SKRIPSI
ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK
PANEL SURYA SISTEM TRACKING DENGAN
SOLAR REFLECTOR
IDA BAGUS KADE SURYA NEGARA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN - BALI
2015
SKRIPSI
ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK
PANEL SURYA SISTEM TRACKING DENGAN
SOLAR REFLECTOR
IDA BAGUS KADE SURYA NEGARA
1004405078
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN - BALI
2015
ii
ANALISIS PERBANDINGAN OUTPUT DAYA LISTRIK PANEL SURYA
SISTEM TRACKING DENGAN SOLAR REFLECTOR
Skripsi ini Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1(Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
IDA BAGUS KADE SURYA NEGARANIM. 1004405078
JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
BUKIT JIMBARAN2015
iii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS
Tugas Akhir/Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan
dengan benar.
Nama : Ida Bagus Kade Surya Negara
NIM : 1004405078
Tanda Tangan :
Tanggal : 3 Oktober 2015
v
UCAPAN TERIMA KASIH
“Om Swastiastu”,
Puja dan puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi
Wasa Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini, dengan judul “Analisis Perbandingan Output Daya
Listrik Panel Surya Sistem Tracking dengan Solar Reflector” ini dapat
terselesaikan tepat pada waktunya.
Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan
dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.
Dalam penyusunan Skripsi ini, penulis mendapatkan petunjuk dan
bimbingan dari berbagai pihak. Sehubungan dengan hal tersebut pada kesempatan
ini penulis menyampaikan ucapan trima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Udayana dan selaku Dosen Pembimbing
Akademik.
3. Bapak Ir. I Wayan Arta Wijaya, M.Erg.,MT. selaku Dosen pembimbing I.
4. Bapak Ir. Anak Agung Gede Maharta Pemayun, MT. selaku Dosen
pembimbing II.
5. Orang Tua tersayang dan keluarga besar yang selalu memberikan dukungan,
semangat dan doa sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
6. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro angkatan 2010 Fakultas
Teknik Universitas Udayana.
7. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan
dan saran yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini bisa selesai tepat pada
waktunya.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Skripsi ini masih jauh dari
sempurna. Oleh karena itu, segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran
vi
baik yang kontruktif maupun tidak dari pihak dosen penguji berbagai pihak
lainnya sangat penulis hargai dan harapkan demi kemauan bersama. Semoga
Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak
yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian skripsi ini. Akhir kata,
semoga Skripsi ini dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan
teknologi, pengetahuan luas serta semua pihak.
“Om Santih Santih Santih Om”,
Denpasar, 3 Oktober 2015
Penulis.
vii
ABSTRAK
Indonesia merupakan negara beriklim tropis yang memiliki intensitasradiasi harian matahari sebesar 4,69 kW/m2 per hari, dan intensitas radiasi tersebutberpotensial untuk dikembangkan menjadi Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Selsurya secara efisiensi saat ini masih perlu pertimbangan lebih lanjut. efisiensioutput sel surya yang rendah ini, berpengaruh pada hasil output daya listrik padapanel surya. Adapun upaya untuk meningkatkan efisiensi output daya listrik panelsurya, yaitu dengan sistem tracking panel surya dan solar reflector panel surya.
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh hasil output daya listrik yanglebih maksimum/ efisien antara sistem tracking dengan solar reflector. Metodedalam penelitian ini dibagi menjadi dua tahap yaitu pertama mencari output dayalistrik maksimum solar reflector menggunakan media cermin datar sebagaireflector dan dengan sudut reflector yang berbeda-beda. Kedua membandinganhasil output daya listrik solar reflector yang maksimum dengan sistem tracking.
Hasil dari pengukuran sistem tracking dengan solar reflector yangdilakukan selama 7 hari mendapatkan hasil output daya listrik yang lebihmaksimum yaitu pada solar reflector dengan rata-rata output daya listrik sebesar0.1224 Watt dan sistem tracking mendapatkan rata-rata output daya listrik sebesar0.1136 Watt.
Kata Kunci: Panel Surya, Cermin Datar, Sistem Tracking, Solar Reflector.
viii
ABSTRACT
Indonesia is a tropical country that has daily solar radiation intensity of4.69 kW/m2/day, and the intensity of the radiation potential to be developed asSolar Power Plant. Efficiency solar cells still need consideration. efficiency solarcell output is low, effect on the output electric power in solar panels. The effort toimprove the efficiency of the electrical power output of the solar panels, thetracking system solar panels and solar reflector solar panels.
This riset aims to get results the electrical power output more maximum orefficient between the tracking system with a solar reflector. The method in thisriset is divided into two stages: the first looking for maximum electrical poweroutput of solar reflector using the media a flat mirror as a reflector and withdifferent angles reflector. the second comparing the results of the electrical poweroutput solar reflector maximum with tracking system.
The results of measurements of the tracking system with a solar reflectorwhich has been carried out for 7 days get results electric power output moremaximum is solar reflector with an average output power of 0,1224 Watt and thetracking system get an average output power of 0,1136 Watt.
Keywords: Solar Panels, Flat Mirror, Tracking Systems, Solar Reflector.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN
JUDUL ............................................................................................................ i
LEMBAR PRASYARATAN GELAR ........................................................... ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iv
UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................ v
ABSTRAK ...................................................................................................... vii
ABSTRACT ...................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG .................................................. xvi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian .............................................................................. 2
1.5 Batasan Penelitian ............................................................................... 3
1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Mutakhir .............................................................................. 5
2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................ 7
2.2.1 Sel Surya ..................................................................................... 7
2.2.1.1 Prinsip kerja sel surya (photovoltaic) ................................ 8
2.2.1.2 Teknologi solar cell ........................................................... 10
2.2.2 Modul Surya ............................................................................... 13
x
2.2.2.1 Variasi dalam produksi energi modul surya ...................... 14
2.2.2.2 Penyangga dan sistem pelacak
(mounting and tracking system) ........................................ 18
2.2.3 Analisis Potensi Energi Surya yang ada di Indonesia ................ 19
2.2.4 Insolasi Matahari ........................................................................ 20
2.2.5 Periode Jatuh Cahaya Matahari .................................................. 21
2.2.6 Produksi Energi per Tahun yang diharapkan ............................. 23
2.2.7 Inklinasi dan Orientasi Panel Surya ............................................ 24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ............................................................. 25
3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ...................................................... 25
3.2.1 Sumber Data ............................................................................... 25
3.2.2 Jenis Data .................................................................................... 25
3.2.3 Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 25
3.3 Tahapan Penelitian ............................................................................. 25
3.4 Alur Analisis ...................................................................................... 26
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Desain Teknis Sistem Tracking dan Solar Reflector Panel Surya ..... 28
4.1.1 Desain Teknis Sistem Tracking Panel Surya .............................. 28
4.1.2 Desain Teknis Solar Reflector Panel Surya ................................ 29
4.2 Menentukan Output Daya Listrik Maksimum Solar Reflector .......... 29
4.2.1 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran
14 cm x 16 cm ............................................................................ 30
4.2.2 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran
14 cm x 23 cm ............................................................................ 34
4.2.3 Solar Reflector dengan Cermin datar Berukuran
14 cm x 29 cm ............................................................................ 38
4.2.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Output Daya Listrik
Solar Reflector ............................................................................ 42
xi
4.3 Analisis Perbandingan Output Daya Listrik Panel Surya
Sistem Tracking dengan Solar Reflector ............................................ 45
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 52
5.2 Saran ................................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 54
LAMPIRAN - LAMPIRAN
xii
DAFTAR TABEL
HALAMAN
Tabel 2.2 Pengukuran Intensitas radiasi matahari di Indonesia .............. 19
Tabel 2.1 Peak Hour Per Day Rata-Rata Daerah Bali ............................ 22
Tabel 4.1 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar
berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25 Agustus 2015 ....... 31
Tabel 4.2 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin
berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25 Agustus
sampai 28 Agustus 2015 .......................................................... 32
Tabel 4.3 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar
berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25 Agustus 2015 ....... 35
Tabel 4.4 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin
berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25 Agustus
sampai 28 Agustus 2015 .......................................................... 36
Tabel 4.5 Hasil pengukuran solar reflector dengan cermin datar
berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25 Agustus 2015........ 39
Tabel 4.6 Hasil pengukuran rata-rata solar reflector dengan cermin
berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25 Agustus
sampai 28 Agustus 2015 .......................................................... 40
Tabel 4.7 Rata-rata hasil pengukuran output daya listrik solar reflector
dengan perbedaan ukuran cermin datar dan perbedaan
sudut reflector, pada tanggal 25-28 Agustus 2015 .................. 42
Tabel 4.8 Hasil pengukuran perbandingan sistem tracking dengan
solar reflector tanggal 29 Agustus 2015 .................................. 48
Tabel 4.9 Rata-rata hasil hasil pengukuran perbandingan sistem tracking
dengan solar reflector tanggal 29 Agustus sampai
4 September 2015 .................................................................... 49
xiii
DAFTAR GAMBAR
HALAMAN
Gambar 2.1 Kontruksi Dasar Sel Surya ...................................................... 8
Gambar 2.2 Susunan Lapisan Solar Cell Secara Umum ............................. 9
Gambar 2.3 Kelas Teknologi Sel Surya ...................................................... 10
Gambar 2.4 Panel Monocrystalline Silikon ................................................ 11
Gambar 2.5 Panel Polycrystalline Silikon .................................................. 12
Gambar 2.6 (a) Modul surya jenis thin film dan
(b) Struktur thin film dengan bahan CdTe-CdS ...................... 13
Gambar 2.7 Diagram hubungan antara solar cell, module, panel, array .... 13
Gambar 2.8 Pengaruh Iradiasi Terhadap Tegangan dan
Arus Modul Surya ................................................................... 14
Gambar 2.9 Pengaruh temperatur modul terhadap produksi
energi modul surya ................................................................... 17
Gambar 2.10 Pengaruh shading terhadap modul surya ................................. 18
Gambar 2.11 Orbit bumi dan sudut penyimpangan ...................................... 22
Gambar 3.1 Alur Analisis ............................................................................ 27
Gambar 4.1 Rangkaian keseluruhan Sistem Tracking Panel Surya ............ 28
Gambar 4.2 Rangkaian keseluruhan Sistem Solar Reflector Panel Surya .. 29
Gambar 4.3 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran
14 cm x 16 cm, (a) sudut reflector 700,(b) sudut reflector 600,
dan (c) sudut reflector 500 ....................................................... 30
Gambar 4.4 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar
berukuran 14 cm x 16 cm ........................................................ 32
Gambar 4.5 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar
berukuran 14 cm x 16 cm ........................................................ 33
Gambar 4.6 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik
cermin datar berukuran 14 cm x 16 cm pada tanggal 25-28
Agustus 2015 .......................................................................... 33
xiv
Gambar 4.7 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran
14 cm x 23 cm, (a) sudut reflector 700,(b) sudut reflector 600,
dan (c) sudut reflector 500 ....................................................... 34
Gambar 4.8 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar
berukuran 14 cm x 23 cm ........................................................ 36
Gambar 4.9 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar
berukuran 14 cm x 23 cm ........................................................ 37
Gambar 4.10 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik
cermin datar berukuran 14 cm x 23 cm pada tanggal 25-28
Agustus 2015 .......................................................................... 37
Gambar 4.11 Sistem solar reflector panel surya cermin datar berukuran
14 cm x 29 cm, (a) sudut reflector 700,(b) sudut reflector 600,
dan (c) sudut reflector 500 ....................................................... 38
Gambar 4.12 Grafik rata-rata pengukuran tegangan cermin datar
berukuran 14 cm x 29 cm ........................................................ 40
Gambar 4.13 Grafik rata-rata pengukuran arus cermin datar
berukuran 14 cm x 29 cm ........................................................ 41
Gambar 4.14 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik
cermin datar berukuran 14 cm x 29 cm pada tanggal 25-28
Agustus 2015 .......................................................................... 41
Gambar 4.15 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik solar
reflector pada tanggal 25 - 28 Agustus 2015 dengan ukuran
cermin datar yang berbeda-beda dan dengan sudut reflector
masing-masing 500, 600, dan 700 ............................................. 43
Gambar 4.16 Pengaruh output daya listrik solar reflector, (a) Pengaruh
panjang cermin datar (b) Pengaruh sudut reflector ................. 45
Gambar 4.17 Hasil pengukuran pukul 08:00 wita, (a) Sistem tracking,
(b) Solar reflector .................................................................... 46
Gambar 4.18 Hasil pengukuran pukul 12:00 wita, (a) Sistem tracking,
(b) Solar reflector .................................................................... 47
xv
Gambar 4.19 Hasil pengukuran pukul 14:00 wita, (a) Sistem tracking,
(b) Solar reflector .................................................................... 47
Gambar 4.20 Grafik rata-rata pengukuran tegangan pada tanggal 29
Agustus sampai 4 September 2015........................................... 50
Gambar 4.21 Grafik rata-rata pengukuran arus pada tanggal 29 Agustus
sampai 4 September 2015......................................................... 50
Gambar 4.22 Grafik rata-rata hasil pengukuran output daya listrik pada
tanggal 29 Agustus sampai 4 September 2015......................... 51
xvi
DAFTAR SINGKATAN
A = Ampere
AC = Alternating Current
Ah = Ampere hour
A-Si = Amorphous Silikon
BP-PEN = Blueprint pengelolaan energi nasional
C = Celcius
CdS = Cadmium Sulfide
Cd Te = Cadmium Telluride
CIGS = Copper Indium Gallium Selenide
CIS = Copper Indium Selenide
DC = Direct current
DOD = Depth of Discharge
ESDM = Energi dan sumber daya mineral
GaAs = Gallium Arsenide
KEN = Kebijakan energi nasional
KESDM = Kementrian energi dan sumber daya mineral
kW = Kilowatt
kWh = Kilowatt-hours
kWp = Kilowatt peak
kV = Kilovolt
LEN = Lembaga Elektroteknika Nasional (sekarang PT LEN)
MWp = Megawatt peak
PEVCD = Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition
PLN = Perusahaan Listrik Negara
PV = Photovoltaic
PWM = Pulse width modulation
RTC = Real Time Clock
SEI = Surya Energi Indotama
Si = Silikon
xvii
STC = Standard Test Condition
VDC = Volt Direct Current
Voc = Tegangan rangkaian terbuka (open circuit voltage)
Wh = Watthour
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A. HASIL PENGUKURAN SOLAR REFLECTOR
Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x
16 cm.
Tabel A.1 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015 ............... 56
Tabel A.2 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015 ............... 57
Tabel A.3 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015 ............... 58
Tabel A.4 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015 ............... 59
Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x
23 cm.
Tabel A.5 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015 ............... 60
Tabel A.6 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015 ............... 61
Tabel A.7 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015 ............... 62
Tabel A.8 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015 ............... 63
Lampiran A. Hasil Pengukuran Solar Reflector Cermin Datar Berukuran 14 cm x
29 cm.
Tabel A.9 Hasil pengukuran tanggal 25 Agustus 2015 ............... 64
Tabel A.10 Hasil pengukuran tanggal 26 Agustus 2015 ............. 65
Tabel A.11 Hasil pengukuran tanggal 27 Agustus 2015 ............. 66
Tabel A.12 Hasil pengukuran tanggal 28 Agustus 2015 ............. 67
LAMPIRAN B. HASIL PENGUKURAN SISTEM TRACKING DENGAN
SOLAR REFLECTOR
Tabel B.1 Hasil pengukuran tanggal 29 Agustus 2015 ............... 69
Tabel B.2 Hasil pengukuran tanggal 30 Agustus 2015 ............... 70
Tabel B.3 Hasil pengukuran tanggal 31 Agustus 2015 ............... 71
Tabel B.4 Hasil pengukuran tanggal 1 September 2015 ............. 72
Tabel B.5 Hasil pengukuran tanggal 2 September 2015 ............. 73
Tabel B.6 Hasil pengukuran tanggal 3 September 2015 ............. 74
Tabel B.7 Hasil pengukuran tanggal 4 September 2015 ............. 75