Saran

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.2 Saran

Adapun saran yang diharapkan sebagai pengembangan Tugas Akhir ini adalah :

1. Untuk memaksimalkan daya keluaran panel surya, dapat dilakukan dengan pengaturan sudut kemiringan panel surya terhadap titik azimuth matahari dan memanfaatkan penambahan reflektor pada sisi- sisi panel surya.

2. Penelitian dapat dilakukan dengan meneliti kecepatan angin, perubahan temperatur pada permukaan panel surya dan pengaruh bayangan yang jatuh pada panel surya.

BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Energi Matahari

Energi dari matahari disuplai dalam bentuk radiasi. Energi dihasilkan dalam inti matahari melalui proses fusi dari atom Hydrogen ke Helium. Jarak yang cukup jauh matahari dari permukaan bumi menyebabkan hanyalah sebagian kecil saja dari radiasi matahari yang dapat mencapai permukaan bumi [2]. The World Radiation Center (WRC) sudah mengadopsi nilai 1367(_�^�₂)sebagai konstanta matahari (solar constant) [3]. Berdasarkan total radiasi matahari yang dipancarkan ke permukaan bumi terhadap lapisan atmosfer diestimasikan sekitar

342

(^�

�2)[2]

.

Berbagai komponen radiasi matahari diperlihatkan pada Gambar 2.1 [3].

Gambar 2.1Berbagai Komponen Radiasi Terhadap Permukaan Bumi

2.2 Energi Matahari Mencapai Permukaan Bumi

radiasi secara tersebar. Intensitas cahaya matahari juga bergantung pada waktu tahunan dan letak geografis [3]. Distribusi radiasi matahari diperlihatkan pada Gambar 2.2 [2].

Gambar 2.2 Distribusi Radiasi Matahari

Ilustrasi gambar diatas dapat dijelaskan bahwa lapisan atmosfer paling atas menerima

342

(^�

�2)

. 77

(^�

�2)direfleksikan

, 67

(^�

�2) dipantulkan ke atmosfer danenergi sebesar

198

(^�

�2)

diserap permukaan bumi tetapi

30

(^�

�2)direfleksikan kembali. Radiasi matahari yang melewati atmosfer menyebabkansebagian radiasi diserap dan sebagian radiasi tersebar. Radiasi matahari yang diterima oleh permukaan bumi dibagi menjadi tiga jenis, yaitu [4]:

a. Radiasi langsung (direct radiation atau beam radiation)

Radiasi langsung adalah radiasi yang diterima dari matahari dalam suatu garis lurus, tanpa penyebaran oleh atmosfer yang sinarnya sejajar satu sama lain. Oleh karena itu, radiasi langsung dapat menciptakan bayangan dan dapat dikonsentrasikan oleh cermin.

b. Radiasi tersebar (diffuse radiation)

Radiasi menyebar terdiri dari cahaya yang tersebar oleh atmosfer (udara, awan dan aerosol). Difusi adalah fenomena yang menyebarkan cahaya matahari menuju ke segala arah. Di langit, sinar matahari disebarkan oleh molekul udara, butiran uap air (awan) dan debu. Tingkat penyebaran sinar sangat bergantung pada kondisi cuaca.

Radiasi pantulan adalah radiasi yang dipantulkan oleh tanah, yang bergantung pada keadaan lingkungan sekitar. Contohnya yaitu salju, yang memantulkan radiasi dengan jumlah yang besar sedangkan aspal nyaris tidak memantulkan radiasi.

2.3 Spektrum Cahaya Matahari

Efisiensi panel surya bergantung pada distribusi spektrum cahaya matahari. Meskipun radiasi dari pemukaan matahari cukup konstan, pada saat mencapai permukaan bumi, efisiensinya sangat beragam karena adanya proses difusi di atmosfer bumi. Jarakdimana radiasi matahari harus melewati atmosfer untuk mencapai permukaan bumi disebut Air Mass “AM” [3].

AM 1.5 (setara dengan sudut datang matahari sebesar 48.2º dari bidang vertikal atau 41.8º dari bidang horizontal) sudah menjadi standar untuk standar panel surya. AM dapat diestimasikan pada setiap lokasi menggunakan Persamaan (2.1) [3] :

AM =�1 +�_ℎ^��² (2.1)

Dimana s adalah panjang bayangan suatu benda yang berketinggian h.

Pyranometer ialah alat untuk mengukur radiasi matahari yang dirancang untuk merespon setiap panjang gelombang sehingga diperoleh nilai yang akurat dari total daya dalam setiap spektrum yang terjadi. Contoh spektrum distribusi radiasi diperlihatkan pada Gambar 2.3 [5].

2.4 Gerakan Posisi Matahari

Pada sistem panel surya sangat penting untuk menghadapkan modul di sudut yang memungkinkan sinar matahari jatuh ke permukaan modul terhadap permukaan horizontal tanah untuk intensitas dan durasi yang mungkin maksimum. Sudut dimana modul cenderung disebut kemiringan sudut. Untuk menentukan sudut kemiringan yang optimal maka sangat penting menemukan posisi letak matahari terhadap permukaan bumi.

Rotasi harian bumi pada porosnya dan rotasi tahunan kemiringan bumimengitarimatahari,keduanya mempengaruhi sudut dimana sinar matahari melewati atmosfer seperti yangterlihat darisetiap titik di bumi. Posisi situs bumi sehubung dengan matahari adalahditentukan oleh dua sudut yang terus berubah, yaitu : jam matahari dan sudut deklinasi, dengan satu sudut tetap yang menentukan lokasi situs di bumi, yaitu lintang [3].

Sudut jam matahari untuk lokasi tertentu tergantung pada posisi sesaat daribumi dalam rotasi aksial. Karena bumi membuat 360⁰ putaran penuh dalam 24 jam, yangsudut jam berubah 15⁰ setiap jam. Sudut jam diukur dari meridian lokal,atau titik tertinggi matahari di langit pada siang hari matahari (tidak harus jam 12.00 ), dengansudut antara matahari terbit dan siang menjadi positif dan sudut setelah tengah hari menjadinegatif [3].

Sudut deklinasi matahari adalah sudut posisi matahari pada titik tertinggi di langitsehubungan dengan bidang ekuator itu tergantung pada posisi sesaat bumi di revolusinya mengelilingi matahari. Perubahan sudut deklinasi disebabkan oleh hal yang sederhana : kemiringan sumbu bumi dari 23.34^o tetap konstan dan dalam arah yang sama selamaseluruh orbit bumi mengelilingi matahari. Di belahan bumi utara, sudut deklinasimencapai sisi paling utara dan puncakpositif +23.45⁰ pada 21 Juni ( titik balik matahari musim panas )dan jatuh padasisi yang paling selatan dan puncak negatif dari -23.45⁰ pada 21 Desember ( titikbalik matahari musim dingin ). Gerakan semu matahari ditunjukkan dalam Gambar 2.4untuk pengamat pada lintang 28⁰utara [3].

Gambar 2.4 Gerakan Posisi Matahari

2.5 Photovoltaic

Edmund Bequerel adalah seorang fisikawan asal perancis yang mencatat efek fotolistrik pada tahun 1839. Dia menemukan bahwa bahan-bahan tertentu memiliki property untuk menghasilkan sejumlah kecil arus listrik ketika terkena sinar matahari. Pada tahun 1905, Albert Einstein menggambarkan sifat cahaya dan efek fotolistrik yang telah menjadi prinsip dasar untuk teknologi photovoltaic. Modul photovoltaic pertama dibuat di laboratorium Bell pada tahun 1954 [6].

2.5.1 Cara Kerja Sel Photovoltaic

Cara kerja sel photovoltaic berdasarkan pada prinsip dasar efek fotolistrik. Jadi, dalam sel Photovoltaic, ketika cahaya matahari mengenai permukaannya, sebagian energi matahari diserap bahan semikonduktor tersebut. Jika energi yang diserap lebih besar dari energi semikonduktor, elektron dari ikatan valensinya akan bebas. Oleh sebab itu, sepasang elektron-hole dibentuk dalam daerah yang terkena cahaya pada semikonduktor. Elektron-elektron yang dibentuk demikian

itu dipaksa menuju arah yang istimewa. Elektron yang mengalir ini merupakan arus dan dapat digunakan pada penggunaan eksternal dengan menghubungkan pelat logam di atas dan bawah sel photovoltaic. Prinsip kerja sel surya digambarkan sebagai Gambar 2.5 [2].

Gambar 2.5Cara Kerja Sel surya

Panel surya terbuat dari bahan semikonduktor yang tersusun dari lapisan tipe p dan tipe n. Lapisan tipe p dan lapisan tipe n yang bertemu akan menciptakan P – N junction. Prinsip kerja panel surya dapat dijelaskan sebagai berikut :

2.5.2 Semikonduktor

Elektronpada pitaterluardari sebuah atommenentukan bagaimanasebuah atomakan bereaksiatau bergabungdenganatomtetangga, pitaterluardisebutpita valensi. Beberapaelektronpada pita valensidapat melompat kepitayang lebih tinggi danjauh terpisah dariinti.Elektron tersebut bertanggung jawab untuk konduksi panas dan listrik dan pita terjauh ini disebut pita konduksi. Perbedaanenergidari sebuah elektronpada pitavalensidansubkulitterdalampita konduksidisebutcelah pita (band gap) [7].

Silikon memiliki empat elektron pada pita valensi. Atom silikon murni membentuk struktur yang stabil dan masing-masing atom berbagi dua elektron dengan setiap atom disekitarnya. Jika fosfor yang memiliki lima elektron valensi (satu lebih banyak dari Si), digunakan sebagai campuran dalam silikon maka material yang dibentuk akan memiliki kelebihan elektron meskipun netral. Bahan yang didoping seperti ini disebut silikon tipe n. Jika silikon didoping (dicampur) dengan boron, yang memiliki tiga elektron valensi (satu lebih sedikit dari Si), maka ada lubang positif (hilang elektron) dalam strukturnya, meskipun material yang didoping adalah netral. Materi tersebut disebut silikon tipe-p. Dengan demikian, semikonduktor

tipe n dan p memudahkan elektron dan lubang untuk bergerak di semikonduktor. Gambar 2.6 menunjukkan konduksi ekstrinsik atom silikon [7].

Gambar 2.6 Konduksi Ektrinsik di dalam Silikon n- dan p- Doped

2.5.3 P – N Junction

Bahan tipe n memiliki beberapa atom pengotor dengan elektron lebih banyak dari atom semikonduktor lainnya. Jika elektron berlebih dilepas, atom pengotor akan lebih sesuai secara merata pada struktur yang dibentuk oleh atom semikonduktor utama namun atom yang ditinggalkan akan bermuatan positif. Di sisi lain, bahan tipe p memiliki beberapa atom pengotor dengan elektron lebih sedikit dari sisa atom semikonduktor. Oleh karena itu, atom-atom ini memiliki lubang yang bisa menampung elektron berlebih meskipun atom-atom bermuatan netral. Jika penambahan elektron dilakukan untuk mengisi lubang, atom pengotor akan lebih sesuai secara merata pada struktur yang dibentuk oleh atom semikonduktor utama namun atom tersebut akan bermuatan negatif. Hubungan lapisan p dan lapisan n ditunjukkan oleh Gambar 2.7 [8].

Dari Gambar 2.8 dapat dilihat ketika kedua bahan bergabung, elektron berlebih melompat dari lapisan n untuk mengisi lubang di lapisan p. Oleh karena itu di dekat sambungan materi memiliki muatan positif pada sisi n dan muatan negatif pada sisi p. Muatan negatif di sisi p membatasi pergerakan elektron tambahan dari sisi n ke sisi p, sementara pergerakan elektron tambahan dari sisip ke sisi n menjadi lebih mudah karena muatan positif pada sambungan ada pada sisi n. Pembatasan ini membuat p-n junction berperilaku seperti dioda.

2.5.4 Efek Photovoltaic

Ketikafoton daricahayadiserapolehelektronvalensisebuah atom, energielektronmeningkat sesuai dengandengan jumlah energidarifoton. Perpindahan elektron dikarenakan foton ditunjukkan oleh Gambar 2.8 [8].

Gambar 2.8 Perpindahan Elektron pada P-N Junction

Jika energifoton tersebutsama dengan ataulebih besar daricelah pitasemikonduktor, elektronakan melompatke pita konduksi.Namun jikaenergifotonlebih kecil daricelah pita, elektrontidakakanmemiliki energiyang cukup untukmelompat kepita konduksi. Akibatnyakelebihan energidari elektrondiubah menjadi energikinetikoleh elektron, yang mengakibatkansuhumeningkat.Foton hanya dapat membebaskan satu elektron meskipun energi foton jauh lebih tinggi dari celah pita. Inti daripemanfaatanefekphotovoltaic untuk pembangkitan listrik adalah untuk menyalurkan elektron bebas melalui resistansi eksternal sebelum elektron bergabung kembali dengan lubang [8].

2.5.5 Modul Photovoltaic

Daya yang dihasilkan oleh sel Photovoltaic tunggal tidaklah cukup untuk digunakan. Jadi, dengan penggabungan beberapa sel Photovoltaic tunggal hubungan seri (untuk keperluan tegangan tinggi) dan hubungan paralel (untuk keperluan arus besar) sesuai daya yang diinginkan. Pada umumnya, modul komersial terdiri dari 36 atau 72 sel. Efesiensi modul photovoltaic lebih kecil dari sel photovoltaic karena radiasi yang dipancarkan melalui bahan kaca sel, bayangan susunan sel dan komponen lainnya [2]. Modul Photovoltic diperlihatkan pada Gambar 2.9 [2].

Gambar 2.9 Modul Photovoltaic

2.6 Jenis-jenis Panel Surya

Panel surya memiliki beberapa jenis yang berbeda tergantung dari bahan yang dipakai. Bahan yang dipakai panel surya membedakan kualitas dari panel surya yaitu kualitas tegangan dan arus. Beberapa jenis panel surya antara lain [7] :

1. Crystalline Silikon

Bahan yang palingutama dalampembuatan selsurya crystallineadalah silikon. Materi initidak dalambentuk murni, tetapi dalamsenyawa kimiadengan oksigendalam bentukkuarsaatau pasir. Oksigentidak diperlukan makaharuslebih duludipisahkandarisilikon dioksida.

a. Sel silikon monocrystalline

proses ini, bahan dasar dari polycrystalline (polysilicon) dilelehkan di dalam suatu wadah kuarsa, pada suhu sekitar 1420⁰C. Sebuah biji kristal dicelupkan ke dalam lelehan silikon tadi dan perlahan- lahan ditarik ke atas keluar dari lelehan. Selama proses ini, kristal akan berubah menjadi monocrystal berbentuk silinder dengan diameter mencapai 30 cm. Kristal tunggal silinder ini dipotong untuk membentuk batangan semi bulat atau persegi yang kemudian dipotong lagi dengan menggunakan gergaji kawat menjadi lempeng-lempeng tipis dengan tebal sekitar 0,3 mm. Lapisan berbentuk wafer itu lalu dibersihkan dengan pembasahan secara kimia dengan pengetsaan dan pembilasan untuk menghilangkan sisa-sisa pemotongan dan bekas pemotongan. Mulai dari bagian mentah (raw wafers) kemudian lapisan didopingdengan boron menjadi tipe p sementara tipe n dibuat dengan mendoping fosfor. Gambar bentuk sel silikon monocrystalline ditunjukkan oleh Gambar 2.10 a, Gambar 2.10 b dan Gambar 2.10 c [7].

a b

c

Gambar 2.10 Bentuk Sel Monocrystalline a. sel monocrystalline persegi b. sel monocrystalline semi bulat c. sel monocrystalline bulat

b. Sel Silikon polycrystalline

Material silikon mula-mula dilelehkan didalam wadah kuarsa. Pada metode balok tuang (block cast method), balok silikon berukuran besar atau ingot akan terbentuk. Ingot biasanya dipotong-potong menjadi batangan-batangan dengan menggunakan gergaji pita (band saw) dan kemudian dipotong lagi menjadi lempengan-lempengandengan ketebalan sekitar 0,3 mm dengan menggunakan gergaji kawat.Setelah pembersihan dan penambahan fosfor, lapisan anti pantul digunakan. Bentuk sel polycrystalline ditunjukkan oleh Gambar2.11 a, Gambar 2.11 b dan

a b

c Gambar 2.11 Bentuk Sel Polycrystalline

a. Sel polycrystalline tanpa lapisan anti – reflektif b. Sel polycrystalline dengan lapisan anti – reflektif

c. Sel polycrystalline dengan lapisan anti – reflektif dan garis grid hubung 2. Sel Thin – Film

Jenis sel surya ini diproduksi dengan cara menambahkan satu atau beberapa lapisan material sel surya yang tipis ke dalam lapisan dasar. Sel surya jenis ini sangat tipis karenanya sangat ringan dan fleksibel. Jenis ini dikenal juga dengan nama TFPV (Thin Film Photovoltaic), seperti diperlihatkan Gambar 2.12 [7].

Gambar 2.12 Sel Thin – Film

Berdasarkan material penyusunnya, sel surya thin film ini digolongkan menjadi: a. Amorfous Silicon (a-Si) Solar Cells.

Sel surya dengan bahan amorfous silicon ini awalnya banyak diterapkan pada kalkulator dan jam tangan. Namun seiring dengan perkembangan teknologi pembuatannya, penerapannya

menjadi semakin luas. Teknik pembuatan dengan cara beberapa lapis amorfous silicon ditumpuk membentuk sel surya. Amorfous diperlihatkan pada Gambar 2.13 [7].

Gambar 2.13 Amorfous Silicon Solar Sel

b. Cadmium Telluride (CdTe) Solar Cells.

Sel surya jenis ini mengandung bahan Candium Telluride yang memiliki efisiensi lebih tinggi dari sel surya amorfous silicon, yaitu sekitar 9% - 11%. CdTe diperlihatkan pada Gambar 2.14 [7].

Gambar 2.14 CdTe module

2.6.1 Sifat – Sifat Elektrik pada Panel Surya

Sifat elektrik dari sel surya dalam menghasilkan energi listrik dapat diamati dari karakteristik listrik sel tersebut, yaitu berdasarkan arus dan tegangan yang dihasilkan sel surya pada kondisi cahaya dan beban yang berbeda-beda. Karakteristik ini biasanya digambarkan oleh kurva arus-tegangan terminalnya (kurva I-V). Kurva I-V sel surya mempunyai 3 titik utama yaitu arus hubung singkat (Isc), tegangan rangkaian tebuka (Voc) dan titik daya maksimum seperti pada Gambar 2.15 [7].

Gambar 2.15 Kurva karakteristik I-V

2.6.2 Karakteristik Panel Surya

Beberapa karakteristik penting sel surya terdiri dari tegangan open circuit (Voc), arus hubungan singkat (Isc), efek perubahan intensitas cahaya matahari, efek perubahan temperatur serta karakteristik arus– tegangan (V-I characteristic) pada sel surya [9].

a. Tegangan open circuit (Voc) adalah tegangan yang dibaca pada saat arus tidak mengalir atau bisa disebut juga arus sama dengan nol. Cara untuk mencapai open circuit (Voc) yaitu dengan menghubungkan kutub positif dan kutub negatif modul surya dengan voltmeter, sehingga akan terlihat nilai tegangan open circuit sel surya pada voltmeter.

b.Arus short circuit (Isc) adalah arus maksimal yang dihasilkan oleh modul sel surya dengan cara menge-short-kan kutub positif dengan kutub negatif pada modul surya. Dan nilai Isc akan terbaca pada amperemeter.

c. Efek perubahan intensitas cahaya matahari, apabila jumlah energi cahaya matahari yang diterima sel surya berkurang atau intensitas cahayanya melemah, maka besar tegangan dan arus listrik yang dihasilkan juga akan menurun. Penurunan tegangan relatif lebih kecil dibandingkan penurunan arus listriknya.

d.Efek perubahan suhu pada sel surya, sel surya akan bekerja secara optimum pada suhu konstan yaitu 25°C. Jika suhu disekitar sel surya meningkat melebihi 25°C, maka akan mempengaruhi

beberapa persen. Sedangkan sebaliknya, arus yang dihasilkan akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu pada sel surya.

e. Karakteristik Tegangan – Arus pada Sel Surya

Penggunaan tegangan dari sel surya bergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan. Jika menggunakan bahan silikon, maka tegangan yang dihasilkan dari setiap sel surya berkisar 0,5 V. Modul surya merupakan gabungan beberapa sel surya yang dihubungkan secara seri dan paralel. Tegangan dihasilkan dari sel surya bergantung dari radiasi cahaya matahari. Untuk arus yang dihasilkan dari sel surya bergantung dari luminasi (kuat cahaya) matahari, seperti pada saat cuaca cerah atau mendung. Contoh Karakteristik panel surya diperlihatkan pada Gambar 2.15 [7].

Nilai dari faktor pengisian dapat diperoleh dengan Persamaan 2.8. FF = ��� −ln⁡(��� +0.72)

���+1 (2.2)

dimana : V_OC = Tegangan rangkaian terbuka pada sel surya (Volt)

2.6.3 Daya Panel Surya

Daya yang dihasilkan panel surya berbanding lurus dengan besar intensitas cahaya matahari. Semakin besar intensitas cahaya matahari yang di terima panel surya maka daya yang dihasilkan panel surya semakin besar. Jika luas sel surya adalah (A) dengan intensitas (J) tertentu, maka daya input sel surya (Pin) diperoleh pada Persamaan 2.9.

Pin= JA (2.3)

dimana : Pin = Daya yang di terima akibat radiasi matahari (Watt) J = Intensitas cahaya ( W/m²)

A = Luas area permukaan sel surya (m²)

Besar daya output sel surya (P_out ) yaitu perkalian tegangan rangkaian terbuka (V_oc), arus hubung singkat (I_sc ) dan fill factor (FF) yang dihasilkan oleh sel surya dapat di peroleh dengan Persamaan 2.10.

P_out = �ocI_sc FF (2.4) dimana: Pout=Daya yang dibangkitkan oleh sel surya (Watt)

Voc =Tegangan rangkaian terbuka pada sel surya (Volt) Isc =Arus hubung singkat pada sel surya (Ampere) FF = Fill Factor

2.6.4 Efisiensi Panel Surya

Energi cahaya matahari yang di terima oleh sel surya dapat diubah menjadi energi listrik. Semakin besar energi cahaya yang diserap maka semakin besar energi listrik yang dapat dihasilkan. Maka konversi energi inipun memiliki nilai efisiensi didalamnya. Efisiensi keluaran maksimun (η) didefenisikan sebagai persentase keluaran daya optimum terhadap energi cahaya yang digunakan, di rumuskan pada Persamaan 2.11.

� =^���_�^{�����}

�� x 100% (2.5)

� =^����

�_�� ^×100% dimana : η = Efisiensi sel surya (%)

Pout=Daya yang dibangkitkan oleh sel surya (Watt)

Pin = Daya yang di terima akibat radiasi matahari (Watt)

2.6.5 Faktor Pengoperasian Panel Surya

Besar daya keluaran yang dapat dihasilkan oleh panel surya bergantung pada beberapa faktor sebagai berikut [12]:

a. Efek Perubahan Pancaran Iradiasi Matahari

Apabila jumlah energi cahaya matahari yang diperoleh sel surya berkurang atau intensitas cahayanya melemah, maka besar tegangan dan arus listrik yang dihasilkan juga akan menurun. Penurunan tegangan relatif lebih kecil dibandingkan penurunan arus listriknya. Pengaruh radiasi matahari terhadap arus dan tegangan panel surya ditunjukkan oleh Gambar 2.16 [8].

Gambar 2.16 Pengaruh Radiasi Matahari Terhadap Isc dan Voc Panel Surya

Dapat dilihatbahwaIscmeningkat secara signifikan terhadap peningkatanradiasi,sementarakenaikanteganganVocterjadi secara perlahan. Akibatnyadaya

maksimummeningkatsejalan dengan radiasi dengan begitu efisiensi akan lebih baik pada radiasi yang tinggi.

b. Efek perubahan temperatur pada panel surya

Temperatur panel surya juga mempengaruhi kinerja sel dan efisiensi. Tegangan yang dihasilkan dari sel surya bergantung dari temperatur sel surya, makin besar temperatur sel surya maka arus mengalami peningkatan dan sebaliknya tegangan mengalami penurunan. Daya listrik juga mengalami penurunan seiring panel surya mengalami peningkatan temperatur. Pengaruh temperatur terhadap kurva arus vs tegangan dan kurva tegangan vs daya ditunjukkan oleh Gambar 2.17 a dan Gambar 2.17 b [11].

(a) (b)

Gambar 2.17 Pengaruh Temperatur Terhadap: a. Kurva Arus – Tegangan

b. Kurva Tegangan- Daya Dari Gambar 2.18 dapat dilihat ketikatemperaturpada panelmeningkat, arus hubung singkat Iscmeningkatsedikit tetapitegangan rangkaian terbukasangatmenurun drastis terhadaptemperatur. Daya maksimumjugamenurun terhadaptemperatur panel yang meningkat.

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Panel surya adalah alat konversi energi matahari menjadi energi listrik secara langsung menggunakan bahan semikonduktorberdasarkan prinsip efek fotolistrik.Material panel surya yang paling banyak digunakan terbuat dari bahan crystalline silicon dengan jenis monocrystalline dan polycrystalline. Dengan mengetahui karakteristik panel surya, dapat diketahui besar daya keluaran yang dihasilkan. Besar daya keluaran panel surya ditentukan oleh bahan material dan kondisi lingkungan dimana panel surya berada seperti intensitas cahaya matahari, arah datangnya sinar matahari, temperatur dan spektrum cahaya [1].

Untuk menentukan daya keluaran sebuah panel surya yang akan dijual dipasaran dipilih kondisi pengujian standar yang sudah ditetapkan yaitu dengan intensitas cahaya 1000 (�

�2), sudut datang matahari terhadap panel surya 0°, T= 25°C dan memiliki spektrum Air Mass 1,5 [1-2]. Daya maksimum yang dihasilkan pada kondisi pengujian standar ini dipilih sebagai daya keluaran dari sebuah panel surya. Karena kondisi lingkungan selalu berubah-ubah maka kinerja panel surya dengan kondisi standar itu tidak bisa ditemui pada kondisi operasi nyata.

Oleh sebab itu, dilakukan pengukuran untuk menganalisis karakteristik panel surya secara real time menggunakan alat ukur berbasis Arduino yang terintegrasi dengan PC yang dilengkapi dengan perangkat lunak data akuisisi PLX-DAQ sebagai sistem monitoring. Dengan alat ukur ini, diharapkan karakteristik panel surya dalam bentuk tegangan hubung buka Voc, arus hubung singkat Isc dan temperatur °C dapat diketahui setiap saat selama beroperasi sehingga konsumen teknologi panel surya dapat memantau kinerja panel surya.

1.2Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada Tugas Akhir ini adalah :

1. Melakukan sistem pengukuran antara panel surya dengan Arduino Energi Meter. 2. Menentukan lokasi untuk melakukan pengukuran panel surya.

3. Melakukan pengukuran tegangan, arus dan temperatur pada panel surya dalam keadaan tanpa beban.

1.3Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini untuk menganalisis karakteristik panel surya berdasarkan data hasil pengukuran secara real time menggunakan Arduino Energi Meter.

1.4Batasan Masalah

Agar isi dan pembahasan Tugas Akhir ini menjadi terarah, maka penulis perlu membuat batasan masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Sistem pengukuran panel surya menggunakan Arduino Energi Meter.

2. Pengukuran panel surya dilakukan di Lantai 4 Gedung Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara dengan waktu pengujian mulai dari pukul 10.40 – 15.30 WIB pada tanggal 2 Juni 2016.

3. Pengukuran tegangan, arus dan temperatur dan tanpa beban pada panel surya jenis polycrystallinemodel PUL-100-P10 dan jenis monocrystalline model PUL-100-M10. 4. Karakteristik panel surya yang diamati adalah tegangan hubung buka Voc, arus

hubung singkat Isc dantemperatur °C. Tidak mengukur temperatur pada setiap komponen panel surya dan posisi sudut kemiringan panel surya 0° terhadap bidang horizontal lantai.

1.5Manfaat Penelitian

Dari pengerjaan Tugas Akhir ini, karakteristik panel surya dapat diketahui secara real time.

1.6Metode Penelitian

Agar Tugas Akhir ini dapat diselesaikan, maka penulis menggunakan metodologi