Pemanfaatan Miniatur Panel Surya untuk Menjadi Charger Baterai dalam Rangka Mengurangi Sampah Baterai

BAB I Pendahuluan

A. Latar Belakang Masalah

Kemajuan teknologi, alat-alat eletronik yang semakin banyak, alat canggih yang lainnya memang dapat membantu dalam kehidupan manusia. Tetapi, banyak sekali terjadi pencemaran lingkungan karena benda yang tidak dapat dihancurkan atau didaur ulang. Ya, salah satu benda tersebut adalah baterai, benda yang sehari-hari pasti ada di salah satu alat rumah yang kita punya. Baterai adalah sebuah alat yang mengalirkan listrik untuk menyalakan benda-benda dirumah kita.

Lingkungan mungkin dapat menahan semua baterai yang dibuang oleh manusia, tetapi, banyak bencana yang dapat terjadi jika banyak sampah baterai yang dibiarkan begitu saja apalagi jika kita tidak tau dimana lokasi baterai itu dibuang. Bencana yang dapat terjadi seperti baterai yang meledak dan akan membakar lingkungan dan perumahan disekitarnya bahkan dapat merusak tempat tinggal hewan, dan mengotori lautan yang menjadi tempat tinggal ikan dan beberapa makhluk hidup lainnya.

Bukan hanya untuk lingkungan, juga banyak bencana yang bisa didapatkan oleh manusia, seperti berkurangnya air bersih, berkurangnya jumlah kayu, perumahan hangus terbakar, dan lain-lain. Dengan semua contoh ini, kita tau bahwa baterai juga berbahaya jika tidak digunakan dengan benar. Jika baterai digunakan terus-menerus, makan baterai bisa panas dan meledak. Contoh ini sudah dijelaskan dalam Al-Quran dalam surat An-nahl ayat 11 yang artinya: “Dengan (air hujan) itu Dia menumbuhkan untuk kamu tanam-tanaman, zaitun, kurma, anggur dan segala macam buah-buahan. Sungguh, pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kebesaran Allah) bagi orang yang berpikir.”

Bukan hanya tercantum dalam Al-Qur’an bahwasanya manusia senantiasa harus tetap menjaga lingkungan, tetapi juga tercantum dalam UU Nomor 32 tahun 2009 tentang Perlindungan Dan Pengelolaan Lingkungan Hidup pada pasal 67 yang berbunyi: “Setiap orang berkewajiban memelihara kelestarian fungsi lingkungan hidup serta mengendalikan pencemaran dan/atau kerusakan lingkungan hidup.”

Keadaan dunia saat ini sudah dipenuhi oleh alat-alat eletronik canggih yang menggunakan baterai, namun sampah baterai juga semakin bertambah setiap tahun. Seperti yang kita lihat pada tahun 2018, 2% dari seluruh sampah yang ada didominasi oleh sampah baterai dan logam, dan semakin bertambah seperti pada tahun 2021 yang meningkat menjadi 3,33% sampah, berdasarkan seluruh sampah yang berada di Indonesia. Maka berdasarkan fakta tersebut, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul “Pemanfaatan Miniatur Panel Surya untuk menjadi Charger Baterai dan untuk mengurangi Sampah Baterai”.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang disampaikan, maka yang menjadi rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana sebuah baterai dapat diisi ulang menggunakan panel surya atau cahaya matahari?

C. Hipotesis (Jika ada)

Jika sampah baterai berkurang karena Charger Baterai yang menggunakan cahaya matahari

D. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk dapat mengurangi dampak berbahaya bagi manusia dan lingkungan akibat sampah baterai.
2. Belajar bagaimana cara cahaya matahari mengisi ulang baterai yang kosong atau habis.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mengurangi dampak berbahaya yang disebabkan oleh sampah baterai.
2. Mengurangi sampah baterai karena dapat diisi ulang sendiri.

BAB II Kajian Pustaka

A. Pengertian Panel Surya

Menurut Wikipedia dan SUN Energy, “Panel Surya adalah sebuah alat yang terdiri dari sel-sel fotovoltaik dan terdiri dari Sel Surya yang terbuat dari bahan semikonduktor untuk mengubah energi surya menjadi energi listrik”.

Panel Surya secara sederhana adalah sebuah alat yang disusun oleh sel surya yang dapat mengubah cahaya matahari yang ditangkap oleh panel surya itu menjadi energi listrik, atau juga dapat dikatakan Panel Surya adalah sebuah alat yang terbuat dari sel-sel fotovoltaik yang menangkap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi listrik.

Banyak sekali manfaat yang bisa kita dapat dari Panel Surya, contohnya, dapat menghemat listrik, ramah lingkungan, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, dan lain-lain.

Kesimpulannya adalah Panel Surya adalah sebuah alat yang terdiri dari sel-sel fotovoltaik yang dapat menyerap cahaya matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik. Panel Surya juga memiliki banyak manfaat, seperti menghemat listrik, ramah lingkungan, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, dan lain-lain. Selain Panel Surya, ada beberapa barang yang mirip/sama seperti Panel Surya seperti, sel surya, dan solar panel.

B. Pengertian Komponen

Komponen adalah bagian-bagian atau elemen-elemen yang membentuk suatu kesatuan atau sistem. Dalam konteks umum, komponen adalah bagian-bagian yang saling terkait dan berkontribusi untuk membentuk sesuatu yang lebih besar atau lengkap. Komponen disini adalah komponen yang berada didalam modul Step Down, Berikut komponennya:

1. Elco Step Down
   Kondensator pada modul step-down XL4016 memiliki fungsi utama untuk menyaring ripple tegangan, menyimpan energi, mengurangi noise, dan menjag­a stabilitas sistem. Dengan perannya, kondensator memastikan tegangan input dan output tetap stabil, meminimalkan gangguan switching, dan meningkatkan efisiensi konversi daya. Komponen ini sangat pentin­g untuk menjaga kinerja modul saat digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik.
2. IC Step Down
   IC XL4016 berfungsi sebagai inti dari modul step-down untuk mengubah tegangan DC tinggi menjadi tegangan DC yang lebih rendah, dengan mengatur arus dan tegangan output, serta memastikan efisiensi tinggi dan perlindungan sistem. IC ini memainkan peran yang sangat penting dalam menjaga kestabilan dan kinerja modul step-down secara keseluruhan.
3. Induktor(Coil) Step Down
   Induktor pada modul step-down XL4016 berfungsi untuk menyimpan energi, menghalangi perubahan arus secara mendadak, mengurangi ripple, dan membantu menjaga kestabilan tegangan output. Induktor juga berperan dalam memastikan proses switching berlangsung efisien, sehingga tegangan yang dihasilkan tetap stabil dan halus. Tanpa induktor, konversi daya akan kurang efisien dan output menjadi tidak stabil.
4. Terminal Step Down
   Terminal pada modul step-down XL4016 memiliki fungsi utama untuk menerima tegangan input (terminal input), menyediakan tegangan output yang sudah diturunkan (terminal output), dan memungkinkan pengaturan tegangan melalui potensiometer. Modul ini cocok untuk aplikasi yang memerlukan pengaturan tegangan DC secara efisien, dengan kemampuan menangani arus tinggi hingga 8A. Penting untuk memperhatikan spesifikasi tegangan input dan output, serta menyediakan pendinginan yang memadai untuk memastikan performa optimal.
5. Heatsink Step Down
   Heatsink pada modul step-down XL4016 berfungsi untuk menghilangkan panas yang dihasilkan selama proses konversi tegangan, mencegah overheating, dan memastikan kinerja modul tetap optimal. Penggunaan heatsink yang sesuai sangat penting, terutama pada aplikasi dengan arus tinggi, untuk melindungi komponen dari kerusakan dan memperpanjang umur modul.
6. VoltAmpere Meter
   Voltampere meter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur tegangan (volt) dan arus listrik (ampere) dalam rangkaian. Alat ini membantu memantau performa dan memastikan parameter listrik sesuai kebutuhan, terutama dalam aplikasi elektronik dan kelistrikan. Dengan varian analog dan digital, VA meter memberikan kemudahan dan akurasi dalam pengukuran tegangan dan arus listrik.
7. Digital Multimeter
   Digital Multimeter (DMM) adalah alat ukur serbaguna yang digunakan untuk mengukur berbagai parameter listrik seperti tegangan, arus, dan resistansi dengan akurasi tinggi. Dilengkapi dengan layar digital, DMM mudah digunakan dan sering memiliki fitur tambahan seperti pengukuran kapasitansi, frekuensi, dan suhu. Alat ini sangat penting bagi teknisi dan penghobi elektronik untuk diagnosis dan pemeliharaan perangkat listrik.

C. Pengertian Baterai

1. Apa itu Baterai?

Menurut Wikipedia, “Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik. Baterai diambil dari bahasa Belanda yang berarti Batterij. Dalam kata lain, Baterai diartikan sebagai alat yang menyimpan energi listrik dalam bentuk kimia yang digunakan untuk menyalakan alat-alat eletronik.

Sedangkan menurut Lister (1993) “Baterai adalah kumpulan beberapa sel listrik yang digunakan untuk menyimpan energi kimia untuk selanjutnya diubah menjadi energi listrik. Banyak sekali benda-benda eletronik yang dapat dinyalakan dengan baterai, seperti senter, remote TV, mobil dan motor listrik, dan lain-lain.

2. Bagaimana Sejarah Baterai?

Menurut sejarahnnya, pada tahun 1749, Benjamin Franklin menjadi orang pertama yang menggunakan istilah baterai untuk menggambarkan rangkaian kapasitor yang mereka hubungkan bersama untuk penelitian listriknya. Lalu, istilah tersebut akan dipakai untuk sel-sel elektrokimia yang tautkan bersama dengan tujuan untuk menyediakan tenaga listrik

Baterai telah hadir sejak lama dari yang kita pikirkan. Di tahun 1938, seorang Arkeolog bernama Wilhelm Koning menemukan beberapa pot dari tanah liat yang berbentuk aneh ketika menggali Khujut Rabu. Tepatnya di luar Baghdad, Irak. Toples yang memiliki ukuran sekitar lima inci atau 12,7 cm panjangnya, diisi dengan batang besi yang sudah dilapisi dengan tembaga dan berasal dari tahun 200 SM.

tes menunjukkan bahwa pembuluh yang ada di dalamnya diisi dengan menggunakan zat asam, seperti anggur, suka, dan lainnya. Hal tersebut selanjutnya membuat Konig percaya bahwa pembuluh tersebut merupakan jenis baterai yang sangat kuno. Sejak penemuan tersebut, para sarjana sudah menghasilkan replika pot yang sesungguhnya dapat menghasilkan muatan listrik. Baterai Baghdad mungkin sudah dipakai untuk acara ritual keagamaan, pengobatan, dan juga pelapisan listrik.

Di tahun 1799, fisikawan asal Italia yang bernama Alessandro Volta membuat sebuah baterai pertama kalinya dengan cara menumpuk lapisan perak, papan tulis atau kain yang sudah direndam menggunakan air asin. Pengaturan tersebutlah yang biasa disebut sebagai volta. Tapi perlu dipahami bahwa baterai adalah bukan perangkat pertama yang bisa menghasilkan listrik. Namun hal tersebut merupakan yang pertama kali memancarkan arus yang lebih stabil dan juga tahan lama.

Kesimpulannya, baterai adalah alat yang menyimpan listrik dalam bentuk kimia untuk menyalakan benda-benda eletronik, seperti jam dinding, laptop, ponsel, radio, dan lain-lain. Baterai juga memiliki sejarah yang panjang.

D. Pengertian Sampah

Menurut UU No. 18 Tahun 2008 tentang pengelolaan sampah, Sampah adalah sisa kegiatan sehari-hari manusia atau proses alam yang berbentuk padat yang sudah tidak digunakan dan dibuang ke alam. Sampah sering kali mengacu kepada material sisa yang tidak diinginkan atau tidak bermanfaat bagi manusia  setelah berakhirnya suatu kegiatan atau proses domestik.

Di dalam KBBI, juga dicantumkan kalau sampah adalah barang atau benda yang dibuang karena tidak dipakai lagi. Sampah juga dibagi menjadi 3 jenis yaitu Organik, Anoragnik, dan B3. Sampah Organik adalah barang yang sudah tidak terpakai dan dibuang oleh pemilik atau pemakai sebelumnya, contohnya, sampah buah-buahan, sampah ini bisa didaur ulang menjadi barang yang berguna seperti, kompos, pakan ternak, dan biogas. Sampah Anorganik adalah sampah yang berasal dari bahan-bahan non-hayati, baik berupa produk sintetik maupun hasil proses teknologi pengolahan bahan tambang, contohnya, plastik, kaca, logam, keramik, dan detergen, sampah ini juga bisa didaur ulang menjadi barang yang berguna, seperti, pot dari botol bekas, dan lain-lain. Sampah B3 adalah sampah yang mengandung bahan berbahaya dan beracun, contohnya, Pestisida, pembersih lantai, dan lain-lain.

Kita akan lebih banyak membahas ke sampah B3 karena dalam kasus ini, barang yang digunakan adalah baterai yang termasuk ke dalam sampah B3. Baterai termasuk sampah B3 karena didalamnya mengandung berbagai logam berat dan berbahaya seperti merkuri, mangan, timbal, cadmium, nikel, dan lithium. Selain itu baterai juga dapat meledak jika tidak digunakan dengan benar.

Kesimpulannya, sampah adalah suatu benda/barang yang sudah tidak digunakan atau sudah tidak berguna bagi pemiliknya. Sampah dibagi menjadi tiga jenis yaitu organik, anorganik, dan B3. Organik adalah sampah yang tidak digunakan oleh manusia. Sampah anorganik adalah sampah yang berasal dari non-hayati. Sampah B3 adalah sampah beracun dan memiliki bahan berbahaya.

BAB III Metodologi Penelitian

A. Waktu dan Tempat Penelitian

           Waktu : 16 September – 19 Desember 2024

           Tempat : Rumah

           Pelaksanaan :

No	Jenis Kegiatan	Bulan
		September				Oktober				Desember
		1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3
1	Pengajuan Judul			√
2	Pengesahan Judul				√
3	Perizinan Tempat							√
4	Pelaksanaan								√
5	Pengumpulan Data									√
6	Pengolahan Data										√
7	Penulisan Laporan dan persiapan presentasi									√	√	√

B. Metode Penelitian

Jenis penelitian ini adalah penelitian eksperimen. Penelitian eksperimen adalah penelitian yang dilakukan untuk mencari pengaruh suatu perlakuan terhadap hal lain dalam kondisi yang terkendalikan. Menurut KBBI, eksperimen memiliki arti sebagai percobaan yang bersistem dan berencana untuk membuktikan kebenaran ata suatu teori atau sebagainya. Penelitian eksperimen dipilih karena, kita akan melakukan eksperimen untuk membuktikan apakah sebuah baterai aki dapat dicas atau diisi ulang kembali menggunakan energi listrik dari sel surya.

C. Peralatan

D. Cara Pembuatan

• Memahami cara kerja proyek ini
• Menyiapkan bahan-bahannya
• Menguhubungkan kabel dari Sel Surya ke modul Step Down
• Menghubungkan VoltAmper Meter ke Terminal Modul Step Down
• Memastikan tegangan listrik yang dihasilkan oleh Sel Surya tidak melebihi batas maximal baterai agar tidak terjadi OverCharge
• Menghubungkan kabel dari modul Step Down menuju tempat baterai
• Mengamati Proses saat baterai sedang dicharge
• Menyusun kesimpulan dari keseluruhan proses

BAB IV Hasil dan Pembahasan

A. Kondisi Alat Saat Cuaca Mendung/Panas

Dalam proyek ini penulis menggunakan Panel Surya tipe Monocrystalline, yaitu Panel Surya yang tidak memerlukan panas matahari terlalu banyak untuk bisa bekerja. Namun ketika cuaca hujan alat ini tidak dapat bekerja sama sekali karena tidak ada sedikitpun cahaya matahari. Berikut kondisinya saat cuaca Mendung/Panas:

• Panas

Saat cuaca panas maka alat ini akan bekerja maksimal karena panas yang didapat oleh Panel Surya lebih besar dan daya yang akan diterima oleh Baterai lebih besar dan akan lebih cepat terisi.

• Mendung

Saat cuaca mendung maka alat ini tidak akan bekerja optimal karena panas matahari yang sedikit tapi alat ini tetap bisa bekerja dengan melihat lampu led indikator pada modul step downnya walaupun cahaya tersebut akan sangat redup.

Jika di kenakan matahari selama 30 menit maka baterai yang bisa digunakan selama sekitar 1 jam, dan jika dijemur selama 1 jam maka baterai yang dihasilkan akan bertahan selama sekitar 2 jam.

B. Dampak Baterai di Charge Terus Menerus

Apabila baterai di Charge secara terus menerus maka akan terjadi OverCharge yaitu kondisi dimana pengisian pada baterai melebihi kapasitas maksimal pada baterai itu sendiri. Ada beberapa efek yang umum / biasa terjadi pada baterai jika terjadi OverCharge seperti baterai akan meledak / terbakar dan umur / masa pakai baterai akan jauh berkurang.

BAB V Kesimpulan dan Saran

A. Kesimpulan

Kesimpulan dari proyek “Pemanfaatan Miniatur Panel Surya untuk Menjadi Charger Baterai dalam Rangka Mengurangi Sampah” ini berhasil. Semuanya berjalan dengan lancar. Namun masih ada kekurangan dalam proyek ini berikut kekurangan dan kele­­bihan proyek ini:

• Kelebihan
  1. Dapat digunakan untuk jangka panjang
  2. Umur pakai panel surya diatas 20 tahun
  3. Dapat mengurangi sampah Baterai yang dibuang
  4. Sebagai sumber energi alternatif
• Kekurangan
  1. Sangat bergantung dengan panas cahaya matahari
  2. Butuh Maintenance rutin
  3. Memiliki Amper / arus listrik yang kecil

B. Saran

Berdasarkan pembahasan hasil penelitian dan kesimpulan, ada beberapa saran yang dapat diberikan, yaitu sebagai berikut:

1. Disarankan untuk menggunakan alat ini saat cuaca sedang panas karena jika cuaca mendung alat tidak akan bekerja optimal
2. Disarankan untuk memeriksa dengan teliti kabel-kabel yang ada karena jika ada satu kesalahan maka alat tidak dapat bekerja.
3. Disarankan untuk menggunakan ini sebagai sumber energi alternatif saat terjadi bencana alam.
4. Disarankan untuk memahami dulu cara kerja proyek ini

Daftar Pustaka

Poerwadarminta, W.JS, 2002, Kamus Besar Bahasa Indonesia

Maryana Iskander, CEO Wikipedia page

https://www.limbahasia.com/12948/pengertian-sampah-anorganik-3.htmlhttps://atonergi.com/mengenal-lebih-dekat-jenis-baterai-lithium-menjelajahi-teknologi-yang-mengubah-dunia/

https://id.wikipedia.org/wiki/Panel_surya

Lampiran