i
PENGUJIAN SUDUT KEMIRINGAN OPTIMALPHOTOVOLTAIC
DI WILAYAH PURWOKERTO
HALAMAN JUDUL
SKRIPSI
Skripsi diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro
Disusun Oleh :
MAULDIAN WIDODO
1203030006
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
v INTISARI
Pemanfaatan energi matahari dalam pembangkitan energi listrik telah banyak dilakukan dengan menggunakan panel sel surya, namun panel sel surya yang terpasang selama ini masih bersifat statis (tidak mengikuti pergerakan matahari). Untuk mengatasi keterbatasan pada panel surya yang statis, maka akan dilakukan pengujian panel sel surya yang dapat mengikuti pergerakan matahari menggunakan perhitungan lintang, sudut deklinasi, sudut jam matahari, sudut azimuth matahari, dan sudut kemiringan dengan mengubah posisi kemiringan panel surya (photovoltaic) mengikuti pergerakan matahari sesuai perhitungan.
Parameter yang diukur pada saat pengujian berupa arus hubung singkat (Isc), tegangan rangkaian terbuka (Voc) dan daya keluaran (Pout). Kemudian membandingakan berapa nilai arus hubung singkat (Isc), tegangan rangakian terbuka (Voc), dan daya keluaran (Pout) pada panel surya (photovoltaic) saat posisi mengikuti arah pergerakan matahari dengan panel surya saat posisi horizontal.
Dari hasil pengujian panel surya (photovoltaic) yang telah dilakukan, sudut optimal yang diukur di wilayah Purwokerto berkisar antara -22̊ sampai 0̊, pada pukul 11:00 sampai dengan 12:00 dan daya yang dihasilkan sebesar 42,6 Watt hingga 46,5 Watt. Panel surya mengikuti pergerakan arah matahari menghasilkan nilai yang lebih besar dibandingan panel surya dengan posisi horisontal (diam), hal ini dikarenakan panel surya saat mengikuti arah pergerakan matahari akan selalu memposisikan menghadap matahari sehingga akan tetap dapat menangkap pancaran matahari secara maksimal.
vi
ABSTRACT
Utilization of solar energy in electric energy generation have been carried out by using solar cell panels, but solar cell panels are installed for this is still to be static (not following the movement of the sun). To overcome the limitations of static solar cell panels, then at the end of this research task will be designed solar cell panels Tht can follow the movement of the sun by using calculations of latitude, declination angle, sunlight angle, solar azimuth angle, and slope angle by changing the position of the solar panels (photovoltaic) following the movement of the sun According to calculation .
The parameters measured during the test are short circuit current (Isc), open circuit voltage (Voc) and output power (Pout). Then compare the value of short circuit current (Isc), open range voltage (Voc), and output power (Pout) on solar panel (photovoltaic) when the position following the direction of movement of the sun with solar cell panel when horizontal position.
Ftom the result of testing solar cell panel have been done, the optimum angle measured in Purwokerto ranged from -22̊ to 0̊, at 11:00 to 12:00 and the power generated by 42.6 Watt to 46.5 Watt . Solar panels follow the direction of the sun resulting in greater value compared to solar panels with horizontal position (silent), this is because solar panels when following the direction of the movement of the sun will always positioned facing the sun so it will still be able to capture the radiation of the sun to the fullest.
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini pada waktu yang telah ditetapkan. Tidak lupa shalawat dan salam penulis panjatkan kepada junjungan agung Nabi Muhammad SAW serta kepada para sahabat, keluarga serta umatnya sampai di akhir zaman.
Penulisan skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Judul yang penulis ajukan adalah “Pengujian Sudut Kemiringan OptimalPhotovoltaicDiwilayah Purwokerto”.
Penulis menyadari bahwa keberhasilan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga dapat menyelesaikan skripsi.
2. Keluarga, Bapak Didik Darmanto, Ibu Badariyah yang selalu memberikan semangat, memberikan dukungan serta selalu mendoakan selama melaksanakan skripsi.
3. Bapak Winarso selaku Ketua Program Studi yang selalu memberi dukungan kepada mahasiswanya.
viii
5. Bapak Itmi Hidayat Kurniawan sebagai pembimbing yang sudah berpengalaman memberi banyak ilmu dari awal hingga akhir pelaksanaan skripsi.
6. Staf TU yang membantu dalam hal administratif.
ix DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
INTISARI... v
ABSTRACT... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penulisan ...4
1.6 Metode Penulisan... 5
1.7 Sistematika Penulisan ...5
BAB II DASAR TEORI ... 8
2.1 Tinjauan Pustaka... 8
2.2 Distribusi Radiasi Matahari ... 9
x
2.4 Pengaruh Posisi Panel Surya (Photovoltaic) terhadap pergerakan
arah matahari ... ....12
2.5 Pengaruh Revolusi Bumi ...16
2.6 Photovoltaic (PV) ... 18
2.6.1 Prinsip Kerja Panel Surya (Photovoltaic)... 20
2.6.2 JenisSolar Cell... 25
2.6.2.1 SilikonCrystalline... 25
2.6.2.2 Teknologi Sel Film Tipis ... 27
2.6.3 Sifat-sifat Elektrik padaPhotovoltaic... 29
2.6.4 Karakteristik dariPhotovoltaic... 31
2.7 Karakteristik Tegangan-Arus PadaPhotovoltaic...32
2.8 Daya Dan Efisiensi PadaPhotovoltaic...33
2.11Fill Factor(FF)...34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 37
3.1 Diagram Alir Penelitian... 37
3.2 Jalan Penelitian ... 38
3.2.1 Tahap Persiapan... 38
3.2.2 Tahap Pengujian ... 38
3.2.3 Tahap Pengolahan Data ... 39
3.3 Metode Pengumpulan Data... 40
3.4 Data Teknis PeralatanPhotovoltaicdan Alat Ukur Yang Dipakai ... 40
BAB IV ANALISA DATA... 43
xi
4.2 Grafik Data Hasil Pengujian Panel Surya Mengikuti
Pergerakan Arah Matahari ... 47
4.3 Perbandingan Hasil Pengujian Panel Surya Posisi Mengikuti Arah Matahari Degan Panel Surya Posisi Horisontal ... 54
4.4 Perbandingan Hasil Pengujian Panel Surya... 58
4.4.1 Perbandingan Tegangan Panel Surya (Voc) ... 58
4.4.2 Perbandingan Arus Hubing Singkat Panel Surya (Isc) ... 59
4.4.3 Perbandingan Daya Keluaran Panel Surya (Pout)... 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 63
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Distribusi Radiasi Matahari Sampai Kepermukaan Bumi ... 10
Gambar 2.2 Beberapa Sudut Penting Energi Surya ... 15
Gambar 2.3 Pergerakan Bumi Mengelilingi Matahari ... 16
Gambar 2.4 Contoh SelPhotovoltaic... 20
Gambar 2.5 Struktur Kristal Silikon Dan Konduktivitas Intrinsik ... 21
Gambar 2.6 Konduksi Ekstrinsik pada Silikonn-dopeddanp-doped... 22
Gambar 2.7 Pembentukan Daerah Muatan Ruang pada Sambungan p-n melalui Difusi Elektron dan Lubang ... 23
Gambar 2.8 Proses Pembangkit Energi Listrik Pada SebuahPhotovoltaic... 24
Gambar 2.9 Sel SuryaMonocrystalline... 26
Gamabr 2.10 LapisanPolycristallinetanpa Pelapisan AR dan LapisanPolycristallinedengan Pelapisan AR ... 27
Gambar 2.11 Struktur Lapisan SelAmorphous... 28
Gambar 2.12 Pengaruh Iradiasi, E pada Karakteristik I-V dari Sel Surya... 29
Gambar 2.13 Kemampuan Photovoltaic Pada Beberapa Variasi Temperaatur Dengan Irradiance 1000 Watt/m2 ... 30
Gambar 2.14 Karakteristik Tegangan Arus dan Kurva Daya ... 32
Gambar 2.15 Karakteristik Tegangan-Arus pada SilikonPhotovoltaic... 33
xiii
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian panel surya ... 37
Gambar 3.2 Skema Pengukuran Panel Surya... 39
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Sudut Jam Matahari Terhadap Waktu... 47
Gambar 4.2 Grafik Hubungan SudutAzimuthMatahari Terhadap Waktu ... 48
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Sudut Kemiringan Panel Surya Terhadap Waktu ... 49
Gambar 4.4 Grafik Hubungan intensitas cahaya matahari terhadap waktu ... 50
Gambar 4.5 Grafik Hubungan Arus Hubung Singkat terhadap waktu ... 51
Gambar 4.6 Grafik Hubungan Tegangan Rangkaian Terbuka (Voc) Terhadap Waktu ... 52
Gambar 4.7 Grafik Hubungan Daya Keluaran Terhadap Waktu ... 53
Gambar 4.8 Grafik perbandingan arus hubung singkat terhadap waktu ... 54
Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Tegangan Rangkaian Terbuka Terhadap Waktu ... 55
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Daya Keluaran Terhadap Waktu... 57
Gambar 4.11 Perbandingan Tegangan (Voc) dari data percobaan 1, percobaan 2, dan perconaan 3 ... 58
Gambar 4.12 Perbandingan Arus Hubung Singkat (Isc) Dari Data Percobaan 1, Percobaan 2, Percobaan 3... 59
xiv DAFTAR TABEL
