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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar