LOG BOOK PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT DANA BOPTN 2015

(1)

LOG BOOK

PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT DANA BOPTN 2015

DESAIN PROTOTIPE POMPA MENGGUNAKAN TENAGA SURYA UNTUK PENGAIRAN KOLAM IKAN

DI GANDUSARI – BLITAR

Tim Pengabdi :

Dr. Ir. Soedibyo, M.MT. (Teknik Elektro/FTI/)

Prof. Ir. Mochamad Ashari M.Eng., Ph.D. (Teknik Elektro/FTI/) Dedet Candra Riawan, ST., M.Eng., Ph.D. (Teknik Elektro/FTI/)

Feby Agung Pamuji ST., MT. (Teknik Elektro/FTI/) Heri Suryoatmojo, S.T, M.T, PhD. (Teknik Elektro/FTI/)

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2015

(2)

1 LOG BOOK

PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT DANA BOPTN 2015

1. Judul Penelitian : Desain Prototipe Pompa Menggunakan Tenaga Surya Untuk Pengairan Kolam Ikan di Gandusari - Blitar

2. Ketua Tim :

a. Nama Lengkap : Dr. Ir. SOEDIBYO M.MT.

b. Jenis Kelamin : Laki-laki

c. NIP : 19551207 198003 1 004

d. Jabatan Fungsional : Lektor Kepala e. Pangkat/Golongan : Pembina/IVa

f. Bidang Keahlian : Teknik Sistem Tenaga Listrik g. Fakultas /Jurusan : Teknologi Industri/Teknik Elektro h. Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

i. Tim :

3. Dana dan Waktu :

a. Jangka waktu program yang diusulkan : 6 bulan

b. Biaya total yang diusulkan : Rp. 25.000.000 c. Biaya yang disetujui : Rp. 16.000.000 Uraian Kegiatan :

No Tanggal Kegiatan

1 08 s/d 10 Juni 2015

Mendesain blok diagram ”prototype pompa listrik menggunakan tenaga surya (PV) untuk kolam ikan air tawar”

No Nama Lengkap NIP Fakultas/Jurusan

Instansi/

Perguruan Tinggi 1 Prof. Ir. Mochamad Ashari

M.Eng., Ph.D. 196510121990031003 FTI/T.elektro ITS

2

Dedet Candra Riawan,

ST.,M.Eng., Ph.D. 197311192000031001 FTI/T.elektro ITS

3 Feby Agung Pamuji, ST., MT. 198702062012121002 FTI/T.elektro ITS 4 Heri Suryoatmojo, S.T, M.T,

PhD 198006032006041003 FTI/T.elektro ITS

Kolam Ikan

Waduk Air PV

Array 100 Watt peak

Baterai 12 V 100 Ah Kontroler

12/24 V 50 A

Motor Induksi 1 Phasa 220 V

¼ HP Boost Converter

12 V to 200 V

Inverter 200 VDC to 220 VAC

PV Array 100 Watt peak

(3)

2 2 27 s/d 28

Juli 2015

Membuat modul “Pemanfaatan Energi Surya (PV) untuk Catu Daya Motor Listrik Penggerak Pompa Air”

(Modul terlampir)

3 29 Juli 2015

Melaksanakan sosialisasi tentang “Pemanfaatan Energi Surya (PV) untuk Catu Daya Motor Listrik Penggerak Pompa Air” dengan peternak ikan air tawar.

(Daftar hadir terlampir).

4 19 s/d 21

Agustus 2015 Membuat laporan kemajuan.

5 07 s/d 10 September 2015

Mendesain rangkaian ”prototype pompa listrik menggunakan tenaga surya (PV) untuk kolam ikan air tawar”

Isc ^Rp

LM 317T

Photovoltaic Charge

Controler Baterai Boost Converter

Inverter 1 Phasa

Motor Induksi Penggerak Pompa Air

(4)

3 6 5 s/d 12

Oktober 2015

Pengadaan komponen utama prototype (PV, Regulator dan Inverter).

7 13 s/d 16 Oktober 2015

Membuat modul “Perakitan dan Pengoperasian Pompa Air dengan memanfaatkan Energi Surya (PV)”

(Modul terlapir).

8 20 Oktober 2015

Melaksanakan pelatihan tentang “Perakitan dan Pengoperasian Pompa Air dengan memanfaatkan Energi Surya (PV)” dengan peternak ikan air tawar.

(Daftar hadir terlampir)

9 26 s/d 29

Oktober 2015 Menyusun laporan akhir pengabdian pada masyarakat tahun 2015

(5)

4

(6)

5

Modul I

Modul Sosialisasi Pemanfaatan Energi Surya

Sebagai Catu Daya Motor Listrik Penggerak Pompa Air

(7)

6

MODUL SOSIALISASI

PEMANFAATAN ENERGI SURYA (PHOTOVOLTAIC) UNTUK CATU DAYA MOTOR LISTRIK PENGGERAK POMPA AIR

Tim Penyusun :

Dr. Ir. Soedibyo, M.M.T(Teknik Elektro/FTI/)

Prof. Ir. Mochamad Ashari M.Eng., Ph.D.(Teknik Elektro/FTI/) Dedet Candra Riawan, ST., M.Eng., Ph.D. (Teknik Elektro/FTI/)

Feby Agung Pamuji ST., MT.(Teknik Elektro/FTI/) Heri Suryoatmojo, S.T, M.T, PhD (Teknik Elektro/FTI/)

(8)

7 Pendahuluan

Setiap hari pembudidaya ikan harus mengganti air dengan menggunakan pompa air untuk menjaga kualitas ikan budidaya tersebut. Akan tetapi, biaya yang dikeluarkan untuk biaya listrik pompa air tidaklah sedikit. Selain itu, Indonesia juga sedang dilanda krisis energi. Oleh karena itu, kami mengusulkan sebuah inovasi dan pengabdian masyarakat dengan penggunaan pompa air dengan menggunakan tenaga surya untuk pengairan kolam ikan di daerah Gandusari Kabupaten Blitar.

Komponen yang digunakan:

1. Panel Surya (Photovoltaic)

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik.Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan.Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik".Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi Matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.

Jumlah penggunaan panel surya di porsi pemroduksian listrik dunia sangat kecil, tertahan oleh biaya tinggi per wattnya dibandingkan dengan bahan bakar fosil - dapat lebih tinggi sepuluh kali lipat, tergantung keadaan. Mereka telah menjadi rutin dalam beberapa aplikasi yang terbatas seperti, menjalankan "buoy" atau alat di gurun dan area terpencil lainnya, dan dalam eksperimen lainnya mereka telah digunakan untuk memberikan tenaga untuk mobil balap dalam kontes seperti Tantangan surya dunia di Australia.

(9)

8

Sekarang ini biaya panel listrik surya membuatnya tidak praktis untuk penggunaan sehari-hari di mana tenaga listrik "kabel" telah tersedia. Bila biaya energi naik dalam jangka tertentu, atau bila penerobosan produksi terjadi yang mengurangi ongkos produksi panel surya, ini sepertinya tidak akan terjadi dalam waktu dekat.

Pada 2001 Jepang telah memasang kapasitas 0,6 MWp tenaga surya puncak, sementara itu Jerman memilik 0,26 MWp dan Amerika Serikat 0,16 MWp. Pada saat ini tenaga listrik surya seluruh dunia kira-kira sama dengan yang diproduksi oleh satu kincir angin bear. Di AS biaya pemasangan panel surya ini telah jatuh dari $55 per watt puncak pada 1976 menjadi $4 per watt peak di 2001.

Spesifikasi panel surya yang digunakan adalah sebagai berikut:

modul surya 100 WP

 Maximum power (Pmax) 100W.

 Type cell monocrystalline.

 Voltage at pmax (Vmp) 17.4V

 Current at pmax (Imp) 5.75A

 Short circuit current (Isc) 6.33A

 Open circuit voltage (Voc) 21.6V

 Maximum system voltage 1000V

 Number of cells 36 cells

 Dimensions +-(mm) 1200 x 540 x 30

 Weight (kg) 8.5

2. Motor Induksi 1 Fasa

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan karena penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus pada kumparan rotor.Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi stator. Pada rangka stator terdapat

(10)

9

kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu.

Jumlah kutup ini menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya. Makin besar jumlah kutup akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron. Besarnya kecepatan sinkron ini adalah sebagai berikut.

Pompa air merupakan salah satu pengaplikasian dari motor induksi. Jenis motor induksi yang banyak digunakan untuk pompa air adalah motor induksi satu fasa dan motor kapasitor. Pompa dapat dibedakan berdasarkan pada prinsip dan cara kerjanya, yakni jenis pompa jet pump dan pompa air lift pump. Jenis pompa jetpump sangat baik untuk digunakan dalam mendapatkan air tanah yang berasal dari lapisan tanah yang cukup dalam, sementara itu, jenis air lift pump sangat baik untuk digunakan di dalam sumur yang cukup dalam dan kotor yang mana lapisan pasir yang ikut terhisap dapat saja merusak bagian mekanis dari pompa tersebut.

Karakteristik Tegangan

90 % 110 %

Slip + 23 % - 17 %

Efisiensi - 2% + 1%

Faktor Daya - 3 % + 1 %

Arus + 11 % - 7 %

Suhu + 7 % - 4 %

Torsi awal - 19 % + 21 %

Arus awal - 10 % + 10 %

(11)

10 3. Voltage Regulator

Pengatur tegangan berfungsi menyediakan suatu tegangan keluaran dc tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan, arus beban keluaran, dan suhu. Pengatur tegangan adalah salah satu bagian dari rangkaian catu daya DC. Dimana tegangan masukannya berasal dari tegangan keluaran filter, setelah melalui proses penyearahan tegangan AC menjadi DC.

Spesifikasi baterai yang digunakan:

 Rentang input voltage : ( 1 phase 140 V – 240 V ) , ( 3 Phase 280 V – 430 v )

 Spesifikasi Khusus ( Type KD ) Input Voltage : 100 V – 240 V ( 1 Phase )

 Akurasi Stabilisasi : ± 2 % dari Output Voltage

 Kecepatan Respon : < 1 detik

 Auto Cut Off High & Low voltage

 Digital Display

 C/W By Pass System

 AWBS – Auto Wind Back System ( Soft Start )

4. Baterai Ion Lithium

Baterai ion litium (biasa disebut Baterai Li-ion atau LIB) adalah salah satu anggota keluarga baterai isi ulang.Di dalam baterai ini, ion litium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang. Baterai Li-ion memakai senyawa litium interkalasi sebagai bahan elektrodanya, berbeda dengan litium metalik yang dipakai di baterai litium non-isi ulang.

(12)

11

Baterai ion litium umumnya dijumpai pada barang-barang elektroni konsumen.Baterai ini merupakan jenis baterai isi ulang yang paling populer untuk peralatan elektronik portabel, karena memiliki salah satu kepadatan energi terbaik, tanpa efek memori, dan mengalami kehilangan isi yang lambat saat tidak digunakan.Selain digunakan pada peralatan elektronik konsumen, LIB juga sering digunakan oleh industri militer, kendaraan listrik, dan dirgantara.Sejumlah penelitian berusaha memperbaiki teknologi LIB tradisional, berfokus pada kepadatan energi, daya tahan, biaya, dan keselamatan intrinsic. Berikut spesifikasinya

Kemampuan Suplai: 5000 Unit/unit per Hari 12 v baterai penyimpanan 100Ah

5. Inverter 1 fasa

Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC (Alternating Curent). Output suatu inverter dapat berupa tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak (square wave) dan sinus modifikasi (sine wave modified). Sumber tegangan input inverter dapat menggunakan battery, tenaga surya, atau sumber tegangan DC yang lain. Inverter dalam proses konversi tegangn DC menjadi tegangan AC membutuhkan suatu penaik tegangan berupa step up transformer. Contoh rangkaian dasar inverter yang sederhana dapat dilihat pada gambar berikut.

Prinsip kerja inverter dapat dijelaskan dengan menggunakan 4 sakelar seperti ditunjukkan pada Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4 maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. Inverter dapat diklasifikasikan menjadi 2 macam : (1) inverter 1 fasa, (2) inverter 3 fasa.

Inverter biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa (pulse width modulation – PWM).

Inverter juga dapat dibedakan dengan cara pengaturan tegangannya, yaitu : (1) jika yang diatur tegangan input konstan disebut Voltage Fed Inverter (VFI), (2) jika yang diatur arus input konstan

(13)

12

disebut Current Fed Inverter (CFI), dan (3) jika tegangan input yang diatur disebut Variable dc linked inverter.

(14)

13

(15)

14

Modul II

Modul Perakitan dan Pengoperasian

Pompa Air Tenaga Surya

(16)

15

MODUL PELATIHAN

PERAKITAN DAN PENGOPERASIAN POMPA AIR TENAGA SURYA

Tim Penyusun :

Dr. Ir. Soedibyo, M.M.T(Teknik Elektro/FTI/)

Prof. Ir. Mochamad Ashari M.Eng., Ph.D.(Teknik Elektro/FTI/) Dedet Candra Riawan, ST., M.Eng., Ph.D. (Teknik Elektro/FTI/)

Feby Agung Pamuji ST., MT.(Teknik Elektro/FTI/) Heri Suryoatmojo, S.T, M.T, PhD (Teknik Elektro/FTI/)

(17)

16 Pendahuluan

Perakitan dan pengoperasian diperlukan agar sistem dapat berjalan dengan aman dan lancar.

Proses pertama adalah perakitan, perakitan adalah proses pemasangan atau penyambungan antara satu komponen dengan komponen yang menggunakan kabel. Kemudian proses kedua adalah pengoperasian.

Pengoperasian adalah proses menjalankan prototipe pompa tenaga surya agar sistem berjalan dengan lancar dan tidak terjadi kerusakan.

Perakitan Peralatan :

1. Phovoltaic (Panel Surya) 2. Charge Controller 3. Baterai

4. Boost Converter 5. Inverter 1 Phasa

6. Mesin Induksi (Pompa Air)

Langkah Perakitan :

1. Perakitan pertama dimulai dari panel surya. Sambungkan panel surya 1 dengan panel surya 2 menggunakan kabel sesuai pada gambar.

(18)

17

2. Selanjutnya adalah menyambungkan panel surya ke charge kontroler. Sambungkan panel surya ke charge controller menggunakan sesuai kabel seuai dengan gambar dibawah ini.

3. Kemudian hubungkan baterai dengan charge controller sesuai dengan rangkaian di bawah ini.

Kontroler 12/24 V 50 A

Baterai 12 V 100 Ah

Kontroler 12/24 V

50 A

(19)

18

4. Kemudian hubungkan boost coverter dengan charge controller sesuai dengan rangkaian di bawah ini.

5. Setelah merangkai Panel surya, baterai dan boost converter ke charge controller, kemudian hubungkan boost converter ke Inverter 1 phasa sesuai dengan gambar dibawah ini.

Baterai 12 V 100 Ah

Kontroler 12/24 V

50 A Boost Converter

12 V to 200 V

Baterai 12 V 100 Ah

Kontroler 12/24 V

50 A Boost Converter

12 V to 200 V

(20)

19

6. Kemudian hubungkan keluaran inverter 1 phasa ke input / masukan motor induksi, sedang poros dari motor induksi terhubung dengan pompa air, sesuai dengan gambar di bawah ini.

Perakitan komponen pompa air tenaga surya sudah selesai dan siap untuk dioperasikan.

Pengoperasian

1. Charge terlebih dahulu baterai, sehingga baterai dalam kondisi penuh (full) menggunakan photovoltaic.

2. Hidupkan secara berturut - turut charge controller, boost converter dan inverter 1 phasa.

3. Pastikan tegangan keluaran dari inverter adalah 220 Vac sebelum digunakan untuk mensuplai pompa air.

4. Setelah tegangan keluaran 220 Vac hidupkan pompa air tenaga surya.

5. Pastikan kondisi baterai tidak dibawah 30 %.

6. Apabila kondisi baterai sudah penuh (99%), putuskan hubungan baterai dengan photovoltaic.

7. Jangan sering mematikan dan menghidupkan pompa air, karena daya yang terserap akan sangat besar.

Kolam Ikan

Waduk Air PV

Array 100 Watt peak

Baterai 12 V 100 Ah

Kontroler 12/24 V

50 A

Motor Induksi 1 Phasa 220 V

¼ HP Boost Converter

12 V to 200 V

(21)

20