sedangkan

arus yang dihasilkan dari solar cell 20 watt sebesar 0,82 Ampere.

3. Daya yang dihasilkan dari solar cell yaitu hasil penjumlahan dari tegangan

dan arus. Untuk solar cell 10 watt dayanya sebesar 8,85 watt sedangkan

untuk solar cell 20 watt dayanya sebesar 15,78 watt.

4. Arus yang dihasilkan dari aki yang dihubungkan solar cell 20 watt yaitu

sebesar 3,17 Ampere

5. Tegangan yang dihasilkan dari aki yang dihubungkan solar cell 20 watt yaitu

sebesar 11,11 volt.

5.2 Saran

Sebaiknya pengujian tidak hanya menggunakan kipas dan lampu DC saja

melainkan dikonversikan menjadi arus bolak balik atau AC menggunakan

inverter.

DAFTAR PUSTAKA

Chenni et al .2007. A Detailed Modeling Method for Photovoltaic Cells.

Amsterdam. Journal of Energy, Volume 32, Issue 9, pp. 1724-1730.

Pruit, D.2001. The Simulation Of Building Integrated Photovoltaics In

Commercial Office Buildings, Seventh International IBPSA Conference,

Rio De Jainero. Rotib, Widy.2001. Aplikasi Sel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif;

Dimensi Vol 4 No. 1 Juni 2001, Institute for Science and Technology

Studies (ISTECS):Jepang.

Rusminto Tjatur W, 2003: Solar Cell Sumber Energi masa depan yang ramah

lingkungan. Berita Iptek: Jakarta.

LAMPIRAN

Solar Panel 10 watt Pengukuran arus dari solar cell 10 watt

Pengukuran arus aki panel 20 watt Pengujian menggunakan kipas DC

Solar cell Pengujian lampu LED

PEMBAHASANSyntha Ariska (05021381419080)

Solar cell yang digunakan untuk praktikum merupakan solar cell jenis

polikristal dengan daya 10 Watt dan 20 Watt. Polikristal merupakan panel surya

yang memiliki susunan kristal acak. Kelebihan dari jenis ini, masih dapat

beroperasi pada cuaca yang teduh. Efesiensi nya lebih rendah. Pengukuran yang

dilakukan kali ini hanya arus dan tegangan. Sedangkan beban yang digunakan

yaitu kipas DC dan lampu LED DC.

Pada solar charger atau controller memiliki 3 tabel yang terhubung

kemasing-masing titik yang berbeda. Untuk kabel pertama terhubung dari solar

cell menuju ke controller/solar charger. Kabel yang kedua terpasang dari solar

charger menuju ke batteray/aki. Kabel yang ketiga terpasang dari solar charger

menuju ke beban yang dalam hal ini bisa menggunakan lampu dan kipas yang

menggunakan arus searah (DC). Untuk kabel warna abu-abu yaitu positif, kabel

warna putih negatif. Kabel yang akan dihubungkan ke beban, dalam hal ini lampu

LED DC jangan sampai terbalik. Jika terbalik lampu tidak akan hidup.

Pengkuran yang pertama dilakukan yaitu mengukur tegangan dari solar cell

10 Watt. Selanjutnya mengukur kuat arus dari solar cell. Hasil pengukuran

tegangan solar cell didapatkan 19,24 volt. Sedangkan pengukuran kuat arus

didapatkan 0,46 Ampere. Pengukuran tegangan dan arus solar cell dipengaruhi

oleh intensitas cahaya pada saat itu. Serta pemasangan nya baru beberapa saat,

jadi panel baru sedikit menampung atau menyerap cahaya. Sehingga nilai yang

didapatkan saat pengukuran hanya seperti di atas. Nilai daya dari solar cell 10

watt dihitung secara manual, yaitu hasil perkalian dari arus dan tegangan. Jadi

nilai daya didapatkan 8,85 watt.

Pengukuran tegangan dan arus untuk solar cell 20 watt tidak memiliki

perbedaan yang signifikan. Tegangannya didapat sebesar 19,25 volt dan kuat

arusnya 0,82 Ampere. Karena memang cahaya yang diserap dan saat pemasangan

nya bersamaan. Sebenarnya untuk solar cell 20 watt lebih banyak menyerap

cahaya dibandingkan yang 10 watt. Hal ini terlihat untuk hasil pengukuran solar

cell 20 watt lebih besarnya nilainya meskipun hanya nol koma. Begitu juga

dengan solar cell 20 watt. Didapatkan dayanya sebesar 15,78 watt.

Selain pengukuran arus dan tegangan pada solar cell, dilakukan juga

pengukuran arus dan tegangan pada aki yang telah menyimpan daya untuk solar

cell 20 watt. Untuk pengukuran arus pada aki didapatkan sebesar 3,17 ampere.

Sedangkan untuk tegangannya didapatkan 11,11 volt. Nilai daya dihitung secara

manual, yaitu hasil perkalian dari nilai tegangan dan arus. Maka didapatkan

hasilnya yaitu 35,21 watt.

Pengujian bebab yang dilakukan hanya menggunakan lampu LED dan kipas

DC. Untuk lampu LED DC dan kipas DC tidak diukur besarnya arus dan

tegangannya, hanya mencoba apakah kedua beban dapat hidup atau tidak.

Ternyata untuk lampu dan kipas bisa digunakan dengan solar cell tersebut.