pengaruh kebersihan modul surya terhadap unjuk kerja plts

TUGAS AKHIR
PENGARUH KEBERSIHAN MODUL SURYA
TERHADAP UNJUK KERJA PLTS
PUTU ARIESTA SUJANA
NIM : 0804405055
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN - BALI
2015
ii
PENGARUH KEBERSIHAN MODUL SURYA
TERHADAP UNJUK KERJA PLTS
Tugas Akhir Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1
(Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
PUTU ARIESTA SUJANA
NIM. 0804405055
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
JIMBARAN - BALI
2015
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
: Putu Ariesta Sujana
NIM
: 0804405055
Tanda Tangan :
Tanggal
: 11 Agustus 2015
iv
v
ABSTRAK
Bali merupakan pulau yang tidak memiliki sumber energi primer sehingga
pemanfaatan sumber energi terbarukan untuk pembangkitan energi listrik perlu
ditingkatkan. PLTS adalah suatu teknologi pembangkit yang mengkonversikan
foton dari matahari menjadi energi listrik. Salah satu faktor penting yang
mempengaruhi besarnya foton yang diterima oleh sel surya adalah kebersihan
modul surya. Jika dibiarkan kotor terkena debu, kotoran binatang, daun yang jatuh,
dan lain hal akan menyebabkan berkurangnya daya yang dihasilkan pada modul
surya.
Percobaan menggunakan dua buah modul surya yang sama dan diamati
output nya. Studi ini dilakukan di Jl. Pulau Enggano No.9 Denpasar pada bulan
Januari sampai dengan Maret, pengukuran dilakukan dengan menggunakan dua
buah modul surya 14,1 Wp. Modul pertama tidak dibersihkan sedangkan modul
kedua dibersihkan secara berkala. Hasil output dari kedua modul tersebut untuk
melihat pengaruh kebersihan permukaan modul surya terhadap unjuk kerja modul
surya. Alat dan bahan pembersih modul surya yang tepat agar modul surya
mencapai usia maksimal.
Dari studi ini didapat hasil rata-rata pengukuran yang dilakukan pada bulan
Januari sampai Maret, modul surya tidak dibersihkan menghasilkan daya tertinggi
sebesar 13,45 Watt dan daya modul surya tidak dibersihkan terendah sebesar 0,04
Watt sedangkan modul surya dibersihkan menghasilkan daya tertinggi sebesar
13,63 Watt dan daya modul surya dibersihan terendah sebesar 0,06. Dari
perhitungan daya yang dilakukan, terjadi penurunan sebesar 5,48%. Dari studi ini
didapat hasil output dari modul surya yang dibersihkan lebih besar dibandingkan
modul surya tidak dibersihkan. Hal ini dikarenakan modul surya dibersihkan lebih
banyak menerima foton dibandingkan modul surya tidak dibersihkan.
Kata kunci : Kebersihan, Modul Surya, PV, Unjuk Kerja, PLTS
vi
ABSTRACT
Bali is an island that does not have a primary energy source so that the
utilization of renewable energy sources for the generation of electrical energy
needs to be improved. Solar power plant is a plant technology that converts photons
from the sun's energy into electrical energy. One important factor that affects the
amount of photons received by the solar cell is the cleanliness of the solar module.
If left dirty with dust, animal drops, falling leaves, and so other factor that will
cause a reduction in the efficiency of the solar module.
In this experiment is using two solar modules that have same type and
observed its output. This study was conducted at Enggano street 9 Denpasar from
January to March, the measurement is done by using two 14,1 Wp solar modules.
The first module was not cleaned while the second module is cleaned regularly. The
output of each module will show the influence of surface cleanliness solar modules
to solar module performance. The appropriate tools and cleaning materials for
solar module needed so that solar modules achieve maximum age.
From this study the average yield obtained measurements made in January
to March, the solar module is not cleaned produces peak power of 13,45 watts and
the lowest power solar modules are not cleaned the was 0,04 Watt. Solar module
cleaned produces peak power of 13,63 Watt and the lowest power solar module
power cleaned was 0,06 Watt. From the power calculation was result reduction of
5,48%. From this study the results obtained from the output of solar modules are
cleaned greater than solar modules are not cleared. This is because solar modules
cleaned receive more photons than solar modules that are not cleaned.
Keyword: Clean, Solar Module, PV, Solar Power Plant
vii
UCAPAN TERIMAKASIH
Om Swastiyastu,
Atas asung kertha wara nugraha Ida Sang Hyang Widhi Wasa atau Tuhan
Yang Maha Esa atas karunia’Nya penelitian Tugas Akhir ini dapat terselesaikan
tepat pada waktunya. Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan
banyak terimakasih kepada:
1. Bapak Prof. Ir. I Wayan Redana, MASc., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Udayana.
2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro,
Fakultas Teknik Universitas Udayana.
3. Bapak I Nyoman Satya Kumara, ST, MSc, PhD. selaku Dosen Pembimbing I.
4. Ibu Ida Ayu Dwi Giriantari, MengSc,PhD. selaku Dosen Pembimbing II.
5. Bapak Ir. I Wayan Sukerayasa, MT. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Kedua Orang Tua saya, terimakasih selama ini sudah bersabar menunggu
kelulusan saya yang terbilang cukup lama. Tapi suatu saat nanti saya yakin,
bahwa kegagalan yang saya alami sebelumnya merupakan awal untuk menuju
kesuksesan.
7. Seluruh teman-teman khususnya mahasiswa TEKNIK UNUD yang telah
memberikan semangat dan keceriaan saat pembuatan Tugas Akhir ini.
“Tak ada gading yang tak retak”. Penulis menyadari, bahwa Tugas Akhir
ini masih sangat jauh dari sempurna. Penulis sangat mengharapkan masukan,
pendapat, saran, serta kritik untuk sebagai masukan dalam menyempurnakan pada
kesempatan yang akan datang. Terimakasih.
Om Santhi Santhi Santhi Om
Bukit Jimbaran, Juni 2015
Putu Ariesta Sujana
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ............................................................................................. i
LEMBAR PRASYARAT GELAR .................................................................. ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................ iii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv
ABSTRAK ......................................................................................................... v
ABSTRACT ....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................. 3
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................ 3
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 State of The Art Review ..................................................................... 4
2.2 Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Indonesia ................... 7
2.3 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ........................................ 9
2.3.1 Modul Surya ............................................................................. 10
2.3.1.1 Sel Surya ............................................................................... 11
2.3.2 Charger Controller .................................................................. 14
2.3.3 Baterai ...................................................................................... 16
2.3.4 Inverter ..................................................................................... 17
2.4 Faktor yang Mempengaruhi Kinerja PLTS ....................................... 18
ix
2.4.1 Iradiasi Matahari ...................................................................... 18
2.4.2 Temperatur Modul Surya ......................................................... 22
2.4.3 Orientasi Modul Surya ............................................................. 23
2.4.4 Sudut Kemiringan Modul Surya .............................................. 25
2.5 Kebersihan Modul Surya .................................................................. 26
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................... 30
3.2 Data ................................................................................................... 30
3.3 Alat dan Bahan .................................................................................. 30
3.4 Langkah-Langkah Penelitian ............................................................ 35
3.5 Analisis Perhitungan ......................................................................... 36
3.6 Alur Analisis ..................................................................................... 37
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Lokasi Percobaan Modul Surya ........................................................ 40
4.2 Konfigurasi Modul Surya .................................................................. 43
4.3 Pengukuran Output Modul Surya ..................................................... 47
4.3.1 Tegangan Open Circuit (Voc) .................................................. 48
4.3.2 Tegangan berbeban (VL) dan Arus load (IL) ............................ 53
4.3.2.1 Perhitungan Daya ......................................................... 58
4.4 Alat dan Bahan Pembersih Permukaan Modul Surya ....................... 63
BAB V SIMPULAN
5.1 Simpulan ........................................................................................... 66
5.2 Saran .................................................................................................. 67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pembangkit Listrik Tenaga Surya di Kayubihi ........................... 9
Gambar 2.2
Hubungan Sel Surya, Modul Surya dan Array ........................... 10
Gambar 2.3
Modul Monocrystalline Silicon Sel ............................................. 12
Gambar 2.4
Modul Polycrystalline Silicon Sel ............................................... 13
Gambar 2.5
Amorphous Silicon Sel ................................................................ 14
Gambar 2.6
Karakteristik Kurva I-V Terhadap Perubahan Irradiance .......... 20
Gambar 2.7
Pengaruh temperature modul terhadap energi modul surya ........ 22
Gambar 2.8
Kombinasi inklinasi dan orientasi menentukan eksposisi panel . 24
Gambar 2.9
Pemasangan Modul Surya Dengan Sudut Kemiringan ............... 26
Gambar 3.1
Luxmeter/ Light Meter ................................................................ 31
Gambar 3.2
Termocouple ................................................................................ 33
Gambar 3.3
Avometer ..................................................................................... 33
Gambar 3.4
Kamera Canon EOS 50D ............................................................ 34
Gambar 3.5
Modul Surya Jenis Polycrystaline Silicon Cell ........................... 34
Gambar 3.6
Diagram alur analisis penulisan tugas akhir................................ 38
Gambar 4.1
Lokasi penelitian menggunakan google earth ............................ 40
Gambar 4.2
Tampilan arah Timur modul surya .............................................. 41
Gambar 4.3
Tampilan arah Selatan modul surya. ........................................... 41
Gambar 4.4
Tampilan arah Barat modul surya ............................................... 42
Gambar 4.5
Tampilan arah Utara modul surya. .............................................. 42
Gambar 4.6
Foto konfigurasi modul surya ..................................................... 44
Gambar 4.7
Modul surya 1 dan 2 .................................................................... 44
Gambar 4.8
Foto kondisi modul surya tidak dibersihkan ............................... 45
Gambar 4.9
Foto kondisi modul surya tidak dibersihkan ............................... 46
Gambar 4.10 Rangkaian skematik tegangan open circuit (Voc) ...................... 48
Gambar 4.11 Foto pengukuran tegangan open circuit (Voc)............................ 49
Gambar 4.12 Cuaca Cerah ................................................................................ 51
Gambar 4.13 Cuaca Berawan............................................................................ 51
Gambar 4.14 Grafik tegangan open circuit (Voc) ............................................ 52
xi
Gambar 4.15 Skematik pengukuran tegangan berbeban dan arus load yang
berbeban tahanan ......................................................................... 53
Gambar 4.16 Tahanan 21.6 Ohm ...................................................................... 53
Gambar 4.17 Foto pengukuran tegangan berbeban dengan beban tahanan ...... 54
Gambar 4.18 Foto pengukuran arus load dengan beban tahanan ..................... 54
Gambar 4.19 Grafik tegangan berbeban ........................................................... 57
Gambar 4.20 Grafik arus load........................................................................... 57
Gambar 4.21 Grafik perhitungan daya modul surya ......................................... 62
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Potensi Sumber Daya Energi Surya di Beberapa Kota di Indonesia .. 8
Tabel 2.2 Italia bagian utara 44°N Latitude ........................................................ 25
Tabel 4.1 Spesifikasi modul surya ...................................................................... 43
Tabel 4.2 Pengukuran tegangan open circuit (Voc) pada modul surya dibersihkan
dan modul surya dibiarkan kotor ........................................................ 50
Tabel 4.3 Pengukuran tegangan berbeban modul surya dibersihkan dan tidak
dibersihakan ........................................................................................ 55
Tabel 4.4 Pengukuran arus load modul surya dibersihkan dan tidak dibersihkan ..
............................................................................................................ 56
Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya modul surya dibersihkan ............................... 60
Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya modul surya tidak dibersihkan ...................... 61
Tabel 4.7 Selisih perbandingan daya modul surya dibersihkan dengan modul
surya tidak dibersihkan ....................................................................... 64
xiii
DAFTAR SINGKATAN
DC
= DIRECT CURRENT
PLTS
= PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Wp
= WATT PEAK
AC
= ALTERNATING CURRENT
PV
= PHOTO VOLTAIC
PCB
= PRINTED CIRCUIT BOARD
VL
= VOLTAGE LOAD
kPa
= KILOPASCAL
xiv