168
Krismadinata1, Miftahul ‘Ainul hayati2, Habibullah3, Remon Lapisa4, Syahril5
ABSTRACT
ABSTRAK
PENDAHULUAN
Disaat cadangkan energi fosil mulai menipis, fenomena terjadinya pemanasan global membuat penduduk dunia mencari sumber-sumber energi alternatif selain energi fosil. Sumber-sumber energi alternatif yang sudah mulai diaplikasi saat ini adalah biogas, biomassa, bioetanol,
bio-diesel, energi angin, air, panas bumi, dan energi surya. (Heru, P.L., 2017)
Energi surya banyak mendapat perhatian lebih untuk dikembangkan karena energi surya dapat dikembangkan mulai dari skala kecil sampai besar. Teknologi pemanfaatan energi surya yang banyak dikenal adalah surya termal dan modul surya.
SISTEM AKUISISI DATA NIRKABEL
KARAKTERISTIK MODUL SURYA
1,2,3Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang4Jurusan Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang 5Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang
Email: [email protected]
This paper discusses wireless monitoring the voltage, current, power, temperature and irradiant on two solar modules with an inclination of 15 ° and 30 ° and the modules face to four sides of the wind dirrection, namely the north, east, west, and south. The collected data is store in computer.in a database. characteristics of the data acquisition system designed solar modules using a voltage sensor, temperature sensor LM 35 and irradiant sensor mounted on each solar module. The system uses ATMega 8535 as the control center, HC-05 bluetooth as wireless communication, Visual Studio 2010 as the viewer data on the monitor and Microsoft Access 2007 as data storage. Based on test results, it can be concluded that the monitoring and storing the data of the parameters tested in both solar modules have an average difference of 2% to 3%. and the differences in the installation directions of solar modules also produce different measurements. The characteristics of solar modules will be directly proportional to the value irradiant or linear, voltage, current, power and temperature will always directly proportional except on cloudy or windy conditions that affect the value of the measurement.
Keywords: data acquisition, Characteristic photovoltaic, wireless monitoring
Makalah ini membahas pemantauan secara nirkabel tegangan, arus, daya, suhu dan irradiasi pada dua modul surya dengan kemiringan 15 ° dan 30 ° dan modul surya ini dihadapkan pada empat sisi mata angin, yaitu utara, timur, barat, dan selatan. Data yang dikumpulkan disimpan dalam computer dalam suatu program database. Karakteristik sistem akuisisi data yang dirancang untuk modul surya ini menggunakan sensor tegangan, sensor suhu LM 35 dan sensor irradiant yang terpasang pada setiap modul surya. Sistem ini menggunakan ATMega 8535 sebagai pusat kontrol, bluetooth HC-05 sebagai komunikasi nirkabel, Visual Studio 2010 sebagai data penampil di monitor dan Microsoft Access 2007 sebagai penyimpanan data. Berdasarkan hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa pemantauan dan penyimpanan data parameter yang diuji pada kedua modul surya memiliki selisih rata-rata 2% sampai 3%. dan perbedaan arah instalasi modul surya juga menghasilkan pengukuran yang berbeda. Karakteristik modul surya akan berbanding lurus dengan nilai irradiant atau linier, tegangan, arus, tenaga dan suhu yang akan selalu berbanding lurus kecuali pada kondisi berawan atau berangin yang mempengaruhi nilai pengukuran.
169
Kinerja modul surya ditentukan dengan karakteristik hubungan antara intensitas cahaya matahari dan tegangan yang dikeluarkan serta daya yang dihasilkan oleh
modul surya tersebut. Pengukuran
karakterisitk modul surya perlu dilakukan untuk mengetahui kinerja dari modul surya tersebut. Pengukuran karakteristik ini umumnya dilakukan dengan multimeter, Voltmeter, Amper meter, thermometer baik berupa analog maupun digital. (Surindra, M.D.S.M.D., 2012). Pada umumnya alat ukur ini hanya bias mengukur tapi tidak bias merekam hasil pengukuran.
Ada peralatan ukur yang bisa merekam hasil pengukurannya tetapi harga relatif mahal, khususnya pada merek-merek terkenal.
Pada makalah ini dirancang dan dibuat suatu purwarupa yang bisa mengukur, merekam dan menampilkan secara grafis hasil pengukuran atau (disebut juga sistem akuisisi data) dengan menggunakan prosesor berbiaya murah yakni ATMega 8535 sebagai pengolahan data, Visual Studio 2010 sebagai penampil di monitor dan Microsoft Access 2007 sebagai penyimpanan data yang akan menampilkan nilai dari beberapa parameter yaitu tegangan, arus, daya, temperatur dan irradian. Pengiriman data menggunakan bluetooth HC-05.
Karakteristik modul surya diamati untuk dua modul surya yang berbeda sudut
elevasinya serta membandingkan
pengaruhnya ketika menghadap ke empat penjuru mata angin.
KARAKTERISTIK SEL SURYA
Secara sederhana sel surya terdiri dari
persambungan bahan semikonduktor
bertipe p dan n (p-n junction
semiconductor) yang jika terkena sinar
matahari maka akan terjadi aliran elektron, aliran elektron inilah yang disebut sebagai aliran arus listrik. Proses pengubahan energi matahari menjadi energi listrik ditunjukkan dalam gambar 1. (Yuwono, B., 2005)
Gambar 1: Proses pengubahan energi matahari menjadi energi listrik pada sel surya
Bagian utama pengubah energi sinar matahari menjadi listrik adalah penyerap absorber), meskipun demikian masing-masing lapisan juga sangat berpengaruh terhadap efisiensi dari sel surya. Sinar matahari terdiri dari bermacam-macam jenis gelombang elektromagnetik, oleh karena itu penyerap disini diharapkan dapat menyerap sebanyak mungkin radiasi sinar yang berasal dari cahaya matahari.
Beberapa karakteristik penting sel surya terdiri dari tegangan open circuit (Voc), arus hubungan singkat (Isc), efek perubahan intensitas cahaya matahari, efek
perubahan temperatur serta karakteristik tegangan –arus (V – I characteristic) pada sel surya (Krismadinata, dkk 2012, krismadinata, 2017).
Voc adalah tegangan yang dibaca pada saat arus tidak mengalir atau bisa disebut juga arus sama dengan nol. Cara untuk mencapai
170
menghubungkan kutub positif dan kutub negatif modul surya dengan voltmeter, sehingga akan terlihat nilai tegangan open circuit sel surya pada voltmeter (Satwiko, S., 2012)
Isc adalah arus maksimal yang dihasilkan oleh modul sel surya dengan cara menge-short-kan kutub positif dengan kutub negatif pada modul surya. Dan nilai Isc akan terbaca pada amperemeter. Arus yang dihasilkan modul surya dapat menentukan seberapa cepat modul tersebut mengisi sebuah baterai. Selain itu, arus dari modul surya juga menentukan daya maksimum dari alat yang digunakan. (Satwiko, S., 2012)
Perubahan intensitas cahaya matahari yang diterima modul surya berpengaruh pada daya yang dihasilkan oleh modul surya, semakin besar intensitas cahaya yang menerpa modul surya maka semakin besar pula daya yang dibangkitkan oleh modul surya begitu juga sebaliknya.
Gambar 2: Pengaruh intensitas cahaya terhadap arus-tegangan modul surya
METODE
Prinsip kerja akuisisi data keseluruhannya dari purwarupa ini dikendalilkan oleh
personal computer (PC). PC akan
menginstruksikan mikrokontroler untuk
melakukan pencuplikan terhadap sinyal keluaran sensor. Proses pencuplikan akan menghasilkan data yang berupa data ADC. Data ADC (analog digital converter) tersebut akan melalui proses coding, sehingga pengiriman data berupa barisan bit biner. Barisan bit biner tersebut akan dikirim ke PC melalui komunikasi serial
bluetooth HC-05. PC melalui pemograman Visual Studio 2010 akan melakukan
pengolahan data. Modul Surya 1 Sensor tegangan 2 Sensor tegangan 1 TX Bluetooth RX Personal computer Modul Surya 1 PA.0 Port C PA.1 PA.2 PA.3 ATMEGA 8535 PA.4 PA.5 RX PA.6 TX PA.7 Catu daya 5 Volt Sensor temperatur 1 Sensor temperatur 2 Sensor Irradian 2 Sensor Irradian 1
Gambar 3: Skematik purwarupa
Perancangan perangkat lunak dari rancang bangun akuisisi data karakteristik modul surya ini terdiri dari dua bagian yaitu program menggunakan bahasa basic yang akan ditanamkan ke IC ATMega 8535 dan program untuk membangun perangkat lunak berbasis grafis Visual Studio 2010 untuk pengolahan data dan menyimpannya pada personal computer.
Flowchart keseluruhan akusisi data
karakteristik modul surya dapat dilihat pada gambar 4.
Program berjalan dengan tahapan pertama insialisasi sensor oleh mikrokontroler, kemudian mikrokontroler mengolah data
171
sensor dan mengirim data ke komputer lewat bluetooth. Komputer menerima data dan mengolah kembali secara berurutan.
Komputer menampilkan data dan
menyimpan ke database.
Gambar 4. Flowchart Akuisisi Data
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berikut ini adalah grafik hasil pembacaan tegangan, temperatur, iiradiasi, arus dan daya keluaran pada modul surya 1 untuk kemiringan modul surya 300 dan modul surya 2 untuk kemiringan 150.
Gambar 5: Grafik tegangan modul surya 1
Gambar 6. Grafik Temperatur Modul Surya 1
Gambar 7. Grafik Irradiansi Modul Surya 1
Gambar 8: Grafik Arus Modul Surya 1
172 Gambar 10: Grafik Tegangan Modul Surya 2
Gambar 11: Grafik Temperatur Modul Surya 2
Gambar 12: Grafik Irradiansi Modul Surya 2
Gambar 13: Grafik Arus Modul Surya 2
Gambar 14: Grafik Daya Modul Surya 2
SIMPULAN
Pada modul surya dengan sudut kemiringan 150 tegangan yang dihasilkan lebih besar
daripada modul surya dengan sudut kemiringan 300, begitu juga dengan irradian cahaya matahari yang diterima oleh kedua modul surya, yaitu modul surya dengan sudut kemiringan 150 lebih banyak
menerima cahaya matahari daripada modul surya 2 dengan kemiringan 300.
Penempatan arah sisi modul surya pada empat arah mata angin yang berbeda yaitu utara, timur, barat dan selatan menghasilkan perbedaan pengukuran yang didapatkan.
DAFTAR RUJUKAN
Heru, P.L., 2017. Sistem Pengkonversi Daya Maksimal Modul Surya Melalui Deteksi Tegangan. Seri Kajian Ilmiah, 15(1), pp.27-34.
Krismadinata, Rahim, N.A., Ping, H.W. and Selvaraj, J., 2013. “Photovoltaic module modeling using Simulink/ Matlab”. Procedia Environmental Sciences, 17, pp.537-546.
Satwiko, S., 2012. “Uji Karakteristik Sel Surya pada Sistem 24 Volt DC sebagai Catudaya pada Sistem Pembangkit
173
Tenaga Hybrid”. Jurusan Fisika, FMIPA UNJ Prosiding Pertemuan Ilmiah XXVI HFI Jateng & DIY, Purworejo.
Surindra, M.D.S.M.D., 2012. “Analisis Karakteristik Electrical Modul Photovoltaic untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya Skala Laboratorium”. Prosiding SNST Fakultas Teknik, 1(1). Usman, I. and Winata, T., 2009. “Pengaruh Ketebalan Lapisan Aktif terhadap Karakteristik Sel Surya Berbasis a-Si: H yang Ditumbuhkan dengan Teknik
HWC-VHF-PECVD”. Jurnal
Matematika & Sains, 13(4), pp.109-113.
Yuliananda, S., Sarya, G. and Hastijanti, R.R., 2016. Pengaruh Perubahan Intensitas Matahari Terhadap Daya Keluaran Panel Surya. JPM17: Jurnal Pengabdian Masyarakat, 1(02).
Yuwono, B., 2005. Optimalisasi Panel Sel Surya Dengan Menggunakan Sistem Pelacak Berbasis Mikrokontroler AT89C51 (Doctoral dissertation, Universitas Sebelas Maret).
