Analisis Performa Modul Solar Cell Dengan Penambahan Reflector Cermin Datar.

(1)

(2)

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

xxvii

COVER ... i

KATA PENGANTAR ... ii

SAMBUTAN REKTOR ... iii

SAMBUTAN DEKAN ... iv

REVIEWER ... v

PANITIA ... vii

JADWAL ACARA ... viii

DAFTAR ISI ... xxvii KEYNOTE SPEAKER ... xlix

BIDANG KONVERSI ENERGI

NO JUDUL KODE

1 Genset dengan bahan bakar co-gasifikasi downdraft kulit kopi dan batubara KE 01

2 Unjuk Kerja Pengering Surya Tipe Rak Pada Pengeringan Kerupuk Kulit Mentah KE 02

3 Analisis Unjuk Kerja Sistem Turbin Gas Mikro Bioenergi Proto X-3 Berbahan Bakar LPG KE 04

4 Optimasi periode data berdasarkan time constant pada pengujian unjuk kerja termal kolektor

surya pelat datar KE 06

5 Pengembangan Model Matematika Kinetika Reaksi Torefaksi Sampah KE 07

6 PENGGUNAAN GAS SEBAGAI BAHAN BAKAR PADA SEPEDA MOTOR BERMESIN INJEKSI KE 10

7 STUDI NUMERIK KARAKTERISTIK ALIRAN GAS-SOLID DAN PEMBAKARAN PADA TANGENTIALLY

FIRED PULVERIZED-COAL BURNER DENGAN VARIASI SUDUT TILTING KE 11

8 Pemanfaatan Panas Buang Kondenser pada Pengering Beku Vakum KE 12

9 Sistem Pendingin Adsorpsi dengan Single Bed Adsorber KE 13

10 Penerapan Evaporative Cooling Untuk Peningkatan Kinerja Mesin Pengkondisian Udara Tipe

Terpisah (AC Split) KE 14

11 Penggunaan Thermal Energy Storage sebagai Penyejuk Udara Ruangan dan Pemanas Air pada

Residential Air Conditioning Hibrida KE 15

12 Studi Eksperimental tentang Karakteristik Turbin Angin Sumbu Vertikal Jenis Darrieus-Savonius KE 17

13 PENGARUH KONSENTRASI GARAM TERHADAP KARAKTERISITIK ALIRAN DUA FASE GAS DAN AIR KE 22

14 Karakteristik Pembentukan Cincin Vorteks pada Jet Sintetik akibat Perubahan Frekwensi Eksitasi

pada Aktuator Ber-cavity Kerucut KE 23

15 KAJI TEORITIK KONSUMSI GAS LPG SEBAGAI SUMBER PANAS PADA PETERNAKAN AYAM BROILER

TIPE KANDANG TERTUTUP (CLOSED HOUSE) KE 24

16 STUDI AWAL GASIFIKASI SERBUK KAYU PADA OPEN TOP STRATIFIED DOWNDRAFT GASIFIER KE 25

17 Prototipe Sistem Pengering Cengkeh Dengan Energi Surya KE 26

18 Drag Reduction in Flow Separation Using Plasma Actuator in Cylinder Models KE 28

19 PENGARUH VARIASI NORMALITAS AKTIVATOR PADA AKTIVASI NaOH-FISIK ADSORBEN FLY ASH

(3)

Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

xxviii

20 PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN AWAL TIPE STRAIGHT PADA MINYAK KELAPA TERHADAP

SUDUT SEMPROT NOSEL KE 30

21 Analisis Beban Thermal Rancangan Mesin Es Puter Dengan Kompresor ½ PK Untuk Skala Industri

Rumah Tangga KE 32

22 Rancang Bangun Kondenser pada Pengering Beku Vakum KE 34

23 ANALISIS PERFORMANSI KOLEKTOR SURYA PEMANAS AIR DENGAN PELAT KOLEKTOR BENTUK-V KE 35

24 Analisa Performansi Kolektor Surya Pelat Bergelombang untuk Pengering Bunga Kamboja KE 37

25 Pengaruh Jarak Concentric dan Eccentric Reducer Pada Sisi Isap Pompa Sentrifugal Terhadap

Gejala Kavitasi KE 38

26 Karakterisasi Pembentukan Deposit pada Ruang Bakar Mesin Diesel Dengan Metode Tetesan Pada

Pelat Panas KE 40

27 Pengujian Performa Sistem Pendingin Absorpsi dengan Energi Panas Matahari di Universitas

Indonesia Depok KE 41

28 Karakteristik Aliran dan Perpindahan Panas Campuran Air dan Minyak Nabati untuk aplikasi

sebagai refigeran sekunder KE 42

29 PENGGUNAAN SOLAR COLLECTOR SEBAGAI PEMANAS AWAL DAN PIPA KONDENSAT SEBAGAI HEAT

RECORVERY PADA BASIN SOLAR STILL UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI KE 43

30 Analisis Performa Modul Solar Cell Dengan Penambahan Reflector Cermin Datar KE 44

31 Karakteristik Api Premiks Biogas pada Counterflow Burner KE 45

32 Theoretical Study of Forced Convective Heat Transfer in a Hexagonally Configured

Seven-Vertical-Rod Bundle in Zirconia-Water Nanofluid KE 47

33 KAJI EKSPERIMENTAL ALAT PENGOLAHAN AIR LAUT MENGGUNAKAN ENERGI SURYA UNTUK

MEmproduksi GARAM Dan AIR TAWAR KE 48

34

ANALISIS KARATERISTIK PEMBAKARAN BRIKET ARANG LIMBAH INDUSTRI KELAPA SAWIT dengan VARIASI BAHAN PEREKAT (BINDER) KANJI dan TAR MENGGUNAKAN METODE THERMOGRAVIMETRI ANALYSIS (TGA)

KE 50

35 PENINGKATAN HASIL EKSTRAKSI MINYAK NILAM DENGAN METODE HYDRO-STEAM MICROWAVE

DISTILLATION KE 51

36 PENGARUH VARIASI KEMIRINGAN SUDUT TURBULATOR TERHADAP LAJU PERPINDAHAN PANAS

PADA ALAT PENUKAR KALOR ALIRAN BERLAWANAN (COUNTER FLOW HEAT EXCHANGER) KE 52

37 Pengaruh Variasi Luas Heat Sink Terhadap Densitas Energi dan Tegangan Listrik Thermoelektrik KE 53

38 EFEKTIFITAS PERPINDAHAN PANAS PADA DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER DENGAN GROOVE KE 54

39 Penentuan Sub-sub Pola Aliran StratifiedAir-Udara pada Pipa Horisontal MenggunakanPengukuran

Tekanan KE 56

40 Distribusi Temperatur Pada Microwave menggunakan Metode CFD KE 57

(4)

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Analisis Performa Modul

Solar Cell

_{Dengan Penambahan}

Reflector

Cermin Datar

Made Sucipta

1,a*

,

Faizal Ahmad

2,b

dan Ketut Astawa

3,c

1,2,3

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Badung – Bali (80362)

a

m.sucipta@gmail.com, bfaizalahmad1025@gmail.com, cawatsa@yahoo.com

Abstrak

Photovoltaic adalah salah satu metode pengkonversi energi matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan material semikonduktor. Sistem photovoltaic ini menggunakan solar cell yang dapat menghasilkan energi listrik secara langsung dari matahari. Untuk memaksimalkan energi listrik yang diperoleh dari modul solar cell, salah satu teknik yang dapat diterapkan adalah dengan menambah luas permukaan tangkap sinar matahari pada sisi bidang modul solar cell dengan pemanfaatan cermin datar yang berfungsi sebagai reflector sinar matahari. Pada penelitian ini,

reflector tersebut dipasang mengelilingi seluruh bidang modul solar cell dengan kemiringan tertentu. Sedangkan luasan cermin datar yang digunakan sebagai reflector divariasikan dengan mengatur panjang cermin datar tersebut pada beberapa variasi panjang tertentu. Pada pengujiannya, modul solar cell tersebut diletakkan dengan menggunakan kemiringan tertentu yang besarnya mengikuti arah timur ke barat pergerakan matahari. Dari hasil pengujian diperoleh bahwa semakin luas reflector akan menghasilkan daya listrik yang semakin besar, demikian pula dengan efisiensi yang dihasilkan. Akan tetapi, menarik untuk dicermati bahwa peningkatan tersebut tidak linier yang menunjukkan ada batas tertentu dimana pengaruh penambahan luas reflector akan menjadi tidak signifikan lagi terhadap performa modul solar cell tersebut.

Kata kunci : photovoltaic, solar cell, reflector, performa

Pendahuluan

Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk di Indonesia, maka kebutuhan energi listrik penduduk terus juga meningkat. Peningkatan kebutuhan ini akan memerlukan sumber energi yang lebih banyak, padahal persediaan bahan bakar fosil sudah semakin menipis. Hal ini membuat banyak usaha yang telah dan sedang dilakukan untuk pencarian sumber-sumber energi alternatif yang sering disebut sebagai sumber energi baru dan terbarukan.

Energi surya merupakan salah satu sumber energi potensial yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik yaitu sebagai pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada dua macam teknologi yang dapat diterapkan, yaitu teknologi energi surya termal dan photovoltaic.

Energi surya photovoltaic adalah sebuah alat semikonduktor penghantar aliran listrik yang dapat menyerap energi panas matahari untuk menyuplai energi listrik.

Saat ini efisiensi penggunaan modul solar cell yang didapat masih relatif rendah. Penerimaan radiasi matahari pada modul

solar cell dapat mempengaruhi hasil keluaran daya listrik [1]. Salah satu upaya untuk meningkatkan efisiensinya tersebut adalah dengan menambah luasan permukaan tangkap sinar matahari pada sisi bidang modul solar cell dengan pemanfaatan cermin datar sebagai

reflector.

Dasar Teori

(5)

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

Besarnya arus dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh modul solar cell tergantung jumlah modul yang di susun secara seri atau paralel.

Secara umum pembangkit listrik tenaga surya (solar electric system) terdiri dari lima bagian, yaitu modul solar cell, rechargeable batteries, control unit, distribution dan beban listrik [2].

Solar cell atau sering disebut sel surya bekerja melalui suatu mekanisme yang dikenal dengan nama efek photovoltaic untuk merubah energi surya menjadi energi listrik. Pada solar cell terdapat sambungan antara dua lapisan tipis dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai semikonduktor jenis p (positif) dan n (negatif) [3].

Hingga saat ini terdapat beberapa jenis modul solar cell yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti untuk mendapatkan modul yang memiliki efisiensi yang tinggi, murah dan mudah dalam pembuatannya, yaitu diantaranya adalah polikristal ( poly-crystalline), monokristal (mono-crystalline)

dan amorphous silicon [4]. Dari ketiga jenis diatas, salah satu modul solar cell yang digunakan pada penelitian ini adalah jenis monokristal.

Prinsip kerja modul solar cell monokristal adalah berdasarkan konsep semikonduktor p-n junction. Pada sel surya terdapat junction

antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing merupakan semikonduktor tipe-n sebagai elektron (muatan negatif), dan semikonduktor tipe-p sebagai hole (muatan positif). Junction

akan membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka elektron bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p dan membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Ketika cahaya matahari mengenai susunan p-n junction ini maka akan mampu mendorong elektron bergerak menuju kontak negatif yang dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang [5].

Besarnya energi yang mampu diserap oleh modul solar cell tersebut adalah perkalian antara intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas permukaan timpa, secara matematika dapat ditulis:

E = It . A (1)

dimana:

E = Energi [W]

It = Intensitas radiasi matahari [W/m2] A = Luas modul [m2]

Sedangkan untuk besarnya daya sesaat yaitu perkalian antara tegangan dan arus yang dihasilkan oleh sel photovoltaic, dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Pp = V . I (2)

dimana:

Pp = Daya [W] V = Tegangan [V] I = Arus [A]

Efisiensi keluaran maksimum didefinisikan sebagai prosentase keluaran daya optimum terhadap energi cahaya yang digunakan, yang dapat ditulis sebagai :

sesaat =

!"

#$%& x 100% (3)

dimana :

= Efesiensi [%] (4)

Metode

Pada penelitian ini telah diuji dua modul

solar cell, dimana satu modul diuji setelah diberi reflector dan modul yang lainnya diuji tanpa reflector, sebagai pembanding, yang skemanya dapat dilihat pada Gambar 1. Cermin kaca datar telah digunakan pada penelitian ini sebagai reflector. Penelitian dilakukan di Laboratorium Energi Surya Universitas Udayana di Denpasar. Waktu pengujian ditentukan mulai pukul 08.00 s/d 16. 00 Wita. Skema alat uji selama penelitian ditunjukkan pada Gambar 2.

Modul solar cell yang digunakan pada penelitian ini adalah solar cell model Sp 75 (Siemens) dengan beberapa spesifikasi teknis seperti electrical rating pada 1kW/m2, suhu cell 25°C, panjang modul 120cm, lebar 53cm, maximum power rating 75W, minimum power rating 70W, Arus 4.4A, voltage rated

(6)

v dinding refl dari panel modul solar sebesar 65o memariasika sebesar r1= Definisi ! pada Gamb modul solar

jam untuk m matahari yan

Hasil dan P

Penjelasa penelitian u penambahan

receiver se modul solar cavity receiv

1 Rancangan tenaga

2 Skema ala engan dan tan

Variasi sudut

wal pengujian ut reflector, ( an panjang =20cm, r2= dan r dapat bar 3. Sela

r cell diatur mendapatkan

ng tegak luru

Pembahasan

an pada g untuk modu n reflector

edangkan npa reflector

t dan panjang

n adalah m (!_{), yaitu su} permukaan Pada pen pada sudut n dilanjutka g reflector, =40cm dan

t diilustrasik ama penguj

kemiringan

ditulis deng sebagai pe

reflector di

roceeding Sem

it listrik

dengan

r

g reflector

menentukan udut antara horizontal nelitian ini t reflector

an dengan

al Tahunan Te

ari semua p njukkan ba

tor akan gan yang an tanpa refle

Gambar 4 njukkan aru an variasi p 0cm dan r=60

mbar 4 Arus l

eknik Mesin X Banjarmasin

anjang refle

ahwa denga menghasilk lebih besa

ector. Sepert sampai den us listrik y panjang refl

0cm secara b

listrik yang d

reflector r1=

listrik yang d

reflector r2=

listrik yang d

reflector r3=

XIV (SNTTM n, 7-8 Oktober

ector yang an penamb kan arus ar dibandin

ti dapat kita ngan Gamb yang dihas

(7)

r dicapai pa r3=60cm besarnya in 928W/m2. dihasilkan p dan r1=20c dan 4,81A matahari ma 966W.

Demikian dihasilkan m sama, yaitu lebih besar dibandingka

reflector. T diperoleh te hampir sama variasi panj pada Gamb Dari Gamba panjang refl

listrik yang Demikian r2=40cm d tegangan l sebesar 19,8 lihat pada G

Seperti y 4 sampai kecenderung tegangan lis mengikuti b yang diterim sudah jelas intensitas ra satunya sum yang diuji.

Pada saa maka arus dihasilkan j pula sebalik daya listrik hasil yang l dengan pen dengan mod ini jelas d

trik yang di ada panjan yaitu sebe ntensitas rad Sedangkan pada panjan m masing-m

yaitu pad asing-masing

n pula untuk menunjukkan tegangan l modul solar

an dengan m Tegangan lis

ernyata men a yaitu sekit ang reflecto

bar 7 sampa ar 7 dapat k

lector r3=60 dihasilkan pula untuk an r1=20cm listrik yang 8V dan 19,7 Gambar 8 dan yang dapat k

dengan gan perubah

strik yang esarnya inte ma oleh mod

s disebabk adiasi matah mber energi

at intensitas s dan teg

juga cende knya dengan radiasi ma ecenderunga gangan listr

solar cell ya sil perhitung k yang dih

lebih besar p nembahan re

dul solar ce

dapat ditunj

P

ihasilkan pa ng reflector

esar 6,18A diasi mataha arus list ng reflector

masing sebe da intensita g sebesar 1

k tegangan li n kecenderu

istrik yang

r cell dengan modul solar

strik maksim nunjukkan h tar 19,7V un

or, seperti d ai dengan G kita lihat, bah 0cm besarnya adalah sebe k panjang m diperoleh g dihasilka 7V. Hal ini n 9.

kita lihat pad Gambar 9 han besarnya dihasilkan s ensitas radias dul solar ce

kan karena hari merupa pada modul

radiasi mata gangan list erung naik, menurunny atahari ma an penurunan ik yang dap ang diuji.

gan diperol hasilkan me pada modul

eflector dib

ll tanpa refl

ukkan bahw

roceeding Sem

istrik yang ungan yang dihasilkan n reflector

cell tanpa mum yang hasil yang ntuk semua itunjukkan Gambar 9. hwa untuk a tegangan sar 19,7V. si matahari

ell. Hal ini a besarnya aka akan n besarnya pat dicapai

leh bahwa enunjukkan

solar cell

bandingkan

al Tahunan Te

an persama itian ini, unt dihasilkan le engan penam k yang diha

Hal ini dap ai dengan Ga

mbar 7 Tegan pada panjan

an yang d tuk arus dan ebih besar un mbahan refle

asilkan juga pat dilihat p ambar 12.

ngan listrik y ng reflector

digunakan n tegangan li

ntuk modul s ector, maka a akan sem pada Gamba

(8)

h

s

Demikian efisiensi yan

celltanpa pe hasil yang

solar cell d ini dapat ki dengan Gam

Gambar 10 pan

Gambar 11 pan

Gambar 12 pan

n pula untu ng diperoleh enambahan r

lebih kecil dengan penam

ita lihat pad mbar 15.

Daya listrik njang reflect

P

uk hasil p h bahwa m

reflector me dibandingk mbahan refl

da Gambar

k yang dihasi tor r1=20cm

roceeding Sem

erhitungan odul solar

enunjukkan kan modul

flector. Hal 13 sampai

ilkan pada m.

minar Nasiona

Gamb

Me perhit dihasi adany r1=20 dilihat modu besarn

al Tahunan Te

bar 13 Efisie refle

bar 14 Efisie refle

bar 15 Efisie refle

enarik untu tungan rata ilkan menun ya penamba 0cm sampai t pada Gam l solar cell

nya daya li

ensi dihasilk ector r1=20c

uk dicermat a-rata daya njukkan pen

han panjan r3=60cm. A mbar 16, s tanpa penam istrik yang

kan pada panj cm.

ti bahwa a listrik

ingkatan de g reflector

Akan tetapi k sebenarnya mbahan refle

dihasilkan t

XIV) r 2015

njang

hasil yang engan dari kalau pada

ector

(9)

m

stabil, artin menunjukka berfluktuasi fluktuasi be yang diterim demikian m bahwa pena menghasilka linier, yaitu

reflector da terjadi pe dibandingka pada penam r1=20cm ditunjukkan

nya penguji an rata-rata

. Hal ini dap esarnya inten

ma modul masih dapat k

ambahan pa an daya li

r 16 Daya lis n pada varia

Efisiensi rat a variasi pan

rupa juga d rata-rata e u dibandin

rata-rata Menarikny efisiensi ya u dengan ari r2=40cm

ningkatan pat disebabk nsitas radias

solar cell. kita lihat de anjang refle

istrik yang

strik rata-rata si panjang re

ta-rata yang njang reflecto

diperoleh un efisiensi mo ngkan deng daya list a, peningka ang diperole

penambahan m menjadi

yang leb

hasil yang anjang refle

0cm, sepe

al Tahunan Te

mpulan engan sudu

oleh bahwa d

tor akan

rma modul s

us dan tega jam cende nya intensit mpa modul s

gangan mak ir sama bes ng reflector

oleh mening ng reflector

k dan efisien dengan pen modul solar

rensi

Amalia, 2012 nformation o Roberts, S,

Pratical Gu nstalling sm

Cambridge, P

asil penelitia

cell denga dapat dibu penambahan

l, yang dib ningkatkan uji.

ut reflector

dengan pena mampu

solar cell. angan listrik

erung meng tas radiasi

solar cell. ksimum yang

sarnya untuk

r, tetapi ar gkat dengan

r. Sehingga nsi yang sem nambahan p

cell yang di

2, Efisiensi m on

http://hfi-1991. Sola uide to D mall Photo

Prentice Hall , Pengertia

awhat.blogsp n, 7-8 Oktober

an pada perfo an penamb

uat kesimp n reflector

uat dari ce performa m

r sebesar ambahan pan

meningka

k yang diper gikuti perub

matahari

g mampu dic k semua va rus listrik n bertamba

diperoleh makin menin panjang refle

iuji.

module solar diyjateng.or

ar Electricit Designing ovoltaic Sys

l

an Sel Su

pot.com odule solar

http://z

Prinsip kerja