## EFISIENSI PENGGUNAAN  PANEL SURYA SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF
Bambang Hari Purwoto, Jatmiko, Muhamad Alimul F, Ilham Fahmi Huda Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta email : bambang.hari@ums.ac.id

## ABSTRAKSI
Peneltian  ini  bertujuan  memberikan  memberikan  gambaran  yang  jelas  mengenai  efisiensi penggunaan  Panel  Surya  sebagai  sumber  energi  alternatif  jika  dibandingkan  dengan penggunaan generator/Genset sebagai sumber  energi untuk peralatan listrik. Dalam penelitian ini,  digunakan  Panel  Surya  dengan  kapasitas  100  WP,  yang  mana  energy  yang  dihasilkan Panel  Surya  tersebut  kemudian  disimpan  dalam  baterai  (accu)  dengan  kapasitas    12  volt  70 Ah. Energi listrik yang dihasilkan oleh Panel Surya tersebut masih berupa energi listrik dengan tegangan  searah.  Oleh  karena  kebanyakan  peralatan  listrik  yang  ada  menggunakan  tegangan bolak-balik, maka diperlukan sebuah inverter untuk mengubah tegangan searah yang dihasilkan oleh  Panel  Surya  menjadi  tegangan bolak balik.  Inverter  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini berkapasitas 2000 watt sebagai pengubah tegangan DC 12 volt ke AC 220 vol, yang kemudian akan digunakan sebagai sumber energi listrik untuk peralatan listrik yang berupa  blender dan lampu listrik.
Kata kunci : Sumber energi, Panel Surya, Energi alternatif, efisiensi.

## 1. Pendahuluan
Energi    Surya    merupakan    sumber energi    yang  tidak  terbatas  dan  tidak  akan pernah  habis  ketersediaannya  dan  energi  ini juga    dapat    di    manfaatkan    sebagai    energi alternatif  yang  akan  di  ubah  menjadi  energi listrik, dengan  menggunakan  sel  surya. Panel Surya  sebagai  sumber  energi  listrik  alternatif dapat  dimanfaatkan  oleh  masyarakat  yang memerlukan  energi  listrik,  namun  terkendala dengan  ketidak  tersediaannya  energi  listrik
dari  PLN  seperti  para  pedagang  kaki  lima, masyarakat  yang  tinggal  diwilayah  terpencil maupun daerah yang belum teraliri listrik  dari PLN.  Sumber  energi  listrik  lain  yang  bisa dimanfaatkan  oleh  masyarakat  sumber  energi listrik  selain  dari  PLN  adalah  generator  atau lebih sering disebut dengan Genset.
Efisiensi  penggunaan  dari  masing  masing sumber energi listrik alternatif perlu diketahui agar  dalam  penggunaanya  didapatkan  hasil yang maksimal.

## 1.1. Sel Surya
Sel  surya  merupakan  sebuah  perangkat yang mengubah energi sinar matahari menjadi energi  listrik  dengan  proses  efek  fotovoltaic, oleh karenanya dinamakan juga sel fotovoltaic (Photovoltaic cell – disingkat PV)).
Tegangan  listrik  yang  dihasilkan  oleh  sebuah sel  surya  sangat  kecil,  sekitar  0,6V  tanpa beban  atau  0,45V  dengan  beban.  Untuk mendapatkan  tegangan  listrik  yang  besar sesuai keinginan diperlukan beberapa sel surya yang  tersusun  secara  seri.  Jika  36  keping  sel
surya  tersusun  seri,  akan  menghasilkan tegangan  sekitar  16V.  Tegangan  ini  cukup untuk  digunakan  mensuplai  aki  12V.  Untuk mendapatkan  tegangan  keluaran  yang  lebih besar  lagi  maka  diperlukan  lebih  banyak  lagi sel surya. Gabungan dari beberapa sel surya ini disebut  Panel  Surya  atau  modul  surya. Susunan sekitar 10 - 20 atau lebih Panel Surya akan  dapat  menghasilkan  arus  dan  tegangan tinggi yang cukup untuk kebutuhan sehari hari.
Jenis - jenis Panel Surya :
1. Monokristal ( Mono-crystalline )
Merupakan  panel  yang  paling  efisien yang  dihasilkan  dengan  teknologi  terkini  & menghasilkan daya listrik  persatuan luas  yang paling  tinggi.  Monokristal  dirancang  untuk penggunaan  yang  memerlukan  konsumsi listrik besar pada tempat-tempat yang beriklim ekstrim  dan  dengan  kondisi  alam  yang  sangat ganas. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan  dari  panel  jenis  ini  adalah  tidak akan  berfungsi  baik  ditempat  yang  cahaya mataharinya kurang (teduh),  efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan.
2. Polikristal ( Poly-Crystalline )
Merupakan Panel Surya yang memiliki susunan kristal acak karena dipabrikasi dengan proses  pengecoran.  Tipe  ini  memerlukan  luas permukaan  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  jenis  monokristal  untuk  menghasilkan daya  listrik  yang  sama.  Panel  suraya  jenis  ini memiliki  efisiensi  lebih  rendah  dibandingkan tipe  monokristal,  sehingga  memiliki  harga yang cenderung lebih rendah.
3. Thin Film Photovoltaic
Merupakan  Panel  Surya  (  dua  lapisan) dengan  struktur  lapisan  tipis  mikrokristal- silicon dan amorphous dengan  efisiensi modul hingga  8.5%  sehingga  untuk  luas  permukaan yang diperlukan per watt   daya yang dihasilkan lebih  besar daripada  monokristal  & polykristal.   Inovasi  terbaru  adalah Thin  Film Triple  Junction  Photovoltaic (dengan tiga lapisan)  dapat  berfungsi  sangat  efisien  dalam udara  yang  sangat  berawan  dan  dapat menghasilkan  daya  listrik  sampai  45%  lebih tinggi  dari  panel  jenis  lain  dengan  daya  yang ditera setara.
1.2. Solar Charge Controller
Solar  Charge  Controller adalah  salah satu  komponen  di  dalam  sistem  pembangkit listrik tenaga surya, berfungsi sebagai pengatur arus listrik baik terhadap arus yang masuk dari Panel  Surya  maupun  arus  beban  keluar  / digunakan. Bekerja untuk menjaga baterai dari
pengisian  yang  berlebihan. Solar  Charge Controller mengatur  tegangan  dan  arus  dari Panel Surya ke baterai.
Sebagian besar Panel Surya 12 Volt menghasilkan  tegangan  keluaran  sekitar  16 sampai  20  volt  DC,  jadi  jika  tidak  ada pengaturan,  baterai  akan  rusak  dari  pengisian tegangan  yang  berlebihan.  Pada  umumnya baterai 12Volt membutuhkan tegangan pengisian  sekitar 13-14,8 volt (tergantung tipe baterai) untuk dapat terisi penuh.
Fungsi dan fitur Solar Charge Controller :
1. Saat  tegangan  pengisian  di  baterai  telah mencapai  keadaan  penuh,  maka controller akan menghentikan arus listrik yang masuk ke dalam baterai untuk mencegah pengisian yang berlebihan. Dengan demikian ketahanan baterai  akan  jauh  lebih  tahan  lama. Di  dalam kondisi  ini,  listrik  yang  tersuplai  dari  Panel Surya  akan  langsung  terdistribusi  ke  beban  / peralatan  listrik  dalam  jumlah  tertentu  sesuai dengan konsumsi daya peralatan listrik.
2. Saat  tegangan  di  baterai  dalam  keadaan hampir  kosong,  maka  controller  berfungsi menghentikan  pengambilan  arus  listrik  dari baterai  oleh  beban  /  peralatan  listrik.  Dalam kondisi  tegangan  tertentu  (  umumnya  sekitar 10%  sisa  tegangan  di  baterai  )  ,  maka pemutusan arus beban dilakukan oleh controller .  Hal  ini  menjaga  baterai  dan mencegah  kerusakan  pada  sel  –  sel  baterai. Pada  kebanyakan  model controlle r,  indikator lampu  akan  menyala  dengan  warna  tertentu  ( umumnya berwarna  merah atau kuning )  yang menunjukkan  bahwa  baterai  dalam  proses pengisian. Dalam  kondisi  ini,  bila  sisa  arus  di baterai kosong (dibawah 10%), maka pengambilan  arus  listrik  dari  baterai  akan diputus oleh controller, maka peralatan listrik / beban  tidak  dapat  beroperasi.  Pada controller tipe  –  tipe  tertentu  dilengkapi  dengan  digital meter  dengan  indikator  yang  lebih  lengkap, untuk  memonitor  berbagai  macam  kondisi yang  terjadi  pada  sistem  pembangkit  listrik tenaga surya tersebut
1.3. Inverter Inverter adalah rangkaian
yang mengubah  tegangan  DC  menjadi  AC.  Atau lebih tepatnya inverter memindahkan tegangan dari  sumber  DC  ke  beban  AC.  Sumber tegangan  inverter  dapat  berupa  baterai,  Panel Surya maupun sumber tegangan DC lainya. Berdasarkan gelombang keluaran yang dihasilkan,  inverter  dapat  dibagi  menjadi  3 macam yaitu square wave, modified sine wave, dan pure sine wave
1. Square Wave
Inverter ini adalah yang paling sederhana.  Walaupun  inverter  jenis  ini  dapat menghasilkan  tegangan  220V  AC,  50  Hz namun  kualitasnya  sangat  buruk.  Sehingga hanya  dapat  digunakan  pada  beberapa  alat listrik  saja.  Hal  ini  disebabkan  karena karakteristik output inverter ini adalah memiliki  level total  harmonic  distortion yang tinggi.
2 . Modified Sine Wave
Modified  Sine  Wave disebut  juga Modified Square Wave atau Quasy Sine  Wave karena  gelombang modified  sine  wave hampir sama  dengan square  wave ,  namun  pada modified sine wave outputnya  menyentuh titik 0  untuk  beberapa  saat  sebelum  pindah  ke positif atau negatif. Selain itu karena modified sine  wave  mempunyai harmonic  distortion yang  lebih  sedikit  dibanding square  wave maka dapat  dipakai untuk beberapa alat listrik seperti komputer, tv dan   lampu. Namun tidak bisa untuk beban-beban yang lebih sensitif.
3. Pure Sine Wave
Pure  Sine  Wave atau true  sine  wave merupakan  gelombang  inverter  yang  hampir menyerupai  gelombang  sinusoida  sempurna, Dengan total  harmonic  distortion (THD)  < 3%.  Sehingga  cocok  untuk  semua  alat elektronika.  Oleh  sebab  itu  inverter  ini  juga disebut clean  power  supply .  Teknologi  yang digunakan  inverter  jenis  ini  umumnya  disebut pulse  width  modulation (PWM)  yang  dapat mengubah  tegangan  DC  menjadi  AC  dengan
bentuk  gelombang  yang  hampir  sama  dengan gelombang sinusoida.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian
diawali dengan mengumpulkan  komponen  –  komponen  yang diperlukan untuk melakukan penelitian ini. Panel  Surya  yang  dipakai  adalah  Panel  Surya dengan  kapasitas  100  Wp  dan  memiliki  jenis Mono-crystaline . Pada langkah kedua yang perlu dilakukan  adalah  pemasangan Solar  Charger Controller .  Dengan  cara  menghubungkan Panel  Surya  pada  port 1  dan  baterai  pada  port 2  serta  beban  pada  port  3.  Setelah  tahap pertama  dan  kedua  dilakukan,    sekarang  pada tahap  ketiga  adalah  menghubungkan inverter pada  port  3 solar  charger  controller, karena arus  searah/  DC  yang  dikelarkan  oleh  Panel Surya  harus  diubah  terlebih  dahulu  menjadi arus  bolak  balik/AC.  Setelah  itu  baru dihubungkan ke beban yang telah disiapkan. Sebelum  beban  dinyalakan  Panel  Surya  akan terlebih  dahulu  mengisi  baterai,  baru  setelah beban dinyalakan maka solar charger controller secara otomatis membagi arus yang keluar  dari  Panel  Surya  ke  baterai  dan  beban, bila  terdapat  beban  berlebih  maka solar charger  controller secara  otomatis  akan menggunakan seluruh energi pada Panel Surya dan baterai kepada beban.
Pengujian  dilakukan  dengan  mengambil sampel  arus  (Ampere)  dan  tegangan  (Volt) baik dari Genset maupun Panel Surya. Setelah semua  sampel  data  terkumpul,  maka  mulai dilakukan  penyusunan  laporan,  seperti  yang terlihat di gambar.
Mulai
Pengumpulan komponen Instalasi komponen Perakitan Alat Pengujian Alat Perbaikan Pengambilan data Tidak Ya Analisa hasil data yg didapat Laporan Selesai
Gambar 1 . Alur Penelitian.

## 3. Hasil Penelitian
Setelah  dilaksanakan  penelitian  dengan langkah  langkah  seperti  diatas,  didapatkan hasil  yang  menunjukan  bahwa  penggunaan Panel
Surya ternyata lebih efisien
dibandingkan  dengan  pengunaan  Genset.  Hal tersebut  ditunjukan  dengan  investasi  awal maupun  biaya  operasional  yang  lebih  rendah untuk  Panel  Surya.  Persentase  penghematan biaya  Panel  Surya  dibandingkan  dengan Genset dapat dilihat di tabel
Gambar  2 .  Persentase  penghematan  biaya penggunaan Panel Surya dibanding Genset.

## 4. Kesimpulan
Penggunaan  Panel  Surya  sebagai  sumber energi alternatif untuk mensuplai  beban listrik lebih  efisien  jika  dibandingkan  dengan menggunakan Genset sebagai sumber dayanya. Hal tersebut berkaitan  dengan biaya investasi  dan  biaya  operasional  Panel  Surya yang lebih murah.

## 5. Referensi
[1] Anonim. 2009. Battrey Charger Controler . http://www.dunialistrik.blogspot. com/Battrey-Charger-Akumulator.html/. 5 Maret 2014
[2] Anonim.  2010.  Inverter  DC  to  AC. http://kampungelektrik.com/Inverter-DC- to-AC /. 20 April 2014
[3] Green MA., Emery K, King DL, Hisikawa Y,  Warta  W,  2006. Solar  Cell  Efficiency Tables    (Version  27),      Progress
Photovoltaics : Research and Applications, 2006; 14:45-51
0,00% 20,00% 40,00% 60,00% 80,00% 100,00% 120,00% ta h u n 1 ta h u n 2 ta h u n 3 ta h u n 4 ta h u n 5 ta h u n 6 ta h un 7 ta h un 8 ta h u n 9 ta h u n 1 0 Persentase Penghematan Biaya Penggunaan Panel Surya dibanding Genset Tingkat Penghe matan
[4] Holladay,  April.  Solar  Energi.  Microsoft Encarta    2006    [DVD].  Redmond,    WA: Microsoft Corporation, 2005.
[5] Keogh,  M.  William  and  Blackers,  W. Andrew,  2001. Accurate    Measurement, Using Natural  Sunlight,  of  Silicon  Solar Cells,  Research  and  Aplications 2001;
12;1-19, Centre  for    Sustainable    Energy Systems, The    Australian    National University, Canberra, Australia
[6] Publikasi  Ilmiah  "Peranan  energi  dalam menunjang  pembangunan  berkelanjutan",
Direktorat  teknologi  energi  BPPT,  Mei
1995, Jakarta.
[7] Wikipedia.org. Solar Cell .
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell.
Disunting tanggal 22 November 2007.