Available via license: CC BY 4.0
Content may be subject to copyright.
Bambang Hari Purwoto, Efisiensi Penggunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif
10
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.
Jurnal Emitor Vol.18 No. 01 ISSN 1411-8890
11
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 controller, 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
Bambang Hari Purwoto, Efisiensi Penggunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif
12
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.
Jurnal Emitor Vol.18 No. 01 ISSN 1411-8890
13
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%
tahun 1
tahun 2
tahun 3
tahun 4
tahun 5
tahun 6
tahun 7
tahun 8
tahun 9
tahun 10
Persentase Penghematan Biaya
Penggunaan Panel Surya
dibanding Genset
Tingkat
Penghe
matan
Bambang Hari Purwoto, Efisiensi Penggunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif
14
[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.