Waktu dan tempat penelitian
Penelitian inidilaksanakan pada bulan MeisampaiAgustus 2018di Lantai 2 koridor Program Studi Keteknikan PertanianFakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan dengan ketinggian 12 meter diatas permukaan laut (mdpl) dan terletak 3055' Lintang Utara 98065' Bujur Timur.
Alat dan bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah panel surya 10Wp jenis monocrystalline dan jenis polycrystalline,pompa air DC, DCstepdown, gelas ukur nutrisi, pipa paralon, pipa PVC, ember larutan nutrisi, elbow, pipa TE, dop, baut, seng bening, besisiku, tiang besi, alat tulis, kamera digital, kalkulator, mistar, selang plastik, nett pot, termometer, solar power meter.
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bibit tanaman kangkung, larutan nutrisi ABmix, dan rockwool.
Metode penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode observasi lapangan dan analisis data. Data yang digunakan dalam penelitian ini meliputidata primer dan data sekunder. Data primer diperoleh dengan melakukan perhitungan daya secara langsung. Data sekunder diperoleh dari Badan Meteoroloi Klimatologi dan Geofisika Sumatera Utara.
Dalam penelitian ini akan dilakukan pengujian denganmembandingkan daya hasil fotovoltaik terhadap lamawaktu penyinaran mataharisehingga dapat menggerakkan pompa air DC hidroponiktanaman kangkung. Perlakuan yang
23 diberi adalah penggunaan sekaligusfotovoltaikberbeda jenis dandiberi simbol (F)yangterdiri dari 2 jenis yaitu:
F1 = Fotovoltaikpolycrystalline F2 = Fotovoltaikmonocrystalline
Untuk flowchart pada penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran (1).
Perancangan alat
Perancangan alat dilakukan untuk menghindari pemakaian komponen yang tidak sesuai dengan kebutuhan sehingga alat dapat berfungsi secara optimal.
1.Rancangan struktural
Rancangan struktural terdiri dari beberapa komponen, yaitu:
a. Panel surya (Solar array)
Solar array merupakan kumpulan dari beberapa modul surya yang disusun dan berfungsi untuk mengubah sinar matahari sebagai energi listrik. Panel surya yang digunakan adalah 10 Wp, spesifikasi panel surya pada Lampiran(3) dan sudut pemasangan panel surya pada Lampiran (5).
b. DC stepdown
DC stepdownyang digunakan sebagai penurun tegangan sehingga pompa air tidak mengalami kerusakan karena tegangan yang terlalu tinggi adalah LM 7812.
c. Pompa air DC
Berfungsi untuk memindahkan cairan melalui pipa dari suatu tempat ke tempat lain danmengalir apabila terdapat perbedaan tekanan.
Spesifikasi pompa DC dapat dilihat pada Lampiran (4).
24 d. Rangka
Rangka hidroponik terdiri dari pipa paralon 2,5 inci, pipa PVC 1,5 inci, dan elbow dengan ukuran 0,75 inci dan 1,5 inci, untuk rangka bangunan terdiri dari atap yang berbahan seng bening, konstruksi penyangga hidroponik dan atap yang terbuat dari pipa 0,75 inci, untuk penyangga fotovoltaik digunakan tiang besi, dan penyambung antara rangka pipa dengan menggunakan lem pipa.
2.Analisis data dan perhitungan
Analisis data dilakukan untuk menentukan jumlah modul fotovoltaikyang akan digunakan untuk menggerakkan pompa air DC.
Perhitungan jumlah modul ini dapat dilihat pada Lampiran (2).
Setelah analisis teknik diperoleh dimensi kemudian dibuat dan dibentuk dengan gambar teknik yang dapat dilihat pada Lampiran (15).
Prosedur penelitian
A. Pembuatan kontruksi hidroponik
1.Menyiapkan bahan untuk pembuatan konstruksi hidoponik yang akan di letakkan pada ketinggian 12 mdpl di mana untuk posisi hidroponik menghadap 60 ke utara,dan posisi tiang fotovoltaik menghadap 150 ke barat.
2.Merancang konstruksi hidroponik.
3.Meletakkan 4 talang pipa PVC yang masing-masing memiliki 13 lubang tanam dengan jarak antar lubang 5 cm.
4.Mengatur posisi yang sama pada talang untuk setiap perlakuan.
5.Menggabungkan antara talang dengan pipa elbow.
25 6.Memasang selang plastik pada tiap ujung talang.
7.Meletakkan ember dibawah selang sebagai wadah penampungair dan nutrisi
8.Mendirikan rumah atap plastik.
9.Meletakkan tiang penyangga dengan posisi di sisi samping hidroponik.
10.Memasang solar array pada tiang penyangga.
11.Menyambungkan kabel solar array dengan DCstepdown pada tiang penyangga dan dilanjutkan ke pompa air DC.
B. Pelaksanaan persemaian
1.Menyediakan tempat persemaian berupa wadah plastik berukurandan rockwool sebagai tempat persemaian.
2.Membasahi rockwool dengan air sampai lembab.
3.Menaburkan benih di atas media rockwool dengan jarak tidak terlalurapat.
4.Menutup tempat persemaian dengan plastik hitam agar tidak terkena sinar matahari secara langsung.
5.Memindahkan tanaman kangkungyang berumur 7 -8 hari dan memiliki 4 daun ke nett pot lalu meletakkannyake talang.
C. Pelaksanaan penelitian
1. Mengisi emberdengan larutan nutrisi (13 liter air dan 130 ml nutrisi).
2. Memindahkan tanaman dari persemaian ke talang.
3. Mengaktifkan pompa agar nutrisi mengalir di dalam talang.
4. Mengairi tanaman kangkungdimulai padapukul 09.00– 15.00 WIB.
5. Menghitung dayadan intensitas cahaya matahari dengan menggunakan solar power metersetiap jam.
26 6. Menghitung debit air yang dapat diangkat oleh pompa setiap jam.
7. Melakukan pengamatan pada tanaman kangkungsetiap 2 hari sekali sampai panen (20 hari) dengan pengambilan sampleuntuk setiap talang sebanyak 6 sample, 2 sample di awal, di tengah, dan di akhir talang, dengan langkah-langkah sebagai berikut:
a. Menghitung jumlah daun yang mekar pada tanaman kangkung.
b.Mengukur lebar daun tanaman kangkung dengan mistar.
c. Mengukur tinggi tanaman kangkung dari pangkal batang tanaman pada permukaan media tanam sampai ujung daun tertinggi.
8. Membandingkan efisiensi dari penggunaan fotovoltaik jenis monocrystalline dan polycrystalline.
Parameter penelitian 1. Suhu
Pengukuran suhu lingkungan dilakukan setiap jam selama penelitian berlangsung dengan menggunakan termometer.
2. Intensitas cahaya matahari
Pengukuran intensitas cahaya dapat dilakukan dengan pengukuran secara langsung dengan alat solar power meter sedangkan pengukuran intensitas cahaya matahari secara teoritis menggunakan data yang diperoleh dari Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) periode 1 tahun terakhir (2017).
3. Daya listrik
Daya listrik yang menjadi parameter terdiri dari daya teoritis dan daya aktual dengan pengukuran secara langsung setiap jamyang terdiri dari 3 data
27 yaitu; 10 menit sebelum waktu pengukuran, waktu pengukuran, dan setelah waktu pengukuran pada panel surya dengan (Persamaan11 dan 12).
4. Energi listrik
Untuk perhitungan energi listrik yang dihasilkanfotovoltaikyangdigunakan untuk menggerakkan pompa dapat dihitung dengan menggunakan (Persamaan 13).
5. Debit air
Perhitungan debit air dengan menggunakan pompa air DC selama sikluspemberianair pada hidroponik dengan metode gravimetrik (Persamaan 21).
6. Pertumbuhan tanaman
Pengamatan pertumbuhan tanaman meliputi pengamatan jumlah daun, lebar daun, dan tinggi tanaman kangkung yang diamati setiap 2 hari sekali selama 20 hari.
7. Efisiensi fotovoltaik
Efisiensi aktual dari fotovoltaikdapat dihitung dengan perbandingan daya keluaran modul surya terhadapdaya yang diterima olehmodul surya(Persamaan22).
28