proposal metpen.doc
Post on 27-Dec-2015
6 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PROPOSAL PENELITIAN
“PEMANFAATAN SOLAR CELL SEBAGAI SUMBER ENERGI
LISTRIK UNTUK TEMPAT PENYIMPANAN DINGIN DAN SISTEM
PENERANGAN PADA KAPAL NELAYAN TRADISIONAL”
Diajukan sebagai Tugas Mata Kuliah Metode Penelitian
Oleh :
FIRMAN TAUFIQ H
140310080019
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2011
I. JUDUL PENELTIAN
Pemanfaatan Solar Cell untuk Tempat Penyimpanan Dingin dan Sistem
Penerangan pada Kapal Nelayan Tradisional.
II. LATAR BELAKANG
Potensi perikanan laut Indonesia sangat besar, ini dikarenakan luas perairan
laut Indonesia diperkirakan sebesar 5,8 juta km2 dengan garis pantai terpanjang di dunia
sebesar 81.000 km dan gugusan pulau-pulau sebanyak 17.508. Potensi ikan pada perairan
laut Indonesia diperkirakan terdapat sebanyak 6,26 juta ton pertahun.
Dengan potensi tersebut, terdapat fakta menyedihkan yang membuat industri
perikanan Indonesia terancam, yaitu aplikasi pendinginan yang buruk serta adanya residu
obat/antibiotik yang digunakan sebagai pengawet pada ikan yang ditangkap. Sehingga
sangat penting dalam menjaga kesegaran dan kebersihan ikan dari residu obat-obatan.
Hal ini sangat berkaitan dengan kurangnya kesadaran para nelayan untuk
menjaga kemurnian ikan hasil tangkapannya. Mereka selama ini hanya menggunakan
pengawet sederhana dengan pendingin es. Kotak penyimpanan ikan pun sangat
sederhana, bila tidak mau dibilang sangat memprihatinkan. Pengetahuan yang minim dan
kurangnya modal merupakan faktor utama para nelayan tidak memperhatikan masalah
ini. Oleh karena itu mutu ikan yang dipasarkan dalam negeri masih sangat kurang bagus.
Sinar matahari sebagai sumber energi alternatif, yang biasa disebut solar
energi, juga masih sangat kurang untuk dimanfaatkan. Iklim tropis yang ada di Indonesia,
membuat Indonesia selalu disinari matahari sepanjang tahun. Pemanfaatan yang masih
minim dan ilmu teknologi yang masih belum mendukung, juga menyebabkan penggunaan
energi alternatif ini kurang dimanfaatkan.
Tempat penyimpanan dingin adalah sebuah sistem refrigerasi
yang merupakan sebuah kombinasi dari komponen-komponen,
peralatan, dan pemipaan yang disambungkan dalam urutan yang
berurutan untuk menghasilkan efek refrigerasi Refrigerasi adalah efek
pendinginan dari proses pengambilan kalor dari sebuah sumber panas
dan mentransfernya ke medium lain, sehingga temperatur medium
menjadi naik, dengan tujuan untuk menjaga temperatur sumber panas
di bawah temperature sekitarnya.
Penggunaan tempat penyimpanan dingin dalam perahu-perahu nelayan masih
sangat sedikit sekali. Hal ini karena faktor-faktor yang telah disebutkan di muka. Didasari
dari permasalahan-permasalahan yang telah disebutkan diatas, maka sebetulnya potensi
memasang tempat penyimpanan dingin dengan sumber energi radiasi sinar matahari
sangat memungkinkan. Kebutuhan akan ikan hasil tangkapan yang tetap segar dan juga
sumber energi yang dibutuhkan murah, menyebabkan potensi ini memiliki peluang untuk
berkembang. Bila hal tersebut berhasil, tentu saja pertumbuhan perekonomian khususnya
di bidang perikanan diharapkan akan meningkat dan para nelayan tidak akan kuatir lagi
kekurangan es untuk menjaga mutu kesegaran hasil tangkapannya. Selain itu pula, dengan
meningkatnya mutu tangkapan ikan tersebut, peluang meningkatkan nilai ekspor akan
semakin besar pula. Dengan demikian, maka pemasukan devisa negara akan meningkat
dan perekonomian negara pun juga akan membaik.
Walaupun ada sebagian dari nelayan-nelayan yang telah menggunakan tempat
penyimpanan dingin hanya saja mereka menggunakan sumber energi listrik dari genset,
sehingga membutuhkan bahan bakar minyak yang relatif harganya mahal dan tidak semua
nelaya-nelayan tersebut mampu untuk terus-menerus membeli bahan bakar minyak
tersebut. Tidak hanya itu sistem penerangannya pun masih memakai petromak yang
notabene sama seperti genset memerlukan bahan bakar minyak untuk dapat menyalakan
petromak. Oleh karena itu pemanfaatan solar cell sebagai sumber energi listrik sangat
berguna. Selain dapat memberikan manfaat seperti yang telah disebutkan sebelumnya,
penggunaan solar cell pun dapat mengurangi ketergantungan kita terhadap bahan bakar
minyak yang notabene tidak dapat diperbaharui dan harganya relatif mahal.
III. MAKSUD DAN TUJUAN
Maksud dari pembuatan tempat penyimpanan dingin dan sistem penerangan
pada kapal nelayan tradisional dengan sumber listrik dari solar cell ini adalah sebagai
salah satu upaya untuk meningkatkan pertumbuhan perekonomian khususnya di bidang
perikanan yang diharapkan akan meningkat dan para nelayan tidak akan kuatir lagi
kekurangan es untuk menjaga mutu kesegaran hasil tangkapannya dan mempunyai
penerangan yang memadai untuk kapal nelayan tersebut.
Tujuan dibuatnya tempat penyimpanan dingin dan sistem penerangan pada
kapal nelayan tradisional dengan sumber listrik dari solar cell ini adalah :
Memberikan solusi pemecahan masalah kesegaran ikan hasil tangkapan.
Meningkatnya mutu dari ikan hasil tangkapan
Meningkatan nilai ekspor dari ikan hasil tangkapan
Memberikan biaya operasional yang murah untuk tempat penyimpanan dingin dan
sistem penerangan
Mengurangi penggunaan minyak bumi sebagai bahan bakar
IV. METODOLOGI PENELITIAN
A. Identifikasi Perilaku Nelayan
Penjelasan tentang perilaku nelayan diperlukan untuk memperoleh data-data
yang akan mengoptimalkan desain yang dibuat. Hal ini penting karena tanpa data-data
tentang perilaku nelayan , maka desain yang dibuat tidak bisa diterapkan di lapangan.
Oleh karena itu untuk memperoleh data-data ini dilakukan survey dan wawancara di
lapangan.
B. Sel Surya (Solar Cell)
Solar cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam
jenis. Penggunaan solar cell ini telah banyak di gunakan di negara-negara berkembang
dan negara maju dimana pemanfaatannya tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah
banyak digunakan untuk keperluan industri sehingga energi matahari dapat dijadikan
sebagai sumber energi alternatif.
Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan energi
lain. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah jumlahnya cukup besar, kontinyu, tidak
menimbulkan polusi, terdapat dimana-mana dan tidak mengeluarkan biaya.
Modul Fotovoltaik
Modul Fotovoltaik merupakan alat yang menangkap radiasi sinar matahari
yang kemudian dikonversi menjadi listrik. Kriteria yang hendaknya dijadikan acuan
dalam pemilihan modul ini adalah:
• Daya yang dihasilkan dari modul fotovoltaik.
• Tegangan dan arus yang digunakan dari modul fotovoltaik.
• Ukuran dan berat modul fotovoltaik hendaklah kecil, mengingat tempat instalasinya
terbatas.
C. Tempat Penyimpanan Dingin (Cold Storage)
Cold storage merupakan ruang yang dibuat untuk menjaga dan menurunkan
temperatur produk beserta kelembapannya, dimana dalam perancangan ini produk yang
ditampung adalah ikan dan diletakkan dalam perahu-perahu nelayan. Ukuran cold storage
yang akan dirancang adalah sesuai dengan kondisi perahu nelayan yang akan disurvey di
lapangan. Ukuran dari cold storage ini akan diambil dengan mempertimbangan besar
ukuran es balok yang dipakai pada palkah nelayan. Cold storage ini nantinya akan
diletakkan ada perahu nelayan tradisional dengan ukuran panjang, lebar dan tinggi perahu
sesuai dengan ukuran kapal nelayan. Ukuran ini diambil dengan pertimbangan dasar
bahwa desain yang dibuat sesuai dengan ukuran kapal yang dipakai nelayan saat ini.
Daya yang digunakan mendinginkan ruangan cold storage adalah listrik.
Sedangkan pembangkit listrik yang digunakan untuk mendinginkan cold storage ini
adalah dari radiasi sinar matahari. Sehingga tujuan dari perancangan ini adalah
mendapatkan rancangan cold torage sebagai tempat penyimpanan ikan dengan kapasitas
maksimal 100 kg dengan sumber tenaga adalah dari radiasi sinar matahari.
Komponen Cold Storage
1. Kompresor
Kompresor merupakan komponen terpenting dalam proses refrigerasi. Fungsi
dari alat ini adalah mengkompresi uap, selain itu juga mengalirkan refrigerant agar bisa
terus bersirkulasi. Yaitu, tidak hanya melakukan kompresi pada tekanan tinggi, tetapi juga
menimbulkan tekanan rendah yang masuk ke kompresor sehingga refrigerant dapat
mengalir dari satu komponen ke komponen lainnya. Kriteria dari kompresor yang akan
dipilih adalah:
• Kompresor yang digunakan harus mampu menghasilkan beban pendinginan pada
evaporator sesuai dengan beban pendinginan yang digunakan.
• Daya input merupakan arus searah (DC) dengan diusahakan serendah mungkin. Sebab
semakin besar daya listrik yang digunakan, maka biaya listrik yang digunakan juga
semakin mahal.
• Bentuk dan ukuran kompresor harus seringkas mungkin sehingga tidak menghabiskan
banyak tempat dalam ruang mesin.
• Harga kompresor tidak boleh terlalu mahal karena berpengaruh terhadap harga dari unit
Cold Storage
2. Evaporator
Evaporator adalah sebuah alat yang digunakan untuk mengambil kalor dari
system sehingga suhu sistem menjadi turun sehingga menjaga temperatur dan
kelembaban dalam ruangan cold storage. Dalam cold storage, evaporator di taruh di atas
cold storage. Hal ini karena memanfaatkan sifat dari udara dingin yang memiliki
density/berat jenis yang rendah, sehingga udara dingin turun ke dasar cold storage,
sedangkan udara panas yang memiliki density yang tinggi, naik ke atas ruangan sehingga
terserap oleh evaporator untuk dibuang ke lingkungan. Beberapa criteria yang harus
dipenuhi dalam memilih evaporator cold storage adalah:
• Bentuk evaporator harus seringkas mungkin agar tidak menghabiskan banyak tempat.
• Dapat menjaga suhu dan kelembaban dalam cold storage.
• Perawatan evaporator harus mudah dilakukan serta suku cadangnya banyak tersedia
(tidak langka).
• Penempatan evaporator harus tepat sehingga distribusi temperatur dalam cold storage
dapat merata.
3. Kondenser
Kondenser merupakan alat yang berfungsi untuk membuang panas dari system
ke lingkungan. Alat ini juga berfungsi untuk merubah refrigerant dari fasa gas ke fasa
cair. Refrigerant inilah yang digunakan untuk mengeluarkan kalor yang diserap dari
evaporator dan kalor yang dihasilkan kompresor. Performa pengambilan kalor oleh
refrigerant di evaporator tergantung pada kinerja dari kondenser yang digunakan. Oleh
karena itu, spesifikasi dari kondenser yang akan digunakan adalah:
• Kondenser harus mampu mendinginkan refrigerant sehingga refrigerant menjadi cair
kembali dan bahkan harus mampu mendinginkan refrigerant hingga mencapai
temperatur subcool-nya sesuai dengan yang diinginkan.
• Ukuran kondenser harus menyesuaikan dengan tempat penyimpanannya. Temperatur
kondensasi harus serendah mungkin dengan batas ukuran yang telah ditentukan.
• Daya listrik untuk kipas kondenser harus juga serendah mungkin untuk memangkas
biaya produksi.
• Pembuangan panas dari kondenser harus langsung ke udara bebas. Sebab jika tidak
maka temperatur ruangan akan menjadi panas dan akibatnya kinerja mesin-mesin
pendingin tidak lagi optimal.
4. Refrigrant
Refrigerant merupakan pendingin yang di sirkulasikan dalam system
refrigerasi. Pemilihan refrigerant yang tepat, sangat dibutuhkan sehingga rancangan
menjadi ideal. Maka itu kriteria dari refrigerant yang akan digunakan adalah:
• Refrigerant harus mempunyai beban refrigerasi yang cukup bagus ketika menyerap
kalor dari lingkungan.
• Refrigerant harus memiliki indeks Ozon Depletion Potential (ODP) dan Halocarbon
Global Warming Potential (HGWP) yang rendah dan bila perlu indeksnya harus sama
dengan nol.
• Refrigerant yang digunakan tidak beracun dan aman bagi makhluk hidup jika terjadi
kebocoran.
• Harga refrigerant sebaiknya relatif murah dan mudah didapat mengingat cold storage
digunakan dalam perahu nelayan tradisional.
• Tekanan kerja pada evaporator dan kondenser sebaiknya tidak terlalu tinggi sehingga
karena akan menyebabkan terjadinya kebocoran akibat ketidakmampuan material yang
digunakan.
D. Sistem Penerangan
Untuk sistem penerangannya kita gunakan LED (Light-emitting Diode) karena
pada LED ada jenis LED yang dapat mengeluarkan cahaya yang sangat terang hanya
dengan daya yang kecil. Sehingga pemakaian LED sebagai media penerangan pada kapal
tidak akan terlalu menyedot daya dari sel surya.
LED (Light-emitting Diode)
LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang
dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.
Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang
menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi
cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna
emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan
phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
Gambar 1 : Simbol LED
Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah,
kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa
dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED
selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya.
Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat,
bulat dan lonjong.
E. Batere
Batere merupakan alat untuk menyimpan cadangan energi listrik. Komponen
ini sangat penting, mengingat sumber tenaga adalah radiasi sinar matahari, yang hanya
bersinar pada waktu siang, sedangkan pada waktu malam atau pada hari di mana matahari
tidak bersinar (autonomous days), maka batere ini menjalankan perannya, mengeluarkan
energi cadangan agar pasokan daya listrik tetap ada. Kriteria dari batere yang bagus untuk
digunakan adalah:
• Waktu pemakaian batere. Untuk lebih amannya dapat digunakan selama 24 jam untuk
menjaga temperatur ikan terus-menerus.
• Self discharge batere dapat dipakai sekitar 80%.
• Tegangan dan arus batere tidaklah terlalu besar.
• Ukuran dan berat batere harus kecil.
Batery Charge Regulator (BCR)
Pada dasarnya mengatur hubungan antara modul fotovoltaik dengan batere, sehingga
tidak terjadi overload pada batere. Pada saat batere terisi penuh, alat pengatur akan
memutus hubungan antara modul fotovoltaik dan batere, sedangkan pada saat batere
kosong, alat pengatur akan memutus hubungan antara batere dengan beban.
F. Rancangan Tempat Penyimpanan Dingin dan Sistem Penerangan pada Kapal
Nelayan Tradisional dengan Sumber Listrik dari Solar Cell
Sistem penyuplaian listrik sangat sederhana. Pertama-tama fotovoltaik yang
digunakan menghasilkan sejumlah arus listrik dengan tegangan volt DC. Arus listrik yang
dihasilkan fotovoltaik ini disalurkan dan disimpan ke batere melalui BCR (Battery
Charge Regulator). Setelah itu arus listrik yang tersimpan pada batere dialirkan langsung
ke seluruh komponen sistem refrigerasi Cold Storage dan LED yang membutuhkan
supply listrik.
Wiring Diagram
Agar sistem penyuplaian arus listrik lebih jelas dapat dilihat wiring diagram dari
penelitian di bawah ini :
Gambar 2 : Wiring Diagram
Dari gambar di atas terlihat tujuh buah panel fotovoltaik dipasang secara
paralel agar mendapatkan tegangan yang sesuai dengan tegangan batere yaitu 14 Volt
DC. Sebelum arus listrik dialirkan ke batere, arus listrik yang dihasilkan panel fotovoltaik
dihubungkan ke BCR (Battery Charge Regulator). Hal ini dilakukan karena BCR
berfungsi sebagai pengontrol arus dan tegangan listrik yang berasal dari panel fotovoltaik.
Arus dan tegangan listrik yang dihasilkan panel fotovoltaik cenderung tidak stabil, maka
dari itu perlu disesuaikan sehingga arus dan tegangannya sesuai dengan arus dan tegangan
listrik batere. Setelah melalui BCR arus listrik disimpan ke batere. Batere yang digunakan
berjumlah delapan buah dan disusun secara paralel, agar tegangan yang dihasilkan tetap
14 Volt DC. Dari batere kemudian ada percabangan kabel untuk terus dihubungkan
kepada beban yaitu cold storage dan lampu LED.
V. JADWAL PELAKSANAAN
Untuk pelaksanaan pembuatan tempat penyimpanan dingin dan sistem
penerangan pada kapal nelayan tradisional dengan sumber listrik dari solar cell ini akan
dilakukan pada musim kemarau, yaitu pada bulan juni, juli, agustus dan september. Untuk
perancangan dan pembuatan alat akan dilakukan di laboratorium Fisika Energi,
Universitas Padjadjaran. Sedangkan untuk pemasangan dan pengujian alat kita akan
lakukan di daerah dekat laut. Pelaksanaan dibulan kemarau ini dimaksudkan karena
intensitas cahaya matahari akan lebih potensial pada musim kemarau. Adapun jadwal rencana
kegiatan pembuatan plastik biodegradable ini sebagai berikut:
No. Waktu Kegiatan
1. Bulan Mei :
Minggu ke-1
Minggu ke-2
Minggu ke-3 dan 4
Perencanaan pembuatan tempat
penyimpanan dingin (cold storage) dan
sistem penerangan dengan sumber energi
listrik dari solar cell
Identifikasi perilaku nelayan
Penentuan alat-alat dan bahan-bahan
yang dibutuhkan.
Pembelian alat-alat dan bahan-bahan
yang dibutuhkan.
2. Bulan Juni :
Minggu ke-1
Minggu ke-2 sampai
ke-3
Minggu ke-4
Pengujian modul solar cell dengan
menggunakan multimeter.
Perakitan modul solar cell dengan lampu
LED
Menguji modul solar cell dengan lampu
Perakitan cold storage dengan kapal
nelayan
3. Bulan Juli :
Minggu ke-1 sampai
ke-4
Perakitan cold storage dengan kapal
nelayan
4 Bulan Agustus :
Minggu ke-1
Minggu ke-2
Minggu ke-3 sampai
ke-4
Perakitan modul solar cell dan lampu
dengan cold storage
Pengujian kapal
Pengumpulan data
Pengolahan data
Analisa data
Pembuatan laporan penelitian
Tabel 1. Jadwal Pelaksanaan Pembuatan tempat penyimpanan dingin dan sistem penerangan pada kapal nelayan
tradisional dengan sumber listrik dari solar cell
VI. RANCANGAN BIAYA PENELITIAN
Bahan-bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan tempat penyimpanan dingin dan sistem penerangan pada kapal nelayan tradisional dengan sumber listrik dari solar cell ini antara lain sebagai berikut:
No. Nama Bahan/Alat Volume Biaya Satuan
(Rp.)
Biaya (Rp.)
1. Modul Fotovoltaik
50 watt
1 unit 48.000.000,00 48.000.000,00
2. Cold Storage 2,5 m
x 2 m x 1,5 m
7,5 m3 30.165.000,00 30.165.000,00
3. LED 5 watt 1 unit 190.000,00 190.000,00
JUMLAH 78.355.000,00
Tabel 2. Alat-alat dan Bahan-bahan yang dibutuhkan
VII. DAFTAR PUSTAKA
[1] Mulyono Partosuwirjo, Pemberdayaan Perikanan Rakyat Melalui Manajemen
Kelompok Usaha Bersama (Makalah Falsafah Sains. Program Pasca Sarjana IPB,
2003).
[2] Wang, S.K. and Lavan, Z. Air-Conditioning and Refrigeration, dalam Frank
Kreith (Ed.), Mechanical Engineering Handbook, (Boca Raton: CRC Press LLC,
1999)
[3] Safri Maruta Hadi, “Pengujian Lemari Pendingin dengan Fotovoltaik untuk
Aplikasi di Daerah Terpencil”, Skripsi : 2007. Universitas Indonesia : Jakarta.
[4] Khaidir Eka Putra, “Desain Sistem Isolasi Ruang Penyimpanan Es dan Ikan untuk
Kapal Ikan 30 GT”, Skripsi : 2007. Institut Teknologi Sepuluh November : Semarang.
top related