PENGEMBANGAN KOMPOR LISTRIK BERBASIS SOLAR PANEL SEBAGAI ALTERNATIF PENGGANTI KOMPOR GAS

PROPOSAL

PENGEMBANGAN KOMPOR LISTRIK BERBASIS SOLAR PANEL

SEBAGAI ALTERNATIF PENGGANTI KOMPOR GAS

Disusun Oleh :

MANIZAR          NIM : 12041010

BIDANG STUDI TEKNIK SISTEM TENAGA

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BHAYANGKARA SURABAYA

2016

ABSTRAK

Dewasa ini kebutuhan manusia akan energi fosil makin meningkat, dan cadangannya pun berangsur menipis setiap tahun. Konsumsi BBM,LPG dan batubara makin meningkat tiap tahun tanpa diimbangi dengan sumberdaya baru dari energi fosil dikarenakan membutuhkan waktu yang sangat lama, untuk itu perlu pemberdayaan energi baru dan terbarukan semisal pemanfaatan angin, arus air dan tenaga surya.Untuk itu dalam proposal ini kami mencoba untuk mengembangkan sumber energi baru dan terbarukan berupa pemanfaatan energi matahari ( sinar matahari ) sebagai alternatif energi atau umum disebut solar cell / panel surya.Dalam hal ini kami mencoba menyajikan pemanfaatan energi surya sebagai sumber penghasil listrik untuk kemudian dapat dimanfaatkan sebagai sumber tenaga pada kompor listrik, ini bertujuan untuk dapat mengurangi penggunaan kompor minyak ataupun LPG.Pemanfaatan energi surya sendiri dewasa ini sudah banyak digunakan, namun kami mencoba menyajikan penggunaan tenaga surya tersebut sebagai bentuk alternatif dari energi fosil yang digunakan untuk keperluan memasak pada rumah tangga.

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang Masalah

Tingginya konsumsi dari penggunaan bahan bakar berbasis fosil dapat berdampak pada habisnya sumberdaya tersebut suatu saat nanti, belum lagi energi fosil membutuhkan waku yg sangat lama untuk proses terbentuknya, dan membutuhkan biaya yang sangat besar untuk melakukan proses produksinya. Untuk itu perlu adanya pengembangan energi baru dan

terbarukan sebagai sumber energi alternatif.Didalam penelitian ini kami mencoba mengembangkan energi alternatif dari sinar matahari / sollar cell sebagai sumber energi

yang dapat menghasilkan energi listrik ( DC ) untuk kemudian di ubah sebagai smber energi bagi kompor listrik ( AC ).Dalam hal ini kami mencoba menjadikan listik hasil dari sollar cell untuk menggatikan penggunaan bahan bakar fosil ( BBM / LPG ) yang umumnya digunakan untuk kompor dalam kebutuhan rumah tangga sehari-hari.

1.2.  Perumusan Masalah

Penelitian ini dimaksudkan untuk :

a.    Mengetahui kelayakan kompor listrik berbasis tenaga surya sebagai alternatif dari kompor LPG.

b.    Pengembangan dari potensi sumber daya listrik berbasis tenaga surya beserta aplikasinya.

1.3.   Tujuan

Penelitian ini memiliki tujuan yaitu:

a.       Mencari alternatif energi selain energi fosil sebagai sumber energi untuk kebutuhan rumah tangga, dalam hal ini kompor listrik berbasis tenaga surya.

b.      Mensimulasikan cara kerja sistem sollar cell pada aplikasi kompor listrik beserta perhitungan rencananya

1.4.  Luaran Yang Diharapkan

Penelitian ini memiliki potensi luaran yang akan dituju yaitu :

a.       Publikasi artikel penelitian ilmiah di tingkat nasional dan internasional.

b.      Desain system kompor listrik berbasis tenaga surya ini dapat diproduksi secara masal.

1.5.  Kegunaan

Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya :

a.       Sebagai bahan masukan bagi perkembangan aplikasi panel surya sebagai energi alternatif dan aplikatif.

b.      Menambah pengetahuan tentang energi baru dan terbarukan, khususnya panel surya beserta aplikasinya.

.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Panel surya

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi Matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.Dalam system PLTS kita memerlukan beberapa komponen lain :

1.      Charge controller

2.      Power inverter

3.      ACCU / Batre

2.1.1. Charge controller

Solar charge controller, adalah komponen penting dalam Pembangkit Listrik Tenaga Surya.Solar charge controller berfungsi untuk:

· Charging mode: Mengisi baterai(kapan baterai diisi, menjaga pengisian kalau baterai penuh).

· Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke beban diputus kalau baterai sudah mulai 'kosong').Charging Mode Solar Charge Controller Dalam charging mode, umumnya baterai

diisi dengan metoda three stage charging:

· Fase bulk: baterai akan di-charge sesuai dengan tegangan setup (bulk -antara 14.4 -14.6 Volt) dan arus diambil secara maksimum dari panel surya / solar cell.Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase absorption.

· Fase absorption: pada fase ini, tegangan Baterai akan dijagasesuai dengan tegangan bulk, sampai solar charge controller timer (umumnya satu jam) tercapai,arus yang dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.

· Fase flloat: baterai akan dijaga pada tegangan float setting (umumnya 13.4 -13.7 Volt). Beban yang terhubung ke baterai dapat menggunakan arus maksimun dari panel surya / solar cell pada stage ini.

Sensor Temperatur Baterai

Untuk solar charge controller yang dilengkapi dengan sensor temperatur baterai.Tegangan charging disesuaikan dengan temperatur dari baterai. Dengan sensor ini didapatkan optimun dari charging dan juga optimun dari usia baterai.Apabila solar charge controller tidak memiliki sensor temperature baterai,maka tegangan charging perlu diatur, disesuaikan dengan temperatur lingkungan dan jenis baterai.

2.1.2. Power inverter

Power inverter adalah suatu alat elektronik yang bisa merubah arus/tenaga aki menjadi arus listrik PLN, sehingga fungsi power inverter adalah sebagai listrik  cadangan karena apabila arus aki/tenaga dari aki sudah habis/kosong maka aki yang sudah kosong perlu diisi ulang kembali dengan alat yang bernama charger aki atau bisa juga mengecas aki dengan solar panels.

Power inverter juga ada 2 macam:

1. Power inverter dengan charger aki

2. Power inverter tanpa charger aki

Power inverter yang dilengkapi charger aki ini sudah satu paket dengan charger aki sehingga selain bisa merubah arus aki menjadi PLN maka juga bisa untuk mengecas aki. Namun perlu diingat power inverter yang dilengkapi charger aki ini tetap membutuhkan listrik PLN untuk mengecas aki karena memang power inverteryang dilengkapi charger aki ini bukanlah pembangkit listrik.Bagi orang awam biasanya output inverter dimasukkan input charger aki dengan tujuan agar bisa mengecas tanpa listrik PLN dan tanpa panel surya, namun yang terjadi adalah power inverter akhirnya meletus/meledak karena kesalahan berpikir orang awam tersebut. Perlu dicatat bahwa power inverter bukanlah pembangkit listrik. fungsi power inverter hanyalah merubah arus aki menjadi PLN dan untuk mengecas aki tetap membutuhkan charger aki yang dialiri dari arus PLN.

2.2. Landasan Teori

2.2.1. Rencana perancangan system kompor listrik dengan panel surya

Skema di atas adalah gambar sederhana dari perencanaan sistem solar energi sebagai sumber energi kompor listrik.Untuk itu perlu melakukan analisa hitung perencanaan kompor listrik, dengan ini kami mencoba melakukan analisa pada kompor listrik 1 (satu) tungku dengan daya maksimal 600 watt.Dengan perincian sebagai berikut :Sebuah kompor listrik dengan daya 600 watt, asumsi penggunaan 5 jam/hari. Jadi energy yang dibutuhkan = 600 watt x 1 jam = 600 watt hour (Wh).

-       Kompor listrik

-       Sistem pemanasan dengan kawat koil elemen

-       Body plat besi

-       Daya bisa diatur antara 300

-       600 W

Panel surya

Energi / jam efektif sinar matahari = 600 Wh / 5 jam = 120 watt Dalam hal ini kami menggunakan panel surya 120 Wp,dengan panel surya 100 W + 20 W dipasang seri. Maka selama sehari dengan waktu efektif penyimpanan 5 jam/hari,panel listrik ini mampu mensuplay kebutuhan listrik sebesar 120 watt x 5 jam = 600 watt/jam.

Daya Beban

Setelah mengetahui kapasitas panel surya yang terpasang, langkah selanjutnya yang dilakukan adalah menentukan daya maksimal yang bisa dipakai beban. Dari besarnya daya yang dihasilkan panel surya bisa diketahui besarnya berapa daya maksimal yang dapat digunakan beban. Panel surya yang terpasang dapat menghasilkan daya maksimal 120Watt selama 5 jam penyinaran matahari. PLTS yang dirancang mensuplai sebesar 100% dari energi keseluruhan. Karena rugi-rugi (losses)dianggap 15% (Bien, Kasim, & Wibowo, 2008:41 dalam bukunya Mark Hankins, 1991: 68), sehingga besar energi beban mampu disuplai oleh PLTS adalah sebesar:

EB= EP-rugi-rugi system

    = EP-(15% x EP)

    = 120 Watt jam -(15% x 120Wattjam)

    = 102 Watt jam

Keterangan :

EB = Energi beban (Wattjam)

EP = Energi panel surya (Wattjam)

Jadi total energi sistem yang digunakan sebesar 102 Wh.

Kebutuhan Baterai

Battery yang digunakan adalah battery yang khusus untuk solar system, dari jenis Seak Lead Acud (SLA) atau Valve Regulated Lead Acid (VRLA).Ukuran battery ditentukan berdasarkan tegangan dalam satuan Volt (V) dan daya dalam satuan Ampere Jam (AH), dipasaran yang umum digunakan adalah battery dengan daya 12V atau 24 Volt.Kebutuhan battery harus juga mempertimbangkan hari otonomi, atau hari-hari dimana matahari tidak bisa terbit karena cuaca, biasanya diperhitungkan agar system tetap aktif walaupun cuaca mendung, sehingga PV system tidak bisa mengkonversi daya matahari adalah selama 3 hari, karenanya kebutuhan daya perhari harus dikalikan dengan 3. Disamping itu juga harus diperhitungkan faktor efesiensi battery dan pada saat pemakaian battery tidak boleh dipakai sampai semua daya habis.

BAB 3. METODE PENELITIAN

3.1.  Bahan penelitian

Dengan menggunakan panel surya sebagai sumber energi, maka perlu kita lakukan pengujian pada kemampuan aki sebagai back up source saat panel surya tidak berfungsi.

3.2.  Peralatan penelitian

Penghitungan daya aktual yang dapat dihasilkan system panel surya dengan AVO meter, dan mengetahui kemampuan kerja kompor listrik saat panel surya tidak berfungsi (keadaan hujan / malam hari) dimana kompor

menggunakan daya yg dihasilkan AKI.

3.3.  Cara kerja

a.    Analisis data dan penghitungan kebutuhan panel surya.

b.    Pengumpulan material projek panel surya.

c.    Konstruksi system panel surya pada rumah tangga.

d.    Penentuan titik / lokasi pemasangan panel surya.

e.    Penggecekan output voltage dan ampere pada panel surya (sampai posisi aki terisi penuh).

f.     Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by solar cell(mengecek output pada kompor listrik) apakah terjadi drop tegangan.

g.    Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by ACCU (mengecek kemampuan aki sebagai back up source) sampai aki dalam keadaan kosong (mengetahui lama pemakaian, apakah sesuai dengan perhitungan).

h.    Diagram alir penelitian.

3.4.  Cara Analisis Data

a.       Menganalisis stabilitas output voltase dan arus pada panel surya sebagai sumber voltase dan arus listrik.

b.      Menganalisis stabilitas voltase dan arus pada kompor listrik, serta kemampuan kompor dari segi fungsi.

c.       Menganalisis kemampuan ACCU/Batre sebagai penyimpan arus listrik saat panel surya tidak beroperasi (daya tahan ACCU).