PENGUJIAN SISTEM SIRKULASI AIR UNTUK TANAMAN HIDROPONIK
MENGGUNAKAN LISTRIK DARI PANEL SURYA
Fadilah Rahmad1), Chalilullah Rangkuti2)
1 2)Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti
E-mail:fadilah_rahmad@windowslive.com
Abstrak
Sistem pembangkit listrik tenaga surya dimanfaatkan untuk mengkonversi energi cahaya matahari menjadi energi listrik, energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengatur sirkulasi air metode tanam hidroponik. Akibat berkurangnya lahan diperkotaan teknik penanaman hidroponik sangat cocok untuk masyarakat perkotaan. Perancangan pengatur sirkulasi air metode tanam hidroponik menggunakan panel surya sebagai pengkonversi energi, Solar charge control sebagai pengatur keseimbangan arus listrik dan pompa yang beroperasi selama 24 jam per hari sebagai penggerak sirkulasi air. Penelitian yang dilakukan adalah memanfaatkan panel surya sebagai pembangkit listrik alternatif yang digunakan untuk menjalankan pompa air. Pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait variasi intensitas cahaya dan ketahanan baterai untuk dapat menyuplai beban dalam waktu 24 jam setiap hari. Pengamatan lainnya adalah pengambilan data terkait variasi output daya dari baterai terhadap kapasitas aliran air yang di hasilkan pompa.
Kata kunci:Panel surya, Hidroponik, Pompa
Pendahuluan
Hidroponik merupakan cara bertanam menggunakan media air sehingga tidak memerlukan tanah atau area yang luas, Hidroponik adalah metode budidaya dengan menggunakan air yang diperkaya dengan nutrisi, hidroponik tidak memerlukan pemakaian herbisida dan peptisida beracun sehingga lebih ramah lingkungan.
Metode tanam hidroponik sangat cocok diterapkan untuk daerah perkotaan yang sempit akan lahan, kebanyakan masyarakat perkotaan berprofesi sebagai pegawai kantoran atau pengusaha, selain itu bisa diaplikasikan untuk daerah pesisir atau pinggir pantai, kondisi tanahnya kurang subur karena tanah berpasir, metode tanam hidroponik bisa membantu untuk mengatasi masalah tersebut. Meskipun metode hidroponik sudah tidak asing tetapi kebanyakan orang masih belum tahu tentang metode hidroponik, kurangnya sosialisasi pemerintah dan semakin berkurangnya minat masyarakat perkotaan untuk menekuni profesi sebagai petani menyebabkan metode hidroponik kurang berkembang pesat di Indonesia. Tanaman yang bisa ditanam dalam metode hidroponik diantaranya sawi, tomat, bayam dan bawang merah.
Studi Pustaka
Penelitian Terdahulu
Penelitian yang dilakukan oleh Junaidi, Hasyim Asy’ari ST.MT dan Agus Supardi ST.MT dalam jurnal yang berjudul ”Kinerja Pompa air Dc Berdasarkan Intensitas Tenaga Surya” menjelaskan bahwa semakin dalamnya sumber air, maka kinerja pompa air akan semakin meningkat dan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pengisian bejana lebih. Selain itu kinerja panel surya kurang maksimal dapat dikarenakan beban yang lebih besar dibandingkan dengan kapasitas yang dihasilkan oleh panel surya, sehinggal panel surya memerlukan baterai untuk menyuplai beban.
Penelitian yang dilakukan oleh Alfi, Achmad dalam jurnal yang berjudul ”Sistem Pengatur Sirkulasi Air Otomatis Metode Tanam Hidroponik Menggunakan Tenaga Surya” menjelaskan bahwa jika arus yang dihasilkan panel surya kurang mencukupi arus beban maka kekurangan arus akan disuplai oleh aki dan saat arus yang dihasilkan oleh panel surya melebihi arus beban maka sisa arus akan dialirkan ke aki, keseimbangan arus sistem akan dikontrol oleh charge kontrol.
Berdasarkan studi literatur dari penelitian terdahulu yang dilakukan tentang sistem panel surya sebagai penghasil listrik untuk menggerakan pompa dengan berbagai variasi. Pada penelitian ini, akan dilakukan penelitian pengaruh perbedaan daya masuk yang diberikan dari baterai ke pompa terhadap head dan efisiensi yang dihasilkan pompa.
Rumus-rumus yang digunakan
Panel Surya Arus listrik
[1] Daya listrik
P = V . I [2]
Teganganlistrik
V = I . P [3]
Keterangan : V = Tegangan panel surya (V)
P = Daya panel surya (W)
I = Arus panel surya (A)
Pompa
Kapasitas aliran pada pompa
[4] Keterangan : Vdr = Kecepatan aliran discharge (
Q = Kapasitas aliran air
A = Luas permukaan selang (m)
Prinsip KerjaPanel Surya
Sel surya tersusun dari beberapa lapisan diantaranya cover glass digunakan untuk melindungi panel surya dari debu dan hujan, lapisan antireflektif digunakan untuk mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor, kontak metal sebagai kontak negatif dari panel surya, material semikonduktor dengan bahan silikon diguakan untuk menyerap cahaya matahari dan substract untuk menopang seluruh komponen panel surya, panel surya dapat menghasilkan listrik karena memilik p-n junction yang berfungsi untuk menghasilkan medan listrik dengan bantuan cahaya matahari.
Daya listrik yang dihasilkan oleh modul surya bergantung pada besar kecilnya intensitas cahaya yang diperoleh oleh modul surya, untuk mengantisipasi saat modul surya menghasilkan daya yang kecil maka diperlukan baterai dengan kapasitas yang lebih besar sistem pengecasan aki diatur oleh charge control yang menghindarkan baterai dai kerusakan akibatovercharged.
Metodologi Penelitian
Pengujian yang dilakukan pada panel surya terkait besaran arus dan tegangan yang dihasilkan panel surya terhadap intensitas cahaya matahari. Pengujian dilakukan selama 3 hari dimulai dari jam 7:00 pagi sampai jam 17:00 sore.
Pengujian yang dilakukan pada pompa yaitu membandingkan head dan efisiensi yang dihasilkan dengan daya listrik yang berbeda, yaitu 5W, 10W dan 15W.
Pengambilan Data Pengujian
Panel Surya
o Intensitas cahaya matahari
Pengambilan data ini bertujuan untuk mengetahui radiasi sinar matahari di Jakarta khususnya di lingkungan kampus Trisakti. Pengambilan data menggunakan solar power meter.
07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Hari Pertama Hari Kedua Hari Ketiga
Pompa
ProsedurPengujian
1. Menghubungkan kabel pompakesolar charge controller yang telah terhubung kebaterai.
2. Mencatat hasil volume air dengan menggunakan gelas ukur.
3. Melakukan perhitungan head total pompa dan efisiensi yang didapatkan.
Gambar 2. Skematik alat pengujian
Pada Gambar 2 ditunjukkan gambar skematik dari peralatan hidroponik yang telah dirancang dan dibuat sebagai peralatan dalam pengujian. Listrik dari panel surya disimpan dalam baterai dan kemudian listrik ini digunakan untuk mengerakkan pompa sirkulasi air hidroponik.
Hasil dan Pembahasan
o Pengambilan Data Terkait Volume dan Kapasitas Aliran Air
Tabel 1 Pompa menggunakan daya 5W
Waktu (s)
(Detik) Volume (ml) Volume (m3)
Kapasitas Aliran Air (
2 100 ml 0,0001 m3 5×10-5
4 200 ml 0,0002 m3 5×10-5
6 250 ml 0,00025 m3 4,17×10-5
8 300 ml 0,0003 m3 3,75×10-5
10 400 ml 0,0004 m3 4×10-5
0
Gambar 3. Volume Air Terhadap Waktu dari Pompa Menggunakan Daya 5W, 10W dan 15W
Dari pengambilan data percobaan pertama dengan daya 5W,10W dan 15W terlihat sangat berpengaruh karena perbedaan daya yang menyuplai beban terhadap kapasitas yang di peroleh dengan tiga variable beban diatas. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi daya yang digunakan yang semakin banyak kapasitas air yang diperoleh.
Kesimpulan
Dari hasil pengujian panel surya 50Wp dan pengisian baterai, didapat beberapa kesimpulan:
1. Intensitas cahaya matahari yang diukur menggunakan solar power meter berpengaruh besar terhadap arus dan daya yang dihasilkan panel surya, dimana bila intensitas cahaya tinggi arus dan daya yang dihasilkan juga tinggi, bila intensitas cahaya rendah arus dan daya yang dihasilkan juga rendah.
2. Keuntungan menggunakan solar power controller adalah daya tahan baterai bisa menjadi lebih lama karena solar power controller dapat menyeimbangkan listrik yang masuk ke baterai menjadi stabil.
Dari hasil pengujian pompa dengan daya 15W, 10W dan 5W, didapat beberapa kesimpulan:
1. Variasi daya yang diberikan kepada pompa berpengaruh terhadap kapasitas aliran pompa (Q). Semakin besar daya yang diberikan maka semakin besar pula kapasitas air yang dihasilkan.
Daftar pustaka
Alfi. 2016. Sistem Pengatur Sirkulasi Air Otomatis Menggunakan Tenaga Surya. Tugas Akhir. Teknik Elektro. UMS. Surakarta
Qaish, M. A. 2015. Temperature effect on photovoltaic modules power drop. Al-khawarizmi engineering journal., 11, 62-73.
Arif, H. 2017. Pengaruh Perubahan Ukuran Diameter Pipa Pembuangan (Discharge) Terhadap Performa Pompa Benam SS2100-DBLY. Tugas Akhir. Teknik Mesin. Universitas Trisakti. Jakarta
