Journal of Science and Applicative Technology vol. 3 (2), 2019, pp. 89-92 | 89
e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International Licence . Any  further distribution of this work must maintain attribution to the  author(s) and the  title of the  work, journal citation and DOI. Published  under licence by Journal of Science and Aplicative Technology  (JSAT).
Received 30th July 2019 Accepted 30th September 2019
Published 31st December 2019

## Analisis Potensi Energi Matahari di Institut Teknologi Sumatera: Pertimbangan Faktor Kelembaban dan Suhu
Mohamad Samsul Anrokhi *a , Mahardika Yoga Darmawan a , Ali Komarudin a Kiki Kananda b , Deska Lismawening Puspitarum b
a Program Studi Fisika, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
b Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
* Corresponding E-mail: anrokhi@fi.itera.ac.id
Abstract: Indonesia's electricity needs are increasing in line with increasing population and living standards. Renewable energy is an alternative in avoiding dependence on conventional PLN electricity. This research is a further study of solar energy as an alternative energy to meet the electricity needs of Institut Teknologi Sumatera (ITERA) which always increases every year with the increasing number of students and the infrastructure of lecture infrastructure. Research on the potential of solar energy at the ITERA has been carried out before using conventional methods. This study further examines the potential of solar energy by considering various factors. This study uses solar cells with 100 WP specifications and uses Arduino UNO instrumentation to facilitate the measurement of current and voltage automatically which can be stored directly in memory cards. Based on the measurement results obtained a maximum power value of 66 watts that occurs at 11:00 and 12:00 WIB.
Keywords: Solar cell, solar energy
Abstrak: Kebutuhan energi listrik Indonesia semakin meningkat seiring dengan meningkatnya populasi dan standar kehidupan. Energi  terbarukan  menjadi  alternatif  dalam  menghindari  ketergantungan  terhadap  listrik  PLN  konvensional.  Penelitian  ini merupakan studi lanjut energi matahari sebagai energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan listrik ITERA yang setiap tahun selalu bertambah seiring bertambahnya jumlah mahasiswa dan infrastruktur sarana prasarana perkuliahan. Penelitian tentang potensi  energi  matahari  di  Institut  Teknologi  Sumatera  (ITERA)  telah  dilakukan  sebelumnya  dengan  menggunakan  metode konvensional.  Penelitian  ini  mengkaji  lebih  lanjut  mengenai  potensi  energi  matahari  dengan  pertimbangan  berbagai  faktor. Penelitian  ini  menggunakan  sel  surya  dengan  spesifikasi  100  WP  dan  menggunakan  instrumentasi  arduino  UNO  untuk mempermudah pengukuran arus dan tegangan secara otomatis yang dapat disimpan secara langsung dalam memmory card . Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh nilai daya maksimum sebesar 66 watt yang terjadi pada jam 11:00 dan 12:00 WIB.
Kata Kunci: sel surya, energi matahari

## Pendahuluan
Sebagai Negara berkembang, Indonesia memiliki kebutuhan energi yang terus meningkat. Kenaikan rata-rata kebutuhan energi  ini  mencapai  7  %  pertahun.  Sebagaian  besar  atau sekitar  75  %  dari  kebutuhan  energi  ini  dipasok  oleh  bahan bakar  fosil  seperti  batu  bara  dan  minyak  bumi  [1].  Akan tetapi, ketersediaan bahan bakar fosil terus berkurang dan menimbulkan  polusi  yang  berbahaya  bagi  lingkungan. Mengingat  kebutuhan  energi  yang  terus  meningkat  dan mendesak serta pentingnya menjaga kelestarian lingkungan, maka  pemanfaatan  energi  terbarukan  seperti  energi
matahari,  panas  bumi,  biomassa  dan  angin  menjadi  solusi yang tepat untuk memenuhi kebutuhan energi ini [2].
Salah satu kebutuhan energi yang sangat dasar adalah energi listrik.  Energi  listrik  memegang  peranan  penting  dalam memenuhi  kebutuhan  hidup.  Kebutuhan  energi  listrik diperkirakan mengalami peningktan rata-rata 6,5% pertahun hingga  tahun  2020  [3].    Hal  ini  karena  penggunaan  jumlah peralatan  elektronika  yang  mengkonsumsi  energi  listrik semakin  hari  semakin  bertambah  mulai  dari  sektor  rumah tangga,  instansi  pemerintah  hingga  sektor  industri  [4]. Sehingga  menyebabkan  kebutuhan  energi  listrik  semakin besar.

## Open Access
DOI: 10.35472 /jsat.v3i2.210
e-ISSN: 2581-0545
Analisis potensi energi matahari di Institut Teknologi Sumatera: Pertimbangan Faktor Kelembaban dan Suhu
Demikian  juga  kebutuhan  energi  listrik  di  Institut Teknologi  Sumatera  (ITERA)  setiap  tahun  selalu bertambah  yang  disebabkan  oleh  bertambahnya infrastruktur  sarana  prasarana  perkuliahan.  Selama  ini kebutuhan  energi  listrik  di  ITERA  dipasok  oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Oleh karena itu untuk mengurangi kebergantungan terhadap PLN, ITERA harus memanfaatkan  energi  terbarukan  sebagai  energi alternatif.
Salah  satu  sumber  energi  alternatif  yang  jumlahnya sangat  melimpah  dan  ramah  lingkungan  adalah  energi matahari.  Energi  matahari  yang  diterima  oleh permukaan  bumi  mencapai  3x  10 24 joule  pertahun  [3]. Potensi energi matahari di Indonesia cukup tinggi karena secara  geografis  indonesia  mendapatkan  radiasi matahari sepanjang tahun dengan lama penyinaran 6-8 jam  per  hari.  Nilai  rata-rata  insolasi  (radiasi  matahari persatuan  luas  dan  waktu)    di  indonesia  sekitar  4 kWh/m 2 [1]  Untuk  daerah  lampung  nilai  rata-rata insolasi  mencapai  4,81  kWh/m 2 sepanjang  tahun  2012 [5].
Pemanfaatan  energi  matahari  (energi  foton)  menjadi energi  listrik  salah  satunya  melalui solar  cell atau  sel surya.  Sel  surya  terbuat  dari  material  semikonduktor yang memiliki nilai energi gap tertentu. Jika energi foton yang  datang  melebihi  nilai  energi  gap,  maka  elektron- elektron  pada  pita  valensi  akan  berpindah  ke  pita konduksi [6].
Sampai saat ini penelitian tentang sel surya masih terus berkembang  terutama  rekayasa  material  untuk menghasilkan efisiensi yang tinggi [7]. Selain melakukan rekayasa  material,  peningkatan  efisiensi  sel  surya  juga dilakukan  dengan  mengoptimalkan  cahaya  matahari yang mengenai sel surya [8]. Namun jarang sekali yang memperhitungkan faktor-faktor lingkungan seperti suhu dan  kelembaban,  padahal  faktor-faktor  ini  dapat mempengaruhi performa sel surya [6].
Berdasarkan  kebutuhan  listrik  ITERA  dan  data-data tentang  energi  matahari  maka  perlu  dilakukan penelitian  tentang  potensi  energi  matahari  di  ITERA sebagai salah satu energi alternatif. Meskipun penelitian yang  sama  sudah  dilakukan  oleh  K.  Kananda  [5]  akan tetapi  penelitian  yang  dilakukannya  masih  secara manual  dan  hanya  pada  jam-jam  tertentu  saja  serta tidak mempertimbangkan faktor faktor seperti suhu dan kelembaban.  Instrumentasi  sederhana  dibuat  untuk memperoleh data energi matahari yang akurat dan real time yang  langsung  bisa  mengukur  energi  matahari selama 24 jam dan menyimpannya dalam data logger.

## Metode
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode eksperimen  dengan  diagram  alur  penelitian  seperti ditunjukkan pada Gambar1.
Gambar 1. Diagram alur penelitian.
Pada  penelitian  ini  kami  merancang  instrumentasi sederhana  dengan  menggunakan  arduino  UNO  untuk mengukur  arus  dan  tegangan  seperti Gambar  2 . Kelebihan  dari  rancang  bangun  alat  ini  adalah  biaya pembuatannya  relatif  lebih  murah  daripada  alat konvensional  yang  sudah  ada  dan  mempermudah pengukuran  nilai  tegangan  dan  arus  daripada menggunakan multimeter, serta data yang terbaca akan otomatis tersimpan pada memori.
Gambar  2. Skema  instrumentasi sederhana  untuk mengukur arus tegangan  pada  sel  surya.  1.  Modul  micro  SD,  2.  Modul  rtc,  3. Arduino  UNO,  4.  Potensio  variabel,  5. Panel surya,  6.  Sensor  arus dan tegangan INA219.
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 3 (2), 2019, pp. 89-92 | 91 Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
Jenis sel surya yang digunakan adalah sel surya tipe SRB100M dengan spesifikasi sebagai Tabel 1 berikut ini.
Tabel 1. Spesifikasi sel surya tipe SRB100M Spesifikasi : Nilai Daya maksimum : 100 Wp Tegangan saat daya maksimum : 18 V Arus saat daya maksimum : 5.56 A Tegangan hubung terbuka (Voc) : 21.6  V Arus hubung singkat (Isc) : 6.12 A Dimensi (Pxlxt) : 1.2 m X 0.54 m  0.03 m Berat : 7 Kg
Lokasi pemasangan panel surya berada di atap gedung laboratorium  Teknik  (LabTek)  ITERA.  Pemasangan  di atap gedung didasarkan pada posisi yang paling tinggi, tidak  ditutupi  langit  langit  atau  terbuka  sehingga peluang  cahaya  matahari  mengenai  panel  sel  surya cukup besar.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil pengukuran energi matahari di ITERA ditunjukkan pada  Gambar  3  yaitu  grafik  hubungan  antara  daya keluaran sel surya terhadap waktu. Selain itu kami juga mendapatkan data tambahan dari UPT MKG ITERA yang berkaitan dengan kelembaban, suhu, dan radiasi.
Gambar  3  merupakan  hasil  pengukuran  daya  sel  surya selama  dua  puluh  empat  jam  yang  dilakukan  di  bulan Mei 2019. Dari grafik tersebut dapat kita ketahui bahwa daya keluaran sel surya mulai ada sejak jam 05.00 pagi dengan  nilai  sekitar  10  watt  dan  mencapai  nilai maksimum sekitar 66 watt sekitar jam 09.00 WIB, 11.00 WIB dan  12.00 WIB serta mulai mengalami penurunan daya keluaran sekitar jam 15.00 WIB hingga benar-benar tidak  menghasilkan  daya  keluaran  lagi  pada  jam  18.00 WIB.
Gambar 3. Daya keluaran sel surya setiap waktu.
Dari  grafik  tersebut  ada  tiga  nilai  daya  yang  bernilai maksimum diwaktu yang berbeda yaitu jam 09.00 WIB, 11.00  WIB  dan  12.00  WIB.  Meskipun  pada  jam  09.00 WIB  matahari  belum  mencapai  puncaknya  akan  tetapi pada jam 06.00 WIB sampai jam 09.00 WIB kelembaban tinggi  sebagaimana  ditunjukkan  pada  Gambar  4  yang merupakan  grafik  hubungan  antara  kelembaban  udara terhadap waktu. Kelembaban yang tinggi ini menyebabkan terjadinya pengembunan partikel- partikel polusi  sehingga partikel-partikel polusi tersebut tidak bisa naik ke atmosfer sehingga atmosfer memiliki tingkat kecerahan yang tinggi yang mengakibatkan sinar matahari tidak terhalangi untuk mencapai sel surya [9].
Gambar 4. Grafik Kelembaban terhadap waktu.
Daya  matahari  mengalami  penurunan  dari  jam  09.00- 10.00  WIB,  hal  ini  karena  semakin  siang  maka  suhu udara  semakin  naik  dan  kelambaban  udara  semakin menurun  sehingga  mengakibatkan  partikel-partikel polusi  mulai  naik  ke  atmosfer.  Semakin  tinggi  suhu, energi yang diperoleh oleh partikel juga semakin tinggi sehingga  getaran  partikel-partikel  semakin  cepat mengakibatkan peningkatan hamburan radiasi matahari yang masuk ke bumi [9].
Gambar 5. Grafik suhu terhadap waktu.
e-ISSN: 2581-0545
Analisis potensi energi matahari di Institut Teknologi Sumatera: Pertimbangan Faktor Kelembaban dan Suhu
Kondisi cahaya matahari mencapai puncaknya pada jam 11.00 WIB (Gambar 5) karena pada waktu ini matahari tepat berada di zenit kota Bandar Lampung dan radiasi matahari tinggi.

## Kesimpulan
Kelembaban  dan  suhu  sangat  berpengaruh  terhadap daya  keluaran  dari  sel  surya.  Berdasarkan  hasil pengukuran  diperoleh  nilai  daya  maksimum sebesar  66 watt yang terjadi pada jam 11.00 WIB dan 12.00 WIB.
Penelitian energi terbarukan khususnya energi matahari agar  menjadi  fokus  utama  penelitian  di  ITERA.  Perlu dibuat  unit  khusus  yang  mengkaji  tentang  sel  surya sehingga ITERA bisa menjadi kampus mandiri energi.

## Penghargaan
1. Ucapan  terimakasih  kepada  Institut  Teknologi Sumatera atas bantuan dana melalui program hibah mandiri tahun 2017.
2. Ucapan  terimkasih  kepada  Unit  Pelayanan  Teknis Meteorologi,  Klimatologi  dan  Geofisika  Institut Teknologi Sumatera (UPT-MKG ITERA).

## Daftar Pustaka
[1] M.H.  Hasan,  T.M.I.  Mahlia,  Hadi  Nur,  “  A  review  on  energy scenario  and  sustainable  energy  in  Indonesia,”  Renewable and Sustainable Energy Reviews,  16. Hal 2316-2328, Februari 2012.
[2] M.Maulidia,  P.Darguscha,  P.Ashworthb,  F.  Ardiansyah,” Rethinking  renewable  energy  targets  and  electricity  sector reform in Indonesia: A private sector perspective,” Renewable and Sustainable Energy Reviews,  101. Hal 231-247, 2019.
[3] H.  Asy’ari,  Jatiko,  Angga,  “  Intensitas  cahaya  matahari terhadap daya keluaran sel surya,” Simposium nasional RAPI XI FT UMS, 2012, hal.52-57.
[4] A.F. Juwito, S. Pramonohadi, T. Haryono, “ Optimalisasi energi terbarukan pada pembangkit tenaga listrik dalam menghadapi desa mandiri energi di Margajaya,” Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, vol.15. no.1 hal. 22-34, mei 2012.
[5] K.Kananda,  “  Studi  awal  potensi  energy  surya  wilayah Lampung:  studi  kasus  kampus  Institut  Teknologi  Sumatera (ITERA)  menuju  Smart  Campus,”  journal  of  science  and applicative technology, vol.1 no.2 hal. 75-81, 2017.
[6] Mekhilef,  R.  Saidur,  M.  Kamalisarvestani ,  “Effect  of  dust, humidity and air velocity on efficiency of photovoltaic cells,” Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews,    16.  Hal  2920- 2925, 2012.
[7] D.  Dahlan  dan  H.D.  Fahyuan,  “Pengaruh  beberapa  jenis  dye organik  terhadap  efisiensi  Dye  sensitized  solar cell,”  Jurnal sains material indonesia, vol 15. No.2 .74-79. 2014.
[8] P.P Marpaung dan A. Setiawan,” efektivitas photovoltaic sel surya  metoda  penyinaran  cahaya  lampu  R-G-B  pada permukaan  sampel  sel  surya,”  Jurnal  IPTEk  Vol.  9  No.  1. Hal.16-23. 2014.
[9] Subandi dan  S.  Hani,  “korelasi  suhu  dan  intensitas  cahaya pada  solar  cell,”  Prosiding  seminar  nasional  aplikasi  sains  & teknologi (SNAST), 2014, hal 31-40.