i
PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
“
Perancangan dan Implementasi Sistem MPPT Solar Cell dengan
Metode PID
”
BIDANG KEGIATAN
PKM PENELITIAN
Diusulkan oleh:
Pramudya Widyantoro ( 1452500074 ) Angkatan 2014 Verdian Jaya ( 1452500026 ) Angkatan 2014 Dion Setiawan ( 1652500115 ) Angkatan 2016
UNIVERSITAS BUDI LUHUR
JAKARTA
iii
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR TABEL ... v
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1Latar Belakang ... 1
1.2Rumusan Masalah ... 2
1.3Tujuan Penelitian ... 2
1.4Urgensi Penelitian ... 2
1.5Luaran yang Diharapkan ... 2
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
2.1 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya ... 3
2.2 Metode Maksimum Power Point Tracking pada Sel Surya ... 3
BAB 3. METODE PELAKSANAAN ... 5
3.1 Pendekatan Penelitian ... 5
3.2 Tahapan Penelitian ... 5
3.3 Diagram Blok ... 8
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ... 9
4.1 Anggaran Biaya ... 9
4.2 Jadwal Kegiatan ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 10
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota dan Dosen Pembimbing Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kebutuhan masyarakat akan energi listrik untuk kehidupan sehari-hari semakin tinggi karena banyaknya alat-alat penunjang kehidupan kita yang menggunakan energi listrik. Konsumsi listrik dalam kurun waktu tahun 2000-2014 mengalami pertumbuhan rata-rata 6,8% per tahun. Pada tahun 2014, rasio elektrifkasi nasional sebesar 84,4% atau meningkat 3,9% dari tahun 2013. Konsumsi listrik yang naik disebabkan oleh meningkatnya pendapatan masyarakat dan rasio elektrifkasi sehingga penggunaan peralatan listrik seperti AC, mesin cuci, kulkas, setrika, lampu, dan lainnya bertambah. (BPPT, 2016).
Di sisi lain, hampir seluruhnya kebutuhan energi listrik masih disokong oleh pembangkit tenaga listrik yang masih menggunakan sumber energi dari bumi yaitu bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil untuk membangkitkan energi tidak selamanya bisa dilakukan, apalagi bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui, sehingga persediannya kian menipis.
Berbagai upaya telah dilakukan oleh pemerintah untuk menanggulangi permasalahan penggunaan energi tak terbarukan tersebut dengan melibatkan berbagai pihak besar seperti Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, Perusahaan Listrik Negara (PLN) serta Swasta, Lembaga Penelitian, Perguruan Tinggi, dan masyarakat luas. Untuk saat ini pengembangan pembangki tenaga listrik sudah merambah ke sumber sumber energi terbarukan seperti air dengan pembangkit listrik tenaga air, serta matahari dengan pembangkit listrik tenaga surya.
Sistem Pembangkitan Listrik Tenaga Surya menggunakan Panel Surya/Solar cell (solar sel) yang tidak membutuhkan bahan bakar minyak,tak menghasilkan polusi, serta biaya perawatan yang relatif rendah dan emisi yang sangat kecil tentu akan sangat membantu kita dalam menyediakan sumber energi listrik. Akan tetapi, pemanfaatan solar sel ini memiliki kekurangan tersendiri yaitu tidak konstan stabil serta efisiensi yang relatif rendah yang disebabkan oleh ketergantungannya terhadap intensitas cahaya matahari dan sudut (posisi) sinar matahari terhadap panel tersebut.
Maka dari itu, pada penelitian ini akan dirancang sebuah metode PID untuk diimplementasikan pada sistem MPPT (Maksimum Power Point Tracking) untuk mempertahankan titik keluaran pada titik keluaran daya maksimum, sehingga produktivitas dan efisiensi dari penggunaan solar panel akan meningkat.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan permasalahan yang telah diuraikan pada bagian latar belakang maka rumusan masalah yang didapatkan adalah :
1) Bagaimana perancangan sistem MPPT dengan menggunakan PID. 2) Bagaimana pengaruh penggunaan PID terhadap output daya solar sel
dan effisiensi solar cell.
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan perancangan sistem MPPT ini adalah untuk:
1) Meneliti penggunaan PID sebagai metode baru MPPT pada solar cell. 2) Merancang dan mengimplemantasikan PID sebagai Metode MPPT
untuk solar cell.
1.4 Urgensi Penelitian
Urgensi penelitian ini adalah merancang dan mengimplementasikan sistem MPPT solar cell dengan metode PID untuk diterapkan pada pembangkit listrik tenaga surya.
1.5 Luaran Yang Diharapkan
1) Menghasilkan sebuah prototype untuk MPPT solar cell dengan metode PID.
2) Sebagai bahan referensi artikel ilmiah (e-journal) berupa Jurnal Terakreditasi Nasional dalam sistem MPPT pada solar cell menggunakan metode PID.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) adalah sistem yang mengubah tenaga matahari menjadi energi listrik atau yang bisa disebut sebagai sistem photovolatic. Sistem ini dikemas sedemikian rupa yang biasa disebut sebagai modul dan dikenal masyarakat modul PV.
Modul surya (photovoltaic) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai untuk meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem dan beban. Komponen utama modul photovoltaic adalah modul yang merupakan unit rangkaian beberapa sel surya photovoltaic. Maka dari itu, modul pfotovolatic merupakan susunan dari yang dihubungkan secara seri dan paralel.(Togar Timotheus Gultom. 2015).
2.2 Metode Maximum Power Point Tracking pada Sel Surya
Pada paper yang berjudul “ Maximum Power Point Tracking For Photovolatic System by Petrub and Observe Method Using Buck Boost Converter”, memaparkan tentang algoritma MPPT metode Perturbation and Observation yang digunakan untuk mengoptimalisasikan pembangkitan duty cycle yang dilakukan oleh PID controller sebagai input buck booster controller sehingga menghasilkan tegangan output yang optimum baik dalam kondisi daya input solar panel mengalami kenaikan ataupun sampai kondisi tidak ada kenaikan. Unjuk kerja sistem dievaluasi dengan cara simulasi menggunakan MATLAB/Simulink. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa algoritma MPPT menghasilkan output tegangan 48.2 volt, output arus 4.82 A, output daya 232.32 watt dan efisiensi 90%. Pada paper yang berjudul “Implementasi MPPT (Maximum Power Point Tracker) pada Sistem Photovolatic” yang dikemukakan oleh Harmini, Titik Nurhayati membahas mengengai optimalisasi MPPT pada system PV dengan mengimplentasikan algoritma MPPT yaitu Incremental Conductance. Algoritma tersebut digunakan untuk mendapatkan nilai efisiensi yang paling besar dalam pengkonversian energy matahari. Boost Converter dan mikorkontroller ATMEGA 32 digunakan untuk mengontrol tegangan dan arus kerja PV agar didapatkan nilai daya maksimum. Hasil pengujian di labolatorium dengan beban lampu 24V/16W dan baterai 24V/2.5Ah menunjukkan bahwa menggunakan algoritma incremental conductance pada system MPPT menghasilkan efisiensi sebesar 44.71%. Sedangakan pengujian di lapangan menghasilkan efisiensi 38.568%.
Hasil yang diperoleh selama 6 hari pecobaan yang dimulai dari jam 6.00 sampai jam 18.00 .Dan hasil yang ditunjukkan dengan nilai tertinggi diantara jam 11.00 sampai 13.00 dengan nilai intensitas cahaya mathari 98.000 lux – 116.200 lux dimana daya keluaran dari solar sel memiliki nilai tertinggi 14.80 watts dari pengukuran intensitas matahari 116 200 lux
Dalam paper yang berjudul “Metode MPPT Baru untuk Sel Surya Berdasarkan Pengendali PI” yang dikemukakan oleh (Beng Tito. 2012) dibahas tentang metode mppt menggunakan pengendali PI. Metode MPPT Incremental Conduction Method (ICM) dan Petrubation and Observation (P&O) tidak dapat mencari titik kerja maksimum (MPP) sel surya secara cepat dengan sedikit osilasi di MPP. Hal ini terjadi karena besar perpindahan titk kerja yang diberikan oleh metode tersbut tetap. Perancangan didasarkan pada studi literatur dan ujicoba simulasi. Hasil simulasi menunjukkan waktu penjajakan dari algoritma yang diusulkan jauh lebih cepat disbanding algoritma ICM dengan osilasi yang dapat diset sampai mendekati nol.
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Pendekatan Penelitian
Pendekatan penelitian dari setiap kegiatan yang akan dilakukan ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Tahap 1:
Sistem Sel Surya
Tahap 6: Analisa Sistem
Sel Surya
Sistem MPPT Solar
Sel dengan Metode PID Sistem Sel
Surya
Tahap 7: Kesimpulan
Penelitian
Gambar 3.1 Pendekatan Penelitian
3.2 Tahapan Penelitan
Metode penelitian yang digunakan adalah metode kualitatif, dengan tahapan penelitian ditunjukkan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Tahapan Penelitian
Kegiatan Rincian Kegiatan
Indikator Capaian
Luaran Keterangan Proses
Studi Pustaka Membaca dan mempelajari berbagai jurnal yang memiliki topik sejenis dengan
penelitian yang dikerjakan
1.Memahami bagaimana sistem MPPT bekerja 2.Memahami
bagaimana kontroller PID bekerja
Data terkait : permasalaha n pada setiap paper yang menjadi acuan, metode yang digunakan, dan hasil yang diperoleh
Studi Potensi energi listrik sel surya
Mengetahui nilai karateristik panel surya berdasarkan panel sel surya yang akan digunakan dalam penelitian
Data lengkap karateristik pembangkita n daya listrik dari panel sel surya
Pengumpulan data dilakukan dengan mengetahui parameter dasar dari keluaran sel surya
berdasarkan waktu pengujian Perancangan
Converter 2. Merancang
dan menguji coba
rangkaian DC-DC Converter 3. Analisa hasil
pengujian
Tersedianya rangkaian DC-DC Converter yang akan digunakan dalam sistem sel surya dan data hasil pengujiannya
Data kinerja rangkaian DC-DC Converter
1. Pengumpula 2. Analisis data
Perancangan sistem sel surya dengan Maximum Power Point Tracking (MPPT)
1. Melakukan simulasi sistem MPPT dengan metode PID 2. Merancang
sistem MPPT solar cell dengan metode PID 3. Menganalisa
data hasil simulasi dan rancangan yang dibuat
Terbentuknya rancangan mppt solar cell dengan metode PID dari hasil yang telah
disimulasika
Data hasil simulasi dari rancangan sistem mppt dengan PID yang telah dibuat 2. Analisis data
dilakukan dari hasil simulasi
sistem sel surya
Melakukan pemasangan sistem sel surya beserta
komponennya
Terciptanya prototipe mekanik dan elektrik sistem sel surya
Prototipe sistem sel surya
Menginstall sistem sel surya untuk diuji di lapangan
Analisa sistem sel surya dengan menggunakan Maximum Power Point Tracking (MPPT)
1. Melakukan pengukuran data terkait tegangan dan arus pada output sel surya dan pada beban 2. Melakukan
analisa data terkait hasil pengukuran
1. Didapatkan perbedan nilai antara penggunaa 2. Didapatkan
parameter dasar dari sistem
Data hasil penggunaan sistem MPPT sel surya menggunaka n metode PID
Cara penarikan analisis data adalah dengan melihat
parameter yang didapatkan dari hasil
Penarikan kesimpulan
Membuat kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa data yang telah dilakukan
Terlihat perbedaan antara penggunaan sistem MPPT menggunakan metode PID dan tanpa menggunakan metode PID
Kesimpulan penelitian
1. Kesimpulan ditarik 2. Kesimpulan
berupa
3.3 Diagram Blok
Diagram blok dari sistem yang akan digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1 Anggaran Biaya
No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)
1 Peralatan Penunjang 2.965.000
2 Bahan habis pakai 5.321.000
3 Perjalanan 1.000.000
4 Lain-lain 995.000
Jumlah 10.281.000
4.2 Jadwal Kegiatan
No. Kegiatan Bulan ke-1
Bulan ke-2
Bulan ke-3
Bulan ke-4
Bulan ke-5
1 Studi pustaka 2 Studi potensi 3 Perancangan
rangkaian converter
4 Perancangan sistem sel surya
5 Instalasi sistem sel surya
6 Analisa sistem sel surya
7 Penarikan kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
BPPT. 2016. Statistik Ketenagalistrikan TA 2015. Jakarta: BPPT.
Rusminto Tjatur Widodo, Rugianto, Asmuniv dan Purnomo Sejat. Maximum Power Point Tracking For Photovolatic System by Petrub and Observe Method Using Buck Boost Converter. Surabaya. PENS-ITS.
Harmini. Nurhayati, Titik. Implementasi MPPT (Maximum Power Point Tracker) pada Sistem Photovolatic. Teknik Elektro USM.
Gultom, Togar Timotheus. 2015. Pemanfaatan Photovoltaic sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya. STT Immanuel Medan.
Biodata Dosen Pembimbing A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap (dengan gelar) Akhmad Musafa, S.T, M.T
2 Jenis Kelamin Laki-laki
3 Program Studi Teknik Elektro
4 NIDN 0307028001
5 Tempat dan Tanggal Lahir Brebes, 7 Februari 1980
6 E-mail [email protected]
7 Nomor Telepon/HP 085216240714
B. Riwayat Pendidikan
S1 S2 S3
Nama Institusi Universitas Budi Luhur
Universitas
Indonesia -
Jurusan Teknik Elektro Teknik Elektro - Tahun Masuk-Lulus 1999-2004 2005-2007 -
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation)
No. Nama Pertemuan
Ilmiah / Seminar Judul Artikel Ilmiah
Waktu dan Tempat
1.
The 5th Indonesian Sysmposium on Robotic Systems and Control (ISRSC 2017)
PID Controller-based Object Tracking and Speed Control System for Wheeled Soccer Robot
UPI Bandung, 6 Juli 2017
2.
Seminar Nasional Multidisiplin Ilmu (SENMI) 2017
Desain dan Implementasi Sistem Kontrol Logika Fuzzy Pada Prototipe Sistem Pengering Cengkeh
Universitas Budi Luhur Jakarta, 21 April 2017
3. Seminar Nasional TEKNOKA 2016
Rancang Bangun sistem pendingin mesin mobil menggunakan pengendali Logika Fuzzy
UHAMKA Jakarta, 30 Januari 2016
4.
Seminar Nasional Multidisiplin Ilmu (SENMI) 2014
Perancangan Sistem Pengendalian Start-Stop Dua Generator Set Paralel Berbasis Mikrokontroler
Universitas Budi Luhur Jakarta,
10 Mei 2014
5.
Seminar Nasional Teknologi Komputer
dan Telekomunikasi (SNTKT) 2013
Perangkat Pemantau Jaringan Wireless dan Estimasi Lokasi Wireless Access Point
Universitas Tarumanegara
Jakarta, 21 November 2013
6.
Seminar Nasional Multidisiplin Ilmu (SENMI) 2012
Optimalisasi Sistem Komunikasi Data Dalam Penggunaan Automatic Meter Reading Power Line Carrier (AMR PLC) Pada Jaringan Listrik Tegangan Menengah 20 KV
Universitas Budi Luhur Jakarta,
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan 1. Peralatan Penunjang
Material Justifikasi Pemakaian
Kuantitas Harga Satuan (Rp)
Untuk Pengukuran komponen
elektronika
1 buah 500.000 500.000
Palu Untuk memaku
kerangka solar panel 1 buah 70.000 70.000
Tang Untuk perancangan
prototype 1 buah 50.000 50.000
Gergaji besi Untuk menggergaji
besi 1 buah 15.000 15.000
Amplas Untuk menghaluskan
kerangka 2 lembar 5.000 10.000
Obeng set Untuk
mengencangkan baut 1 set 60.000 60.000
Lem besi Untuk keperluan
menyambung 1 buah 15.000 15.000
Lem tembak
Untuk merekatkan
komponen 1 buah 30.000 30.000
Tang ampere
Untuk mengukur
arus 1 buah 350.000 350.000
Termometer Untuk mengukur
suhu 1 buah 100.000 100.000
Lux meter Untuk mengukur
cahaya 1 buah 1.600.000 1.600.000
Timah Untuk timah solder 3 buah 25.000 75.000 Subtotal (Rp) 2.965.000
2. Bahan Habis Pakai
Material Justifikasi Pemakaian
Kuantitas Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Arduino MEGA
Untuk kontroller
sistem 1 buah 620.000 620.000
Sensor suhu Untuk mengukur
Sensor tegangan
Untuk mengukur
tegangan 2 buah 20.000 40.000
Sensor arus Untuk mengukur
arus 2 buah 40.000 80.000
Sensor cahaya
Untuk mengukur
cahaya 4 buah 80.000 80.000
Solar panel Sebagai subjek
penelitian 2 buah 1.600.000 3.200.000 Resistor 10
Ohm 20 W Sebagai beban 10 buah 8.000 80.000
Buck Boost Converter
Untuk menstabilkan
tegangan output 1 buah 320.000 320.000 Modul SD
card for Arduino
Untuk mencatat data
penelitian di SD card 1 buah 20.000 20.000
SD Card Untuk menyimpan
data 3 buah 30.000 90.000
Card Reader
Untuk membaca data
SD card ke computer 1 buah 50.000 50.000 Kabel dan
connector
Untuk penghubung
rangkaian 1 set 50.000 50.000
Box Untuk menutupi
rangkaian 1 buah 250.000 250.000
Baut dan mur
Untuk menyatukan
kerangka 50 buah 500 25.000
Besi siku Untuk membuat
kerangka 1 batang 100.000 100.000
Paku beton Untuk memperkuat
kerangka pada alas 10 biji 500 5.000
Spacer
Untuk memberikan jarak antara
komponen dengan box
12 buah 1000 12.000
LDC 20x4 Untuk menampilkan
data dari sensor 1 buah 110.000 110.000
I2C
Untuk
menghubungkan LDC dan kontroller
1 buah 25.000 25.000
Kabel ties 200mm
Untuk merapikan
kabel 1 pack 20.000 20.000
3. Perjalanan
Material Justifikasi Perjalan
Kuantitas Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Transportasi
Untuk belanja komponen
10 kali 100.000 1.000.000
Subtotal (Rp) 1.000.000
4. Lain-lain
Material Justifikasi Pemakaian
Kuantitas Harga Satuan (Rp)
Jumlah (Rp)
Pembuatan laporan
Pengajuan
program PKM-P 1 120.000 120.000
ATK Untuk menulis
data kegiatan 1 175.000 175.000
Biaya Publikasi dan Dokumentasi
Untuk publikasi
dan dokumentasi 1 700.000 700.000
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Pelaksana dan Pembagian Tugas
No Nama /NIM
Program Studi
Bidang Ilmu
Alokasi Waktu (jam/ minggu)
Uraian Tugas
1
Pramudya Widyantoro/ 1452500174
Teknik
Elektro Kontrol 12
Koordinator kegiatan dan analisis data
2 Verdian Jaya/ 1452500026
Teknik
Elektro Kontrol 12
Perancangan sistem dan pemrograman
3
Dion Setiawan/ 1652500115
Teknik
Elektro Kontrol 12
Perakitan sistem dan pengambilan
