Desain Model  Parameter dan Monitoring Panel Surya Menggunakan IOT
Selamat Meliala 1* , Faisal Manurung 2 , Raihan Putri 3 , Asran 4 , Teuku Multazam 5
1,2,3,4,5 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Malikussaleh, Lhokseumawe Indonesia * Koresponden email: selamat.meliala@unimal.ac.id
Diterima: 13 Desember 2022 Disetujui: 23 Desember 2022

## Abstract
Utilizing sunlight to then be converted solar energy through a solar panel process to produce unidirectional electrical energy. Solar panel monitoring still uses a lot of manual measuring tools and records measurement results manually which requires quite a lot of human power, both on a small and large scale. Writing this research will discuss designing a monitoring and recording system for 30 WP solar panel data based on the Internet of Things and discuss the tilt angle of the solar panel and the elevation angle of the sun which affect the output of the solar panel with a battery load and a 12 volt DC lamp. The method in this design is divided into  two,  namely  hardware  design  and  software  design.  This  tool  uses  Arduino  Uno  as  a  controller, NodeMCU as internet media, and an SD Card as a solar panel parameter data recorder. Based on the results and discussion of the tool designed to be able to monitor solar panel parameters for 7 hours per day and monitoring is carried out for 11 days. Data shows that solar panels can produce maximum power during testing on December 27, 2021 of 40 W at a tilt angle of 28° with an efficiency of 75.76% and a fill factor of 60.20%. The lowest power generated by solar panels during testing on January 3, 2021 was 26.55 W at a tilt angle of 27° with an efficiency of 85,247and a fill factor of 39.97%.
Keywords : solar panels, internet of things, data recorders, monitoring, tilt angles

## Abstrak
Memanfaatkan  sinar  matahari  untuk  kemudian  diubah  menjadi  tenaga  listrik  melalui  proses  panel  surya sehingga menghasilkan energi listrik searah. Monitoring solar panel  masih banyak menggunakan alat ukur manual  dan  mencatat  hasil  pengukuran  secara  manual  pasti  memerlukan  tenaga  manusia  yang  cukup banyak,  baik  dalam  skala  kecil  maupun  skala  besar.  Penelitian  membahas  tentang  merancang  sistem monitoring  dan  perekam  data  panel  surya  30  WP  berbasis Internet  Of  Things dan  membahas  sudut kemiringan solar panel dan sudut ketinggian matahari yang mempengaruhi hasil output solar panel dengan beban baterai dan lampu DC 12 volt. Metode dalam perancangan ini dibagi menjadi dua yaitu perancangan perangkat  keras ( hardware ) dan perancangan lunak ( sofware ). Alat ini menggunakan Arduino Uno sebagai pengontrol, NodeMCU sebagai media internet dan SD Card sebagai perekam data parameter solar panel. Berdasarkan hasil alat yang dirancang mampu memonitoring parameter solar panel selama 7 jam per-hari dan monitoring dilakukan selama 11 hari. Data menunjukkan jika untuk solar panel bisa menghasilkan daya maksimal selama pengujian pada bertepatan pada 27 Desember 2021 sebesar 40 W pada sudut kemiringan 28 ° dengan efisiensi 75,76% serta fill factor 60,20%.  Daya terendah yang dihasilkan solar panel selama pengujian  pada  tanggal  3  Januari  2021  sebesar  26,55  W  pada  sudut  kemiringan  27 ° dengan  efisiensi 85,247% serta fill factor 39,97%.
Kata Kunci: solar panel, internet of things, perekam data, monitoring, sudut kemiringan

## 1. Pendahuluan
Radiasi matahari merupakan salah satu parameter cuaca yang paling berpengaruh dalam sistem iklim, dimana  seluruh  fenomena  cuaca  dan  iklim  pada  mulanya  disebabkan  oleh  variasi  distribusi  penerimaan radiasi matahari. Fluktuasi intensitas radiasi matahari yang diterima di permukaan bumi membentuk pola iklim  dalam  berbagai  skala  waktu  [1].  Tidak  hanya  mempengaruhi  sistem  cuaca  dan  iklim,  pola  radiasi matahari juga memberikan informasi penting dalam berbagai sektor, seperti pertanian, sumber daya air, dan energi. Meskipun demikian, radiasi  matahari  merupakan salah satu parameter cuaca yang belum banyak ditinjau  dalam  kajian  iklim  di  Indonesia,  mengingat  sedikitnya  jaringan  pengamatan  radiasi  matahari  di wilayah Indonesia [2].
Indonesia  merupakan  negara  yang  terletak  di  garis  khatulistiwa  yang  mempunyai  tingkat  radiasi matahari  rata-rata yang relatif tinggi yaitu 4,5 kWh/ 𝑚 2 /hari [3]. Walaupun hanya pada jam-jam tertentu intensitas  yang  diserap  solar  panel  akan  optimal.  Indonesia  negara  kepulauan  yang disinari  oleh  cahaya
matahari  selama  lebih  kurang  selama  10  sampai  12  jam  perharinya.  Hanya  saja  dalam  10  atau  12  jam tersebut  tidak  semuanya  dalam keadaan  cerah,  terkadang  cuaca  mendung,  berawan dan hujan,  selain  itu energi  yang  dihasilkan  dari  solar  panel  dipengaruhi  oleh  faktor  lainnya,  yaitu  faktor  sudut  datang  sinar matahari setiap jamnya yang berubah-ubah dan pergerakan matahari salama 1 tahun yang mempengaruhi radiasi matahari sebagai energi masukan solar panel. Solar panel yang terpasang selama bersifat statis (tidak mengikuti  pergerakan  matahari).  Kondisi  ini maka  panel  surya  tidak dapat  menangkap  secara  maksimal pancaran  sinar  matahari  sepanjang  hari  dan  akibatnya  energi  listrik  yang  dibangkitkan  tidak  maksimal. Perubahan kapasitas energi listrik pada solar panel untuk menciptakan tegangan dan arus dipengaruhi oleh suhu di sekitar permukaan solar panel dan intensitas cahaya  matahari. Bahkan perubahan suhu cepat dan ekstrim dapat dapat menyebabkan gangguan produksi listrik pada suatu modul solar panel [4].
.

## 2. Metode Penelitian

## Solar Panel
Solar panel adalah perangkat semikonduktor yang dapat mengubah radiasi matahari menjadi listrik. kemampuannya untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik tanpa konversi menengah membuatnya unik untuk memanfaatkan energi matahari yang tersedia menjadi listrik yang berguna. Berbagai faktor mengatur energi yang diihasilkan oleh solar panel seperti,
➢ Intensitas  cahaya:  Semakin  tinggi  sinar  matahari  yang  jatuh  pada  panel  surya,  semakin  banyak energi yang dihasilkan oleh panel surya.
➢ Area sel: Dengan meningkatkan area sel solar panel, arus yang dihasilkan sel meningkat.
➢ Sudut datang: Jika cahaya  yang jatuh pada sel solar panel tegak lurus dengan permukaannya, daya yang dihasilkannya optimal. Idealnya, sudut harus 90 o tetapi praktis harus sedekat 90 o [5].

## Prinsip kerja Solar Panel
Solar panel menggunakan bahan semikonduktor yang berbeda untuk membuat p-n junction , akan ada batas  butir  yang  akan  menghambat  pegerakan  elektron  dari  satu  sisi  ke  sisi  lain  dengan  cara menghamburkan  elektron  dan hole dengan  demikian.  Cara  doping  dalam  mempertimbangkan semikonduktor  silikon  tipe-p  dan  tipe-p  tipis.  Jika  menambah  sedikir  pengotor  pentavalen  pada  saat  ini, sebagian  dari  si  tipe-p  akan  diubah  menjadi  silokon  tipe-n  dan  persimpangan  antara  kedua  wilayah  ini. Proses yang mengikuti setelah pembentukan pn junction terdiri dari 2 jenis- difusi dan drift . Ada perbedaan konsentrasi hole dan elektron pada kedua sisi sambungan, lubang dari sisi p berpindah ke sisi n dan elektron dari  sisi  n  berpindah ke  sisi  p.  Ini  menimbulkan  arus  berpindah melintas  persimpangan  [6]  seperti  yang tampak pada Gambar 1 .
Gambar 1 . Prinsip kerja panel surya [6].
Ketika  elektron  berpindah  dari  sisi  n  ke  sis  p,  donor  terionisasi  tertinggal  dari  sisi  n,  yang  tidak bergerak. Saat proses berlangsung, lapisan muatan positif di kembangkan di sisi-n persimpangan. Demikian pula,  ketika  sebuah  lubang  bergerak  dari  sisi-p  ke  sisi-n,  dan  akseptor  terionisasi  tertinggal  di  sisi-p, menghasilkan pembentukan lapisan muatan negatif di kedua sisi persimpangan ini disebut sebagai daerah penipisan. Karena wilayah muatan ruang positif ini di kedua sisi persimpangan. Karena medan listrik ini, sebuah elektron di sisi-p persimpangan bergerak ke sisi-n persimpangan, gerakan ini disebut drift [8].

## Nilai-Nilai Solar Panel
Konversi  sinar  matahari  menjadi  listrik  ditentukan  oleh  berbagai  nilai-nilai  solar  panel.  Untuk memahami nilai solar panel, pada kurva I-V seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Sedangkan kurva diplot berdasarkan data pada Tabel 1.
Tabel  1 Nilai kurva I-V karakteristik Ampere Volt Watt 0 Voc 11,4 0 0,2 11,06 2,21 0,4 10,59 4,24 0,5 10,24 5,12 0,6 9,54 5,72 0,061 9,39 5,73 𝐼 𝑀 = 0,62 𝑉 𝑀 = 9,27 𝑃 𝑀 =5,75 0,63 9,08 5,72 0,64 8,72 5,58 𝐼 𝑆𝐶 =0,65 0 0
Sumber: Data pengujian panel surya, 2022.
Gambar 2. Kurva karateristik I-V. Sumber : Hasil pengujian, 2022.
Parameter solar panel sesuai standar pabrikan STC ( Standard Test Condition ). Di bawah STC radiasi matahari yang sesuai dengan 1000 𝑊/𝑚 𝟐 dan suhu operasi solar panel sama dengan 25 𝟎 C [9]. Parameter solar panel adalah sebagai berikut;
1. Short Circuit Carrent ( 𝐼 𝑆𝐶 )
Short circuit current merupakan arus maksimum yang dihasilkan oleh solar panel, diukur dalam ampere (A)  atau  mili-ampere  (mA).  Seperti  dari Tabel  1 dan Gambar  2 bahwa  tegangan open circuit adalah nol ketika solar panel menghasilkan arus maksimal (𝐼 𝑆𝐶 =0,65). Nilai Short circuit tergantung pada luas sel solar panel, radiasi matahari yang jatuh pada sel.
2. Open Circuit Voltage ( 𝑉 𝑂𝐶 )
Open  Circuit  Voltage merupakan  tegangan  maksimum  yang  dapat  dihasilkan  solar  panel  dalam kondisi open  circuit . 𝑉 𝑂𝐶 diukur  menggunakan  avometer  melalui  kabel  yang  terpasang  ke  solar panel. Jika dua atau lebih panel surya disambungkan secara seri maka akan terjadi 𝑉 𝑂𝐶 . Tegangan paling tinggi umumnya terjadi pada pertengahan pagi karena matahari terbit dengan cepat dan suhu panel surya masih cukup rendah. Nilai 𝑉 𝑂𝐶 tidak boleh melebihi tegangan yang diizinkan solar charge controller (SCC). Beberapa solar charge controller akan otomatis mati jika tegangan yang diterima melampaui batas, tetapi ada juga yang terus beroperasi dengan resiko masa pakai lebih pendek dan dapat mengakibatkan kerusakan [10].
3. Maxsimum Power Poin ( 𝑃 𝑀𝑎𝑥 )
Maximum  Power  Poin mewakili  daya  maksimum  yang  dapat dihasilkan  solar  panel pada STC  ( yaitu  pancaran  sinar  matahari  1000 𝑊/𝑚 2 dan  suhu  operasi  solar  panel 25 0 C).  Diukur  dalam 𝑊 𝑝𝑒𝑎𝑘 . Selain STC, solar panel memiliki 𝑃 𝑀𝑎𝑘𝑠 pada nilai pancaran dan suhu operasi solar panel berbeda.  Solar  panel  dapat  beroperasi  pada  kombinasi  arus  dan  tegangan  yang  berbeda.  Tetapi hanya  dapat  menghasilkan  daya  maksimum (𝑃 𝑀𝑎𝑥 )  pada  kombinasi  tegangan  dan  arus  tertentu. Seperti di tunjukkan pada Gambar 2 titik daya maksimum berada di lutut kurva I-V dan merupakan hasil dari 𝐼 𝑀𝑎𝑥 dan V.
.
𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 =   𝐼 𝑚𝑎𝑥 ×   𝑉 𝑚𝑎𝑥 (1)
𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 =   𝐼 𝑚𝑎𝑥 ×   𝑉 𝑚𝑎𝑥 = 0,62  ×  9,27 = 5,75 𝑊 𝑝𝑒𝑎𝑘
4. Current at Maximum Power Poin ( 𝐼 𝑚𝑎𝑥 )
Current at Maximum Power Poin mewakili arus yang akan dihasilkan solar panel saat beroperasi pada power  point  maksimum .  Dengan  satuan 𝐼 𝑚𝑎𝑘𝑠 dan  dapat  dilihat  pada Gambar  2 bahwa nilainya selalu lebih kecil dari arus 𝐼 𝑆𝐶 dan di ukur dalam ampere (A). 5. The Voltage Maximum Power Poin ( 𝑉 𝑚𝑎𝑥 ) (𝑉 𝑚𝑎𝑥 ) mewakili tegangan yang akan dihasilkan solar panel saat beroperasi pada power point maximum . Dengan satuan 𝑉 𝑚𝑎𝑥 dan dapat dilihat pada Gambar 2 bahwa nilainya selalu kecil dari tegangan open circuit voltage .
6. Fill Factor (FF)
Fill Factor mewakili area yang dicakup oleh persegi panjang 𝐼 𝑚𝑎𝑘𝑠 − 𝑉 𝑚𝑎𝑘𝑠 dengan area yang dicakup oleh persegi panjang 𝐼 𝑠𝑐 - 𝑉 𝑜𝑐 seperti dengan garis putus-putus pada Gambar 2 Fill Factor isian mewakili kuadrat dari kurva I-V. ini diwakili dalam persentase (%), semakin tinggi faktor pengisian dalam persen, semakin baik solar panel.
𝐹𝐹 = 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 (𝐼 𝑆𝐶 × 𝑉 𝑜𝑐 ) ×  100% (2)
Berdasarkan data pada Tabel 1 dan Gambar 2 dapat ditentukan fill factor dengan rumus dari persamaan 2 sebagai berikut;
𝐹𝐹 = 5,75 (0,65  × 11,4) × 100% = 77,59%

## 7. Efisiensi
Efisiensi solar panel didefinisikan sebagai daya keluaran maksimum ( 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 ) dibagi dengan daya input (𝑃 𝑖𝑛) dapat  diukur  dalam  persentase  (%),  yang menunjukkan bahwa persentase  input  daya sinar matahari ini diubah menjadi daya listrik. Oleh karena itu, untuk menghitung efisiensi kalikan 𝑃 𝑖𝑛 pada STC dengan luas [11]. Efisiensi dapat dihitung sebagai berikut;
ŋ  = 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 (𝑃 𝑖𝑛 ×   𝑙𝑢𝑎𝑠 ) ×  100% (3)
Jika luas solar panel diberikan adalah 0,01 𝑚 2 , 𝑃 𝑚𝑎𝑘𝑠 = 5,75 𝑊 𝑝𝑒𝑎𝑘 maka efisiensi pada kondisi uji standar dapat diberikan dengan rumus persamaan 2 sebagai berikut :
ŋ = 5,75 𝑊 𝑝𝑒𝑎𝑘 1000 𝑊/𝑚 2 ×0,01 𝑚 2 𝑥100% = 57,5% .
Faktor yang mempengaruhi maksimum solar panel tergantung pada :
1. Suhu pada  solar panel
2. Intesitas cahaya matahari
3. Posisi letak solar panel terhadap matahari [12].

## Efek  Perubahan Intensitas Cahaya Matahari
Mengubah  insiden  intensitas  cahaya  matahari  pada  solar  panel  mengubah  semua  parameter  solar panel, termasuk arus hubung singkat, tegangan rangkaian terbuka, fill factor dan efisiensi. Intensitas cahaya pada  solar  panel  disebut  jumlah  matahari,  di  mana  1  matahari  sesuai  dengan  penerangan  standar  pada 1𝑘𝑊/𝑚 2 . Misalnya sistem dengan 10𝑘𝑊/𝑚 2 insiden pada solar akan beroperasi pada 10 matahari. Modul solar panel yang di rancang untuk beroperasi dibawah 1 kondisi matahari disebut pelat datar, sedangkan modul  yang  menggunakan  sinar  matahari  terkonsentrasi  disebut  konsentrator.  Solar  panel  mengalami variasi harian dalam intensitas cahaya, dengan daya datang dari matahari bervariasi antara 0 dan 1𝑘𝑊/𝑚 2 . Pada tingkat cahaya rendah, efek menjadi semakin penting Sudut Ketinggian Matahari
Untuk menghitung posisi matahari dan kemiringan solar panel adalah sebagai berikut [15] :
𝛿 = 23,45° sin [ 360 365 (𝑛 − 81)] (4) 𝛽𝑁 = 90° − 𝐿 + 𝛿 (5) 𝑇𝑖𝑙𝑡 = 90° − 𝛽𝑁 (6) Dimana : 𝛿 = Sudut deklinasi matahari ( ° ) 𝛽𝑁 = Sudut ketinggian matahari  ( ° ) Tilt = Sudut kemiringan solar panel ( ° )
Selain  posisi  kemiringan  solar  panel,  perlu  juga  untuk  menghitung  sudut  azimuth  daru  matahari. Sudut  azimuth  adalah  sudut  penyimpangan  dari  selatan  dengan  proyeksi  radiasi  langsung  pada  bidang horizontal.  Ke  sebelah  timur  adalah  negatif  dan  ke  sebelah  barat  adalah  positif.  Sudut  azimuth  dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 7 [16]:
𝐻 = 15° 𝐻𝑜𝑢𝑟 × ℎ𝑜𝑢𝑟 (7)
cos β = cos 𝐿 cos 𝛿 cos 𝐻 +  sin 𝐿 cos 𝛿 (8) sin 𝜑𝑠 = sin 𝛿 sin 𝐻 sin 𝛽
(9)
Dimana : H
= Posisi matahari setiap jam ( ° ) cos β = Sudut ketinggian matahari setiap jam  ( ° ) Sin 𝜑𝑠 = Arah sudut azimut  ( ° )

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Rancang Bangun sistem Inter of Things

## Sistem rangkaian monitoring
Dari rangkaian sistem alat yang ditunjukkan pada Gambar 4 menunjukkan proses sistem perangkat keras monitoring parameter solar panel.
1. Solar  panel  merupakan  sumber  energi  yang  mampu  mengubah  energi  matahari  menjadi  energi listrik. Dalam penelitian ini solar panel akan digunakan sebagai monitoring dari parameter solar panel.
2. Baterai merupakan penyimpanan energi dari solar panel.
3. SCC ( Solar Charge Controller ) merupakan pengendalian arus dari solar panel ke baterai.
4. Lampu DC merupakan beban yang digunakan untuk melihat arus keluaran dari baterai.
5. Arduino  uno  sebagai  pengedali  sensor  dimana  arduino  uno  membaca  data  dari  sensor  dan pengiriman data ke Nodemcu.
6. Nodemcu sebagai penerima dari data dari arduino uno dan akan ditampikan ke aplikasi blynk dari smartphone andorid .
7. Sensor  arus  dan  sensor  tegangan modul yang  digunakan untuk  mengukur nilai  dimana interface dengan Arduino Uno. Penggunaan sensor arus juga bertujuan untuk mengukur dari parameter solar panel.
8. Sensor suhu merupakan sensor yang akan mengukur suhu permukaan dari solar panel.
9. Modul  SD  card  merupakan  modul  yang  mampu  merekam  data  dari  parameter  solar  panel  yang didukung SD card sebagai penyimpanan data yang interface dengan arduino uno.
Gambar 4. Perancangan model menggunakan perangkat keras dengan s oftware Fritzing Sumber : Hasil rancangan peneliti, 2022

## 3.2. Perancangan Sistem Monitoring Parameter Solar Panel
Komponen  utama  yang  akan .. digunakan .. pada  alat  monilitoring  solar  panel,  yaitu .. Arduino .. Uno, ESP8266,  modul  INA219  yang  terangkai  sebagai  sensor  tegangan  dan  arus  yang  akan  di monitoring aplikasi blynk yang diunduh pada ponsel android. Berikut flowchart perancangan sistem monitoring solar panel yang di tunjukkan .. pada .. Gambar 5.
Gambar 5. Flowchart solar panel  sistem monitoring Sumber: Peneliti, 2022

## 3.3. Pengujian Kemiringan Solar panel
Pengujian dilakukan di jurusan Teknik Elektro pada Gambar 6 dengan kordinasi 5.12 LU dan 97.03 BT. Agar mendapatkan kimiringan yang optimal maka akan mencari sudut kemiringan menggunakan sudut
azimuth saat pengujian, kita dapat menentukan ketinggian matahari untuk setiap lokasi di bumi dan untuk setiap saat sepanjang tahun.
Pertama  menghitung  sudut  deklinasi  untuk  waktu  tertentu.  Sebelum  menghitung  sudut  deklinasi maka, terlebih dahulu menghitung jumlah hari berdasarkan tanggal 27 Desember 2021 dan 3 Januari 2022. Penghitungan hari dimulai dari 1 januari, maka dapatlah jumlah hari 𝑑 = 361 hari untuk bulan Desember dan d = 3 untuk bulan Januari.
Gambar 6. Lokasi penelitian Sumber: Google Maps

## 3.4. Keseluruhan Pengkabelan Perangkat Keras
Rangkaian  keseluruhan  memiliki  beberapa  komponen  yaitu  sensor  INA219,  sensor  DHT11,  RTC DS1307, SD Card, Arduino Uno, dan NodeMCU. Dimana rangkaian ini dihubungkan pada Gambar 7 .
Gambar 7. Sistem komunikasi perangkat keras keseluruhan Sumber: Rancangan peneliti, 2022
Tabel 2. Pengkabelan  keseluruhan perangkat keras Arduino NodeMCU INA219 BH1750 SD1307 SD Card Thermistor VCC VCC VCC VCC VCC VCC GND GND GND GND GND GND GND SCL SCL SCL SCL SDA SDA SDA SDA D4 CS D13 SCK D12 MISO D11 MOSI TX D6 RX D7
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Arduino NodeMCU INA219 BH1750 SD1307 SD Card Thermistor A0 A0 A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4
Sumber: Datasheet pin semua perangkat keras, 2022

## 3.5. Hasil perhitungan arah dan sudut panel surya
Untuk  menentukan  posisi  optimal  matahari  terhadap  solar  panel  di  gedung  Teknik  Elektro Univeristas Malikussaleh kota Lhokseumawe dengan kordinasi 5.12LU dan 97.03BT . Pertama menghitung jumlah hari selama 1 tahun berdasarkan kalender yag dimulai 1 Januari hingga 31 Desember. Pada Tabel 3 merupakan jumlah hari setiap minggi selama 1 tahun .
Tabel 3. Hasil pengujian dan perhitungan per hari dalam setiap minggu selama 1 tahun.
Tanggal n Tanggal n Tanggal n 01 Jan 1 07 Mei 126 10 Sep 249 08 Jan 7 14 Mei 133 17 Sep 256 15 Jan 14 21 Mei 140 24 Sep 263 22 Jan 21 28 Mei 147 01 Oct 270 29 Jan 28 04 Jun 153 08 Oct 277 05 Feb 34 11 Jun 160 15 Oct 284 12 Feb 41 18 Jun 167 22 Oct 291 19 Feb 48 25 Jun 174 29 Oct 298 26 Feb 55 02 Jul 181 05 Nov 304 05 Mar 64 09 Jul 188 12 Nov 311 12 Mar 71 16 Jul 195 19 Nov 318 19 Mar 78 23 Jul 202 26 Nov 325 26 Mar 85 30 Jul 209 03 Dec 332 02 Apr 91 06 Aug 215 10 Dec 339 09 Apr 98 13 Aug 222 17 Dec 346 16 Apr 105 20 Aug 229 24 Dec 353 23 Apr 112 27 Aug 236 31 Dec 360 30 Apr 119 03 Sep 242 Sumber: Hasil penelitian, 2022
Gambar 8. Hasil rancangan peletakan sensor temperatur panel surya Sumber: Rancangan peneliti, 2022
Pengukuran/monitoring suhu dibawah solar panel dengan mengukur suhu pada 5 buah titik yaitu titik A, titik B, titik C, titik D dan titik E. Penempatan sensor suhu terdapat pada Gambar 8 . Hal ini, pengukuran sensor  suhu   di  rata-ratakan  untuk  mendapatkan nilai  suhu  total   solar  panel dan  akan di rata-rata  untuk mendapatkan suhu setiap jamnya dan intensitas cahaya menggunakan luxmeter pada Tabel 4. Keterangan Suhu: Titik A = Suhu 1 Titik B = Suhu 2
Titik C = Suhu 3 Titik D = Suhu 4 Titik E = Suhu 5
Tabel 4. Rerata hasil pengukuran temperatur,  intensitas cahaya dan suhu di lokasi pengujian
Waktu (WIB) Temperatur rata - rata ( 0 C) Intensitas Cahaya (Klux) Waktu (WIB) Temperatur rata - rata ( 0 C) Intensitas Cahaya (Klux) 9.00 31,58 23,16 12.40 45,41 59,34 9.20 33,63 26,62 13.00 46,70 62,47 9.40 35,15 28,73 13.20 47,82 65,16 10.00 35,36 33,19 13.40 48,33 69,07 10.20 35,81 36,16 14.00 47,99 65,93 10.40 37,21 38,51 14.20 46,22 61,87 11.00 38,40 42,74 14.40 44,63 56,06 11.20 39,46 41,76 15.00 42,14 51,43 11.40 41,23 49,75 15.20 39,74 47,12 12.00 42,81 52,76 15.40 37,27 41,06 12.20 44,23 55,94 16.00 34,74 35,25 Sumber: Hasil data pengukuran, 2022
Tabel 5 merupakan jumlah hari untuk menghitung sudut deklinasi dalam 1 tahun (12 bulan), untuk menentukan  sudut  deklinasi  matahari  berdasarkan  kalender  dan  perpindahan  matahari  setiap  tahunnya berdasarkan persamaan 4. Tabel 5 merupakan hasil dari perhitungan sudut deklinasi setiap minggu selama 1 tahun.
Tabel 5. Hasil pergukuran sudut deklinasi setiap minggu selama satu tahun. Tanggal 𝛿 Tanggal 𝛿 Tanggal 𝛿 01 Jan -23,01 07 Mei 16,40 10 Sep 5,79 08 Jan -22,42 14 Mei 18,29 17 Sep 3,01 15 Jan -21,43 21 Mei 19,92 24 Sep 0,20 22 Jan -20,13 28 Mei 21,26 01 Oct -2,61 29 Jan -18,54 04 Jun 22,17 08 Oct -5,40 05 Feb -16,96 11 Jun 22,93 15 Oct -8,10 12 Feb -14,90 18 Jun 23,35 22 Oct -10,69 19 Feb -12,61 25 Jun 23,43 29 Oct -13,12 26 Feb -10,14 02 Jul 23,18 05 Nov -15,05 05 Mar -6,76 09 Jul 22,59 12 Nov -17,10 12 Mar -4,01 16 Jul 21,67 19 Nov -18,91 19 Mar -1,21 23 Jul 20,44 26 Nov -20,44 26 Mar 1,61 30 Jul 18,91 03 Dec -21,67 02 Apr 4,01 06 Aug 17,38 10 Dec -22,59 09 Apr 6,76 13 Aug 15,36 17 Dec -23,18 16 Apr 9,41 20 Aug 13,12 24 Dec -23,43 23 Apr 11,92 27 Aug 10,69 31 Dec -23,35 30 Apr 14,26 03 Sep 8,48 Sumber: Hasil data pengukuran, 2022
Tabel 5 merupakan sudut deklinasi setiap minggu dari 1 Januari hingaa 31 Desember, Januari hingga Maret kemiringan matahari berada disisi Selatan bumi terdapat pada tabel di atas bernilai “min”. Bulan April  hingga  September  kemiringan  matahari  telah  berada  disisi  Utara  bumi  terdapat  pada  tabel  di  atas bernilai “plus”. Dan pada Oktober hingga Desember kemiringan matahari kembali ke sisi Selatan terdapat pada tabel di atas bernilai “min”.
Berdasarkan tinjauan teoritis persamaan 5, dapat ditentukan nilai sudut ketinggian matahari ( altitude angle ) setiap minggu selama 1 tahun., berlaku di wilayah Jurusan Teknik Elektro Universitas Malikussaleh kota Lhokseumawe seperti pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil perhitungan sudut altitude angle di Lhokseumawe Tanggal 𝛽𝑁 Tanggal 𝛽𝑁 Tanggal 𝛽𝑁 01 Jan 61,86 07 Mei 101,28 10 Sep 90,67 08 Jan 62,45 14 Mei 103,17 17 Sep 87,89 15 Jan 63,44 21 Mei 104,80 24 Sep 85,08 22 Jan 64,74 28 Mei 106,14 01 Oct 82,26 29 Jan 66,33 04 Jun 107,05 08 Oct 79,47 05 Feb 67,91 11 Jun 107,81 15-Oct 76,77 12 Feb 69,97 18 Jun 108,23 22 Oct 74,18 19 Feb 72,26 25 Jun 108,31 29 Oct 71,75 26 Feb 74,73 02 Jul 108,06 05 Nov 69,82 05 Mar 78,11 09 Jul 107,47 12 Nov 67,77 12 Mar 80,86 16 Jul 106,55 19 Nov 65,96 19 Mar 83,66 23 Jul 105,32 26 Nov 64,43 26 Mar 86,49 30 Jul 103,79 03 Dec 63,20 02 Apr 88,89 06 Aug 102,26 10 Dec 62,28 09 Apr 91,64 13 Aug 100,24 17 Dec 61,69 16 Apr 94,29 20 Aug 98,00 24 Dec 61,44 23 Apr 96,80 27 Aug 95,57 31 Dec 61,52 30 Apr 99,14 03 Sep 93,36 Sumber: Hasil data pengukuran, 2022
Dari Tabel 6 dapat dilihat hasil perhitungan sudut altitude angle matahari setiap minggu selama 1 tahun  di  wilayah  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas  Malikussaleh  kota  Lhokseumawe.  Nilai  terendah terjadi  pada  bulan  Januari  dan meningkat  setiap  bulannya hingga  bulan  Agustus. Pada  bulan  September nilai altitude angle matahari mulai turun hingga Desember. Perhitungan sudut altitude angle berhubungan dengan sudut deklinasi dan latitude wilayah kota Lhokseumawe.
Berdasarkan tinjauan teoritis   persamaan 6, dapat ditentukan nilai kemiringan optimal solar setiap minggu selama 1 tahun untuk wilayah kota Lhokseumawe. Tabel 7 merupakan hasil sudut kemiringan solar setiap minggu selama 1 tahun .
Tabel 7. Hasil perhitungan sudut kemiringan solar panel selama 1 tahun Tanggal Kemiringan Tanggal Kemiringan Tanggal Kemiringan 01 Jan 28,13 07 Mei -11,28 10 Sep -0,67 08 Jan 27,54 14 Mei -13,17 17 Sep 2,10 15 Jan 26,55 21 Mei -14,80 24 Sep 4,91 22 Jan 25,25 28 Mei -16,14 01 Oct 7,73 29 Jan 23,66 04 Jun -17,05 08 Oct 10,52 05 Feb 22,08 11 Jun -17,81 15-Oct 13,22 12 Feb 20,02 18 Jun -18,23 22 Oct 15,81 19 Feb 17,73 25 Jun -18,31 29 Oct 18,24 26 Feb 15,26 02 Jul -18,06 05 Nov 20,17 05 Mar 11,88 09 Jul -17,47 12 Nov 22,22 12 Mar 9,13 16 Jul -16,55 19 Nov 24,03 19 Mar 6,33 23 Jul -15,32 26 Nov 25,56 26 Mar 3,50 30 Jul -13,79 03 Dec 26,79 02 Apr 1,10 06 Aug -12,26 10 Dec 27,71 09 Apr -1,64 13 Aug -10,24 17 Dec 28,30 16 Apr -4,29 20 Aug -8,00 24 Dec 28,55 23 Apr -6,80 27 Aug -5,57 31 Dec 28,47 30 Apr -9,14 03 Sep -3,36 Sumber: Hasil data pengukuran, 2022.
Tabel  8 merupakan  sudut  ketinggian  matahari  pada  pukul  13.00  WIB,  untuk  menghitung  sudut ketinggian matahari terlebih dahulu menghitung sudut jam, pada penelitian ini menghitung sudut jam  pada pukul 13.00 WIB adalah 1 jam, untuk menghitung sudut jam menggunakan persamaan 7.

## 𝐻 = 15° ℎ × (−1) = −15°
Setelah  sudut  jam  telah  diketahui  maka  menghitung  sudut  ketinggian  matahari  setiap  jam,  untuk menghitung ketinggian  matahari  menggunakan  persamaan  8. Tabel  8 merupakan  hasil  dari  perhitungan sudut ketinggian matahari setiap minggu dalam 1 tahun.
Tabel 8. Hasil perhitungan  sudut ketinggian matahari  pukul 13.00 WIB Tanggal Sin 𝛽 Tanggal Sin 𝛽 Tanggal Sin 𝛽 01 Jan 58,28 07 May 71,46 10 Sep 75,05 08 Jan 58,79 14 May 70,29 17 Sep 74,89 15 Jan 59,64 21 May 69,20 24 Sep 74,23 22 Jan 60,75 28 May 68,26 01 Oct 73,13 29-Jan 62,09 04 Jun 67,60 08 Oct 71,69 05 Feb 63,39 11 Jun 67,04 15 Oct 70,03 12 Feb 65,06 18 Jun 66,72 22 Oct 68,25 19 Feb 66,83 25 Jun 66,66 29 Oct 66,44 26 Feb 68,63 02 Jul 66,85 05 Nov 64,93 05 Mar 70,88 09 Jul 67,29 12 Nov 63,28 12 Mar 72,45 16 Jul 67,97 19 Nov 61,78 19 Mar 73,73 23 Jul 68,85 26 Nov 60,49 26 Mar 74,62 30 Jul 69,89 03 Dec 59,43 02 Apr 75,00 06 Aug 70,87 10 Dec 58,64 09 Apr 74,99 13 Aug 72,05 17 Dec 58,12 16 Apr 74,51 20 Aug 73,17 24 Dec 57,90 23 Apr 73,68 27 Aug 74,13 31 Dec 57,98 30 Apr 72,62 03 Sep 74,73 Sumber: Hasil data pengukuran, 2022

## 3.6. Hasil Pengukuran Monitoring Parameter Solar Panel
Pengukuran/monitoring  tegangan  dan  arus  dilakukan  dengan  mengukur  nilai  (arus  dan  tegangan) input dan nilai (arus dan tegangan) output secara close circuit atau pengukuran dengan menggunakan beban baterai.  Baterai  juga  diberi  lampu  25  watt  DC,  adanya  lampu  DC  untuk  mengosongkan  baterai  secara langsung  saat  agar  pengujian  dapat  selama  7  Jam.    Nilai  arus  dan  tegangan  yang  terukur menggunakan sensor  INA219  di  rata-ratakan  untuk  mendapatkan  nilai  setiap  jamnya. Tabel  9 menunjukkan  hasil monitoring arus dan tegangan selama pengujian.
Tabel 9. Hasi pengujian dan  monitoring tegangan dan arus  menggunakan data logger Waktu (WIB) Vin rata - rata (V) Vout rata - rata (V) I In rata- rata (A) I Out rata - rata (A) 9.00 11,60 11,79 0,42 2 9.20 11,70 11,77 0,48 2,11 9.40 11,70 11,80 0,53 2,10 10.00 11,84 11,78 0,60 2,23 10.20 11,88 11,80 0,64 2,13 10.40 11,77 11,77 0,65 2,19 11.00 11,72 11,87 0,68 2,28 11.20 11,89 11,66 0,71 2,22 11.40 11,85 11,66 0,71 2,27 12.00 11,93 11,71 0,76 2,36 12.20 11,94 11,76 0,79 2,55 12.40 11,91 11,78 0,77 2,53 13.00 12,01 11,82 0,79 2,63 13.20 11,95 11,79 0,79 2,53 13.40 12,01 11,89 0,82 2,56 14.00 11,69 11,86 0,75 2,48 14.20 11,83 11,87 0,67 2,56 14.40 11,84 11,90 0,62 2,50
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934 Waktu (WIB) Vin rata - rata (V) Vout rata - rata (V) I In rata- rata (A) I Out rata - rata (A) 15.00 11,72 11,91 0,62 2,42 15.20 11,85 11,90 0,57 2,42 15.40 11,87 11,92 0,51 2,29 16.00 11,79 11,93 0,44 2,28 Sumber: Pengolahan data, 2022
Perhitungan  daya  maksimal  dilakukan  dengan  menggunakan  nilai  arus  maksimal  dan  tegangan maksimal yang telah di dapatkan dengan menggunakan persamaan 1, sehingga setiap nilai arus dikalikan dengan  tegangan  yang  didapatkan  pada  waktu  yang  sama.  Selain  menghitung  daya  yang  dihasilkan, efesiensi solar panel juga dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 3, dan fill factor menggunakan persamaan 2, Tabel 10 merupakan hasil perhitungan daya, fill factor dan efisiensi yang dihasilkan solar panel selama pengujian (11 hari).
Tabel 10. Hasil perhitungan daya, fill faktor, dan efisiensi menggunakan data Logger IOT.
Date Pin (W) Pmax (W) Fill factor (%) Effisiensi (%) 27/12/2021 12,06852 40,0044 60,20769 75,76623 28/12/2021 12,03328 35,853 53,95973 68,10256 29/12/2021 12,33522 34,7802 52,34513 64,44765 30/12/2021 11,40188 20,559 30,94185 41,21426 31/12/2021 11,84368 36,3916 54,77033 70,23223 03/01/2022 8,04055 26,5599 39,97336 85,2477 04/01/2022 11,64834 36,06 54,27127 70,75932 05/01/2022 10,68526 38,308 57,65457 81,94573 06/01/2022 10,54056 38,656 58,17832 83,82531 07/01/2022 12,24585 36,8472 55,45602 68,77609 08/01/2022 11,3668 35,1923 52,96535 70,7671 Sumber: Pengolahan data, 2022

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari penelitian ini maka dapat disimpulkan sebagai berikut  bahwa naik turun arus dan tegangan serupa dengan suhu dan intensitas cahaya  dan berpengaruh dengan kinerja solar panel secara berbanding  lurus,  pengaruh  rata-rata  puncak  intensitas  cahaya  matahari  sebesar  69,07  Klux.  Sementara suhu bodi solar panel rata-rata mencapai puncak pada 48,33 °𝐶.
Daya optimal selama pengujian pada tanggal 27 Desember 2021 sebesar 40 W pada sudut kemiringan 28 ° dengan  efisiensi  75,76%  dan  fil  factor  60,20%.    Daya  terendah  yang  dihasilkan  solar  panel  selama pengujian  pada  tanggal  3  Januari  2021  sebesar  26,55  W    pada  sudut  kemiringan  27 ° dengan  efisiensi 85,247% dan fill factor 39,97.

## 5. Saran
Untuk  mendapatkan  keluaran  daya  panel  surya  optimal  dan  intensitas  cahaya  matahari  di  suatu daerah diperlukan pengaturan dari sudut kemiringan di posisi pemasangan pada panel surya yang kondisi statis.  Rancangan  penempatan  panel  surya  ini  bersifat  statis  oleh  karena  itu  diperlukan  sistim Maximum Power Point Tracker (MPPT) untuk mengoptimal cahaya matahari (iradiasi) yang mengenai permukaan panel surya.

## 7. Referensi
[1] S. Meliala, R. Putri, S. Saifuddin, and M. Sadli, “Perancangan Penggunan Panel Surya Kapasitas 200 WP On Grid System pada Rumah Tangga di Pedesaan,” JET (Journal Electr. Technol. , vol. 5, no. 3, pp. 100–111, 2020.
[2] M. N. A. Romadhoni, E. Erlina, and S. Azzahra, “Perencanaan Pembangunan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya On Grid Pada Atap Gedung (Roof Top) Berkapasitas 10 kWPdi Inspektorat Daerah Kota Samarinda,” Institut Teknologi PLN, 2020.
[3] W.  A.  M.  Silalahi,  “Analisis  Pengaruh  Intensitas  Cahaya  Matahari  Dan  Suhu  Permukaan  Panel Surya  Terhadap  Energi  Yang  Dihasilkan,” Kumpul.  Karya  Ilm.  Mhs. Fak.  sains  dan Tekhnologi , vol. 2, no. 2, p. 83, 2021.
[4] I. P. Ramdhani, “Solo Convention Hall dengan Pendekatan Arsitektur High-Tech,” Tugas Akhir , Universitas Negeri Sebelas Maret , 2011.
[5] W.  Indrasari,  R.  Fahdiran,  and  Habiburosid,  “Karakterisasi  Panel  Surya  Hybrid  Berbasis  Sensor INA219,” in PROSIDING Seminar Nasional Fisika (E-Journal) , 2019, vol. 8, pp. SNF2019--PA.
[6] T.  R.  I.  F.  A. D.  I.  Kusuma,  “Pengaruh  Sistem  Pengarah  Panel  Otomatis  Terhadap  Output  Daya Pada Prototipe Panel Surya Kapasitas 400 WP,” Politeknik Negeri Sriwijaya, 2020.
[7] F.  Hindarti  and  E.  Ayuningtyas,  “Analisis  Desain  Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Kapasitas 150 WP Sebagai Suplai Energi Pada Fotobioreaktor Mikroalga,” J. Rekayasa Lingkung. , vol. 20, no. 1, 2020.
[8] R.  Muttaqin,  “Analisa  Performansi  dan  Monitoring  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  di Departemen Teknik Fisika FTI-ITS,” Tugas Akhir, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
[9] F. Hidayanti, “Aplikasi Sel Surya: Sistem Sel Surya Wearable.” Penerbit: LP UNAS, 2021.
[10] J. Setiono and others, “Analisis Daya Listrik yang Dihasilkan Panel Surya Ukuran 216 cm X 121 cm Berdasarkan Intensitas Cahaya,” PROSIDING SNTT2, 2014.
[11] S.  Bahari,  A.  Laka,  and  R.  Rosmiati,  “Pengaruh  Perubahan  Arah  Sudut  Sel  Surya  Mengunakan Energi Matahari Intensitas Cahaya Terhadap Tegangan,” Pros. Semnastek , 2017.
[12] I. A. Kurniawan, “Analisa Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Sebagai Pemanfaatan Lahan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Paiton,” Tugas Akhir, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2016.
[13] A. K. Albahar and M. F. Haqi, “Pengaruh Sudut Kemiringan Panel Surya (PV) Terhadap Keluaran Daya,” J. Ilm. Elektrokrisna , vol. 8, no. 3, 2020.
[14] M. Mundzir, “Azimuth Elevation Calculator Berbasis Ponsel,” METIK J. , vol. 1, no. 2, pp. 41–46, 2017.
[15] R.  Rusmana,  “Pemanfaatan  Baterai  Bekas  Sebagai  Bahan  Baku  Perovskite  Pada  Pembuatan  Sel Surya,” Universitas Darma Persada, 2017.
[16] A. Ayubi, “Analisis Performa Baterai pada Kursi Roda Berpengendali Posisi Tubuh (Body Motion Tracking) Terhadap Pembebanan dan Kontur Lintasan,” Tugas Akhir, Universitas Sumatera Utara, 2019.