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.