## PERANCANGAN ALAT PENYEMPROT HAMA TANAMAN TIPE KNAPSACK BERBASIS SOLAR PANEL 20 WP

## Efrizal, Johan Sainima
Program Studi Teknik mesin, Fakultas teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang, Jl. Perintis Kemerdekaan I, No.33, Cikokol, Tangerang, Banten 15118, Indonesia E-mail : efrizal.arifin@gmail.com dan jsainima7@gmail.com

## ABSTRAK
Alat  penyemprot  tanaman  (sprayer)  adalah  alat/  mesin  yang  berfungsi  untuk  memecah  suatu  cairan,  larutan menjadi  butiran  cairan  ( droplets ).  Beberapa  tahun  terakhir  ini  energi  merupakan  persoalan  yang  krusial didunia.  Peningkatan  permintaan  energi  yang  disebabkan  oleh  pertumbuhan  populasi  penduduk  dan menipisnya  sumber  cadangan  minyak  dunia  serta  permasalahan  emisi  dari  bahan  bakar  fosil  memberikan tekanan  kepada  setiap  negara  untuk  segera  menggunakan Renewable  Energy maupun  energi  alternatif.  Panel surya  Fotovoltaik  atau solar  cell adalah  alat  untuk  mengkonversi  tenaga  matahari  secara  langsung  menjadi energi  listrik. Pentingnya pengetahuan tentang kondisi di dunia serta perkiraan hal yang akan terjadi di masa depan  dapat  menunjang  keberhasilan  seseorang  membuat  ataupun  rancang  bangun  alat  –  alat  yang  sangat mempermudah  manusia  dalam  berbagai  aspek  kehidupan.  Kini  telah  dibuat  alat  penyemprot  hama  berbasis modul  PV,  alat  ini  menggunakan  energi  matahari  sebagai  sumber  tenaganya.  Dari  hasil  pengamatan  dan analisa dari alat penyemprot hama berbasis modul PV ini mampu bekerja lebih lama, peningkatan persentase pemakaian alat ini mencapai 42,86 %
Kata Kunci: Perancangan, alat, penyemprot hama, knapsack, solar panel

## 1. PENDAHULUAN
Seiring  dengan  perkembangan  zaman dan  teknologi  di  era  globalisasi  yang menuntut  manusia  untuk  mengikuti  laju perkembangan  zaman,  dimana  disetiap  aspek dituntut  untuk  memenuhi  kebutuhan  dan persaingan pasar yang semakin tinggi. Energi merupakan  kebutuhan  utama  bagi  umat manusia. Peningkatan kebutuhan energi dapat menjadi  faktor  peningkatan  kemakmuran, tetapi juga dapat menimbulkan masalah dalam usaha penyediaannya. Dengan semakin menipisnya  cadangan  minyak  bumi  di Indonesia,  pemanfaatan  energi  alternatif nonfosil  harus  ditingkatkan.Ada  beberapa energi  alam  sebagai  energi  alternatif  yang bersih, tidak berpolusi, aman dan persediaannya  tidak  terbatas  yang  dikenal dengan energi terbarukan. Diantaranya adalah energi surya, angin, gelombang dan perbedaan suhu air laut.
Upaya  pencarian  sumber  energi  baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu menghasilkan  jumlah  energi  yang  cukup besar,  biaya  ekonomis  dan  tidak  berdampak
negatif  terhadap  lingkungan.  Oleh  karena  itu pencarian  sumber  daya  tersebut  diarahkan pada pemanfaatan energi matahari baik secara langsung  maupun  tidak  langsung  dengan menggunakan  alat  penangkap  sinar  matahari yang  dapat  merubah  energi  matahari  menjadi energi  listrik  yang  dinamakanteknologi  Panel Surya  atau Solar  Cell .  Teknologi Solar  Cell telah  lama  dikenal  oleh  manusia  dibuat pertama  kali  oleh  Charles  Fritts  pada  tahun 1880,  teknologi  penangkap  dan  penyerap panas  yang  dibawah  sinar  matahari  untuk diubah menjadi sumber energi listrik.
Indonesia  merupakan  negara  yang membutuhkan  pasokan  energi  yang  cukup besar termasuk energi listrik. Untuk pemenuhan  kebutuhan  energi  listrik  dapat menggunakan  sumber  energi  alternatif  yaitu tenaga  surya  sebagai  Pembangkit  Listrik
Tenaga Surya (PLTS). Sel surya (photovoltaic) merupakan  piranti  yang  dapat mengkonversi cahaya matahari menjadi energi  listrik.  Energi  surya  adalah  sumber energi  yang  dapat  diperbaharui (renewable energy  resources) yang  sangat  potensial.
Energi surya dapat menghasilkan daya hingga 156.486  MW,  jumlah  yang  lebih  besar  jika dibandingkan dengan sumber energi terbarukan yang lainnya. Indonesia merupakan  negara  yang  terletak  dalam  jalur khatulistiwa yang sepanjang tahun mendapatkan cahaya
matahari yang berlimpah.
2. METODE PENELITIAN

## A. Desain Penelitian
Dalam  penelitian  ini,  metode  yang
digunakan adalah studi literatur (kepustakaan),  melakukan  eksperimen  dan melakukan pengamatan tentang alat penyemprot. Kemudian dilakukan perancangan pembuatan /perangkaian
komponen-komponen alat. Setelah itu, dilakukan  pengujian  alat  dan  pengamatan parameter.

## Gambar 1. Alat penyemprot Hama Berbasis Solar Panel
Keterangan :
1. Nosel ( Nozzel)
2. Saringan ( Strainer)
3. Besi Penopang
4. Charger Control
5. Panel Surya
6. Grip
Pengatur Fluida 7. Tangki Penimpanan Fluida 8. Engsel Penyeimbang 9. Selang
10. Kabel Penghubung
11. Pompa
12. Baterai 13. Slot Charger Baterai 14. Saklar ON/OFF Regulator Voltage Gambar 2.  Rangkaian Sistem Kelistrikan Pengujian dilakukan di area/lahan terbuka yang terkena sinar matahari langsung. Adapun langkah-langkah dalam proses pengujian  alat  penyemprot  hama  berbasis solar panel 20WP adalah sebagai berikut :
1. Cek  alat  penyemprot  hama  apakah  cara kerjanya masih berfungsi dengan baik dan normal.
2. Simulasikan posisi alat penyemprot hama/ Panel  surya  ke  empat  sudut  arah  mata angin,  karena  dalam  penggunaan  modul PV tidak bersifat tetap.
3. Cek indikator Charger Controller apakah terjadi  pengisian  arus  pada  baterai.  Bila indikator menyala berarti terjadi pengisian arus  pada  baterai,  apabila  sebaliknya indikator  mati  berarti  tidak  ada  pengisian arus pada baterai.
4. Ukur  intensitas  radiasi  matahari  yang masuk ke PV dengan alat ukur Lux Meter
5. Ukur  arus  tegangan  yang  masuk  ke baterai  melalui  terminal  pada Charger Controller. Pengukuran  arus  tegangan pada tiap posisi sudut arah mata angin.
6. Catat  hasil  pengukuran  yang  telah dilakukan  untuk  di  masukan  ke  data Standart Test Condition.
7. Pengisian  baterai,  hal  ini  dilakukan bertujuan  untuk  mengetahui  berapa  lama waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mengisi penuh  daya  baterai  dengan  menggunakan modul PV.

## B. Metode Analisa Data
Berikut adalah analisa dalam
perakitan dan pengujian system :
Dimana : P in :  Daya  input  akibat irradiance matahari (watt) I r : Intensitas radiasi matahari (W/m 2 ) A  : Luas area Permukaan modul PV (m 2 )
Sedangkan  untuk  besarnya  daya sesaat  pada  panel  surya  yaitu  perkalian tegangan rangkaian terbuka,
arus hubungan  singkat,  dan Fill  Factor yang dihasilkan  oleh  sel  fotovoltaik  dapat dihitung dengan persamaan rumus sebagai berikut(Journal Uji Ekpsperimental
Pengaruh Sudut Kemiringan Modul Surya 50WP) :
Dimana : P max : Daya PV (Watt) V oc : Beda potensial (Volt) I sc : Arus  (Amp) FF : Fill Factor
Nilai FFdapat diperoleh dari rumus :
Dimana :
FF : Fill Factor V mp
: Max Power Voltage (Volt) I mp : Max Power Current (Amp) V oc
: Open Circuit Voltage (Volt) I sc : Short Circuit Current (Amp)
Efisiensi  yang  terjadi  pada  sel  surya adalah  merupakan  perbandingan  daya  yang dapat    dibangkitkan  oleh  sel  surya  dengan energi  input  yang  diperoleh  dari  sinar
matahari.  Efisiensi  yang  digunakan  adalah efisiensi  sesaat  pada  pengambilan  data. Dengan  Rumus  (Studi  Penggunaan Solar Reflector untuk  Optimalisasi Output Daya
pada Photovoltaic) :
ƞ = P I r x  A
Dimana :
ɳ : Efesiensi Daya (Watt) P max : Daya PV (Watt) I r : Intensitas Radiasi (1000 W/M 2 )
A : Luas Penampang Panel Surya (M 2 ) 3. HASIL
ANALISA DAN

## PEMBAHASAN
A. Analisa
Untuk  mengetahui  daya  yang  masuk  dari reaksi  intensitas  radiasi  matahari,  terlebih dahulu harus mengetahui Luasan dari penampang  sel  Modul  PV  dimana  telah diketahui Panjang dari modul PV 500 mm dan Lebar  nya  350  mm,  sementara  panjang  sel dari mudul PV adalah 430 mm dan Lebar 310 mm, maka Persamaan yang dipakai :
A = P x L
= 430x 310 = 133300 mm 2 = 0, 133 m 2
Daya  sesaat  yang  dihasilkan  kita  harus mengetahui  energi  yang  diterima,  dimana energi  tersebut  adalah  daya  input  dari perkalian  intensitas  radiasi  yang  diterima dengan  luasan  area  modul  PV  dimana diketahui :
I r = 1000 W/m 2 A = 0,133 W/m 2
Maka persamaan yang dipakai : P = I r x A
= 1000 x 0,133
= 133 Watt
Sedangkan  untuk  besarnya  daya  sesaat pada  panel  surya  yaitu  perkalian  tegangan rangkaian  terbuka,  arus  hubungan  singkat, dan  Fill  Factor  yang  dihasilkan  oleh  sel fotovoltaik. Dimana nilai Fill Factor  dapat dihitung dengan persamaan  :
P max = V oc x I sc x FF
V mp x I mp V oc x V sc FF = P in = I x A
FF  = V mpx x I mp V ocx x I sc Dimana nilai :
V mp = 17,4 Volt I mp
= 1,16Amp V oc = 21,6 Volt I sc = 1,27 Amp
Maka:
FF  = 17,4x 1,16
21,6 x 1,27
=0,73
Dari yang telah diketahui maka : V oc = 21,6 Volt I sc = 1,27 Amp FF = 0,73
Maka :
P max =V oc x I sc x FF = 21,6x1,27 x 0,73 = 21,02 Watt
Efisiensi  yang  terjadi  pada  sel  surya  adalah merupakan  perbandingan  daya  yang  dapat dibangkitkan  oleh  sel  surya  dengan  energi input  yang  diperoleh  dari  sinar  matahari. Efisiensi  yang  digunakan  adalah  efisiensi sesaat pada pengambilan data.
Diketahui : P max : 20,02 Watt I rad : 1000 W/m 2
A : 0,133
ƞ = P max I r x A
Maka :
ƞ = 20,02
1000 x 0,133 X 100% =15,05%

## B. Hasil Kerja Alat Penyemprot Hama
Sebagian  hasil  kinerja  dari  alat penyemprot hama berbasis Modul PV dapat dilihat  ketika  melakukan  pengujian  pada modul  PV  tipe Polycristalline sesuai Standart  Condition  Test dapat  diketahui efesiensi pada Modul PV mencapai 15,05 %, dimana  nilai  efesiensi  standar  dari  Modul PV tipe Polikristal 13 %  – 16 % . Dari hasil pengujian nilai efesiensi modul PV pada alat
penyemprot  hama  diketahui  mencapai  nilai standar  hal  ini  dapat  menyebabkan  nilai konversi energi listrik yang masuk ke baterai bisa optimal.
Keseluruhan hasil kinerja alat penyemprot  hama  berbasis  mudul  PV  ini dapat di lihat dari hasil pengujian alat dalam bentuk tabel.

## Tabel 1 : Kinerja Alat Penyemprot Hama
Tanpa Mudul PV No Intensitas Cahaya Pane l Aki Beban Jam I  V I V I V 1 - - - 7.2 12 2 12 3.5

## Tabel 2 : Kinerja Alat Penyemprot Hama Dengan Mudul PV
No Intensitas Cahaya Panel Aki Beban Jam I V I V I V 1 990 1 12,2 7.2 12 2 12 10 2 942 2 12,20 7.2 12 2 12 11 3 875 2 11,75 7.2 12 2 12 12 4 640 1 11,75 7.2 12 2 12 13 5 350 1 11,45 7.2 12 2 12 14 6 178 1 11,07 7.2 12 2 12 15 Jumlah 5 Jam
Dengan  melihat  tabel  diatas  dapat disimpulkan  bahwa  alat  penyemprot  hama mengalami kenaikan persentase kinerja pemakaian sebesar 42,86 %.
Tabel 3 : Pengukuran Radiasi Matahari Terhadap Sudut Kemiringan Panel Surya
Jam /
Sudut 09 10 11 12 13 14 15 16 10 0 807 915 1054 980 973 720 540 330 20 0 875 920 1040 1006 930 641 364 250 30 0 910 932 1029 992 830 459 248 203 40 0 975 978 905 986 742 427 236 183 50 0 1007 980 945 855 782 410 215 152 60 0 1042 960 938 842 690 385 195 134 70 0 1070 990 942 875 640 350 178 115 80 0 1050 850 825 778 605 335 156 95 90 0 980 520 292 117 174 320 235 103

## 4. KESIMPULAN
Hasil  perancangan  alat  penyemprot hama  berbasis  modul  PV  20WP  dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Alat  penyemprot  hama  ini  menggunakan Modul Potovoltaik 20WP tipe Polycristaline sebagai alat untuk mengkonversi energi radiasi sinar matahari  menjadi  energi  listrik  untuk  di supplay ke baterai sebagai sumber tenaga untuk  menggerakan  pompa.  Dengan sistem  kerja,  fluida  cair  dikeluarkan  dari tangki  akibat  dari  adanya  tekanan  udara melalui  tenaga  pompa  yang  digerakan oleh  baterai  yang  sumber  tenaganya  dari listrik hasil konversi energi sinar matahari melalui modul PV.
2. Modul PV pada alat penyemprot hama ini memiliki nilai persentase efesiensi sebesar
15,05  %.  Sementara  hasil  kinerja  alat penyemprot  hama  dengan  modul  PV mengalami
peningkatan pemakaian dengan nilai persentase sebesar 42,86 %.

## DAFTAR  PUSTAKA
Abdul  Kadir.  2010. Energi.  Sumberdaya, Inovasi,  Tenaga  Listrik  dan  potensi Ekonom.Edisi 3. UI-Press : Jakarta. AstuPudjanarso&DjatiNursuhud. 2013. Mesin Konversi Energi. Edisi 3. C.V. AndiOffset : Yogyakarta. Eflita Yohana, Darmanto. 2012. Uji Eksperimental Pengaruh Sudut Kemiringan Modul Surya 50 Watt Peak Dengan  Posisi  Mengikuti  Pergerakan Arah Matahari. Jurnal Skripsi Universitas Diponegoro : Semarang.
Fitriadi Saputra. 2015. Kinerja Pompa Air DC Berdasarkan  Intensitas  Tenaga  Surya . Jurnal Skripsi Universitas Muhammadiyah Surakarta : Surakarta. Muhammad  Nafis  Rahman.  2014. Modifikasi Sistem Penyemprotan Untuk Pengendalian  Gulma  Menggunakan Sprayer  Gendong  Elektrik .  Jurnal Skripsi  Institut  Pertanian  Bogor  : Bogor. Owen Bishop. 2004. Dasar-Dasar
Elektronika. Erlangga : Jakarta
Pangestuningtyas  D.L.,  Hermawan,  Karnoto.
2013. Analisis    Sudut  Kemiringan Panel Surya Terhadap Radiasi
Matahari  Yang  Diterima  Oleh  Panel Surya  Array  Tetap. Jurnal  Skripsi Universitas Diponegoro : Semarang. S. Tamimi, W. Indrasari, B. H. Iswanto. 2016.
Optimasi  Sudut  Kemiringan  Panel Surya  Pada  Prototipe  Sistem  Penjejak
Matahari Aktif. Jurnal Skripsi Universitas Negeri Jakarta : Jakarta.