Pemanfaatan Fotovoltaik sebagai Penggerak Motor Kipas pada Mesin Pengering Pes - MP

(1)

Karya ini kuperseinbahkan bual

:

~Wama,

Papa, Isye,

(2)

PEMAIUFAATAN FOTOVO

SEBAGAI PENGGERAK MOTOR KIPAS

Oleh

RlKA CHANDRASANTI

F

25. 0124

1 9 9 4

FAKULTAS TEKNOLQGl PERTANIAH

lNSTlTUT PERTANlAN BOGOR

(3)

RIKA CHANDRASANTI, F 26.0124. Pemanfaatan Fotovoltaik Sebagai Penggerak lrlotor Kipas pada lrlesin Pengering PES-MP. Di bawah bimbingan Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, 1UISA. dan Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan

R I N G K A S AN

Kebutuhan energi nasional semakin meningkat seiring

dengan laju pertumbuhan ekonomi nasional, sehingga diperlu-

kan adanya upaya untuk menjamin ketersediaan energi secara

berkesinambungan.

Sampai saat ini kebutuhan energi dalam negeri masih

didominasi oleh minyak bumi (energi konvensional), sehingga

diperlukan teknologi baru untuk menemukan sumber energi

pengganti.

Energi surya merupakan salah satu energi non-konven-

sional yang dapat langsung diubah men j adi energi listrik

dengan menggunakan fotovoltaik. Salah satu pemanfaatan

fotovoltaik adalah sebagai penggerak motor kipas pada mesin

pengering, dimana fungsi kipas pada mesin pengering adalah

untuk mempercepat proses pengeringan. Penggunaan fotovol-

taik ini dapat mengatasi ketergantungan motor kipas terha-

dap motor diesel khususnya di daerah pedesaan yang belum

terjangkau oleh jaringan listrik. Hal ini juga merupakan

upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap kebutuhan

(4)

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kebutuhan

daya dari fotovoltaik sebagai penggerak motor kipas pada

mesin pengering PES-MP untuk mengeringkan cabe merah

(Capsicum anuum L

.

₎

.

Sistem fotovoltaik ini terdiri dari beberapa bagian

yaitu panel f otovoltaik, regulator DC, batere, dan mesin

pengering PES-MP yang dilengkapi dengan motor kipas DC.

Metoda percobaan yang dilakukan terdiri dari tahap pertama

yaitu seluruh energi listrik yang dihasilkan fotovoltaik

disimpan terlebih dahulu dalam batere kemudian dimanfaatkan

untuk menggerakkan motor kipas, pada tahap berikutnya

energi listrik yang dihasilkan fotovoltaik sebagian dialir-

kan ke motor kipas dan selebihnya di simpan dalam batere.

Sebagai percobaan pendahuluan dilakukan pembuatan kurva

tahanan tumpukan cabe merah terhadap aliran udara yang ak;..

digunakan untuk menentukan jumlah kehilangan tekanan akibat

tumpukan bahan.

Dari hasil percobaan pembuatan kurva tahan tumpukan

cabe merah terhadap aliran udara, diperoleh bahwa perubahan

kadar air cabe merah mempengaruhi volume, kepadatan dan

volume rongga udara dalam tumpukan. Sehingga semakin rendah

kadar air, tahanan tumpukan cabe merah terhadap aliran

udara menjadi semakin besar.

Hasil percobaan fotovoltaik pada ulangan I dengan

jumlah iradiasi surya sebesar 30 952.699 W.jam/m2 selama

(5)

871.96 W. j am sedangkan pada ulangan I1 dengan jumlah iradia-

si surya sebesar 34 895.488 W. jam/m2 selama 8 hari pengukur-

an, daya yang dihasilkan fotovoltaik sebesar 918.49 W.jam.

Kemampuan fotovoltaik.dalam mengubah iradiasi surya

menjadi energi listrik dipengaruhi oleh suhu sel fotovol-

taik. Semakin tinggi suhu efisiensi fotovoltaik akan

menurun. Rata-rata efisiensi fotovoltaik selama pengisian

batere Pada ulangan I dan I1 masing-masing sebesar 3.19 %

dan 2.96 % sedangkan saat dihubungkan dengan batere dan

motor kipas meningkat menjadi 4.28 % dan 4.13 % .

Kemampuan batere dalam menyimpan daya listrilc dipe-

ngaruhi oleh kapasitas dan ukuran batere. Pada percobaan

ini batere digunakan setelah daya yang tersimpan sudah

mencapai kondisi optimum. Hasil yang diperoleh menunjukkan

bahwa batere ini dapat menggerakkan motor kipas selama 33

jam 20 menit pada ulangan I dan selama 36 jam 15 menit pada

ulangan 11.

Daya maksimum yang dihasilkan kipas adalah sebesar

3.41 W dengan jumlah kehilangan tekanan sebesar 9.985 m.

Jika efisiensi total kipas adalah 60 % maka dibutuhkan daya

sebesar 5.68 W untuk menggerakkan motornya. Sehingga untuk

mengoperasikan motor kipas selama 24 jam secara terus

menerus dibutuhkan modul fotovoltaik sebanyak 8 buah yang

dihubungkan 4 paralel dan 2 seri serta 2 buah batere 12 V

(6)

BE

FOTOVOLTAPK

SEBAGAI PENGGE

MOTOR

KIPAS

BADA MESEN PENGERHVG PES-R/H,

Oleh

RIKA CHANDRASANTI

F 26.0124

S SI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERT=

pada JURUSAN MEKANISASI PERTANIAN

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

1994

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(7)

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

P E M k V P M T m FOTOVOLTAIK

SEB-4GAI

PENGGEMIC MOTOR KIPAS

PABA

IVIESJiN

PENGERING PES-MP

Sebagai salah satu syarat untuk mernperoleh gelar

SrtRJANA TEKiBJOEOGI PERTANHAN

Fakultas Teknologi Pertalian

lnstitut Pertanian Bogor

Oieh

RIKA CI-IANDRASANTI

F 26.0124

Tanggal lulus : 14 Juli 1994

Disetujui,

(8)

KATA P E N G m A R

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT

karena hanya dengan rahmat dan hidayah-Nya skripsi ini

dapat diselesaikan.

Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan selama kurang lebih enam bulan yang berakhir pada

awal tahun 1994. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat mem-

berikan masukan bagi pengembangan pemanfaatan fotovoltaik

khususnya dalam industri pengolahan hasil pertanian.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA dan Dr.Ir.Armansyah H.

Tambunan atas segala bimbingan dan pengarahannya.

2. Ir. Jhon Kumendong, MS atas kesediaannya sebagai dosen

pengu j i

.

3. Ir. Mad Yamin, Ir. Susilo Sarwono dan Ir. Tamrin, MS atas

segala bantuannya.

4. Staf Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian.

5. Mama, papa dan adik-adik atas segala dukungan moril dan

materil, doa serta kasih sayang yang tak terhingga.

6 . Mulyadi Tubagus yang telah mernberikan dukungan moril,

semangat dan doa yang tulus.

7. Vanda Yunita atas semua dukungan serta persahabatan yang

tulus

8. Kitty, Gati, Anis, Sodiq, Budiawan, Harry, Imam serta

(9)

9. Rekan-rekan di Maharlika, Darmaga atas dukungan semangat dan kebersamaannya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekur-

angannya, oleh karena itu sangat diharapkan adanya saran

serta perbaikan. Akhir kata semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi yang memerlukan.

Bogor, Agustus 1994

(10)

KATA PENGANTAR

. . .

DAFTAR IS1

. . .

DAFTAR GAMBAR

. . .

DAFTAR TABEL

. . .

DAFTAR LAMPIRAN

. . .

DAFTAR SIMBOL

. . .

PENDAHULUAN . . .

A. LATAR BELAKANG

. . .

B. TUJUAN PENELITI AN...

TINJAUAN PUSTA KA...

A. ENERGI SURYA

. . .

B. SISTEM FOTOVOLTAIK

. . .

1. Konversi Energi Surya Menjadi

Energi Listrik

. . .

1

iii

vi

viii

ix

2. Hubungan Tegangan dan Arus Sel

Fotovoltaik

. . .

3. Pengaruh Iradiasi Surya

. . .

9

4. Pengaruh Suhu Terhadap Arus dan Tegangan

. . .

C. KIPAS

. . .

1. Tipe Kipas

. . .

11

2. Teori Kipas

. . .

13

3. Performansi Kipas

. . .

14

4. Pemilihan Kipas

. . .

14

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93)

(94)

(95)

(96)

(97)

(98)

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

(108)

(109)

(110)

(111)

(112)

(113)

(114)

(115)

(116)

(117)

(118)

(119)

(120)

(121)

(122)

(123)

(124)

(125)

(126)

(127)

(128)

(129)

Karya ini kuperseinbahkan bual

:

~Wama,

Papa, Isye,

(130)

PEMAIUFAATAN FOTOVO

SEBAGAI PENGGERAK MOTOR KIPAS

Oleh

RlKA CHANDRASANTI

F

25. 0124

1 9 9 4

FAKULTAS TEKNOLQGl PERTANIAH

lNSTlTUT PERTANlAN BOGOR

(131)

RIKA CHANDRASANTI, F 26.0124. Pemanfaatan Fotovoltaik Sebagai Penggerak lrlotor Kipas pada lrlesin Pengering PES-MP. Di bawah bimbingan Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, 1UISA. dan Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan

R I N G K A S AN

Kebutuhan energi nasional semakin meningkat seiring

dengan laju pertumbuhan ekonomi nasional, sehingga diperlu-

kan adanya upaya untuk menjamin ketersediaan energi secara

berkesinambungan.

Sampai saat ini kebutuhan energi dalam negeri masih

didominasi oleh minyak bumi (energi konvensional), sehingga

diperlukan teknologi baru untuk menemukan sumber energi

pengganti.

Energi surya merupakan salah satu energi non-konven-

sional yang dapat langsung diubah men j adi energi listrik

dengan menggunakan fotovoltaik. Salah satu pemanfaatan

fotovoltaik adalah sebagai penggerak motor kipas pada mesin

pengering, dimana fungsi kipas pada mesin pengering adalah

untuk mempercepat proses pengeringan. Penggunaan fotovol-

taik ini dapat mengatasi ketergantungan motor kipas terha-

dap motor diesel khususnya di daerah pedesaan yang belum

terjangkau oleh jaringan listrik. Hal ini juga merupakan

upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap kebutuhan

(132)

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kebutuhan

daya dari fotovoltaik sebagai penggerak motor kipas pada

mesin pengering PES-MP untuk mengeringkan cabe merah

(Capsicum anuum L

.

₎

.

Sistem fotovoltaik ini terdiri dari beberapa bagian

yaitu panel f otovoltaik, regulator DC, batere, dan mesin

pengering PES-MP yang dilengkapi dengan motor kipas DC.

Metoda percobaan yang dilakukan terdiri dari tahap pertama

yaitu seluruh energi listrik yang dihasilkan fotovoltaik

disimpan terlebih dahulu dalam batere kemudian dimanfaatkan

untuk menggerakkan motor kipas, pada tahap berikutnya

energi listrik yang dihasilkan fotovoltaik sebagian dialir-

kan ke motor kipas dan selebihnya di simpan dalam batere.

Sebagai percobaan pendahuluan dilakukan pembuatan kurva

tahanan tumpukan cabe merah terhadap aliran udara yang ak;..

digunakan untuk menentukan jumlah kehilangan tekanan akibat

tumpukan bahan.

Dari hasil percobaan pembuatan kurva tahan tumpukan

cabe merah terhadap aliran udara, diperoleh bahwa perubahan

kadar air cabe merah mempengaruhi volume, kepadatan dan

volume rongga udara dalam tumpukan. Sehingga semakin rendah

kadar air, tahanan tumpukan cabe merah terhadap aliran

udara menjadi semakin besar.

Hasil percobaan fotovoltaik pada ulangan I dengan

jumlah iradiasi surya sebesar 30 952.699 W.jam/m2 selama

(133)

871.96 W. j am sedangkan pada ulangan I1 dengan jumlah iradia-

si surya sebesar 34 895.488 W. jam/m2 selama 8 hari pengukur-

an, daya yang dihasilkan fotovoltaik sebesar 918.49 W.jam.

Kemampuan fotovoltaik.dalam mengubah iradiasi surya

menjadi energi listrik dipengaruhi oleh suhu sel fotovol-

taik. Semakin tinggi suhu efisiensi fotovoltaik akan

menurun. Rata-rata efisiensi fotovoltaik selama pengisian

batere Pada ulangan I dan I1 masing-masing sebesar 3.19 %

dan 2.96 % sedangkan saat dihubungkan dengan batere dan

motor kipas meningkat menjadi 4.28 % dan 4.13 % .

Kemampuan batere dalam menyimpan daya listrilc dipe-

ngaruhi oleh kapasitas dan ukuran batere. Pada percobaan

ini batere digunakan setelah daya yang tersimpan sudah

mencapai kondisi optimum. Hasil yang diperoleh menunjukkan

bahwa batere ini dapat menggerakkan motor kipas selama 33

jam 20 menit pada ulangan I dan selama 36 jam 15 menit pada

ulangan 11.

Daya maksimum yang dihasilkan kipas adalah sebesar

3.41 W dengan jumlah kehilangan tekanan sebesar 9.985 m.

Jika efisiensi total kipas adalah 60 % maka dibutuhkan daya

sebesar 5.68 W untuk menggerakkan motornya. Sehingga untuk

mengoperasikan motor kipas selama 24 jam secara terus

menerus dibutuhkan modul fotovoltaik sebanyak 8 buah yang

dihubungkan 4 paralel dan 2 seri serta 2 buah batere 12 V

(134)

BE

FOTOVOLTAPK

SEBAGAI PENGGE

MOTOR

KIPAS

BADA MESEN PENGERHVG PES-R/H,

Oleh

RIKA CHANDRASANTI

F 26.0124

S SI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERT=

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

1994

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(135)

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

P E M k V P M T m FOTOVOLTAIK

SEB-4GAI

PENGGEMIC MOTOR KIPAS

PABA

IVIESJiN

PENGERING PES-MP

Sebagai salah satu syarat untuk mernperoleh gelar

SrtRJANA TEKiBJOEOGI PERTANHAN

Fakultas Teknologi Pertalian

lnstitut Pertanian Bogor

Oieh

RIKA CI-IANDRASANTI

F 26.0124

Tanggal lulus : 14 Juli 1994

Disetujui,

(136)

KATA P E N G m A R

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT

karena hanya dengan rahmat dan hidayah-Nya skripsi ini

dapat diselesaikan.

Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan selama kurang lebih enam bulan yang berakhir pada

awal tahun 1994. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat mem-

berikan masukan bagi pengembangan pemanfaatan fotovoltaik

khususnya dalam industri pengolahan hasil pertanian.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA dan Dr.Ir.Armansyah H.

Tambunan atas segala bimbingan dan pengarahannya.

2. Ir. Jhon Kumendong, MS atas kesediaannya sebagai dosen

pengu j i

.

3. Ir. Mad Yamin, Ir. Susilo Sarwono dan Ir. Tamrin, MS atas

segala bantuannya.

4. Staf Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian.

5. Mama, papa dan adik-adik atas segala dukungan moril dan

materil, doa serta kasih sayang yang tak terhingga.

6 . Mulyadi Tubagus yang telah mernberikan dukungan moril,

semangat dan doa yang tulus.

7. Vanda Yunita atas semua dukungan serta persahabatan yang

tulus

8. Kitty, Gati, Anis, Sodiq, Budiawan, Harry, Imam serta

(137)

9. Rekan-rekan di Maharlika, Darmaga atas dukungan semangat dan kebersamaannya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekur-

angannya, oleh karena itu sangat diharapkan adanya saran

serta perbaikan. Akhir kata semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi yang memerlukan.

Bogor, Agustus 1994

(138)

KATA PENGANTAR

. . .

DAFTAR IS1

. . .

DAFTAR GAMBAR

. . .

DAFTAR TABEL

. . .

DAFTAR LAMPIRAN

. . .

DAFTAR SIMBOL

. . .

PENDAHULUAN . . .

A. LATAR BELAKANG

. . .

B. TUJUAN PENELITI AN...

TINJAUAN PUSTA KA...

A. ENERGI SURYA

. . .

B. SISTEM FOTOVOLTAIK

. . .

1. Konversi Energi Surya Menjadi

Energi Listrik

. . .

1

iii

vi

viii

ix

2. Hubungan Tegangan dan Arus Sel

Fotovoltaik

. . .

3. Pengaruh Iradiasi Surya

. . .

9

4. Pengaruh Suhu Terhadap Arus dan

Tegangan

. . .

C. KIPAS

. . .

1. Tipe Kipas

. . .

11 2. Teori Kipas

. . .

13

3. Performansi Kipas

. . .

14 4. Pemilihan Kipas

. . .

14

(139)

(140)

(141)

(142)

(143)

(144)

(145)

(146)

(147)

(148)

(149)

(150)

(151)

(152)

(153)

(154)

(155)

(156)

(157)

(158)

(159)

(160)

(161)

(162)

(163)

(164)

(165)

(166)

(167)

(168)

(169)

(170)

(171)

(172)

(173)

(174)

(175)

(176)

(177)

(178)

(179)

(180)

(181)

(182)

(183)

(184)

(185)

(186)

(187)

(188)

(189)

(190)

(191)

(192)

(193)

(194)

(195)

(196)

(197)

(198)

(199)

(200)