## ANALISIS PENGARUH VARIASI SUDUT KEMIRINGAN TERHADAP OPTIMASI DAYA PANEL SURYA
Rifaldo Pido 1 , Rahmat Hidayat Boli 2 , Moh Rifal 3 , Wawan Rauf 4 , * Nurmala Shanti
Dera 5 , Randy Rianto Day 6
1,2,3,4,5,6 Fakultas Teknik, Universitas Gorontalo, Indonesia rifaldopido813@gmail.com, rahmad.h73@yahoo.com, rivalr48@gmail.com, wawanrauf241193@yahoo.com, * Santydera@gmail.com,
Abstrak: Analisis Pengaruh Variasi Sudut Kemiringan Terhadap Optimasi Daya Panel Surya. Di  Gorontalo  suhu  atau  temperature  udara  yang  tinggi  yang  dapat  mempengaruhi kinerja  pada  panel  surya.  Suhu  udara  di  Gorontalo  pada  siang  hari  dapat  menembus  angka diatas  34°C  dibandingkan  suhu  optimal  operasi  dari  panel  surya  sendiri  adalah  25°C. Rumusan  masalah  dalam  penelitian  ini  adalah  apakah  ada  pengaruh  perubahan  sudut  sel surya  terhadap  intensitas  cahaya.  Sedangkan  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  upaya mengoptimalkan  output  tegangan,  arus  dan  daya  pada  sel  surya  agar  lebih  maksimal.  Salah satu metode pengoptimalan sel  surya adalah dengan  memvariasikan sudut kemiringan panel surya  9˚,  12˚  dan  15˚.  Metode  pada  penelitian  ini  dengan  melakukan  pengukuran  besaran intensitas  cahaya  matahari,  arus  dan  tegangan  dengan  menggunakan  panel  surya  50  WP, pengukuran  tersebut  dilakukan  selama  9  hari.  Hasil  analisis  pada  penelitian  ini  adalah persentase peningkatan daya sebesar 43.85 Watt pada sudut kemiringan 15˚, sedangkan daya output mengalami penurunan pada sudut kemiringan 12˚ dan 9 ˚ yaitu 41.70 Watt dan 39.43 Watt.  Secara  keseluruhan  perubahan  arah  sudut  sel  surya  berpengaruh  terhadap  intensitas cahaya matahari yang berakibat pada kuat lemahnya tegangan yang diterima panel sel surya. Semakin  besar  intensitas  cahaya  yang  diterima,  maka  semakin  besar  pula  tegangan  yang dihasilkan panel surya.
Kata kunci: Sel Surya; Intensitas Cahaya; Sudut Azimuth; Daya
Abstrack:  Analysis  of  the  Effect  of  Tilt  Angle  Variations  on  Solar  Panel  Power Optimization. In Gorontalo the temperature or air temperature is high which can affect the performance of the solar panels. The air temperature in Gorontalo during the day can reach above  34°C  compared  to  the  optimal  operating  temperature  of  the  solar  panels  themselves which is 25°C. The formulation of the problem in this study is whether there  is an effect of changing the angle of the solar cell on the light intensity. While the purpose of this research is  an  effort  to  optimize  the  output  voltage,  current  and  power  in  solar  cells  to  be  more leverage. One  method of optimizing solar cells  is by  varying the angle of  inclination of the solar  panels  to  9˚,  12˚  and  15˚.  The  method  in  this  study  is  to  measure  the  intensity  of sunlight, current and voltage using a 50 WP solar panel, the measurements were carried out for 9 days. The results of the analysis  in this  study are the percentage  increase  in power of 43.85 Watt at an angle of 15˚, while the output  power decreases at  an angle of 12˚ and 9˚, namely  41.70  Watt  and  39.43  Watt.  Overall  changes  in the  direction  of  the  solar  cell  angle affect  the  intensity  of  sunlight  which  results  in  the  strength  and  weakness  of  the  voltage received  by  the  solar  cell  panel.  The  greater  the  intensity  of  light  received,  the  greater  the voltage generated by the solar panel.
Kata kunci: Solar Cell; Intensity Of Light; Azimuth Angle; Power
History & License of Article Publication: Received: 09/11/2022 Revision: 18/11/2022 Published: 31/12/2022
DOI: https://doi.org/10.37971/radial.v10i2.287
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Vol. 10 No. 2, Desember 2022, Hal. 234-240 Available at https://stitek-binataruna.e-journal.id/radial/index
E-ISSN: 2686-553X

## PENDAHULUAN
Di  Gorontalo  suhu  atau  temperature  udara  yang  tinggi  yang  dapat  mempengaruhi kinerja pada panel surya. Suhu udara di Gorontalo pada siang hari dapat menembus angka diatas  34°C  dibandingkan  suhu  optimal  operasi  dari  panel  surya  sendiri  adalah  25°C. Kenaikan itulah yang membuat daya pada output panel surya menurun / berkurang sekitar - 0.7 W/°C. Konversi radiasi matahari menjadi energi listrik adalah cara yang paling efektif dalam  pemanfaatan  energi  matahari.  Keuntungan  dari solar  cell tersebut  dapat menghasilkan energi listrik, tidak menimbulkan kebisingan dan polusi, usia pakai lama dan pemeliharaan yang rendah. Solar cell secara langsung mengubah radiasi matahari menjadi listrik  dengan  efisiensi  puncak  antara  9-12%.  Lebih  dari  80%  dari  radiasi  matahari  tidak dikonversikan ke energi listrik, tetapi terpantulkan atau diubah menjadi energi panas. Hal ini  menyebabkan  kenaikan  suhu  kerja solar  cell dan  akibatnya  menurunkan  efisiensi konversi energi listrik (listrik yang murah) (Pido, 2019).
Untuk memaksimalkan intensitas matahari yang diterima oleh panel surya maka pada perancangan sistem dibutuhkan sudut kemiringan panel yang paling tepat untuk menerima radiasi  matahari  yang  paling  tinggi.  Sudut  yang  mempengaruhi  pemasangan  panel  surya pada instalasi ada 2 macam yaitu sudut kemiringan panel surya terhadap bidang horizontal atau  disebut  juga  dengan  slope  dan  sudut  yang  diukur  searah  dengan  acuan  arah  selatan yang  disebut  dengan  sudut  azimut.  Ada  beberapa  parameter  lingkungan  yang  dapat mempengaruhi kinerja dari sel surya, diantaranya, perubahan temperatur, intensitas radiasi matahari, tertutupnya sebagian permukaan sel surya (Pandria & Mukhlizar, 2018).
Untuk memaksimalkan intensitas matahari  yang diterima oleh panel surya maka pada perancangan sistem dibutuhkan sudut kemiringan panel yang paling tepat untuk menerima radiasi  matahari  yang  paling  tinggi.Sudut  yang  mempengaruhi  pemasangan  panel  surya pada instalasi ada 2 macam yaitu sudut kemiringan panel surya terhadap bidang horisontal atau  disebut  juga  dengan  slope  dan  sudut  yang  diukur  searah  dengan  acuan  arah  selatan yang disebut dengan sudut azimut (Pangestuningtyas et al., 2020).
Sudut  kemiringan  panel  surya  yang  menghasilkan  tegangan  dan  arus  dalam  jumlah yang  lebih  besar  adalah  pada  sudut  10 o pada  sumbu  x  negatif.  Pada  sudut  kemiringan tersebut menghasilkan nilai daya yang paling maksimal sehingga pada sudut tersebut panel surya  dapat  bekerja  optimal  (Tamimi  et  al.,  2016).  Sudut  kemiringan  panel  surya  yang menghasilkan tegangan dan arus lebih besar adalah pada sudut 150. Pada sudut kemiringan tersebut  menghasilkan  daya  yang  paling  maksimal  sehingga  pada  sudut  tersebut  panel surya dapat bekerja optimal (Abdul Kodir Albahar & Mohammad Faizal Haqi, 2020)
Permasalahan utama dari sel surya yaitu daya yang dihasilkan oleh panel surya masih bersifat  fluktuatif  karena  masih  tergantung  pada  besar  kecilnya  tingkat  intensitas  cahaya matahari.  Berawal  dari  permasalahan  tersebut  peneliti  akan  melakukan  penelitian  terkait hubungan kemiringan panel surya terhadap nilai intensitas cahaya matahari. Sehingga akan diperoleh titik maksimal intensitas cahaya matahari berdasarkan kemiringan panel surya.
Pengaruh  sudut  kemiringan  terhadap  kinerja  modul  photovoltaik  juga  pernah dilakukan  dengan  cara  mengkoparatifkan  modul  PV  dalam  dan  luar  ruangan.  Sehingga
pengaruh  berbagai  sudut  kemiringan  modul  PV  terhadap  kinerja  dan  parameter  listriknya diketahui  untuk  setiap  kenaikan  5 0 kemiringan  modul,  daya  output  berkurang  2,09  W. penurunan daya output tersebut terjadi didalam ruangan maupun diluar ruangan (Mamun et al.,  2022).  Sudut  azimuth  memiliki  pangaruh  yang  signifikan  terhadap  keseimbangan energi  total  yang  akan  dihasilkan  oleh  sistem  modul  PV  (Boziková  et  al.,  2021). Optimalisasi  sudut  kemiringan  modul  PV  tersebut  harus  diidentifikasi  secara  benar  dan akurat  karena  ada  beberapa  faktor  lingkungan  yang  dapat  mempengaruhi  unjuk  kerja modul  PV  yaitu  suhu,  debu  dan  kotoran  (Sado  et  al.,  2021).  salah  satu  faktor  penyebab nilai  daya  output  modul  Photovoltaic  menurun  diakibatkan  oleh  perubahan  suhu  yang berubah-ubah (Pido, 2021)

## METODE
Memposisikan  panel  surya  pada  sudut  kemiringan  optimal,  dapat  meningkatkan efesiensi hingga pada tingkat maksimal. Semakin tinggi nilai efesiensi sebuah panel, maka akan semakin baik performa dari panel tersebut. Posisi sudut kemiringan yang berada tidak pada  posisi  optimal  berpotensi  kehilangan  nilai  radiasi  maksimal.  Sudut  kemiringan optimal  ditentukan  berdasarkan  nilai  radiasi  yang  mengenai  permukaan  bidang  miring. Penelitian ini menggunakan metode faktor geografis, untuk menentukan nilai rasio radiasi langsung  pada  permukaan  miring  (Rb).  Nilai  rasio  merupakan  salah  satu  faktor  dari komponen radiasi total pada permukaan bidang miring.
Dalam  penelitian  ini  pengujian  panel  surya  dengan  variasi  sudut  kemiringan  9˚,12˚ dan  15˚  alat  menghadap  ke  utara.  Masing-masing  variasi  diambil  data  perhari  dengan durasi waktu 8 jam perharinya. Sesudah mendapatkan data yang diperlukan maka langkah selanjutnya  menganalisa  mengenai  data  tersebut.  Hal-  hal  yang  harus  diperhatikan  saat menganalisa data yaitu arus dan tegangan.
Tempat  dan  waktu  penelitian  di  halaman  laboratorium  terpadu  kampus  Universitas Gorontalo.  Selain  itu  workshop  Teknik  Mesin  digunakan  untuk  menganalisis  hasil  data. Sedangkan  alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  adalah  Multimeter,  solar power  meter,  thermocouple,  panel  surya  tipe  monocrystaline  dan  bahan  penelitian menggunakan  besi  hollow  sebagai  rangka  pendukung  untuk  dudukan  dari  panel  surya sebagai objek penelitian seperti yang ditunjukan pada gambar 1.
Sumber: Foto setup pengujian Gambar 1. Setup pengujian
Dalam  menyelesaikan  penelitian  ini,  maka  peneliti  menggunakan  beberapa  tahap untuk  menyelesaikan  analisis  pengaruh  sudut  kemiringan  terhadap  arus  keluaran  pada Photovoltaic terdiri dari :
a) Studi  literatur,  yaitu  mempelajari  literatur-literatur  dari  jurnal-jurnal  dan  buku-buku teks yang relevan dengan penelitian yang akan dilakukan.
b) Pengumpulan  data  dengan  cara  mengadakan  pengamatan  secara  langsung  terhadap objek kegiatan yang berhubungan dengan penelitian.
c) Melakukan pengukuran pada Photovoltaic.
- Mengklasifikasikan data pengukuran yang telah didapat dari pengukuran di lapangan.
-  Menganalisis  pengaruh  sudut  kemiringan  terhadap  arus  keluaran  pada  photovoltaic menggunakan ms excel.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Penelitian
Hasil  pengukuran  intensitas  cahaya  matahari,  tegangan,  arus,  dan  daya  pada  sudut kemiringan  9 0 ditampilkan  pada  tabel  1.  Hasil  tersebut  memperlihatkan  bahwa  semakin besar  intensitas  cahaya  yang  diterima  panel  surya,  maka  tegangan,  arus,  dan  daya  yang dihasilkan juga semakin tinggi. Intesitas cahaya terbesar diperoleh pada pukul 12.00 yaitu sebesar  1027.7  (W/m 2 ).  Besarnya  intensitas  cahaya  tersebut  berimbas  terhadap  nilai tegangan,  arus,  dan  daya  yang  menunjukan  bahwa  pada  pukul  12.00  terjadi  peningkatan tertinggi. Nilai tertinggi tersebut masing-masing tegangan 15.9 Volt, arus 2.53 Amper, dan daya  39.43  Watt.  Setelah  pukul  12.00  nilai  tegangan,  arus,  dan  daya  menurun  seiring dengan penurunan intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya.
Tabel 1. Pengambilan Dan Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari Terhadap Arus
Dan Tegangan Pada Sudut Kemiringan 9 0 . NO Waktu (Pukul) Intensitas Cahaya (W/m 2 ) Tegangan (V) Arus (I) Daya (Watt) 1 09.00 804.5 13.2 1.42 18.74 2 10.00 849.5 13.9 2.21 30.72 3 11.00 932.1 14.6 2.52 36.79 4 12.00 1027.7 15.9 2.53 39.43 5 13.00 1011.1 15.4 2.49 38.346 6 14.00 917.5 13.8 2.32 32.016 7 15.00 813.5 12.1 1.98 23.958 8 16.00 604.6 11.2 1.01 11.312
Sumber: Hasil pengolahan data.
Untuk  hasil  pengukuran  intensitas  cahaya,  tegangan,  arus,  dan  daya  pada  sudut kemiringan 12 0 ditampilkan pada tabel 2. Semakin bertambahnya waktu, Intensitas cahaya juga semakin besar. Puncaknya intensitas cahaya terbesar diperoleh pada pukul 12.00 yaitu sebesar 1028.8 W/m 2 . Hal tersebut diikuti oleh nilai tegangan, arus, dan daya, dimana nilai tertingginya  diperoleh  pada  pukul  12.00.  Nilai  masing-masing  dituliskan  tegangan  16.1
volt,  arus  2.59  amper,  dan  daya  41.70  watt.  Pada  pukul  13.00-16.00  nilai  tegangan,  arus dan daya semakin menurun diakibatkan intesitas cahaya yang semakin menurun.
Tabel 2. Pengambilan Dan Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari Terhadap Arus
Dan Tegangan Pada Sudut Kemiringan 12 0 . NO Waktu (Pukul) Intensitas Cahaya (W/m 2 ) Tegangan (V) Arus (I) Daya (Watt) 1 09.00 806.7 13.6 1.48 20.13 2 10.00 850.3 14.3 2.23 31.89 3 11.00 934.2 15.1 2.57 38.81 4 12.00 1028.8 16.1 2.59 41.70 5 13.00 1013.2 15.9 2.57 40.863 6 14.00 916.7 14.1 2.34 32.994 7 15.00 815.7 12.5 2.10 25.000 8 16.00 606.7 11.6 1.02 11.832
Sumber: Hasil pengolahan data
Hasil  pengukuran  intesitas  cahaya,  tegangan,  arus  dan  daya  pada  sudut  kemiringan panel surya 15 0 ditampilkan pada tabel 3. Seperti halnya pada kemiringan 9 0 dan 12 0 , untuk kemiringan 15 0 juga menunjukan fenomena yang sama, dimana intensitas cahaya terbesar diperoleh  pada  pukul  12.00  yaitu  sebesar  1029.7  W/m 2 .  Nilai  tegangan,  arus,  dan  daya tertinggi juga diperoleh pada pukul 12.00, dimana nilai masing-masing dituliskan tegangan 16.8  volt,  arus  2.61  amper,  dan  daya  43.85  watt.  Untuk  waktu  setelah  pukul  12.00  nilai tegangan, arus, dan daya mengalami penurunan seiring melemahnya intensitas cahaya yang diterima panel surya.
Tabel 3. Pengambilan Dan Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari Terhadap Arus Dan Tegangan Pada Sudut Kemiringan 15 0 . NO Waktu (Jam) Intensitas
Cahaya (W/m 2 ) Tegangan (V) Arus (I) Daya (Watt) 1 09.00 807.8 13.7 1.49 20.41 2 10.00 852.1 14.5 2.25 32.63 3 11.00 936.3 15.6 2.58 40.25 4 12.00 1029.7 16.8 2.61 43.85 5 13.00 1015.1 16.3 2.58 42.054 6 14.00 918.8 14.6 2.37 34.602 7 15.00 817.8 12.8 2.10 26.88 8 16.00 608.3 11.9 1.06 12.614
Sumber: Hasil pengolahan data.

## Pembahasan
Daya  yang  dihasilkan  panel  surya  pada  masing-masing  sudut  kemiringan  panel  surya  9 0 , 12 0 ,  dan  15 0 ditampilkan  pada  gambar  3.  Daya  tertinggi  diperoleh  pada  waktu  pengujian pukul 12.00 untuk semua sudut kemiringan. Nilai masing-masing daya untuk setiap sudut kemiringan dituliskan 9 0 sebesar 39.43 watt, 12 0 sebesar 41.70 watt, dan 15 0 sebesar 43.85 watt. Hasil ini menunjukan bahwa semakin besar sudut kemiringan yang diterapkan maka
semakin  besar  pula  daya  yang  diperoleh.  Perubahan  nilai  daya  output  yang  dihasilkan tergantung  besaran  Intensitas  radiasi  matahari  yang  diterima  oleh  panel  surya.  Semakin besar  intensitas  radiasi  yang  diterima  maka  daya  yang  dapat  dihasilkan  oleh  sistem  juga semakin  besar  karena  energi  matahari  merupakan  sumber  utama  dari  pembangkitan menggunakan  teknologi  photovoltaic.  Hal  tersebut  sebut  sejalan  dengan  penelitian  yang pernah  dilakukan  sebelumnya  mengenai  variasi  sudut  kemiringan  modul  PV,  Perubahan intensitas cahaya sangat berpengaruh terhadap kuat dan lemahnya tegangan yang diterima panel sel surya dan perubahan terhadap sudut datang sinar matahari berpengaruh terhadap besar kecilnya tengangan (Bahari et al., 2017).
Sumber: Hasil pengolahan data
Gambar 3. Perbandingan daya untuk setiap sudut kemiringan

## KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  instalasi  pembangkit  listrik  tenaga  surya  kapasitas  50  WP  dapat diambil  kesimpulan  bahwa  daya  output  tertinggi  terjadi  pada  sudut  kemiringan  15 o dan pada jam 12:00 dengan nilai sebesar 43.85 Watt, kemudian yang kedua terjadi pada sudut kemiringan  12 o dan  pada  jam  12:00  dengan  nilai  sebesar  41.70  Watt,  kemudian  daya output terendah terjadi pada sudut kemiringan 9 o dan pada jam 12:00 dengan nilai sebesar 39.43 Watt.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdul  Kodir  Albahar  Dan  Mohammad  Faizal  Haqi.  (2020).  Pengaruh  Sudut  Kemiringan Panel Surya (PV) Terhadap Daya Keluaran. Journal Ilmiah Elektrkrisna , 8 (3), 115. Bahari,  S.,  Laka,  A.,  &  Rosmiati.  (2017).  Pengaruh  Perubahan  Arah  Sudut  Sel  Surya Menggunakan  Energi  Matahari  Intensitas  Cahaya  Terhadap  Tegangan. Semnastek , November , 1–8.
Božiková,  M.,  Bilčík,  M.,  Madola,  V.,  Szabóová,  T.,  Kubík,  Ľ.,  Lendelová,  J.,  & Cviklovič,  V.  (2021).  The  effect  of  azimuth  and  tilt  angle  changes  on  the  energy balance  of  photovoltaic  system  installed  in  the  southern  slovakia  region. Applied Sciences (Switzerland) , 11 (19). https://doi.org/10.3390/app11198998
Mamun, M. A.  A.,  Islam, M. M.,  Hasanuzzaman, M., & Selvaraj, J. (2022). Effect of tilt angle  on  the  performance  and  electrical  parameters  of  a  PV  module:  Comparative indoor  and  outdoor  experimental  investigation. Energy  and  Built  Environment , 3 (3),
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 D ay a (W at t) Waktu (Jam) Sudut 15 Derajat Sudut 12 Derajat
Sudut 9 Derajat
278–290. https://doi.org/10.1016/j.enbenv.2021.02.001 Pandria, T. M.  A., & Mukhlizar,  M. (2018). Penentuan Kemiringan Sudut Optimal Panel
Surya. Jurnal Optimalisasi , 3 (5). https://doi.org/10.35308/jopt.v3i5.277
Pangestuningtyas,  D.  .,  Hermawan,  H.,  &  Karnoto,  K.  (2020).  Analisis  sudut  panel  solar cell terhadap daya output dan efisiensi yang dihasilkan. Turbo : Jurnal Program Studi Teknik Mesin , 8 (2), 0–7.
Pido, R. (2019). Analisa Pengaruh  Kenaikan Temperatur Permukaan Solar Cell Terhadap Daya Output. Gorontalo Journal of Infrastructure and Science Engineering , 2 (2), 24. https://doi.org/10.32662/gojise.v2i2.683
Pido,  R.  (2021).  ANALISIS  PERPINDAHAN  PANAS  PADA  PHOTOVOLTAIC TERHADAP SUHU YANG DIHASILKAN. GOJISE , IV (2), 45–75. https://scholar.google.com/citations?view_op=view_citation&hl=id&user=uETJrxoA AAAJ&citation_for_view=uETJrxoAAAAJ:eQOLeE2rZwMC
Sado, K. A., Hassan, L. H., & Sado, S. (2021). Photovoltaic panels tilt angle optimization.
E3S Web of Conferences , 239 . https://doi.org/10.1051/e3sconf/202123900019 Tamimi,  S.,  Indrasari,  W.,  &  Iswanto,  B.  H.  (2016). Optimasi  Sudut  Kemiringan  Panel Surya  Pada  Prototipe  Sistem  Penjejak  Matahari  Aktif . V ,  SNF2016-CIP-53- SNF2016-CIP-56. https://doi.org/10.21009/0305020111