(REVIEW JURNAL SKRIPSI) "PEMANFAATAN TENAGA SURYA MENGGUNAKAN RANCANGAN PANEL SURYA BERBASIS TRANSISTOR 2N3055 DAN THERMOELECTRIC COOLER"

PEMANFAATAN TENAGA SURYA MENGGUNAKAN RANCANGAN PANEL SURYA BERBASIS TRANSISTOR 2N3055 DAN THERMOELECTRIC COOLERPEMANFAATAN TENAGA SURYA MENGGUNAKAN RANCANGAN PANEL SURYA BERBASIS TRANSISTOR 2N3055 DAN THERMOELECTRIC COOLER

Aldian Sugiana Kartaatmaja

Program Studi Pendidikan Teknik Elektro FTI UG

Jl. Margonda Raya No. 100, Pondok Cina

Telp. (021) 7868 1112

Email : kartaatmajaaldian@gmail.com

ABSTRAK

            Membuat Energi Alternatif dengan memanfaatkan cahaya matahari dan panasnya matahari oleh Panel Surya berbasis transistor 2N3055 dan thermoelectrik cooler (TEC). Pembuatan alat ini menggunakan komponen bekas yang tidak terpakai. Dalam pembuatan ini TEC diuji dengan sumber air panas. Hasil dari percobaan yang dilakukan TEC menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan panel surya. Yaitu untuk satu keping solar cell monocrystalline dengan ukuran 118x63 mm menghasilkan energi listrik sebesar 5 volt 125 mA atau 0,625 VA, sedangkan dengan menggunakan 2 keping TEC ukuran 80x40 mm dapat menghasilkan energi listrik sebesar 5 volt dan ≈300 mA. Dari hasil penelitian yang didapat bahwa menggunakan Transistor 2n3055 dan TEC lebih efisien dan ekonomis karena tekonologi tersebut dapat dikembangkan untuk menghasilkan hasil yang lebih besar lagi tanpa harus mengeluarkan biaya yang besar.

Kata kunci: energi alternatif, panel surya, transistor 2N3055, thermoelectric cooler

PENDAHULUAN

            Semakin hari teknologi terus berkembang dan dapat memudahkan manusia untuk melakukan aktifitas. Memanfaatkan sumber tenaga alam sebagai sumber alternatif adalah hal yang efisien. Disisi lain tanpa harus mengeluarkan beban yang lebih banyak untuk membuat alat tersebut. Pemanfaatan Panel Surya di kehidupan sehari-hari sudah sering dapat dijumpai. Terlebih lagi karena negara Indonesia adalah negara yang beriklim tropis, memiliki musim kemarau, dimana matahari akan terus mengisi siang hari. Sayang sekali jika sumber alam yang bisa dimanfaatkan disia-siakan. Untuk memanfaatkan sumber energi matahari dibutuhkan sebuah alat untuk merubah energi cahaya atau panas menjadi energi listrik. Keterbatasan biaya menjadi faktor mengapa tidak kebanyakan konsumen memakai panel surya, karena harganya yang cukup mahal jika membelinya sudah siap pakai. Jika semakin besar daya yang diperlukan juga akan semakin besar harga yang harus dikeluarkan untuk membeli alat tersebut. Juga dengan air panas yang kita pakai yang sebenarnya bisa dimanfaatkan sebagai sumber listrik.

            Dari permasalahan tersebut, penulis membuat alat PLTS berbasis Transistor 2n3055 dan Thermoelectric Cooler sebagai penghasil energi listrik yang ekonomis dengan memanfaatkan barang tidak terpakai untuk mengkonversi energi cahaya matahari dan energi panas air menjadi energi listrik.

            Alat ini dibuat untuk mengoptimalkan komponen transistor 2N3055 dan Thermoelectric Cooler (TEC). Karena selama ini yang kita ketahui dalam penggunaannya, transistor 2N3055 dan TEC memanfaatkan energi listrik. Transistor 2N3055 dan TEC yang digunakan adalah komponen yang sudah tidak terpakai namun masih layak digunakan untuk keperluan pembuatan panel surya yang tidak hanya memanfaatkan energi matahari yang berupa cahaya matahari, tetapi juga memanfaatkan energi panas dari matahari dan juga sumber air panas, dalam penelitian ini transistor 2N3055 dan TEC akan digunakan untuk menghasilkan energi listrik.

            Transistor 2n3055 memiliki prinsip kerja dapat menghasilkan listrik sama seperti solar cell pada umumnya. Sedangkan Thermoelectric Cooler (TEC) dalam menghasilkan energi listrik bekerja dengan mengkonversi energi panas menjadi.

METODE PEMBUATAN ALAT

            Penulis mengembangkan berbagai riset yang telah dilakukan. Dari pengembangan-pengembangan yang telah dilakukan dihasilkan sebuah produk berdasarkan tujuan yang ingin dicapai dan tentunya masih bisa dikembangkan untuk penyempurnaan selanjutnya. Metode yang penulis lakukan untuk membuat adalah sebagai berikut :

1. Perencanaan Desain Panel Surya

            Rancangan panel surya menggunakan komponen-komponen transisitor 2N3055 yang memanfaatkan cahaya matahari untuk menghasilkan energi listrik(1) ditunjukan oleh gambar 1. Sedangkan permukaan panel surya yang terbuat dari baja sehingga menyerap panas matahari(2). Di bawah permukaan tersebut terdapat thermoelectric cooler (TEC) sebagai penghasil energi listrik dengan memanfaatkan panas dari permukaan plat baja untuk memanaskan permukaan panas Thermoelectric Cooler (TEC).

1	2

Gambar 1. Rancangan desain panel surya

2. Pembuatan Panel Surya

            Pembuatan panel surya ini yaitu menggunakan bahan dasar komponen transistor 2N3055 yang berbahan dasar germanium dan Thermoelectric Cooler (TEC) yang sudah tidak terpakai. Dan transistor 2N3055 dan Thermoelectric Cooler (TEC)  pada gambar 2 dirangkai secara seri-paralel untuk mendapatkan tegangan dan arus yang diinginkan.

Gambar 2. Rangkaian hubungan seri-paralel

            Gambar 3 meperlihatkan alat panel surya dan TEC. Thermoelectric Cooler (TEC) bekerja dengan suhu untuk menghasilkan energi listrik, sehingga pada saat sisi permukaan panas ini menerima panas, sisi permukaan dingin TEC tidak boleh ikut panas, maka dibutuhkan heatsink sebagai pendingin dan tuas sebagai kontrol agar sisi permukaan dingin TEC tetap dingin.

Gambar 3. Proses pembuatan solar panel

3. Pengukuran Output Tegangan dan Arus Litrik

Dalam tahapan ini dilakukan pengujian sementara untuk mengetahui ketercapaian hasil dari pembuatan alat, sehingga dapat ditemukan kelemahan, maka dilakukan perbaikan dan pengembangan alat. Dapat dilihat pada gambar 4, angka yang dihasilkan.

Gambar 4. Hasil pengujian sementara (avometer kuning menunjukkan tegangan dalam V, avometer hitam menunjukkan arus dalam mA)

4.  Penyempurnaan Panel Surya

Penyempurnaan pembuatan panel surya ini buat berhasil menghasilkan energi listrik, hanya saja cara kerja alat ini masih manual, sehingga agar alat ini tidak dapat bekerja secara otomatis. Diperlukan tuas yang bekerja secara otomatis pula sebagai kontrol panel surya ini. Gambar 5 memperlihatkan sebagai penggeraknya adalah tuas dan cara kerja panel surya dengan tuas otomatis menggunakan aqua bucket.

B

A

Gambar 5. Posisi tuas ketika aqua bucket terisi air

C          _D

Gambar 6. Desain cara kerja panel surya. C (hot side panel surya), D (transistor 2N3055 yang menerima cahaya matahari)

Gambar 6. adalah aqua bucket akan diisi oleh air kemudian perlahan-lahan akan menggerakkan tuas bagian B terangkat ke atas seperti pada gambar 9. setelah itu, ketika air di aqua bucket terisi penuh akan membuat air di dalam aqua bucket tumpah, sehingga mengakibatkan tuas bagian B akan kembali ke posisi semula dan begitu seterusnya sebagai kontrol otomatis pada panel surya. Tuas ini akan menyebabkan pendingin yang berada di bagian B akan menempel pada permukaan dingin TEC. Sedangkan permukaan panas TEC menjadi panas dikarenakan menempel pada permukaan panel surya yang terbuat dari baja (hot side) seperti terlihat pada gambar 10. Perbedaan suhu dari kedua permukaan TEC tersebut mengakibatkan komponen TEC menghasilkan energi listrik. Total hasil energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya merupakan gabungan dari energi listrik yang dihasilkan oleh TEC dan transistor 2N3055 yang dirangkai seri-paralel.

Setelah selesai dilakukan realisasi pembuatan tuas otomatis sesuai dengan rancangan panel surya pada gambar 7. serta mempersiapkan alat-alat yang diperlukan untuk pengujian akhir, seperti baterai untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan panel surya, inverter pengubah DC ke AC dan lampu sebagai tes untuk uji coba ke beban.

Gambar 7. Pembuatan tuas otomatis menggunakan aqua bucket

Energi listrik yang dihasilkan panel surya dirancang sesuai dengan kapasitas baterai yang digunakan yaitu sebesar 6 V. Untuk keperluan uji coba ke beban dengan kebutuhan AC, maka dari sumber energi listrik yang dihasilkan panel surya ini diubah ke AC dengan menggunakan inverter. Inverter yang digunakan adalah inverter dengan spesifikasi tegangan 6 V DC ke 220 V AC. Gambar 8 adalah rangkai inverter dengan baterai.

Gambar 8. Inverter dan baterai

5.        Pengujian Akhir

Untuk mengetahui keberhasilan dari panel surya yang telah dibuat khususnya difokuskan pada besar tegangan dan arus listrik yang dihasilkan, sehingga pada adalah tahap terakhir baterai yang semula dalam keadaan kosong menjadi terisi kembali oleh energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya ini. Dan tegangan DC dari baterai diubah ke tegangan AC oleh inverter sehingga dapat memberikan daya pada beban lampu yang membutuhkan tegangan AC sebagai input tegangannya Hasilnya pada gambat 9.

Gambar 9. Hasil Pengujian Alat

Dan untuk pemanfaatan sumber air panas untuk menghasilkan energi listrik dengan menggunakan komponen TEC. Hasil keluaran tegangan dan arus listrik pada kedua percobaan diperoleh keunggulan lain dan alternatif lain untuk pengembangan selanjutnya. Dapat dilihat pada gambar 10.

Gambar 9. Uji coba TEC sebagai penghasil energi listrik menggunakan sumber air panas

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dari 1 buah transistor 2N3055 dengan memanfaatkan cahaya matahari pada siang hari adalah sebesar 0,4 V sampai dengan 0,58 V dan 0,1 mA sampai dengan 1,8 mA. Adapun energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya (menggunakan komponen 2N3055 dan TEC) ini disimpan di dalam baterai 6 volt, 1300 mA kemudian di ubah menjadi AC 220 V dengan menggunakan inverter DC ke AC sehingga dapat menyalakan beban.

Tabel 1 adalah tabel data keluaran tegangan dan arus listrik dari panel surya yang telah dibuat dengan menggunakan komponen dasar 2N3055 dan TEC dengan sumber energi matahari.

Tabel 1. Data keluaran tegangan dan arus listrik panel surya (menggunakan komponen 2N3055 dan TEC) dengan sumber energi matahari.

No	Suhu Lingkungan (ºC)	Tegangan (V)	Arus (mA)
1	28	5,59	86,3
2	30	5,85	98,2
3	34	6,24	105
4	37,5	6,5	111
5	39	6,53	125

Sedangkan energi listrik yang dihasilkan oleh Thermoelectric Cooler (TEC) dengan sumber air panas, menghasilkan tegangan dan arus listrik sebagai berikut.

Tabel 2. Data keluaran tegangan dan arus listrik dengan sumber air panas menggunakan 3 buah komponen Thermoelectric Cooler (TEC) yang disusun seri.

No	Media yang digunakan	Tegangan (V)	Arus (mA)
1Sisi atas air panas, sisi bawah air biasa		7,4	≈300

Tabel 3. Data keluaran tegangan dan arus listrik dengan sumber air panas menggunakan 2 buah komponen Thermoelectric Cooler (TEC) yang disusun seri.

No	Media yang digunakan	Tegangan (V)	Arus (mA)
1Sisi atas air panas, sisi bawah air biasa		5	≈300

Tabel 3 menunjukkan bahwa TEC lebih besar menghasilkan energi listrik bila dibandingkan dengan solar cell. Satu keping solar cell monocrystalline dengan ukuran 118 x 63 mm menghasilkan energi listrik sebesar 5 volt 125 mA atau 0,625 VA. Sedangkan hanya dengan menggunakan 2 keping TEC bekas ukuran 80 x 40 mm dengan air panas sebagai sumber panasnya dapat menghasilkan energi listrik sebesar 5 volt dan ≈300 mA. Selain itu apabila dilihat dari segi ekonomis TEC juga lebih ekonomis.

Dari perecobaan dengan metode yang telah dilakukan diperoleh beberapa keunggulan sebagai berikut:

1)      Ekonomis karena dapat menggunakan komponen bekas dan lebih murah dari solar cell

2)      Menjadi energi alternatif yang renewable.

3)      Meskipun dari hasil pengujian akhir perbandingan antara menggunakan sumber air panas menghasilkan energi listrik lebih besar dibandingkan dengan menggunakan energi matahari, tetapi dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan untuk pengembangan selanjutnya, sehingga didapatkan suatu desain panel surya yang lebih efektif mengingat energi yang dihasilkan Thermoelectric Cooler (TEC) ini masih dapat menghasilkan energi listrik yang lebih besar lagi.

4)      Menjadi salah satu energi ramah lingkungan karena tidak menghasilkan polusi.

5)      Dapat dikembangkan pada skala besar selain memanfaatkan panas matahari dapat juga dengan memanfaatkan sumber air panas yang tersedia di alam.

6)      Transistor 2N3055 bisa dimanfaatkan untuk keperluan energi listrik yang kecil.

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian panel surya yang dibuat ini, diperoleh hasil bahwa transistor 2N3055 dan Thermoelectric Cooler (TEC) bekas sebagai komponen dasar pembuatan panel surya, dapat dijadikan sebagai salah satu energi alternatif dimana panel surya ini tidak hanya memanfaatkan cahaya matahari saja, tetapi juga dapat memanfaatkan panas matahari. Selain itu, setelah dilakukan eksperimen lain terhadap dua buah TEC yang memanfaatkan sumber air panas sebagai pengembangan dari panel surya yang telah dibuat, diperoleh bahwa penggunaan komponen TEC dapat menghasilkan energi listrik dua kali lipat lebih besar dibandingkan solar cell tipe monocrystalline. Sehingga Thermoelectric Cooler

(TEC) bisa dikembangkan lebih jauh, mengingat energi yang dihasilkan Thermoelectric Cooler (TEC) ini masih dapat menghasilkan energi listrik yang lebih besar lagi.

REFERENSI

[1]          Gutierrez, F dan Mendez, F. (2008). Generation Minimization of a Thermoelectric Cooler, The Open Thermoelectric Journal Vol.2, hlm. 79-80.

[2]          Malvino (1981). Prinsip-prinsip Elektronik. Jakarta: Erlangga.

[3]          Marsudi, Djiteng (2005). Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta: Erlangga.

[4]          Mastbergen, Dan dan Dr. Bryan Willson. Tanpa Tahun. Generating Light from Stoves using a Thermoelectric Generator. Department of Mechanical Engineering Colorado State University

[5]          Ramdani, Mohamad (2008). Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga.

[6]          Stevanus, Widianto (2011). Sistem Intalasi PLTS 1000 Wp Sitting Ground Teknik Elektro UNDIP Semarang. Makalah disampaikan pada seminar kerja praktek UNDIP jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik UNDIP. Semarang.

[7]          Sukur, Edi (2004). Melirik Teknologi Termoelektrik sebagai Sumber Energi Alternatif. [Online]. Tersedia: http://www.energi.lipi.go.id./utama.cgi?cetakartikel&1091919348. [2 Juli 2013].

Semoga apa yang sudah saya tulis diatas dapat menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca, mohon dikritik dan komen jika ada yang ingin ditambahkan atau ada kesalah pahaman. Atas perhartiaannya terima kasih.