Laporan praktikum energi dan elektrifikasi pertanian ini membahas tentang pengukuran intensitas radiasi sinar matahari, pengukuran tegangan dan arus listrik pada lampu 12 volt dan 24 volt, serta pengukuran luas daun menggunakan metode transect. Mahasiswa melakukan praktikum untuk memahami cara mengukur dan menghitung nilai sinar matahari, serta mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi radiasi matahari yang diter

1. 0
LAPORAN PRAKTIKUM ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI
PERTANIAN
Diajukan untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Energi dan Elektrifikasi
PertanianJurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Jember
Oleh:
Nama : Achmad Hafirudin Ahsan
NIM : 191710201094
Kelas : TEP-A
Kelompok : 04
Acara : II (Energi Matahari)
Asisten : Imam Jazuli
LABORATORIUM ENERGI OTOMASI DAN INSTRUMENTASI
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS JEMBER
2020

2. 1
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi merupakan kebutuhan vital masyarakat, hal ini disebabkan karena
energi sangat dibutuhkan untuk menopang sumber kehidupan serta untuk
mendukung aktivitas sehari-hari. Misal, untuk memenuhi kebutuhan pokok setiap
harinya, manusia membutuhkan energi panas untuk memenuhi kebutuhan air di
perkotaan, masyarakat membutuhkan energi listrik untuk menyalakan dan
menjalankan pompa air.
Energi listrik yang digunakan oleh orang Indonesia kebanyakan berasal dari
pembangkit tenaga listrik dan menggunakan fosil sebagai bahan bakarnya. Ada
beberapa kelemahan ketika kita hendak menggunakan bahan bakar fosil ini
diantaranya adalah pada saat dilakukan pembakaran bisa menimbulkan gas rumah
kaca, sehingga menyebabkan bertambahnya konsentrasi dari gas rumah kaca di
bumi. Hal itu dapat mengakibatkan peningkatan suhu bumi dan pemanasan global.
Semakin lama suhu bumi semakin panas, sehingga manusia mau tidak mau harus
memikirkan untuk beralih dari menggunakan bahan bakar yang tidak ramah
lingkungan ke bahan bakar yang ramah lingkungan. Pemanfaatan tenaga panas
matahari bisa dijadikan pilihan.
Energi matahari yang berasal dari sinar matahari yang diterima oleh bumi
dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Sinar matahari diterima oleh alat yang
bernama panel surya, kemudian akan diubah menjadi energi listrik yang siap
dimanfaatkan. Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang
mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa
disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi
cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi
panasnya melalui sistem solar thermal.
Pemanfaatan energi matahari sebagai pembangkit listrik saat ini masih jarang
dikembangkan. Selain membutuhkan alat yang mahal, dan instalasinya yang
terlalu rumit, kurangnya informasi tentang pemanfaatan sinar matahari sebagai
pembangkit listrik. Oleh sebab itu, pentingnya pengetahuan tentang pembangkit
listrik tenaga surya bagi mahasiswa maupun masyarakat umum.

3. 2
1.2 Tujuan
Tujuan dan Manfaat dari diadakanya praktikum dan penulisan laporan
pengukuran energi matahari antara lain:
1. Mahasiswa mampu mengukur nilai intensitas radiasi sinar matahari di Jember
2. Mahasiswa mampu dan memahami cara menghitung nilai sinar matahari yang
diterima oleh Sollar cell.
3. Mahasiswa mampu menghitung jumlah radiasi dari sinar matahari yang
diterima oleh daun yang kita pilih.
4. Mahasiswa mampu mengetahui beberapa factor yang dapat menghambat
banyak radiasi ke bumi.
1.3 Manfaat
Dengan diadakannya praktikum energi matahari maka diharapkan dapat
memberikan manfaat bagi mahasiswa untuk mengetahui berbagai macam
pengetahuan tentang energi matahari dan menghitung persamaan serta dapat
merancang sebuah sistem yang dapat dimanfaatkan sebagai energi lain untuk
kehidupan.

4. 3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Energi Matahari
Menurut Richard A. M. (2018) Matahari adalah suatu bola dari awan gas
dengan suhu yang sangat panas. Suhu efektif pada permukaan besarnya 5760 K.
sedang pada inti temperaturnya dapat mencapai lebih kurang 8 x 106
sampai
dengan 40 x 106
K. Matahari adalah sumber energi kita yang paling kuat. Sinar
matahari, atau energi surya, dapat digunakan untuk pemanasan rumah,
pencahayaan dan pendinginan, pembangkit listrik, pemanas air, dan berbagai
proses industri. Sebagian besar bentuk energi terbarukan berasal baik secara
langsung atau tidak langsung dari matahari. Sebagai contoh, panas dari matahari
menyebabkan angin bertiup, memberikan kontribusi terhadap pertumbuhan pohon
dan tanaman lain yang digunakan untuk energi biomassa, dan memainkan peran
penting dalam siklus penguapan dan curah hujan yang menjadi sumber energi air.
2.2 Prinsip Kerja Solar Sel
Menurut Richard A. M. (2018) Solar cell (panel surya) merupakan salah
satu sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa
yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi
energi, dan lagi sumber energinya banyak tersedia di alam, yaitu sinar matahari,
terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari
sepanjang tahun. Panel surya adalah alat yang merubah sinar matahari menjadi
listrik melalui proses aliran-aliran elektron negatif dan positif didalam cell modul
tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan
menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi batterai / aki
sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan.

5. 4
BAB 3. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum mengenai “Energi Matahari” dilaksanakan pada Hari / tanggal
:Jum’at, 2 April 2021, Tempat :Laboratorium Energi Otomatisasi dan
Instrumentasi, Pukul :15.30 – 17.00 WIB
3.2 Alat dan bahan
Adapun alat dan bahan pada proses pengamatan energy matahari sebagai
berikut:
1. 1 Unit solar sel
2. 1 buah lampu 12 volt
3. 1 buah lampu 24 volt
4. Kertas milimeterblock
5. Penggaris
6. Daun

6. 5
3.3 prosedur kerja praktikum
3.3.1 Pengukuran Tegangan dan Arus Listrik
Mulai
Menyiapkan alat
dan bahan
Menempatkan solar cell agar
terkena sinar matahari lansung
Menghubungkan solar cell pada
lampu dan juga multimeter
Amati dan catat hasil
pengukurannya
Data hasil Perngukuran
Selesai
Gambar 3.1 Diagram alir praktikum energi matahari

7. 6
3.3.2 Pengukuran Luas Daun dengan Metode Transect
Mulai
Menyiapkan
Alat dan
Bahan
Menempel dan menggambar daun pada
kertas milimeter block
Menghitung luas permukaan daun dengan metode
transect (panjang dan lebar transect, mengukur nilai a dan
b melalui garis absis dalam daun)
Data hasil pengukuran
dan perhitungan
Selesai
Gambar 3.2 Diagram Alir Pengukuran Luas Daun Menggunakan Metode Transect

8. 7
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Praktikum Energi Matahari
4.1.1 Hasil perhitungan intensitas radiasi matahari di Jember
Untuk Mengetahui besarnya intensitas radiasi matahari di kota jember pada
hari Jum’at, 2 April 2021 dapat menggunakan perhitungan seperti dibawah ini:
H/H0 = a + b (n/N)
Sehingga:
H = (a + b(n’/N))Ho
a
b
= 0,25 (menurut Pardede, 1985)
= 0,84 ( menurut Pardede, 1985)
n’ = 5
N = (2/15) cos-1 (-tan tan )
 = -8,7
= 23,45 sin ((284 + n)/365)
Praktikum dilakukan pada tanggal 2 April 2021, maka:
n = 91 (terhitung mulai 1 Januari 2021)
= 23,45 sin (360((284 +92)/365))
= 23,45 sin (360(376/365))
= 23,45 sin (360(1,03)
= 23,45 sin 370,8
= 23,45. 0,187
= 4,385
Maka ;
N = (2/15) cos-1 (-tan -8,7 tan )
N = 0,13 cos-1 (-tan (-8,7) tan (4,385)
N = 0,13 cos-1 (0,153 x 0,077)
N = 0,13 cos-1 (0,012)
N = 0,13 x 89,31
N = 11,61

9. 8
Ws dihitung Cos Ws = - tan tan 
Cos Ws = -tan (-8.7) tan (34,385)
Cos Ws = 0,153 x 0,077
Ws = cos-1 (0,012)
Ws = 89,31
Diketahui :
Gsc = 1353 W/m2
N = 11,61
= -8,7
= 4,385
Ws = 89,31
Maka ;
H0 = {(24 x 3600 Gsc)} {1 + 0.033 cos(360.n/365)} {cos cos sin Ws + (2
x 3.14 Ws/360) sin sin )}/3.14
H0 = {(24 x 3600 x 1353)} {1+0.033 cos (360.92/365)} {cos (-8,7) cos (4,385)
sin (89,31) + (2 x 3,14 x 89,31/360) sin (-8,7) sin (4,385)} / 3.14
H0 = {(116.899.200)} {1+ 0.033 x cos (90,74)} {(0,99) x (1) x 1 + (9,35) (-
0,15) (0,08)} / 3,14
H0 = { (116.899.200)} {(1 + 0,033(0,013)}{ (0,99) + (-0,11)}/ 3,14
H0 = { (116.899.200)}{ (1,0004) (0,88)}/ 3,14
H0 = { (116.899.200) (0,88) }/ 3,14
H0 = 102.871.296 / 3,14
H0 = 32.761.559,2 Watt/m2
Maka ;
H = (a + b (n’/N))Ho
H = (0,25 + 0,84(5/11,61)) 32.761.559,2
H = (0,25 + 0,84(0,43)) 32.761.559,2
H = ( 0,25 + 0,36) 32.761.559,2
H = 0.61 x 32.761.559,2
H = 19.984.551,1 Watt/m2

10. 9
4.1.2 Hasil pengukuran tegangan dan arus listrik pada masing-masing lampu
Tabal 4.1 Hasil pengukuran tegangan dan arus listrik pada masing-masing lampu
Pengukuran
Ke
Lampu 12 Volt Lampu 24 Volt
Arus Tegangan Daya Arus Tegangan Daya
1 0,98 17,4 17,052 0,1 18,55 1,855
2 0,96 16,3 15,648 0,1 18,54 1,854
3 0,96 16,4 15,744 0,1 18,52 1,852
4 0,97 16,4 15,908 0,09 18,56 1,6704
5 0,95 17,1 16,245 0,1 18,62 1,862
Total 4,82 83,6 80,597 0,49 92,79 9,0934
Rata-rata 0,964 16,72 16,1194 0,098 18,558 1,81868
Pada tabel diatas kita dapat melihat arus, tegangan dan daya pada lampu
12 volt dan 24 Volt. Perbandingan hubungan arus, tegangan dan daya ditunjukkan
pada grafik dibawah ini.
Gambar 4.1 Grafik arus pada lampu 12 volt dan 24 volt
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 1 2 3 4 5 6
Arus
Pengukuran ke-
Lampu 12 V Lampu 24 V

11. 10
Gambar 4.2 Grafik tegangan pada lampu 12 volt dan 24 volt
Gambar 4.3 Grafik daya pada lampu 12 volt dan 24 volt
Dapat diketahui bahwa lampu 12 Volt mendapatkan daya yang lebih besar
daripada lampu 24 Volt, hal tersebut terjadi karena beban yang digunakan
berbeda. Semakin besar dan semakin banyak beban yang digunakan, maka arus
listrik yang digunakan akan semakin kecil karena arus listik terbagi-bagi.
Sehingga nyala lampu yang dihasilkan juga berbeda, karena banyaknya lampu
yang menjadi beban. Semakin banyak lampu yang dipasangkan maka semakin
redup nyala lampu, semakin sedikit lampu yang dipasangkan maka semakin
terang nyala lampu. Jenis rangkaian yang digunakan pun mempengaruhi, seperti
rangkain seri atau paralel.
Selain itu, nilai daya lampu 12 volt lebih besar daripada daya lampu 24 volt
karena besar kecilnya hambatan dan arus yang melewatinya. Semakin besar
hambatan yang ada, maka semakin kecil daya yang terkandung didalamnya.
Apabila terdapat nilai daya yang tidak konstan, hal tersebut bisa saja terjadi
16
16.5
17
17.5
18
18.5
19
0 1 2 3 4 5 6
Tegangan
Pengukuran ke-
Lampu 12 V Lampu 24 V
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 1 2 3 4 5 6
Daya
Pengukuran ke-
Lampu 12 V Lampu 24 V

12. 11
karena posisi solar cell yang terhalangi oleh bayang-bayang tumbuhan sehingga
mengeluarkan listrik dengan tegangan yang lebih kecil.
4.1.3 Hasil perhitungan intensitas radiasi matahari pada solar sel
Berdasarkan hasil praktikum perhitungan intensitas radiasi matahari pada
solar sel, didapatkan hasil yakni sebagai berikut.
H= 62.237.711,6 Watt/m3
A= 0,4494 cm2
Total radiasi yang diterima solar sel = H x Lsolar sel
= 62.237.711,6 x 0,4494 cm2
= 27.969.627 watt/m2
Jadi besarnya total radiasi yang diterima solar cell sebesar 27.969.627 watt/m2
.
4.1.4 Hasil perhitungan luas daun dengan metode transect
Perhitungan dan pengukuran luas daun pada praktikum energi matahari
dengan menggunakan metode transect ini dilakukan dengan menggunakan
daun yang dipetik pada halaman Fakultas Teknologi Pertanian kemudian daun
tersebut diukur dan dihitung pada kertas milimeter block. Pada metode ini
digunakan pada vegetasi yang lebih sederhana, maka garis yang digunakan
cukup menggunakan garis yang lebih kecil.
Salah satu metode dalam analisis vegetasi tumbuhan yaitu dengan
menggunakan jalur transek. Untuk mempelajari suatu kelompok pepohonan
yang belum diketahui keadaan sebelumnya paling baik dilakukan dengan
transek. (Campbell, 2004). Tujuan transek adalah untuk mengetahui hubungan
perubahan vegetasi dan perubahan lingkungan, atau untuk mengetahui jenis
vegetasi yang ada di suatu lahan secara cepat. Dalam hal ini, apabila vegetasi
sederhana maka garis yang.

13. 12
Gambar 4.4 Hasil jiplak daun pada kertas milimeter blok
a = nilai absis didalam daun
absis 1 = 8,9 cm
absis 2 = 14,5 cm
absis 3 = 17,2 cm
absis 4 = 19,2 cm
absis 5 = 19,1
absis 6 = 17
absis 7 = 12,3
total = 108,2 cm
b = nilai absis diluar daun
absis = 21 x 7
= 147 cm
Luas segi empat adalah luas yang dibatasi koordinat yaitu (0,0) ; (8,0) ;
(8,21) dan (0,21).
Luas = 8 x 21
= 168 cm2
Luas daun = (a/b) x L segi empat
= (108,2 / 147) x 168

14. 13
= 123,66 cm2
= 0,012366 m2
Maka, total radiasi yang diterima daun = H x Luas daun
= 62.237.711,6 x 0,012366
= 769.631,5 watt/m2
4.2 Intensitas Energi Matahari di Jember
Matahari merupakan kendali cuaca serta iklim yang sangat penting dan
sebagai sumber energi utama di bumi yang menggerakkan udara dan arus laut.
Energi matahari diradiasikan ke segala arah, sebagian hilang ke alam semesta dan
hanya sebagian kecil saja yang dapat diterima bumi (Tjasyono,2004:12).
Berdasarkan praktikum energi matahari yang telah dilakukan diketahui bahwa
untuk menghitung nilai rata-rata radiasi matahari yang berada di Kota Jember
diperoleh nilai sudut posisi matahari terhadap bidang ekuator () sebesar 2,133.
Nilai kemungkinan jam cerah maksimum (N) diperoleh nilai -2,742 dengan sudut
jam matahari (Ws) sebesar 0,99. Nilai radiasi yang ada di luar atmosfer (Ho)
diperoleh nilai sebesar 48.557.634 watt/m2
. Sedangkan nilai rata-rata radiasi
surya (H) yang ada di Kota Jember mempunyai nilai sebesar 62.237.711,6 watt.
4.3 Intensitas Energi Matahari Yang Diterima Solar Sel
Berdasarkan praktikum energi matahari yang telah dilakukan dapat
diketahui bahwa hasil perhitungan energi matahari yang diperoleh dari total
radiasi surya yang diterima atau diserap oleh solar sel mempunyai nilai sebesar
27.969.627 watt/m2
. Banyaknya radiasi yang diterima oleh daun dipengaruhi oleh
besarnya H0 dan luas permukaan daun. Jadi semakin besar H0 disuatu tempat akan
mempengaruhi banyaknya radiasi. Begitupula dengan Luas sampel. Semakin luas
sampel yang diujikan maka akan menerima radiasi yang besar pula. Selain dua
parameter tersebut masih terdapat beberapa hal yang mempengaruhi banyaknya
radiasi yan akan diterima oleh suatu tempat ataupun suatu sampel. Salah satunya
yaitu intensitas kecepatan angi, keadaan atmosfir dan, intensitas awan yang
menghalangi laju sinar matahari. Semakin cepat angin yang berhembus akan

15. 14
menhalangi radiasi matahari yang akan menyentuh bumi. Banyak dan tebal awan
tjuga akan menghambat sinar matahari yang akan diterima oleh bumi.
4.4 Intensitas Energi Matahari Yang Diterima Daun
Berdasarkan praktikum energi matahari yang telah dilakukan diketahui
bahwa intensitas radiasi matahari yang diterima oleh daun dengan luas daun
sebesar 0,012366 m2
mempunyai nilai sebesar 769.631,5 Watt/m2
. besar luasan
daun maka semakin banyak intensitas matahari yang diserap oleh daun. Selain itu,
faktor yang mempengaruhi intensitas pencerahan energi matahari oleh daun yaitu
intensitas cahaya matahari itu sendiri. Semakin cerah dan panas cahaya yang
dipancarkan oleh matahari, maka akan semakin besar pula intensitas energi yang
diterima oleh daun.

16. 15
BAB 5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan yang telah dijabarkan pada bab sebelumnya dapat ditarik
beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Adapun nilai radiasi yang diterima oleh panel surya atau solar cell dapat
dilakukan dengan menggunakan rumus H0 x Lsolar cell. Pada praktikum
pengukuran radiasi menggunakan solar cell dengan luas 0,4494 cm2
didapatkan nilai radiasii sebesar 27.969.627 W/cm2
2. Adapun nilai radiasi yang diterima oleh daun dapat diketahui dengan
menggunakan rumus H0 x Ldaun. Pada praktikum pengukuran radiasi matahari
yang diterima oleh daun kelompok kami memilih daun sebagai sampel
dengan luas yang telah dihitung dan diketahui seluas 0,012366 cm2
dan
didapatkan nilai radiasi yang diterima oleh daun sebesar 769.631,5 Watt/m2
3. Terdapat beberapa factor yang dapat menghambat banyaknya radiasi matahari
ke bumi, selain dari banyaknya radiasi dan luas dari permukaan, masih
terdapat faktor antara lain kecepatan angin, keadaan atmosfir, dan banyaknya
awan.
5.2 Saran
Praktikan diharapkan aktif bertanya ketika praktikum berjalan agar ketika
proses mengkalkulasi data yang didapat praktikan tidak salah dalam mengolah
data tersebut.

17. 16
DAFTAR PUSTAKA
Abrori Muchammad.dkk, 2017, Pemanfaatan Solar Cell Sebagai Sumber Energi
Alternatif dan Media Pembelajaran Praktikum Siswa Di Pondok
Pesantren “Nurul Iman” Sorogenen Timbulharjo, Sewon, Bantul,
Yogyakarta Menuju Pondok Mandiri Energi, Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Sunan Kalijaga, Yogyakarta.
Dafi Dzulfikar dan wisnu Broto, 2016, Optimalisasi Pemanfaatan Energi Tenaga
Surya Skala Rumah Tangga, Jurusan Teknik Elektro, Universitas
Pancasila Jakarta, DKI Jakarta
Richard A.M Napitupulu., Simanjuntak S., Pandiangan R., Tanpa Tahun. Sel Surya
20 Wp Dengan Dan Tanpa Tracking System, Medan.
Suryana, D. (2016). Pengaruh temperatur/suhu terhadap tegangan yang dihasilkan
panel surya jenis monokristalin (studi kasus: Baristand Industri
Surabaya). Jurnal Teknologi Proses dan Inovasi Industri, 1(2).
Uddin, M.N. and N. Anjuman. 2013. Participatory rural appraisal approaches: an
overview and an exemplary application of focus group discussion In
climate change adaptation and mitigation strategies. Int. J. Agril. Res.
Innov. & Tech. 3 (2): 72-78, December, 2013.

18. 17
LAMPIRAN
Lampiram 1. Solar sel Lampiran 2. Digital multimeter
Lampiran 3. Perhitungan luas daun