## ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PADA PHOTOVOLTAIC TERHADAP SUHU YANG DIHASILKAN
Rifaldo Pido Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Gorontalo Jln. Ahmad A Wahab No.247 Limboto, Kab. Gorontalo rifaldopido813@gmail.com

## Abstrak
Optimalisasi  pemanfaatan  energi  matahari  masih  perlu  dilakukan  penelitian  untuk  memperoleh  nilai efisiensi yang diinginkan, salah satu faktor penyebab nilai efisiensi Photovoltaic menurun diakibatkan oleh perubahan  suhu  yang  berubah-ubah.  Kegiatan  penelitian  diawali  dengan  desain  alat,  konstruksi  alat  dan pengujian Photovoltaic ,  parameter  yang  mempengaruhi  perubahan  temperatur  salah  satunya  adalah  laju aliran fluida. Tujuan penulisan artikel adalah untuk menganalisis laju perpindahan panas pada photovoltaic berdasarkan  perubahan  laju  aliran  fluida  kerja  yang  dibuat  secara  eksperimental. Photovoltaic tipe Monocrystaline dengan dimensi panjang 60 cm, lebar 54 cm. Photovoltaic memiliki penutup pada bagian belakang  menggunakan  akrilik  dengan  ketebalan  5  mm.  Pengambilan  data  dilakukan  dengan  mengukur besaran  intensitas  matahari,  suhu  photovoltaic.  Pengukuran  besaran  intensitas  radiasi  matahari menggunakan Solar  Power  Meter ,  suhu Photovoltaic menggunakan Thermocouple type  K.  Hasil  dari penelitian  ini  didapatkan  suhu  tertinggi  yang  dicapai  adalah  68,8 o C,  pada  laju  aliran  35  ml/menit. Sementara kenaikan suhu tertinggi pada laju aliran 45 ml/menit adalah 62,3 %,  Untuk efisiensi tertinggi yang dicapai adalah 84,31 % Dapat disimpulkan bahwa semakin kecil laju aliran air, maka akan semakin cepat suhu air panas yang didapatkan.
Kata kunci : air; Photovoltaik ;pendinginan;perpindahan panas;

## Abstract
Optimizing the use of solar energy still needs to be carried out research to obtain the desired efficiency value,  one  of  the  factors  that  causes  the  photovoltaic  efficiency  value  to  decrease  due  to  changing temperature  changes.  The  research  activity  begins  with  tool  design,  tool  construction  and  photovoltaic testing.  One  of  the  parameters  that  affect  temperature  changes  is  the  fluid  flow  rate.  The  purpose  of writing this article is to analyze the heat transfer rate in photovoltaics based on experimental changes in the working fluid flow rate. Photovoltaic Monocrystaline type with dimensions of length 60 cm, width 54 cm. Photovoltaic has a cover on the back using acrylic with a thickness of 5 mm. Data were collected by measuring the amount of solar intensity, photovoltaic temperature. Measurement of the amount of solar radiation intensity using a solar power meter, photovoltaic temperature using a type K Thermocouple. The results of this study showed that the highest temperature achieved was 68.8 o C, at a flow rate of 35 ml / minute.  While  the  highest  temperature  increase  at  the  flow  rate  of  45  ml  /  minute  was  62.3%.  For  the highest  efficiency  achieved  was  84.31%.  It  can  be  concluded  that  the  smaller  the  water  flow  rate,  the faster the hot water temperature will be obtained.
Keywords : cooling;Photovoltaic;heat transfer;water

## 1. Pendahuluan
Dengan besarnya potensi energi surya di Indonesia, Indonesia baru memanfaatkan PLTS (Pembangkit listrik tenaga surya) 5.270 MW yang mengaliri 17,246 kepala keluarga. Berdasarkan data kementrian energi dan sumber daya  mineral,  dari  total  potensi  energi  terbarukan  yang  di  miliki  indonesia,  perlu  memaksimalkan  pemanfatan energi terbarukan, saat ini baru 1,1 % dari total potensi yang telah dimanfaatkan.[2]. Berdasarkan letak geografis, indonesia  berpotensi  menjadikan  energi  matahari  menjadi  salah  satu  sumber  energi  terbarukan,  mengingat indonesia terletak pada garis khatulistiwa.[12], Problem utama pemanfaatan energi surya adalah pada waktu siang dan malam terjadi secara bergantian, sehingga perolehan energi surya tidak maksimal. Meskipun demikian manusia dapat  memanfaatkan  baik  secara  langsung  maupun  tak  langsung  dengan  bantuan  alat  yang  dapat  mengkonversi energi secara langsung cahaya matahari menjadi energi listrik disebut  surya, [3]. Energi listrik berbahan bakar fosil saat ini dapat berpengaruh terhadap pemanasan global, hal tersebut menjadi tantangan bagi pemerintah dan sektor swasta  untuk  mencari  solusi,  salah  satunya  adalah  memperhatikan  efisiensi  pemakaian  energi  dengan mempertimbangkan rugi-rugi daya (loses) terhadap jaringan transmisi distribusi.[10],
Matahari memancarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik, diperkirakan  50 % yang dapat diserap oleh  bumi,  Dengan  demikian,  maka  pengembangan  listrik  tenaga  surya  yang  berbasis  kepada  efek  surya    dari komponen sel surya sebagai salah satu sumber tenaga listrik yang murah, bebas polusi dan alami suatu pilihan yang tepat.[4].
Untuk menghasilkan energi listrik yang maksimal maka panel surya seharusnya bekerja pada kondisi panas yang  tidak  berlebih.[8],  besarnya  temperatur  permukaan  photovoltaic  dipengaruhi  oleh  perpindahan  panas  yang terjadi  akibat  pendinginan  yang  diberikan,  sehingga  karakteristik  modul  photovoltaic  bergantung  pada  suhu permukaan  photovoltaic.[9],  peningkatan  intensitas  radiasi  matahari  akan  diikuti  oleh  peningkatan  energi  yang diterima, sehingga koefisien perpindahan panas secara konveksi akan lebih besar hal tersebut dikarenakan pada saat laju  aliran  volume  yang  kecil.  [7],  banyak  permasalahan  yang  muncul  sehingga  dapa  menggurangi  unjuk  kerja panel,  salah  satunya  adalah  temperatur  panel  meningkat  mengakibatkan  efisiensinya  turun  sehingga  panel  surya perlu dijaga temperaturnya, maka perlu dilakukan beberapa metode untuk menjaga temperatur panel.[11].
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui peningkatan suhu tertinggi dan perolehan nilai efisiensi yang didapatkan  oleh Photovoltaic sehingga  bisa  menjadi  rekomendasi  untuk  memaksimalkan  kinerja  sistem Photovoltaic . Perpindahan panas secara konduksi dari permukaan depan Photovoltaic terserap oleh media air yang dialirkan, menyebabkan peningkatan level daya dan tegangan, efisiensi meningkat.

## 2. Material dan Metodologi
2.1. Waktu dan Tempat
Penelitian  dilaksanakan  selama  6  (enam)  bulan  yaitu  mulai  tanggal  1  Juni  2021  sampai  dengan  25 November di laboratorium terpadu Universitas Gorontalo.
2.2. Studi Literatur Dan Lapangan
Studi  literatur  digunakan  untuk  memperoleh  informasi  terkait  dalam  penyelesaian  penelitian  yang dilakukan.  Adapun  informasi  yang  diperoleh  dari  jurnal,  buku,  internet  dan  penelitian  terdahulu mengenai perpindahan panas pada Photovoltaic , sehingga penelitian ini nantinya akan memperoleh data- data di lapangan yang kemudian diolah menggunakan Microsoft Excel.
2.3. Pengumpulan Data
Dalam  menyelesaikan  penelitian  ini  maka  perlu  dilakukan  pengumpulan  data  dilapangan  dengan  cara pengukuran  langsung  terhadap  parameter-parameter  yang  telah  ditentukan  seperti  :  Mengukur  besaran intensitas radiasi matahari, mengukur suhu Photovoltaic, suhu air masuk, suhu air keluar dan mengukur arus, tegangan.
2.4. Metode Analisis Data Metode analisis data dalam penelitian menggunakan,
Persamaan  mate-matika  yang  digunakan  dalam  perhitungan  kebutuhan  energi  dinyatakan  dalam  rumus sebagai berikut: (Duffie, Hal.290),[5].
𝑄 = 𝑀𝐶 pw (T h -T c ) (1)
Dimana : Q = Jumlah panas (W) M = Debit air (kg/s) C pw = Panas spesifikasi air (J/kg.°C) T h = Suhu air akhir (°C) T c = Suhu air awal (°C)
Efisiensi kolektor adalah : (Duffie, Hal.238)
Η  = Q/A c I) (2)
Dimana : Q = Jumlah panas (W) A = Luas Photovoltaic (°C)
I = Intensitas Matahari (W/m 2 )
Gambar 1. Skema pengukuran dan peletakan titik pengukuran
Gambar 2. Radiasi pada bidang miring,[1].

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Laju perpindahan energi panas yang diserap oleh air pada Photovoltaic dengan variasi debit aliran Q 1 = 0,035 ml/menit dan Q 2 = 0,045 ml/menit, ditu njukan seperti pada grafik 1 dan 2.
Gambar 3. Besar kalor yang diserap air terhadap waktu pengamatan
Berdasarkan  grafik    3.  Dapat  dilihat  adanya  kecendurungan  peningkatan  nilai  kalor  yang  diserap  oleh  air seiring dengan peningkatan waktu pengukuran mulai dari pukul 09.00 Wita sampai dengan pukul 12.30 Wita. Hal ini diikuti oleh besarnya intensitas cahaya radiasi matahari yang diterima
Q = ṁ × C p × (T h –T c ) Q = (0,035 kg/s ×4180 j/kg.°C)(38,4°C×31°C)
Q = 108,26 % & = 108,26 W
Sehingga efisiensi dapat dihitung dengan rumus berikut : (Duffie, Hal.238)
η = Q/A.I η = '(),+,- (,/+0 12 ×   )4/ -/12 × 100 %
η = 37,42 %
Gambar 4. Hubungan antara efiiensi terhadap waktu
Prisip kerja alat pada penelitian ini adalah intensitas radiasi matahari yang tiba pada perumukaan panel surya akan memanaskan fluida kerja (air) dan selanjutnya air akan ditampang ke wadah yang telah dipersiapkan.
Hasil  pengukuran  dilakukan  pada  2  titik,  yaitu  air  yang  masuk  dan  air  yang  keluar.  Grafik  tersebut diperlihatkan pada Gambar 4. Pengambilan data dimulai dari pukul 09.00 Wita sampai pukul 15.00 Wita, terlihat adanya  perbedaan  suhu  yang  diperoleh  untuk  setiap  variasi  debit  air,  suhu  air  tertinggi  diperoleh  adalah  68,8  °C pada debit air (Q 1 ) 0,035 ml/menit pada pukul 12.30 Wita, dengan kondisi intensitas matahari sebesar 1039 W/m 2 terukur pada kondisi cuaca cerah tidak berawan. Sedangan suhu terendah diperoleh dengan debit air sebesar (Q 2 ) 0,045  ml/menit  yaitu  62,3  °C  terukur  pada  waktu  yang  sama  yaitu  12.30  Wita,  namun  intensitas  matahari  yang diperoleh menurun yaitu 1028 W/m 2 hal tersebut disebabkan oleh cuaca tidak cerah sedikit berawan.
Dari Gambar 5 memperlihatkan efisiensi rerata tertinggi diperoleh sebesar 63,43 % dengan laju aliran  0,35 ml/menit,  sementara  rerata  untuk  efisiensi  terendah  diperoleh  52,75  %  pada  aliran  0,45  ml/menit.  Penurunan efisiensi terjadi diakbitkan oleh intensitas matahari yang diterima dipengaruhi oleh faktor cuaca sedikit berawan.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Peningkatan suhu tertinggi adalah 68,8 °C terjadi pada laju aliran 0,35 (Q 1 ) ml/menit, sedangkan nilai suhu pada laju aliran (Q 2 ) 0,45 ml/menit mengalami penurunan sebesar 62,3°C.
2. Peningkatan efisiensi tertinggi didapatkan oleh Photovoltaic adalah 84,31 % diperoleh dengan laju aliran 0,35 ml/menit. Nilai efisiensi ini lebih tinggi dibandingkan dengan efisiensi pada laju aliran 0,45 m/menit yaitu 70,03 %
3. Adapun  faktor-faktor  yang  mempengaruhi  penurunan  nilai  efisiensi  yaitu,  intensitas  radiasi  matahari, temperatur lingkungan dan faktor cuaca.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1].   Syukri Himran, 2005. “ Energi Surya” . CV. Bintang Lamumpatue, Makassar.
[2].   Maschun  A.,  2015, “Roadmap  Pembangunan  Energi  Baru  Terbarukan  Untuk  Ketahanan  Energi” Keterangan media, dana mitra lingkungan.
[3].   Muhammad  fadhil  firdaus,  2017.  “ Kajian  potensi  energi  surya  diindonesia”  Care  Indonesia  Foundation , Publikasi Matahari
[4].   T. Urban, and N. S. Kumara. 2010. Pembangkit Listrik Tenaga Surya, S. Rumah Dan Ketersediaannya Di Indonesia,” vol. 9, no. 1.
[5].   Duffie,  J.A&  Beckman  W.A.  1991,  “ SolarEngineering  for  Thermal  Process” ,  JohnWilley  &  Sons,  New York.
[6].   Holman, J.P. Perpindahan Kalor. Jakarta: Erlangga, 1997.
[7].   Ramadhan,  M.  N.,  Soeparman,  S.,  &  Widodo,  A.  S.  (2017).  Analisis  Perpindahan  Panas  pada  Kolektor Pemanas Air Tenaga Surya dengan Turbulence Enhancer. Rekayasa Mesin, 15-22.
[8].   Endri Rizki Anugrah, Remon Lapisa, Arwizet K, (2020), “Analisa Perpindahan Panas Pada Heat Exchanger Dengan  Berbagai  Variasi  Media  Pemindah,  Journal  of  Mechanical,  Electrical  and  Industrial  Engineering, Volume : 2, Number : 2, 2020 ISSN : 2655 – 7215
[9].   Sri  Rahayu,  W.i.w.i.t.,  dan  Rijanto,  T.  (2019).  Rancang  Bangun  Sistem  Pendinginan  Menggunakan  Air untuk  Meningkatkan  Daya  Keluaran  pada  Modul  Photovoltaic  Berbasis  Arduino  Mega  2560  dan  Kendali Fuzzy. Jurnal Teknik Elektro.
[10.]   Safrizal,  s.  (2017).  Rancangan  panel  surya  sebagai  sumber  energi  listrik  pada  gedung  Fakultas  Sains  Dan Teknologi Unisnu Jepara. Jurnal Disprotek.
[11].   Munthaha, M., Cahyono, G. R., & Ansyah, P. R. (2020). Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Laju Perpindahan Panas Pada Pendinginan Panel Surya. Poros Teknik,  29-34.
[12].   Maysha, I., & Trisno, B. (2013). Pemanfaatan Tenaga Surya Menggunakan Rancangan Panel Surya Berbasis Transistor 2N3055 Dan Thermoelectric Cooler. electrans , 89-96.