Studi Eksperimen Pengaruh Variasi Sudut Kemiringan Dan Ketinggian Modul Floating Photovoltaic Terhadap Performa Panel Surya

Purba, Micholas Andreas Parsuhutan (2026) Studi Eksperimen Pengaruh Variasi Sudut Kemiringan Dan Ketinggian Modul Floating Photovoltaic Terhadap Performa Panel Surya. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007221098-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (7MB) | Request a copy

Abstract

Panel surya terapung (Floating Photovoltaic/FPV) merupakan teknologi yang memanfaatkan permukaan air, seperti waduk, danau, laut, dan kolam buatan manusia dengan menempatkan panel surya di atas permukaan air, sehingga menghemat lahan dan meningkatkan efisiensi operasional. Namun, instalasi FPV saat ini, seperti di PLTS Terapung Cirata, masih menggunakan konfigurasi sudut tetap (fixed-tilt) yang memiliki keterbatasan dalam menangkap iradiasi matahari secara optimal sepanjang hari. Integrasi sistem pelacak matahari (solar tracking) menjadi metode yang terbukti efektif meningkatkan kinerja panel surya, tetapi memunculkan kompleksitas mekanis dan biaya perawatan yang mahal. Oleh karena itu, penelitian ini akan menguji tiga variasi sudut kemiringan untuk mengevaluasi konfigurasi sudut yang paling optimal. Selain optimasi sudut, parameter desain yang sering luput dari perhatian adalah jarak vertikal panel dari permukaan air, yang di mana akan mempengaruhi temperatur modul panel surya. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, dimulai dari studi literatur, dilanjutkan dengan perancangan alat agar sistem orientasi sudut kemiringan dan ketinggian modul dapat berjalan optimal. Alat yang telah dirancang kemudian diuji dengan dua variasi utama, yaitu tilt angle dengan variasi sudut 5°,10°, dan 15° serta jarak vertikal panel dari permukaan air dengan variasi ketinggian 250 mm, 500 mm, dan 750 mm. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang dilakukan di danau Graha ITS pada bulan Mei hingga Juni 2026, pengambilan data dimulai pada pukul 09.00–15.00 WIB dengan interval setengah jam pada kondisi cuaca cerah. Berdasarkan hasil eksperimen, peningkatan ketinggian modul terbukti mampu menurunkan temperatur operasi panel surya. Variasi sudut kemiringan dalam rentang 5°–15° menunjukkan pengaruh yang lebih kecil dibandingkan variasi ketinggian, namun tren penurunan temperatur yang konsisten tetap teramati seiring peningkatan sudut dalam selisih 1-2°C, dengan sudut 15° menghasilkan performa terbaik karena sudut datang radiasi yang lebih kecil pada periode pengujian. Variasi ketinggian 750 mm menghasilkan kondisi termal optimal dengan temperatur bawah lebih rendah 1-3°C dari permukaan panel surya, ketinggian 500 mm menghasilkan selisih temperatur kedua sisi yang minimal, sedangkan ketinggian 250 mm terindikasi mengalami fenomena heat trap dengan temperatur bawah lebih tinggi 2-5°C dari temperatur permukaan panel surya. Pola yang sama teramati pada daya keluaran dan efisiensi konversi, di mana urutan performa dari tertinggi ke terendah secara konsisten mengikuti urutan temperatur operasi dari terendah ke tertinggi. Konfigurasi dengan performa terbaik adalah sudut 15° pada ketinggian 750 mm yang menghasilkan temperatur permukaan dan bawah panel surya sebesar 43,79°C dan 42,28°C, rata-rata daya keluaran harian sebesar 123,2 Watt, serta efisiensi konversi rata-rata sebesar 19,79%.
=======================================================================================================================================
Floating Photovoltaic (FPV) technology utilizes water surfaces by mounting solar panels above the water, thereby conserving land use and improving operational efficiency. However, existing FPV installations, including the Cirata Floating Solar Power Plant, still employ a fixed-tilt configuration, which limits the ability to capture solar irradiation optimally throughout the day. Solar tracking systems have been proven effective in enhancing panel performance, yet they introduce mechanical complexity and high maintenance costs. Consequently, this study examines three tilt angle variations to evaluate the most optimal angular configuration. Beyond tilt angle optimization, another design parameter that is often overlooked is the vertical distance between the panel and the water surface, which directly affects the module's operating temperature. This research was conducted in several stages, beginning with a literature review, followed by the design of a device capable of adjusting both tilt angle orientation and module height. The fabricated device was then tested under two primary variations: tilt angles of 5°, 10°, and 15°, and vertical heights of 250 mm, 500 mm, and 750 mm above the water surface. The study employed an experimental method carried out at Graha ITS Lake from May to June 2026, with data collection conducted between 09:00 and 15:00 local time at 30-minute intervals under clear weather conditions. Based on the experimental results, increasing the module height effectively reduced the solar panel's operating temperature. Tilt angle variations in the range of 5° to 15° exhibited a smaller influence compared to height variations; however, a consistent downward temperature trend was still observed with increasing tilt angle, with differences of approximately 1 to 2°C, and the 15° tilt angle yielded the best performance due to a smaller angle of incidence during the testing period. The 750 mm height produced optimal thermal conditions, with the underside temperature measuring 1 to 3°C lower than the panel surface temperature, while the 500 mm height resulted in minimal temperature differences between both sides, and the 250 mm height indicated a heat trap phenomenon where the underside temperature was 2 to 5°C higher than the surface temperature. The same pattern was observed in power output and conversion efficiency, where performance rankings consistently followed the inverse order of operating temperatures. The best-performing configuration was the 15° tilt angle at 750 mm height, yielding surface and underside temperatures of 43.79°C and 42.28°C, an average daily power output of 123.2 W, and a mean conversion efficiency of 19.79%.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Efisiensi, FPV, Ketinggian Modul, Sudut Kemiringan, Temperatur. Efficiency, FPV, Module Height, Tilt Angle, Temperature.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ810.5 Solar energy
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Micholas Andreas Parsuhutan Purba
Date Deposited:	30 Jul 2026 04:35
Last Modified:	30 Jul 2026 04:35
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/139995

Actions (login required)

View Item