PROPOSAL TUGAS AKHIR
ANALISIS KONSUMSI DAYA LISTRIK PADA MOBIL LISTRIK MEREK KUMBARA
ANDI PRIYANTO 202111003
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS NAHDLATUL ULAMA AL GHAZALI CILACAP CILACAP
2024
ii
PERNYATAAN ORISINILITAS TUGAS AKHIR
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya:
Nama : Andi Priyanto
NIM : 202111003
Fakultas/Prodi : Fakultas Teknologi Industri/Teknik Mesin
Tahun : 2024
Judul Skripsi : Analisis Konsumsi Daya Listrik pada Mobil Listrik Merek KUMBARA
Menyatakn bahwa Tugas Akhir ini benar-benar orisinil/asli dibuat oleh saya sendir, tidak ada pihak lain yang membuat laporan ini, tidak ada unsur plagiat kecuali pada bagian-bagian yang disebutkan rujukannya. Jika suatu hari ditemukan adanya indikasi dibuat oleh pihak lain atau plagiat, maka saya bersedia menerima konsekuensi dari institusi.
Demikian surat pernyataan ini dibuat denga penuh kesadaran tanpa ada paksaan.
Cilacap,...2024
Yang menyatakan
Andi Priyanto
NIM. 202111003
iii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR
Sebagai Civitas Akademik Universitas Nahdlatul Ulama Al Ghazali (UNUGHA) Cilacap , saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Andi Priyanto
NIM : 202111003
Program Setudi : Teknik Mesin
Fakultas : Fakultas Teknologi Industri Jenis Karya : Tugas Akhir
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universutas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap hak bebas royalti nonekslusif (Non-exclusive Royalty-Free Right) atas tugas akhir saya yang berjudul: “Analisis Konsumsi Daya Listrik Pada Mobil Listrik Merek KUMBARA” beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Adanya hak Bebas Royalti Nonekslusif inI Universutas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap BERHAK MENYIMPAN ,mengelola dalam bentuk databes, merawat dan memppublikasi tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pncipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya tanpa ada unsur paksaan dari pihak lain.
Cilacap,...2024
Yang menyatakan
Andi Priyanto NIM. 202111003
iv
PENGESAHAN
Tugas Akhir Saudara,
Nama : Andi Priyanto
NIM : 202111003
Judul Skripsi : Analisis Konsumsi Daya Listrik pada Mobil Listrik Merek KUMBARA
Telah disidangkan Tugas Akhir ole Dewan Penguji Fakultas Teknologi Industri Universutas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap pada hari/tanggal
...
Dan dapat diterima sebagai pemenuhan tugas akhir mahasiswa Program Strata (S.1) Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universutas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap.
Mengetahui,
Penguji 1 Penguji 2
Pembimbing 1/Ketua Sidang Pembimbing 2/Sekretaris Sidang
Christian Soolany, S.TP.,M.Si NIDN. 0627128801
Ir. Sigit Suwarto, M.T.
NIDN. 0628117802 Cilacap,...2024
Mengesahkan,
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Christian Soolany, S.TP.,M.Si NIDN. 0627128801
v
NOTA KONSULTAN
Hal : Naskah Laporan Tugas Akhir Andi Priyanto Lamp :
Kepada Yth.
Dekan Fakultas Teknologi Industri UNUGHA Cilacap
Di-
Cilacap
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Setelah membaca, mengkoreksi dan mengadakan perbaikan seperlunya, maka konsultan berpendapat bahwa Laporan Tugas Akhir saudara:
Nama : Andi Priyanto
NIM : 202111003
Fakultas/Prodi : Fakultas Teknologi Industri/Teknik Mesin
Judul Skripsi : Analisis Konsumsi Daya Listrik pada Mobil Listrik Merek KUMBARA
Telah dapat diajukan kepada Fakultas Teknologi Industri Universitas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh gelar Strata Satu (S-1) Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri pada Universitas Nahdlatul Ulama Al Ghazali (UNUGHA) Cilacap.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Cilacap,...2024
Yang menyatakan
Christian Soolany, S.TP.,M.Si NIDN. 0627128801
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada tuhan yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyusun tugas akhir yang berjudul Analisis Konsumsi Daya listrik Pada Mobil Listrik Merek Kumbara. Yang disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik Mesin pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang sudah membantu dalm penyusunan Tugas Akhir ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1. Ibu Dr. Umi Zulfa,M.Pd, selaku PLT Rektor Universitas Nahdlatul Ulama Al Ghazali Cilacap.
2. Bapak Christian Soolany, S.TP,M.Si selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri dan pembimbing satu dalam penyusunan proposal tugas akhir.
3. Bapak Dimas Oki Permata Aji, M.Pd selaku Kaprodi Teknik Mesin.
4. Bapak Ir. Sigit Suwarto, M.T selaku pembimbing dua dalam penyusunan proposal tugas akhir.
5. Orang tua saya yang telah mensuport saya sehingga dapat menyelesaikan proposal tugas akhir.
6. Kaka saya yang telah mendukung saya sehingga saya dapat menyelesaikan proposal tugas akhir.
7. Teman-teman saya yang telah membantu untuk menyelesaikan proposal tugas akhir ini.
Dengan demikian penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan Proposal Tugas Akhir, sehingga penulis mengharapkan berbagai pihak yang bersangkutan untuk memberikan kritik dan saran yang membangun.
vii
ABSTRAK
Transportasi memainkan peranan penting merupakan dalam masyarakat, dengan mobil sebagai salah satu moda transportasi yang paling sering digunakan.
Peningkatan jumlah mobil di Indonesia setiap tahun berdampak pada meningkatnya penggunaan bahan bakar fosil, yang semakin langka dan mahal. Transisi ke energi yang lain menjadi sangat penting untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan dampak lingkungannya. Salah satu solusi adalah penggunaan mobil listrik, yang digerakkan oleh motor listrik dengan energi yang disimpan dalam baterai.
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis konsumsi daya listrik mobil listrik KUMBARA dengan daya motor 2880 watt serta biaya yang diperlukan untuk pengisian baterainya. Metodologi penelitian mencakup penggunaan baterai jenis Lithium-Ion (Li-Ion) dengan kapasitas 48 V 60 Ah dan motor listrik BLDC type Mid Drive. Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan pemahaman lebih lanjut mengenai efisiensi energi pada mobil listrik dan biaya operasionalnya, yang dapat menjadi referensi untuk pengembangan teknologi mobil listrik di masa depan.
Kata kunci: Transportasi, baterai, mobil Listrik KUMBARA, motor listrik BLDC, konsumsi daya
viii
ABSTRAC
Transportation plays an important role in society, with cars being one of the most frequently used modes of transportation. The increase in the number of cars in Indonesia every year has an impact on the increasing use of fossil fuels, which are increasingly scarce and expensive. The transition to other energies is very important to reduce dependence on fossil fuels and their environmental impact. One solution is the use of electric cars, which are driven by electric motors with energy stored in batteries. This research aims to analyze the electrical power consumption of the KUMBARA electric car with a motor power of 2880 watts and the costs required to charge the battery. The research methodology includes the use of a Lithium-Ion (Li- Ion) battery with a capacity of 48 V 60 Ah and a Mid Drive type BLDC electric motor.
It is hoped that the research results will provide further understanding regarding the energy efficiency of electric cars and their operational costs, which can be a reference for the development of electric car technology in the future.
Keywords: Transportation, batteries, KUMBARA electric cars, BLDC electric motor, power consumption
ix
DAFTAR ISI
PERNYATAAN ORISINILITAS TUGAS AKHIR ...ii
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR ... iii
PENGESAHAN ... iv
NOTA KONSULTAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRAC ... viii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Batasan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1 Mobil Listrik ... 5
2.2 Controller ... 7
2.3 Baterai ... 7
2.2.1 Lithium-Ion (Li-Ion) ... 8
2.2.2 Nickel-Metal Hydride (NiMH) ... 8
2.2.3 Lead-Acid (SLA) ... 9
2.2.4 Solid-Acid ... 10
2.2.5 Nickel-Cadium ... 10
2.2.6 Ultracapacitor... 11
2.4 Komponen baterai ... 13
2.5 Kapasitas Baterai ... 15
2.6 Pengosongan (Discarger) dan Pengisian (Carger) Baterai ... 17
2.5.1 Pengosongan (Discarger) ... 17
2.5.2 Pengisian (Charger) ... 18
2.7 Battery Management System ... 19
2.8 Daya Listrik ... 19
x
2.9 Perhitungan Konsumsi Listrik pada Baterai ... 20
2.10 Perhitungan Biaya Pengisian pada Baterai ... 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 22
3.1 Waktu dan Tempat ... 22
3.2 Alat dan Bahan ... 22
3.2.1 Alat Penelitian ... 22
3.2.2 Bahan Penelitian ... 25
3.3 Prosedur Penelitian ... 25
3.3.1 Studi Literatur... 25
3.3.2 Identifikasi Parameter ... 25
3.3.3 Pengambilan Data ... 26
3.3.4 Analisis Data ... 26
3.3.5 Kesimpulan ... 27
3.4 Diagram Alir ... 27
DAFTAR PUSTAKA ... 28
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Controller ... 7
Gambar 2.2 Baterai Lithium Ion ... 8
Gambar 2.3 Baterai NiMH ... 9
Gambar 2.4 Baterai Solid-State... 10
Gambar 2.5 Baterai Nickel-Cadium ... 11
Gambar 2.6 Baterai Ultracapacitor ... 12
Gambar 2.7 Komponen Baterai ... 13
Gambar 2.8 Pengosongan Baterai ... 18
Gambar 2.9 Pengisian Baterai ... 18
Gambar 3.1 Waat Meter ... 22
Gambar 3.2 AVO Meter ... 23
Gambar 3.3 Stop Watch ... 23
Gambar 3.4 Volt Meter ... 24
Gambar 3.5 Thermo Gun ... 24
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 kelebihan dan kekurangan baterai ... 12
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Transportasi memainkan peran penting dalam masyarakat sebagai sarana mobilitas. Mobil adalah salah satu jenis moda transportasi yang banyak digunakan.
Setiap tahun, jumlah mobil di Indonesia selalu bertambah, yang menyebabkan peningkatan penggunaan bahan bakar (Amin, 2017). Menurut data Badan Pusat Statistik, jumlah mobil pada tahun 2021 mencapai 16.413.348 unit dan meningkat sebanyak 755.514 unit pada tahun 2022 menjadi 17.168.862 unit. Sebagian besar mobil di Indonesia masih menggunakan bahan bakar fosil.
Saat ini, bahan bakar fosil masih mendominasi pemenuhan kebutuhan energi. Namun, seiring berjalannya waktu, ketersediaan bahan bakar fosil semakin menurun, sementara permintaan bahan bakar terus meningkat. Pada tahun 2021, data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) mencatat cadangan minyak Indonesia sebesar 3,95 miliar barel. Cadangan ini terdiri dari 2,25 miliar barel cadangan terbukti dan 1,7 miliar barel cadangan potensial. Cadangan minyak ini diperkirakan hanya akan bertahan sekitar 8-15 tahun. Hal ini mengakibatkan ketergantungan pada ekspor bahan bakar jika Indonesia terus bergantung pada bahan bakar fosil.
Sebagai upaya untuk mengatasi permasalahan tersebut, pemerintah Indonesia telah mendorong pengembangan kendaraan listrik sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan. Hal ini sesuai dengan program pemerintah yang tertera dalam Peraturan Presiden no. 55 tahun 2019 tentang percepatan program berbasis baterai untuk transportasi jalan. Peraturan presiden ini bertujuan untuk pengembangan kendaraan listrik di Indonesia dengan memberikan berbagai keuntungan, seperti pengurangan Pajak Penjualan atas Barang Mewah (PPnBM) dan penyediaan infrastruktur pengisian baterai. Salah satu solusi yang diusulkan dalam mengurangi penggunaan kendaraan bermotor berbahan bakar fosil adalah dengan beralih ke kendaraan listrik (KBL) seperti mobil listrik.
Mobil listrik adalah kendaraan yang digerakkan oleh satu atau lebih motor listrik, menggunakan energi listrik yang disimpan dalam baterai yang dapat diisi ulang atau perangkat penyimpan energi lainnya. Motor listrik memberikan torsi instan pada mobil listrik, menciptakan akselerasi yang kuat dan mulus(Permatasari,
2
2023). Mobil listrik memiliki beberapa kelebihan, seperti efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan mobil berbahan bakar fosil, tidak mengeluarkan polutan dari pipa knalpot sehingga mengurangi polusi udara secara signifikan, serta mengurangi emisi gas rumah kaca dan emisi lainnya. Namun, kekurangan dari mobil listrik adalah harga baterai yang relatif mahal (Fath et al., 2022).
Meskipun mobil listrik menawarkan berbagai keuntungan tetapi mobil listrik membutuhkan konsumsi daya listrik yang cukup besar untuk beroperasi.
Tingkat konsumsi daya ini dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti kapasitas baterai, efisiensi motor listrik, dan pola penggunaan kendaraan. Semakin besar kapasitas baterai, semakin banyak energi yang diperlukan untuk pengisian penuh, yang pada akhirnya menambah beban pada jaringan listrik. Selain konsumsi daya, pengisian baterai merupakan aspek penting mobil listrik. Pengisian baterai yang cepat dan efisien sangat penting untuk mendukung operasional harian pengguna mobil listrik (Siregar,2022).
Terdapat beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya mengenai analisis konsumsi daya listrik pada mobil listrik antara lain sebagai berikut:
Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Jatmiko (2018) tentang Analisis Performa dan Konsumsi Daya Motor BLDC 350 W pada Prototipe Mobil Listrik Ababil menerangkan bahwa Penggunaan gigi transmisi roda lebih kecil akan memakan daya lebih besar serta kecepatan yang rendah. Penggunaan gigi roda transmisi terbesar menghasilkan kecepatan yang tinggi dengan kosumsi energi yang rendah. Dan ditambahkan oleh Fatmawati yang meneliti tentang Analisis Penggunaan Daya Baterai Terhadap Jarak Tempuh Pada Mobil Listrik yang menyimpulkan bahwa konsumsi daya baterai pada kendaraan listrik meningkat secara signifikan seiring dengan bertambahnya jarak tempuh. Hal ini menunjukkan adanya hubungan langsung antara jarak tempuh, konsumsi daya, dan waktu operasional, di mana jarak yang lebih jauh memerlukan daya lebih besar dan waktu operasional yang lebih lama.
Berdasarkan penelitian di atas, penulis akan melakukan analisis konsumsi daya listrik dan lama pengisisan baterai pada mobil listrik KUMBARA. Mobil listrik KUMBARA menggunakan jenis baterai Lithium-Ion dengan kapasitas 48 V dan arus 60 Ah karena memiliki kemampuan untuk menyimpan energi dalam jumlah besar dengan bobot yang relatif ringan, yang merupakan faktor krusial
3
dalam aplikasi kendaraan listrik. Mobil listrik ini juga mengguanakan motor listrik jenis Brushless Direct Current (BLDC) dengan tipe Mid Drive dan daya 2880 watt.
Motor ini terkenal dengan efisiensinya yang tinggi serta torsi yang besar, sehingga cocok untuk mobil listrik. Dengan tipe Mid Drive pada motor BLDC, tenaga dapat disalurkan secara optimal ke roda, menghasilkan akselerasi yang lebih responsif dan performa yang unggul (Jatmiko et al., 2018). Pemilihian menggunakan motor listrik BLDC tipe Mid Drive dengan daya 2880 watt dikarenakan mibil listrik ini memiliki bobot yang ringan.
Motor listrik merupakan salah satu komponen utama yang memerlukan perhitungan arus listrik yang tepat. Sebagai contoh, jika tegangan motor listrik 48 V, arus yang diperlukan sekitar 60 ampere. Oleh karena itu, untuk menentukan kapasitas baterai yang sesuai, diperlukan perhitungan lebih lanjut berdasarkan waktu penggunaan dan jarak yang ingin ditempuh. Jika diperlukan waktu oprasional selama 2 jam pada kecepatan konstan, maka kapasitas baterai yang diperlukan sekitar 120 Ah atau sekitar 5,76 kWh energi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasakan latar belakang yang sudah di kemukakan di atas, maka rumusan masalah pada penelitian ini yaitu:
1. Berapa konsumsi daya listrik yang digunakan untuk menggerakan mobil listrik KUMBARA 2880 watt?
2. Berapa lama waktu yang diperlukan untuk carging baterai mobil listrik sampai penuh?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu:
1. Untuk mengetahui konsumsi daya listrik yang digunakan untuk menggerakan mobil listrik
2. Mengetahui waktu yang diperlukan untuk carging baterai mobil listrik sampai penuh.
1.4 Batasan Penelitian
Batasan penelitian yang dilakukan penulis yaitu:
1. Energi baterai yang dugunakan adalah jenis Lithium-Ion (Li-Ion).
2. Motor listrik yang digunakan yaitu BLDC type Mid Drive 3. Daya motor yang digunakan adalah 2880 watt.
4
4. Kecepatan yang digunakan yaitu 40 km/jam, 50 km/jam, dan 60 km/jam.
1.5 Manfaat Penelitian 1. Bagi Peneliti
a. Mahasiswa dapat menerapkan ilmu pengetahuan yang diperoleh selama perkuliahan.
a. Mahasiswa dapat meningkatkan keilmuan dan teknologi di bidang teknik mesin.
2. Bagi Institusi Pendidikan
a. Sebagai acuan untuk melakukan penelitian selanjutnya.
b. Ikut berpartisipasi dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.
3. Bagi Masyarakat
a. Mengenalkan kepada masyarakat tentang mobil listrik.
b. Mengedukasi masyarakat tentang kendaraan yang hemat energi.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mobil Listrik
Mobil listrik adalah kendaraan yang digerakkan oleh motor listrik dengan menggunakan baterai sebagai sumber energinya. Mobil listrik memiliki beberapa kelebihan, seperti tidak ada emisi gas buang, efisiensi tinggi, tidak bergantung pada bahan bakar fosil, serta operasinya yang tenang dan halus. Mobil listrik terdiri dari tiga sistem utama: sistem penggerak motor listrik, sistem baterai, dan sistem manajemen baterai beserta unit pengisian sistem pembantu.
Sistem penggerak motor listrik meliputi pengendali mobil, konverter elektronika daya, motor listrik, dan transmisi. Sistem baterai mencakup komponen baterai itu sendiri. Sistem manajemen baterai dan unit pengisian sistem pembantu meliputi pemanas/pendingin, pompa elektronika, dan sistem pembantu elektronika lainnya.
Mobil listrik memiliki 5 komponen utama:
1. Baterai
Baterai merupakan sumber tenaga utama bagi mobil listrik. Arus listrik disimpan dalam baterai dalam bentuk arus searah (Direct Current/DC).
Tegangan baterai diperoleh dari pengisian eksternal melalui charging port dan selama proses regeneratif (saat pengereman).
2. Power Inverter atau Power Controller
Jenis arus listrik yang digunakan untuk memutar motor traksi (motor listrik) adalah arus bolak-balik (Alternating Current/AC). Namun, arus listrik yang tersimpan dalam baterai adalah arus searah (Direct Current/DC), sehingga perlu dikonversi terlebih dahulu. Power inverter memiliki fungsi untuk mengubah arus listrik searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dan sebaliknya. Saat pengereman kendaraan, motor traksi akan berfungsi sebagai pembangkit listrik AC, yang kemudian dikonversi oleh power inverter menjadi DC untuk disimpan di baterai.
3. Motor traksi
Mobil listrik bisa bergerak berkat adanya motor traksi (motor listrik).
Motor listrik yang berputar menyalurkan tenaga ke roda melalui transmisi.
Motor traksi digerakkan oleh arus AC yang dihasilkan dari baterai melalui
6
proses konversi. Dalam kondisi ini, energi listrik dari baterai diubah menjadi energi kinetik pada motor. Pada saat pengereman, motor traksi ini beralih fungsi menjadi penghasil arus listrik AC, di mana energi kinetik dari motor diubah menjadi energi listrik untuk disimpan kembali dalam baterai.
4. Kontrol Modul
Komponen ini merupakan pengendali utama dalam sistem kerja mobil listrik. Kontrol modul menerima input dari berbagai sensor dan pedal gas, lalu meneruskan informasi tersebut ke baterai, power inverter, dan motor listrik.
Berdasarkan input yang diterima, kontrol modul menentukan berapa besar tenaga yang harus disalurkan ke transmisi saat akselerasi dan kapan motor melakukan regeneratif (pengisian) saat pengereman.
5. DC-DC Converter
Tegangan yang tersimpan pada baterai mobil listrik cukup besar dan bervariasi antara 60 volt hingga 1500 volt, tergantung pada jenis mobil listrik dan kapasitas baterainya. Namun, sistem kelistrikan bodi seperti lampu, wiper, hazard, door lock, power window, dan audio biasanya menggunakan tegangan 12 volt DC yang diambil dari aki. Komponen DC-DC converter berfungsi untuk menurunkan tegangan dari baterai utama menjadi tegangan 12 volt, sehingga dapat digunakan pada sistem kelistrikan bodi.
Prinsip kerja mobil listrik adalah mengubah energi listrik yang tersimpan dalam baterai menjadi gerakan mekanis untuk menggerakkan motor listrik. Baterai listrik digunakan untuk menggerakkan motor listrik, yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk rotasi atau putaran. Sistem kendali mengatur aliran daya dan kecepatan kendaraan, memastikan efisiensi penggunaan energi dan memberikan kontrol terhadap kecepatan kendaraan. Saat mobil listrik dinyalakan dan dipercepat, energi yang tersimpan dalam baterai digunakan untuk menggerakkan mobil. Pedal akselerator mengirimkan sinyal ke modul kontrol untuk menyesuaikan kecepatan kendaraan dengan mengatur frekuensi motor listrik. Motor listrik terhubung dan menggerakkan roda melalui transmisi. Ketika rem ditekan atau kendaraan melambat, motor listrik berfungsi sebagai generator yang menghasilkan listrik, yang kemudian disimpan kembali ke dalam baterai.
7 2.2 Controller
Controller adalah komponen penting dalam sistem kelistrikan mobil listrik yang berfungsi mengatur dan mengendalikan arus listrik yang disalurkan dari baterai ke motor traksi. Peran controller meliputi pengaturan daya listrik (output) yang dialirkan dari baterai ke inverter, yang sangat penting untuk memastikan arus listrik yang diterima oleh inverter adalah arus DC yang sesuai dengan kebutuhan motor traksi. Selain mengatur arus listrik, pengontrol juga bertindak sebagai sistem pengaman dan proteksi. Sebagai contoh, jika terjadi gangguan atau kesalahan dalam sistem, pengontrol dapat memutus aliran listrik untuk mencegah kerusakan pada komponen lain.
Gambar 2.1 Controller Sumber: (Diana, 2022) 2.3 Baterai
Baterai adalah perangkat yang mengkonversi energi kimia dari bahan aktif komponen penyusunnya menjadi energi listrik melalui reaksi elektrokimia reduksi dan oksidasi. Dalam reaksi reduksi, terjadi penambahan elektron dan penurunan bilangan oksidasi, sementara dalam reaksi oksidasi, terjadi pelepasan elektron dan penambahan bilangan oksidasi. Terdapat dua klasifikasi utama baterai yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer adalah baterai sekali pakai yang tidak dapat diisi ulang. Mereka hanya dapat digunakan satu kali karena reaksi elektrokimianya bersifat ireversibel. Di sisi lain, baterai sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang dan digunakan berulang kali. Kemampuan baterai sekunder untuk diisi ulang terjadi karena reaksi elektrokimianya bersifat reversibel, yang memungkinkan baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik saat proses
8
discharge (penggunaan) dan mengubah energi listrik menjadi energi kimia saat proses charging (pengisian ulang).
2.2.1 Lithium-Ion (Li-Ion)
Baterai jenis lithium-ion sering digunakan dalam mobil listrik, yang juga populer pada perangkat elektronik portabel seperti handphone dan laptop.
Perbedaannya adalah baterai lithium-ion untuk mobil listrik memiliki ukuran yang lebih besar karena membutuhkan kapasitas daya yang lebih besar.
Baterai lithium-ion memiliki rasio daya terhadap berat yang sangat tinggi, efisiensi energi yang baik pada suhu tinggi, serta performa yang handal.
Mereka juga memiliki kepadatan daya yang tinggi dan pengisian yang relatif cepat. Selain itu, baterai ini tahan lama dan lebih ringan per unit kapasitasnya, yang memungkinkan mobil listrik untuk menempuh jarak yang lebih jauh dengan sekali pengisian daya. Yang tidak kalah penting, baterai lithium-ion tidak mengandung zat-zat berbahaya bagi manusia.
Baterai lithium-ion juga memiliki tingkat self-discharge yang rendah, sehingga lebih baik dibandingkan jenis baterai lainnya dalam mempertahankan kemampuan untuk menyimpan muatan penuh dalam jangka waktu yang lama.
Selain itu, sebagian besar baterai lithium-ion dapat didaur ulang, sehingga cocok digunakan sebagai sumber energi pada mobil listrik.
Gambar 2.2 Baterai Lithium-Ion Sumber: (Aszahri, 2021) 2.2.2 Nickel-Metal Hydride (NiMH)
Perbedaan paling jelas antara baterai lithium-ion dan NiMH (Nickel- Metal Hydride) adalah bahan yang digunakan untuk menyimpan energinya.
Baterai lithium-ion terbuat dari karbon dan lithium yang sangat reaktif, mampu menyimpan energi dalam jumlah besar. Sementara itu, baterai NiMH
9
menggunakan hidrogen untuk menyimpan energi, dengan nikel dan logam lain seperti titanium untuk menjaga ion hidrogen. Baterai NiMH umumnya lebih banyak digunakan pada kendaraan listrik hibrida (HEV) daripada mobil listrik murni. Baterai ini tidak mendapatkan energi dari luar sistem, dan pengisian ulang tergantung pada kecepatan mesin, roda, dan pengereman regeneratif.
Kelebihan baterai NiMH termasuk siklus hidup yang relatif lebih panjang dibandingkan lithium-ion. Mereka juga lebih mudah didaur ulang karena menggunakan sedikit bahan beracun bagi lingkungan. Namun, baterai NiMH memiliki harga yang lebih tinggi, tingkat self-discharge yang lebih tinggi, dan menghasilkan panas secara signifikan. Kekurangan ini membuat baterai NiMH kurang efektif untuk mobil listrik yang membutuhkan pengisian ulang dari sumber energi eksternal seperti jaringan listrik PLN. Inilah mengapa baterai lithium-ion saat ini lebih umum digunakan pada mobil listrik, sementara NiMH lebih sering ditemukan pada mobil hybrid.
Gambar 2.3 Baterai NiMH Sumber: (Herman, 2016) 2.2.3 Lead-Acid (SLA)
Baterai Lead-Acid (SLA) adalah jenis baterai isi ulang tertua dibandingkan dengan baterai lithium-ion dan NiMH. Baterai ini memiliki kapasitas yang relatif kecil dan jauh lebih berat dibandingkan dengan baterai modern lainnya. Meskipun demikian, baterai Lead-Acid memiliki harga yang lebih terjangkau dan dianggap aman dalam penggunaannya. Saingan saat ini,
10
ada perkembangan untuk menciptakan baterai Lead-Acid dengan kapasitas yang lebih besar, namun saat ini baterai ini lebih umum digunakan pada kendaraan komersial sebagai sistem penyimpanan sekunder.
2.2.4 Solid-Acid
Baterai Solid-State, seperti namanya yaitu menghilangkan elektrolit cair berat yang di dalam di dalam baterai lithium-ion. Penggantinya yaitu elektrolit padat yang bisa berupa gelas, keramik, atau bahan lainnya. Setruktur baterai Solid-State sangat mirip dengan baterai lithium-ion tardisional, namun tanpa cairan baterai bisa jauh lebih padat. Baterai Solid-State mengeluarkan energi dan mengisi ulang dengan cara yang mirip dengan baterai lithium-ion .
Baterai Solid-State bukanlah hal yang baru, namun penggunaannya dalam industri mobil listrik memang baru-baru ini saja. Baterai jenis ini telah digunakan bertahun-tahun pada perangkat kecil seperti alat pacu jantung, perangkat yang dapat dikenakan, dan RFID. Harapan tentang kemampuan baterai Solid-State untuk meningkatkan kendaraan listrik pun sangat tinggi.
Gambar 2.4 Baterai Solid-State Sumber: (Ramadan, 2024) 2.2.5 Nickel-Cadium
Baterai Nickel-Cadmium (Ni-Cd) memiliki beberapa kelebihan, seperti kepadatan penyimpanan yang signifikan dan masa pakai sekitar 500 hingga 1000 siklus pengisian daya. Namun, baterai ini juga memiliki beberapa kelemahan yang cukup mencolok. Salah satunya adalah bobotnya yang relatif berat, yang dapat membatasi aplikasinya dalam kendaraan listrik yang memerlukan efisiensi energi yang tinggi. Selain itu, baterai Ni-Cd rentan terhadap efek memori, di mana kinerjanya dapat menurun jika sering mengalami siklus pengosongan sebagian. Fenomena ini mengharuskan baterai
11
untuk benar-benar dibiarkan kosong sebelum diisi ulang untuk menghindari penurunan kapasitas.
Baterai Ni-Cd sebelumnya banyak digunakan dalam produksi kendaraan listrik pada tahun 1990-an. Namun, sekarang ini penggunaannya dibatasi atau bahkan dilarang di beberapa tempat karena mengandung kadmium, sebuah bahan yang sangat beracun bagi lingkungan dan kesehatan manusia. Hal ini mendorong pengembangan baterai yang lebih ramah lingkungan seperti baterai lithium-ion dan teknologi baterai lainnya yang lebih aman dan efisien.
Gambar 2.5 Baterai Nickel-Cadium Sumber: (Rakhman, 2023) 2.2.6 Ultracapacitor
Baterai Ultracapacitor memiliki perbedaan mendasar dengan baterai elektrokimia lainnya karena mereka menyimpan energi dalam bentuk medan elektrostatis antara elektroda dan elektrolit, bukan dalam bentuk reaksi kimia seperti baterai tradisional. Mereka memanfaatkan permukaan elektroda yang sangat besar untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan energi. Mirip dengan SLA (Lead-Acid), baterai Ultracapacitor sangat cocok digunakan sebagai perangkat penyimpanan energi sekunder pada kendaraan listrik. Mereka membantu baterai elektrokimia utama (seperti lithium-ion) dalam mengatasi lonjakan beban dan memberikan tenaga tambahan selama akselerasi serta saat pengereman regeneratif. Hal ini memungkinkan untuk peningkatan efisiensi dan kinerja total kendaraan listrik.
12
Gambar 2.6 Baterai Ultracapacitor Sumber: (Siregar, 2022)
Tabel 1 Kelebihan dan kekurangan baterai
Jenis Baterai Kelebihan Kekurangan
Lithium Ion (Li-Ion) Densitas energi tinggi Biaya produksi tinggi Waktu pengisian cepat Memerlukan sirkuit
tinggi
Umur siklus Panjang Rentan terhadap panas berlebih
Nickel-Metal Hydride (NiMH)
Densitas energi tinggi Waktu pengisian lama Ramah lingkungan Umur siklus lebih
pendek dibandingkan Li-Ion
Lebih berat dari Lithium Ion (Li-Ion)
Lead-Acid (SLA) Biaya produksi rendah Berat dan besar
Tahan lama Densitas energi rendah Kuat dan tahan banting Mengandung bahan
kimia berbahaya (timbal dan asam sulfat)
Solid-Acid Ramah lingkungan Teknologi masih dalam tahap pengembangan Stabilitas suhu yang baik Biaya produksi tinggi Nickel-Cadium (Ni-Cd) Tahan lama dan siklus
hidup Panjang
Densitas energi rendah
13
Dapat beroperasi pada suhu tinggi
Mengandung bahan kimia berbahaya (cadium)
Biaya produksi rendah
Ultracapacitor Waktu pengisian cepat Densitas energi sangat rendah
Umur siklus Panjang Biaya produksi tinggi 2.4 Komponen baterai
Baterai terdiri dari beberapa komponen yang bekerja sama untuk menghasilkan listrik. Biasanya, baterai terdiri dari dua elektroda (katoda dan anoda) yang dipisahkan oleh elektrolit dan ditempatkan di dalam sel. Katoda dibuat dari senyawa kimia seperti lithium kobalt oksida (LiCoO2), lithium mangan oksida (LiMn2O4), atau lithium besi fosfat (LiFePO4). Anoda, di sisi lain, terbuat dari logam seperti grafit. Elektrolit dapat berupa larutan elektrolit organik atau elektrolit padat seperti polimer konduktif. Baterai lithium-ion memiliki struktur yang mirip dengan baterai konvensional, tetapi menggunakan senyawa lithium pada elektroda dan elektrolit. Anoda pada baterai lithium-ion terbuat dari grafit yang dilapisi dengan senyawa lithium tipis. Sedangkan katoda terbuat dari grafit yang juga dilapisi dengan senyawa seperti LiCoO2, LiMn2O4, atau LiFePO4.
Gambar 2.7 Komponen baterai Sumber: (Nusantoro, 2024)
14
Baterai lithium terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja sama untuk menghasilkan energi listrik. Berikut adalah penjelasan mengenai struktur baterai lithium secara umum:
1. Anoda
Anoda merupakan elektroda yang berfungsi sebagai pengumpul ion lithium serta merupakan material aktif. Parameter material yang digunakan untuk anoda antara lain kepadatan energi yang dihasilkan serta siklus pemakaiannya.. Material yang dapat dipakai sebagai anoda harus memiliki karakteristik antara lain memiliki kapasitas energi yang besar, memiliki kemampuan menyimpan dan melepas muatan/ion yang bagus, memiliki tingkat siklus pemakaian yang lama, mudah untuk diproses/dibuat, aman dalam pemakaian (tidak beracun), dan harganya murah.
Anoda pada baterai lithium terbuat dari logam lithium atau senyawa karbon seperti grafit. Anoda berfungsi sebagai elektroda negatif yang menerima ion lithium selama proses pengisian dan melepaskan ion lithium selama proses pengosongan baterai. Anoda juga bertindak sebagai penampung elektron selama proses pengisian baterai.
2. Katoda
Katoda adalah elektroda yang berfungsi seperti anoda dalam mengumpulkan ion dan material aktif, tetapi perbedaannya terletak pada polaritasnya yang positif. Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh material katoda meliputi kemampuan ion untuk melakukan reaksi reduksi dan oksidasi dengan mudah, konduktivitas tinggi seperti logam, energi dan kapasitas yang tinggi, kestabilan yang baik baik saat digunakan maupun diisi ulang, serta memiliki harga yang terjangkau dan ramah lingkungan.
Katoda pada baterai lithium terbuat dari senyawa logam seperti kobalt, nikel, dan mangan. Fungsi katoda sebagai elektroda positif yang melepaskan ion lithium saat baterai digunakan dan menerima ion lithium saat baterai diisi ulang.
3. Elektrolit
Elektrolit adalah komponen yang berfungsi sebagai media penghantar ion, memungkinkan ion lithium berpindah dari anoda ke katoda saat proses pengisian, dan dari katoda ke anoda saat proses pengosongan. Selain itu,
15
elektrolit juga berperan sebagai separator antara anoda dan katoda untuk mencegah kontak langsung dan menghindari arus listrik yang tidak diinginkan.
Elektrolit terbagi menjadi dua jenis: elektrolit cair dan elektrolit padat, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya. Elektrolit cair memiliki konduktivitas ionik yang tinggi, biaya yang relatif murah, dan aman digunakan.
Namun, kelemahannya adalah performa siklus pemakaian yang rendah, yakni hanya sekitar 25 siklus, dan dapat mengurangi kerapatan energi baterai.
Sementara itu, elektrolit padat memiliki konduktivitas yang baik dan umumnya lebih tahan lama dibandingkan elektrolit cair.
4. Separator
Separator pada baterai lithium adalah material berpori yang ditempatkan di antara anoda dan katoda. Fungsinya adalah untuk mencegah terjadinya hubungan singkat atau kontak langsung antara katoda dan anoda.
Selain itu, separator juga berperan penting dalam memungkinkan ion lithium untuk melewati dengan lancar. Separator bukan hanya sebagai pembatas antara elektroda, tetapi juga memainkan peran krusial dalam proses penghasilan listrik, pengisian ulang, dan menjaga keamanan baterai lithium-ion itu sendiri.
Umumnya, separator pada baterai lithium terbuat dari bahan berpori seperti polimer atau kertas berlubang.
5. Kepala sel dan penghubung kepala sel
Pada baterai lithium Kepala sel dan penghubung kepala sel berfungsi untuk menghubungkan sel-sel elektrokimia dalam satu baterai dan menyalurkan arus listrik ke peralatan yang membutuhkan daya. Kepala sel pada baterai lithium dapat berupa terminal atau konektor yang terhubung ke elektroda positif dan negatif. Penghubung pada baterai lithium berfungsi untuk menghubungkan sel-sel elektrokimia dalam satu baterai dan mencegah kebocoran elektrolit dari sel baterai.
2.5 Kapasitas Baterai
Pada baterai dikenal istilah kapasitas baterai. Kapasitas baterai ini menunjukan jumlah listrik yang disimpan bateri yang dapat dilepaskan sebagai sumber listrik, kapasitas baterai juga dapat diartikan sebagai besarnya energi listrik yang dapat diberikan oleh baterai saat baterai tersebut dalam kondisi terisi penuh.
Kapasitas baterai tergantung pada jenis baterai dan ukurannya. Baterai dengan
16
kapasitas yang lebih besar dapat menyimpan lebih banyak energi, dan karenanya dapat memberikan daya yang lebih lama. Namun, baterai yang lebih besar juga cenderung lebih berat dan memakan ruang yang lebih banyak, sehingga mempengaruhi desain keseluruhan dari suatu sistem baterai.
Untuk mobil listrik, kapasitas baterai sering kali menjadi faktor penentu dalam menentukan jarak tempuh yang dapat ditempuh sebelum perlu mengisi ulang baterai. Semakin besar kapasitas baterai, semakin jauh jarak yang dapat ditempuh dengan satu pengisian baterai. Namun, kapasitas baterai juga berdampak pada harga baterai itu sendiri, sehingga harus dipertimbangkan dengan hati-hati dalam memilih baterai yang sesuai dengan kebutuhan. Adapun parameter yang umum sering di gunakan dalam menghitung kapasitas baterai: Wh (watt-hour), atau watt-jam, sering dipakai untuk menyatakan jumlah energi yang tersimpan dalam suatu baterai.
Rumus energi adalah: Energi = Daya x Waktu, atau:
E = P x t ...
Dimana:
E : Energi (Joule/Joule-jam) P : Daya (Watt)
t : Waktu (s/jam)
Jika waktu dinyatakan dalam jam, maka satuan energi adalah Wh (watt- hour / watt-jam),Jika waktu dinyatakan dalam detik, maka satuan energi adalah J (joule). Hubungan antara arus dan daya adalah sebagai berikut:
P = V x I ...
Dimana:
P: daya (watt) V : tegangan (volt) I : arus (ampere)
Maka arus (I) dapat dihitung:
I = 𝑃
𝑉...
Atau I= E /
(
𝑡𝑉
)
...17
Jadi untuk mendapatkan arus (ampere) dari energi (Wh) kita perlu informasi tambahan waktu dalam jam dan tegangan. Jika kasus ini adalah baterai, untuk tegangan kita dapat menggunakan tegangan nominal batere tersebut. Waktu dalam jam adalah waktu untuk transfer energi baterai tersebut.
Parameter yang umum sering di gunakan dalam menghitung kapasitas baterai:
1. Kapasitas Baterai: Kapasitas = Tegangan (V) × Kapasitas Ampere-hour (Ah) 2. Waktu Penggunaan Baterai: Waktu = Kapasitas Baterai (watt) / Beban Daya
(watt)
3. Daya yang dikeluarkan oleh Baterai: Daya = Tegangan (V) × Arus (A) 4. Efisiensi Pengisian Baterai: Efisiensi = (Kapasitas yang Diisi ÷ Kapasitas yang
Dikeluarkan) × 100%
5. Kecepatan Pengisian Baterai: Kecepatan Pengisian = Arus Pengisian (A) ÷ Kapasitas Baterai (Ah)
6. Jumlah Sel dalam Seri atau Paralel: Tegangan Total = Tegangan Satu Sel × Jumlah Sel dalam Seri Kapasitas Total = Kapasitas Satu Sel × Jumlah Sel dalam Paralel
7. Densitas Energi: Densitas Energi = Kapasitas Baterai (Ah) × Tegangan (V) 2.6 Pengosongan (Discarger) dan Pengisian (Carger) Baterai
Mekanisme pengosongan (discarger) dan pengisian (carger) baterai tergantung pada jenis baterai yang digunakan. Berikut adalah penjelasan umum mengenai mekanisme pengisian dan pengosongan baterai lithium, yang merupakan jenis baterai yang paling umum digunakan pada perangkat elektronik dan kendaraan listrik.
2.5.1 Pengosongan (Discarger)
Pengosongan Baterai Pengosongan baterai lithium dilakukan dengan mengalirkan arus listrik dari katoda ke anoda melalui perangkat elektronik atau kendaraan listrik yang menggunakan baterai tersebut. Selama proses ini, ion lithium akan bergerak dari katoda ke anoda melalui elektrolit, dan energi kimia pada baterai. Pengosongan baterai lithium biasanya dilakukan hingga kapasitas baterai mencapai 20-30%, kemudian baterai perlu diisi ulang untuk menghindari kerusakan pada sel baterai dan memperpanjang umur baterai.
18
Gambar 2.8 Pengosongan Baterai Sumber: (Perdana, 2021)
2.5.2 Pengisian (Charger)
Proses pengisian (charge) dilakukan untuk mengisi kembali daya yang telah terpakai pada baterai, bila sel dihubungkan dengan catu daya maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda.
Gambar 2.9 Pengisian Baterai Sumber: (Perdana, 2021)
Proses kimia yang terjadi pada saat pengisian adalah:
1. Aliran elektron mengalir dari anoda melalui catu daya ke katoda.
2. Ion-ion negaif (elektron) mengalir dari katoda ke anoda 3. Ion-ion positif (proton) mengalir dari anoda ke katoda
Proses pengisian memerlukan waktu yang bervarisasi tergantung pada seberapa besar daya yang hilang dan besarnya arus yang dialirkan ke baterai, yang dapat dihitung dengan persamaan: 10% x kapasitas baterai.
Lama Pengisian = 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑟𝑟𝑎𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 ℎ𝑖𝑙𝑎𝑛𝑔
10% 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑟𝑎𝑖
...
19 2.7 Battery Management System
Battery Management System (BMS) merupakan alat yang digunakan dalam pemantauan baterai pada mobil listrik. BMS bertujuan untuk menjaga operasi baterai tetap aman dan optimal, memperpanjang umur pakai baterai, serta mencegah kondisi yang dapat merusak atau membahayakan. sistem ini dilengkapi dengan sensor yang secara terus-menerus memantau tegangan, arus, dan suhu setiap sel baterai. Data yang diperoleh kemudian diproses oleh mikrokontroler yang bertindak sebagai otak dari BMS. Berdasarkan data tersebut, mikrokontroler akan mengatur laju pengisian dan memutuskan kapan harus menghentikan atau melanjutkan proseV s pengisian. Selain itu, BMS juga dilengkapi dengan fitur proteksi untuk mencegah terjadinya overcharge dan overdischarge yang dapat merusak baterai. Dengan demikian, BMS memastikan bahwa baterai selalu berada dalam kondisi optimal dan memiliki umur pakai yang lebih panjang.
2.8 Daya Listrik
Daya Listrik, atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Electrical Power, adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit atau rangkaian. Sumber energi seperti tegangan listrik akan menghasilkan daya listrik, sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut.
Dengan kata lain, daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik.
Sebagai contoh, lampu pijar dan pemanas (heater) menyerap daya listrik yang diterimanya dan mengubahnya menjadi bentuk energi lain; lampu pijar mengubahnya menjadi cahaya, sementara heater mengubahnya menjadi panas.
Semakin tinggi nilai watt-nya, semakin tinggi pula daya listrik yang dikonsumsinya.
Rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik yaitu P = V x I ...
Atau
P = I2.R ...
P = 𝑉
2
𝑅 ...
Dimana:
20 P = Daya listrik dengan satuan Watt (W) V = Tegangan listrik dengan satuan Volt (V) I = Arus Listrik dengan satuan Ampere (A) 2.9 Perhitungan Konsumsi Listrik pada Baterai
Motor DC membutuhkan listrik untuk menghasilkan kerja. Listrik mengalir karena adanya beda potensial dari dua titik. Energi listrik dapat dihitung dari pengukuran arus dan tegangan yang bekerja pada suatu alat. Energi listrik (P) merupakan perkalian tegangan, arus dan waktu sebagaimana disajikan pada persamaan, peremusan daya listrik adalah sebagai berikut:
P = V.I.t ...
Dimana :
P = energi listrik (watt) V = tegangan (volt) I = arus listrik (ampere) t = waktu (Menit)
Untuk mencari konsumsi daya per jarak tempuh dapat dirumuskan sebagai berikut:
Konsumsi daya per km = konsumsi daya (wh)
jarak tempuh (km)
...
2.10 Perhitungan Biaya Pengisian pada Baterai
Perhitungan biaya per kWh pada setiap rumah tentunya berbeda disesuaikan dengan tari berikut :
Tarif listrik PLN pada Mei 2024:
1. Golongan R-1/TR daya 900 VA, Rp 1.352 per kWh.
2. Golongan R-1/ TR daya 1.300 VA, Rp 1.444,70 per kWh.
3. Golongan R-1/ TR daya 2.200 VA, Rp 1.444,70 per kWh.
4. Golongan R-2/ TR daya 3.500-5.500 VA, Rp 1.699,53 per kWh.
5. Golongan R-3/ TR daya 6.600 VA ke atas, Rp 1.699,53 per kWh.
6. Golongan B-2/ TR daya 6.600 VA-200 kVA, Rp 1.444,70 per kWh.
7. Golongan B-3/ Tegangan Menengah (TM) daya di atas 200 kVA, Rp 1.114,74 per kWh.
8. Golongan I-3/ TM daya di atas 200 kVA, Rp 1.114,74 per kWh.
21
9. Golongan I-4/ Tegangan Tinggi (TT) daya 30.000 kVA ke atas, Rp 996,74 per kWh.
10. Golongan P-1/ TR daya 6.600 VA-200 kVA, Rp 1.699,53 per kWh.
11. Golongan P-2/ TM daya di atas 200 kVA, Rp 1.522,88 per kWh.
12. Golongan P-3/ TR untuk penerangan jalan umum, Rp 1.699,53 per kWh.
13. Golongan L/ TR, TM, TT, Rp 1.644,52 per kWh.
Sumber: (Muliawati, 2024)
Untuk Menghitung biaya sekali cas pada mobil listrik dapat dihitung menggunakan rumus:
Harga listrik per-kWH x Daya mobil listrik sekali cas ...
Sumber: (Redaksi, 2022)
22
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Agustus 2024 samapi dengan bulan November 2024 bertempatan di laboratorium konversi energi Fakultas Teknologi Industri (FTI) UNUGHA Cilacap.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat Penelitian
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Waat meter
Waat meter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur daya listrik dalam suatu rangkaian listrik. Daya yang diukur biasanya dinyatakan dalam satuan watt (W), dan alat ini sangat berguna dalam berbagai aplikasi kelistrikan untuk mengetahui seberapa banyak daya yang dikonsumsi atau dihasilkan oleh perangkat listrik.
Gambar 3.1 Waat meter Sumber: (Rakhman, 2022) 2. AVO meter (Multimeter)
Fungsi AVO meter adalah untuk mengukur arus listrik, tegangan listrik (AC dan DC), serta resistensinya. Oleh karena itu, AVO meter juga dikenal sebagai multimeter atau multitester. Alat ini sangat berguna dalam berbagai aplikasi kelistrikan dan elektronik karena kemampuannya untuk melakukan berbagai jenis pengukuran dengan satu perangkat.
23
Gambar 3.2 AVO meter Sumber: (Rakhman, 2022) 3. Stop watch
Stop watch adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan dalam melakukan kegiatan, dengan ketelitian hingga tingkat detik. Alat ini sangat berguna untuk berbagai keperluan, seperti olahraga, eksperimen ilmiah, dan kegiatan lainnya yang memerlukan pengukuran waktu yang presisi.
Gambar 3.3 Stop watch Sumber: (Abdi, 2023) 4. Volt meter
Volt meter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Tegangan listrik yang diukur oleh voltmeter dinyatakan dalam berbagai satuan, seperti milivolt (mV), volt (V), mikrovolt (µV), atau kilovolt (kV). Alat ini sangat penting dalam
24
bidang elektronik dan teknik listrik untuk memastikan tegangan berada dalam kisaran yang aman dan sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan.
Gambar 3.4 Volt mete Sumber: (Rakhman, 2022) 5. Thermo gun
Thermo gun merupakan alat bantu yang mampu mengukur suhu atau temperatur tanpa menyentuh objek. Termometer ini menggunakan radiasi inframerah yang dapat mengukur suhu dengan cepat dan akurat. Semakin dekat alat dengan objek, semakin akurat hasil pengukurannya. Ukurannya yang kecil membuat thermo gun mudah dibawa ke mana-mana, sehingga praktis untuk digunakan dalam berbagai situasi.
Gambar 3.5 Thermo Gun
Sumber: (Badan Standardisasi Nasional, 2020)
25 3.2.2 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mobil Listrik Kumbara
Bahan yang dugunakan dalam penelitian ini adalah mobil listrik kumbara dengan motor penggeraknya BLDC 2880 watt yang ada di jurusan Teknik Mesin Universitas Nahdltul Ulama AL ghazali cilacap.
2. Baterai
Baterai lithium ion 16850 48 V 60 Ah dengan kapasitas 120 ah atau sekitar 5,76 kWh merupakan bahan yang digunakan dalam penelitian ini karena memiliki kapasitas yang besar dan ukuran yang lebih kecil dan dapat di custom bentuknya sesuai kebutuhan. Selain itu baterai ini juga meiliki bobot yang ringan, waktu pengisian yang cepat dan memiliki umur baterai yang relative lama.
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang akan digunakan dalam penelitian analisis konsumsi daya listrik pada mobil listrik KUMBARA 2880 watt mencakup langkah-langkah berikut:
3.3.1 Studi Literatur
Studi literatur merupakan proses mengidentifikasi, mengumpulkan, menganalisis, dan merangkum literatur yang sudah ada terkait dengan topik penelitian tertentu. Studi literatur digunakan untuk mencari literasi yang digunakan sebagai acuan dalam penelitian. Dalam studi literatur terdapat teori pendukung yang digunakan berupa jurnal ataupun artikel terkait dengan mobil listrik, baterai listrik, serta metode pengukuran dan analisis yang digunakan untuk membantu dalam pengerjaan penelitian
3.3.2 Identifikasi Parameter
Identifikasi parameter adalah proses mengenali dan menentukan parameter-parameter yang relevan dalam suatu sistem, model, atau penelitian.
Dalam konteks penelitian baterai untuk mobil listrik KUMBARA, parameter- parameter penting yang perlu diidentifikasi dan diukur adalah sebagai berikut:
1. Pengukuran Kapasitas: Pengukuran kapasitas aktual baterai bertujuan untuk mengetahui seberapa besar daya yang dapat disimpan dan dihasilkan oleh baterai. Hal ini dilakukan dengan menguji pengisian dan pengosongan
26
baterai secara terkontrol dan mencatat kapasitas yang dihasilkan pada setiap tahap.
2. Pengukuran Jarak Tempuh: Mengukur jarak tempuh yang dapat dicapai oleh baterai pada mobil listrik KUMBARA dalam kondisi penggunaan cepat.
Data jarak tempuh akan dicatat dalam berbagai kondisi penggunaan kecepatan. Dimulai dari kecepatan 40 km/jam, 50 km/jam dan 60 km/jam.
3. Uji Performa Saat Pengisian dan Pengosongan Baterai: Memantau dan menganalisis performa baterai saat pengisian dan pengosongan. Hal ini meliputi pengukuran arus pengisian dan pengosongan, waktu pengisian, serta perubahan tegangan dan suhu baterai selama proses pengisian dan pengosongan.
4. Pengukuran Efisiensi: Menganalisis efisiensi baterai dalam mengubah energi listrik menjadi energi kinetik pada sepeda listrik. Dalam analisis ini, akan dilakukan pengukuran arus listrik yang digunakan dan energi yang dihasilkan untuk mengidentifikasi tingkat efisiensi baterai.
Proses identifikasi parameter ini membantu peneliti memahami dan mengevaluasi kinerja baterai, serta memberikan wawasan yang lebih dalam mengenai potensi peningkatan dan optimasi sistem baterai pada mobil listrik KUMBARA.
3.3.3 Pengambilan Data
Pengambilan data dalam penelitian ini dilakukan dengan cara melakukan pengukuran langsung terhadap parameter-parameter yang telah ditetapkan sebelumnya. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang sesuai dengan parameter yang akan diukur. Untuk memastikan keakuratan data yang diperoleh, pengambilan data dilakukan secara sistematis dan terkontrol.
3.3.4 Analisis Data
Analisis data adalah proses memeriksa, membersihkan, mengubah, dan memodelkan data untuk menemukan informasi berguna, menarik kesimpulan, dan mendukung pengambilan keputusan. Dalam konteks penelitian, analisis data membantu peneliti memahami data yang telah dikumpulkan, mengidentifikasi pola dan tren, serta menguji hipotesis atau menjawab pertanyaan penelitian.
27 3.3.5 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan dapat digunakan untuk menentukan kesimpulan dan rekomendasi terkait kinerja baterai pada mobil listrik Kumbara 2880 watt
3.4 Diagram Alir
Mulai
Pengambilan Data
Analisis Data
Tidak
Ya
Kesimpulan Identifikasi
Parameter
Selesai Studi Litelatur
28
DAFTAR PUSTAKA
Abdi, H. (2023). Stopwatch adalah Alat yang Digunakan untuk Mengukur Waktu, Kenali Cara Menggunakannya. Liputan 6.
Abdulloh, H., Fanriadho, M., Pramono, W. B., & Amrullah, Y. A. (2018). Rancang Bangun Battery Management System Untuk Mobil Listrik. Technopex, 128–137.
Aszahri, A. (2021). Baterai Lithium-Ion Dianggap Lebih Aman dan Efisien, Begini Penjelasannya. Liputan 6.
Badan Pusat Statistik. (2024). Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Menurut Jenis (Unit), 2021-2022.
Badan Standardisasi Nasional. (2020). Apa Perbedaan Thermogun Klinik dan Thermogun Industri? Ini Penjelasan BSN.
Diana. (2022). 10 Komponen Mobil Listrik dan Fungsinya. Wuling.
https://wuling.id/id/blog/autotips/10-komponen-mobil-listrik-dan-fungsinya Fath, N., Rizky, A., Rakhman, A., Maulana, S., & Sujono, S. (2022). Perancangan
Mobil Listrik Menggunakan Motor DC Brushed 36 Volt 450 Watt. Kilat, 11(1), 10–20.
Fatkhurrozak, F. (2018). Instalasi Wiring Controller Mobil Listrik Tuxuci. Nozzle : Journal Mechanical Engineering, 5(1), 109–112.
Gunadi, W. (2019). Analisis Konsumsi Energi Baterai Pada Mobil Listrik 2 kilowatt (kw) Laporan Tugas Akhir.Skripsi. Program Studi DIII Teknik Mesin, Politeknik Harapan Bersama Tegal.
Herman, F. (2016). Apa itu baterai ni- -mh. SlideSahre.
https://www.slideshare.net/slideshow/apa-itu-baterai-ni-mh/67316176
Jatmiko, J., Basith, A., Ulinuha, A., Muhlasin, M. A., & Khak, I. S. (2018). Analisis Peroforma dan Konsumsi Daya Motor BLDC 350 W pada Prototipe Mobil Listrik Ababil. Emitor: Jurnal Teknik Elektro, 18(2), 55–58.
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. (2021). Cadangan Minyak Indonesia Tersedia untuk 9,5 Tahun dan Cadangan Gas 19,9 Tahun.
Muliawati, F. D. (2024). Cek! Tarif Listrik Terbaru PLN per kWh Semua Golongan Bulan Mei 2024. CNBC INDONESIA.
Nusantoro, A. A. B. (2024). IMPLEMENTASI BATERAI LITHIUM ION PACK 18650 60V 15AH PADA SEPEDA LISTRIK VANJARIL 1000 WATT.
Peraturan Presiden. (2019). Peraturan Presiden (Perpres) Nomor 55 Tahun 2019 tentang Percepatan Program Kendaraan Bermotor Listrik Berbasis Baterai (Battery Electric Vehicle) untuk Transportasi Jalan.
Perdana, F. A. (2021). Baterai Lithium. INKUIRI: Jurnal Pendidikan IPA, 9(2), 113.
Permatasari, A. Y. (2023). BAB II Tinjauan Pustaka BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. 1–64. Gastronomía Ecuatoriana y Turismo Local., 1(69), 1–64.
29
Rakhman, A. (2022). 16 Macam-macam Alat Ukur Listrik dan Fungsinya.
RAKHMAN.NET.
Rakhman, A. (2023). Jenis Baterai Sekali Pakai dan Isi Ulang Serta Prinsip Kerjanya.
Ramadan, M. F. (2024). Hyundai Enggan Pakai LFP, Sebut Baterai Nikel Lebih Berkualitas. Sindonews.Com.
Redaksi, T. (2022). Menghitung Biaya Charger Mobil Listrik dan Tempat Pengisiannya di Indonesia. VOI. https://voi.id/teknologi/232740/menghitung- biaya-charger-mobil-listrik-dan-tempat-pengisiannya-di-indonesia
Siregar, A. (2022). Kemampuan Baterai Sumber Sumber Energi Penggerak Mobil Listrik Kapasitas 12 V 50 a.
Yusnita. (2016). Pemilihan System Charging untuk Mencegah Degradasi Ragam Battery. Jurnal Menara Ilmu, X(2), 140–146.
