Judul Penelitian : Pemodelan Matematika Sistem Tenaga Hibrid Berbasis Pembangkit Listrik Tenaga Angin, Surya dan Mikro Hidro dengan Pengendalian Fotosel dan Wifi Switch 2. PEMODELAN MATEMATIKA SISTEM TENAGA LISTRIK HIBRIDA BERBASIS ANGIN, MATAHARI DAN MIKRO HIDROP DENGAN KONTROL EFISIENSI DENGAN FOTOSEL DAN. Sayangnya sistem unit genset tidak dapat menyimpan sisa listrik sehingga banyak listrik yang terbuang, apalagi jika keluaran genset melebihi beban yang dibutuhkan.
Sedangkan metode sistem tenaga hybrid dengan strategi pengendalian efisiensi menggunakan fotosel dan sakelar WiFi digunakan untuk menyediakan sumber daya yang memiliki kemampuan menyimpan sisa daya dan kemampuan peralihan ketika beban yang harus dipenuhi berfluktuasi ke atas atau ke bawah. Alternatif pembelian sumber listrik yang efisien untuk elektrifikasi dengan biaya operasional yang relatif murah adalah dengan merancang sistem hybrid berbasis angin, surya dan mikrohidro dengan strategi operasional pengendalian efisiensi menggunakan fotosel dan OS Android WiFi. Sistem ini digunakan untuk menyediakan sumber energi listrik yang mempunyai kemampuan menyimpan energi listrik sisa dan kemampuan untuk beralih ketika beban yang harus dipenuhi berfluktuasi naik atau turun.
Sistem ini tidak mampu menyimpan sisa energi listrik sehingga banyak energi listrik yang terbuang, apalagi jika keluaran generator melebihi beban yang dibutuhkan. Namun, dengan mengoperasikan DGS lebih rendah dari kapasitas maksimumnya, maka energi listrik yang dihasilkan tidak lebih dari yang seharusnya. Jenis alat penyimpan energi listrik yang terkenal adalah baterai/akumulator, susunan unit baterai berdasarkan seri paralel disesuaikan dengan kebutuhan sistem hybrid.
TINJAUAN PUSTAKA
State of the Art
Panel surya merupakan perangkat dengan lembaran sel semikonduktor yang mampu mengubah sinar matahari menjadi energi listrik secara langsung (Sathiaraj dan Kefa, 2000; Siddhartha dan Kumar, 2000; Tiwari et al., 2001). Semakin besar unit generator panel surya, maka semakin tinggi keluaran energi listrik yang dapat disimpan dalam baterai. Dinamo turbin angin merupakan generator listrik yang digerakkan oleh sumber tenaga angin (Panickar et al. 1998).
Semakin besar unit dinamo turbin angin yang digunakan maka semakin tinggi pula energi listrik yang dapat dihasilkan. Dinamo hydro-microwheel merupakan generator listrik yang digerakkan oleh sumber arus air (Harijono T., 2020). Pada penelitian ini akan dirancang sebuah dinamo turbin angin yang mampu menghasilkan listrik untuk disimpan dalam baterai atau digunakan langsung bila diperlukan dari sumber air yang dialirkan melalui pralon instalasi air swasta, sehingga salah satu sisi mesin pompa air memompa air dari sumur yang membutuhkan listrik untuk mengisi menara air, sebaliknya bersamaan dengan keluarnya air untuk mengisi menara air dipasang dinamo hydro microwheel sehingga dapat menghasilkan energi listrik yang dapat dihasilkan. disimpan dalam baterai atau dapat langsung digunakan bila diperlukan (Harijono T., 2020).
Perangkat inverter diperlukan apabila terdapat peralatan listrik yang khusus membutuhkan listrik DC sedangkan sumber suplai listriknya adalah AC, begitu pula sebaliknya. Salah satu pendekatan yang digunakan oleh Panickar et al. 1998), yaitu optimalisasi penggunaan turbin/pompa angin skala besar dengan generator diesel. Dalam rencana penelitian ini, pendekatan yang digunakan adalah dengan memodelkan sistem hybrid yang mencakup pompa angin, panel surya dan baling-baling mekanis turbin mikrohidro sebagai sistem dinamis.
Tujuan dari pendekatan ini adalah untuk menunjukkan bahwa strategi pengendalian optimal dapat menyelesaikan model sistem dinamis pada sistem pembangkit tenaga listrik. Faktor terpenting dalam model kendali optimal yang dibangun adalah model dinamis kapasitas energi listrik yang disimpan dalam baterai dan fungsi pengisian daya. Misalnya PP(t) adalah energi yang dihasilkan panel surya pada waktu t, PK(t) adalah energi yang dihasilkan turbin angin pada waktu t, PG(t) adalah energi yang dihasilkan oleh baling-baling mikrohidromekanis pada waktu t. waktu t, dan PB(t) adalah energi bersih listrik dalam baterai pada waktu t.
Aspek penting pada bagian ini adalah melakukan pemodelan dinamis pengisian dan pengosongan baterai, yaitu dengan mengikuti pendekatan berikut: misalnya, C(t) adalah kapasitas baterai pada waktu t, diukur dalam satuan Wh. Jika baterai dianggap sebagai bagian dari sistem, maka PB(t) menjadi fungsi yang bergantung pada komponen sistem lainnya dan beban sistem, dalam hal ini berapa kapasitas panel surya, dinamo pompa angin dan mikrohidroprop yang digunakan dan berapa besarnya. beban penerangan digunakan sehingga tercapai efisiensi biaya pengoperasian sistem.
Hasil Penelitian Terdahulu
Cmin C(t) Cmax, t [0, tf] dan energi yang tersimpan di akhir periode untuk kesiapan operasional keesokan harinya C(tf) = Cf , dengan Cf = kapasitas baterai di akhir waktu selang waktu. Pengambilan data intensitas matahari dari data logger sering dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan interval waktu antar data sehingga kurva yang dihasilkan akan memiliki tepi yang tajam (spike). Untuk memperhalus bagian tepi kurva yang tajam agar terlihat mulus, diperlukan algoritma interpolasi data (smoothing). Desain kincir angin yang akan dipilih untuk pemanfaatan sumber daya angin pada kelompok menengah (daerah tropis) adalah tipe vertikal yang dimodifikasi dengan roda padat untuk memberikan perputaran kincir yang mempunyai daya besar sehingga mampu ' dinamo listrik dengan daya yang disarankan.
Renstra Dan Peta Jalan Penelitian Perguruan Tinggi Universitas Lampung
METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
Masalah (P)” kemudian diubah menjadi model standar melalui teknik kontrol parameter, sehingga masalah tersebut dapat diselesaikan dengan menggunakan pendekatan standar kontrol sebagai parameter (Kamien dan Schwartz, 1991; Ahmed, 1988; Cecari, 1983; Craven, 1978 ) .; Craven, 1995; Fisher dan Vincent, 1990; Gruver dan Sachs, 1981; .. Tiryono dan Rehbock 2010), untuk itu fungsi peningkat pengendalian (uenh()) harus ditentukan terlebih dahulu. menentukan fungsi penambah kendali (uenh()) adalah dengan menggunakan teknik CONTROL, pertama dengan asumsi N adalah jumlah maksimum rangkaian.Pencarian untuk memperbaiki kendali (uenh(s)) agar menjadi fungsi tujuan ( 15 ) diminimalkan dengan batasan sistem dinamis dan kondisi batas pada skala waktu baru (11).
Kemudian, untuk mendapatkan solusi terhadap masalah kendali optimal yang ditransformasikan, kita perlu mencari kendali penguat, uenh(s), sehingga fungsi biayanya. Dalam hal ini , dan masing-masing merupakan koefisien pembobotan untuk biaya bahan bakar, biaya baterai, dan biaya penalti peralihan. Dengan demikian masalah yang ditransformasikan memiliki fungsi kontrol konstan, yang didefinisikan secara berkala dalam interval waktu [0, L].
Hal ini kemudian dapat diselesaikan dengan bantuan perangkat lunak kontrol optimal yang sesuai untuk metode ini (Jennings et al, 1991; Kemudian, untuk mengembangkan sistem pemantauan pengelolaan pengadaan listrik alternatif, langkah pertama adalah membuat transfer data dan konversi data program pencatat radiasi matahari, kecepatan angin, kapasitas baterai dan beban sistem yang diperoleh dari alat akuisisi data menjadi database.
Luaran dan Indikator Capaian Penelitian
HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI
Setelah beberapa waktu, generator mati, atur generator ke tingkat daya keluaran 40% dari kapasitas maksimum, generator menyala pada level ini selama 1 jam, jadi lakukan hal yang sama, ketika generator berhenti bekerja, jumlah bahan bakar yang dikonsumsi dapat diukur dalam tabung ukur yang dipasang pada tangki bahan bakar dengan mengamati dipstick generator berjalan pada tingkat keluaran 40% selama 1 jam, bahan bakar yang dibutuhkan sekitar 950 ml. Pada tahap ini generator hanya menghasilkan energi sebesar 20 kW, sedangkan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan relatif besar. Pada level ini generator beroperasi relatif stabil, energi yang dihasilkan sebesar 40 kW dan memerlukan bahan bakar sebanyak 1000 ml, selisih jumlah bahan bakar yang dibutuhkan pada level daya keluaran sebelumnya tidak signifikan yang berarti generator beroperasi pada level daya keluaran tinggi. kekuatan atau beroperasi pada daya rendah. apa yang dibutuhkan tidak membuat banyak perbedaan.
Begitu pula ketika generator beroperasi pada tingkat daya keluaran maksimum, jumlah bahan bakar yang dibutuhkan relatif sama ketika generator beroperasi pada tingkat keluaran 80%. Artinya semakin tinggi tingkat daya keluaran generator maka jumlah bahan bakar yang dibutuhkan relatif stabil. Perkiraan daya atau kapasitas keluaran generator dengan jumlah bahan bakar per jam diberikan pada tabel berikut. Dari grafik di atas terlihat bahwa pada saat generator beroperasi pada tingkat daya keluaran yang rendah maka jumlah bahan bakar yang dibutuhkan relatif sedikit, namun kondisi ini dapat dianggap kurang efisien, karena ketika tingkat daya keluaran dinaikkan maka besarnya kebutuhan bahan bakar akan meningkat, dan peningkatan tersebut tidak sebanding dengan.
Ketika generator berjalan pada tingkat keluaran 20% maka daya atau energi yang dikeluarkan adalah 10 kW, jumlah bahan bakar yang digunakan sekitar 500 ml, generator bekerja pada tingkat keluaran 40%, daya yang dilepaskan adalah 20 kW. , dan bahan bakar yang digunakan sekitar 950 ml, maka pada tingkat daya 60%, daya yang dikeluarkan adalah 30 kw, dengan bahan bakar yang dialirkan sekitar 980 ml, dan pada saat generator berjalan pada tingkat keluaran 80% dengan daya sebesar 40 kw, genset. Terlihat pada grafik di atas bahwa ketika generator dioperasikan pada tingkat keluaran 40% lebih rendah dari kapasitas maksimumnya, maka bahan bakar yang dibutuhkan lebih sedikit, namun dengan mengoperasikan generator pada tingkat yang lebih rendah dari kapasitas maksimumnya, maka tidak ada lagi energi listrik yang dapat dihasilkan. dari yang seharusnya. Hilangnya energi listrik yang tidak dihasilkan akibat tidak dimanfaatkannya pembangkit secara optimal tidak sebanding dengan berkurangnya jumlah bahan bakar yang digunakan.
Agar generator dapat digunakan secara maksimal maka generator harus beroperasi pada tingkat keluaran diatas 80% dari kapasitas maksimumnya.Kondisi ini dapat dikatakan optimal karena energi yang dikeluarkan cukup besar dengan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan sesuai dan stabil. Namun seringkali generator menghasilkan energi yang lebih besar dari yang dibutuhkan oleh beban yang dibutuhkan dan energi yang tidak terpakai akan terbuang atau hilang, karena generator tidak mampu menyimpan energi listrik yang tersisa, apalagi jika keluaran dari generator melebihi beban yang dibutuhkan, sehingga pada Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLSH) salah satu komponennya adalah baterai yaitu untuk menyimpan energi sisa. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya pada Bab 2, PLSH merupakan pembangkit listrik yang komponennya terdiri dari panel surya, pompa angin, dan generator yang berperan. Hal pertama yang dilakukan pada penelitian ini adalah merakit unit rangkaian panel surya seri paralel.
Dengan menempatkan panel surya dalam campuran seri paralel maka daya atau listrik maksimum akan dihasilkan atau disalurkan. Langkah selanjutnya adalah mencatat data pada setiap interval waktu tertentu dari tegangan yang dihasilkan panel surya. Setelah pukul 12.30, tegangan yang dihasilkan panel surya mulai berkurang seiring dengan meredupnya sinar matahari.
Pada kecepatan angin maksimum, dapat digunakan bersama pembangkit listrik lainnya yaitu panel surya dan generator untuk mengisi baterai guna memenuhi kebutuhan beban secara efisien.
