teknik fakultas teknik universitas ...eprints.umm.ac.id/44863/1/pendahuluan.pdfpengatur suhu panel...
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
OPTIMALISASI DAYA PANEL SURYA MENGGUNAKAN
REFLEKTOR CEKUNG DAN COOLING SYSTEM SEBAGAI
PENGATUR SUHU PANEL SURYA TERHADAP RADIASI
MATAHARI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
TAUFIK SATRIA TRIAWAN SAHAR
201310130311042
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
ii
iii
iv
v
LEMBAR PERSEMBAHAN
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Shalawat serta
salam selalu tercurahkan kepada Nabi besar Muhammad SAW yang telah memberikan
pencerahan kepada kita sekalian. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orangtua saya, Ayahanda Sahar Adam dan Ibunda Ummi Salamah
Yunus yang selalu memberikan support apapun yang saya lakukan, selalu ada
untuk saya dan selalu menguatkan ketika saya down, dan terima kasih kepada
kakak saudari-saudari saya yang terus memberi motivasi dan menyemangatkan
saya.
2. Bapak Ir. Nurkasan, MT dan Ibu Ir.Dr Lailis Syafa’ah, MT selaku Guru dan
pembimbing dalam meyelesaikan penelitian ini. Terimakasih atas ilmu dan
kesabaran bapak ibu selama saya kuliah dan bimbingan-nya selaman
berjalanannya tugas akhir saya.
3. Terima kasih kepada seluruh dosen Teknik Elektro yang sabar menghadapi
mahasiswanya yang banyak maunya, tetap jadi pengajar yang terbaik. Kalian
panutanku. Terimakasih telah memberikan ilmu yang bukan hanya di bidang
elektro tetapi juga memberikan moral, mental, dan kedisiplinan untuk saya
khususnya.
4. Seluruh asisten lab yang telah membimbing praktikum saya dengan sabar meski
saya tau kalian capek sibuk tapi masih mau mengajarkan kami. Semoga ilmu
yang diberikan bermanfaat dan mampu mendorong saya untuk terus belajar.
5. Terima kasih untuk bapak dosen Ilham Pakaya ST yang sudah mengizinkan
saya untuk menggunakan ruangan sebagai tempat kerja, belajar, penginapan
seakan asrama. Terima kasih sudah memberi saya motivasi dan semangat.
6. Terimakasih buat teman-teman perantauan saya Ayub, Rony, Irul, Ipan, dan
lainnya, teman-teman kost HARY HOME SQUAD, yang selalu menemani
saya.
vi
7. Azhari, Ipul, Arya, dan teman-teman Elektro A 2013 yang tidak dapat saya
sebutkan satu persatu. Tetap kompak, tetap solid, tetap seru dan tetap di hati.
terima kasih telah memberi kenangan yang baik untuk saya. Dan teman-teman
lainnya yang namanya tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Saya ucapkan
terimakasih atas bantuan, dukungan, perhatiannya selama ini.
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat serta
hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul :
“ OPTIMALISASI DAYA PANEL SURYA MENGGUNAKAN REFLEKTOR
CEKUNG DAN COOLING SYSTEM SEBAGAI PENGATUR SUHU PANEL
SURYA TERHADAP RADIASI MATAHARI ”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi dasar teori
karakteristik panel surya dan 4 parameter yang menentukan daya panel surya, termasuk
intensitas dan pengaruh temperatur.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih
banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran
yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan
kedepannya.
Malang, 17 januari 2019
Taufik Satria Triawan Sahar
viii
DAFTAR ISI Halaman
LEMBAR JUDUL .................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................... iii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................... iv
ABSTRAK ............................................................................................... v
ABSTRACT ............................................................................................. vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................... vii
KATA PENGANTAR ............................................................................ ix
DAFTAR ISI ............................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................ xiii
DAFTAR TABEL................................................................................. xvi
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah.................................................................................................. 2 1.4 Tujuan ................................................................................................................. 3
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 5
2.1 Solar Cell ............................................................................................................ 5 2.2 Photovoltaic Module ........................................................................................... 5 2.2.1 Model Dalam Penerapan Energi Modul Surya. ...................................... 6
2.3 Karakteristik Modul Surya .................................................................................. 7
2.3.1 Parameter Pada Kurva Tegangan Dan Arus ............................................ 8
2.4 Cermin Cekung Sebagai Reflektor...................................................................... 8
2.4.1 Komponen Cermin Cekung................................................................. 9
2.5 Cooling System (Pendingin) .............................................................................. 11
2.5.1 Elemen Peltier ....................................................................................... 11
2.5.2 Efek TEC ............................................................................................... 12
2.5.3 Faktor Termal ........................................................................................ 12
2.5.4 Heatsink Fan .......................................................................................... 13
2.5.5 Coldsink……………………………………………………….……….13
ix
2.6 Pipa Kapiler ....................................................................................................... 14
2.7 Motor DC dan Water Pump .............................................................................. 15
2.8 NI MyRIO ......................................................................................................... 16
2.9 NI labVIEW……………………………………………………………………………17
BAB III PERANCANGAN SISTEM .................................................. 20
3.1 Desain Struktur Mekanik Reflektor Cermin Cekung ........................................ 20
3.1.1 Penetapan Kelengkungan Cermin ......................................................... 22
3.1.2 Pemodelan Kelengkungan Cermin Cekung .......................................... 23
3.2 Desain Struktur Mekanik Cooling System ....................................................... 24
3.2.1 Komponen dan Karakterisik Peltier……………………………….…..26
3.2.2 Heatsink Fan .......................................................................................... 27
3.2.3 Coldsink………………………………………………………………..28
3.2.4 Water Pump Sirkulasi,……………………………………………...….28
3.2.5 Struktur Pipa Sirkulasi…………………………………………………29
3.3 Desain Rangkaian Skematik ............................................................................. 30
3.4 Pengambilan data .............................................................................................. 31
3.4.1 Teknik Pengambilan Data …………………………………………..…31
3.5 Analisa Data… ...................................................................... …………………35
3.6 Monitoring……………………………………………………………………..32
3.6.1 Monitoring Tegangan………………………………………………….33
3.6.2 Monitoring Arus…… ........................................... …………………….33
3.6.3 Monitoring Suhu……………………………………………………… 34
3.6.4 Penyimpanan Data Monitoring pada Microsoft Excel…………………...34
3.6.5 Monitoring System Keseluruhan………………………………………35
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISISA ............................. 36
4.1 Hasil Pengukuran Dan Pengujian...................................................................... 36
4.1.1 Hasil Perancangan Struktur Reflektor Cekung ..................................... 36
4.1.2 Hasil Perancangan Struktur Cooling System ......................................... 37
4.1.3 Hasil Pembuatan Komponen Pada Water Block ................................... 37
4.1.3.1 Heatsink fan………………………………………………….38
4.1.3.2 Coldsink……………………………………………………...38
4.1.4 Hasil Pengukuran Suhu pada Beban ..................................................... 38
4.2 Pengujian Reflektor Cekung ............................................................................. 40
4.2.1 Tujuan ................................................................................................... 40
4.2.2 Gambar Rangkaian Pengambilan Data………………………………...41
4.2.3 Alat dan Bahan………………………………………………………...41
4.2.4 Langkah Pengujian……………………………………….……………41
4.2.5 Hasil Pengujian ....................... ………………………………………..42
4.2.6 Analisa Data…………………………………………………………...43
4.2.6.1 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 09.00 WIB…………………...44
x
4.2.6.2 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 10.00 WIB……………………...47
4.2.6.3 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 11.00 WIB………………………50
4.2.6.4 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 12.00 Wib……………………53
4.2.6.5 Analisa Data Tabel 4.2 Pukul 13.00 WIB…………………...56
4.3 Pengujian Cooling System .................................... ………………………..60
4.3.1 Tujuan ....................................................................................... 60
4.3.2 Gambar Diagram Blok Pengujian Cooling System…………….60
4.3.3 Alat dan Bahan ...................................................................................... 61
4.3.4 Langkah Pengujian ................................................................................ 61
4.3.5 Hasil Pengujian………………………………………………..,61
4.4 Hasil Monitoring ………………………………………………………….66
4.4.1 VI Monitoring Keseluruhan……………………………………66
4.4.2 Layout Monitoring………………………………………….….66
4.4.3 Hasil Data Monitoring…………………………………………67
4.4.4 Perbandingan Pembacaan Pengukuran Sensor dan Alat
ukur……………………………………………………………67
BAB V PENUTUP ................................................................................. 70
5.1 KESIMPULAN ................................................................................................. 70 5.2 SARAN ............................................................................................................. 70
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ 71
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Lapisan solar cell, modul, panel dan array .............................................. 5
Gambar 2.2 Nilai arus dan tegangan terhadap pengaruh iradiasi……………..…… ...6
Gambar 2.3 pengaruh temperatur daya yang dihasilkan panel surya .......................... 7
Gambar 2.4 Kurva Arus Dan Tegangan ....................................................................... 7
Gambar 2.5 karakteristik daya-tegangan dan arus-tegangan ....................................... 8
Gambar 2.6 komponen pada cermin cekung ................................................................ 9
Gambar 2.7 Proses pembentukan bayangan ............................................................. 11
Gambar 2.8 Elemen peltier ........................................................................................ 12
Gambar 2.9 Heatsink fan ........................................................................................... 13
Gambar 2.10 Pipa kapiler ........................................................................................... 14
Gambar 2.11 Grafik karakteristik motor DC ............................................................. 15
Gambar 2.12 pompa air diafragma............................................................................. 16
Gambar 2.13 Tampak depan dan port pada NI myRIO .............................................. 17
Gambar 2.14 tampilan jendela Front panel................................................................ 18
Gambar 2.15 jendela blok diagram VI ....................................................................... 18
Gambar 2.16 Bagian yang berisikan tools dari control pallete .................................. 19
Gambar 2.17 Bagian yang berisikan tools dari function pallete ................................ 19
Gambar 3.1 Tahapan pengerjaan sistem .................................................................... 20
Gambar 3.2 Reflektor dengan penjelasan sinar datang dan pantul ........................... 21
Gambar 3.3 Transmisi reflektor ................................................................................. 21
Gambar 3.4 Struktur reflektor cermin cekung ........................................................... 22
Gambar 3.5 Penetepan kelengkungan cermin cekung .............................................. 22
Gambar 3.6 Plat stainlis sebagai dudukan cermin ..................................................... 23
Gambar 3.7 Pemodelan reflektor ............................................................................... 24
Gambar 3.8 Struktur penerapan Cooling System pada panel surya .......................... 24
Gambar 3.9 Tampak atas panel surya ........................................................................ 25
Gambar 3.10 Tampak samping panel surya ............................................................... 25
xii
Gambar 3.11 Tampak bawah panel surya .................................................................. 25
Gambar 3.12 Prinsip kerja peltier pada water block .................................................. 27
Gambar 3.13 Heatsink fan pada water block ............................................................. 27
Gambar 3.14 Coldsink pada bagian dalam waterblock .............................................. 28
Gambar 3.15 Sistem kerja pompa diafragma ............................................................. 28
Gambar 3.16 Spesifikasi diaphragm water pump ...................................................... 29
Gambar 3.17 Struktur pipa sirkulasi .......................................................................... 29
Gambar 3.18 Desain rangkaian skematik .................................................................. 30
Gambar 3.19 Rangkaian pengambilan data tegangan ................................................ 31
Gambar 3.20 Rangkain pengambilan data arus.......................................................... 32
Gambar 3.21 Blok diagram VI Labview sensor tegangan .......................................... 33
Gambar 3.22 Blok diagram VI Labview sensor arus .................................................. 33
Gambar 3.23 Blok diagram VI Labview sensor LM35 .............................................. 34
Gambar 3.24 Blok diagram VI Labview untuk menyimpan data pada
Microsoft Excel .................................................................................... 34
Gambar 3.25 Blok diagram VI Labview monitoring system keseluruhan ................. 35
Gambar 4.1 Hasil pembuatan struktur reflektor cekung ............................................ 36
Gambar 4.2 Hasil pembuatan struktur cooling system. .............................................. 37
Gambar 4.3 Heatsink fan pada water block ............................................................... 38
Gambar 4.4 Coldsink pada bagian dalam water block ............................................... 38
Gambar 4.5 Hasil pengukuran langsung .................................................................... 39
Gambar 4.6 Hasil perakitan struktur reflektor dan cooling system ............................ 40
Gambar 4.7 Gambar rangkaian panel surya dengan beban ........................................ 41
Gambar 4.8 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 09.00 WIB .......................... 44
Gambar 4.9 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 09.00 WIB ...................... 45
Gambar 4.10 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 09.00 WIB ................... 46
Gambar 4.11 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 09.00 WIB ................... 46
Gambar 4.12 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 10.00 WIB ........................ 47
Gambar 4.13 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 10.00 WIB .................... 48
Gambar 4.14 Kurva daya-tegangan reflektor datar pukul 10.00 WIB ....................... 49
xiii
Gambar 4.15 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 10.00 WIB ................... 49
Gambar 4.16 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 11.00 WIB ........................ 50
Gambar 4.17 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 11.00 WIB .................... 51
Gambar 4.18 Kurva daya-tegangan reflektor datar pukul 11.00 WIB ....................... 52
Gambar 4.19 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 11.00 WIB ................... 52
Gambar 4.20 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 12.00 WIB ........................ 53
Gambar 4.21 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 12.00 WIB .................... 54
Gambar 4.22 Kurva daya-tegangan reflektor datar pukul 12.00 WIB ....................... 55
Gambar 4.23 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 12.00 WIB ................... 55
Gambar 4.24 Kurva arus-tegangan reflektor datar pukul 13.00 WIB ........................ 56
Gambar 4.25 Kurva arus-tegangan reflektor cekung pukul 13.00 WIB .................... 57
Gambar 4.26 Kurva daya-tegangan reflektor datar pukul 13.00 WIB ....................... 58
Gambar 4.27 Kurva daya-tegangan reflektor cekung pukul 13.00 WIB ................... 58
Gambar 4.28 Grafik perbandingan daya panel surya ................................................. 59
Gambar 4.29 Diagram blok pengujian cooling system ............................................. 60
Gambar 4.30 Kurva hubungan hasil daya dengan suhu panel surya.......................... 62
Gambar 4.31 Pengujian dengan perubahan aktuator.................................................. 64
Gambar 4.32 Kurva hubungan hasil daya dengan suhu panel surya.......................... 65
Gambar 4.33 VI monitoring pengukuran tegangan, arus, dan daya........................... 66
Gambar 4.34 layout Monitoring ................................................................................. 66
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil pengukuran tanpa beban dan dengan beban .................................. 39
Tabel 4.2 Hasil pengambilan data tanggal 11 Desember 2018 ............................... 43
Tabel 4.3 Pebandingan nilai Vmp, Imp, dan Pmax panel surya ............................. 45
Tabel 4.4 Hasil pengujian sensor cahaya saat mendung ......................................... 47
Tabel 4.5 Hasil pengambilan data pada tanggal 03 Desember 2018....................... 48
Tabel 4.6 hasil nilai total daya saat menggunakan reflektor datar dan
reflektor cekung pukul 10.00 WIB .......................................................... 50
Tabel 4.7 Pebandingan nilai Vmp, Imp, dan Pmax panel surya ............................. 51
Tabel 4.8 hasil nilai total daya saat menggunakan reflektor datar dan
reflektor cekung pukul 11.00 WIB......................................................... 53
Tabel 4.9 Pebandingan nilai Vmp, Imp, dan Pmax panel surya ............................. 54
Tabel 4.10 hasil nilai total daya saat menggunakan reflektor datar dan
reflektor cekung pukul 12.00 WIB.......................................................... 56
Tabel 4.11 Pebandingan nilai Vmp, Imp, dan Pmax panel surya ............................. 57
Tabel 4.12 hasil nilai total daya saat menggunakan reflektor datar dan
reflektor cekung pukul 13.00 WIB.......................................................... 59
Tabel 4.13 Sampel data Tabel 4.2 mengetahui temperatur panel surya
pengujian pukul 10.00 WIB tanggal 11 Desember 2018 ........................ 62
Tabel 4.14 Sampel data temperatur dengan perubahan aktuator ............................... 64
Tabel 4.15 Perbandingan daya tertinggi dengan temperatur panel surya.................. 65
Tabel 4.16 hasil pengambilan data secara otomatis menggunakan
sensor (monitoring) ................................................................................. 67
Tabel 4.17 perbandingan hasil sensor (monitoring) dengan alat ukur ....................... 67
xv
DARTAR PUSTAKA
[1] R. A. Nugroho and M. Facta, “Memaksimalkan Daya Keluaran Sel Surya
Dengan Menggunakan Cermin Pemantul Sinar Matahari ( Reflector ),”
Transient, vol. 3, no. 3, pp. 409–411, 2014.
[2] Ihsan, “Peningkatan Suhu Modul dan Daya Keluaran Panel Surya Dengan
Menggunakan Reflektor,” pp. 275–283, 2013.
[3] A. Warsito, E. Adriono, M. Y. Nugroho, and B. Winardi, “DIPO PV Cooler ,
Penggunaan Sistem Pendingin Temperatur Heatsink Fan Pada Panel Sel Surya
( Photovoltaic ) Sebagai Peningkatan Kerja Energi Listrik Baru Terbarukan
Metode,” Transient, vol. 2, 2013.
[4] R. Foster, Solar Energy, Renewable Energy and the Environment. 2010.
[5] A. A. G. M. P. I B Kd Surya Negara1, I Wayan Arta Wijaya 2, “Analisis
Perbandingan Output Daya Listrik Panel Surya Sistem Tracking Dengan
Solar,” E-journal Spectr., vol. 3, no. 1, pp. 7–13, 2016.
[6] A. Nora, “Karakterisasi Panel Surya Model SR-156P-100 Berdasarkan
Intensitas Cahaya Matahari,” pp. 1–72, 2015.
[7] Nirsal, “Perangkat Lunak Pembentukan Bayangan Pada Cermin Dan Lensa,”
Biomass Chem Eng, vol. 49, no. 23–6, pp. 24–33, 2015.
[8] R. Umboh, J. O. Wuwung, E. K. Allo, and B. S. Narasiang, “Perancangan Alat
Pendinginan Portable Menggunakan Elemen Peltier,” Tek. Elektro dan
Komput., vol. 1, pp. 1–6, 2012.
[9] S. Priyambada, “Pendingin Kabin Mobil,” Skripsi Univ. Indones., 2012.
[10] A. Firmansyah and Y. Marniati, “Pemodelan Karakteristik Motor DC Shunt ,
Motor DC Seri , dan Motor DC Kompon Menggunakan Matlab Simulink
sebagai Media Pembelajaran Modul Praktikum Mesin-mesin Listrik,” vol. 6,
no. 1, pp. 63–73, 2017.
[11] Asriyadi, “Evaluasi Sensor Yang Digunakan Untuk Perancangan Sistem Data
Logger Pada Solar Panel,” pp. 42–59, 2015.
[12] M. A. Rifani, L. Syafa’ah, I. Pakaya, J. T. Elektro, F. Teknik, and U.
Muhammadiyah, “Perencanan Dual Axis Reflektor Berbasis NI MYRio 1900
Untuk Peningkatan Daya Pada Panel Surya,” no. xx, 2018.
[13] J. Fisika and F. Universitas, “Rancang Bangun Solar Tracker Berbasis
Mikrokontroller ATmega8535 Dengan Sensor LDR Dan Penampil LCD,” vol.
4, no. 2, pp. 113–122, 2015.
xvi