Analisis Perbandingan Karakteristik Panel Surya Berdasarkan Material Penyusun dan Intensitas Cahaya Chapter III V

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1

Tempat dan Waktu

Penelitian dilaksanakan di lantai 4 gedung program studi Magister Teknik

Mesin USU dan simulasi di komputer pada tanggal 24 Oktober 2016, 25 Oktober

2016, 26 Oktober 2016, 27 Oktober 2016, 28 Oktober 2016 dan 31 Oktober 2016.

Waktu pengukuran masing-masing pukul 11.45

–

14.05 WIB.

3.2

Data dan Peralatan

Data yang diperlukan adalah data spesifikasi panel surya, data temperatur

panel, dan data intensitas radiasi matahari (diperoleh dari laboratorium program

studi Magister Teknik Mesin USU). Peralatan yang diperlukan pada penelitian ini

adalah perangkat lunak

PSIM versi 9.0.3.400, multimeter digital,

pyranometer

,

thermometer infrared

, dan panel surya silikon polikristal.

Gambar 3.1 Peralatan penelitian

Gambar 3.1 merupakan perlatan yang digunakan yaitu multimeter, pyranometer,

thermometer infrared, dan panel surya silikon polikristal.

Tabel 3.1 Spesifikasi panel surya material silikon

Arus pada daya maksimum / I

mpp

(DC)

5.33 A

Toleransi output

0

–

(+ 3%)

Temperatur nominal kerja

(-40)

–

85

0

C

Berat

8.8 KG

Tegangan sistem maksimum (DC)

1000 V

Arus fuse maksimum

15 A

Teknologi sel

Poly

–

Si

Dimensi

0.674 m x 1.063 m

Tabel 3.1 memperlihatkan data panel surya yang meliputi daya maksimum, V

oc

,

I

sc

, dan lain-lain. Tegangan sistem maksimum yaitu tegangan total yang dapat

dihasilkan jika dibuat menjadi suatu sistem (rangkaian beberapa panel surya).

Sistem tersebut dapat terdiri dari rangkaian seri atau paralel. Misalnya ada 44 unit

panel surya (V

oc

= 22.54) yang dihubungkan secara seri, maka tegangan sistem

yaitu 991.76 V

≈ 1000 V.

3.3

Variabel Yang Diamati

Dalam penelitian ini, variabel yang diamati & dianalisa yaitu arus hubung singkat

(I

sc

), tegangan rangkaian terbuka (V

oc

), daya keluaran (P

out

), & efisiensi (

η

).

3.4

Prosedur Penelitian

3.4.1 Prodesur Penelitian Metode Pengukuran

Prosedur penelitian metode pengukuran dijelaskan melalui diagram alir berikut.

Gambar 3.2 memperlihatkan tahapan penelitian dengan metode pengukuran mulai

awal sampai akhir. Rangkaian percobaan metode pengukuran dapat dilihat pada

gambar berikut ini.

Gambar 3.3 Rangkaian metode pengukuran

Gambar 3.3 merupakan gambar rangkaian percobaan metode pengukuran yang

memperlihatkan bagaimana rangkaian untuk mengukur keluaran panel surya.

3.4.2 Prodesur Penelitian Metode Simulasi

Prosedur penelitian metode simulasi dapat dijelaskan melalui diagram alir berikut.

Gambar 3.4 Diagram alir metode simulasi

Gambar 3.4 memperlihatkan tahapan penelitian dengan metode simulasi mulai

awal sampai akhir. Rangkaian percobaan metode simulasi dapat dilihat pada

Gambar 3.5 Rangkaian metode simulasi

Gambar 3.5 merupakan gambar rangkaian metode simulasi yang terdiri dari panel

surya, amperemeter dan voltmeter.

Gambar 3.6 Simulasi data metode simulasi

Gambar 3.6 merupakan gambar simulasi data metode simulasi yang

menunjukkan keluaran dari panel surya. Setelah melaksanakan prosedur

penelitian tersebut dengan benar, maka akan diperoleh data yang diinginkan yaitu

nilai karakteristik arus dan tegangan.

Untuk mendapatkan nilai daya keluaran, daya masukan dan juga efisiensi

panel surya pada pengukuran, maka perlu dilakukan pengolahan data atau

kalkulasi dari data yang telah diperoleh. Pengolahan data tersebut dilakukan

dengan menggunakan rumus yang tersedia. Setelah pengolahan data baik data dari

hasil pengukuran maupun simulasi selesai dilakukan, maka seluruh variabel data

yang diinginkan telah diperoleh. Selanjutnya dapat dilakukan analisis

perbandingan nilai karakteristik panel surya berdasarkan material melalui metode

pengukuran dan simulasi. Dari hasil analisis dapat ditarik kesimpulan terkait

pengaruh material, intensitas cahaya dan temperatur panel terhadap nilai

karakteristik panel surya yang dihasilkan, serta dapat menarik kesimpulan

material mana yang mempunyai karakteristik lebih baik dan dapat digunakan

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Setelah prosedur penelitian dan kalkulasi data telah dilakukan dengan

benar, maka akan diperoleh variabel data yang diinginkan yaitu nilai karakteristik

arus hubung singkat, tegangan rangkaian terbuka, daya keluaran, daya masukan,

dan juga efisiensi panel surya untuk material silikon dan material thin film.

Data yang diperoleh tersebut selanjutnya dapat dibandingkan berdasarkan

metode. Data tersebut juga dapat dibandingkan dengan parameter kondisi cuaca

yang mempengaruhi (radiasi matahari) dan juga temperatur panel. Adapun hasil

penelitian yang telah dilakukan selama 6 hari dan juga perbandingan nilai

karakteristik dapat dilihat pada tabel serta gambar berikut ini.

Tabel 4.1 sampai 4.6 merupakan data hasil pengukuran material silikon

selama 6 hari yang terdiri dari data waktu, radiasi matahari, temperatur panel,

arus, tegangan, daya keluaran, luas panel, daya masukan, dan efisiensi. Tabel 4.7

sampai 4.12 merupakan data hasil simulasi material thin film selama 6 hari. Data

radiasi matahari, temperatur panel, arus, tegangan diperoleh dari pengukuran dan

juga simulasi. Data daya keluaran, daya masukan, efisiensi diperoleh dari

4.1 Karakteristik Material Silikon

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran material silikon senin 24 oktober 2016

No Waktu

4.2 Karakteristik Material Thin Film

Tabel 4.7 Data hasil simulasi material thin film senin 24 Oktober 2016

4.3 Pembahasan & Analisis Perbandingan Nilai Karakteristik I-V

Berikut ini adalah kurva perbandingan arus dan tegangan yang dihasilkan panel

surya yang nilainya sesuai tabel data yang diperoleh.

Gambar 4.1 Kurva I-V senin 24 oktober 2016

Gambar 4.2 Kurva I-V selasa 25 oktober 2016

Gambar 4.4 Kurva I-V kamis 27 oktober 2016

Gambar 4.5 Kurva I-V jumat 28 oktober 2016

4.4 Pembahasan & Analisis Perbandingan Nilai Karakteristik P-V

Berikut ini adalah kurva perbandingan daya dan tegangan yang dihasilkan panel

surya yang nilainya sesuai tabel data yang diperoleh.

Gambar 4.7 Kurva P-V senin 24 oktober 2016

Gambar 4.8 Kurva P-V selasa 25 oktober 2016

Gambar 4.10 Kurva P-V kamis 27 oktober 2016

Gambar 4.11 Kurva P-V jumat 28 oktober 2016

Dari data yang diperoleh pada tabel 4.1 sampai 4.12, dapat kita lihat

bahwa apabila intensitas radiasi matahari yang diperoleh sel surya berkurang atau

melemah, maka besar tegangan dan arus listrik yang dihasilkan juga akan

menurun. Penurunan tegangan relatif lebih kecil dibandingkan penurunan arus

listrik.

Dapat dilihat juga bahwa arus meningkat secara signifikan terhadap

peningkatan radiasi matahari, sementara kenaikan tegangan terjadi secara

perlahan. Akibatnya daya maksimum meningkat sejalan dengan radiasi dan

dengan begitu efisiensi akan lebih baik pada radiasi yang tinggi.

Temperatur panel surya juga mempengaruhi kinerja panel surya dan juga

efisiensi. Tegangan yang dihasilkan dari panel surya juga dipengaruhi oleh

temperatur. Semakin besar temperatur panel surya maka tegangan yang dihasilkan

akan berkurang, tetapi sebaliknya arus listrik mengalami peningkatan dengan

penambahan temperatur. Jadi, ketika suhu pada panel meningkat, maka arus

hubung singkat meningkat tetapi tegangan rangkaian terbuka menurun terhadap

suhu. Jika temperatur permukaan panel surya semakin rendah maka tegangan

yang dihasilkan oleh panel surya akan semakin besar.

Gambar 4.1 sampai gambar 4.12 merupakan gambar perbandingan nilai

karakteristik panel surya. Dari hasil perbandingan nilai arus, tegangan dan daya

yang dihasilkan untuk material silikon dan juga thin film, dapat disimpulkan

bahwa nilai keluaran panel surya material silikon lebih tinggi dibandingkan thin

film. Hal ini menunjukkan bahwa material silikon lebih baik dalam penyerapan

energi matahari dan juga konversi energi listrik. Jadi, secara umum karakteristik

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian, maka dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1.

Akurasi nilai karakteristik yang dihasilkan panel surya melalui pengukuran

atau simulasi, ditentukan oleh keakuratan pembacaan alat ukur dan juga

software yang digunakan.

2.

Nilai intensitas radiasi matahari, dan temperatur panel surya berbeda setiap

waktu dan nilai tersebut mempengaruhi nilai keluaran panel surya.

3.

Untuk material silikon, nilai tertinggi yang dicapai masing-masing untuk arus

hubung singkat yaitu 6.96 A, untuk tegangan rangkaian terbuka yaitu 20.20 V

dan untuk daya keluaran yaitu 131.22 W.

4.

Untuk material thin film, nilai tertinggi yang dicapai masing-masing untuk arus

hubung singkat yaitu 4.62 A, untuk tegangan rangkaian terbuka yaitu 16.42 V

dan untuk daya keluaran yaitu 59.44 W.

5.

Dari hasil perbandingan secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa nilai

keluaran panel surya material silikon lebih tinggi dibandingkan thin film. Jadi,

secara umum karakteristik material silikon lebih baik dibandingkan thin film.

5.2 Saran

Adapun saran yang diharapkan untuk pengembangan tugas akhir ini adalah yaitu

pengambilan data perlu dilakukan dengan bantuan alat/software untuk mencatat