## PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA SKALA LABORATORIUM
Fenoria Putri Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414 Fax: 0711-453211 E-mail: putri@polsri.ac.id/putripolsri@gmail.com

## Abstrak
Energi memegang peranan yang sangat penting bagi kehidupan manusia bahkan  bagi  kemajuan  suatu  negara.  Seluruh  aktifitas  kehidupan  manusia  bisa dilakukan  dengan  melibatkan  penggunaan  energi.  Kebutuhan  akan  energi  tidak hanya  diperoleh  dari  bahan  bakar  ataupun  pembangkit  listrik,  namun  dapat diperoleh  dengan  cara  memanfaatkan  energi  matahari,  dalam  hal  ini  cahaya matahari  ditangkap  oleh  solar  cell,  melalui  sel  fotovoltaik  selanjutnya  diubah menjadi energi listrik, akan tetapi energi listrik yang diperoleh masih berarus DC (Direct  Current  /  Arus  Searah).  Arus  DC  diubah  menjadi  arus  AC  (Alternating Current  /  Arus  Bolak-Balik)  melalui  Inverter  supaya  bisa  dipakai  pada  beban (load).  Baterai  digunakan  sebagai  penyimpan  arus  dari  Inverter  yang  dapat digunakan  apabila  pada  keadaan  malam  hari  atau  keadaan  hujan.  Pada pengujian  ini  dilakukan  sebanyak  tiga  kali,  pada  hari  pertama  pengujian  sampai dengan  hari  ketiga  pada  situasi  cuaca  cerah  diperoleh  bahwa  intensitas  cahaya tertinggi  terjadi  pada  jam  12  siang  dan  daya  yang  diserap  serta  terpancar  dari sinar matahari terjadi pada jam 12 siang, intensitas cahaya matahari tidak selalu meningkat, ada kalanya menurun, terjadi perbedaan daya yang diserap oleh solar cell  dengan  daya  yang  dipancarkan  oleh  matahari,  hal  ini  membuktikan  bahwa daya  yang  diserap  oleh  solar  cell  dipengaruhi  oleh  kemiringan  sudut  solar  cell serta  dipengaruhi  juga  oleh  besar  kecilnya  intensitas  cahaya  matahari  dan pergerakan awan.
Kata kunci: Energi, Solar cell, Matahari.

## 1. PENDAHULUAN
Kebutuhan  akan  energi  pada  masa sekarang  ini  sangatlah  penting,  karena energi  merupakan  sesuatu  hal  yang  sangat dibutuhkan  dan  selalu  digunakan  oleh manusia,  terutama  energi  yang  diperoleh dari  alam  contohnya  bahan  bakar  fosil. Penggunaan  bahan  bakar  dari  fosil  menjadi bahan  bakar  utama  untuk  memenuhi kebutuhan  hidup  manusia  sekarang  ini, contohnya  adalah  kebutuhan  akan  bahan bakar  kendaraan  dan  pembangkit  listrik. Namun  akhir-akhir  ini,  ada  isu  yang berkembang bahwa bahan bakar fosil dalam jangka waktu beberapa puluh tahun kedepan  akan  semakin  berkurang  bahkan akan  habis.
Hal  ini  tentunya  akan    menimbulkan keresahan bagi masyarakat dunia. Untuk itu manusia  dituntut  agar  dapat  menemukan atau menciptakan energi alternatif yang bisa digunakan  sebagai  pengganti  bahan  bakar dari fosil tersebut.
Energi  matahari  yang  termasuk  energi  yang terbarukan  merupakan  salah  satu  solusi untuk  memecahkan  masalah  ini.  Energi terbarukan  didefinisikan  sebagai  energi yang  dapat  diperoleh  ulang  (terbarukan) salah satu contohnya adalah sinar matahari, sumber energi terbarukan adalah merupakan  sumber  energi  yang  ramah lingkungan yang tidak mencemari serta tidak memberikan  kontribusi  terhadap  perubahan iklim  dan  pemanasan  global  ini  adalah alasan  utama  mengapa  energi  terbarukan sangat  terkait  dengan  masalah  lingkungan dan  ekologi  dimata  banyak  orang.  Para ilmuwan  telah  meneliti  bahwa  cahaya matahari  bisa  diubah  menjadi  energi  listrik dengan  peralatan  khusus  yaitu Solar  Cell beserta komponen pendukungnya.
Oleh  karena itu,  timbullah  sebuah  ide untuk  merancang  sebuah  alat  peraga  yang berkaitan  tentang  pemanfaatan  cahaya matahari  yang  diserap  panel  surya  ( solar cell ) beserta komponen  pendukungnya  agar bisa  digunakan  untuk  melakukan  penelitian
serta percobaan-percobaan mengenai
energi  alternatif  ini,  sehingga  energi  ini  bisa lebih dikenal dan tentunya akan menginspirasi  penemuan-penemuan  baru berikutnya.

## 2. BAHAN DAN DIAGRAM
ALIR

## PEMBANGKIT LISTRIK
2.1   Bahan yang digunakan
Beberapa  bahan  yang  dibutuhkan pada  pembuatan  pembangkit  listrik  tenaga surya  adalah  : solar  cell,  inventer ,  baterai (accu),  kabel,  digital  multimeter,  beban, lightmeter.  Spesifikasi Solar  Cell yang dipakai  pada  desain  alat  ini  adalah  sebagai berikut : - Model Solar sel DS50 DAT
- Dimensi  solar  sel  :  68,5  cm  x  64,5  cm  x
3,5 cm
- Berat : 3 kg
- Power : 50 Watt / 17 Volt
- Peak Power : 50,0 Watt
- Max Power Voltage : 17 V
- Min Power Voltage : 2,94 V
- Untuk  pengisian  Accu  (baterai)  diizinkan 12 volt
Solar  sel  dapat  menghasilkan  tenaga listrik jika terkena cahaya matahari. Pemilihan  solar  sel  50  WP  (Watt  Peak) sesuai dengan judul
untuk
skala laboratorium,  pemakaian  ditujukan  untuk alat-alat elektronik dan alat-alat lainnya.
Gambar 1 : Solar Cell
Power Inverter untuk tenaga matahari merupakan  salah  satu  komponen  penting dalam  pembangkit  listrik  tenaga  surya. Adapun  spesifikasi Inverter yang  dipakai pada desain alat ini adalah sebagai berikut : - Model Inverter PI-300 A2S DAT - Dimensi Inverter 18 cm x 15 cm x 7 cm
- Solar Input : 17 V 10 A
- AC output : 220 V / 300 W
- Load : DC 12 V 10 A / Max
- Baterai : 12 V - Input Current : 30 A Inverter merupakan perubah
tegangan  DC  12  V  DC  menjadi  arus  220  V AC dengan batas daya tertentu. Gambar 2 : Inverter
Baterai yang digunakan adalah baterai  yang  telah  direkomendasikan.  Boleh dipakai  baterai  kering  atau  baterai  basah asalkan  sesuai  voltase  dan  amper  yang dibutuhkan. Adapun syarat baterainya adalah :
- Sesuai  rekomendasi  dari  buku  manual solar  sel  50  WP  bahwa  baterai  yang digunakan harus 12 V, untuk menghindari  kelebihan  dan  kekurangan tegangan  (pertimbangan  keamanan  dan efisiensi).
- Untuk  arus  dipakai  32  A,  karena  input current inverter 30 A, harus lebih  besar.
- Dimensi Baterai : 28 x 7,5 x 20 cm
- Berat baterai : 8 kg
- Merek Baterai : Massiv XP
Gambar 3:  Aki
Kabel merupakan salah satu komponen yang berfungsi
untuk mentrasmisikan  tegangan  dan  arus  listrik. Kabel  yang  digunakan  adalah  kabel  serat optik  yang  mempunyai  kelebihan  untuk mentransmisikan  sinyal  cahaya  matahari. Kabel  serat  optik  terbuat  dari  kaca  atau plastik yang berukuran tipis dan berdiameter seukuran  sehelai  rambut  manusia,  untuk  itu diperlukan lapisan penguat untuk proteksi. [10]
Untuk  kabel  yang  dipasang  pada beban,  dalam  hal  ini  dipakai  lima  lampu dengan  variasi  besar  daya,  dipakai  kabel yang biasa digunakan di rumah-rumah, tidak perlu  kabel  khusus.  Untuk  merapikan sambungan  kabel  pada  beban,  dipasanglah terminal  untuk  merapikan  sambungan  kabel tersebut.  Adapun  spesifikasi  kabel  yang disambungkan  ke  solar  sel  adalah  sebagai berikut : - Dimensi kabel : panjang kabel 10 m, - Bahan : PVC - Electronic Cable
- Diameter kabel bagian luar ( pelindung ) :
9 mm
- Diameter  dalam  kabel,  warna  biru  dan warna hitam, 2 mm
- Kabel  warna  biru  untuk  kutub  positif  dan kabel warna hitam untuk kutub negatif.
Gambar 4 :  Kabel
Multimeter adalah alat pengukur listrik yang  sering  dikenal  sebagai VOAM  (VolT, Ohm,  Amperemeter) yang  dapat  mengukur tegangan  (voltmeter),  hambatan  (ohm- meter),  maupun  arus  (amper-meter).  Ada dua  kategori  multimeter  :  multimeter  digital atau  DMM (digital  multi-meter)  ( untuk  yang baru dan lebih akurat hasil pengukurannya), dan  multimeter  analog.  Masing-masing kategori dapat mengukur listrik  AC, maupun listrik DC. Adapun spesifikasinya adalah : 1.  Tegangan DC  : 0,2-2-20-200-1000V
2.  Tegangan AC  : 200-720V 3.  Arus DC : 0,2-2-20-200mA, 10A
4.  Tahanan : 200Ω-2K-20K-200KΩ- 2000KΩ 5.  Baterai : 9V 6.  Ukuran  : 125mmX70mmX27mm 7.  Berat : 110 gr
Gambar 5 :   MultiMeter
Keterangan :
(1) Layar,  (3  ½  digit,  7  segment,  0,5  high LCD)
(2) Tombol  ini  digunakan    untuk  memilih range dengan memutarnya
(3) 10  A  Jack  (untuk  memasukkan  batang merah “positif”).
(4) VΩmA  (untuk  memasukkan  batang merah yang berhubungan dengan tegangan, tahanan dan arus kecuali 10A)
(5) Untuk batang hitam “negatif”
Gambar 6 :  Lampu
Beban  ( load )  merupakan  peralatan yang  akan  mengkonsumsi  daya  listrik. Sebagai  peraga,  beban  yang  digunakan adalah  berupa  lampu  dengan  beberapa variasi daya. Adapun lampu yang digunakan adalah 3 lampu pijar dengan masing-masing daya  5  watt  dan  2  lampu  hemat  energi dengan  masing-masing  daya  9  watt  dan  20 watt. Jadi jumlah daya  yang terpakai adalah 44 watt.
Beban  dipasang  secara  paralel dengan penambahan
sakelar untuk pengatur  menyala  atau  tidaknya  lampu. Beban  ini  dipasang  melekat  pada  rangka untuk  menunjukkan  bahwa  listrik  mengalir dari  solar  sel  dan  bisa  menyalakan  lampu tersebut.
Lightmeter digunakan untuk
mengetahui jumlah intensitas cahaya. Dalam  hal  ini,  lightmeter  difungsikan  untuk mengukur  intensitas  cahaya  matahari  yang dipancarkan  oleh  matahari  baik  itu  dalam keadaan  cuaca  cerah  ataupun  mendung. Satuan  yang  dipakai  oleh  alat  ukur  ini adalah  Lux  atau  Fc  (1  Fc  =  10,76  Lux). Adapun  skala  nilai  yang  terdapat  pada  alat ukur ini adalah sebagai berikut : - 200 - 2000 - 20000 - 50000
Untuk  skala  200  -  20000  digunakan untuk  mengukur  intensitas  cahaya  yang dipancarkan  oleh  lampu  ataupun  sumber cahaya  lainnya  namun  untuk  mengukur
intensitas  cahaya  matahari  digunakan  skala 50000.  Ini  dikarenakan  jumlah  intensitas cahaya  matahari  lebih  besar  dari  sumber cahaya  lainnya  sehingga  digunakan  skala yang  terbesar.  Apabila  untuk  mengukur intensitas  cahaya  matahari  menggunakan skala dari 200 – 20000 maka nilai tidak akan terbaca, hanya akan muncul angka 1 (angka 1 berarti skala tidak cocok ).
Gambar 7 : Lightmeter
2.2   Diagram Alir Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Laboratorium
Gambar 8 :  Diagram Alir Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Laboratorium
Cahaya  matahari  merupakan  sumber utama dari pembangkit ini. Cahaya matahari ditangkap  oleh  solar  cell,  melalui  sel fotovoltaik  cahaya  matahari  diubah  menjadi energi  listrik  namun  energi  listrik  ini  masih berarus  DC  ( Direct  Current /  Arus  Searah). Untuk  itu  arus  DC  ini  harus  diubah  menjadi arus  AC  ( Alternating  Current /  Arus BolakBalik)  melalui Inverter supaya  bisa dipakai pada beban ( load ). Baterai
digunakan  sebagai  penyimpan  arus  dari Inverter untuk  digunakan  apabila  pada keadaan  malam  hari  atau  keadaan  hujan. Semua  komponen  harus  dipasang  sesuai prosedur  pengerjaan  dan  dipasang  pada rangka  yang  telah  didesain  sedemikian rupa.
Cahaya Matahari Baterai Solar Sel Inverter Beban ( Load ) Sensor Skala Nilai

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  dilakukan  selama  tiga  hari  pada  cuaca  cerah  dan  posisi  solar  cell  yang berbeda-beda,  hal  ini  untuk mengetahui  intensitas  cahaya  terbesar  pada  pengujian-  pengujian tersebut.
Tabel 1. Data Hasil Pengujian Hari Pertama Pengujian hari pertama dilakukan pada cuaca cerah, dengan posisi solar cell 0 0 No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 Volt 19,40 19,38 19,38 19,39 19,40 19,30 19,15 19,10 19,05 2 Ampere 1,47 1,73 1,84 2,00 2,50 1,87 1,91 1,20 1,12 3 Lux 500x100 650x100 750x100 900x100 977x100 779x100 820x100 182x100 151x100
*intensitas cahaya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang Gambar 9 : Grafik Pengujian Hari Pertama

## Tabel 2. Data Hasil Pengujian Hari Kedua
Penggujian hari ke dua dengan cuaca cerah dimana posisi solar cell 10 0 ke arah timur
No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 Volt 19,40 19,48 19,30 19,20 19,73 19,44 19,30 19,50 19,25 2 Ampere 1,39 1,53 1,81 2,26 2,42 2,37 1,28 1,99 1,52 3 Lux 400x100 558x100 742x100 916x100 944x100 930x100 255x100 869x100 543x100
*intensitas cahaya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang *ada fluktuasi intensitas cahaya matahari dari jam 14:00 ke jam 15:00
Gambar 10 : Grafik Pengujian Hari Kedua
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 8:00 9:00 10:00 11:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Waktu 1 Volt 2 Ampere 3 Lux
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 Waktu 1 Volt 2 Ampere 3 Lux

## Tabel 3. Data Hasil Pengujian Hari Ketiga
Pengujian hari ketiga dengan cuaca cerah dimana posisi solar cell 10 0 ke arah barat
No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 Volt 19,70 18,40 18,10 19,89 19,26 18,25 18,25 18,50 18,20 2 Ampere 1,31 1,40 1,30 1,72 2,46 1,30 1,25 1,15 1,22 3 Lux 296x100 449x100 293x100 809x100 968x100 348x100 221x100 202x100 122x100
* intensitas cahaya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang *ada fluktuasi intensitas cahaya matahari pada jam 09:00 ke jam 10:00
Gambar 11 :  Grafik Pengujian Hari Ketiga

## 4. ANALISA DATA HASIL PENGUJIAN
Adapun analisis data pengujian adalah sebagai berikut : Satuan lux diubah ke dalam watt ( dibagi 683 ) serta Volt dan Ampere di kalikan untuk mendapatkan watt juga, sehingga terlihat daya yang masuk ke solar cell.

## a. Hari Pertama
No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 VxI (watt) 28,5 33,5 35,6 38,7 48,5 36 36,5 22,92 21,3 2 Lux ke( watt ) 78,3 95,1 109,8 131,7 143 114 120 26,6 22
*daya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang
b. Hari Kedua No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 VxI (watt) 26,9 29,8 34,9 43,3 47,7 46 24,7 38,8 29,26 2 Lux ke( watt ) 58,5 81,6 108,6 134,1 138,2 136,1 37,3 127,2 79,5
*daya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang
c. Hari ketiga
No Variabel Waktu 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 1 VxI (watt) 25,8 25,76 23,53 34,2 47,3 23,7 22,8 21,2 22,2 2 Lux ke( watt ) 43,3 65,7 42,8 118,4 141,7 50,95 32,3 29,5 17,8
*daya paling tinggi terjadi pada jam 12 siang
Berdasarkan  data  hasil  pengujian  dan analisis  data  hasil  pengujian  maka  didapat bahwa : 1. Dari  hari  pertama  pengujian  sampai hari  ketiga  (cuaca  cerah)  bahwa intensitas  cahaya  tertinggi  terjadi  pada jam 12 siang
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 Waktu 1 Volt 2 Ampere 3 Lux
2. Begitu  juga  daya  yang  diserap  dan terpancar  dari  sinar  matahari,  terjadi pada jam 12 siang
3. Intensitas  cahaya  matahari  tidak  selalu meningkat, ada kalanya menurun.
4. Terjadi  perbedaan  daya  yang  diserap oleh solar  cell dengan  daya  yang dipancarkan  oleh  cahaya  matahari.  Hal ini  disebabakan  oleh  kemampuan  oleh solar cell itu sendiri
Hal  ini  membuktikan  bahwa  daya yang diserap oleh solar cell dipengaruhi oleh kemiringan  sudut  solar  cell  dan  dipengaruhi juga  oleh  besar  kecilnya  intensitas  cahaya matahari  dan  pergerakan  awan  yang dinamis  yang  kadang-kadang  menutupi matahari serta kemampuan daya serap solar cell itu sendiri. Pengujian terhadap spesimen  yang  terdapat  pada  rangka  solar cell  akan  menunjukkan  bahwa  sistem solar cell bekerja secara sempurna.
Proses Pengujian :
1. Jemur solar  cell selama  3  hari  sesuai jadwal pengujian
2. Hari berikutnya, colokkan socket beban ke  AC  output  untuk  mengetes  beban apakah  lampu  tersebut  menyala  atau tidak.
Adapun hasil pengujiannya adalah :
1. Semua lampu yang terpasang dirangka yang solar  cell dapat  menyala  dengan baik
2. Untuk  pengujian  lebih  lanjut,  dicoba untuk  menghidupkan  Tv  dan  kipas angin.  Hasilnya  Tv  dan  kipas  dapat menyala.
Gambar 8 :  Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Laboratorium
5. KESIMPULAN
1. Solar  cell adalah  gabungan  dari  sel-sel fotovoltaik yang merupakan alat konversi  energi  dimana  mengubah energi  cahaya  matahari  menjadi  energi listrik dan merupakan komponen utama dalam desain alat ini.
2. Pengujian yang dilakukan selama 3 hari mendapatkan  hasil  bahwa  kemiringan sudut  dan  luas  penampang solar  cell mempunyai  pengaruh  terhadap  daya yang  diserap  oleh solar  cell dan  juga dipengaruhi oleh besar kecilnya intensitas cahaya matahari, pergerakan awan  yang  dinamis  yang  kadang- kadang menutupi matahari serta kemampuan  daya  serap  solar  cell  itu sendiri.
3. Untuk solar  cell dengan  daya  max  50 watt  bisa  menghidupakan  5  lampu dengan variasi daya yaitu 3 lampu pijar dengan  masing-masing  daya  5  watt,  2 lampu  hemat  energi  dengan  masing- masing  daya  9  watt  dan  20  watt,  TV dengan  daya  200  watt  dan  kipas dengan  daya  200  watt  sesuai  dengan pengujian yang telah dilakukan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Archie  W  Calp  Phd, Prinsip-Prinsip
Konversi Energi , erlangga, 1991,
Jakarta
2. Andrie,  Febrian  Aditama,  Yopie, Tugas
Akhir Mahasiswa , Polsri, 2012
3. Kadir Abdul, Energi , 1995, Jakarta 4. Jensen, Kekuatan  Bahan  Terapan , Erlangga, 1991, Jakarta 5. Malik Irawan Drs MSME, Modul Perencanaan Mesin , Polsri, 2011 6. Sailon  Ir, Modul  Elemen  Mesin ,  Polsri,
2010
7. Suparjo ST MT, Modul Statistika , Polsri,
2010
8. www.wikipedia.org/ energiterbarukan diunduh 2 Januari 2012 9. www.wikipedia.org./ energitekterbarukan  diunduh  2  Januari 2012 10.  www.wikipedia.org/wiki/kabel diunduh 28 April 2012 11.  Yunus Moch ST, Modul Teknik Perawatan , Polsri, 2011