PURWARUPA POWER SUPPLY PEREKAT PLASTIK
ELEKTRIK ENERGI SURYA 300 WATT
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
Oleh :
EMON ARDIANSYAH PERANGIN - ANGIN
NIM :1305051018
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
vi
PURWARUPA POWER SUPPLY PEREKAT PLASTIK
ELEKTRIK ENERGI SURYA 300 WATT
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
Oleh :
ARDIANSYAH HARAHAP NIM : 1305051008 EMON ARDIANSYAH P NIM : 1305051018 REZA SAYUTI NOOR NIM : 1305051040 SUYANTONO NIM : 1305051052 VERWIEBE SIMATUPANG NIM : 1305051056
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya yang sampai saat ini selalu melimpah terutama selama proses penyusunan Tugas Akhir ini hingga akhirnya dapat diselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Program Studi Teknik Konversi Energi di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan dengan judul “Purwarupa Power Supply Perekat Plastik ElektrikEnergi Surya 300 W”.
Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan motivasi, bimbingan dan pengarahan selama penyusunan laporan Tugas Akhir ini. Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. M. Syahruddin, S.T.,M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan;
2. Idham Kamil, S.T., M.T.,Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan;
4. Ir., Isman Harianda, M.T., dosen pembimbing penulis; 5. Ir. Hairanus Tarigan, M.T., dosen wali kelas EN-6B;
6. Seluruh Dosen, StafPengajar Progam Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan;
7. Orang tua penulis, Ayahanda Arus Perangin-angin dan Ibunda Sofyani Br Ginting yang telah memberikan motivasi, materi, doa, dan juga kasih sayang yang tiada hentinya;
8. Saudara penulis Jovi Nando, Franco Nero dan Senta Febrian yang telah memberikan motivasi, doa, dan juga kasih sayang yang tiada hentinya; 9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Konversi Energi,
khususnya kepada teman-teman angkatan 2013 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu dan memberi
viii
masukan yang berguna demi kelengkapan Tugas Akhir ini, juga terimakasih atas kebersamaannya.
Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangandalam penulisan Tugas Akhir ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas Akhir ini dikemudian hari. Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan,10Agustus 2016 Hormat Penulis,
Emon Ardiansyah P NIM: 1305051018
ix
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
LEMBAR KEASLIAN TUGAS AKHIR ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xii
INTISAR... xiii ABSTRACT... xiiii BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang ... 1 B. Batasan Masalah ... 2 C. Tujuan ... 2 D. Manfaat ... 2 E. Sistematika Penulisan ... 3
F. Teknik Pengumpulan Data ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
A. Sel Surya: Struktur & Cara Kerja ... 6
B. Sel Surya ... 7
C. Cara Kerja Sel Surya ... 11
D. Battery Control Unit ... 12
E. Battery ... 17
x
BAB III Purwarupa Power Supply Perekat Plastik Elektrik
Energi Surya 300 W ... 32
A. Cara kerja Alat Perekat Plastik Energi Surya ... 32
B. Instalasi Sistem ... 33
C. Data Keluaran Panel Surya ... 42
BAB IV ANALISA DATA ... 45
A. Analisa Data Keluaran Panel Surya ... 45
B. Analisa Data Pengisian Battery ... 45
C. Analisa Data Pengoperasian Perekat Plastik Elektrik ... 45
D. Efisiensi Sistem ... 46
BAB V PENUTUP ... 50
A. Simpulan ... 50
B. Saran ... 50
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Modul Dari Sel Surya yang di Rangkai Seri ... 7
Gambar 2. Struktur dari Sel Surya Komersial ... 8
Gambar 3. Sel Surya dengan Terminal Tipe p dan Tipe n ... 9
Gambar 4. Karakteristik Sel Surya... 10
Gambar 5. Juntion antara Semi Konduktor Tipe p dan Tipe n ... 11
Gambar 6. Ilustrasi Cara Kerja Sel Surya Dengan Prinsip p-n Junction .... 12
Gambar 7. Terminal Battery Control Unit ... 13
Gambar 8. Battery Control Unit Tampak Depan ... 16
Gambar 9. Komponen Dalam Battery Control Unit ... 17
Gambar 10. Battrey Control Unit Tampak Belakang... 17
Gambar 11.Terminal Sel Surya dan Inverter ... 19
Gambar 12. Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh ... 21
Gambar 13. Rangkaian Inverter 12 V(DC) / 220 V (AC) ... 23
Gambar 14. Modulasi Lebar Pulsa Tunggal ... 26
Gambar 15. Rangkaian Inverter 1000 W ... 26
Gambar 16. Bagian Output Inverter 1000 W ... 28
Gambar 17. Bagian Input Inverter ... 28
Gambar 18. Bentuk Gelombang Keluaran Inverter ... 28
Gambar 19. Perekat Plastik Elektrik ... 29
Gambar 20. Perekat Plastik Elektrik Tampak Atas ... 30
Gambar 21. Rangkaian Perekat Plastik Elektrik ... 30
Gambar 22. Perekat Plastik Elektrik ... 31
xii
Gambar 24. Purwarupa(Prototipe) Perekat Plastik Elektrik Dengan Daya
300 Watt Energi Surya ... 34
Gambar 25. Pengisian Battery Beban Terbuka ... 36
Gambar 26. Penggunaan Perekat Plastik Saat Surya Cerah ... 38
Gambar 27. Penggunaan Perekat Plastik Tanpa Surya ... 40
Gambar 28. Grafik Tegangan Masukkan Perekat Plastik Saat Operasi ... 41
Gambar 29. Grafik Tegangan Masukkan Inverter vs Arus Keluar Inverter 42 Gambar 30. Tegangan Keluaran Panel Surya Sirkuit Terbuka ... 42
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Waktu Arus Pengisian... 35
Tabel 2. Pengisiann Battrey Beban Perekat Terbuka... 37
Tabel 3. Penggunaan Perekat Plastik Saat Surya Cerah... 39
Tabel 4. Penggunaan Perekat Plastik Tanpa Surya ... 40
xiv
INTISARI
Sistem merupakan perangkat yang berfungsi merubah energi surya menjadi energi listrik bolak balik dan energi listrik searah yang berfungsi untuk sumber energi perekat plastik elektrik 300W, 220V, 50Hz dan penerangan. Sistem juga
menghasilkan sumber DC diantaranya, 3V, 6V, 12V, untuk penerangan dan satu sumber Universal Serial Bus (USB). Sistem belum berbentuk rancang bangun, tapi masih berupa prototipe (purwarupa), dengan alasan biaya. Walau berupa prototipe, sistem bisa beroperasi dengan baik. Sistem terdiri dari; panel surya, battery control unit, battery, inverter, perekat plastik elektrik (hand sealer). Beban yang dilayani merupakan beban yang terputus-putus, hanya on pada saat terjadi pemanasan, dan off pada saat pemanasan selesai. Pada saat pemanasan nikelin terjadi perekatan plastik. Sistem beroperasi dengan baik dan berkualitas. Perekatan plastik dapat dilakukan 30 kali per menit. Posisi potensiometer alat perekat plastik terbaik untukmutu terbaik adalah posisi 2,2.
xv
ABSTRACT
System is adevice that functions to transform solar energy into alternating
electrical energy that serves as an energy source plastic adhesive electrically (hand sealer)300 watt,220 Volt 50 Hzand also for lighting.the system also generates a DC sorce including,3V,6V,12V,wich can by used for lighting and a source of universal serial bus(USB).This system has not been shaped design,but steel a prototype(purwarupa)because of cost grounds.Although just a prototype,the system is able to operate properly.the system consists of;solar panels battery control unit,batteryinverter,electrical plastic adhesive(hand sealer).Expenses were served a fluctuate load that falters only in the even of the heating on and off when the heating is completed.when the Nikelin be heated,then the system will seal the plastic.This system has been able to operate properly and with quality.Plastic sealing in this system can operate 30 times per minute.the position of adhesive plastic (hand sealing) potensiometer best tool for the best quality is position 2.2.
16
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi listrik merupakan Suatu hal yang dibutuhkan di masa saat ini, hampir semua hal di dalam kehidupan sehari-hari membutuhkan energi listrik. Banyak sumber energi atau pembangkit yang ada saat ini namun kenyataannya masih banyak juga yang mengalami kekurangan energi listrik. Hal ini memaksa manusia untuk dapat menemukan energi yang terbarukan yang dapat digunakan secara berkala agar dapat mencukupi kebutuhann energi listrik bagi manusia dan pada dasarnya dengan menggunakan energi terbarukan dapat lebih menghemat biaya.
Energi surya merupakan salah satu energi terbarukan yang sumbernya sudah ada sejak dari dahulu kala, hanya saja di Indonesia sendiri pemanfaatannya belum begitu dimaksimalkan padahal potensi dari energi surya yang ada saat ini cukup besar jika mampu dioptimalkan dengan baik. Untuk itu diperlukan ide-ide untuk memanfaatkan energi tersebut karena ketersediannya sangat mudah ditemui, salah satu alat yang dapat digunakan untuk memanfaatkan cahaya matahari tersebut adalah Solar Cell.
Tenaga listrik dari cahaya matahari pertama kali ditemukan oleh Alexandre Edmund
Becquerel seorang ahli fisika Perancis pada tahun 1839. Temuannya ini merupakan cikal
bakal teknologi solar cell.
Sementara untuk mengubah energi surya yang gratis, teknologinya telah siap pakai, yang walau biaya awalnya relatip mahal namun sangat bermanfaat untuk masyarakat pedalaman yang produktif. Peralatan tersebut dapat dipakai untuk merekatkan plastik. Untuk hal tersebut dipakai perekat plastik elektrik dengan kapasitas 300W, 220V, 50Hz. Peralatan pendukung terdiri dari; panel surya, baterai kontrol unit, baterai, inverter, dan beberapa lampu untuk penerangan bila kerja dimalam hari. Dari alasan tersebut dibuat judul tugas akhir, “Purwarupa Power Supply Perekat Plastik Elektrik Energi Surya 300 W”.
B. Batasan Masalah
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis perlu membuat batasan-batasan masalah untuk menghindari pembahasan yang tidak perlu. Adapun pokok pembahasan masalah yang akan dibahas di dalam tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimana menentukan alat-alat pendukung, misalnya; panel surya, baterai kontrol unit, baterai, inverter, perekat plastik elektrik.
17
2. Bagaimana konfigurasi alat-alat pendukung tersebut, sehingga energi surya mampu diubah menjadi energi listrik bolak-balik, dan mampu menghasilkan energi panas untuk perekat plastik.
C. Tujuan
Adapun tujuan yang akan dicapai dalam tugas akhir ini antara lain:
1. Membuat sistem terpadu yang hemat energi dan ramah lingkungan dengan memanfaatkan energi surya.
2. Membuat sistem terpadu yang mudah dioperasikan dan sederhana perawatannya.
D. Manfaat
Adapun manfaat yang diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Untuk mempermudah proses pengerjaan pada industri rumahan pada saat terjadi pemadaman listrik.
2. Bisa dipakai di kampung pedalaman yang belum masuk sumber energi listrik untuk proses usaha rumahan.
3. Alat perekat plastik ini lebih praktis, kita tidak perlu memakai lilin karna kalau pakai perekat plastik ini rekatan plastik lebih rapi dari pada memakai lilin
E. Sistematika Penulisan
Untuk menjelaskan hasil perakitan dan pengujian sistem yang akan dibuat, maka laporan ini akan disusun dalam sistematika yang diharapkan mempermudah dengan memahami materi-materi yang akan disampaikan kepada pembaca.
Laporan ini terdiri dari lima bab yang masing-masing membahas mengenai pokok penting dalam perancangan dan perakitan proyek ini. Setiap bab mempunyai keterkaitan antara satu dengan yang lain. Bab-bab yang terkandung dalam laporan ini adalah:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang, pemilihan judul batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang teori dasar yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam pemahaman sistem kerja alat tersebut, seperti modul-modul dasar.
18
BAB III PERANCANGAN
Bab ini menjelaskan tentang tahap-tahap dalam pengerjaan serta cara pembuatan “ Purwarupa Power Supply Perekat Plastik Elektrik Energi Surya 300 W” dan menjelaskan bagian-bagian dari sistem tersebut.
BAB IV ANALISA
Bab ini menjelaskan tentang pengujian dan pengukuran pada peralatan yang direncanakan, apakah peralatan tersebut telah beroperasi dengan baik atau tidak.
BAB V PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan yang diperoleh dalam perencanaan dan pembuatan sistem ini, serta saran yang akan disampaikan kepada pembaca.
F. Teknik Pengumpulan Data
Dalam perancangan dan pembuatan purwarupa ini, penulis melakukan berbagai metode pembahasan, antara lain:
1. Persiapan dan orientasi
Mempersiapkan hal-hal yang diperlukan untuk kegiatan-kegiatan tugas akhir, membuat surat permohonan tugas akhir, membuat proposal, dan konsultasi pada dosen pembimbing.
2. Studi Kepustakaan
Melakukan studi kepustakaan mengenai karya akhir terutama: panel surya, baterai kontrol unit, baterai, inverter, perekat plastik elektrik.
3. Percobaan
Penulis melakukan percobaan dengan panel surya 100W, sebagai sumber energi listrik untuk disimpan dalam bentuk energi kimia dalam baterai dengan bantuan baterai kontrol unit. Energi listrik yang keluar dari baterai akan menuju inverter untuk diubah menjadi energi listrik bolak balik, agar dapat menjadi energi untuk memberi tenaga pada perekat plastik elektrik.
19
4. Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang akan digunakan untuk penyusunan laporan tugas akhir dengan cara:
a. Pengamatan langsung untuk pengisian baterai, yaitu tegangan dan arus keluaran panel surya.
b. Pengamatan langsung untuk tegangan keluaran baterai kontrol unit, yang menjadi masukan ke baterai.
c. Pengamatan langsung untuk tegangan keluaran baterai, yang menjadi masukan ke inverter.
d. Pengamatan langsung untuk tegangan keluaran inverter, yang menjadi masukan ke perekat plastik elektrik.
5. Analisis dan Evaluasi Data
Data yang diperoleh akan dianalisis dan dievaluasi secara bersama-sama dengan dosen pembimbing.
6. Asistensi
Mendiskusikan hasil penulisan tugas akhir kepada dosen pembimbing untuk melakukan.
7. Penulisan Laporan
Hasil pembahasan tugas akhir yang telah disetujui oleh dosen pembimbing segera dapat dijilid.
