KARAKTERISTIK SERI DAN PARALEL DARI SOLAR CELL
Laporan Praktikum Energi Terbaharukan Dosen: 1. Mutiar, S.T., M.T. 2. Drs. Indrawasih
Kelompok 2 Kelas 4LA Nama
NIM
1. Redho Akbar R.
0612 3031 0163
2. Andreas Wijaya
0612 3031 0148
3. Chandra
0612 3031 0149
4. Riky Rionaldo
0612 3031 0164
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2014
1. Tujuan a. Mengetahui karakteristik dari solar cell yang dipasang seri dan parallel. b. Mengetahui pengaruh sudut pencahayaan pada solar cell c. Mengetahui nilai tegangan keluaran apabila solar cell dipasang seri dan parallel.
2. Pendahuluan Modul surya (fotovoltaic) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai secara seri dan paralel, untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari. Komponen utama sistem surya photovoltaic adalah modul yang merupakan unit rakitan beberapa sel surya photovoltaic. Untuk membuat modul photovoltaic secara pabrikasi bisa menggunakan teknologi kristal dan thin film. Modul photovoltaic kristal dapat dibuat dengan teknologi yang relatif sederhana, sedangkan untuk membuat sel photovoltaic diperlukan teknologi tinggi. Modul photovoltaic tersusun dari beberapa sel photovoltaic yang dihubungkan secara seri dan parallel. Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari. Di Indonesia, energi listrik yang optimum akan didapat apabila modul surya diarahkan dengan sudut kemiringan sebesar lintang lokasi PLTS tersebut berada. Sebagai contoh, untuk daerah yang berada di sebelah utara katulistiwa maka modul surya harus dihadapkan ke Selatan, dan sebaliknya. Selanjutnya energi listrik tersebut disimpan dalam Baterai. Baterai disini berfungsi sebagai penyimpan energi listrik secara kimiawi pada siang hari dan berfungsi sebagai catu daya listrik pada malam hari. Untuk menjaga kesetimbangan energi di dalam baterai, diperlukan alat pengatur elektronik yang disebut Battery Charge Regulator . Alat ini berfungsi untuk mengatur tegangan maksimal dan minimal dari baterai dan memberikan pengamanan terhadap sistem, yaitu proteksi terhadap pengisian berlebih (overcharge) oleh penyinaran matahari, pemakaian berlebih (overdischarge) oleh beban, mencegah terjadinya arus balik ke modul surya, melindungi terjadinya hubung singkat pada beban listrik dan sebagai interkoneksi dari komponen-komponen lainnya. Di Indonesia sistem photovoltaic telah dimanfaatkan antara lain untuk penerangan (rumah tangga, jalan), pompa air, catu daya bagi perangkat telekomunikasi, TV umum, pendingin (antara lain untuk obat-obatan), rambu-rambu laut, penerangan untuk menangkap ikan dan aplikasi lainnya.
Salah satu cara penyediaan energi listrik alternatif yang siap untuk diterapkan secara masal pada saat ini adalah menggunakan suatu sistem teknologi yang diperkenalkan sebagai Sistem Energi Surya Photovoltaic (SESF) atau secara umum dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya Photovoltaic (PLTS Photovoltaic). Sebutan SESF merupakan istilah yang telah dibakukan oleh pemerintah yang digunakan untuk mengidentifikasikan suatu sistem pembangkit energi yang memanfaatkan energi matahari dan menggunakan teknologi photovoltaic. Dibandingkan energi listrik konvensional pada umumnya, SESF terkesan rumit, mahal dan sulit dioperasikan. Namun dari pengalaman lebih dari 15 tahun operasional di beberapa kawasan di Indonesia, SESF merupakan suatu sistem yang mudah didalam pengoperasiannya, handal, serta memerlukan biaya pemeliharaan dan operasi yang rendah menjadikan SESF mampu bersaing dengan teknologi konvensional pada sebagian besar kondisi wilayah Indonesia yang terdiri atas pulau - pulau kecil yang sulit dijangkau dan tergolong sebagai kawasan terpencil. Selain itu SESF merupakan suatu teknologi yang bersih dan tidak mencemari lingkungan. Beberapa kondisi yang sesuai untuk penggunaan SESF antara lain pada pemukiman desa terpencil, lokasi transmigrasi, perkebunan, nelayan dan lain sebagainya, baik untuk penerangan rumah maupun untuk fasilitas umum. Akan tetapi sesuai dengan perkembangan jaman, pada saat ini di negara-negara maju penerapan SESF telah banyak digunakan untuk suplai energi listrik di gedung-gedung dan perumahan di kota-kota besar. Mengingat peran dan fungsinya, teknologi photovoltaic mempunyai sifat yang sangat fleksibel dalam teknik rancang bangun dan pemanfaatannya. Aplikasi modul ini dapat diterapkan untuk pemasangan individual maupun kelompok sehingga dapat dilakukan dengan swadaya perorangan, masyarakat, perusahaan atau dikoordinir oleh PLN. Dalam hal pendanaan; proyek photovoltaic menjadi sangat mungkin untuk menjadi sarana bantuan/kerjasama luar negeri, partisipasi perusahaan maupun golongan (community development) untuk mendukung program listrik pedesaan atau penyediaan jasa energi seperti: •
Listrik untuk penerangan rumah tangga
•
Jasa energi untuk fasilitas umum: Pompa/penjernihan air, Rumah peribadatan,
Telepon umum atau pedesaan, televisi umum, Penerangan jalan dan lainnya •
Pemasok energi bagi fasilitas produksi
•
Integrasi photovoltaic pada bangunan untuk listrik pedesaan
Berikut ini adalah penjelasan bagaimana sel surya bekerja untuk menciptakan energi untuk banyak hal, dari kalkulator sampai peralatan di rumah.
Bagaimana Sel fotovoltaik Menghasilkan Listrik
Panel surya yang sering Anda lihat disebut panel fotovoltaik. Setiap panel terdiri dari beberapa sel fotovoltaik, yang terbuat dari suatu jenis silikon. Setiap sel mampu menghasilkan muatan listrik kecil bila terkena sinar matahari. Karena sel-sel fotovoltaik masing-masing hanya menghasilkan sejumlah kecil listrik, mereka harus digunakan bersama. Mereka umumnya saling terhubung untuk menciptakan panel surya yang sudah sering Anda temui. Setiap panel, dapat digunakan untuk menghasilkan energi lebih banyak dan lebih banyak daya listrik untuk menjalankan alat rumah tangga atau untuk kepentingan bisnis pada beberapa kasus.
Bagaimana Sel Fotovoltaik Dibuat
Sebenarnya ada beberapa jenis fotovoltaik meskipun sebagian besar dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu:
Sel Monocrystalline
Sel Polycrystalline
Sel Amorphous Monocrystalline adalah sel-sel fotovoltaik yang paling efisien tetapi juga yang paling
mahal. Sel-sel ini terdiri satuan kristal, yang dipotong-potong dari apa yang disebut sebagai silikon ingot. Sedikit kurang efisien, tetapi jauh lebih terjangkau adalah sel-sel Polycrystalline. Alihalih menggunakan ingot silikon, sel-sel ini dibuat sedikit berbeda. Silikon ini terdiri dari sejumlah kristal kecil yang membuat mereka lebih terjangkau meskipun mereka sedikit kurang efisiensi. Yang lebih murah daripada sel-sel polycrystalline, tapi juga efisiensi yang lebih rendah, adalah sel amorphous yang dibuat dengan menyebarkan silikon di atas meterial alternatif seperti stainless steel.
Jika Anda akan mulai memanfaatkan tenaga surya, penting untuk mempertimbangkan jenis sel surya yang terbaik bagi Anda. Faktor utama yang harus Anda perhatikan adalah seberapa banyak ruang yang Anda miliki untuk panel surya. Jika Anda tidak memiliki banyak ruang, Anda mungkin akan perlu berinvestasi pada panel polycrystalline atau monocrystalline. Di sisi lain, jika Anda memiliki ruang yang cukup untuk panel surya Anda, Anda bisa memanfaatkan sel amorphous yang lebih murah untuk mendapatkan jumlah energi yang sama. Arus yang dihasilkan dari sel surya umumnya adalah Direct Current (DC), tetapi dengan penambahan konverter, arus ini dapat diubah menjadi Alternating Current (AC). Yang memungkinkan Anda untuk melakukan hampir setiap kegiatan dengan energi surya yang Anda dapatkan. Teknologi fotovoltaik dikenal sebagai teknologi bersih sehingga penerapannya akan mendukung program pembangunan yang berkelanjutan dan berwawasan lingkungan. Beberapa keuntungan dari pemanfaatan teknologi fotovoltaik, antara lain :
Biaya operasional dan perawatan yang rendah (tidak diperlukan pembelian bahan bakar dan keausan dalam proses konversi).
Tidak menimbulkan polusi udara karena tidak ada proses pembakaran sehingga mengurangi pelepasan gas rumah kaca ( greenhouse gas).
Tidak menimbulkan kebisingan karena tidak ada bagian yang bergerak. Efek fotolistrik ini terjadi pada suatu sel yang terbuat dari bahan semikonduktor.
Karena sifatnya, sel ini kemudian disebut sebagai sel fotovoltaik ( photovoltaic cell ) atau sering juga disebut sebagai sel surya ( solar cell ). Sel fotovoltaik merupakan komponen terkecil didalam sistem energi surya fotovoltaik (SESF).
Sinar matahari yang menimpa permukaan sel diubah secara langsung menjadi listrik sebagai akibat terjadinya pergerakan pasanganelectron-hole, sebagaimana digambarkan pada skema dibawah ini. Teknologi sel fotovoltaik yang tersedia dewasa ini masih didominasi oleh jenis sel dengan teknologi kristal, baik mono- maupun poli-kristal, khususnya dari bahan dasar silikon.
3. Peralatan yang Digunakan a. Modul Solar Cell b. Kabel Penghubung c. Multimeter Digital d. Lux Meter
4. Langkah Kerja a. Hubungkan sel PV secara seri dari modul PV b. Atur sudut sumber cahaya dan solar cell pada 0° dan hidupkan lampu atau sumber cahaya pada intensitas maksimum. c. Ukur tegangan keluaran dengan multimeter digital, masukkan pada tabel. d. Ubah sudut sumber cahaya pada beberapa sudut. Ukur tegangan keluaran. e. Hubungkan dua modul PV secara parallel dan ulangi langkah kerja sebelumnya.
5. Tabel Pengukuran a. Solar cell dipasang seri dengan intensitas cahaya minimum Sudut (°) 0 15 30 45 60
Intensitas Cahaya (Lux) 2357 2298 2128 1640 1236
Tegangan Keluaran (V) 5.9 5.9 5.9 5.7 5.4
b. Solar cell dipasang seri dengan intensitas caha ya maksimum Sudut (°) 0 15 30 45 60
Intensitas Cahaya (Lux) 7780 7670 5910 4280 2390
Tegangan Keluaran (V) 11.9 11.6 11.3 11.2 10.4
c. Solar cell dipasang parallel dengan intensitas cahaya minimum Sudut (°) 0 15 30 45 60
Intensitas Cahaya (Lux) 3700 3680 3280 2490 1280
Tegangan Keluaran (V) 12.1 12.1 12 11.8 11.2
6. Grafik Grafik tabel a. 60
45
30 Sudut (°) 15
0 5.9
5.9
5.9
5.7
Grafik tabel b. 60
45
30 Sudut (°) 15
0 11.9
11.6
11.3
11.2
Grafik tabel c. 60
45
30 Sudut (°) 15
0 12.1
12.1
12
11.8
7. Pembahasan Pada percobaan pertama yaitu pengukuran tegangan keluaran pada modul PV uang dipasang seri dengan intensitas cahaya minimum didapat hasil bahwa tegangan keluaran akan maksimum ketika sumber cahaya berada pada sudut 0° terhadap modul PV. Tegangan keluaran akan semakin menurun seiring berubahnya sudut pencahayaan yang diberikan kepada modul PV. Hal ini terjadi karena panas yang diberikan ke modul PV maksimum saat berada di sudut 0°. Pada percobaan kedua yaitu pengukuran tegangan keluaran pada modul PV dengan rangkaian yang sama seperti sebelumnya namun intensitas cahaya dibuat maksimum dan didapat hasil bahwa tegangan keluaran yang dihasilkan modul PV lebih besar dibandingkan dengan percobaan sebelumnya karena intensitas cahaya yang maksimum akan menimbulkan panas yang lebih besar sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang lebih besar. Sama seperti percobaan sebelumnya, pada percobaan ketiga sel pada modul PV disusun secara parallel dengan parameter yang diukur sama dengan percobaan-percobaan sebelumnya. Dipercobaan ini, didapat hasil bahwa nilai tegangn keluaran pada modul PV tidak jauh berbeda dengan percobaan menggunakan rangkaian seri dengan intensitas cahaya yang maksimum. Dapat dilihat pada tabel c.
8. Kesimpulan Dari percobaanipercobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: a. Semakin banyak sel pada modul PV yang diserikan, maka nilai tegangan keluaran akan semakin besar. b. Semakin besar sudut pencahayaan yang diberikan terhadap modul PV, maka nilai tegangan keluaran akan semakin mengecil. c. Nilai tegangan keluaran cell yang diparalelkan tidak jauh berbeda dengan nilai tegangan keluaran dengan sel yang diserikan.
Palembang, 3 April 2014 Praktikan
Redho Akbar Rineldy 0612 3031 0163
