BAB IV HASI DAN PEMBAHASAN
4.2 Pengujian Sistem
4.2.1 Pengujian Panel Surya
Panel surya yang digunakan adalah panel berkapasitas daya 50 watt peak.
Pengujian panel dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran panel dengan pemberian input dari cahaya matahari. Pengujian dilakukan dari pagi hingga sore untuk mengetahui energi yang diperoleh dalam 1 hari. Pengukuran dilakukan dengan beban resistor karena beban resistor adalah beban yang konstan terhadap suhu dan dapat dipilih nilainya dengan mudah. Berikut adalah hasil pengukuran yang dilakukan pada pada panel surya .
Tabel 4.1 Hasil pengukuran panel surya pada Tanggal 3/10/2020.
Waktu beban 10 Ohm (V)
beban 3,3 Ohm (V)
09:00 11,16 10,97
10:00 12,38 12,03
11:01 13,58 12,29
12:01 15,92 12,91
13:02 14,39 12,33
14:00 13,91 12,17
15:00 13,25 12,08
16:01 12,24 11,63
17:00 12,05 10,97
35 Gambar 4.2 Grafik pada tabel 4.1
Tabel 4.2 Hasil pengukuran panel surya pada Tanggal 5/10/2020.
Waktu beban 10 Ohm (V)
beban 3,3 Ohm (V)
09:00 10,16 9,97
10:01 12,18 11,33
11:00 13,22 12,37
12:02 14,12 13,01
13:01 14,29 12,78
14:00 13,37 12,37
15:01 13,20 12,06
16:00 12,21 12,23
17:01 12,01 11,90
11.16
12.38
13.58
15.92
14.39
13.91
13.25
12.24 12.05 12.09 12.29
12.91
12.33 12.17 12.08
11.63 11
12 13 14 15 16 17
9:00 10:00 11:01 12:01 13:02 14:00 15:00 16:01 17:00
Waktu
Hasil pengukuran panel
beban 10 Ohm (V) beban 3.3 Ohm (V)
36 Gambar 4.3 Grafik pada tabel 4.2
Tabel 4.3 Hasil pengukuran panel surya pada Tanggal 6/10/2020.
Waktu beban 10 Ohm (V)
beban 3,3 Ohm (V)
09:00 11,93 10,97
10:00 12,31 12,01
11:02 13,53 12,11
12:00 13,96 12,28
13:01 13,31 12,13
14:01 13,82 12,15
15:01 13,21 12,06
16:01 12,28 11,61
17:00 12,08 10,93
11.93 12.31
13.53 13.93
13.31
13.82
13.21
12.28 12.08 12.01 12.11 12.28 12.13 12.15 12.06
11.61 11
12 13 14 15 16 17
10:00 11:00 12:00
Waktu
Hasil pengukuran panel
Beban 10 Ohm(v) beban 3.3 Ohm (v)
37 Gambar 4.4Grafik pada tabel 4.3
(a) Beban resistor 10 Ohms 5W
11.93 12.31
13.53 13.96
13.31 13.82
13.21
12.28 12.08 12.01 12.11 12.28 12.13 12.15 12.06
11.61 11
12 13 14 15 16 17
9:00 10:00 11:02 12:00 13:01 14:01 15:01 16:01 17:00
Waktu
Axis Title
Hasil pengukuran panel
Beban 10 Ohm (V) Beban 3.3 Ohm (V) Linear (Beban 10 Ohm (V))
38 (b) Pengukuran tegangan dengan Voltmeter
Gambar 4.5 Proses pengukuran tegangan panel pada jam 9:00 Keterangan:
Pengujian dilakukan selama 3 hari yaitu pada tanggal 3, 5 dan 6 . Pengukuran dimulai dari jam 9:00 hingga jam 17:00 sore dimana cahaya matahari masih cukup menyinari panel. Tegangan output panel akan fluktuatif bergantung pada cahaya matahari saat itu.
Analisa data :
Dari data diatas dapat dihitung arus ,daya serta energi yang diberikan oleh panel surya.
Rumus : I = V/R
Contoh pada data pertama :
I = 11,16V/10 Ohm = 1,11 A
Daya beban :
P = V x I
P = 11,16V x 1,11A =12,38 Watt
39 Demikian lah untuk mencari arus dan daya seterusnya dan diperoleh tabel
perhitungan sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil perhitungan arus dan daya untuk data tanggal 3 Oktober 2020.
Waktu Arus untuk beban 10 Ohm
(A)
Arus untuk beban 3,3 Ohm
(A)
Daya untuk beban 10 Ohm
(W)
Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
09:00 1,11 3,32 12,38 36,42
10:00 1,23 3,64 13,81 42,85
11:01 1,35 3,72 18,23 45,66
12:01 1,59 3,91 25,28 50,04
13:02 1,43 3,73 20,44 45,91
14:00 1,39 3,68 19,32 44,68
15:00 1,32 3,66 17,43 44,20
16:01 1,22 3,52 14,88 40,88
17:00 1,20 3,32 14,40 36,37
Gambar 4.6 grafik pada tabel 4.4
1.11 1.23 1.35 1.59 1.43 1.39 1.32 1.22 1.2
3.32 3.64 3.72 3.91 3.75 3.68 3.66 3.52 3.32
12.38 13.81
18.23
25.28
20.44 19.32 17.43
14.88 14.4
42.85 42.66 45.66 45.91 44.68 44.2
40.88
36.37
1 11 21 31 41
9:00 10:00 11:01 12:01 13:02 14:00 15:00 16:01 17:00
Waktu
perhitungan arus dan daya
Arus untuk beban 10 Ohm (A) Arus untuk beban 3,3 Ohm (A) Daya untuk beban 10 Ohm (W) Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
40 Tabel 4.5 Hasil perhitungan arus dan daya untuk data tanggal 5 Oktober 2020.
Waktu Arus untuk beban 10 Ohm
(A)
Arus untuk beban 3,3 Ohm
(A)
Daya untuk beban 10 Ohm
(W)
Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
09:00 1,01 3,03 10,20 30,29
10:01 1,21 3,43 14,64 38,14
11:00 1,32 3,74 27,43 46,15
12:02 1,41 3,94 19,88 50,22
13:01 1,42 3,87 20,16 47,65
14:00 1,33 3,74 17,68 46,15
15:01 1,32 3,65 17,43 43,96
16:00 1,22 3,70 14,88 45,17
17:01 1,20 3,60 14,40 42,76
Gambar 4.7 grafik pada tabel 4.5
1.01 1.21 1.32 1.41 1.42 1.33 1.32 1.22 1.2
3.03 3.43 3.74 3.94 3.87 3.74 3.65 3.7 3.6
10.2
14.64
27.43
19.88 20.16
17.68 17.43
14.88 14.4 43.96
30.29
38.14
46.15 46.15 47.65
45.17
42.76
1 11 21 31 41
9:00 10:00 11:00 12:02 13:01 14:00 15:01 16:00 17:01
Waktu
Chart Title
Arus untuk beban 10 Ohm (A) Arus untuk beban 3,3 Ohm (A) Daya untuk beban 10 Ohm (W) Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
41 Tabel 4.6 Hasil perhitungan arus dan daya untuk data tanggal 6 Oktober 2020.
Waktu Arus untuk beban 10 Ohm
(A)
Arus untuk beban 3,3 Ohm
(A)
Daya untuk beban 10 Ohm
(W)
Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
09:00 1,11 3,32 12,32 36,37
10:00 1,23 3,66 15,12 42,76
11:02 1,35 3,66 18,22 44,20
12:00 1,39 3,72 19,32 45,66
13:01 1,33 3,67 17,68 44,44
14:01 1,38 3,69 19,04 44,93
15:01 1,32 3,65 17,42 43,96
16:01 1,22 3,51 14,88 40,65
17:00 1,20 3,32 14,40 36,37
Gambar 4.8 grafik pada tabel 4.6
1.11 1.23 1.35 1.39 1.33 1.38 1.32 1.22 1.2
3.32 3.66 3.66 3.72 3.67 3.69 3.65 3.51 3.32
12.32 15.12 18.22 19.32 17.68 19.04 17.42 14.88 14.4 36.37
42.76 44.2 45.66 44.44 44.93 43.96
40.65
36.37
1 11 21 31 41
9:00 10:00 11:02 12:00 13:01 14:01 15:01 16:01 17:00
Waktu
perhitungan arus dan daya untuk data tanggal 6 Oktober 2020.
Arus untuk beban 10 Ohm (A) Arus untuk beban 3,3 Ohm (A) Daya untuk beban 10 Ohm (W) Daya untuk beban 3,3 Ohm (W)
42 Selanjutnya untuk mencari energi yang diberikan oleh panel surya dari jam 9 hingga jam 17 adalah :
E total = Daya x waktu E Total = P x t
Untuk tanggal 3 Oktober 2020 :
E Total = 36,42+42,75+45,66+50,04+45,91+44,68+44,20+40,88+36,37 E Total = 386,91 Watt Hour
Dengan cara yang sama untuk tanggal 5 Oktober 2020 : E Total = 390,49 Watt Hour
Dan , untuk tanggal 6 Oktober 2020 : E Total = 379,34 Watt Hour
Rata-rata energi yang diperoleh selama 3 hari adalah :
E rata-rata /hari = (386,91 + 390,49 + 379,34)/3 = 385,58 Watt hour Keterangan :
Adapun pengujian yang dilakuan bertujuan untuk melihat kelayakan solar sel yang digunakan apakah sudah memenuhi standard yang diharapkan, dan alasan penggunaan resistor sebagai uji coba output solar sel dikarenakan resistor yang memiliki nilai resistansi yang konstan, dengan variabelnya yang hanya cahaya matahari, dengan demikian hanya ada satu variable sehingga hasil pengujian solar sel lebih baik.
43 4.2.2 Pengujian modul SCC (Solar Charge Controller)
Pengujian dilakukan dengan cara memasang panel surya ke modul solarcharger kontroler dan baterai. Ada terdapat 3 terminal pada modul SCC yaitu terminal masukan input dari panel surya, masukan input terminal untuk baterai dan output terminal pada beban, Pengujian dilakukan pada siang hari dibawah terik sinar matahari.
Pengukuran yang dilakukan adalah mengukur tegangan panel dan tegangan baterai serta arus yang mengalir ke baterai dengan hasil sebagai berikut:
Tabel 4.7 Hasil pengukuran pada pengujian SCC.
Waktu(Jam) Tegangan panel surya (V)
Tegangan baterai (V)
Arus panel (A)
10:30 12,51 12,13 1,10
11:30 12,82 12,33 2,39
12:30 13,17 13,17 2,61
13:30 13,51 13,31 2,38
14:30 13,94 13,60 2,27
15:30 14,51 14,11 1,82
Gambar 4.9 Grafik pengujian SCC
12.51 12.82 13.17 13.51 13.94 14.51
12.13 12.33 13.317 13.31 13.6 14.11
1.1 2.39 2.61 2.38 2.27 1.82
0 2 4 6 8 10 12 14 16
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
Waktu
Hasil pengukuran pada pengujian SCC.
Tegangan panel surya (V) Tegangan baterai (V) Arus panel (A)
44 Gambar 4.10. Pengukuran tegangan pada pengujian baterai 12V
Analisa :
Dari pengujian diatas dapat ditentukan daya dan kapasitas energi yang tersimpan pada baterai selama 6 jam pengecasan, berikut akan dibahas cara menghitung daya output panel dan kapasitas yang diterima oleh baterai.
Daya output panel = tegangan panel x arus panel = Vp x Ip P = 12,51V x 1,1A = 13,76 Watt.
Demikian juga untuk daya seterusnya pada jam berikutnya.
Untuk mencari energi keluaran panel adalah daya panel dikali dengan lamanya waktu panel tersebut bekerja. Dalam pengujian ini ,dilakukan pengukuran tiap jam maka,
E = P panel x t Dimana : E = energi
P panel = daya keluaran panel surya t = lama waktu pengujian
E = 13,76Watt x 1 jam= 13,76 Watt.jam atau Watt.hour
45 Demikianlah untuk perhitungan selanjutnya dan hasil perihitungan dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 4.8 Hasil pengukuran pada pengujian SCC.
Waktu(Jam) Tegangan panel surya (V)
Arus panel (A)
Daya panel (Watt)
E panel (Wattjam)
10:30 12,51 1,10 13,76 13,76
11:30 12,82 2,39 30,63 30,64
12:30 13,17 2,61 34,37 34,37
13:30 13,51 2,39 32,28 32,28
14:30 13,94 2,27 32,64 33,64
15:30 14,51 1,82 26,40 26,40
Gambar 4.11. hasil pengujian SCC
Dengan demikian total energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya selama 6 jam adalah :
Total E = 13,76 + 30,64 + 34,37+ 32,28 + 33,64 +26,4 = 171,09 Watt.jam Sedangkan untuk Amper.Hour dapat diperoleh dari :
AH = 1,1 + 2,39 + 2,61 + 2,38 + 2,27 + 1,82 = 12,57 AH
12.51 12.82 13.17 13.51 13.94 14.51
1.1 2.39 2.61 2.39 2.27 1.82
13.76
30.63 34.37 32.28 32.64
26.4 13.76
30.64 34.37 32.28 33.64
29.4
0 10 20 30 40
10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30
Waktu
Hasil pengukuran pada pengujian SCC.
Tegangan panel surya (V) Arus panel (A) Daya panel (Watt) E panel (Wattjam)
46 Selanjutnya pengukuran yang dilakukan adalah pengukuran tegangan baterai, mengukur tegangan output scc dan mengukur arus outputbaterai dengan hasil sebagai berikut :
Tabel 4.9 hasil pengukuran pada output SCC Waktu(Jam) Tegangan baterai
(v)
Tegangan output SCC (v)
Arus output SCC (A)
10:30 12,13 12,12 0,75
11:30 12,33 12,11 0,72
12:30 13,17 12,17 0,74
14:30 13,31 12,21 0,72
15:30 13,60 12,34 0,73
16:30 14,11 12,21 0,71
Gambar 4. 12. Grafik pengukuran SCC
Dari pengujian tersebut dapat ditentukan daya keluaran output yang dihasilkan scc dengan rumus sebagai berikut :
Daya output SCC = tegangan output SCC x arus output SCC P = 12,12V x 0,75A = 9,09Watt.
12.13 12.33 13.37 13.31 13.6 14.11
12.12 12.11 12.17 12.21 12.34 12.21
0.75 0.72 0.74 0.72 0.73 0
0 2 4 6 8 10 12 14
10:30 11:30 12:30 14:30 15:30 16:30
Waktu
hasil pengukuran pada output SCC
Tegangan baterai (v) Tegangan output SCC (v) Arus output SCC (A)
47 Demikian juga untuk daya selanjutnya pada jam berikutnya.
Tabel 4.10 Hasil pengukuran pada output scc Waktu(Jam) Tegangan
baterai (v)
Tegangan output SCC
(v)
Arus output SCC(A)
Daya output scc(Watt)
10:30 12,13 12:12 0,75 9,09
11:30 12,33 12:11 0,72 8,71
12:30 13,17 12:17 0,74 9,0
13:30 13,31 12:21 0,72 8,79
14:30 13,60 12:34 0,73 9,0
15:30 14,11 12:21 0,71 8,66
Gambar 4.13 Grafik hasil pengukuran output SCC
12.13 12.33 13.37 13.31 13.6 14.11
12.12 12.11 12.17 12.21 12.34 12.21
0.75 0.72 0.74 0.72 0.73
0 0 2 4 6 8 10 12 14
10:30 11:30 12:30 14:30 15:30 16:30
Waktu
hasil pengukuran pada output SCC
Tegangan baterai (v) Tegangan output SCC (v) Arus output SCC (A)
48 4.2.3 Perhitungan keperluan daya listrik
Perhitungan keperluan daya listrik dapat dilihat dari total daya listrik yang dibutuhkan untuk menjalankan peralatan tempat sampah pintar. dengan menghitung kebutuhan daya dari tiap komponen peralatan listrik.
Tabel 4.11 perhitungan kebutuhan daya listrik Nama komponen Tegangan
(V)
Arus (I) Daya (watt)
Jumlah
Arduino uno 5 v 20 mA 0,1 watt 1
Motor servo 5 v 500 mA 5 watt 2
Sensor ultrasonik 5 v 15 mA 0,5 watt 2
Lcd (16x2) 1 watt 1
Modul sms gateway 1 watt
1
SSC 2 wat 1
Proximity induktif 4,4 v 300mA 10,8 watt
2
Proximitykapasitif 3,5 v 300mA 10,8 watt 2
Analisa :
Dari tabel di atas dapat diketahui total energi yang dibutuhkan untuk mejalankan peralatan elektronoika dari tempat sampah pintar yaitu :
Total, E = 0,1+5+0,5+1+1+2+2,64+2,1 = 14,34 watt x 24 jam E = 344,16watthour
menghitung jumlah daya dari panel surya 50WP yang dibutuhkan, dengan 9 jam pengecasan :
Daya Solar panel – beban penggunaan 24 jam
385,58 watthour –344,16watthour = 41,42 watthour.
49 Jadi, solar panel 50WP sanggup untuk memenuhi kebutuhan listrik dari komponen elektronika tempat sampah pintar bertenaga solar sel.
Selanjutnya Menghitung daya baterai 12 volt, 12 Ah untuk menjalankan peralatan elektronika selama 24 jam :
Kebutuhan baterai minimum (baterai hanya digunakan 50% untuk kebutuhan energi listrik) dengan demikian maka kebutuhan daya dikalikan 2x lipat :
E = 344,16 watthour x 2 = 688,32 watthour / 12 volt / 12 A E = 688,32 – 144 =-544,32 watthour.
( dibutuhkan baterai dengan Ah baterai yang lebih besar untuk dapat menjalankan peralatan elektronika tempat sampah pintar selama 24 jam )
Perhitungan daya yang mampu untuk di berikan baterai tanpa adanya pasokan energi dari solar sel untuk baterai 12volt / 12Ah adalah selama 5 jam dengan perhitungan semua komponen kondisi bekerja :
E = P X t
E = 14,34 x 5 jam = 71,7 x 2 ( 50% baterai yang dapat digunakan ) E = 143,4 watt – 144 watt = 0,6 watthour.
( baterai mampu memenuhi kebutuhan listrik peralatan elektronika selama 5 jam dengan beban penuh ).
Dibutuhkan kapasitas baterai lebih besar 12volt / 100Ah untuk memenuhi kebutuhan listrik selama 24 jam :
Daya baterai 12V/100Ah – beban penggunaan 24 jam E = 1200 – 344,16 = 855,84 watthour
( dengan penggunaan kapasitas Ah baterai yang lebih besar dapat memenuhi kebutuhan listrik selama 24 jam ).
50 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
1. Perancangan teknologi publik tempat sampah pintar menggunakan panel solar sell 50WP bekerja dengan baik. Dengan daya yang dihasilkan 9.09Watt.
2. Pemanfaatan solar charge controller untuk mencegah pengisian berlebih pada baterai. SCC akan menghentikan pengisian baterai pada tegangan 14Volt, Pada saat baterai kosong tegangan baterai akan drop hingga dibawah 12Volt. Saat baterai terisi penuh tegangan akan mencapai 14Volt.
3. Dengan penambahan solar charge controller untuk menjaga tegangan baterai tetap stabil 12Volt agar tidak berlebih dan kurang. Solar charge controller menerapkan teknologi Pulse Width Modulation (PWM) dalam mengatur pengisian baterai untuk menghasilkan efesiensi pengisian yang lebih tinggi, cepat dan membuat baterai tetap normal dengan kapasitas penuh.
5.2 Saran
1. Penyempurnaan dan penambahan kapasitas sistem solar energi agar dapat mensuplai lebih banyak kebutuhan misalnya lampu penerangan selain tempat sampah yang dibuat.
2. Penggunaan baterai dengan kapasitas yang lebih besar dapat menjamin pasokan energi yang lebih lama dengan demikian hari mendung yang panjang dapat diatasi.
51 DAFTAR REFERENSI
Anus Wuryanto, dkk. 2019. Perancangan Sistem Tempat Sampah Pintar Dengan Sensor HCRSF04 Berbasis Arduino UNO R3. Jurnal Paradigma-
Informatika dan Komputer. Vol 21 (1)
Anwar, dkk. 2016. Analisis Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 WP. Jurnal Teknik. Vol 37 (2)
Arvita, Y. Dewi. 2013. Pemanfaatan Energi Surya Sebagai Suplai Cadangan Pada Laboratorium Elektro Dasar di Institut Teknologi Padang. Jurnal Teknik Elektro. Vol 2 (3)
Dafi Dzulfikar & Wisnu Broto. 2016. Optimalisasi Pemanfaatan Energi Listrik Tenaga Surya Skala Rumah Tangga. E-Jurnal Prosiding Seminar Nasional Fisika. Vol 5
Faisal, P. Irsan, dkk. 2020. PKPM Pengolahan Sampah Bakar Ramah Lingkungan Muhammadiyah Menggunakan Rancang Bangun Insenerator. Jurnal
Pengabdian Masyarakat. Vol 2 (1)
Faisal, P. Irsan & Marcopolo. Perancangan Prototype Alat Pemilah Sampah Otomatis. Jurnal Teknik Elektro. Vol 2 (1)
Hasan, H., 2012, Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di Pulau Saugi.
Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan, Vol 10 (2)
Irfan ahrubi, dkk. 2018. Rancang Bangun Solar Charge Controller Menggunakan Syncronous Non-Inverting Buck-Boost Conerter Pada Panel Surya 50 WattPeak (WP) Berbasis Arduino Nano V3.0. Jurnal Pendidikan Teknik Elektronika. Vol. 1 (1)
Karmiathi, N.M., 2011, Rancang Bangun Modul Solar Cell Dengan
Memanfaatkan Komponen Fotovoltaic Kompatibel. Jurnal Logic, Vol 11