LAPORAN
PRATIKUM SOLAR CELL
OLEH :
Sertu Arif Eko 20200543 - E Sertu Methodius zebua 20190446 - E Sertu Suryo Widodo 20190447 - E Sertu Hamam 20200551 - E Sertu Panca ismoyo 20200555 - E
JURUSAN MESIN
TEKNIK OTOMOTIF KENDARAAN TEMPUR DIPLOMA 4 TINGKAT IV TAHUN 2024
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Kebutuhan akan energi listrik kian meningkat menjadi fakta bahwa ketika memasuki abad ke-21, namun hal tersebut berbanding terbalik dengan persediaan energi fosil yang kian berkurang. Faktor tersebut membuat energi matahari menjadi solusi alternatif jangka panjang yang sangat menjanjikan. Sejalan dengan meningkatnya kebutuhan energi, dapat diperkirakan peningkatan akan mencapai 70% antara tahun 2000 dan 2030 terutama di negara-negara industri. Kehidupan manusia saat ini tidak bisa di pisahkan dari adanya energi. Salah satu energi yang banyak digunakan saat ini adalah sumber energi yang berasal dari fosil.
Sebagaimana diketahui bahwa energi yang berasal dari fosil membutuhkan waktu yang lama dalam pembentukannya. Hal tersebut menjadikan semakin langkanya sumber energi ini. Oleh karena itu, dibutuhkan sumber energi alternatif yang melimpah dan pembentukannya tidak membutuhkan waktu yang lama.
Pemanfaatan energi matahari menjadi salah satu pilihan energi alternatif tersebut.
Dunia membutuhkan sumber energi alternatif ramah lingkungan yang ketersediaannya berlimpah, serta dapat diperbarui (non-konvensional).
Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat itulah maka dikembangkan berbagai energi alternatif, di antaranya energi terbarukan.
Potensi energy terbarukan, seperti: biomassa, panas bumi, energi surya, energi air, energi angina dan energi samudera, sampai saat ini belum banyak dimanfaatkan, padahal potensi energi terbarukan di Indonesia sangatlah besar.
pengukuiran energi surya bisa menggunakan beberapa alat diantaranya adalah pyranometer serta photovoltaic.
Indonesia menerima energi surya yang radiasi energi harian rata-rata per satuan luas per satuan waktu sebesar kira-kira 4,8 kilowatt/m2 . Energi surya adalah salah satu sumber energi terbarukan yang melimpah, bebas polusi, dan dapat dieksplorasi secara optimal. Indonesia yang terletak di daerah tropis sangat cocok dan berpotensi dalam mengembangkan energi surya. Dalam pemanfaatan energi surya, perlu dikembangkan suatu teknologi yang mampu mengubah energi matahari menjadi energi yang diinginkan yakni energi listrik. Teknologi ini dikenal dengan istilah sel surya atau dalam dunia internasional lebih dikenal dengan solar cell atau photovoltaic.
Sel Surya atau Solar Cell adalah suatu perangkat atau komponen yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip efek Photovoltaic. Yang dimaksud dengan Efek Photovoltaic adalah suatu fenomena dimana munculnya tegangan listrik karena adanya hubungan atau kontak dua elektroda yang dihubungkan dengan sistem padatan atau cairan saat mendapatkan energi cahaya. Pada dasarnya, Sel Surya merupakan Dioda Foto (Photodiode) yang memiliki permukaan yang sangat besar.
Permukaan luas Sel Surya tersebut menjadikan perangkat sel surya ini lebih sensitif terhadap cahaya yang masuk dan menghasilkan arus san tegangan yang lebih kuat dari Dioda Foto pada umumnya.
Arus itu sendiri adalah sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam rumus ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Sedangkan Tegangan itu sendiri adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan v ( volt ).
Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik dalam sebuah konduktor listrik.
B. Rumusan Masalah
1. Untuk mengetahui laju pengsisian panel surya pada alat distalasi air dan alat instalasi solar cell pengganti minyak bumi
C. Tujuan
Untuk memahami sistem panel surya pada alat dan mendapatkan nilai meliputi voltage,ampere,efisiensi dan laju reaksi
D. Manfaat
Adapun manfaat yang di dapatkan dari praktikum ini yaitu mahasiswa mengetahui bagaiamana sinar matahari di olah menjadi tenaga listrik menggunakan solar cell yang bisa di jadikan acuan energi alternatif yang akan datang dan mampu menghemat biaya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum. Energi surya adalah sumber energi terbarukan yang berasal dari matahari. Matahari menghasilkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik, dan salah satu cara paling efektif untuk mengkonversi energi ini menjadi energi listrik adalah melalui penggunaan sel surya atau solar cell.
2.2 Prinsip Kerja Solar Cell
Solar cell adalah perangkat elektronika yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik melalui efek fotovoltaik. Prinsip dasar kerja solar cell melibatkan material semikonduktor yang mampu menghasilkan arus listrik saat terkena sinar matahari. Proses ini terjadi melalui serangkaian langkah berikut:
2.3 Penyerapan Sinar Matahari
Ketika sinar matahari jatuh ke permukaan sel surya, foton-foton dari radiasi matahari diserap oleh material semikonduktor.
2.4 Pemisahan Elektron dan Lubang
Serapan foton menyebabkan pemisahan pasangan elektron dan lubang di dalam material semikonduktor. Elektron yang terlepas akan bergerak ke arah kutub negatif, sedangkan lubang akan bergerak ke arah kutub positif.
2.5 Aliran Elektron
Elektron yang bergerak menuju kutub negatif menghasilkan aliran arus listrik. Inilah yang kita kenal sebagai arus fotolistrik.
2.6 Pembentukan Tegangan
Perbedaan potensial antara kutub positif dan negatif menciptakan tegangan yang dapat digunakan untuk menggerakkan arus melalui suatu rangkaian listrik eksternal.
2.7 Material Semikonduktor dalam Solar Cell
Pemilihan material semikonduktor sangat penting dalam desain solar cell.
Beberapa material yang umum digunakan termasuk silikon kristalin, silikon amorf, dan bahan-bahan film tipis seperti kadmium telluride (CdTe) atau copper indium gallium selenide (CIGS). Setiap jenis material memiliki karakteristik unik yang memengaruhi kinerja dan efisiensi sel surya.
BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
3.1 Umum Ada beberapa tahapan yang harus dilakukan dalam penyusunan pratikum panel surya. Proses tersebut bertujuan sebagai pelindung waktu sehingga dalam proses penulisan terjadwal dan terencana. Praktikum ini di lakukan di Asrama Militer Poltekad Kodiklatad yang beralamatkan di jalan Anggrek Kelurahan Pendem Kecamatan Junrejo Kota Batu Jawa Timur. Praktikum ini memilih untuk melakukan penelitian di tempat tersebut karena di dalam Asrama Poltekad Kodiklatad memiliki potensi radiasi sinar matahari yang cukup besar.
Adapun alokasi waktu yang di gunakan untuk penelitian ini, dilaksanakan dalam waktu 2 pertemuan mata pelajaran energi alternatif untuk menghasilkan yang di inginkan.
3.2 Proses Praktikum Panel Surya 3.2 .1 Alat dan Bahan
1. Stopwatch 2. Multimeter
3. Alat distalasi dan pemanfaatan eenrgi surya 4. Alat tulis
5. Radiasi matahari
A. Prosedur kerja
1. Menaruh alat tersebut perlakuan di bawah sinar matahari langsung 2. Menghhubungkan dengan multimeter
3. Mengamati perubahan radiasi surya tiap 5 menit
4. Pengukur tegangan disusun voltmeter secara paralel terhadap rangkaian 5. Pengukur arus disusun voltmeter secara seri terhadap rangkaian
6. Mancatat hasil pengamatan Hasil dan Pembahasan
Photo Voltaic
Energi matahari merupakan bentuk radiasi elektromagnetik yang dipancarkan ke bumi berupa cahaya yang terdiri atas foton atau partikel energi surya yang dikonversikan menjadi energi listrik. Energi surya yang sampai pada permukaan bumi disebut sebagai radiasi surya global yang diukur dengan kepadatan daya pada permukaan daerah penerima. Rata-rata nilai dari radiasi surya atmosfir bumi adalah 1.353 W/�2 yang dinyatakan sebagai konstanta surya.
Intensitas radiasi surya dipengaruhi oleh waktu siklus perputaran bumi, kondisi cuaca meliputi kualitas dan kuantitas awan, pergantian musim dan posisi garis lintang. Intensitas radiasi sinar matahari di Indonesia berlangsung 4-5 jam per hari.
Gambar Radiasi energi matahari sampai ke bumi
Penerimaan radiasi surya dipermukaan Bumi sangat berfariasi menurut tempat dan waktu. Menurut tempat khususnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfir terutama awan. Pada skala mikro arah lereng sangat menentukan jumlah radiasi yang diterima. Menurut waktu perbedaan radiasi terjadi dalam sehari (dari pagi sampai sore hari) maupun secara musiman (dari hari ke hari), karena sebaran energi radiasi menurut panjang gelombang sekitar λm, maka
secara umum dapat dikatakan bahwa panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi. (Handoko, 1993)
Radiasi matahari merupakan proses penyinaran matahari sampai kepermukaan bumi dengan intensitas yang berbeda-beda sesuai dengan keadaan sekitarnya. Radiasi matahari yang diterima dipermukaan bumi lebih rendah dari konstanta mataharinya. Radiasi matahari yang terjadi diatmosfer mengalami berbagai penyimpangan, sehingga kekuatannya menuju bumi lebih kecil. Bagian dari radiasi matahari yang dihisap (absorbsi) akan berubah sama sekali sifatnya.
Perubahan dari sudut jatuhnya sinar dapat menyebabkan perubahan dari panjangnya jalan yang dilalui oleh sinar tersebut (Nasir, A, 1990). Penerimaan radiasi surya di permukaan bumi sangat bervariasi menurut tempat dan waktu.
Menurut tempat khususnya disebabkan oleh perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan ( Handoko, 1994 ).
3.2.2 Prinsip Kerja Panel Surya
Pada perubahan atau konversi cahaya matahari terjadi saat cahaya matahari mengenai permukaan sel surya yang di sebut photoelectric. Proses photoelectric terjadi karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semi konduktor yang terdiri dari dua jenis semikonduktor yaitu lapisan tipe negative (n) dan latihan positive (p) yang tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik karena foton yang terkandung dalam energi matahari pada permukaan sel surya.
Gambar Cara Kerja sel surya
Gunawan, dkk (2015) menjelaskan bahwa radiasi matahari akan mempengaruhi arus dan tegangan yang dihasilkan oleh sel surya. Semakin tinggi
radiasi matahari maka semakin tinggi pula arus dan tegangan yang dihasilkan.
3.3 Jenis Panel Surya
Ada beberapa jenis panel surya yang dijual dipasaran 3.3.1 Mono Crystalline
Jenis panel surya ini terbuat dari batangan kristal silikon murni yaitu di iris tipis-tipis, sehingga dapat menghasilkan kepingan sel surya yang identik satu sama lain dan berkinerja lebih tinggi. Panel surya ini adalah suatu jenis yang paling efisien dibandingkan dengan jenis panel surya yang lainnya, efisiensinya sekitar 15%- 20%. Mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan, menyebabkan mahalnya harga jenis panel surya ini dibandingkan jenis panel surya yang lain di pasaran. Kelemahannya, panel surya jenis ini jika di susun membentuk solar modul (panel surya) akan menyisakan banyak ruangan yang kosong karena sel surya seperti ini umumnya berbentuk segi enam atau bulat, tergantung dari bentuk batangan kristal silikonny.
Sel Surya Mono crystalinne
3.3.2 Poly crystalline
Jenis panel surya ini terbuat di beberapa batang kristal silikon yang dilebur/dicairkan kemudian di tuangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi. Kemurnian kristal silikonnya tidak semurni pada panel surya monocrystalline, karenanya panel surya yang dihasilkan tidak identik satu sama lain dan efisiensinya lebih rendah, sekitar 13% - 16%. Tampilannya berbentuk seperti ada motif pecahan kaca di dalamnya. Bentuknya yang persegi, jika disusun membentuk panel surya, akan rapat dan tidak akan ada ruangan kosong yang sia-sia seperti susunan panel surya monocrystalline. Proses pembuatannya lebih mudah dibandingkan monocrystalline, karena memiliki harga yang murah sehingga banyak orang meminatinya.
Sel Surya poly crystalinne
Rumus perhitungan 1. Poutput = Vx I 2. Pinput = VxA
3. Efisiensi = Pinput/ Poutput 4. Laju reaksi = Pinput x Poutput
Hasil pengamatan Wakt
u
Sudut kemiringa n
E
(watt/m2 )
A ( m2
)
P in (watt )
I
(Ampere )
V ( volt)
P out (watt )
Efisiens i
00 900 0,6 612 1,9 19,5 37,0 6%
8 5
200 900 0,6
8
612 1,15 19,76 22,7
2
3,7%
400 900 0,6
8
612 1,12 19,36 21,6
8
3,5%
600 900 0,6
8
612 1,08 19,79 20,2
9
3,3%
800 900 0,6
8
612 0,92 19,25 15,8
7
2,5%
Wakt u
Sudut kemiringa n
E
(watt/m2 )
A ( m2
)
P in (watt )
I
(Ampere )
V ( volt)
P out (watt )
Efisiens i
00 900 0,2
5
225 1,27 17,20 21,8
4
9,7%
200 900 0,2
5
225 1,20 15,00 18 8%
400 900 0,2
5
225 1,13 13,50 15,2
5
6,7%
600 900 0,2
5
225 1,00 11,20 11,2 4,9%
800 900 0,2
5
225 0,90 10,45 9,40 4,1%
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan. Dari hasil pembahasan pratikum energi surya untuk alat desalinasi dan instalansi panel surya dapat disimpulkan sebagai berikut :
4.1.1 Besarnya daya untuk arus dan tegangan alat 1 yaitu antara 37,05 – 15,87 dan alat 2 adalah 21,84 – 9,40 watt dan untuk arus alat 1 yaitu antara 1,9 – 0,92 dan alat 2 yaitu 1,27 – 0,90 watt.
4.1.2 Untuk besaran efisiensi dan laju pengisian pada alat 1 dan 2 mengalami perbedaan unutk efisiensi teringgi terdapat alat 1 dan untuk laju pengisian tertinggi pada alat ke 2.
4.1.3 Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap penyerapan energi oleh sel surya yaitu antara lain :
• Intensitas cahaya yang diterima.
• Luas permukaan sel surya yang menyerap cahaya matahari.
• Efisiensi alat yang digunakan kurang maksimal.
• Sudut Kemiringan
• Pemberian kelembapan pada panel surya
4.2 SARAN. Agar pratikum ini dapat disempurnakan untuk mendapatkan hasil yang lebih optimal maka dalam pratikum ini kami menyarankan untuk :
a. Untuk penelitian selanjutnya disarankan melakukan pengujian dengan jangka waktu yang panjang sehingga data untuk perbandingan yang diperoleh lebih akurat.
b. Pada penerimaan sudut sinar matahari perubahannya masih secara manual sehingga kurang efektif dalam pengambilan data disarankan agar menambahakan sensor cahaya (Solar tracking system) agar solar cell dapat mengikuti arah sinar matahari serta dapat memonitoring hasil data dengan otomatis tercatat.
