EFISIENSI DAYA KELUARAN GENERATOR PHOTOVOLTAIC (GPV) MENGGUNAKAN MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) DENGAN ALGORITMA PERTURB AND OBSERB

(1)

i

EFISIENSI DAYA KELUARAN GENERATOR PHOTOVOLTAIC (GPV) MENGGUNAKAN MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) DENGAN ALGORITMA PERTURB AND OBSERB (P&O)

DAN MPPT STANDART REFERENCE

SKRIPSI

NANDA SYAHPUTRA LUBIS 140801010

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

ii

EFISIENSI DAYA KELUARAN GENERATOR PHOTOVOLTAIC (GPV) MENGGUNAKAN MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) DENGAN ALGORITMA PERTURB AND OBSERB (P&O)

DAN MPPT STANDART REFERENCE

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

NANDA SYAHPUTRA LUBIS 140801010

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019

(3)

i

(4)

ii

PERNYATAAN

Efisiensi daya keluaran Generator Photovoltaic (GPV) menggunakan Maximum Power Point Tracking (MPPT) dengan algoritma Perturb

And Obserb (p&o) dan MPPT standart reference

SKRIPSI

Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan,

NANDA SYAHPUTRA LUBIS 140801010

(5)

iii

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas segala berkat dan karunia-Nya selama penulis melaksanakan studi hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Selama kuliah sampai penyelesaian tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dalam moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kepada bapak Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian sehingga penyelesaian skripsi ini

2. Kepada bapak Dr. Perdinan Sinuhaji selaku ketua departemen Fisika, dan Awan Maghfirah, S.Si, M.Si selaku sekertaris departemen Fisika FMIPA USU, Bang Johaidin, Kak Tini dan Kak Yuspa selaku Staf Departemen Fisika, seluruh dosen, staf pegawai Departemen Fisika USU

3. Kepada orang tua penulis, Ayahanda Andy Sangkot Lubis dan Ibunda Nauliany sinaga. Yang telah menjadi Penyemangat dan Motivator Penulis dalam Menyelesaikan, membantu membesarkan dan mendidik serta menguliahkan penulis, memberikan dorongan materil, perhatian, dan doa sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan tepat waktu.

4. Kepada saudara/saudari penulis Anisa Rilla Lubis, Nindi Syahputri Lubis, dan Chairull Zall Lubis. Yang telah membantu dan memberikan dorongan serta dukungan kepada penulis.

5. Kepada Teman seperjuangan Unit 10: Berkat, Willia, Dewi, Irma, Mariana, Peter, Elco, Jacky, Ibnu yang saling membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Kepada Assisten Elektronika Dasar: Alindra, Martin, Juil gafur, Andrian syahputra (komting), Helen, Rizky Suari, limbong yang telah memberikan semangat kepada penulis

7. Kepada Physics Immortal, teman seperjuangan selama kuliah 4 tahun di fisika yang telah memberikan dan mendukung penulis selama ini

8. Kepada Adinda Physics Unity yang tidak dapat disebutkan satu per satu, Adinda Physics reform, dan Adinda Physics Invinity yang membantu dorongan dan semangat kepada penulis hingga saat ini.

9. Kepada Siti Ramadhany yang telah memberikan semangat, dan doa kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi menyempurnakan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membutuhkan.

(6)

iv

EFISIENSI DAYA KELUARAN PANEL SURYA MENGGUNAKAN MAXIMUM POWER POINTTRACKING (MPPT) DENGAN ALGORITMA

PERTURB AND OBSERB(P&O)

ABSTRAK

Salah satu sumber energi natural yang belum di gunakan secara maksimal adalah energi surya atau sinar matahari. Energi surya merupakan sumber energi terbarukan yang ketersediaannya tidak terbatas. Untuk mendapatkan energi listrik yang berasal dari matahari digunakan panel surya sehingga energi cahaya dari matahari dapat berubah menjadi energi listrik. Akan tetapi, panel surya memiliki nilai efisiensi yang sangat rendah. Oleh karena itu, dirancang suatu Sistem yang dapat meningkatkan efisiensi pada panel surya. Yaitu, Sistem Maximum Power point Tracking (MPPT) merupakan sistem yang dapat membuat sel surya bekerja pada titik optimumnya sehingga sel surya mampu menghasilkan daya maksimalnya. Pada penelitian kali ini, sistem MPPT menggunakan rangkaian Boost Converter sebagai pengendali tegangan sel surya dan algoritma Perturb and Obserb (P&O) sebagai algortima MPPT pencari titik optimumnya.

Kata kunci: Panel surya, Maximum Power Point Tracking (MPPT), Boost converter, Perturb and Obserb (P&O)

(7)

v

EFFICIENCY OF SOLAR PANEL POWER OUTPUT USING MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) WITH PERTURB AND OBSERB (P &

O) ALGORITHM

ABSTRACT

One source of natural energy yet hasn’t used to its maximum potential is solar energy sun. Seolar energy is a renewable energy source which has unlimited supply. In order to gain electricity energy from the sun, solar panel are used to transfrom the sun light energy into electricial energy. However, solar panels have very low efficiency values. Therefore, a system is designed that can improve efficiency on solar panels.

That is, the maximum power point tracking (MPPT) system is a system that work in orde to makke a photovoltaic work point where it produces the maximum power. In this research, the MPPT system uses a Boost converter circuit in order to control the output voltage of photovoltaic and turb and Obserb (P&O) method as the MPPT algorithm which will search teh maximum power point.

Keyword: Photovoltaic, Maximum Power Point Tracking (MPPT), Boost converter, Perturb and Obserb (P&O)

(8)

vi

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN i

PERNYATAAN ii

PENGHARGAAN iii

ABSTRAK iv

ABSTRACT v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN ix

DAFTAR SINGKATAN x

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1. Latar belakang 2 1.2. Rumusan Masalah 2 1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 2 1.5. Manfaat Penelitian 2 1.6. Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 4

2.1. Generator Photovoltaic (panel surya) 4 2.1.1 Prinsip kerja panel surya 5 2.1.2 Jenis Panel Surya 6 2.1.3 Karakteristik Panel Surya 8 2.2 Maximum Power Point Tracking (MPPT) 9 2.2.1 Perturb and Obserb (P&O) 10

(9)

vii

2.3 Rangkaian Boost Converter 11

2.4 Sensor Tegangan Arduino 12

2.5 Sensor Arus ACS712 14

2.6 MOSFET IRF3205 15

2.6.1 Prinsip kerja MOSFET IRF3205 15

2.6.2 MOSFET sebagai Switching/saklar 16

BAB III PERANCANGAN SISTEM DAN METODOLOGI 19

3.1. Perancangan Sistem 19

3.2 Metodologi 19

3.3 Tempat dan waktu penelitian 20

3.4 Rangkaian sensor Tegangan 20

3.5 Rangkaian sansor Arus 21

3.6 Rangkaian Driver MOSFET 21

3.7 Diagram Alir 22

3.8 Karaktersitik Panel surya secara Implementasi 23

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 24

4.1 Pengujian Sensor Tegangan 24

4.2 Pengujian Sensor Arus 25

4.3 Pengujian Sinyal PWM dari MOSFET 25

4.4 Pengujian Karakteristik Panel Surya 26

4.5 Pengujian MPPT P&O Standart reverance 28

4.6 Pengujian MPPT P&O 31

4.7 Efisiensi Sistem MPPT Perturb and Obserb &

Standart Reverence 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 36

5.1. Kesimpulan 36

5.2. Saran 37

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(10)

viii

DAFTAR TABEL

Nomor judul halaman

Tabel 4.1 Data hasil pengujian sensor tegangan 18

Tabel 4.2 Data hasil pengujian sensor arus 19

Tabel 4.3 Data hasil pengujian sinyal PWM 19

Tabel 4.4 Pengujian siste MPPT dengan algoritma P&O 21

(11)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit listrik tenaga surya adalah pembangkit yang mengandalkan

Energi matahari sebagai sumber utamanya, yang mengubah energi matahari menjadi Listrik.

Dengan mengandalkan Panel Surya, Energi matahari dikonversi menjadi Listrik yang sangat penting untuk kebutuhan masyarakat banyak. Keuntungan menggunakan panel surya aadalah kita dapat memperoleh energi matahari dengan mudah, gratis, dan banyak setiap harinya.

Permasalahan utama yang didapat dari panel surya adalah nilai efisiensi nya yang kecil, dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya.Energi matahari dikonversi menjadi energi listrik dengan efisiensi hanya sebesar 18%. Energi tersebut berkurang pada saat energi tersebut digunakan ke peralatan listrik karena pengaruh efisiensi tegangan, baterai, kabel, inverter menjadi 10-15%.

Salah satu aspek penting yang bertujuan untuk meningkatkan nilai efisiensi dari panel surya adalah adanya sistem pencari daya yang maksimal (Maximum power point Tracker) pada panel surya. Sistem Maximum Power Point Tracker (MPPT) bertujuan untuk mencari titik kerja panel surya dimana panel surya dapat menghasilkan daya maksimum dan membuat panel surya bekerja di titik optimal tersebut. Cara agar menjaga panel surya bekerja di titik optimal nya tersebut ialah dengan menggunakan algortima Maximum power point tracker (MPPT).

Algoritma MPPT ini diimplementasikan pada suatu rangkaian DC-DC converter yang berfungsi untuk mengendalikan panel surya dapat bekerja pada titik yang ditentukan oleh algoritma MPPT. Ada beberapa jenis rangkaian DC-DC converter, seperti Boost converter, Buck converter, Boost-Buck converter, dan Cuck converter. Setiap converter memiliki fungsi dan karakteristik maing-masing, dan Bost converter adalah rangkaian yang paling banyak digunakan pada sistem MPPT.

Saat ini, ada sekitar 19 algoritma/metode MPPT yang berbeda yang digunakan, antara lain perturb and obserb (P&O), incremental conductance, Fuzzy logic, sampai neural network.

Setiap algoritma/metode memiliki kelebihan dan kekurangan nya masing masing.

(12)

2

Berdasarkan penjelasan diatas, pada skripsi ini, penulis mencoba untuk membuat rancang bangun dan membuat simulasi dengan menggunakan metode perturb and obserb methood (P&O) dengan menggunakan aplikasi Simulink pada matlab.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana perbandingan daya keluaran pada generator photovoltaic mengguakan MPPT dengan alternatif perturb and obserb dan MPPT Standart Reverance 2. Bagaimana menentukan nilai efisiensi daya keluaran pada generator photovoltaic

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian yang yang dilakukan yaitu:

1. Merancang suatu sistem MPPT dengan menggunakan algoritma pada panel surya.

2. Memahami algoritma/metode Perturb and Obserb pada MPPT untuk mencari nilai titik maksimum Panel surya.

3. Membandingkan algoritma P&O standart reverance dan MPPT Standart reverance pada panel surya

1.4 Batasan Masalah

Penulis membatasi penelitian ini pada:

1. Pembahasan mengenasi nilai Efisiensi daya keluaran pada Generator Photovoltaic 2. Menggunakan algoritma perturb and obserb dan Standart Reverance

3. Membandingkan MPPT dengan menggunakan algoritma P&O dengan MPPT P&O standart reverance.

4. Menentukan Nilai efisiensi dari penggunaan sistem MPPT terhadap panel surya

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Untuk memaksimalkan kerja dari panel surya dengan menggunakan MPPT.

2. Dapat mengetahui perbandingan nilai Efisiensi panel suya dengan menggunakan algoritma Perturb and obserb.

1.6 Sistematika Penulisan

(13)

3

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematikan pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari judul skripsi EFISIENSI DAYA KELUARAN GENERATOR PHOTOVOLTAIC (GPV) MENGGUNAKAN MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) DENGAN ALGORITMA PERTURB AND OBSERB (P&O) DAN MPPT STANDART REFERENCE. Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung dalam penelitian. Adapun teori pendukung dalam penelitian ini yaitu tentang Generator Photovoltaic (panel surya), Maximum Power point tracking (MPPT), DC-DC Converter, MOSFET, dll.

BAB 3 METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang perancangan alat, diagram blok, diagram alir, skematik serta sistem kerja dari masing-masing rangkaian.

BAB 4 HASIL DAN ANALISIS

Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis penelitian yang telah dibuat.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.

(14)

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Generator Photovoltaic (panel surya)

Sel surya didefinisikan sebagai teknologi yang menghasilkan listrik dc dari suatu bahan semikonduktor ketika dipaparkan oleh cahaya. Selama bahan semikonduktor tersebut dipaparkan oleh cahaya maka sel surya akan selalu menghasilkan energi listrik, dan ketika tidak dipaparkan oleh cahaya, sel surya berhenti menghasilkan energi listrik

Efek photovoltaic adalah terjadinya tegangan pada semikonduktor sambungan p-n (tipe p dan tipe n) ketika disinari cahaya (foton) disebabkan elektron pada tipa p dieksitasi foton ke energi yang lebih tinggi, kemudian bergerak ke tipe n sebagai pembawa muatan yang akan menimbulkan arus/tegangan pada sambungan. Sambungan p-n tersebut disebut sel surya (solar cell) yang akan menghasilkan tegangan disekitar 0,5 sampai 0,6 volt (open cirkuit)ketika disinari cahaya dengan efisiensi disekitar 14 sampai 19 persen. Dalam implementasi praktis, sel ini disusun berbentuk jejeran pararel dan seri, gabungan seluruhnya disebut scara komersial dengan panel suryaatau dalam lingkup akademik dengan nama Generator Photovoltaic GPV (Photovoltaic Generator)

Untuk GPV, ketika disambungkan secara langsung dengan beban (direct coupled) akan didapat titik operasi yang berada pada perpotongan nilai arus dan tegangan yang diekstrak dan dikonsumsi beban yang bergantung pada besarnya tahanan beban. Karena daya yang diekstrak merupakan perkalian arus dan tegangan, maka nilai daya yang berada pada titik operasi tersebut akan menentukan efisiensi dari sistem pada titik operasi tersebut. Efisiensi sistem GPV dengan demikian sangan dipengaruhi oleh besarnya tahanan beban. Efisiensi yang paling tinggi diperoleh pada saat nilai tahanan optimum (Ropt) yang menghasilkan nilai maksimum untuk arus dan tegangan. Titik tersebut dinamakan titik Daya Maksimum (maximum Power Point = MPPT)

Dalam keadaan praktis, GPV dihubungkan dengan beban nilai yang bervariasi seperti: bola lampu, motor listrik, heater, dll. Sehingga sangat sulit membuat nilai beban konsttan pada nilai Ropt. Dengan kondisi beban yang bervariasi tersebut titik operasi akan berada pada titik MPP, diperlukan kontrorel sebagai penjejak titik daya maksimum (

(15)

5

Maximum Power Point Tracker = MPPT). Kontrorel ini bekerja untuk menjejak titik MPP dan sesudah dicapai, daya dari GPV akan diekstrak dan disalurkan ke beban.

2.1.1 Prinsip kerja Sel Surya

Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor memiliki elektron yang terikat dengan lemah pada suatu pita energi yang disebut pita valensi. Ketika energi yang lebih besar dari batas threshold (band gap energi) diberikan kepada elektron di pita valensi tersebut, maka ikatan elektron tersebut akan putus. Kemudian elektron tersebut bergerak bebas pada suatu pita energi baru yang disebut pita konduksi. dibutuhkan untuk membebaskan elektron ini dapat berasal dari foton, yang merupakan partikel dari cahaya.

Gambar 2.1. Skema efek photovoltaic.

(16)

6 Gambar 2.1. menunjukkan proses yang terjadi pada sel surya ketika dipaparkan cahaya. Foton-foton yang merupakan partikel cahaya menabrak elektron.

Ketika energi foton tersebut cukup maka elektron akan didorong keluardari pitavalensi (V) melewati pita pemisah (band gap) menuju pita konduksi (CB).

Kemudian suatu selective contac mengumpulkan elektron-elektron pada pita konduksi dan menggerakkan elektron-elektron tersebut. Elektron yang bergerak inilah yang disebut sebagai arus listrik. Energi dari arus listrik digunakan untuk mengerjakan berbagai hal sebelum kembali menuju pita valensi melalui selective contact yang kedua.

Sel surya dianggap sebagai suatu pn junction karena adanya “doping”. Doping ini menyebabkan salah satu selective contact menjadi sisi p (banyak muatan positif) dan yang lain menjadi sisi n (banyak muatan negatif). Pemodelan dan pemahaman prinsip kerja sel surya menjadi lebih sederhana dengan menggunakan konsep pn junction.

2.1.2 Jenis Panel Surya

Panel surya memiliki beberapa jenis yang berbeda tergantung dari bahan yang dipakai. Bahan yang dipakai panel surya membedakan kualitas dari panel surya yaitu kualitas tegangan dan arus. Jenis panel surya antara lain :

1. Crystalline Silikon

Bahan yang paling utama dalam pembuatan sel surya crystalline adalah silikon.

Materi ini tidak dalam bentuk murni, tetapi dalam senyawa kimia dengan oksigen dalam bentuk kuarsa atau pasir. Oksigen tidak diperlukan maka harus lebih dulu dipisahkan dari silikon dioksida.

a. Sel silikon monocrystalline

Proses Czochralski (crucible drawing process) menjadi patokan dalam produksi silikon kristal tunggal untuk penggunaan peralatan yang berhubungan dengan bumi (terrestrial). Pada proses ini, bahan dasar dari polycrystalline (polysilicon) dilelehkan di dalam suatu wadah kuarsa, pada suhu sekitar 1420⁰C. Sebuah biji kristal dicelupkan ke dalam lelehan silikon tadi dan perlahan- lahan ditarik ke atas keluar dari lelehan. Selama proses ini, kristal akan berubah menjadi monocrystal

(17)

7 berbentuk silinder dengan diameter mencapai 30 cm. Kristal tunggal silinder ini dipotong untuk membentuk batangan semi bulat atau persegi yang kemudian dipotong lagi dengan menggunakan gergaji kawat menjadi lempeng-lempeng tipis dengan tebal sekitar 0,3 mm. Lapisan berbentuk wafer itu lalu dibersihkan dengan pembasahan secara kimia dengan pengetsaan dan pembilasan untuk menghilangkan sisa-sisa pemotongan dan bekas pemotongan. Mulai dari bagian mentah (raw wafers) kemudian lapisan didopingdengan boron menjadi tipe p sementara tipe n dibuat dengan mendoping fosfor.

Gambar 2.2 Bentuk Sel Monocrystalline (a). sel monocrystalline persegi (b). sel monocrystalline semi bulat (c). sel monocrystalline bulat

b. Sel Silikon polycrystalline

Material silikon mula-mula dilelehkan didalam wadah kuarsa. Pada metode balok tuang (block cast method), balok silikon berukuran besar atau ingot akan terbentuk. Ingot biasanya dipotong-potong menjadi batangan-batangan dengan menggunakan gergaji pita (band saw) dan kemudian dipotong lagi menjadi lempengan-lempengandengan ketebalan sekitar 0,3 mm dengan menggunakan gergaji kawat.Setelah pembersihan dan penambahan fosfor, lapisan anti pantul digunakan.

Gambar 2.3 Bentuk Sel Polycrystalline (a). Sel polycrystalline tanpa lapisan anti – reflektif. (b). Sel polycrystalline dengan lapisan anti – reflektif. (c) Sel polycrystalline dengan lapisan anti – reflektif dan garis grid hubung

(18)

8 2.1.3 Karakteristik Panel Surya

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 arus– tegangan (V-I characteristic) pada sel surya.

a. Tegangan open circuit (Voc) adalah tegangan yang dibaca pada saat arus tidak mengalir atau bisa disebut juga arus sama dengan nol. Cara untuk mencapai open circuit (Voc) yaitu dengan menghubungkan kutub positif dan kutub negatif modul surya dengan voltmeter, sehingga akan terlihat nilai tegangan open circuit sel surya pada voltmeter.

b. Arus short circuit (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.

c. Efek perubahan intensitas cahaya matahari, apabila jumlah energi cahaya matahari yang diterima sel surya berkurang atau intensitas cahayanya melemah, maka besar tegangan dan arus listrik yang dihasilkan juga akan menurun. Penurunan tegangan relatif lebih kecil dibandingkan penurunan arus listriknya.

d. Efek perubahan suhu pada sel surya, sel surya akan bekerja secara optimum pada suhu konstan yaitu 25°C. Jika suhu disekitar sel surya meningkat melebihi 25°C, maka akan mempengaruhi fill factor sehingga tegangan akan berkurang.

Selain itu, efisiensi sel surya juga akan menurun beberapa persen. Sedangkan sebaliknya, arus yang dihasilkan akan meningkat seiring dengan meningkatnya suhu pada sel surya.

e. Penggunaan tegangan dari sel surya bergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan. Jika menggunakan bahan silikon, maka tegangan yang dihasilkan dari setiap sel surya berkisar 0,5 V. Modul surya merupakan gabungan beberapa sel surya yang dihubungkan secara seri dan paralel.

Tegangan dihasilkan dari sel surya bergantung dari radiasi cahaya matahari.

(19)

9 Untuk arus yang dihasilkan dari sel surya bergantung dari luminasi (kuat cahaya) matahari, seperti pada saat cuaca cerah atau mendung.

Gambar 2.4 Kurva karakteristik panel surya

2.2. Maximum power point tracking (MPPT)

Maximum power point tracking atau sering disebut dengan MPPT merupakan sebuah sistemelektronik yang dioperasikan pada sebuah panel photovoltaic (PV) sehingga panel photovoltaic bisa menghasilkan power maximum. Perlu diperhatikan, MPPT bukanlah sebuah sistem tracking mekanik yang digunakan untuk mengubah posisi modul terhadap posisi matahari sehinggga mendapatkan energi maksimum matahari. MPPT benar-benar sebuah sistem elektronik yang bisa menelusuri titik power maksimum yang bisa dikeluarkan oleh sebuah panel PV.

Tegangan dan arus keluaran sel surya memiliki karakterisktik nonlinera seperti ditunjukan persamaan (2.1). hal tersebut juga dapat dilihat pada plot kurva p-v hasil simulasi karakteristik sel surya pada gambar 2.3 dan gambar 2.4.

Dimana Vmp dan Imp, merupakan titik kerja maksimum atau Maximum power point (MPP) dari tegangan dan arus sel surya. Titik kerja maksimum sel surya berubang seiring perubahan radiasi matahari dan suhu sel

(20)

10 Sel surya secara tidak otomatis bekerja pada titik kerja maksimumnya, melainkan harus dikendalikan. Maximum power point tracking (MPPT) adalah metode yang digunakan untuk mencari titik kerja maksimul sel surya dan mempertahankkan sel surya bekerja di titik tersebut.

Banyak jurnal yang membahas metode-metode MPPT. Terdapat 19 metode MPPT yang memiliki perbedaan mendasar seperti ditunjuk pada tabel 2.1.

Setiap metode memiliki karakteristik yang berbeda. Beberapa metode yang robust seperti incremental conductance dan perturb & obserbvation (P&O) memiliki kelemahan pada waktu penjajakan dan osilasi pada MPPT. Metode yang disempurnakan oleh fuzzy logic mampu menunjukan kualitas yang lebih baik

2.2.1. Perturbation and Observation (P&O)

Metode Perturbation and Observation terdiri dari dua tahap: perturb yaitu mengubah Vref dan observation yaitu menghitung perubahan daya akibat aksi perturb sebelumnya. Jika perubahan dara positif maka perturb selanjutnya akan tetap pada arah yang sama, sedangkan jika perubahan daya negatif maka perturb akan dibalik. Tabel 2.2 menjelaskan algoritma Perturbation and Observation.

(21)

11

Mulai

Ukur V(k), I(k)

dV ≈ V(k+1)-V(k) dI ≈ I(k+1)-I(k)

P(k)>P(k-1)

V(k)>V(k-1) V(k)>V(k-1)

Tambahkan tegangan Kurangi tegangan Kurangi tegangan Tambahkan tegangan

Tidak

Ya

Ya Tidak Ya

Gbr.2. diagram alir algoritma P&O

Gambar 2.5 Flowchart Algoritma P & O

2.3. Rangkaian Boost Converter

Boost converter adalah suatu DC-DC Converter yang menggunakan kerjanya dengan membuka dan menutup suatu switch secara periodik (Hart, 1997) dikatakan sebagai Boost converter terdiri atas induktor, kapasitor, resistor, diode dan switch. Rangkaian dari suatu Boost Converter adalah seperti pada pada gambar berikut:

(22)

12

Gambar 2.6 Rangkaian DC-DC konverter

Gambar diatas merupakan bentuk rangkaian dari Boost converter atau konverter penaik tegangan. Rangkaian Boost converter sendiri terdiri dari sumber tegangan DC, induktor, elektronic switch (saklar elektronik) dimana pada rangkaian tersebut menggunakan komponen MOSFET, diode, sertakapasitor dan resistor yang juga bertindak sebagai beban (load).

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa untuk mengaktifkan elektronic switch MOSFET, pada dasarna ialah dengan menggunakan Pulse Widht Modulation (PWM) dimana mengatur PWM ini sendiri sangat terkait dengan Duty cycle/Siklus Kerja (D).

2.4 Sensor Tegangan Arduino

Sensor tegangan berfungsi membaca nilai tegangan suatu rangkaian.

Arduino dapat membaca nilai tegangan dengan memanfaatkan pin analog. Jika range tegangan yang dibaca diantara 0-5 V bisa langsung menggunakan pin analog, sedangkan jika range tegangan yang dibaca >5V harus menggunakan rangkaian tambahan yakni pembagi tegangan karena pin arduino bekerja pada max 5 v.

(23)

13

Gambar 2.7 Sensor tegangan Arduino

Data yang diterima arduino berupa nilai ADC , untuk mengkonversi menjadi nilai tegangan menggunakan rumus:

Tegangan = ADC/1023 * 5V ADC : Nilai ADC yang terbaca 1023 : Nilai ADC maksimal (10 bit)

5V : Tegangan referensi ADC arduino (default) Jika tegangan yang diukur >5

Prinsip kerjanya adalah membuat perbandingan antara tegangan asli dengan tegangan yang terbaca oleh arduino.

Gambar 2.8 Modul Sensor Tegangan

(24)

14 2.5 Sensor Arus ACS712

ACS712 adalah Hall Effect current sensor. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi.

Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih, bentuk fisik dari sensor arus ACS712 dapat dilihat pada gambar 2.1 di bawah ini

Gambar 2.9 Modul Sensor ACS712

Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional.

Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada didalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik.

(25)

15 2.6 MOSFET IRF3205

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah sebuah perangkat semionduktor yang secara luas di gunakan sebagai switch dan sebagai penguat sinyal pada perangkat elektronik. MOSFET adalah inti dari sebuah IC ( integrated Circuit ) yang di desain dan di fabrikasi dengan single chip karena ukurannya yang sangat kecil. MOSFET memiliki empat gerbang terminal antara lain adalah Source (S), Gate (G), Drain (D) dan Body(B).

MOSFET bekerja secara elektonik memvariasikan sepanjang jalur pembawa muatan ( electron atau hole ). Muatan listrik masuk melalui Saluran pada Source dan keluar melalui Drain. Lebar Saluran di kendalikan oleh tegangan pada electrode yang di sebut dengan Gate atau gerbang yang terletak antara Source dan Drain. ini terisolasi dari saluran di dekat lapisan oksida logam yang sangat tipis.

Kapasitas MOS pada komponen ini adalah bagian Utama nya.

2.6.1 Prinsip kerja MOSFET IRF3205

Tujuan dari MOSFET adalah mengontrol Tegangan dan Arus melalui antara Source dan Drain. Komponen ini hampir seluruh nya sebagai switch. Kerja MOSFET bergantung pada kapasitas MOS. Kapasitas MOS adalah bagian utama dari MOSFET. Permukaan semikonduktor pada lapisan oksida di bawah yang terletak di antara terminal sumber dan saluran pembuangan. Hal ini dapat dibalik dari tipe-p ke n-type dengan menerapkan tegangan gerbang positif atau negatif masing-masing. Ketika kita menerapkan tegangan gerbang positif, lubang yang ada di bawah lapisan oksida dengan gaya dan beban yang menjijikkan didorong ke bawah dengan substrat.

Daerah penipisan dihuni oleh muatan negatif terikat yang terkait dengan atom akseptor. Elektron mencapai saluran terbentuk. Tegangan positif juga menarik elektron dari sumber n dan mengalirkan daerah ke saluran. Sekarang, jika voltase diterapkan antara saluran pembuangan dan sumber, arus mengalir bebas antara sumber dan saluran pembuangan dan tegangan gerbang mengendalikan elektron

(26)

16 di saluran. Alih-alih tegangan positif jika kita menerapkan tegangan negatif, saluran lubang akan terbentuk di bawah lapisan oksida.

Gambar 2.10 MOSFET IRG 3205

2.6.2 MOSFET sebagai switching/saklar

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki impedansi mauskan (gate) sangat tinggi (Hampir tak berhingga) sehingga dengn menggunakan MOSFET sebagai saklar elektronik, memungkinkan untuk menghubungkannya dengan semua jenis gerbang logika. Dengan menjadikan MOSFET sebagai saklar, maka dapat digunakan untuk mengendalikan beban dengan arus yang tinggi dan biaya yang lebih murah daripada menggunakan transistor bipolar. Untuk membuat MOSFET sebgai saklar maka hanya menggunakan MOSFET pada kondisi saturasi (ON) dan kondisi cut-off (OFF).

Pada daerah Cut-Off MOSFET tidak mendapatkan tegangan input (Vin = 0V) sehingga tidak ada arus drain Id yang mengalir. Kondisi ini akan membuat tegangan Vds = Vdd. Dengan beberapa kondisi diatas maka pada daerah cut-off ini MOSFET dikatakan OFF (Full-Off). Kondisi cut-off ini dapat diperoleh

(27)

17 dengan menghubungkan jalur input (gate) ke ground, sehingga tidaka ada tegangan input yang masuk ke rangkaian saklar MOSFET. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.11 MOSFET sebagai saklar kondisi Cut-Off Karakeristik MOSFET pada daerah Cut-Off antara lain sebagai berikut.

 Input gate tidak mendapat tegangan bias karena terhubung ke ground (0V)

 Tegangan gate lebih rendah dari tegangan treshold (Vgs < Vth)

 MOSFET OFF (Fully-Off) pada daerah cut-off ini.

 Tidak arus drain yang mengalir pada MOSFET

 Tegangan output Vout = Vds = Vdd

 Pada daerah cut-off MOSFET dalam kondisi open circuit.

Dengan beberapa karakteristik diatas maka dapat dikatakan bahawa MOSFET pada daerah Cut-Off merupakan saklar terbuka dengan arus drain Id = 0 Ampere.

Untuk mendapatkan kondisi MOSFET dalam keadaan open maka tegnagan gate Vgs harus lebih rendah dari tegangan treshold Vth dengan cara menghubungkan terminal input (gate) ke ground.

Pada daerah saturasi MOSFET mendapatkan bias input (Vgs) secara maksimum sehingga arus drain pada MOSFET juga akan maksimum dan membuat tegangan Vds = 0V. Pada kondisi saturasi ini MOSFET dapat dikatakan dalam kondisi ON secara penuh (Fully-ON).

(28)

18

Gambar 2.12 MOSFET sebagai saklar kondisi Satursi Karakteristik MOSFET pada kondisi saturasi antar lain adalah :

 Tegangan input gate (Vgs) tinggi

 Tegangan input gate (Vgs) lebih tinggi dari tegangan treshold (Vgs>Vth)

 MOSFET ON (Fully-ON) pada daerah Saturasi

 Tegangan drain dan source ideal (Vds) pada daerah saturasi adalah 0V (Vds = 0V)

 Resistansi drain dan source sangat rendah (Rds < 0,1 Ohm)

 Tegangan output Vout = Vds = 0,2V (Rds.Id)

 MOSFET dianalogikan sebagai saklar kondisi tertutup

Kondisi saturasi MOSFET dapat diperoleh dengan memberikan tegangan input gate yang lebih tinggi dari tegangan tresholdnya dengan cara menghubungkan terminal input ke Vdd. Sehingga MOSFET mejadi saturasi dan dapat dianalogikan sebagai saklar pada kondisi tertutup.

(29)

19 BAB III

PERANCANGAN SISTEM DAN METODOLOGI

3.1. Perancangan Sistem

GPV DC-DC BEBAN

SENSOR ARUS

SENSOR TEGANGAN

SENSOR ARUS SENSOR

TEGANGAN MOSFET

MIKROKONT

ROREL PC

Gambar 3.1 Diagram Blok 3.2. Metodologi

1. Sumber cahaya akan diterima oleh Generator Photovoltaic dan diolah menjadi menjadi tegangan dan arus, yang merupakan sumber daya pada rangkaian ini.

2. Daya yang sudah diperolah tadi akan diteruskan kepada sensor, yakni sensor tegangan dan sensor arus.

3. Disini sensor akan membaca, apakah daya yang diterima Besar atau kecil.

4. Kemudian tegangan dan arus yang sudah terbaca, akan diteruskan ke DC- DC konverter.

5. DC-DC konverter yang digunakan ialah Boost Converter, sehingga akan meningkatkan tegangan dan arus yang diterima

6. Didalam sistem MPPT ini, digunakan Mikrokontrorel Arduino Uno yang diprogram dengan menggunakan Algortima Perturb and Obserb. Dimana akan memicu MOSFET (saklar) untuk membuka dan menutup tergantung

(30)

20 dengan Duty Cycle yang diprogram oleh Mikrokontrorel untuk men- Tracking daya optimum dari panel surya.

7. Setelah tegangan dan arus sudah ditingkatkan menuju nilai MPP nya, maka tegangan dan arus tersebut akan dibaca kembali oleh sensor arus dan sensor tegangan. Yang kemudian akan ditampilkan secara real time dengan Microsoft Excel PLX DAQ.

8. Kemudian daya yang sudah ditingkatkan akan diteruskan menuju beban.

3.3 Tempat dan Waktu Penelitian

Pada proses penlitian, pembuatan alat dan pengujian alat dilakukan di Laboratorium Teknologi Digital, proses penelitian ini,dari pembuatan alat, pengujian alat dan pengolahan data. Data hasil pengujian dilakukan pada bulan April-Agustus 2018.

3.4 Rangkaian Sensor Tegangan

Sensor tegangan yang digunakan pada penelitian ini ialah Sensor tegangan Arduino, yang berfungsi membaca nilai tegangan suatu rangkaian. Arduino dapat membaca nilai tegangan dengan memanfaatkan pin analog. Jika range tegangan yang dibaca diantara 0-5 V bisa langsung menggunakan pin analog, sedangkan jika range tegangan yang dibaca >5V harus menggunakan rangkaian tambahan yakni pembagi tegangan karena pin arduino bekerja pada max 5 v.

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Tegangan

(31)

21 3.5 Rangkaian Sensor Arus

Sensor arus yang digunakan pada penelitian ini ialah ACS712 Hall Effect current sensor. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi.

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Arus

Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional.

3.6 Rangkaian Driver MOSFET

Driver yang digunakan ialah Mosfet 540 yang merupakan Transistor untuk tegangan tinggi. Frekuensi dan PWM yang sudah diatur diatur akan masuk ke Gate dari Mosfet dan akan diteruskan ke kaki drain Mosfet yang ditujukan ke kaki Flyback.

(32)

22 Gambar 3.4 Rangkaian Driver MOSFET 540

Tujuan dari MOSFET adalah mengontrol Tegangan dan Arus melalui antara Source dan Drain. Komponen ini hampir seluruh nya sebagai switch. Kerja MOSFET bergantung pada kapasitas MOS. Kapasitas MOS adalah bagian utama dari MOSFET.

3.7 Diagram Alir (Flowchart)

START

INISIALISASI PORT

PEMBACAAN SENSOR TEGANGAN

&ARUS

TEGANGAN 18 V

TAMBAHKAN/KURANGKAN DUTY CYCLE

TAMPI LAN LCD

END

Gambar 3.5 Flowchart Software

(33)

23

3.8 karakteristik panel surya secara implementasi 200 W/

m^2

400 W/

m^2

beban tegangan arus daya beban tegangan arus daya

4,7 2,1 0,41 0,861 4,7 3,69 0,75 2,7675

12 5,43 0,41 2,2263 12 8,78 0,7 6,146

18 6,9 0,39 2,691 18 12,06 0,64 7,7184

22 7,8 0,35 2,73 22 12,98 0,59 7,6582

27 9,8 0,35 3,43 27 14,58 0,54 7,8732

68 15,4 0,22 3,388 68 17,38 0,25 4,345

80 15,7 0,19 2,983 80 17,54 0,22 3,8588

90 16,14 0,17 2,7438 90 17,76 0,2 3,552

100 16,04 0,16 2,5664 100 18,12 0,17 3,0804

voc 18,84 0 0 voc 19,31 0 0

600 W/

m^2

800 W/

m^2

beban tegangan arus daya beban tegangan arus daya

4,7 6,54 1,29 8,4366 4,7 7,68 1,54 11,8272

12 14,14 1,15 16,261 12 14,5 1,34 19,43

18 15,24 1,05 16,002 18 16,53 1 16,53

22 15,98 0,89 14,2222 22 17,23 0,75 12,9225

27 16,53 0,73 12,0669 27 17,56 0,63 11,0628

68 16,97 0,62 10,5214 68 18,02 0,45 8,109

80 17,34 0,54 9,3636 80 18,37 0,4 7,348

90 17,86 0,32 5,7152 90 18,48 0,37 6,8376

100 18,34 0,22 4,0348 100 18,87 0,3 5,661

voc 19,73 0 0 voc 19,85 0 0

1000 W/m^2

beban tegangan arus daya

4,7 8,67 1,69 14,6523

12 16,64 1,35 22,464

18 18,01 0,91 16,3891

22 18,06 0,8 14,448

27 18,39 0,64 11,7696

68 19,01 0,27 5,1327

(34)

24 BAB 4

PENGUJIAN DAN ANALISA

Pengujain dilakukan di laboratorium Elektronika dasar. Pada bab ini, dilakukan pemodelan rangkaian Boost converter yang terhubung dengan sel surya. Dengan menggunakan algoritma Perturb and Obserb dan PWM. Pengukuran intensitas cahaya diukur menggunakan solar meter, sehingga didapat intensitas yang benar.

4.1 Pengujian Sensor Tegangan

Pengujian sensor tegangan dilakukan untuk menguji pembacaan sensor tegangan yang digunakan dan dibandinkan dengan pembacaan multimeter.

Pengujian ini dilakukan sebanyak 10 kali, percobaan menggunakan tegangan masukan dari power supply yang diubah

Pengujian ke- Power suply (v)

Sensor (v) Δ Error (v) Error %

1 1.03 1.05 0.02 1.94

2 2.01 2.05 0.04 1.99

3 3.40 3.48 0.08 2.3

4 5.01 5.2 0.19 3.7

5 6.06 6.23 0.17 2.8

6 7.02 7.34 0.32 4.5

7 8.00 8.35 0.35 4.3

8 9.01 9.35 0.34 3,7

9 10.00 10.43 0.43 4.3

10 11.23 11.73 0.5 4.4

Rata-rata 0.24 3.39

Tabel 4.1. Data hasil pengujian sensor tegangan

(35)

25 4.2 Pengujian sensor Arus

Pengujian sensor arus dilakukan untuk melihat performansi arus ACS712 dan memastikan ke akurasiannya dengan pembaca arus menggunakan multimeter.

Pengujian dilakukan menggunakna tegangan masukan dari power suply yang diubah-ubah tegangannya dan dipasangkan beban.

Pengujian ke-

Tegangan (v)

Multimeter (A)

Sensor (A) _ΔError (I) Error %

1 2.5 0.14 0.14 0 0

2 4.5 0.24 0.24 0 0

3 6.5 0.32 0.31 0.01 3.1

4 8.4 0.41 0.4 0.01 2.4

5 10.8 0.53 0.51 0.02 3.7

6 13 0.65 0.64 0.01 1.5

7 15.4 0.77 0.77 0 0

8 16.5 0.81 0.8 0.01 1.23

9 18.4 0.92 0.91 0.01 1.08

10 20 1.01 1.01 0 0

Rata-rata 0.07 1.3

Tabel 4.2. Data hasil pengujian sensor arus 4.3 Pengujian Sinyal PWM dari MOSFET IRF3205

Dari hasil pengujian sinyal PWM dengan MOSFET IRF3205 memiliki tegangan keluaran yang berbeda-beda pada setiap Duty cycle yang ditentukan.

Pengujian dilakukan sebanyak 6 kali percobaan, percobaan menggunakan masukan dari Baterai 12v. Dan sinyal PWM yang dihasilkan oleh Driver Mosfet IRF3205 memiliki tegangan yang lebih tinggi agar dapat mengirimkan sinyalnya ke Boost Converter.

(36)

26 Pengujian

ke-

Duty cycle V in V out

1 90 % 11.36 15.83

2 85 % 11.36 15.09

3 80 % 11.36 14.87

4 75 % 11.36 14.65

5 70 % 11.36 14.43

6 65 % 11.36 14.22

Tabel 4.3. Data hasil pengujian Sinyal PWM

4.4 Pengujian kurva karakteristik Panel Surya

Pada penelitian ini, digunakan Panel surya dengan spasifikasi berdasarkan Data Sheet sebagai berikut ini:

Pmax : 85W

Voc : 22.46 V

Isc : 5.23 A

Vpm : 18.07 V

Ipm : 4.69 A

Berat : 7.5 Kg

Dimensi : 527 x 1196 x 35 (mm)

Dan berikut ini adalah data Spesifikasi panel surya berdasarkan Karakteristik panel yang didapat saat pengujian:

Pmax : 33,847 W

Voc : 19,91 V

Isc : 1,69 A

Vpm : 19,23 V

Ipm : 1,69 A

(37)

27

Pengujian Karakteristik panel surya dilakukan untuk melihat nilai keluaran tegangan dana arus yang dihasilkan oleh panel surya. Panel surya yang digunakan berdasarkan dengan spasifikasi seperti yang diatas. Berikut hasil pengujian yang dilakukan dengan menggunakan beban yang berbeda dan intensitas yang berbeda.

Gambar 4.1 Kurva karakteristik Arus vs Tegangan

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8

0 5 10 15 20 25

Arus

tegangan

Arus vs Tegangan

200 400 600 800 1000

(38)

28

Gambar 4.2 Kurva karakteristik Daya vs Tegangan

Pada gambar 4.1 dan gambar 4.2 diatas, adalah kurva dari hasil pengujian panel surya dengan menggunakan tahanan yang berbeda, yakni : 4.7 Ω, 12 Ω, 22 Ω, 27 Ω, 68 Ω, 80 Ω, 90, 100Ω. Dan juga pengujian dilakukan dengan mengatur intensitas cahaya dari 200 s/d 1000 w/𝑚². Kemudian didapatkan data dalam bentuk grafik antara Arus vs Tegangan, dan Daya vs Tegangan. Sehingga didapatkan nilai Vmp dan Imp pada panel surya yang digunakan.

4.5 Pengujian perolehan daya dari panel surya dengan menggunakan sistem MPPT Standart Reverance

Untuk mengetahui kinerja algoritma Standart reverance Voltage pada pencarian titik daya maksimum, maka dilakukan pengambilan data dengan menggunakan Arduino uno beserta algortima Standart Reverance voltage Pengambilan data diambil dari rentan waktu yang berbeda. Pengambilan data dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar dengan menggunakan 3 buah Lampu halogen 1000 Watt, dengan menggunakan Dimmer Switch sehingga dapat mengatur intensitas cahaya yang diinginkan.

0 5 10 15 20 25

daya

tegangan

Daya vs Tegangan

200 400 600 800 1000

(39)

29 Pada data hasil penelitian yang dilakukan dalam rentan waktu 40 menit. Didapat data perbandingan antara teganan, arus, daya masuk dengan keluarannya yang berbeda. Pada data sistem MPPT diatas, dapat dilihat bahwasanya tegangan masuk pada panel surya, akan ditingkatkan menuju nilai MPP (Maximum Power Point). Meskipun dalam keadaan mendung, sistem MPPT akan selalu men- Tracking nilai Daya masuk Panel surya menuju titik kerja optimumnya dengan menghubah Arus menjadi Tegangan. Dengan menggunakan sistem MPPT dengan Algoritma Perturb and Obserb. MPPT bekerja dengan sangat baik.

Gambar 4.3. Grafik tegangan Input berbanding Tegangan Output

Grafik pada gambar 4.3 disajikan data tegangan input dari panel surya berbanding dengan tegangan output keluaran Boost Converter yang dimulai pada pukul 15.00 wib sampai dengan pukul 15.40 wib. Pada grafik diatas dapat dilihat bahwasannya tegangan masukan dari panel surya tertinggi adalah sebesar 19,81 Volt pada pukul 15.10 lewat 22 detik, dan nilai terendah tegangan ialah sebesar 3,12 Volt pada pukul 15.30 lewat 30 detik.

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwasannya tegangan output selalu lebih besar dari tegangan input dari panel surya. Hal ini dikarenakan sistem MPPT

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

15:00:00 15:07:12 15:14:24 15:21:36 15:28:48 15:36:00 15:43:12

Tegangan (v)

Waktu (s)

Tegangan In vs Tegangan Out

tegangan in tegangan out

(40)

30 men-Tracking dan meningkatkan Tegangan keluaran menuju nilai MPP dari panel surya itu sendiri.

Gambar 4.4. Grafik Arus In vs Arus Ouut

Pada gambar 4.5, disajikan grafik perbandingan antara Arus Input vs Arus Output.

Dimana arus output lebih besar setelah menggunakan MPPT. Meskipun peningkatan yang dihasilkan ssedikit, tetapi dalam grafik tersebut dapat dilihat bahwasanya Arus keluaran lebih besar dari arus masukan.

Gambar 4.5. Grafik Daya In vs Daya Out

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

15:03:15 15:04:18 15:05:35 15:07:22 15:08:26 15:09:32 15:11:21 15:12:14 15:13:37 15:15:12 15:16:25 15:17:36 15:19:01 15:20:40 15:21:33 15:23:03 15:24:33 15:25:39 15:27:11 15:28:27 15:29:18 15:31:15 15:32:22 15:33:39 15:35:18 15:36:21 15:37:22

Arus (A)

Time (s)

Arus In vs Arus Out

arus in arus out

20 25 30 35 40 45

15:00:00 15:07:12 15:14:24 15:21:36 15:28:48 15:36:00 15:43:12

Daya (w)

time (s)

Daya In vs Daya Out

daya in daya out

(41)

31 Pada gambar 4.4, disajikan data Daya Input vs Daya Out. Dapat dilihat peningkatan yang terjadi pada Daya setelah menggunakan sistem MPPT. Dimana daya yang dihasilkan setelah menggunakan MPPT lebih besar dari pada daya masukan sebelumnya.

4.6 Pengujian perolehan daya dari panel surya dengan menggunakan sistem MPPT dengan P&O

Pada pengujian kali ini, hampir sama dengan pengujian sebelumnya.

Namun pada pengujian MPPT ini nilai Duty cycle nya Diprogram untuk selalu berubah-ubah secara otomatis untuk mentracking panel surya bekerja pada titik optimumnya. Duty cycle akan selalu berubah untuk mempertahankan nilai optimumnya, sehingga dalam grafik yang disajikan dapat dilihat bahwasanya terjadi perubahan pada Tegangan, arus, maupun daya. Pada pengujian ini, digunakan beban sebesar 18ohm. Pada grafik yang akan ditampilkan, akan ada 3 Data Grafik yang akan disajikan, yakni Data pada saat proses tracking yang dilakukan oleh MPPT, dan Data dalam waktu 30 menit.

Gambar 4.6 Grafik tegangan Input vs Tegangan Output

Pada gambar 4.6, dapat dilihat bahwasannya Tegangan keluaran lebih stabil dan dapat ditingkatkan dengan menggunakan sistem MPPT dari pada Tegangan

8 10 12 14 16 18 20

10:55:12 11:02:24 11:09:36 11:16:48 11:24:00 11:31:12 11:38:24 11:45:36

Tegangan (v)

Time (s)

Tegangan In vs Tegangan Out

tegangan in tegangan out

(42)

32 masukan pane surya. Pada sistem MPPT ini, nilai tegangan akan dipertahankan dan ditingkatkan menuju nilai Vmp nya. Meskipun Dengan berubahnya nilai intensitas matahari yang diterima, tetapi nilai tegangan keluaran nya akan selalu dapat dipertahankan oleh MPPT

Gambar 4.7. Grafik Arus In vs Arus Out

Pada gambar 4.7 terjadi perubahan nilai arus masukan dengan arus keluaran. Nilai arus keluaran lebih kecil dari pada nilai arus masukan. Dengan menggunakan sistem MPPT, nilai arus akan dikonversi menjadi tegangan, sehingga dapat mempertahankan nilai tegangan.

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

11:03:15 11:04:00 11:05:34 11:06:49 11:08:17 11:09:49 11:11:19 11:12:48 11:14:07 11:15:39 11:17:02 11:18:46 11:20:01 11:21:42 11:23:23 11:24:19 11:26:03 11:27:37 11:29:24 11:30:50 11:32:04 11:33:25 11:35:16 11:36:32 11:38:21

Arus (A)

Time (s)

Arus In vs Arus Out

arus in arus out

(43)

33

Gambar 4.8. Grafik Daya In vs Daya Out

Pada gambar 4.8 adalah grafik dari perbandingan daya masukan vs daya keluaran.

Dimana dapat kita lihat dengan menggunakan sistem MPPT nilai daya keluaran akan meningkat dari pada daya masukan dari panel. Pada grafik ini dapat dilihat, bahwasannya dengan menggunakan sistem MPPT pada panel surya, kita dapat meningkatkan dan mempertahankan nilai daya yang didapat dari panel surya menuju titik kerja optimumnya atau nilai MPP nya.

15 17 19 21 23 25 27

11:00:58 11:08:10 11:15:22 11:22:34 11:29:46 11:36:58

Daya (w)

Time (s)

Daya In vs Daya Out

daya in daya out

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

10:55:12 11:02:24 11:09:36 11:16:48 11:24:00 11:31:12 11:38:24 11:45:36

intensitas

(44)

34 Gambar 4.9. Gambar perubahan Intensitas

4.7 Efisiensi Sistem Panel Surya dan MPPT 1. Efisiensi Panel Surya

Efisiensi panel surya adalah perbandingan dari Daya maksimum (Pmax) panel surya dengan daya Intensitas matahari. Sehingga, dari data Karakteristik Panel Surya yang sudah didapatkan:

ᶇ= ^{𝑃𝑚𝑎𝑥}

𝐼𝑥𝐴

Dimana:

Pmax : 85 w

I(intensitas) : 1000(watt/𝑚²)

A : 527 mm x 1196 mm = 0,62 𝑚² Maka, nilai efisiensi Panel surya tersebut adalah

ᶇ= ^{85 𝑤}²

1000^watt

𝑚2𝑥 0,62 𝑚²x 100%

= 13,7 %

2. Efisiensi Panel Surya menggunakan sistem MPPT P&O

Dari data yang dihasilkan dengan menggunakan algoritma Perturb and obserb.

Nilai rata-rata tegangan keluaran dari panel ialah 16,12 V, sedangkan tegangan keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 18,65 V sedangkan nilai rata-rata arus keluaran dari panel surya ialah 1,44 A dan arus keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 1,31 A. Dan didapat rata-rata nilai daya yang didapat pada saat pengambilan data selama kurang lebih 30 menit. Daya masukan dari panel surya sebesar 23,21 W, dan daya keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 24,245 W. Sehingga didapat nilai efisiensinya:

η= (Daya keluaran)/(Daya masukan)*100% , maka: = 24,245/23,21* 100%

(45)

35

= 104,45%

Didapatkan efisiensi dari sistem MPPT diatas adalah 104,45%. Maka, dapat dikalkulasikan bahwa pertambahan daya (power up) rata-rata daya yang didispasikan dalam rangkaian sebesar 4,45% dari total daya masukan.

Maka dari data diatas, didapatkan perbandingan daya panel dengan daya setelah menggunaan MPPT sebagai berikut:

Daya keluaran panel surya berdasarkan implementasi= 33,847 W Daya keluaran panel surya menggunakan MPPT = 104.4% x 33,847W

= 35,33 W

Sehingga dapat efisiensi panel surya dengan menggunakan Sistem MPPT dengan algoritma Perturb and obserb adalah:

Daya panel surya sebelum menggunakan MPPT = 33,847 W Daya panel surya menggunakan MPPT = 35,33 W Sehingga, efisiensi daya dengan menggunakan sistem MPPT adalah Pout/Pin= 35,33/33,847 x 100% = 104.45%

Pertambahan daya setelah menggunakan MPPT = 4.45%

3. Efisiensi Panel Surya menggunakan sistem MPPT Standart Reverance

Dari data yang dihasilkan dengan menggunakan algoritma Perturb and obserb.

Nilai rata-rata tegangan keluaran dari panel ialah 19.8 V, sedangkan tegangan keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 24.25 V sedangkan nilai rata-rata arus keluaran dari panel surya ialah 1,58 A dan arus keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 1,32 A. Dan didapat rata-rata nilai daya yang didapat pada saat pengambilan data selama kurang lebih 30 menit. Daya masukan dari panel surya sebesar 31,28 W, dan daya keluaran setelah melewati sistem MPPT ialah 32,36 W. Sehingga didapat nilai efisiensinya:

(46)

36

η= (Daya keluaran)/(Daya masukan)*100% , maka: = 32,36/31,28* 100%

= 103,4%

Didapatkan efisiensi dari sistem MPPT diatas adalah 103,4%. Maka, dapaat dikalkulasikan bahwa peningkatan daya (power up) rata-rata daya yang didispasikan dalam rangkaian sebesar 3,4% dari total daya masukan.

Sehingga, perbandingan daya panel dengan menggunakan MPPT ialah:

Daya keluaran panel surya berdasarkan implementasi= 33,847 W Daya keluaran panel surya menggunakan MPPT = 103,4% x 33,847 W

= 34,99 W

Sehingga dapat efisiensi panel surya dengan menggunakan Sistem MPPT dengan algoritma Perturb and obserb adalah:

Daya panel surya sebelum menggunakan MPPT = 33,847 W Daya panel surya menggunakan MPPT = 34,99 W Sehingga, efisiensi daya dengan menggunakan sistem MPPT adalah Pout/Pin= 34,99/33,847 x 100% = 103,4%

Pertambahan daya setelah menggunakan MPPT = 3.4%

4. Perbandingan efisiensi MPPT dengan menggunakan Algoritma Pertrub and Obserb dan MPPT Standart Reverance Voltage.

Dari penelitian yang sudah dilakukan, maka didapatkan hasil efisiensi dari penggunaan MPPT dengan algoritma yang berbeda sebagai berikut:

Efisiensi MPPT P&O = 104,45%

Efisiensi MPPT Standart Reverance = 103,4%

(47)

37 BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang sudah dilaksanakan, mulai dari hasil perancangan dan pembahasan sistem, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut

1. Telah berhasil dirancang suatu Sistem untuk melihat Daya keluaran suatu panel surya, menuju titik kerja optimumnya

2. Berdasarkan dengan penelitian yang sudah dilaksanakan, penggunaan sistem MPPT dengan menggunakan algoritma Perturb and Obserb pada panel surya dapat meningkatkan suatu kerja panel surya, sehingga panel surya yang menggunakan sistem MPPT, bekerja lebih baik dari pada panel surya yang tidak menggunakan MPPT dalam menentukan titik kerja maksimum panel surya

3. Perbandingan Algoritma MPPT Perturb and Obserb (P&O) dengan MPPT Standart Reverance, ialah:

a. MPPT perturb and obserb memiliki algoritma yang dapat menaikkan dan menurunkan tegangan sesuai yang kita inginkan. Dengan perubahan Duty Cycle yang diprogram otomatis, sehingga dapat men-Tracking tegangan menuju Vmp nya. Dengan menggunakan algoritma Perturb and Obserb, tegangan akan ditracking menuju nilai Vmp dengan mengubah nilai Arus menjadi tegangan. Jika Tegangan yang masuk dari panel surya kurang dari Nilai Vmp yang diinginkan, maka Arus akan dikonversi menjadi tegangan. Begitu juga sebaliknya, Jika tegangan yang masuk dari panel lebih dari besar dari nilai Vmp, maka tegangan akan diturunkan dengan mengubah nilai tegangan yang berlebih tadi menjadi arus.

b. MPPT Standart reverance Voltage memiliki algoritma yang hanya berfungsi untuk menaikan tegangan sesuai yang diinginkan. MPPT Standart reverance memiliki kelemahan yaitu tidak dapat bertahan pada nilai Vmp nya. Teganngan akan cenderung naik menuju nilai Voc Dan tidak dapat mempertahankan Nilai tegangan jika Vin yang masuk dari panel dibawah 5volt. Jika tegangan dibawah 5volt, maka tegangan yang ditingkatkan oleh Sstandart reverance akan Drop/menurun.

4. Dari hasil penelitian yang dilakukan. Didapat nilai efisiensi dari panel surya yang digunakan sebesar 13% . Nilai efisiensi alat sistem MPPT

(48)

38 algoritma Perturb and Obserb sebesar 104,45%. Sedangkan nilai efisiensi alat sistem MPPT Standart Reverance Voltage sebesar 103,5%.

Jadi, kesimpulan yang didapat ialah: MPPT dengan menggunakan Algoritma Perturb and obserb berjalan lebih baik dari pada dengan menggunakan algoritma standart reverance. Meskipun begitu,dengan menggunakan kedua algoritma ini MPPT dapat bekerja efektif pada panel surya.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian, diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk melakukan penelitian ini lebih lanjut yaitu:

1. Untuk pengembangan selanjutnya, sistem MPPT dapat lebih disempurnakan lebih bagus lagi dengan rangkaian yang lebih kompleks 2. Untuk pengukuran arus dan tegangan, lebih baik menggunakan sensor

yang lebih bagus lagi

3. Untuk pengembangan sistem MPPT yang lebih baik, sebaiknya menggunakan komponen-komponen elektrronika yang mempunyai rugi-rugi kecil atau rendah. Komponen-komponen yang perlu diperhatikan ialah Dioda, MOSFET, Induktor, dan Kapasitor.