ISBN 978-602-8692-34-2

103

Potensi Daya 100 watt Solar Panel SHINYOKU di kota Semarang

Zaenal Arifin Fakultas Teknik Program Studi Teknik

Elektro Universitas Dian Nuswantoro

Semarang, Indonesia xzaenal@dsn.dinus.ac.id

Aries Jehan Tamamy Fakultas Teknik Program Studi Teknik

Biomedis Universitas Dian Nuswantoro

Semarang, Indonesia jehantammy@dsn.dinus.ac.id

Amalia Fakultas Teknik Program Studi Teknik

Industri Universitas Dian Nuswantoro

Semarang, Indonesia amalia@dsn.dinus.ac.id

Abstrak— Dalam pemanfaatan energi terbarukan diperlukan 3 hal yang paling utama, yaitu data potensi energi disuatu tempat, kesiapan teknologi dan kesiapan sumber daya manusia (SDM). Sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik di wilayah kota Semarang adalah energi sinar matahari. Pemanfaatan energi sinar matahari agar menjadi energi listrik membutuhkan peralatan yang disebut dengan solar panel. Dengan Solar Panel 100 Watt SHINYOKU mampu menghasilkan daya sebesar 180 Wh setiap harinya. Jumlah tersebut dengan catatan selama satu hari terdapat 7 jam durasi pengisian efisien dengan intensitas cahaya 10.752 hingga 50.000 lux dan pengisian optimum selama 3 jam dengan intensitas cahaya lebih dari 50.000 lux. Dalam hitungan bulan selama 30 hari didapat jumlah daya yang mampu dihasilkan di Kota Semarang mencapai 5,4 Kwh.

Kata Kunci—Solar Panel, potensi energi terbarukan, energi sinar matahari, kota Semarang, Intensitas cahaya.

I. PENDAHULUAN Pemanfaatan energi terbarukan di Indonesia secara sekala

nasional kurang dari 20% [1]. Sumber energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik di wilayah kota Semarang adalah energi sinar matahari. Pemanfaatan energi sinar matahari agar menjadi energi listrik membutuhkan peralatan yang disebut dengan solar panel. Solar panel memiliki kekurangan pada effisiensi yang sangat rendah [2]. Selain hal terebut, harga solar panel juga tidak murah, sehingga perlu adanya data potensi energi terbarukan disuatu tempat. Pemanfaatan energi sinar matahari membutuhkan investasi yang cukup besar diawal guna membeli solar panel, namun berikutnya pemanfaatan energi tersebut dapat dilakukan secara gratis [3].

Dalam pemanfaatan energi terbarukan diperlukan 3 hal yang paling utama, yaitu data potensi energi disuatu tempat, kesiapan teknologi dan kesiapan sumber daya manusia (SDM) [4]. Data potensi energi dipengaruhi oleh letah geografis suatu wilayah. Kesiapan teknologi meliputi teknologi konversi yang dapat diimplementsikan untuk merubah sumber energi terbarukan menjadi energi listrik. Kesiapan SDM merupakan pemahaman masyrakat didaerah tersebut untuk memnfaatkan energi serta konservasi energi yang harus dilakukan masyarakat sekitar agar energi terbarukan tersebut dapat tetap terjaga dengan baik.

II. DASAR TEORI

A. Solar Panel Shinyoku Solar panel merupakan alat yang dapat merubah energi

sinar matahari menjadi energi listrik Dirrect Current (DC). Solar panel memiliki effisiensi yang rendah. Solar panel terdiri dari crystalline silicon yang dirangkai secara berjajar baik seri maupun pararel [5]. Ukuran luas bidang

berpengaruh pada kapasitas listrik yang dapat dinkonversi dari energi sinar matahari. Secara teori kurva perbandingan antara Arus (I) dan Tegangan (V) dalam Standar Test Conditions (STC) adalah 1000 watt per m2 radiasi dalam suhu 25º celcius seperti pada gambar 1 [6].

Gambar 1. Karakteristik I-V PV sesuai standar STC.

Pada penelitian ini, penulis menggunakan solar panel sebesar 50 Watt sebanyak 2 buah yang dipasang secara pararel sehingga menghasilkan daya 100 watt.

Gambar 2. Spesifikasi solar panel SHINYOKU 50 Watt.

TABEL 1. Tabel Spesifikasi Solar Panel SHINYOKU 50 Watt. Maximum Power (Pmax) 50 W

Maximum Power Voltage (Vmp) 17,5 V Maximum Power Current (Imp) 2,86 A

Open Circuit Voltage (Voc) 20,9 V Short Circuit Current (Isc) 3,18 A

ISBN 978-602-8692-34-2

104

Dari tabel 1 dapat diketahui arus maksimum yang mampu dikeluarkan oleh dua buah solar panel dipasang secara pararel yaitu 2,86 x 2 = 5,72 A, dengan tegangan open circuit (Voc) 20,9 V namun tegangan pada power maximum berada pada 17,5 V.

B. Maximum Power Point Tracking (MPPT) Maximum Power Point Tracking (MPPT) merupakan

sistem elektronik yang dioperasikan pada sistem solar panel sehingga mampu menghasilkan keluaran daya maksimum. MPPT mampu meningkatkan daya yang dihasilkan oleh panel surya hingga 90%. Sebagai contoh jika menggunakan panel surya 200 Watt, tanpa MPPT hanya mampu menghasilkan daya maksimum 20 Watt – 40 Watt, namun jika ditambahkan MPPT mampu meningkatkan 90% lebih dari daya yang dihasilkan tersebut yaitu 38 Watt – 76 Watt. MPPT yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis MPPT dengan metode PWM (Pulse-Width Modulation) yang didalamnya sudah dilengkapi dengan charging kontrol untuk aki 12 V dan 24 V. Diklaim MPPT tersebut mampu meningkatkan efisiensi solar panel hingga 80% - 90% [7].

Gambar 3. MPPT 30 A yang dilengkapi dengan charger kontrol.

C. Beterai Baterai yang digunakan dalam pengambilan data yaitu

jenis baterai VRLA (Valve Regulated Lead Acid). Baterai VRLA sangat sesuai digunakan sebagai media penyimpanan daya sementara [8]. Jenis Baterai ini bersifat tertutup sehingga minim terjadi penguapan/evaporasi. Dengan Dod (Deph of Discharge) sebesar 30% dan cycle life mencapai 2.000 kali, maka baterai jenis VRLA sangat cocok digunakan sebagai media penyimpanan pada instalasi solar panel. Baterai yang dipakai yaitu Merek OTODO 12V 17Ah.

Gambar 4. Baterai VRLA OTODO OT 17-12

D. Data Intensitas Cahaya Matahari Data Intensitas cahaya matahari digunakan sebagai acuan

untuk mengetahui tingkat cahaya yang diterima oleh solar panel. Data tersebut nantinya akan dikategorikan kedalam spesifikasi tingkat cahaya sesuai dalam tabel 2.

TABEL 2. Besaran Lux dengan kategori tingkat cahaya[9]

No Range data (lux) Tingkat cahaya 1 107.527 Sunlight 2 10.752 Full Daylight 3 1.075 Overcast Day 4 107 Very Dark Day 5 10.8 Twilight 6 0 Night

Intensitas cahaya yang diterima oleh solar panel akan

berbanding lurus dengan daya yang dihasilkan oleh solar panel. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima, maka akan semakin besar pula daya yang dihasilkan oleh solar panel. Pada ketegori Full Daylight, solar panel mampu bekerja secara efektif dan apabila intensitas cahaya yang diterima lebih dari 50000 lux, maka solar panel akan mampu bekerja secara optimum [10].

Sensor yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya pada penelitian ini adalah BH1750. Sensor ini dihubungkan ke dalam mikrokontroller arduino uno R3 sebagai inputan yang terhubung secara I2C. Data diambil pada setiap 2 detik dan disimpan ke dalam logger dan disimpan pada SD Card dengan format .csv [11].

III. PENGAMBILAN DAN ANALISIS DATA

Pengambilan data awal yang dilakukan yaitu menguji kapasitas baterai VRLA 12 V 17 Ah. Pengujian dilakukan dengan lampu DC LED dengan kapasitas 10 watt. Yang dinyalakan secara terus menerus sampai habis. Durasi lamanya waktu menyala dengan baterai 17 Ah mecapai 18 jam. Baterai tersebut kemudian diisi menggunakan solar panel 100 watt yang dilengkapi dengan MPPT selama 1 hari.

Gambar 5. Pengujian Kapasitas Baterai

Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 5 dan gambar 6, pengambilan data dilakukan secara otomatis menggunakan data logger. Data logger mengambil data intensitas cahaya, data tegangan dan arus yang masuk ke dalam baterai. Data diambil pada tanggal 22 Agustus 2018 di Kota Semarang.

ISBN 978-602-8692-34-2

105

Gambar 6. Pengambilan data Intensitas cahaya, Arus dan Tegangan masuk ke dalam baterai.

TABEL 3. Tabel Pengambilan Data yang Telah Dilakukan.

No Jam Lux Tegangan

(V) Arus

(I) 1 05-06 119 12,68 0,03 2 06-07 2672 13,11 0,32 3 07-08 5946 14,27 0,41 4 08-09 8050 14,74 1,07 5 09-10 10396 14,69 0,58 6 10-11 11168 14,55 0,31 7 11-12 26716 14,49 0,88 8 12-13 54578 13,79 0,72 9 13-14 56455 13,44 3,31

10 14-15 54877 13,39 2,59 11 15-16 18770 13,31 1,52 12 16-17 7450 13,02 0,50 13 17-18 921 13,2 0,10

Berdasarkan tabel pengambilan data yang telah dilakukan selama satu hari penuh, terlihat kondisi baterai VRLA yang awalnya kosong atau habis dapat terisi secara penuh. Pengisian baterai dimulai pada pukul 07.00 dan berakhir pada pukul 18.00. Dalam 1 hari pengambilan data yang telah dilakukan, terdapat 7 jam pengisian efektif dan 3 jam pengisian optimum. Pengisian efektif berlangsung pada pukul 09.00 hingga 16.00. Sedangkan pengisian secara optimum berlangsung pada pukul 12.00 hingga 15.00. arus maksimal yang mampu masuk ke dalam baterai mencapai 3,31 A ketika intensitas cahaya yang diterima oleh solar panel mencapai optimum. Pada pengujian pengisian baterai, diketahui selama waktu pengisian 1 hari, kondisi baterai kembali penuh dengan tegangan sebesar 13,2 V. Dari pengujian awal dapat diketahui jumlah daya yang disimpan di dalam baterai mencapai 180 watt hours. Data tersebut didapat dari jumlah lamanya waktu dengan kapasitas 10 watt dengan lamanya jam lampu tersebut menyala.

10 watt x 18 jam = 180 Wh.

IV. KESIMPULAN

Dengan Solar Panel 100 Watt SHINYOKU mampu menghasilkan daya sebesar 180 Wh setiap harinya. Jumlah tersebut dengan catatan selama satu hari terdapat 7 jam durasi pengisian efisien dengan intensitas cahaya 10.752 hingga 50.000 lux dan pengisian optimum selama 3 jam dengan intensitas cahaya lebih dari 50.000 lux. Dalam hitungan bulan selama 30 hari didapat jumlah daya yang mampu dihasilkan oleh solar panel 100 watt SHINYOKU di Kota Semarang mencapai 5,4 Kwh. Data tersebut didapat dari:

180 wh x 30 hari = 5,4 Kwh.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis Mengucapkan terima kasih kepada Kementrian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi atas pendanaan pada penelitian ini melalui Skema Hibah Penelitian Dosen Pemula (PDP) (028/K6/KM/SP2H/PENELITIAN/2018).

REFFERENSI

[1] Dewan Energi Nasional (DEN), “Outlook Energi Indonesia, Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2014, Jakarta. Indonesia

[2] Dewan Energi Nasional (DEN) Tumiran, “R-Peraturan Pemerintah Kebijakan Energi Nasional (R-PP KEN)”, Universitas Gadjah Mada, 2014, Yogyakarta. Indonesia.

[3] Daniel B, Surya T, “Perbandingan Teknis dan Ekonomis Penggunaan Penerangan Jalan Umum Solar Cell Dengan PeneranganJalan Umum Konvensional”, Jurnal Universitas Sumatera Utara September 2015 ISSN Online: 2549-130X. Indonesia

[4] https://finance.detik.com/energi/d-3987615/arcandra-paparkan-3-kunci-kembangkan-energi-terbarukan-di-ri

Akses pada 2 Juli 2018.

[5] Nair M, Midhun A, Febin F, Jithu F, “Enhancing The Efficiency of Solar Panel Using Cooling Systems”, Dept. Mechanical Engineering, Jyothi Engineering College, Thrissur, India. Int. Journal of Engineering Research and Application IJERA, Vol. 7, Issue 3, March 2017 ISSN : 2248-9622.

[6] Rois A, Gunawan N, Chayun B, “Analisa Performansi dan Monitoring Solar Photovotaic System (SPS) Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Tuban Jawa Timur”, Jurnal Teknik Pom Institut Teknologi Sepuluh Nopember April 2016, Surabaya. Indonesia.

[7] Charais, John, “Maximum Power Solar Converter”, Microchip Technology Inc 2008. Amerika.

[8] Muhammad Thowil A. Ilham Ayu Putri P. “Analisis Perbandingan Baterai Lithium-Ion, Lithium-Polymer, Lead Acid dan Nickel – Metal Hydride pada Penggunaan Mobil Listrik” 2015, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang. Indonesia ISSN 2477-6041.

ISBN 978-602-8692-34-2

106

[9] NOAO, “Recommended Light Levels (Illuminance) for Outdoor and Indoor Venues” The National Optical Astronomy Observatory NOAO.

[10] Uli W, Andres C, Peter W, “Charge Carrier Separation in Solar Cells” 2014, IEEE ISSN:2156-3403.

[11] Z. Arifin, H. Rahadian, “Rancang Bangun Stand-Alone Automatic Rain Gauge (ARG) Berbasis Panel Surya”, Jurnal Nasional Teknik Elektro Jilid 6 Terbitan 3 Hal. 178-184 Universitas Andalas 2017, Padang. Indonesia e-ISSN 2407-7267.