Pompa Air Hidroponik Tenaga Surya

Salah satu tantangan ketika mendesain sistem hidroponik adalah bagaimana caranya untuk mendapatkan listrik untuk menggerakkan pompa sirkulasi. Kebetulan di teras rumah tempat sistem hidroponik berada tidak tersedia stopkontak. Alternatifnya adalah melubangi dinding sehingga bisa dilewati kabel listrik. Tetapi, selain repotnya melubangi dinding rumah, kabel yang berseliweran juga tidak sedap dipandang mata.

Dan saya memilih alternatif lain menggunakan panel surya. Dengan demikian saya tidak perlu melubangi dinding rumah.

Ada 2 prasayarat ketika saya mendesain rangkaian pompa dengan panel surya ini:

  1. Rangkaian ini harus tahan banting, terutama ketika ditinggal pergi liburan
  2. Keseluruhan rangkaian juga harus tidak makan tempat, karena teras rumah saya cukup kecil

Dengan pertimbangan di atas, saya memutuskan untuk tidak menggunakan batere dalam rangkaian pompa. Dengan demikian, rangkaian pompa dengna menggunakan panel surya ini bisa disederhanakan menjadi 3 komponen besar seperti diagram di bawah.

Solar Panel Diagram

Panel Surya

Pemilihan Panel Surya harus berdasarkan perhitungan beban listrik yang akan digunakan. Untuk menggerakkan pompa 4.8 Watt, disarankan menggukana panel surya 10 watt, atau bahkan 20 watt. Mengapa? Karena daya yang tertulis di panel surya adalah daya maksimum, dengan matahari terik dan tanpa awan. Apabila dalam kondisi mendung, maka daya dari panel surya akan berkurang. Selain itu juga ada daya yang hilang karena inefisiensi peralatan.

Mounted Solar Panel

Untuk instalasi ini saya menggunakan panel surya dengan daya 50 watt. Mengapa besar sekali? Karena saya masih berencana akan menambah beberapa peralatan, seperti pompa tambahan untuk instalasi tambahan, atau mungkin Arduino sebagai otomasi pemeliharaan sistem.

Dudukan dari panel surya dibuat dengan memanfaatkan baja ringan sisa dari renovasi rumah. Untuk instruksinya bisa dilihat di artikel lain di blog ini. Sedangkan untuk koneksi listriknya, panel surya meggunakan konektor MC-4 yang bisa didapatkan di Tokopedia atau toko-toko yang menjual panel surya.

DC-DC Stepdown

Dalam kondisi terik matahari, panel surya akan menghasilkan listrik sebesar 19 Volt. Apabila langsung disambungkan ke pompa, tegangan ini akan merusak pompa. Untuk itu, tegangan ini perlu diturunkan menjadi 12 Volt, sesuai dengan spesifikasi pompa. Ada 2 cara untuk menurunkan tegangan ini, yaitu menggunakan Solar Charge Controller, atau menggunakan DC-DC Stepdown.

Solar Charge Controller memiliki fungsi tambahan selain mengubah tegangan menjadi 12 Volt, yaitu sebagai pengatur untuk mengisi aki, baik aki kering maupun aki basah. Beberapa Solar Charge Controller juga berfungsi untuk mengalihkan sumber daya dari panel surya di siang hari menjadi aki ketika matahari sudah tenggelam, sehingga memastikan peralatan selalu mendapatkan daya listrik. Akan tetapi, supaya berfungsi dengan baik dan tidak jebol, hampir semua Solar Charge Controller membutuhkan aki yang terhubung. Ada beberapa kerugian dari menggunakan aki:

  • Dalam sebuah sistem panel surya, aki merupakan komponen yang memiliki usia hidup paling pendek. Panel surya bisa berfungsi hingga 20 tahun, sementara aki harus diganti setiap 2-3 tahun. Dalam jangka panjang, biaya yang harus dikeluarkan untuk aki menjadi cukup signifikan.
  • Tambahan aki menambah kerumitan rangkaian, dan kemungkinan kerusakan.
  • Apabila peralatan lainnya tidak dibuat untuk berjalan 24 jam secara terus menerus, maka dibutuhkan rangkaian timer untuk mematikan peralatan. Hal ini semakin menambah kompleksitas rangkaian. Beberapa pompa sirkulasi tidak di desain untuk berjalan selama 24 jam secara terus menerus.

DC Converter Input & Output

DC-DC Stepdown hanya berfungsi untuk menurunkan tegangan DC menjadi 12 Volt. Saya menggunakan rangkaian DC-DC Stepdown dengan LM2576-12, yang saya dapatkan sudah siap pakai di Tokopedia. Apabila ingin merangkai sendiri, daftar komponen yang dibutuhkan oleh LM2576-12 bisa di lihat di datasheet LM2576. Selain LM2576 bisa juga menggunakan LM7812. Akan tetapi LM7812 memiliki maksimum arus 1A, dibandingkan LM2576 dengan maksimum arus 3A.

The DC-DC Converter Kit

Supaya lebih tahan terhadap cuaca, rangkaian DC-DC Stepdown ditempatkan dalam kotak plastik bekas makanan, dan digantung di dinding. Untuk keluar masuk kabel perlu dibuat lubang di bagian bawah kotak plastik. Dalam gambar di bawah ini, kabel hijau adalah dari panel surya, sedangkan kabel merah-hitam akan terhubung dengan pompa.

Waterproofing

Pompa Sirkulasi DC

Alasan saya menggunakan pompa DC, bukan pompa aquarium biasa adalah menghindari penggunaan inverter dan keamanan. Pompa aquarium membutuhkan arus AC 220V. Inverter digunakan untuk mengubah tegangan DC 12V menjadi AC 220V. Akan tetapi, akan terjadi kehilangan daya di inverter dalam bentuk panas. Dan tegangan 220V cukup berbahaya dibandingkan 12V.

Detail DC Pump

Untuk melihat hasil dari pompa sirkulasi tenaga surya ini, silahkan tonton video di bawah ini. Selamat mencoba