120
I Gede Nurhayata, Nyoman Santiyadnya, Luh Krisnawati
ABSTRACT
ABSTRAK
PENDAHULUAN
Dewasa ini, ketersediaan sumber daya pembangkitan energi listrik yang bersumber dari energi fosil sudah semakin menipis. Dampaknya dapat dilihat dari harga minyak dunia yang terus meningkat. Oleh karena itu, pemerintah terus mendorong segenap masyarakat untuk berupaya menemukan sumber energi alternatif sebagai sumber energi terbarukan, salah satunya memanfaatkan energi sinar matahari yang tak terbatas dengan menggunakan panel surya, (Syaiffudin,2015).
Panel surya merupakan suatu alat yang berfungsi mengubah energi sinar matahari
menjadi energi listrik arus searah. Nilai tegangan keluaran panel surya cukup rendah maksimum 18 Volt sehingga tidak dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan beban listrik PLN yang bekerja pada tegangan tinggi arus bolak-balik 220 Volt. Umumnya perangkat inverter digunakan untuk menaikkan tegangan keluaran arus searah dari panel surya menjadi tegangan keluaran arus bolak balik, (Anwar, 2016:59-63).
Panel surya portable merupakan sebuah panel surya yang diintegrasikan menjadi satu unit dengan perangkat konverter tegangan. Dalam integrasi tersebut membutuhkan ruang
PENGEMBANGAN TEGANGAN PANEL SURYA PORTABLE
BERBASIS CLOSE LOOP BOOST CONVERTER
1,2,3 Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FTK UNDIKSHA
Email: gede.nurhayata@undiskha.ac.id
Solar panels are an alternative source of renewable energy by utilizing solar energy. The output voltage of the solar panel is relatively low so it can not supply the electrical load that requires higher working voltage. Generally an inverter is used to raise the output voltage of the solar panel. Because the efficiency is low and the physical dimensions are large enough then the inverter can not be integrated internally on the portable solar panel. Therefore, this study aims to increase the output voltage of a portable solar panel into a high voltage direct current based close loop boost converter. In this study apply the development method that begins with the analysis of needs, design and manufacture of hardware, and testing. The results show that the boost converter works well where the output voltage of the portable solar panel can be increased from 12 Volt dc to 220 Volt dc high voltage, with a relatively stable output voltage and an average power output efficiency of 80%
Keywords: solar panel, boost converter, close loop
Panel surya merupakan salah satu alternatif sumber energi terbarukan dengan memanfaatkan energi sinar matahari. Tegangan keluaran panel surya relatif rendah sehingga tidak dapat mencatu beban listrik yang memerlukan tegangan kerja lebih tinggi. Umumnya sebuah inverter digunakan menaikkan tegangan keluaran panel surya. Karena efisiensinya rendah dan dimensi fisik cukup besar maka inverter tidak dapat diintegrasikan secara internal pada panel surya portable. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan meningkatkan tegangan keluaran panel surya portable menjadi tegangan tinggi arus searah berbasis close loop boost converter. Pada penelitian ini menerapkan metode pengembangan yang diawali dengan analisis kebutuhan, perancangan dan pembuatan perangkat keras, dan pengujiannya. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa boost converter bekerja dengan baik dimana tegangan keluaran panel surya portable dapat dinaikkan dari 12 Volt dc menjadi tegangan tinggi 220 Volt dc, dengan tegangan keluaran relatif stabil serta efisiensi daya keluaran rata-rata 80%..
121 yang cukup bagi perangkat konverter. Karena ruang yang tersedia di belakang panel surya memiliki kedalaman yang cukup rendah sehingga perangkat inverter dengan dimensinya cukup besar tidak dapat diintegrasikan secara internal dengan panel surya. Untuk mengatasi hal tersebut perlu upaya dengan memilih dan mengembangkan perangkat konverter yang dapat diintegrasikan secara internal dengan panel surya.
Perkembangan teknologi dewasa ini, salah satunya yang berfokus pada kebutuhan beban listrik dimana telah mengusung teknologi hemat energi (Vandri, 2017: 135-142) seperti lampu penerangan (lampu led, lampu ballast elektronik) maupun perangkat elektronik lainnya (power supply). Hampir semua teknologi pada beban tersebut dapat bekerja pada sumber arus searah maupun arus bolak-balik karena di dalam perangkat beban tersebut telah diintegrasikan dengan inverter. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan mengembangkan perangkat boost converter yang berfungsi menaikkan tegangan keluaran panel surya menjadi tegangan keluaran arus searah yang lebih tinggi, (Satya, 2013).
Boost converter memiliki kelebihan dibanding dengan inverter yakni dimensi fisik yang lebih kecil sehingga dapat diintegrasikan dalam ruang sempit dari panel surya. Disamping itu, boost converter menghasilkan kinerja dengan efisiensi tinggi, (Fitra,2014) sehingga dapat memperjang waktu pemakaian energi baterai.
Tegangan keluaran boost converter dalam operasi loop terbuka, masih sangat bergantung pada variasi tegangan keluaran dari panel surya. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, boost converter dikembangkan dalam operasi loop tertutup (close loop) sehingga
diharapkan tegangan keluarannya stabil (Athimulam Kalirasu, 2010 : 121-130).
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka dalam penelitian ini akan berfokus pada pengembangan close loop boost converter
untuk mengubah tegangan panel surya menjadi tegangan tinggi arus searah sebesar 220 Volt dan mengevaluasi kinerjanya terhadap variasi tegangan keluaran panel surya serta variasi pembebanan. Tujuan dari penelitian ini adalah mengubah tegangan keluaran panel surya portable untuk kebutuhan beban listrik yang bekerja pada tegangan lebih tinggi.
Gambar 1. Konstruksi sebuah panel surya
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya untuk mengubah cahaya matahari menjadi listrik. Panel surya disebut juga sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Konstruksi panel surya diperlihatkan pada gambar 1.
Panel surya terdiri dari 3 lapisan yakni lapisan panel tipe P di bagian atas, lapisan pembatas di tengah, dan lapisan panel tipe N di bagian bawah. Akibat efek fotoelektrik maka sinar matahari menyebabkan terjadinya pelepasan elektron di lapisan panel tipe P sehingga hal ini mengakibatkan muatan proton mengalir menuju lapisan panel tipe N. Dengan demikian terjadi proses perpindahan arus proton sebagai arus listrik.
Panel surya portabel dibedakan menjadi dua bagian dilihat integrasi antara baterai dan inverternya. Pada gambar 2 memperlihatkan dimana integrasi baterai dan inverter sebagai perangkat eksternal karena tidak ada ruang pada panel surya yang memungkinkan untuk menempatkan komponen tersebut.
122 Gambar 2. Panel surya portable integrasi eksternal
Berbeda halnya panel surya portable seperti tampak pada gambar 3 dimana komponen baterai dan perangkat inverternya dikemas dalam satu ruang. Hal ini memberikan kesan portable yang sesungguhnya, karena dengan desain seperti itu maka perangkat dapat mudah dipindahkan sesuai dengan keberadaan sinar mataharinya. Kelemahan dari produk ini yakni konstruksinya memiliki dimensi ruang yang cukup besar untuk menampung seluruh komponen baterai dan inverter dalam satu unit. Penyediaan ruang yang cukup besar pada panel surya portable tersebut disebabkan karena kedua komponen memiliki dimensi dan bobot yang berat.
Gambar 3. Panel surya portable integrasi internal
Boost-converter merupakan perangkat penaik tegangan masukan arus searah menjadi tegangan keluaran arus searah dengan level yang lebih tinggi. Alat ini merupakan bentuk catu daya yang diperlukan oleh suatu beban listrik atau rangkaian elektronik untuk kebutuhan tegangan kerja lebih tinggi dari tegangan suplai yang tersedia.
Konsep dasar rangkaian boost-converter digambarkan seperti pada gambar 4. Sebuah
induktor ditempatkan pada terminal kolektor jika yang digunakan adalah transistor bi-polar.
Gambar 4. Konsep dasar boost converter
Adapun prinsip kerjanya adalah saat sinyal positip diberikan pada basis transistor T1, maka transistor akan menghantar dan arus pada induktor L1 akan mulai meningkat dan arus ini diubah dan disimpan dalam bentuk medan magnet. Ketika sinyal basis ditiadakan, maka transistor T1 tidak menghantar sehingga arus induktor terputus dengan sumber. Akibatnya medan magnet induktor menginduksikan tegangan dengan polaritas searah tegangan sumber. Tegangan induksi ini menyebabkan dioda D1 dibias maju sehingga diteruskan ke beban. Demikian proses tersebut berulang terus menerus. Level tegangan keluaran yang dihasilkan oleh boost converter secara praktis dapat dirumuskan sebagai berikut : (Keith Billings, Taylor Morey , 2011:166-168) :
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 1 − 𝐷
Duty cycle (D) merupakan perbandingan antara waktu transistor menghantar (ton) dengan periodenya (ton + toff) dengan rumus :
𝐷 = 𝑡𝑜𝑛 𝑡𝑜𝑛 + 𝑡𝑜𝑓𝑓 dimana :
Vout = tegangan keluaran (Volt) Vin = tegangan masukan (Volt) D = duty cycle
Dari persamaan duty cycle, tampak bahwa semakin besar faktor duty-cycle maka
123 semakin besar pula tegangan keluaran yang dihasilkan. Karena itu di dalam boost converter pengaturan tegangan keluaran dapat dilakukan dengan mengatur faktor duty cycle ini disamping pengaturan melalui tegangan sumber.
Dalam proses konversinya, boost converter mampu menghasilkan konversi dengan efisiensinya tinggi sehingga sangat cocok diterapkan untuk menghemat pemakaian daya listrik yang bersumber dari catu daya baterai (Fitra, 2014).
Gambar 5. Konsep dasar close loop controller
Kontrol close loop atau kontrol loop tertutup merupakan suatu sistem kontrol dimana sebagian sinyal keluarannya dibalikkan kembali menjadi sinyal masukan bagi kontroller seperti tampak pada gambar 5. Tujuan pembalikkan ini adalah untuk mengatur kinerja kontroller agar kondisi sinyal keluaran sebagai hasil dari suatu proses sesuai dengan sinyal input yang diinginkan. Untuk membalikkan sebagian sinyal keluaran dibutuhkan suatu rangkaian yang berfungsi sebagai feedback. Dalam rangkaian ini merupakan sebuah sensor yang memantau parameter dari sinyal keluaran dan mengubah nilainya menjadi sinyal input.
Pada penelitian ini, kontrol close loop digunakan untuk memperbaiki kinerja boost converter. Sebagaimana telah dijelaskan di atas bahwa tegangan keluaran boost converter dapat berubah-ubah akibat perubahan beban ataupun perubahan parameter komponennya. Oleh karena itu tegangan keluarannya perlu diatur agar stabil dengan mengontrol nilai duty cyclenya. Pengaturan nilai duty cycle harus dilakukan secara otomatis dengan memantau tegangan keluaran boost converter melalui sebuah sensor tegangan sebagai sinyal
feedback. Besar kecilnya sinyal feedback ini akan berpengaruh terhadap nilai duty cycle sehingga tegangan keluaran dapat dipertahankan konstan walaupun terjadi perubahan pada beban.
Gambar 6. Boost converter dengan feedback
rangkaian pembagi tegangan.
Beberapa penelitian sebelumnya tentang panel surya dan boost converter telah banyak dilakukan pengembangan. Namun dari beberapa pengembangan penelitian tersebut masih berfokus pada pengembangan sistem kontrolnya dengan berbagai jenis kontrol dan difokuskan pada level tegangan kerja beban yang masih rendah secara langsung, sedangkan untuk tegangan keluaran yang tinggi belum pernah dilakukan. Oleh karena itu, dalam penelitian ini bertujuan mengembangkan sistem kontrol boost converter dengan tegangan keluaran yang lebih tinggi dari hasil penelitian sebelumnya.
METODE
Dalam kegiatan penelitian ini menggunakan tahapan-tahapan penelitian mulai dari perancangan diagram blok sistem panel surya portable, perancangan dan pembuatan perangkat keras boost converter, dan pengujian sistem serta analisis data.
Pada proses pengujian menggunakan instrumen ukur antara lain : Lux meter untuk proses pengukuran intensitas cahaya matahari pada rentang waktu dan kedudukan matahari
124 tertentu. Kemudian Volt meter DC digunakan untuk proses pengukuran tegangan keluaran panel surya dan tegangan keluaran boost converter.
Setelah diperoleh data, maka dilakukan analisa data berdasarkan analisis kuantitatif untuk mengetahui perbandingan antara hasil pengujian terhadap desain yang telah ditentukan. Sedangkan analisis deskriptif, untuk menjelaskan kinerja sistem secara keseluruhan.
Pada Gambar 7 memperlihatkan diagram blok rancangan panel surya portable berbasis close loop boost converter.
Panel Surya Portable
Gambar 7. Diagram blok Panel Surya Portable Berbasis Close Loop Boost Converter.
Prinsip kerja : Ketika panel surya menerima sinar matahari akan dihasilkan listrik dengan nilai tegangan keluaran bergantung pada intensitas cahaya matahari. Semakin kuat intensitas cahaya yang diterima maka semakin besar tegangan keluarannya. Karena cahaya matahari tidak sepanjang hari bersinar terang maka energi listrik tersebut terlebih dahulu disimpan pada catu daya baterai. Sebuah rangkaian charger control berfungsi untuk mengatur proses penyimpanan energi listrik ke baterai. Ketika energi baterai akan digunakan untuk beban listrik yang umumnya bekerja pada tegangan sesuai listrik PLN maka terlebih dahulu tegangannya dinaikkan menjadi tegangan tinggi arus searah (dc) 220 Volt. Rancangan boost converter ini diperuntukkan untuk beban listrik yang mengusung teknologi hemat energi seperti yang telah disebutkan diatas.
Berdasarkan diagram blok di atas maka dilakukan perancangan perangkat keras boost converter. Dalam perancangan perangkat keras ini jantung utamanya adalah nilai duty cycle dan nilai induktor. Oleh karena itu, perancangan meliputi perancangan kumparan dan perancangan sinyal kontrol untuk pengendalian transistor switching.
Dalam rancangan boost converter pertama menetapkan daya keluaran maksimum dibatasi sebesar 20 Watt pada tegangan keluaran 220 Volt dc. Dari daya tersebut, dapat dihitung arus beban maksimum dengan menerapkan hukum Ohm :
𝐼𝑜𝑢𝑡 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑜𝑢𝑡=
20 𝑊𝑎𝑡𝑡
220 𝑉𝑜𝑙𝑡= 0,091 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟 Berdasarkan daya keluaran maksimum tersebut, kemudian ditentukan daya input maksimum pada tegangan masukan 12 Vdolt dc dengan memperhitungkan efisiensi daya sebesar 90 persen, sehingga nilai arus input adalah :
𝐼𝑖𝑛 = 𝑃𝑖𝑛 𝑉𝑖𝑛=
22 𝑊𝑎𝑡𝑡
12 𝑉𝑜𝑙𝑡 = 1,83 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟 Dari persamaan 1), dengan tegangan input 12 Vdc dan tegangan output 220 Vdc dapat ditentukan nilai duty cycle (D) sebagai berikut :
220 𝑉𝑑𝑐 = 12 𝑉𝑑𝑐 1 − 𝐷 sehingga :
𝐷 = 0,945
dari persamaan 2), dengan nilai duty cycle D = 0,945 dapat ditentukan perbandingan nilai waktu ton dan nilai waktu toff sebagai berikut :
0,945 = 𝑡𝑜𝑛 𝑡𝑜𝑛 + 𝑡𝑜𝑓𝑓 sehingga :
toff = 0,058 ton
Dalam penelitian ini operasi boost converter dipilih dalam mode diskontinyu sehingga
125 ayunan arus input menjadi dua kali dari arus nominal sebesar 3,66 Amper. Jika ditentukan nilai induktor sebesar 65 uH maka waktu transistor dalam kondisi menghantar ton dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
𝑉𝑖𝑛 = 𝐿 𝑑𝐼𝑖𝑛 𝑑𝑡𝑜𝑛 12 𝑉 = 65 𝑢𝐻 3,66 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟 𝑡𝑜𝑛 sehingga : ton = 19,74 uS toff = 0,058.ton = 1,14 uS
Gambar 8. Rancangan boost converter
Pada gambar 8 memperlihatkan rancangan boost converter. Dari gambar tersebut, sinyal kendali pada transistor switching ditentukan oleh IC 1 (NE 555) yang berfungsi sebagai pembangkit gelombang kotak. Nilai duty cycle yang dihasilkan berdasarkan nilai waktu ton dan toff di atas. Nilai waktu ton ditentukan oleh komponen R1, R2 dan C1. Sedangkan nilai waktu toff ditentukan oleh komponen R2 dan C1.
Komponen R4 dan R5 merupakan rangkaian pembagi tegangan sebagai feedback dalam pengendalian duty cycle. Besarnya sinyal feedback dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :
𝑉𝑓 = 𝑅5
𝑅4 + 𝑅5 𝑉𝑜𝑢𝑡 dimana :
Vf adalah sinyal feedback yang diberikan ke basis transistor T1 sebesar 0,7 Volt. Apabila tegangan keluaran menghasilkan sinyal feedback di atas nilai 0,7 Volt maka transistor
T1 akan aktif dan mengubah nilai duty cycle dari pembangkit gelombang kotak. Dari persamaan tersebut diperoleh nilai resistor R4 = 560 k dan R5 = 15 k.
Pada gambar 9, memperlihatkan hasil perangkat keras (hardware) boost converter sesuai dengan rancangan pada gambar 8. Tampak pada gambar tersebut, bahwa dimensi yang dihasilkan sangat mungil sehingga dapat diintegrasikan dalam ruang panel surya.
Gambar 9. Hardware Boost Converter
Pada gambar 10, memperlihatkan rangkaian integrasi antara baterai, panel surya dan boost converter sehingga menjadi satu unit portable.
Gambar 10. Panel surya portable integrasi internal
Pada gambar 11 dan gambar 12 memperlihatkan hasil akhir rancangan panel surya portable. Tampak bahwa hasil desain sangat sederhana dengan tetap mempertahankan fungsinya secara portable.
126
Gambar 11. Panel surya portable tampak depan
Gambar 12. Panel surya portable tampak belakang
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengembangan pada perangkat keras diperoleh hasil pengujian terhadap kinerja panel surya dan boost converter. Adapun kinerja panel surya yang diamati adalah besarnya tegangan listrik arus searah yang dihasilkan terhadap intensitas cahaya matahari. Sedangkan kinerja boost converter akan mengamati kemampuan dalam meningkatkan tegangan keluaran panel surya dan regulasi tegangan akibat pembebanan serta efisiensi pemakaian dayanya.
Pada tabel 1, memperlihatkan hasil pengukuran intensitas cahaya matahari terhadap tegangan keluaran panel surya.
Tabel 1. Hasil pengujian tegangan panel surya terhadap intensitas cahaya matahari
Pukul (WITA) Intensitas matahari (Lux) Tegangan panel surya (Volt) 10.00 63400 17,6 10.30 66500 18,5 11.00 71500 19,2 11.30 72300 20,6 12.00 75500 21,2 12.30 73100 20,5 13.00 71000 18,7 13.30 68200 16,3 14.00 64400 17,3
Dari tabel 1 di atas terlihat bahwa tegangan keluaran panel surya sangat bergantung pada intensitas cahaya matahari. Jika tabel 1 dinyatakan dalam grafik seperti pada grafik 1 tampak bahwa intensitas cahaya matahari tidak konstan dalam rentang waktu pengamatan. Intensitas matahari maksimum terjadi pada pukul 12.00 Wita, kemudian intensitasnya akan menurun pada kondisi di bawah maupun di atas pukul 12.00 Wita.
Grafik 1. Intensitas cahaya matahari pada rentang waktu pengamatan
Grafik 2. Tegangan keluaran panel surya pada rentang waktu pengamatan
Pada grafik 2, memperlihatkan grafik perubahan tegangan keluaran panel surya selama dalam rentang waktu pengamatan antara pukul 10.00 Wita sampai 14.00 Wita. Tampak bahwa tegangan keluaran panel surya tidak stabil melainkan bergantung pada intensitas cahaya matahari. Dalam rentang waktu selama 4 jam dari pukul 10.00 Wita sampai 14.00 Wita
127 menunjukkan nilai tegangan keluaran panel surya masih di atas dari nilai tegangan baterai 12 Volt dc sehingga tegangan keluaran panel surya memenuhi syarat dalam proses pengisian baterai.
Pada rentang waktu tersebut, dalam proses pengisian baterai diharapkan kondisi baterai sudah dalam keadaan penuh. Oleh karena itu, penting sekali dalam memilih kapasitas baterai dengan daya pengisian sesuai kapasitas panel surya. Panel surya yang digunakan dalam penelitian ini memiliki spesifikasi daya maksimum 10 Watt dengan arus keluaran 0,56 Amper pada tegangan 18 Volt seperti diperlihatkan pada gambar 13.
Gambar 13. Spesifikasi Panel surya
Jika dalam rentang waktu proses pengisian baterai selama 4 jam diharapkan baterai telah penuh dengan arus pengisian 0,56 Amper, maka kapasitas baterai yang harus dipasang sebesar 2,24 Amper Jam (Ah). Jika boost converter bekerja pada kondisi beban penuh dengan arus input 1,83 Amper, maka pemakaian baterai akan habis dalam waktu : 2,24 Ah/1,83 A = 2,68 jam.
Tabel 2. Hasil pengujian tegangan keluaran boost converter open loop tanpa beban
Vin (Volt) Iin (Amp) Vout (Volt) 10 0,09 245 11 0,11 251 12 0,12 258 13 0,14 260 14 0,15 263
Pada tabel 2, memperlihatkan hasil pengukuran tegangan keluaran boost converter pada kondisi open loop dan tanpa beban. Hasil pengujian tersebut memperihatkan bahwa rangkaian boost converter telah bekerja dengan baik dimana mampu menaikkan tegangan masukan pada rentang 10 Volt sampai 14 Volt menjadi tegangan keluaran dengan rentang nilai tegangan 245 Volt sampai 263 Volt. Dari nilai tegangan keluaran tampak bahwa nilainya masih sangat bergantung dengan variasi tegangan input (Vin) dan tegangan keluarannya juga belum stabil pada nilai tegangan yang diinginkan yakni 220 Volt dc. Bila dilihat pada nilai arus input dalam kondisi tanpa beban menunjukkan bahwa ada rugi daya yang tidak terpakai selama tidak ada pembebanan. Besarnya rugi daya input berada pada rentang 0,9 Watt sampai 2,1 Watt.
Tabel 3. Hasil pengujian tegangan keluaran boost converter close loop tanpa beban
Vin (Volt) Iin (Amp) Vout (Volt) 10 0,08 228 11 0,10 229 12 0,10 230 13 0,12 231 14 0,13 232
Pada tabel 3, memperlihatkan hasil pengujian boost converter pada kondisi close loop dan tanpa beban. Jika dilihat pada kolom tegangan keluaran (Vout) tampak bahwa tegangan keluaran sudah mendekati nilai tegangan keluaran yang diinginkan yakni 220 Volt. Hal ini menunjukkan bahwa kinerja kontrol close loop sudah bekerja dengan baik dimana kelebihan tegangan keluaran mampu ditekan mendekati nilai tegangan yang diinginkan.
Setelah melakukan uji kinerja boost converter dalam kondisi tanpa beban, maka dilanjutkan dengan menguji dalam kondisi berbeban seperti diperlihatkan pada tabel 4
128 Tabel 4. Hasil pengujian tegangan keluaran boost converter close loop berbeban pada tegangan input 12 Volt. Iout (Amp) Iin (Amp) Vout (Volt) 0,023 0,53 227 0,036 0,78 226 0,040 0,83 224 0,065 1,25 220 0,102 2,24 219
Pada tabel 4 terlihat bahwa variasi beban sedikit mempengaruhi nilai tegangan keluaran boost converter dimana nilainya masih berada pada kisaran tegangan 220 Volt. Ketika arus beban semakin kecil maka tegangan keluarannya akan sedikit berada di atas tegangan 220 Volt. Sebaliknya ketika arus beban semakin besar maka tegangan keluaran akan menurun di bawah tegangan 220 Volt.Hal ini menunjukkan bahwa tegangan keluarannya relatif stabil dalam kondisi berbeban. Dari tabel 4, dapat ditentukan daya beban dan efisiensinya seperti tampak pada tabel 5.
Tabel 5. Daya beban dan efisiensi boost converter
Pout (Watt) Pin (Watt) Effisiensi (%) 5,22 6,36 82 8,14 9,36 87 8,96 9,96 89 14,30 15 95 21,90 26,88 81
Pada tabel 5 terlihat bahwa efisiensi daya dari boost converter memberikan nilai efisiensi yang sangat baik berkisar antara 81 % sampai 95 %. Hal ini menunjukkan bahwa konverter tegangan dengan boost converter lebih hemat terhadap pemakaian daya baterai sehingga dapat meningkatkan waktu operasi penggunaan beban.
Berdasarkan hasil pengujian di atas tersebut, dilakukan uji coba pada berbagai jenis beban seperti pada gambar 14 memperlihatkan pengujian dengan menggunakan beban lampu penerangan hemat energi (LED) 13 Watt.
Gambar 13. Panel surya portable dengan beban lampu hemat energi (LED) 13 Watt
Gambar 14. Panel surya portable dengan beban charger handpone
Pada gambar 14 memperlihatkan beban berupa perangkat charger handpone dimana perangkat ini sudah memiliki inverter internal. Demikian pula pada gambar 15, memperlihatkan beban berupa perangkat adaptor elektronik untuk mencatu perangkat running text.
Gambar 15. Panel surya portable dengan beban perangkat adaptor elektronik
Dari hasil pengujian pada berbagai jenis beban menunjukkan bahwa kinerja panel surya portable sudah cukup baik dimana rangkaian boost converter yang terintegrasi di dalam
129 ruang panel surya mampu bekerja cukup baik dengan tegangan keluaran yang relatif stabil terhadap variasi beban dan memberikan efisiensi tinggi.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil pembahasan di atas dapat disimpulkan bahwa pengembangan tegangan keluaran panel surya portable dengan menerapkan close loop boost converter telah berhasil dengan baik dalam meningkatkan tegangan keluaran dari 12Vdc menjadi 220 Vdc. Kinerja panel surya portable ini mampu menghasilkan tegangan keluaran yang stabil pada kondisi berbeban dengan efisiensi daya pemakaian rata-rata 80% serta mampu melayani beban dengan kapasitas daya beban maksimum 20 Watt. Penelitian ini masih dapat dikembangkan lagi dengan peningkatan efisiensi kinerja dan kapasitas daya boost converternya sehingga dapat melayani kebutuhan daya beban yang lebih besar.
DAFTAR RUJUKAN
Syaifuddin, 2015, Solar Energy : Solusi Alternatif Krisis Energi, kuliah umum Fakultas Teknik Elektro - Telkom University , Bandung.
Anwar Ilmar Ramadhan, Ery Diniardi, Sony Hari Mukti, 2016, Analisis Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas 50 WP, Copyright © 2016, TEKNIK, p-ISSN 0852-1697, e-ISSN: 2460-9919, http://ejournal.undip.ac.id/ index.php/teknik/article/download/9011/10 083
P.Satya, Dr.R. Natarajan, 2013, Design and Implementation of 12V/24V Closed loop Boost Converter for Solar Powered LED Lighting System , International Journal of Engineering and Technology (IJET), ISSN : 0975-4024, Vol 5 No 1 Feb-Mar 2013 Fitra Padillah, Syahrial, Siti Saodah,2014,
Perancangan dan Realisasi Konverter
DC-DC Tipe Boost Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535, Jurnal Reka Elkomika, 2337-439X Januari 2014, Jurnal Online Institut Teknologi Nasional.
Vandri Ahmad Isnaini, Rahmi Putri Wirman, Indrawata Wardhana, 2017, Karakteristik dan Efisiensi Lampu Light Emiting Dioda (LED) sebagai Lampu Hemat Energi, Prosiding Seminar Nasional MIPA dan Pendidikan MIPA, Jurusan Pendidikan Fisika, FITK, IAIN Sulthan Thaha Saifuddin Jambi (135-142).
Athimulam Kalirasu, Subharensu Sekar Dash, 2010, Simulation of Closed Loop Controlled Boost Converter for Solar Installation, SERBIAN JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING, Vol. 7, No. 1, May 2010, 121-130
Keith Billings, Taylor Morey, 2011, SWITCHMODE POWER SUPPLY HANDBOOK , Third Edition, ISBN: 978-0-07-163972-9, The McGraw-Hill Companies. (167-168).
