2 TINJAUAN PUSTAKA
3 METODOLOGI PENELITIAN
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1) Modul surya yang diproduksi oleh PT LEN. Modul ini berbahan polycrystalline dengan daya 30 Wp 12 V;
2) Baterai basah dengan daya 12 V 45 Ah;
3) Luxmeter, berfungsi untuk mengukur besarnya intensitas cahaya di suatu tempat. Untuk mengetahui besarnya intensitas cahaya ini maka diperlukan sebuah sensor yang cukup peka dan linier terhadap cahaya. Sehingga cahaya yang diterima oleh sensor dapat diukur dan ditampilkan pada sebuah tampilan digital;
4) AVO meter, berfungsi untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan listrik;
5) Storage system, berfungsi untuk mempermudah dalam pengecasan baterai. Storage system mempunyai lampu indikator yang menunjukkan penuh tidaknya baterai pada saat proses pengisian;
6) Tool set
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah LED, papan PCB, resistor 330 ohm, kabel. LED yang digunakan menggunakan tiga warna yaitu merah, hijau dan putih. Kemudian masing-masing LED dirangkaikan secara seri sebanyak 12 buah. Gambar 10 memperlihatkan desain rangkaian yang akan dibuat.
Gambar 10 Desain LED yang akan dirangkai
3.3 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode percobaan, yaitu melakukan uji coba pemanfaatan energi surya sebagai energi alternatif sistem kelistrikan pada kapal ikan. Secara detail Gambar 11 menjelaskan pemasangan alat pada saat penelitian.
Gambar 11 Pemasangan alat pada saat penelitian
3.4 Metode Pengambilan Data
Data primer yang diambil meliputi daya yang dihasilkan oleh sel surya, lama waktu untuk mengisi baterai, dan daya yang dihabiskan oleh lampu navigasi selama dinyalakan. Data sekunder yang diambil berupa literatur sel surya, baterai, lampu LED, dan sistem kelistrikan.
Data primer disajikan dalam bentuk tabel dan grafik yang selanjutnya akan dideskripsikan untuk mencapai tujuan penelitian ini. Tabel yang akan digunakan dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1 Hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan berdasarkan nilai intensitas cahaya matahari
Waktu Pengukuran
Volt Intensitas Cahaya
Modul Surya baterai Storage sistem Lampu 1 Lampu 2 Lampu 3
Tabel 2 Hasil pengukuran tegangan yang dibutuhkan terhadap intensitas cahaya lampu LED Waktu Pengukuran Volt Lux 3.5 Analisis Data
Data yang didapat pada tabel kemudian ditabulasikan dan dihitung dengan menggunakan perhitungan matematika sederhana. Perhitungan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
R = (Vs-Vd)/I Keterangan : R = tahanan (ohm)
Vs = tegangan sumber (volt) Vd = tegangan kerja LED (volt) I = arus listrik (ampere)
Pada suatu rangkaian tertutup, besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R.
V = R x I Keterangan : V = tegangan (volt)
R = resisten atau tegangan (ohm) I = arus listrik (ampere)
Perhitungan untuk mengetahui daya listrik menggunakan rumus : P = V x I
Keterangan : P = daya (watt) V = tegangan (volt) I = arus listrik (ampere)
Perhitungan untuk mengetahui waktu penggunaan LED menggunakan rumus : t = W/P
Keterangan : P = daya (watt)
W = energi listrik (kWh) t = waktu (jam)
4 KEADAAN UMUM DAERAH PENELITIAN
4.1 Letak dan Luas Wilayah
Teluk Palabuhanratu terletak di Kecamatan Palabuhanratu, Kabupaten Sukabumi, Propinsi Jawa Barat. Kecamatan Palabuhanratu memiliki luas wilayah sebesar 10.288 ha. Secara astronomis kecamatan Palabuhanratu terletak pada 6097’ LS–7003’ LS dan 106059’ BT–106062’ BT. Berikut merupakan batas wilayah administratif Kecamatan Palabuhanratu :
1) Sebelah Barat berbatasan dengan Cikakak dan Samudera Hindia; 2) Sebelah Timur berbatasan dengan Bantar Gadung;
3) Sebelah Utara berbatasan dengan Kecamatan Cikidang; 4) Sebelah Selatan berbatasan dengan Kecamatan Simpenan;
4.2 Musim Penangkapan Ikan
Di daerah Palabuhanratu terdapat dua musim yang sangat mempengaruhi operasi penangkapan ikan, yaitu adanya musim barat dan musim timur. Musim barat terjadi pada bulan Desember hingga Februari, musim ini ditandai dengan sering kali terjadi hujan dengan angin yang sangat kencang disertai ombak yang besar. Hal ini menyebabkan nelayan tidak pergi ke laut karena kondisi cuaca yang buruk dan keberadaan ikan yang sangat sedikit. Sedangkan musim timur terjadi pada bulan Juni hingga Agustus, musim ini ditandai dengan jarang turun hujan dan keadaan laut biasanya tenang. Musim timur biasanya disebut juga musim puncak oleh nelayan setempat, hal ini dikarenakan keberadaan ikan di perairan yang melimpah.
4.3 Unit Penangkapan Ikan
Unit penangkapan ikan adalah satu kesatuan teknis dalam melakukan operasi penangkapan ikan yang terdiri dari kapal/perahu, alat tangkap dan nelayan.
4.3.1 Kapal
Kapal atau perahu di Palabuhanratu terdiri atas dua jenis, yaitu Perahu motor tempel (KMT) dan kapal motor (KM). Perahu motor tempel adalah perahu atau kapal yang pengoperasiannya menggunakan mesin motor tempel (outboard engine). Kapal motor adalah kapal yang pengoperasiannya menggunakan mesin yang disimpan di dalam kapal (inboard engine). Perkembangan jumlah perahu/kapal motor tempel dan kapal motor setiap tahunnya ada yang meningkat dan ada pula yang menurun walaupun peningkatan dan penurunannya sedikit. Pada tahun 2007 jumlah perahu motor tempel mengalami kenaikan sebesar 3,9 % dari tahun 2005. Pada tahun 2005 jumlah perahu motor tempel sebanyak 511 unit sedangkan pada tahun 2007 meningkat menjadi 531. Namun jumlah ini terus mengalami penurunan hingga menjadi 346 unit pada tahun 2010. Sebaliknya untuk kapal motor terus mengalami peningkatan secara bertahap pada tahun 2005 jumlah perahu motor 229 unit. Jumlah ini meningkat 114,4 % menjadi 491 unit pada tahun 2010. Secara detail Perkembangan jumlah perahu motor tempel dan kapal motor disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Jumlah perahu motor tempel dan kapal motor tahun 2005 – 2010 Tahun Perahu Motor Tempel Kapal Motor Jumlah
2005 428 229 657 2006 511 270 781 2007 531 321 852 2008 416 230 646 2009 364 394 758 2010 346 491 837
Sumber: Dinas Kelautan dan Perikanan Kabupaten Sukabumi, 2010
4.3.2 Alat tangkap
Jumlah alat tangkap di PPN Palabuhanratu dibedakan atas perahu motor tempel dan kapal motor. Pada tahun 2005 jumlah alat tangkap mengalami kenaikan secara bertahap pada tahun 2005 jumlah alat tangkap sebanyak 637 unit. Jumlah ini meningkat 693,9 % menjadi 6.478 unit. Secara detail jumlah alat tangkap di Kabupaten Sukabumi disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Jumlah Alat Tangkap di Kabupaten Sukabumi Tahun Jumlah Alat Tangkap
2005 825 2006 923 2007 2.949 2008 2.872 2009 6.575 2010 6.478
Sumber: Dinas Kelautan dan Perikanan Kabupaten Sukabumi, 2010
4.3.3 Nelayan
Mayoritas nelayan di PPN Palabuhanratu merupakan penduduk asli daerah tersebut. Namun ada pula nelayan pendatang yang berasal dari Cirebon, Cilacap, Binuangen, Indramayu, dan beberapa nelayan dari luar pulau Jawa, seperti Sumatera dan Sulawesi. Nelayan yang berada di PPN Palabuhanratu dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu nelayan pemilik dan nelayan buruh. Nelayan buruh adalah orang yang ikut dalam operasi penangkapan ikan, sedangkan nelayan pemilik adalah orang yang memiliki armada penangkapan ikan dan tidak selalu ikut dalam operasi penangkapan ikan. Nelayan pemilik biasanya disebut juragan. Jumlah nelayan di PPN Palabuhanratu mengalami peningkatan secara bertahap pada tahun 2005 jumlah nelayan sebanyak 3.498 orang. Jumlah ini meningkat 27,9% menjadi 4.474 orang pada tahun 2010. Secara detail perkembangan jumlah nelayan disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5 Jumlah nelayan PPN Palabuhanratu tahun 2006 - 2010
Sumber: Dinas Kelautan dan Perikanan Kabupaten Sukabumi, 2010 Tahun Total Nelayan
2006 3.498
2007 3.936
2008 4.363
2009 4.453
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Rangkaian Elektronik Lampu Navigasi Energi Surya
Rangkaian elektronik lampu navigasi energi surya mempunyai tiga komponen utama, yaitu input, storage, dan output. Komponen input ini sendiri terdiri dari panel surya dan regulator. Dalam panel surya terdapat beberapa sel surya yang dihubungkan secara seri atau paralel. Dalam regulator terdapat beberapa komponen seperti transistor, resistor, dioda, dan lain-lain. Komponen storage terdiri dari baterai. Baterai yang digunakan pada penelitian ini yaitu jenis baterai basah. Komponen terakhir adalah output yang terdiri dari tiga lampu LED. Secara detail dapat dilihat pada Gambar 12 dan Gambar 13.
Gambar 12 Rangkaian elektronik lampu navigasi energi surya
Gambar 13 Rangkaian elektronik lampu navigasi energi surya pada saat penelitian
Keterangan:
1. Panel surya 2. Regulator 3. Baterai 4. LED
1
2 3
5.1.1 Panel sel surya
Panel sel surya merupakan modul yang terdiri beberapa sel surya yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Sel surya yang digunakan pada penelitian ini berbahanpollycristalline (C-Si), rata-rata efisiensinya 11,5 % – 14 % dan mempunyai daya sebesar 30 Wp. Maksud 30 Wp disini yaitu jika sel surya diletakkan ditempat yang terkena sinar matahari secara langsung selama 12 jam (dari jam enam pagi hingga enam sore), maka dapat menyediakan daya sebesar 360 W. Gambar 14 merupakan panel surya yang digunakan pada saat penelitian.
Sumber : Dokumentasi
Gambar 14 Panel surya yang digunakan
Spesifikasi lengkap sel surya yang digunakan pada penelitian, yaitu :
1)
Daya Maksimal : 30Wp2) Tegangan Maksimal : 17,0V
3)
Arus Maksimal : 1,77A4)
Lintasan Tegangan Terbuka : 21,60V5)
Lintasan Arus Pendek : 1,88A6) Voltage : 12 V
7) Dimensi (ukuran) Modul : 47 cm X 59 cm
1) Hasil pengukuran intensitas cahaya matahari dan tegangan pada panel sel surya
Setelah melakukan pengukuran selama penelitian, maka dapat diperoleh data hasil pengukuran intensitas cahaya matahari dan tegangan pada panel sel surya. Pengukuran dimulai pada hari selasa, 27 September 2011 pukul 09.00 –
17.00 WIB dengan menggunakan interval 30 menit. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6 Hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan berdasarkan intensitas cahaya matahari. Waktu Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari (W/m2) Tegangan Baterai (V) 9:00 61,054 0 9:30 57,687 0,2 10:00 158,13 0,6 10:30 158,42 0,6 11:00 105,39 0,4 11:30 105,39 0,5 12:00 158,42 0,5 12:30 158,13 0,6 13:00 158,42 0,4 13:30 158,86 0,4 14:00 150,37 0,4 14:30 147,88 0,4 15:00 139,09 0,2 15:30 124,45 0,3 16:00 100 0,3 16:30 66,325 0,2
Sumber : Pengolahan data
Berdasarkan nilai tabel di atas maka dapat dibuat kurva hubungan antara waktu pengukuran dengan intensitas cahaya dan tegangan. Bentuk kurva seperti ditunjukkan pada Gambar 15 dan 16.
Gambar 15 Kurva intensitas cahaya yang terukur 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 In te n si tas C ah aya M atah ar i Waktu Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari (w/m2)
Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat intensitas cahaya matahari mengalami peningkatan yang tinggi pada pukul 10:00 WIB sebesar 100,443 W/m2, namun pada pukul 11:00 WIB intensitas cahaya matahari mengalami penurunan sebesar 53,03 W/m2 . Nilai rata-rata nilai intensitas cahaya matahari yang didapatkan pada saat penelitian sebesar 125,501 W/m2. Intensitas cahaya matahari terbesar didapat pada pukul 13:30 WIB dengan nilai sebesar 158,86 W/m2. Adapun nilai intensitas cahaya matahari terendah didapat pada pukul 9:30 WIB sebesar 57, 687 W/m2.
Gambar 16 Kurva hubungan intensitas cahaya matahari dengan tegangan baterai Berdasarkan gambar di atas tegangan terbesar terjadi pada pukul 10:00, 10:30, dan 12:30 WIB sebesar 0, 6 V dengan rata-rata intensitas cahaya matahari yang diterima 158,26 W/m2. Adapun tegangan terendah didapat pada pukul 9:30, 15:00, dan 16:30 WIB sebesar 0,2 V dengan rata-rata intensitas cahaya matahari yang diterima sebesar 87,7 W/m2.
Intensitas sinar matahari sangat menentukan kinerja sel surya, bila sinar matahari kurang terang maka sinar yang diserap oleh sel surya juga kurang sehingga output energi yang dihasilkan juga kecil. Karena itu, pemakaian sel surya untuk memperoleh tegangan dan daya listrik besar sebaiknya memilih lokasi yang memiliki intensitas sinar matahari cukup besar, seperti Indonesia yang mempunyai rata-rata nilai intensitas cahaya mataharinya sekitar 0,6-0,7 kW/m² (Manan, 2009). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 9: 00 9: 30 10: 00 10: 30 11: 00 11: 30 12: 00 12: 30 13: 00 13: 30 14: 00 14: 30 15: 00 15: 30 16: 00 16: 30 Te gan gan B ate r ai (v o lt) In te n si tas C ah aya M atah ar i (w /m 2) Waktu Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari (w/m2) Tegangan (volt)
Dari bentuk kurva yang didapat, maka dapat dilihat bahwa nilai intensitas cahaya matahari berpengaruh terhadap arus dan tegangan yang dihasilkan. Semakin besar nilai intensitas cahaya matahari maka semakin besar juga nilai tegangan dan arus yang dihasilkannya. Hal ini sesuai dengan pernyataan Abdullah (1998) vide Laksanawati (2006) bahwa pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap arus yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan tegangan terminalnya. Selain itu berdasarkan kurva karakteristik arus dan tegangan modul sel surya pada variasi tingkat intensitas cahaya matahari yang dihasilkan oleh Rosenblum (1991) dan diacu oleh Laksanawati (2006) telah memperlihatkan bahwa adanya hubungan nilai intensitas cahaya matahari terhadap arus dan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya. Tegangan terbesar terjadi pada pukul 10:00, 10:30, dan 12:30 WIB sebesar 0, 6 V dengan rata-rata intensitas cahaya matahari yang diterima 158,26 W/m2, hal ini terjadi karena panel surya diletakkan menghadap ke arah sinar matahari, sehingga luas panel surya yang terkena sinar matahari juga semakin besar, sehingga sinar yang masuk semakin banyak dan sinar yang terkonduksi juga semakin besar, dan berarti elektron yang lepas juga semakin banyak, yang akhirnya menghasilkan arus yang semakin banyak, dan tegangan juga semakin besar (Sufiyandi, 2007).
2) Hasil pengukuran suhu dan tegangan pada panel sel surya
Setelah melakukan pengukuran selama penelitian, maka dapat diperoleh data hasil pengukuran suhu dan tegangan pada panel sel surya. Pengukuran dimulai pada pukul 09.00 – 17.00 WIB dengan menggunakan interval 30 menit. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7 Hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan berdasarkan suhu Waktu Pengukuran Suhu ( o C) Tegangan Baterai (V) 9:00 28 0 9:30 28 0,2 10:00 30 0,6 10:30 31,5 0,6 11:00 32 0,4 11:30 31,5 0,5 12:00 30,5 0,5 12:30 31 0,6
Tabel 7 lanjutan Waktu Pengukuran Suhu ( o C) Tegangan Baterai (V) 13:00 32 0,4 13:30 32 0,4 14:00 32 0,4 14:30 33 0,4 15:00 32 0,2 15:30 31,5 0,3 16:00 32 0,3 16:30 31,5 0,2
Sumber : Pengolahan data
Berdasarkan nilai tabel di atas maka dapat dibuat grafik hubungan antara waktu pengukuran dengan intensitas cahaya dan tegangan. Bentuk grafik seperti ditunjukkan pada Gambar 17 dan 18.
Gambar 17 Kurva suhu yang terukur
Gambar di atas menunjukkan perubahan suhu terbesar terjadi pada pukul 10:30 WIB sebesar 1,5 oC. Untuk rata-rata suhu yang terukur pada saat penelitian adalah sebesar 31,156 oC. Suhu tertinggi terukur pada pukul 14:30 WIB sebesar 33 oC. Adapun suhu terendah terukur pada pukul 09:00 dan 09:30 WIB dengan rata-rata sebesar 28 oC. 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 S u h u (o C ) Waktu Pengukuran Suhu
Gambar 18 Kurva hubungan suhu dengan tegangan baterai
Berdasarkan gambar di atas tegangan yang terukur tinggi terjadi pada pukul 10:00 , 10:30, dan 12:30 WIB sebesar 0, 6 V, dengan suhu rata-rata sebesar 30,5 oC. Adapun tegangan yang terkurur rendah didapat pada pukul ke 9:30, 15:00, dan 16:30 WIB sebesar 0,2 V, dengan suhu rata-rata sebesar 30,5 oC.
Dari grafik di atas dapat dilihat jika semakin tinggi suhu, maka tegangan yang dihasilkan semakin rendah. Hasil ini sesuai dengan pernyataan Rosenblum (1991) yang diacu oleh Laksnawi (2006), bahwa Isc akan mengalami perubahan
dengan meningkatnya suhu, kenaikan kurang lebih 0,04 %/oC. Sedangkan Voc
akan mengalami perubahan yang besar, pengurangan tegangan kurang lebih 0,3 %/oC. Menurunnya tegangan bisa terjadi dikarenakan heat sink yang terpasang pada regulator tidak cukup bagus untuk untuk menyerap panas dari komponen elektronik (biasanya IC atau Transistor daya).
5.1.2 Battery control unit
Battery Control Unit (BCU) yang berfungsi sebagai proteksi over charge, tapi berfungsi juga sebagai proteksi pengosongan baterai berlebih (over discharge), proteksi beban lebih, hubungan singkat, tegangan kejut halilintar, arus balik dari baterai ke sumber (pembangkit), dan proteksi polaritas terbalik baterai dan sumber (pembangkit).
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Te gan gan (v o lt) S u h u (0C ) Waktu Pengukuran Suhu Tegangan (volt)
Pada sistem pembangkit ini, terjadi suatu proses penyimpanan energi listrik yang dihasilkan oleh panel sel surya. Biasanya energi listrik ini disimpan pada baterai dalam bentuk energi elektrokimia. Pada proses penyimpanan energi tersebut, diperlukan suatu alat yang berfungsi mengatur proses tadi agar tidak terjadi pengisian berlebih pada baterai (over charge) yang dapat menyebabkan kerusakan pada baterai. BCU dapat dibagi kedalam dua bagian, yaitu :
1) Regulator
Regulator adalah komponen elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Regulator mengatur overcharging (kelebihan pengisian, karena baterai sudah penuh) dan kelebihan voltase dari panel surya (solar cell). Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai. Seperti yang telah disebutkan di atas regulator yang baik biasanya mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus terhenti. Regulator yang tepasang pada BCU ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
1) Rated charge current : 3 A 2) Rated load current : 6 A
3) Max current consumption : 10 mA
4) Disconnect voltage : 14, 7 V (high) dan 11,5 V (low) 5) Reconnect voltage : 13,6 V (high) dan 12,5 V (low)
Regulator akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali. Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada diode protection yang hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya (solar cell) ke baterai, bukan sebaliknya. Rangkaian regulator dapat dilihat pada Gambar 18.
Sumber : Dokumentasi
Gambar 19 Rangkaian regulator tampak atas
Pada Gambar 18 terdapat berberapa komponen elektronika yang tersusun di dalam rangkaian regulator seperti : resistor, dioda, kapasitor, transistor, dan IC. Menurut Bishop (2002), masing-masing komponen elektronik tersebut mempunyai fungsi yang berbeda. Seperti resistor yang berfungsi untuk menghambat arus listrik. Dioda berfungsi untuk menghantarkan listrik dan tegangan pada satu arah saja. Kapasitor berfungsi untuk menyimpan dan melepas muatan listrik atau energi listrik. Transistor mempunyai fungsi untuk meratakan arus, menahan sebagian arus, menguatkan arus, dan membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi. Untuk integrated circuit (IC), adalah suatu komponen elektronik yang dibuat dari bahan semi konduktor. IC merupakan gabungan dari beberapa komponen seperti resistor, kapasitor, dioda dan transistor yang telah terintegrasi menjadi sebuah rangkaian berbentuk chip kecil.
2) Baterai
Baterai merupakan peralatan penting pada suatu pembangkit listrik tenaga surya. Baterai menyimpan energi listrik yang diterimanya pada siang hari dan akan dikeluarkan pada malam hari untuk melayani beban (terutama untuk penerangan). Baterai yang digunakan pada saat penelitian yaitu jenis baterai basah. Baterai basah yang digunakan merupakan baterai mobil. Baterai mobil dipilih karena mempunyai karakteristik arus yang tinggi, harga cukup murah, dan energi yang dapat diambil sampai kapasitas 80 %. Baterai ini mempunyai daya sebesar 420 Wh, yang artinya daya baterai akan habis bila digunakan pada beban yang mempunyai daya sebesar 420 W dalam satu jam. Gambar19 adalah gambar baterai yang digunakan pada penelitian ini.
Sumber : Dokumentasi
Gambar 20 Baterai yang digunakan pada penelitian
Pada saat pengukuran tegangan yang masuk ke dalam baterai, tegangan baterai sendiri dikosongkan hingga 6 V. Hal ini dilakukan agar dapat mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk menambah tegangan di baterai hingga 12 V. Mengingat nilai intenitas cahaya matahari yang senantiasa berubah-ubah setiap waktunya maka energi yang dihasilkan oleh panel sel surya akan berbeda juga tiap waktunya. Berikut ini data energi yang dihasilkan oleh panel sel surya dalam sehari pada waktu yang efektif matahari, yakni pukul 09.00-16.30 WIB, dengan menggunakan interval pengukuran setiap 30 menit. Data selengkapnya disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8 Hasil pengukuran tegangan yang masuk ke dalam baterai Waktu Pengukuran Tegangan Baterai (v) 9:00 6 9:30 6,2 10:00 6,8 10:30 7,4 11:00 7,8 11:30 8,3 12:00 8,8 13:00 9,8 13:30 10,2 14:00 10,6 14:30 11 15:00 11,2 15:30 11,5 16:00 11,8 16:30 12
Berdasarkan tabel di atas, dapat diketahui bahwa tegangan yang dihasilkan oleh panel sel surya tidak konstan tiap waktunya. Energi yang dihasilkan dari pagi hingga siang cenderung mengalami kenaikan dan dari siang hingga sore mengalami penurunan. Pada tabel di atas juga bisa dilihat bahwa untuk melakukan pengisian baterai hingga 12 V membutuhkan waktu selama 7 jam 30 menit. Tabel di atas juga memberikan informasi bahwa penambahan tegangan yang terukur tinggi terjadi pada pukul 10:00, 10:30, dan 12:30 WIB sebesar 0,6 V. Penambahan tegangan yang tercatat rendah didapat pada pukul 9:30, 15:00, dan 16:30 WIB sebesar 0,2 V. Untuk kurva dari tegangan baterai bisa dilihat pada Gambar 16.
Waktu pengisian baterai sangat tergantung terhadap dua faktor yaitu suhu dan ketersedian cahaya matahari. Suhu pada saat pagi hari dalam rentang waktu pukul 9:00 hingga 9:30 WIB cenderung stabil, tetapi nilai tegangan yang dihasilkan oleh sel surya tidak stabil dikarenakan intensitas cahaya matahari yang mengenai panel surya pada saat itu rendah. Bandingkan setelah pukul 10:00 hingga pukul 12:30, disini terjadi naik turun tegangan yang disebabkan oleh tingginya suhu yang berkisar antara 300C – 31,50C, selain itu nilai intensitas cahaya matahari yang mengenai panel surya cukup tinggi.
Menurut Sigalingging (1994) vide Astrawan (2007), waktu pengisian baterai yang baik tidak kurang dari 10 jam dan dalam kenyataannya dengan waktu tersebut pengisian baru mencapai 80 %. Hal ini sesuai dengan hasil yang didapatkan pada saat melakukan pengisian baterai, waktu yang dibutuhkan hanya 7 jam 30 menit dengan hasil pengisian mencapai 100 %. Beberapa faktor bisa mempengaruhi waktu dan hasil pengisian baterai, seperti ukuran panel surya, kapasitas baterai, intensitas cahaya matahari, dan suhu pada saat pengambilan data.
Arus listrik yang dialirkan dari panel surya ke baterai mempunyai nilai yang kecil, hal ini sesuai dengan Sigalingging (1994) vide Astrawan (2007) bahwa arus pengisian baterai harus kecil. Arus tersebut bisa mempunyai nilai yang kecil dikarenakan sebelum arus mengalir ke baterai terlebih dahulu distabilkan dan diperkecil nilainya di dalam regulator. Hal ini dilakukan untuk memperkecil terjadinya overcharging (kelebihan pengisian, karena baterai sudah penuh) dan kelebihan voltase dari panel surya. Jika arus listrik tidak mengalami proses
terlebih dahulu di regulator, maka akan terjadi kelebihan voltase yang akan mengurangi umur baterai.
5.1.3 Lampu Light Emitting Diode (LED)
LED yang digunakan sebanyak 36 buah disusun menjadi tiga rangkaian paralel, yang masing-masing rangkaian paralel mengandung 3 LED yang disusun secara seri. Setiap rangkaian seri LED dipasang resistor yang berfungsi untuk menghambat arus yang mengalir dari baterai. Masing-masing resistor yang digunakan pada rangkaian seri bernilai 330 Ω, jadi total nilai resistor yang terdapat di dalam satu rangkaian paralel LED sebesar 85 Ω. Setelah diketahui nilai total resistor, maka bisa digambarkan rangkaian lampu LED seperti pada Gambar 21.
Keterangan : R1-R4 = 330 Ω
D1-D12 = 0,2 V; 20mA
Gambar 20 Rangkaian lampu LED yang digunakan
Setiap lampu LED mempunyai nilai I (arus) sebesar 2 mA, jadi dalam satu rangkaian paralel yang mempunyai 12 lampu LED, maka nilai I totalnya yaitu 24 mA. Untuk mengetahui tegangan yang dibutuhkan (V) untuk menyalakan setiap rangkaian lampu LED ini dihitung berdasarkan rumus :
V = I total x R total = 24 mA x 85 Ω = 1,98 V
Setelah didapatkan nilai tegangan (V) yang dibutuhkan untuk menyalakan setiap rangkaian lampu LED, maka dapat diketahui daya yang dibutuhkannya. Perhitungan daya yang dibutuhkan untuk menyalakan sebuah rangkaian lampu LED dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
P = V x I total
-
+ D1 D4 D7 D2 D5 D8 D3 D6 D9 D10 D11 D12 R1 R2 R3 R4= 1,98 V x 24 mA = 0,04752 W
Setelah mendapatkan daya yang dibutuhkan untuk menyalakan sebuah rangkaian lampu LED, maka bisa didapatkan nilai P total untuk menyalakan rangkaian lampu LED sebesar 0,14256 W. Jadi, bisa diasumsikan jika tiga rangkaian lampu LED ini dinyalakan selama 12 jam, daya yang dibutuhkan hanya sebesar 1,71072 W.
Warna lampu LED yang digunakan pada saat penelitian ini yaitu putih, merah, dan hijau. Lampu tersebut dipasang di atas kapal, sehingga bisa terlihat dari jauh. Pemasangan lampu, disesuaikan dengan aturan yang berlaku di FAO