Studi Eksperimen Evaluasi Performa Panel Surya Monocrystalline dengan Pendingin Berbasis Nano Enhanced Phase Change Material (NePCM) Paraffin Wax-CuO

Sari, Dinda Ayu (2025) Studi Eksperimen Evaluasi Performa Panel Surya Monocrystalline dengan Pendingin Berbasis Nano Enhanced Phase Change Material (NePCM) Paraffin Wax-CuO. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007211007-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Indonesia merupakan salah satu negara tropis yang mendapatkan sinar matahari sepanjang tahun dan sebagai negara yang dilalui garis khatulistiwa, sehingga hampir seluruh wilayahnya mendapatkan sinar matahari cukup. Hal ini membuat indonesia menjadi negara dengan potensi energi surya yang besar. Pemanfaatan Potensi energi surya ini tentu perlu diiringi dengan pengembangan panel surya yang mampu menghasilkan efisiensi tinggi, karena hingga saat ini tingkat efisiensi panel surya masih tergolong rendah. Salah satu hambatan yang mempengaruhi efisiensi panel surya adalah peningkatan temperatur yang berlebihan pada permukaan panel selama operasi. Berbagai teknologi pendinginan dikembangkan, salah satunya pendinginan pasif phase change material (PCM). Sifat PCM yang mampu menyimpan panas dalam jumlah besar tanpa mengalami kenaikan temperatur saat perubahan fasenya, membuat PCM menjadi pendingin yang baik. Parafin Wax merupakan salah satu jenis PCM yang stabil, tidak korosif dan mudah ditemui di Indonesia. Sayangnya parafin wax memiliki konduktivitas termal yang rendah, yang mengakibatkan kinerja termal pendinginan kurang efisien. Sehingga dilakukan pengembangan dengan menambahkan nanopartikel pada parafin wax untuk meningkatkan konduktivitas termalnya. Oleh karena itu, dalam penelitian kali ini dilakukan penambahan nano partikel copper oxide (CuO) yang memiliki konduktivitas termal yang tinggi dengan harga terjangkau pada PCM parafin wax, dengan harapan dapat meningkatkan kinerja termal PCM, sehingga efisiensi panel surya selama beroperasi meningkat. Penelitian ini dilakukan dengan melakukan eksperimen pada lima variasi diantaranya, panel surya tanpa pendingin, panel surya dengan pendingin PCM Murni, panel surya surya dengan pendingin NePCM CuO 1%, panel surya surya dengan pendingin NePCM CuO 2%, dan panel surya surya dengan pendingin NePCM CuO 3%. Eksperimen dilakukan di Atap Departemen Teknik Mesin FTIRS ITS, pada bulan Mei hingga Juni 2025, dengan periode pengambilan data di mulai pada pukul 08.00 hingga 16.00 WIB. Hasil menunjukan bahwasanya seiring dengan penggunaan PCM dan penambahan konsentrasi nanopartikel CuO, temperatur permukaan atas dan bawah panel surya semakin menurun, sedangkan temperatur permukaan bawah container PCM meningkat seiring penambahan konsentrasi nanopartikel CuO. Hal ini, menunjukan adanya peningkatan konduktivitas pada PCM yang meningkatkan kinerja termalnya, sebagai pendingin panel surya. Penurunan temperatur panel ini berdampak pada peningkatan tegangan sehingga daya keluaran dan efisiensi panel surya juga meningkat. Akibatnya, panel surya dengan pendingin NePCM CuO 3% yang memiliki PCM dengan konsentrasi nanopartikel CuO tertinggi pada penelitian ini, menunjukkan hasil paling optimal karena memiliki temperatur panel terendah dari variasi lainnya, dengan efisiensi rata-rata harian mencapai 22,7% dan peningkatan efisiensi sebesar 3,04% terhadap panel surya tanpa pendingin.
======================================================================================================================================
Indonesia is a tropical country that receives sunlight throughout the year and is located along the equator, allowing nearly all regions to receive sufficient solar radiation. This makes Indonesia a country with great solar energy potential. However, the utilization of this potential must be supported by the development of solar panels with high efficiency, as current solar panel efficiency remains relatively low. One of the main factors affecting the efficiency of solar panels is the excessive increase in panel surface temperature during operation. Various cooling technologies have been developed, one of which is passive cooling using phase change material (PCM). PCM has the ability to store large amounts of heat without a temperature increase during its phase change, making it an effective cooling method. Paraffin wax is one type of PCM that is stable, non-corrosive, and widely available in Indonesia. However, its low thermal conductivity limits its cooling performance. To overcome this limitation, nanoparticles are added to paraffin wax to enhance its thermal conductivity. Therefore, this study involves the addition of copper oxide (CuO) nanoparticles, which have high thermal conductivity and are relatively affordable, to paraffin wax-based PCM in order to improve its thermal performance and increase solar panel efficiency during operation. The experiment was conducted on five variations: solar panel without cooling, solar panel with pure PCM cooling, and solar panels with NePCM CuO at concentrations of 1%, 2%, and 3%. The experiments took place on the rooftop of the Mechanical Engineering Department, FTIRS ITS, during May to June 2025, with data collection conducted from 08:00 to 16:00 local time. The results show that the use of PCM and the increase in CuO nanoparticle concentration lead to a decrease in the top and bottom surface temperatures of the solar panel, while the bottom surface temperature of the PCM container increased with higher nanoparticle concentration. This indicates an improvement in the thermal conductivity of the PCM, enhancing its cooling performance. The reduction in panel temperature resulted in higher voltage output, thereby increasing power and efficiency. Among all variations, the solar panel with NePCM CuO 3% showed the most optimal performance, having the lowest panel temperature and achieving an average daily efficiency of 22.7%, with a 3.04% increase in efficiency compared to the solar panel without cooling.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Panel Surya, Nano Enhanced Phase Change Material Copper Oxide (NePCM CuO), Temperatur, Daya keluaran, Efisiensi, Solar Panel, Nano Enhanced Phase Change Material Copper Oxide (NePCM CuO), Temperature, Power Output, Efficiency.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ810.5 Solar energy
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dinda Ayu Sari
Date Deposited:	01 Aug 2025 07:18
Last Modified:	01 Aug 2025 07:18
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/123940

Actions (login required)

View Item