## Optimalisasi Daya dan Energi Listrik pada Panel Surya Polikristal Dengan Teknologi Scanning Reflektor
(Optimizing The Value Of Power And Electrical Energy In Polycrystalline Solar Panels With Flat Mirror Reflector Scanning Technology)
Hery Setyo Utomo, Triwahju Hardianto, Bambang Sri Kaloko Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember (UNEJ) Jln. Kalimantan 37, Jember 68121 E-mail : herysetyo.utomo@yahoo.com

## Abstrak
Energi surya merupakan salah satu energi yang dapat dikonversi menjadi energi listrik, yaitu panel surya (photovoltaic solar). Ada beberapa jenis sel surya masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Dalam penelitian ini dirancang panel surya dengan cermin datar teknologi reflektor scanning dengan empat reflektor pada empat sisi. Teknologi scanning reflektor ini bekerja dengan mencari titik daya maksimum dalam kondisi tertentu dengan menggerakan reflektor sisi timur dan barat. Proses scanning dilakukan setiap 30 menit sekali waktu pengujian pukul 07.30 WIB hingga 14.30 WIB. Dengan penambahan cermin teknologi reflektor pemindaian datar pada panel surya menyebabkan peningkatan arus dengan rata-rata - rata-rata 0,7533 ampere dan peningkatan nilai daya rata-rata 10,201 watt dibandingkan dengan tanpa menggunakan reflektor. Dengan   melihat   nilai   efisiensi,   panel   surya   yang   menggunakan   reflektor   dengan   teknologi scanning   reflektor telah meningkatkan efisiensi dengan rata-rata 6,362%. Untuk besar selisih energi yang dihasilkan teknologi scanning reflektor dalam rentang waktu tujuh jam diperoleh nilai 191,012.62 joule dibandingkan tanpa reflektor.
Kata Kunci: Panel surya, reflektor, scanning, photovoltaic.

## Abstract
Solar energy is one of the energy that can be converted into electrical energy, namely solar panels (solar photovoltaic). There are several types of solar cells each have advantages and disadvantages. In this study designed a solar panel with a flat mirror reflector technology scanning with four reflectors on four sides. This reflector scanning technology works by looking for maximum power point under certain conditions by moving reflectors east and west sides. The scanning process is done every 30 minutes of test time at 07.30 am until 14.30 pm. With the addition of flat scanning mirror reflector technology on solar panels causing the current to increase by an average - an average of 0.7533 amperes and increase the value of the average power compared to 10.201 watts without using a reflector. By looking at the value of efficiency, solar panels using a reflector with reflector scanning technology has improved efficiency by an average of 6.362%. To a large difference in energy generated scanning technology reflector in a span of seven hours 191,012.62 joules compared to values obtained without a reflector.
Keywords: Degradation, Garbage, Organic Carbon, Lumbricus rubellus Hoff.

## PENDAHULUAN
Pada   perkembangan   dunia,   teknologi   saat   ini mendorong manusia untuk melakukan berbagai penemuan terkait dengan adanya sumber energi listrik. Pada saat ini energi   listrik   telah   menjadi   salah   satu   aspek   kehidupan manusia yang sangat penting. Sekarang ini, sebagian besar sumber enrgi listrik dapat diperoleh melalui pengkonversian energi,   yang   berasal   dari   fosil,   gas,   dan   minyak   bumi. Namun   dari   pemanfaatan   sumber   energi   tersebut   ada beberapa kekurangan yang perlu kita pertimbangkan, yaitu habisnya   sumber   daya   alam   yang   dimanfaatkan   sebagai energi listrik.
Matahari   merupakan   salah   satu   dari   beberapa   energi yang   jumlahnya   tidak   terbatas,   bahkan   peran   matahari adalah sebagai energi yang dapat diperbarui  yang artinya kesediananya   di   muka   bumi   ini   sangat   cukup   melimpah, khususnya   di   wilayah   Indonesia.   Dalam   pemanfaatannya sebagai   energi   listrik,   energi   matahari   dikonversikan
menjadi   energi   listrik   dengan   memanfaatkan   panel   surya ( solar photovoltaic ).
Sekarang ini pengembangan energi listrik tenaga surya atau   panel   surya,   yang   seharusnya   merupakan   sumber energi   yang   dapat   diperbaruhui   dan   juga   bebas   polusi   , realitanya sangat kurang bisa dihandalkan oleh masyarakat. Untuk   itu   perlu   adanya   pengembangan   teknologi   yang menunjang kinerja panel surya. Dari penelitian sebelumnya yakni penggunaan reflektor cermin datar sebagai penjejak matahari   (Priahandoko,   2014),   telah   memberikan   inovasi baru, sehingga mendapatkan hasil yang lebih baik jika kita bandingkan   dengan   panel   surya   tanpa reflektor penjejak matahari,   terlihat   dari   nilai   efisiensi   yang   di   hasilkan. Namun penggunaan reflektor cermin datar pada penelitian tersebut   mempunyai   beberapa   kekurangan   yaitu penggunaan panel surya harus menyesuaikan waktu terbit dan   terbenamnya   matahari   sehingga   kurang   optimalnya nilai   efisiensi   dalam   pemanfaatan   energi   matahari   saat kondisi   berawan   dan  kurang   di  jelaskan  lebih  mendalam
mengenai   kelayakan   energi   listrik   pada   penelitian sebelumnya.   Untuk   itu   pada   penelitian   kali   ini,   penulis ingin   memberikan   inovasi   baru   pada   pemanfaatan   panel surya sebagai sumber energi listrik, dengan cara pemberian kontrol reflektor sebagai   alat scanning reflektor untuk mendeteksi   titik   daya   maksimum   yang   lebih   akurat, sehingga diharapkan panel surya mampu memberikan nilai efesiensi yang maksimal serta mengetahui kelayakan energi akibat pemanfaatan cermin datar sebagai reflektor .

## METODE PENELITIAN
Perancangan teknologi scanning Reflektor pada Panel

## Surya
Berikut adalah disain alat yang digunakan pada penelitian ini. Teknologi scanning ini memanfaatkan reflektor cermin datar   untuk   penjejak   matahari.   Reflektor   akan   bergerak melakukan scanning daya matahari dalam rentang waktu 30 menit sekali, yang bergerak dari arah timur ke barat .

## Gambar 1 Rancangan teknologi scanning reflektor

## Diagram Blok Sistem Pengujian
Pada   subbab   ini   dijelaskan   mengenai   diagram   blok sistem pengujian.
Gambar 2 Diagram Blok Sistem Pengujian
Pada   diagram   blok   sistem   pengujian   pada   gambar   2 menjelaskan   sistem   pengujian   dari   teknologi scanning reflektor . Pada sistem kerja alat ini menggunakan sumber dc dari power supplay (batrai) yang yang digunakan untuk supplay daya yang dibutuhkan sistem (arduino) untuk aktif. Sedangkan dari hasil daya yang dihasilkan oleh PV Panel yang  berupa  arus  dan  tegangan  akan  dilakukan   scanning data seiring dengan bergeraknya reflektor cermin datar yang digerakan oleh motor stepper. Proses gerak motor stepper
dikendalikan oleh arduino mega2560 yang telah terprogram data   yang   berupa   data   scanning   daya,   yang   kemudian menggerakkan   reflektor   cermin   datar   dengan   dilengkapi dengan   rangkaian   driver   motor stepper. Untuk   tampilan pada   LCD   digunakan   untuk   menampilkan   nilai   tegangan dan arus yang telah terukur beserta data waktu pengukuran. Flowchat Program dan Rangkaian Sistem Kontrol Pada   sub   bab   ini   dijelaskan   mengenai   alur   sistem kontrol   alat   teknologi   scanning   reflektor , berikut   adalah flowchat program sistem kontrol beserta gambar rangkaian sistem kontrol teknologi scanning reflektor.
Gambar 3 Flowchart Sistem Kontrol
Gambar 4. Rancangan sistem

## Metode Pengumpulan Data
Pada penelitian ini, dilakukan metode penelitian dengan menguji photovoltaic   module atau   modul   panel   surya dengan   melakukan   dua   perlakuan   yaitu   perlakuan   yang pertama   dengan   memberikan   teknlogi scanning   reflektor cermin   datar   yang   bergerak   dari   timur   ke   barat   dengan mempertimbangkan nilai daya yang dihasilkan pada setiap sudut scanning .   Perlakuan   yang   kedua   yaitu   dengan menguji   nilai   hasil output dari   panel   surya   tanpa menggunakan reflektor .   Pengujian   ini   dilakukan   dengan cara bersama-sama dengan memanfaatkan datalogger untuk membantu   mencatatan   seluruh   nilai   pengukuran   Isc   dan Voc   kedalam   sebuah microSD .   Adapun   langkah-langkah dalam pengambilan data penelitian ini sebagai berikut: a.   Perancangan   alat,   pemasangan   cermin   datar   sebagai reflector pada   keempat   sisi   modul   panel   surya   dengan cermin   sisi   barat   dan   timur   digerakkan   dengan mempertimbangkan energi listrik penggerak. b.   Melakukan   peletakan   posisi   panel   surya   dengan mempertimbangkan   arah   timur   dan   barat   dengan menggunkan kompas.
c.   Melakukan   pencatatan   data   radiasi   matahari   dan intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya. d. Melakukan proses pembacaan arus, tegangan dan daya otomatis   untuk   mengetahui   sudut   reflektor   yang   paling optimal untuk menghasilkan nilai energi listrik. e. Proses pencatatan nilai Voc dan Isc dengan menggunakan relay secara   bergantian   pada   kedua   panel   yang   berbeda perlakuan secara otomatis dan disimpan pada memori yang tertanam pada alat.
f. Melakukan pengukuran suhu pada permukaan panel surya setiap 30 menit sekali dengan menggunkan termometer. g.   Pengukuran   V OC dan   Isc   dilakukan   dengan   cara menggunakan relay bantu   untuk   memutus   tegangan   dari beban   setelah   melakukan   proses scanning dan   kemudian dibaca oleh sensor .
h. Pengukuran intensitas cahaya dengan luxmeter yang akan menghasilkan nilai intensitas cahaya dengan satuan lux. i. Pengukuran radiasi cahaya yang dihasilkan oleh matahari dilakukan   dengan   menggunakan   alat   ukur solarimeter dengan satuan W/m 2 . j.   Perhitungan   daya   keluaran,   daya   masukan   dan   energi listrik yang dihasilkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Penyamaan Karakteristik Pembanding Modul Panel Surya
Pada penelitian ini  akan  digunakan dua  buah modul panel   surya   sebagai   pembanding   keluaran   daya   yang dihasilkan   akibat   penambahan scanning reflektor cermin datar. Pada kedua panel surya yang digunkan mempunyai nilai  daya output yang  sama   yaitu  50  WP.  Namun  pada beberapa pengujian dengan kwalitas radiasi matahari yang sama kita dapatkan nilai Voc dan Isc yang sedikit berbeda antara   satu   dengan   yang   lain.   Cara   yang   digunkan   pada tahap   ini   adalah   dengan  memberikan   penutup   hitam ( selotip ) pada salah satu sel pada modul surya.
Gambar 5. Grafik perbandingan nilai tegangan open circuit (Voc) setelah kalibrasi
Gambar 6. Grafik perbandingan nilai arus short circuit (Isc) setelah kalibrasi
Gambar 7. Grafik perbandingan nilai daya (Isc) setelah kalibrasi
Pada gambar 5. dapat diketahui nilai tegangan Voc A dan   Voc   B   pada   panel   surya   dari   hasil   pengujian mempunyai persamaan nilai yang hampir sama dalam setiap waktu.   Pada   grafik   diatas   nilai   tegangan   Voc   B   terlihat lebih tinggi daripada tegangan Voc A dengan selisih rata- rata error 0,317 % .
Pada gambar 6. dapat diketahui nilai arus Isc A dan Isc B   pada   panel   surya   dari   hasil   pengujian   mempunyai persamaan   nilai   yang   hampir   sama   dalam   setiap   waktu. Pada   grafik   diatas   nilai   arus     Isc   A   terlihat   lebih   tinggi daripada arus Isc B dengan selisih rata-rata sebesar 0,032 % Pada gambar 7 dapat diketahui nilai daya P A dan P B pada panel   surya   dari   hasil   pengujian   mempunyai   persamaan nilai yang hampir sama dalam  setiap waktu. Pada grafik diatas nilai daya pada A terlihat lebih tinggi daripada daya panel B dengan selisih rata-rata sebesar 0,374 watt dengan nilai error 1,904% .
Hasil   Pengujian   Panel   Surya   Dengan   Menggunakan Teknology Scanning Reflektor
Pada   penelitian   optimasi   teknologi   sistem scanning dengan reflektor cermin datar ini telah dilakukan pengujian pada dua buah kondisi dengan dua buah panel surya dengan kareakteristik   yang   sama.   Panel   A   adalah   panel   surya dengan teknologi scanning dan panel surya B adalah panel
surya   tanpa   menggunakan reflektor .   Dari   penelitian   ini tujuan utamanya untuk mengetahui nilai efisiensi daya dan kelayakan   energi   pada   penggunaan   teknologi scanning reflektor . Pengujian dilakukan pada tanggal 28 Januari 2016 dengan   waktu   uji   dari   pukul   07.00   WIB   sampai   dengan pukul 14.30 WIB dengan selang waktu scanning 30 menit. Pada pengambilan data ini dilakukan dengan menggunakan sebuah datalogger dengan   tujuan   dapat   mengetahui   nilai daya yang dihasilkan panal surya secara kontinyu.
Hasil dari pengujian akan disajikan dalam bentuk tabel dan meliputi beberapa  penggambilan data yaitu I SC , V OC, intensitas cahaya matahari, analisa P out dan efisiensi, seperti terlihat dalam gambar 9, gambar 10 dan gambar 11 berikut ini:
Gambar 9. Perbandingan nilai Voc hasil pengujian
Gambar 10. Perbandingan nilai Isc hasil pengujian
Gambar 11. Perbandingan nilai Daya hasil pengujian Dari gambar 9 dapat disimpulkan pengaruh penambahan reflektor   terhadap   perubahan   tegangan   Voc   pada   kedua buah panel surya hanya memiliki pengaruh yang kecil. Hal ini   dikarena   penambahan   reflektor   hanya   mempengaruhi tingkat nilai radiasi matahari yang jatuh pada panel surya yang berpengaruh terhadap nilai arus yang dihasilkan. Hal
ini   karena   pada   dasarnya   penambahan   reflektor   cermin datar   sangat   mempengaruhi   perubahan   suhu   yang  ada   di permukaan  panel  surya, semakin besar  nilai  radiasi  yang difokuskan pada suatu titik maka semakin besar nilai radiasi dan suhu yang diterima.
Dari   gambar   10   dan   11   dapat   disimpulkan   bahwa pengaruh   penambahan   reflektor   terhadap   perubahan   arus dan   daya   sangatlah   signifikan.   Hal   itu   dibuktikan   dari perbandingan selisih arus Isc dan daya yang dihasilkan dari kedua   buah   panel   surya   yang   sangat   besar.   Hal   ini dikarenakan   penambahan   cermin   datar   sebagai   reflektor pada panel surya memberikan efek terhadap bertambahnya radiasi yang diterima oleh permukaan panel surya. Semakin besar nilai radiasi yang diterima panel surya dari matahari maka semakin besar nilai Isc dan daya yang dihasilkan.

## Analisis Effesiensi Daya Panel Surya
Tingkat keandalan  panel surya dapat  dilihat dari nilai efisiensi yang dihasilkan. Nilai efisiensi pada penel surya merupakan nilai daya output dibagi dengan nilai daya input yang kemudian dinyatakan dalam satuan persent .
Pada   penelitian   ini   akan   dibandingkan   nilai   efisiensi yang   dihasilkan   oleh   penelitian   sebelumnya   dengan   nilai efisiensi   yang   dihasilkan   sekarang.   Untuk   mengetahui keandalan   penggunaan   teknologi   ini,peneliti   akan membandingkan   hasil   pengujian   penelitian   sebelumnya yang berjudul “Optimalisasi  Sudut  Cermin Datar Sebagai Reflector Panel Surya Polikristal Penjejak  Matahari” Hal   ini  bisa  dilihat   dengan   jelas   dari  selisih  rata-rata nilai   efisiensi   daya   panel   surya   ber- reflektor dan   panel surya   tanpa reflektor ,   pada   penelitian   sebelumnya   selisih rata-rata hanya sekisar  1,740 % sedangkan pada penelitian ini selisih nilai efisiensi daya yang dihasilkan sebesar 6,362 %.
Pengaruh Kerja Panel Surya pada Hari Berawan Pada pengujian alat teknologi scanning reflektor selain dilakukan   pengujian   pada   hari   terang,   juga   dilakukan pengujian alat pada hari berawan sepanjang hari. Pengujian ini   bertujuan   untuk   mengetahui   kerja   panel   surya menggunakan teknologi scanning reflektor . Berikut adalah data hasil pengujian pada hari berawan sepanjang hari yang disajikan pada tabel.
Tabel 1 Hasil Pengujian Sudut reflektor saat berawan
Time Ω βr A βr B WIB Bright sky Cloudy sky 08.00 -60 80 84 08.30 -52,5 78 83 09.00 -45 72 78 9.30 -37,5 66 78 10.00 -30 65 76 10.30 -22,5 63 74 11.00 -15 53 69 11.30 -7,5 49 67 12.00 0 47 63 12.30 7,5 50 57 13.00 15 46 52
Pada tabel 1 bahwa sudut reflektor yang dibentuk saat pengujian   hari   berawan   sepanang   har   lebih   linier dibandingkan   dengan   sudut reflektor yang   dibentuk   saat
pengujian cerah. Hal ini dikarenakan kondisi pengujian hari berawan sepanjang hari , awan yang menghalangi radiasi matahari sampai ke bumi merata sepanjang hari, berbeda dengan pengujian kondisi cerah berawan, dimana pada saat tertentu yakni ketika pukul 12.30 kondisi awan tidak stabil. Jadi  dapat  disimpulkan  bahwa  sudut  reflektor  tidak  akan selalu linier bergantung dengan sudut matahari, dikarenakan sudut   reflektor   hanya   akan   berpengaruh   pada   daya   yang optimum pada suatu titik tertentu.

## Kelayakan Energi Listrik
Pada   penelitian   ini   akan   meneliti   kelayaan   energi dengan   memanfaatkan   teknologi scanning reflektor pada panel   surya.   Dari   penelitian   sebelumnya   pembahasan kelayakan energi listrik tidak dibahas pada sebuah sistem panel   surya   ber- reflektor .   Dengan   adanya   penelitian mengenai   kelayakan   energi   listrik,   diharapkan   adanya sebuah bukti  bahwa  alat  ini dapat  dikatakan  layak untuk digunakan   dan   ditunjukan   ke   masyarakat.   Pengujian   ini dilakukan   pada   tanggal   28   januari   2016   dengan   data pengambilan   dilakukan   secara   bersama   -   sama   dalam rentang waktu selama 7 jam. Berikut ini akan disajikan data rata-rata yang tercatat oleh datlogger per 30 menit dalam tabel 2  :
Tabel 2. Data Eergi Listri Hasil penguian
Pada penelitian scanning reflektor ini terdapat rugi-rugi sistem yang digunakan untuk menggerakan motor stepper dan sistem kontrol  arduino yang menjadi supoprt sistem. Berikut adalah total perbandingan energi listrik yang telah dikurangi   dengan   nilai   rugi-rugi   sistem,   yang   disajikan dalam gambar 12.
Gambar 12. Grafik perbandingan energi listrik
Dari   grafik   gambar   12   perbedaaan   energi   yang dihasilkan oleh kedua panel surya begitu mencolok dengan
selisih sebesar 191.012,62 joule .

## KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil-hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan dalam Bab 4  dapat diambil beberapa kesimpulan dan saran-saran yang dapat digunakan sebagai dasar untuk penelitian selanjutnya.

## Kesimpulan
1. Pada teknologi scanning reflektor cermin datar, reflektor hanya akan bergerak menyesuaikan perhitungan nilai daya yang paling optimum pada waktu tersebut.
2.   Nilai   persamaan   sudut   optimal   pada   28   Januari   2016 diperoleh   pendekatan   persamaan  y   =   -0,4162x   +   53,29, dengan nilai persamaan ditentukan oleh kondisi pada saat itu.
3.   Dengan   adanya   penambahan   teknologi scanning reflector cermin   datar   pada   panel   surya   menyebabkan adanya   peningkatan   arus   dan   daya   dibandingkan   dengan tanpa reflector cermin   datar   dengan   rata   –   rata   sebesar 0,7533   A   dan   10,20   watt,   dengan   nilai   tegangan   yang dihasilkan lebih cenderung stabil atau sama.
4.   Perbandingan   nilai effisiensi dan   energi   listrik   panel surya scanning   reflektor dan   panel   surya   sudut reflektor terhadap   panel   surya   tanpa   reflektor   jauh   lebih   baik penggunaan panel surya dengan reflektor , dengan nilai rata –   rata   selisih   efisiensi   sebesar   6,362   %   dan   selisih   nilai energi listrik sebesar 191012,62 joule.

## Saran
Perlu   adanya   penelitian   lebih   lanjut   yang   bertujuan untuk meningkatkan daya keluaran dan efisiensi panel surya yang   lebih   baik   lagi.   Selain   itu   penelitian   ini   sebaiknya menggunakan   pembanding   panel   surya   yang   sama   untuk menghindari nilai error persen nilai tegangan dan arus yang dihasilkan. Menggunakan  berat  cermin  yang lebih ringan supaya   penggunaan   energi   yang   dibutuhkan   motor  untuk scanning lebih kecil. Menggunakan dc-dc converter untuk mengoptimalakan   nilai   daya   yang   dihasilkan   oleh   panel surya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Haryadi,   Yusli.   2007.   “ Pelacak   Intensitas   Energi Matahari Menggunakan Sel Surya” . Jurusan Teknik Komputer   Fakultas   Teknik   dan   Ilmu   Komputer: Universitas  Komputer Indonesia Bandung.
[2] Ashfahani, Adnan Syarafi dkk. 2008. Aplikasi Kontrol Logika Fuzzy Pada Sistem  Tracking  Matahari  (Sun Tracking   System)   Panel  Photovoltaic   . Fakultas Teknik : Universitas Gadjah Mada (SNATI 2008). [3] Weller,Bernhard.dkk..2008. Planning   And   Installing Photovoltaic System. Earthscan: London.
[4] Haryadi,   Yusli.   2007. Pelacak   Intensitas   Energi Matahari   Menggunakan   Sel   Surya. Jurusan   Teknik Komputer   Fakultas   Teknik   dan   Ilmu   Komputer: Universitas  Komputer Indonesia Bandung.
[5] Priahandoko, Heru . 2014. Optimalisasi Sudut Cermin Datar   Sebagai   Reflector   Panel   Surya   Polikristal Penjejak Matahari. Jurusan Teknik Elektro :Fakultas Teknik Universitas Jember.