analisis pengaruh penambahan reflector terhadap …repository.ump.ac.id/8457/1/dona indra...

1

ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN REFLECTOR TERHADAP

DAYA KELUARAN MODUL SOLAR CELL DENGAN

MEMPERHATIKAN

SUDUT DATANG SINAR MATAHARI

SKRIPSI

Di ajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Elektro

DONA INDRA PRASETYA

1303030014

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

2018

i

Analisis Pengaruh Penambahan... Dona Indra Prasetya, Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018

2

ii


3


4

iv


5

v


6

MOTTO

Kerjakan apa kewajiban kita

vi


7

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan kasih

sayang- Nya serta kuasa-Nya penyusunan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

Shalawat serta salam semoga sela tercurah kepada Baginda Besar Nabi

Muhammad SAW.

Penulisan Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar sarjana pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Perwokerto. Judul yang penlis ajukan adalah

“Analisis Pengaruh Penambahan Pada Reflector Terhadap Daya Keluaran Modul

Solar Cell Dengan Memperhatikan Sudut Datang Sinar Matahari”

Pada kesempatan ini penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada semua pihak yang terlibat dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

Kiranya Allah SWT yang akan membalas semua kebaikan yang telah diberikan

kepada penulis. Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada :

1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah serta inayah-Nya, sehingga

dapat menyelesaikan Tugas Akhir Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Purwokerto.

2. Keluarga yang senantiasa mendukung dan mendoakan selama Tugas Akhir

dilaksanakan.

3. Bapak Muhammad Taufiq Tamam selaku Dekan Fakultas Teknik dan

Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto dan Pembimbing

Akademik angkatan 2013 yang selalu mengarahkan mahasiswanya untuk

menjadi pribadi yang lebih baik lagi di masa yang akan datang dan selalu

mendukung mahasiswanya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Winarso selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro sekaligus

pembimbing yang tidak pernah lelah membimbing mahasiswa dalam

mengerjakan Tugas Akhir hingga selesai pelaksanaannya.

vii


8

5. Bapak Wahyu Dwiyono selaku pemimbing yang sudah berpengalaman

memberi banyak ilmu dari awal pelaksanaan sampai akhir.

6. Pak Bayu, pak Fadil yang senantiasa membantu pelaksanaan penelitian di

laboratorium.

7. Staf TU yang membantu dalam hal administratif.

8. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2012, angkatan 2013,

angkatan 2014, angkatan 2015, angkatan 2016 dan angkatan 2017 yang

selalu mendukung dan berbagi kebahagian bersama.

9. Kakak-kakak alumni Teknik Elektro UMP yang tak pernah lelah

membantu dan memberikan saran ketika terdapat kesulitan dalam

pengerjaan Tugas Akhir ini.

10. Teman-teman dari semua prodi yang telah membantu dalam mengerjakan

Tugas Akhir ini.

Sadar bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan, maka dari itu mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca

demi kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kami

khususnya dan bagi para pembaca.

Purwokerto, 2 Agustus

2018

Dona Indra Prasetya

viii


9

ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN REFLEKTOR TERHADAP

KELUARAN MODUL SOLAR CELL DENGAN MEMPERHATIKAN

SUDUT DATANG SINAR MATAHARI

INTISARI

Listrik merupakan kebutuhan sekunder yang penting bagi manusia, sehingga

kebutuhan energi listrik akan terus meningkat. Banyak usaha yang sedang

dilakukan untuk meningkatkan sumber-sumber energi alternatif yang sering

disebut sebagai sumber energi terbarukan. Energi surya photovoltaic dapat

memberikan lebih banyak energi di masa depan dibandingkan dengan energi

terbarukan lainnya karena sumber energi cahaya matahari akan ada setiap hari.

Solar cell merupakan salah satu pembangkit listrik terbarukan yang sangat

potensial untuk digunakan di masa mendatang. Daya keluaran dari solar cell

selama ini kurang dapat dioptimalkan. Oleh karena itu diperlukan solusi yang

dapat mengoptimalkan daya keluaran dari solar cell. Penggunaan cermin datar

sebagai reflector diharapkan dapat menjadi solusi untuk mengoptimalkan daya

keluaran dari solar cell. Pada solar cell menggunanakan reflektor dan mengikuti

sinar Matahari daya keluaran 19,80487342 W dan 21,94037763 W, dan pada

solar cell menggunakan reflektor dan posisi horisontal daya keluaran

10,07553386 W dan 7,552705789 W, sedangkan pada solar cell tanpa reflektor

posisi horisontal 12,09066754 W, 12,63633842 W, 5,475188114 W, dan

7,757088 W. Ternyata dari penelitian ini solar cell dengan reflektor dan

mengikuti sinar matahari paling efisien karena perbandingan dengan tanpa

reflektor posisi horisontal pada hari yang sama stabil 38,95104863 % dan

42,40601218 % .

Kata kunci : Energi Alternatif, solar cell, reflector.

ix


10

ANALYSIS OF EFFECT OF ADDITIONAL REFLECTOR ON THE OUT

OF SOLAR CELL MODULEWITH READING

THE CORNER OF THE SUNLIGHT

ABSTRACT

Electricity is an important secondary need for the People, so the need for

electrical energy will continue to increase. Much effort is being made to improve

alternative energy sources often referred to as renewable energy sources. Solar

photovoltaic energy can provide more energy in the future compared to other

renewable energy because the source of solar energy will continue every day.

Solar cell is the most potential renewable power plants to use in the future. The

output power of the solar cell has been less optimized. Therefore we need a

solution that can optimize the output power of the solar cell. The use of a flat

mirror as a reflector is expected to be a solution to optimize the output power of

the solar cell. In the solar cell that being installed reflectors and followed the

sunlight the output power is 19,80487342 W and 21,94037763 W, and in the solar

cell that being installed reflector and fix position of output power 10,07553386 W

and 7,552705789 W, while in solar cell without reflector fix position

12,090,66754 W, 12,63633842 W, 5,475188114 W, and 7,757088 W. It turns out

from this research solar cellthat being installed reflector and followed the sun the

most efficient because the comparison with without reflector fix position on the

same day stable 38,95104863 % and 42.40601218%

Keywords: Alternative Energy, solar cell, reflector.

x


11

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS .................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................... v

MOTO .................................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

INTISARI ............................................................................................................... ix

ABSTRACT ............................................................................................................. x

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 4

1.3 Batasan Masalah..................................................................................... 4

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................... 5

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................. 5

1.6 Metodologi Penelitian ............................................................................ 6

1.7 Sistematika Penulisan ............................................................................ 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hasil Penelitian Terdahulu ..................................................................... 8

2.2 Distribusi Radiasi Matahari.................................................................. 11

2.3 Radiasi Matahari pada Permukaan Bumi ............................................. 11

2.4 Pengaruh Posisi Panel Surya (photovoltaic) terdapat pergerakan Arah

Matahari ..................................................................................................... 14

2.5 Pengaruh Revolusi Bumi ..................................................................... 18

2.6 Photovoltaic (PV) ................................................................................. 19

2.6.1 Prinsip Kerja Panel Surya (photovoltaic) .............................. 22

2.6.2 Jenis Solarcell........................................................................ 26

2.6.3 Sifat – sifat Elektrik pada photovoltaic ................................. 30

2.6.4 Karakteristik dari photovoltaic .............................................. 32

2.7 Karakteristik Tegangan – Arus pada photovoltaic ............................... 33

2.8 Reflektor (cermin) ................................................................................ 36

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 37

3.2 Studi Literatur ...................................................................................... 39

3.3 Data Teknis Peralatan dan Alat Ukur yang dipakai ............................. 39

3.4 Tahap Pengujian ................................................................................... 40

3.5 Metode pengumpulan data ................................................................... 43

BAB IV ANALISIS DATA

xi


12

4.1 Perhitungan Letak Geografis sebelum melakukan Pengujian

Photovoltaic ............................................................................................... 45

4.2 Grafik Data Hasil Pengujian Panel Surya ............................................ 49

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii


13

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Distribusi radiasi Matahari sampai kepermukaan Bumi .................... 12

Gambar 2.2 Beberapa Sudut Penting Energi Surya ............................................... 17

Gambar 2.3 Pergerakan Bumi Mengeilingi Matahari ............................................ 18

Gambar 2.4 Contoh Sel Photovoltaic ..................................................................... 21

Gambar 2.5 Struktur Kristal Silikon dan Konduktif Intrinsik................................ 22

Gambar 2.6 Konduksi ekstrinsik pada silikon n-doped dan p-doped .................... 23

Gambar 2.7 Pembentukan daerah muatan ruang pada sambung p-n melalui difusi

elektron dan lubang ................................................................................................ 24

Gambar 2.8 Proses Pembangkitan Energi listrik pada sebuah Photovoltaic .......... 26

Gambar 2.9 Sel surya Monocrystalline .................................................................. 27

Gambar 2.10 Panel Surya tipe polycristalline ........................................................ 28

Gambar 2.11 Struktur Lapisan sel Amorphous ...................................................... 29

Gambar 2.12 Pengaruh Iradiasi, E pada Karakteristik I-V dari Sel Surya ............. 31

Gambar 2.13 Kemampuan Photovoltaic pada Beberapa Variasi Temperatur

dengan Irradiance 1000 W/m kuadrat .................................................................... 32

Gambar 2.14 Karakteristik Tegangan Arus dan Kurva Daya ................................ 33

Gambar 2.15 Karakteristik Tegangan-Arus pada Silikon Photovoltaic ................. 34

Gambar 2.16 Pemantulan Cermin Datar ................................................................ 36

Gambar 3.1 Diagram Alir Peneitian Sel Surya Mengikuti Sinar Matahari............ 37

Gambar 3.2 Diagram Alir penelitian solar cell dengan Reflektor dan posisi

Horisontal ............................................................................................................... 38

Gambar 3.3 Diagram Alir penelitian solar cell tanpa Reflektor dan posisi

Horisontal ............................................................................................................... 38

Gambar 3.4 Skema Pngukuran Panel Surya .......................................................... 41

Gambar 3.5 Rangkaian Eksperimen ....................................................................... 42

Gambar 3.6 Rangkaian Beban................................................................................ 42

Gambar 3.7 Gambar Eksperimen ........................................................................... 43

Gambar 4.1 Gambar Ilustrasi Sudut – sudut yang digunakan ................................ 45

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Sudut Jam Matahari terhadap Waktu .................... 49

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Sudut zimuth Matahari terhadap Waktu ............... 50

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Sudut Kemiringan Panel Surya terhadap Waktu ... 51

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Daya Keluaran terhadap Waktu pada tanggal 10

Mei 2018 ................................................................................................................ 52

Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Panel Surya dengan Reflektor dan tanpa

Reflektor pada tanggal 15 Mei 2018 ...................................................................... 53

xiii


14

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Data Acuan Penentuan Sudut Deklinasi ................................................ 17

Tabel 2.2 Perbandingan Efisiensi Material Bahan Pembuat Photovoltaic ............. 30

xiv


analisis pengaruh penambahan reflector terhadap …repository.ump.ac.id/8457/1/dona indra...

Documents