Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 13
OPTIMALISASI DAYA PANEL SURYA MENGGUNAKAN SISTEM PENDINGIN BERBASIS AIR OTOMATIS
Muhammad Rezki 1,Rusilawati 2, Irfan3
1,2,3Prodi Teknik elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Kalimantan MAB Banjarmasin e-mail : mrezki2199@gmail.com
Abstrak - Panel surya akan menghasilkan energi listrik sesuai besar intensitas cahaya yang diterimanya dari pancaran cahaya matahari. Panel surya bekerja secara optimal pada standar suhu normal (25°C), apabila temperatur panel surya terlalu panas akan menurunkan kinerja dari sel surya tersebut. Tujuan dari penelitian ini ialah merancang sistem pendingin otomatis panel surya. Metode yang digunakan adalah dengan mengalirkan air pada bagian belakang panel surya melalui pipa saluran air yang terbuat dari pipa kapiler tembaga pada bagian belakang panel surya sehingga suhu panel surya tidak menerima panas berlebih yang dapat mengakibatkan kinerja dari panel surya tidak maksimal. Pengujian dilakukan pada panel surya 30 Wp menggunakan pendingin otomatis dan tanpa pendingin otomatis. Hasil menunjukkan daya rata-rata dari panel surya tanpa pendingin sebesar 5,13 Watt dan rata-rata suhu nya sebesar 57,74 °C, sedangkan daya rata-rata panel surya menggunakan pendingin didapat 6,15 Watt dan rata-rata suhu nya sebesar 50,39 °C. Panel surya dengan pendingin otomatis memiliki daya lebih besar 1,02 Watt atau peningkatan daya sebesar 1,2%.
Kata Kunci: Panel Surya, Sistem Pendingin, Suhu, Daya.
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan akan energi listrik membuat berkurangnya ketersediaan sumber daya
alam yang ada, oleh karena itu para peneliti diharapkan dapat memanfaatkan sumber- sumber energi yang dapat diperbarukan sebagai alternatif pengganti yang gratis, tidak akan pernah habis, dan ramah lingkungan. Salah satu energi yang dapat diperbarukan tersebut adalah energi matahari.
Energi matahari dapat digunakan secara langsung untuk menghasilkan listrik.
Dalam hal ini sebuah sel surya yang merupakan bahan semikonduktor dengan efek photovoltaik diperlukan untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik. (Hidayanti, 2020). Sel surya secara langsung mengubah radiasi matahari menjadi listrik dengan efisiensi puncak antara 9-12%. Lebih dari 80% dari radiasi matahari tidak dikonversikan ke energi listrik, tetapi terpantulkan atau diubah menjadi energi panas. (Pido et al., 2022)
Sel surya bekerja maksimal pada suhu 25⁰C, perubahan suhu lingkungan juga mempengaruhi daya output yang dihasilkan, setiap kenaikan suhu 1° C dari (25° C) akan mengurangi sekitar 0,4% pada total daya yang mampu dihasilkan atau akan
Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 14 melemah sebesar 40% ketika suhunya
35°C. (Bahri Widodo et al., 2015).
Penambahan pendinginan pada panel surya, daya keluaran panel surya meningkat dikarenakan ketika suhu panel surya turun, tegangan open circuit panel surya meningkat sehingga daya keluaran juga meningkat (Isyanto et al., 2017).
Semakin besar kenaikan temperatur 50,92 °C, maka daya output menurun untuk solar cell tanpa pendingin air 42,51 watt, sedangkan untuk solar cell dengan aliran air daya yang dibangkitkan sebesar 45,36 watt pada temperatur permukaan 34,36 °C, diperoleh pada intensitas matahari yang sama (Pido et al., 2019).
Penggunaan fuzzy logic control dapat mengatur kecepatan air untuk pendinginan panel surya.dan akan memperlambat kerusakan panel surya karena suhu yang tinggi. (Swatara Loegimin et al., 2020).
Penggunaan sistem pendingin papan permukaan solar cell menggunakan heatsink memiliki penurunan rata-rata suhu sebesar 28.20 % dan kenaikan keluaran (Output) dapat ditingkatkan sebesar 1.64 % dari efisiensi Solar cell yang hanya 12,1%..
(Darma Tarigan & Hamdani, 2020)
Penelitian ini bertujuan untuk optimalisasi daya panel surya menggunakan sistem pendingin berbasis air otomatis yang dialirkan melalui penampang pipa tembaga
pada bagian belakang panel surya serta penggunaan sensor suhu DS18B20.
II. METODE PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebegai berikut:
Tabel 1. Bahan pembuatan prototype No Nama Komponen Jumlah
1 Panel Surya 30WP 1
2 Arduino UNO 1
3 Sensor Suhu DS18B20 1
4 Pompa Air 12 VDC 1
5 Breadboard 1
6 Sensor Tegangan 1
7 Sensor Arus ACS712 5A 1
8 Stepdown DC LM259 1
9 Relay 5 VDC 1
10 Adaptor 12 VDC 2A 1 11 Pipa Kapiler Tembaga 3 m 1
12 Selang Air 4 m 1
13 Kabel Jumper 16
Sistem pendingin panel surya berbasis air otomatis dirancang menggunakan sensor suhu DS18B20 untuk mengukur suhu panel surya.
Gambar 1. Rancangan kontrol suhu
Gambar 2. Desain belakang panel surya
Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 15 Cara kerja sistem berdasarkan dirancang
seperti ditunjukkan pada gambar 3 berikut:
Gambar 3. Diagram alir kerja sistem pendingin otomatis
1. Inisialisasi sensor suhu DS18B20, sensor arus ACS712 5 A, dan sensor tegangan.
2. Sensor suhu DS18B20 melakukan pembacaan nilai suhu dari panel surya, sensor arus ACS712 5 A melakukan pembacaan nilai arus output panel surya, dan sensor tegangan melakukan pembacaan nilai tegangan output panel surya.
3. Membuat batasan suhu dengan batas atasnya diatas 35°C dan batas bawahnya di bawah 35°C.
4. Nilai arus dan tegangan yang didapat kemudian dikalikan untuk mendapatkan nilai daya.
5. Data dari nilai input ke 3 sensor akan ditampilkan pada serial monitor.
6. Jika suhu > 35°C, maka relay aktif dan menyalakan pompa air 12 VDC.
7. Jika suhu < 35°C, maka relay mati dan menghentikan pompa air 12 VDC.
III. HASIL PENELITIAN
Hasil penelitian ini berupa sistem pendingin panel surya berbasis air otomatis.
Pengujian menggunakan panel surya tipe Poly-crystalline 30 Wp yang dilakukan selama 1 hari dengan pengambilan data pada jam 10.00 WITA sampai dengan 14.00 WITA dengan delay setiap 15 menit. Setiap perubahan waktu dengan kondisi cuaca tertentu dilakukan pengamatan terhadap temperatur permukaan panel, arus dan tegangan. Adapun hasil pengukuran dinyatakan pada tabel berikut:
Gambar 4. Rancangan sistem pendingin panel surya otomatis
Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 16 Hasil rata-rata tegangan dan arus yang
dihasilkan panel surya tanpa sistem pendingin adalah 12,81 V dan arus 0,40 A serta daya 5,13 Watt. Suhu tertinggi didapat 62,63 °C dan rata-rata suhu 57,74 °C. Pada saat suhu mencapai suhu tertinggi yaitu 62,63°C terjadi penurunan daya output.
Untuk mengetahui efisiensi panel surya tanpa pendingin dilakukan melalui perhitungan untuk mengetahui nilai daya maksimum yaitu Pmax = 5,54 Watt untuk Vmax = 13,2 Volt dan Imax = 0,42 Ampere.
Gambar 6. Perbandingan Nilai Arus Sedangkan hasil rata-rata tegangan dan arus panel surya dengan sistem pendingin berbasis air otomatis adalah 20,15 V dan arus 0,46 A serta daya 6,15 Watt. Suhu tertinggi 51,56°C dengan rata-rata suhu 50,39°C. Efisiensi panel surya didapat dengan perhitungan nilai daya maksimum Pmax = 7,24 Watt, Vmax = 14,2 Volt dan Imax
= 0,51 Ampere.
Gambar 5. Perbandingan Nilai Tegangan Nilai daya rata-rata panel surya tanpa pendingin didapat 5,13 W dengan nilai daya tertingginya 5,54 W sedangkan untuk daya panel surya berpendingin otomatis rata-rata 6,15 W dengan nilai daya tertingginya 7,24 W.
Gambar 7. Perbandingan Nilai Daya Rata-rata dari keseluruhan perbandingan output panel surya dengan sistem pendingin otomatis dan panel surya tanpa pendingin dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2. Data perbandingan hasil pengukuran
Panel Surya Teg.
(V)
Arus (I)
Daya (P)
Suhu (°C) Tanpa Pendingin 12,81 0,40 5,13 57,74 Dengan Pendingin 13,25 0,46 6,15 50,39 Peningkatan Daya 1,2 %
Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 17 Nilai rata-rata untuk tegangan panel
surya tanpa pendingin sebesar 12,81 V, nilai arus sebesar 0,40 A, dan nilai daya sebesar 5,13 Watt dengan rata-rata suhu 57,74°C.
Sedangkan nilai rata-rata tegangan panel surya dengan sistem pendingin otomatis 13,25 V, nilai arus sebesar 0,46 A, dan nilai daya sebesar 6,15 Watt dengan rata-rata suhu 50,39°C.
Daya output panel surya dengan pendingin otoatis lebih besar dibandingkan dengan panel surya tanpa pendingin dengan selisih 1,02 Watt atau peningkatan daya yang didapat oleh panel surya dengan pendingin sebesar 1,2%.
IV. KESIMPULAN
1. Rancangan kontrol suhu otomatis menggunakan arduino sebagai kontroler dan sensor DS18B20 sebagai penbaca suhu panel surya dengan set point suhu 35°C.
2. Sistem pendingin panel surya berbasis air otomatis mampu menurunkan rata- rata suhu panel sebesar 13,10°C dan dapat meningkatkan daya keluaran sebesar 1,02 Watt atau 1,2% dari daya keluaran panel surya tanpa system pendingin.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Benny P.W., I.M.; Alit Swamardika, Ida Bgs; Arta Wijaya, I Wyn.
Rancang Bangun Sistem Tracking Panel Surya Berbasis Mikrokontroler
Arduino. Jurnal SPEKTRUM, [S.l.], v. 2, n. 2, p. 115-120, feb. 2016.
[2]. Darma Tarigan, A., & Hamdani.
Penggunaan Sistem Pendingin Temperatur Sebagai Peningkatan Kinerja Panel Surya. Prosiding Seminar Nasional Teknik UISU (SEMNASTEK) 2020.
[3]. Hidayanti, F. Aplikasi Sel Surya:
Sistem Sel Surya Wearable.
LP_UNAS Jakarta Selatan, 2021.
[4]. Huda, M., & Kurniawan, W. (2022).
Analisa Sistem Pengendalian Temperatur Menggunakan Sensor DS18B20 Berbasis Mikrokontroler Arduino. Jurnal Rekayasa Mesin, 7(02), 18-23.
[5]. Ikhsan, R. N., & Syafitri, N.
Pemanfaatan Sensor Suhu DS18B20 sebagai Penstabil. Seminar Nasional Energi Telekomunikasi dan Otomasi (SNETO) 2021.
[6]. Isyanto, H., Budiyanto, Fadliondi, &
Chamdareno, G. P. Pendingin Untuk Peningkatan Daya Keluaran Panel Surya. PROSIDING SEMNASTEK 2017
[7]. Junaidi, M. Analisa Pembangkit Listriktenaga Suryapada Gedung C Fakultas Teknik Universitas Islam Riau.
https://repository.uir.ac.id/8119/1/13 3310611.pdf
[8]. Martini, N., & Sulistyorini, E.
Analisa Pengaruh Waktu Pemanfaatan Solar Cell & Luas Headsink Terhadap Suhu Mekanika, Jurnal Teknik Mesin. Vol. 6, Issue 2, Hal. 28-34. Dec 2020.
[9]. Pido R, Himran S, Mahmuddin, Pengaruh Pendinginan Sel Surya terhadap Daya Keluaran dan Efisiensi, TEKNOLOGI: Jurnal Teknik Mesin, Vol. 19 No. 1, Hal 31- 38, Okt 2018.
Vol. 6 No. 2 Tahun 2023 Page | 18 [10]. Pido, R., Hidayat Boli, R., Rifal,
M., Rauf, W., Shanti Dera, N., &
Rianto Day, R. Analisis Pengaruh Variasi Sudut Kemiringan Terhadap Optimasi Daya Panel Surya. Vol. 10 No. 2, H a l . 234–
240. 2022.
[11]. Pido, R., Rifal M. Analisa Pengaruh Kenaikan Temperatur Permukaan Solar Cell Terhadap Daya Output Gorontalo Journal of Infrastructure and Science Engineering Vol. 2, No.
2. Hal 24-31, Okt 2019.
[12]. S. B. Widodo, Z. Arif, and S. Royadi,
“Kaji Eksperimental Pengaruh Temperatur Permukaan Panel Surya Terhadap Keluaran Daya”, Teknik, vol. 2, no. 02, pp. 38 - 48, Dec. 2015.
[13]. Setyaningrum, Y. Pengukuran Efisiensi Panel Surya Tipe Monokristalin Dan Karakterisasi Struktur Material Penyusunnya.
https://repository.its.ac.id/3165/1/1 113100031-
Undergraduate_Theses.pdf, 2017.
[14]. Swatara Loegimin, M., Sumantri, B., Ari Bagus Nugroho, M., Ayub Windarko, N., Sistem Pendinginan Air Untuk Panel Surya Dengan Metode Fuzzy Logic. Jurnal Integrasi Vol. 21 No. 1. Hal. 21-31, April 2020.
