BAB III METODOLOGI PENELITIAN
C. Cara Kerja
Pengumpulan data-data referensi mengenai pembangkit listrik sistem hibrid sel surya dengan energi angin.
2. Pengumpulan Alat dan Bahan
Pembelian dan pengecekan pada alat dan bahan bertujuan untuk menhindari hal-hal yang tidak diinginkan terjadi. Seperti kerusakan alat dan bahan yang sudah dibeli. Jika terjadi kerusakan bahan akan mempengaruhi pada perancangan nantinya.
3. Rancangan
- Rancangan dengan melakukan peninjauan secara langsung terhadap entitas yang mungkin terlibat dalam pembuatan alat.
- Pemasangan kedua kabel pembangkit sehingg menjadi hibrid sebelum melakukan pengujian.
4. Pengujian
1. Melakukan pengujian terhadap sistem yang di rancang.
2. Mengukur tegangan yang dihasilkan kedua pembangkit, dan memberikan beban sehingga dapat mengetahui kemampuan pembangkit sistem hibrid ketika berbeban.
26
D. Bagan Alir
Gambar 3.1 Bagan Alir Mulai
Persiapan Alat dan Bahan Peneliti
Studi Pustaka
Pembangkit Listrik Sistem Hibrid Sel Surya Dengan Energi Angin
Uji Alat / Simulasi
Pengamatan dan Pengambilan Data
Analisa Data
Selesai
27
Hasil perancangan alat yang telah dirancang dengan menggabungkan dua pembangkit dengan memanfaatkan sumber energi matahari dan energi angin.
A. Perancangan Alat
Untuk merancang alat pembangkit listrik sistem hibrid dengan menggabungkan sel surya dan energi angin memerlukan alat seperti Solar Cell, Generator DC, BCU, Aki, Rangkaian Penyearah, Rangkaian Regulator DC to DC, Kabel, dan Beban.
Gambar 4.1 Rangkaian alat secara fisik
28
Gambar 4.2 Rangkaian Pembangkit Listrik Sistem Hibrid
Pada gambar 4.2. Pembangkit listrik sistem hibrid dengan menggabungkan dua pembangkit listrik terbaharukan yaitu pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik tenaga surya. Ketika kedua pembangkit menghasilkan energi listrik kemudian dihubungkan ke BCU untuk menyimpan tegangan ke AKI dan menyuplai tegangan ke beban.
B. Hasil Pengujian Alat
Pada perancangan alat pembangkit listrik sistem hibrid, kami membagi dua hasil pengujian, yaitu pengujian tanpa beban dan pengujian menggunakan beban, adapun hasilnya sebagai berikut:
B.1 Hasil Pengujian Tanpa Beban
Pada tanggal dan 31 Februari 2018 kami melakukan pengukuran tanpa beban pada keluaran sel surya dan energi angin. Pengukuran ini dilakukan di lantai 9 kampus Universitas Muhammadiyah Makassar pada pukul 07.00 sampai dengan 17.00 wita mengahasilkan keluaran sebagai berikut.
Tabel 4.1 Data pengukuran tegangan dan arus keluaran sel surya Waktu
Pengukuran Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Keterangan
07.00 10 1 10 Cerah
08.00 11 1,2 13,2 Cerah
09.00 11.3 1,4 15,8 Cerah
10.00 11 1,5 16,5 Berawan
11.00 12 1,5 18,5 Cerah
12.00 12 1,9 22,8 Cerah
13.00 12 1,5 18 Cerah
14.00 10 1,5 15 Mendung
15.00 11 1 11 Berawan
16.00 10.7 1 10,7 Berawan
17.00 9 0.5 4.5 Berawan
30
Tabel 4.2 Data pengukuran tegangan dan arus keluaran BCU sel surya Waktu
Pengukuran Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Keterangan
07.00 11 0,5 5,5 Cerah
08.00 12 0,6 7,2 Cerah
09.00 12 0,6 7,2 Cerah
10.00 12 1 12 Berawan
11.00 12 1 12 Cerah
12.00 11 0,9 9,9 Cerah
13.00 12 0,9 10,8 Cerah
14.00 12 1,4 16,8 Mendung
15.00 11 1 11 Berawan
16.00 12 1,1 13,2 Berawan
17.00 12 1 12 Berawan
Seperti yang terlihat pada tabel 4.1 dan tabel 4.2 dapat digambarkan dengan grafik. Tegangan, arus, dan daya yang dihasilkan oleh sel surya tidak stabil. Hal ini disebabkan karena kondisi cuaca pada saat pengukuran berubah-ubah sehingga sinar yang diterima oleh sel surya juga berubah-ubah. Perhatikan gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya, arus dan tegangan terhadap waktu.
Kemudian dilakukan pengukuran pada pembangkit listrik tenaga angin dan menghasilkan keluaran pada generator sebagai berikut.
Tabel 4.3 Data pengukuran tegangan dan arus keluaran generator kincir Waktu
Pengukuran Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Keterangan
07.00 5,3 1,1 5,8
07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
Tegangan (V) Arus (A) Daya (W)
32
Tabel 4.4 Data pengukuran tegangan dan arus keluaran regulator DC to DC Waktu
Pengukuran Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Keterangan
07.00 12,5 0,5 6,25
08.00 12 0,5 6
09.00 11 0,5 5,5
10.00 12 0,5 6
11.00 10 0,4 4
12.00 10 0,4 4
13.00 10 0,4 4
14.00 11.5 0,5 5,75
15.00 12 0,5 6
16.00 11 0,5 5,5
17.00 12 0,5 6
Dari tabel 4.3 dan tabel 4.4 dapat disimpulkan bahwa hasil tegangan yang didapatkan tidak menentu dengan faktor kecepatan angin tidak menentu pula. Grafik dari hasil percobaan dapat dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya,arus dan tegangan terhadap waktu.
Setelah dilakukan analisa perbandingan tegangan yang dihasilkan kedua pembangkit maka dilakukan sistem hibrid dengan menparalel fasa dari kedua pembangkit sehingga menghasilkan data sebagai berikut.
Tabel 4.5 Data pengukuran pembangkit sistem hibrid Waktu
Pengukuran Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Keterangan
07.00 12 1 12
07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00
Tegangan (V) Arus (A) Daya (W)
34
15.00 12 1,5 18
16.00 12 1,6 19,2
17.00 12 1,6 19,2
Dari tabel 4.5 dapat disimpulkan bahwa hasil tegangan yang didapatkan setelah melakukan sistem hibrid terjadi kenaikan sampai 12 VDC dan arus pada pembangkit juga mengalami kenaikan sampai 1,6 Ampere.
B.2 Hasil Pengujian Menggunakan Beban
Setelah melakukan pengujian tanpa beban , dilakukan pula pengujian pembangin sel surya, pembangkit energi angin dengan mengunakan beban lampu LED sampai 15 Watt dan ketika dilakukan penggabungan kedua pembangkit untuk mengetahui lama pengoprasian beban menggunakan aki.
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Beban
Pembangkit Beban 5 Watt Beban 10 Watt Beban 15 Watt
Sel surya Menyala Menyala tidak menyala
Energi angin Menyala Menyala tidak menyala
Sistem hibrid Menyala Menyala Menyala
Seperti pada Tabel 4.6 diatas bisa dilihat beban kedua pembangkit sebelum dilakukan sistem hibrid hanya mampu mengangkat beban sampai 10 Watt sedangkan setelah dilakukan sistem hibrid dapat mengangkat beban 15 Watt.
C. Pembahasan
Setelah melakukan pengujian alat dan pengukuran tegangan sel surya dan energi angin yang tidak berbeban dan menggunakan keluaran BCU selama satu hari menunjukan kenaikan tegangan berbanding lurus dengan arus dan daya oleh karena tidak adanya beban yang dapat menghambat kenaikan arus sehingga semakin naiknya radiasi dan kecepatan angin yang diterima oleh sel surya dan generator kincir akan mempangaruhi kenaikan arus dan tegangan sehingga daya pun ikut naik.
Naik turunnya tegangan serta daya pada pengukuran sel surya dan energi angin ditentukan oleh kondisi angin dan cuaca. Dengan kata lain, intesitas radiasi dan kecepatan angin berpengaruh pada daya input sel surya dan energi angin. Daya input dari sel surya dan energi angin ini akan mempengaruhi efisiensi yang dihasilkan.
Seperti pada persamaan dibawah ini:
C.1 Daya Input Sel Surya (P input)
Pinput =G x A ...(2.1) Pinput= Daya Input
G = iradiasi matahari A = Luas panel sel surya
Diketahui:
G = 1366 W/m2
A = (4x102) (6x102) = 0,24 m2 Penyelesaian
Pinput = G x A
36
= 1366 W/m2x 0,24 m2
= 327, 84 Watt C.2 Daya Output Sel Surya
Poutput= V x I ...(2.2)
Poutput= Daya Output (Watt) V = Tegangan (Volt)
C.3 Daya Output Energi Angin
Poutput= V x I ...(2.3)
Poutput= Daya Output (Watt) V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere) Diketahui:
V output = 12,5 Volt
I Output = 0,5 Ampere Penyelesaian :
Poutput = V x I
= 12,5 Volt x 0,5 Ampere
= 6,25 Watt
C.4 Daya Output Energi Sistem Hibrid
Poutput= Psel surya+ Penergi angin
Diketahui:
P sel surya = 13,2 Watt P energi angin = 6,25 Watt Penyelesaian :
Poutput = Psel surya+ Penergi angin
= 13,2 Watt + 6,25 Watt
= 19.45 Watt C.5 Hubungan Daya dan Aki
Karena aki yang digunakan pada perancangan ini ialah aki 45 Ah 12 Volt, maka di peroleh daya yang tersimpan di aki dengan cara:
Daya Aki = V x I ...(2.4)
Daya Aki = Daya Aki (Watt) V = Tegangan (Volt)
38
I = Arus (Ampere)
Daya Aki = 12 Volt x 10 Ah
= 120 Whour
Dari perhitungan tersebut, daya yang tersimpan sebanyak 120 Whour.
D. Kelebihan Kekurangan Alat
Setiap hal didunia ini pasti tidak ada yang sempurna, sama seperti alat yang kami rancang pasti mempunyai kekurangan – kekurangan baik secara teknisnya maupun dalam perancangannya. Namun di samping mempunyai kekurangan, alat ini juga mempunyai kelebihan – kelebihan. Adapun kelebihan dan kekurangan dari penyiraman taman berbasis sel surya yang kami rancang ini ialah sebagai berikut:
D.1 Kelebihan Alat
1. Energi yang digunakan adalah matahari dan matahari dan angin yang tidak akan pernah habis dan tersedia secara bebas.
2. Tidak tergantung lagi pada sumber PLN karena menggunakan matahari dan angin sebagai sumber utama.
3. Terjadi kenaikan tegangan dan arus dari sistem hibrid dari dua pembangkit.
D.2 Kekurangan Alat
1. Alat ini masih tergolong alat yang bernilai tinggi karena menggunakan bahan – bahan bernilai tinggi.
2. Sistem perancangan pembangkit sangat teliti apabila ingin menghasilkan tegangan yang lebih tinggi.
39 A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan yang telah dilakukan pada alat pembangkit listrik sistem hibrid, maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Tegangan yang dihasilkan pada pembangkit sel surya sampai 12 Volt dan arus sampai 1,1 A. Sedangkan tegangan dihasilkan pada pembangkit energi angin sampai 12,5 Volt dan arus sampai 0,5 A.
2. Sistem hibrid yang dilakukan pada dua pembangkit menghasilkan daya sampa 19,45 Watt dengan menyimpan tegangan ke Aki.
3. Rancangan alat ini layak digunakan pada tempat lantai 9 gedung al-manar.
B. Saran
Pada kesempatan ini juga kami ingin menyampaikan beberapa saran, yaitu : 1. Sebaiknya generator yang digunakan pada pembangkit tenaga angin bisa
menghasilkan tegangan yang lebih besar dan sel surya menggunakan diatas 10 Watt.
2. Kami juga menyarankan, jika pada saat ini kami hanya bisa membuat secara lingkup kecil, kedepannya klo bisa lingkup yang lebih besar yaitu dapat menyuplai beberapa rumah.
DAFTAR PUSTAKA
Effendi, Ansal dan Arfita yuana, Pembangkit Listrik Sistem Hibrida Sel Surya Dengan Energi Angin, Teknik Elektro ITP, Vol.5 No.1; januari 2016
https://www.slideshare.net/EthelbertPhanias/pemanfaatan-teknologi-hybrid-berbasis-energi-surya-dan-angin.
Kadie, Abdul,Prof,Ir., Energi : Suatu Perkembangan, ListrikPedesaan Di Indonesia, UI Press,Jakarta 1994
Rahman, Saifur dan Kwa Tam, A feasibility, Study of photovoltaic-Fuel Cell Hybrid Energy Sistem ,IEEE transactions on Energy Conversion Vol. 3 No. 1 ; maret 1988
Arie, Septayudha. Warsito Agung. Karnoto. (2010). Pompa air dengan menggunakan inverter dan aki. Skripsi. Jurusan teknik elektro fakultas teknik universitas di ponegoro dalam penelitiannya.
Pahlevi, Reza (2014). Pengujian karateristik panel surya berdasarkan intensitas tenaga surya. Skripsi. Universitas muhammadiyah Surakarta.
Ardianto Heri. 2015. Pemprograman microcontroller avr Atmega16.
Menggunakan Bahasa C.Bandung : Iinformatika
Mughni Syahid, Drs Irianto,MT, Epyk Sunarno,S,ST.MT. (2014). Rancangan bangun charger baterai dan otometik transfer switch. politeknik elektronika negeri Surabaya.