OPTIMASI PANEL SURYA MENGGUNAKAN MAKSIMUM POWER POINT TRACKING BERBASIS ALGORITMA ARTIFICIAL BEE COLONY - EPrints Repository UNTIRTA

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Rumusan Masalah

Tujuan Penelitian

Manfaat Penelitian

Batasan Masalah

Sistematika Penulisan

TINJAUAN PUSTAKA

Panel Surya

Prinsip Kerja
Karakteristik Panel Surya
Efisiensi Panel Surya
Faktor Pengaruh Panel Surya

Kombinasi arus dan tegangan dapat ditunjukkan pada grafik karakteristik IV sel surya, seperti pada Gambar 2.3. Pada saat tanpa beban dan hubung singkat, daya yang dihasilkan sel surya adalah nol [17].

Maximum Power Point Tracking

Algoritma Artificial Bee Colony

Jumlah sumber makanan sama dengan jumlah lebah pekerja dan juga sama dengan jumlah lebah penonton [12]. Berdasarkan persamaan (2.8) menjelaskan perhitungan probabilitas yang diperoleh dari hasil bagi antara sumber makanan sehat dibagi seluruh SN kebugaran dengan batas n sama dengan 1.

DC-DC Converter

Cuk Converter
Penentuan Komponen Cuk Converter

𝑇𝑜𝑛+𝑇𝑜𝑓𝑓 x Berdasarkan persamaan (2.9), perhitungan duty cycle diperoleh dari hasil bagi masa aktif dibagi dengan jumlah masa aktif dan masa tidak aktif, kemudian hasil bagi tersebut dikalikan 100. 𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉𝑉 𝐶 ( 2.10) Berdasarkan pada persamaan (2.10) dilakukan perhitungan untuk memperoleh nilai tegangan PWM yang diperoleh dari hasil kali duty cycle (%) dan tegangan nominal. Berdasarkan persamaan (2.12) menjelaskan perhitungan nilai minimum induktor pada posisi dua yang diperoleh dari hasil bagi antara hasil kali tegangan keluaran dikuadratkan dengan tegangan masukan kemudian dibagi dengan hasil kali faktor riak. dengan daya, frekuensi dan jumlah tegangan keluaran dan tegangan masukan.

2. dan tegangan input dikuadratkan. Berdasarkan persamaan (2.14) menjelaskan perhitungan nilai minimum kapasitor pada posisi dua yang diperoleh dari hasil bagi antara daya dibagi hasil kali faktor riak dan frekuensi serta tegangan keluaran kuadrat dan 2 𝜋 .

Kajian Pustaka

Manakah yang efisiensinya lebih besar pada rangkaian yang menggunakan MPPT atau rangkaian yang tidak menggunakan MPPT? Rangkaian percobaan dengan menggunakan MPPT ini mempunyai hasil yang lebih besar dibandingkan dengan rangkaian percobaan tanpa menggunakan MPPT. Eksperimen seri yang menggunakan MPPT mempunyai hasil yang lebih besar dibandingkan seri yang tidak menggunakan MPPT.

Hasil percobaan ini membandingkan rangkaian yang menggunakan maksimum power point tracking (MPPT) dan tanpa menggunakan MPPT. Efisiensi rangkaian yang menggunakan MPPT lebih tinggi dibandingkan efisiensi rangkaian tanpa MPPT.

METODOLOGI PENELITIAN

Alur Penelitian

Umumnya konfigurasi sistem ini menerima masukan dari radiasi matahari dan suhu lingkungan yang menyebabkan panel surya dapat beroperasi. Nilai duty cycle dari konverter induktor diatur berdasarkan tegangan dan arus panel surya, yang dikendalikan oleh MPPT berdasarkan algoritma ABC untuk mendapatkan daya maksimum pada panel surya. Penentuan parameter masukan panel surya terdiri dari 2 variabel yaitu radiasi matahari dan suhu. Pada kondisi pengujian standar panel surya, radiasi matahari yang digunakan adalah 1000 W/𝑚2 dan pada suhu 25℃. Penelitian ini diuji dengan radiasi matahari dan suhu yang bervariasi.

Pemodelan panel surya yang dilakukan bertujuan untuk menentukan panel surya yang digunakan dalam perancangan sistem MPPT secara keseluruhan. Spesifikasi panel surya tergantung pada kapasitas yang diterapkan, yang kemudian menjadi acuan komponen lainnya.

Identifikasi Masalah

Instrumen Penelitian

Perangkat Keras (Hardware)
Perangkat Lunak (Software)

Software Matlab merupakan software utama dalam perancangan dan penghitungan simulasi penelitian ini yang diinstal pada unit laptop. Microsoft Office 2019 (Microsoft Excel 2019, Microsoft Word 2019, Microsoft Visio 2019) sebagai pengolah data dan perhitungan serta pembuatan laporan hasil simulasi dan perhitungan.

Perancangan Penelitian

Data Iradiasi dan Suhu
Data Panel Surya
Data Cuk Converter
Variabel Algoritma Artificial Bee Colony
MPPT ABC

Rangkaian choke converter terdiri dari 2 buah induktor, 2 buah kapasitor, 1 buah dioda, 1 buah MOSFET sebagai saklar dan beban resistif. Pemodelan rangkaian konverter step-down menggunakan toolbox seri RLC dan blok MOSFET yang disertakan dalam perpustakaan browser pemodelan. Kedua induktor pada choke converter mempunyai nilai induktansi yang besar untuk menghasilkan arus yang konstan.

Kedua kapasitor pada choke converter mempunyai nilai kapasitansi yang cukup besar untuk menghasilkan tegangan keluaran yang konstan. Berdasarkan Gambar 3.3, dijelaskan diagram blok MPPT ABC yang dimulai dengan parameter input berupa irradiance (W/𝑚2) dan temperatur (℃) yang masuk ke panel surya, kemudian tegangan input (V) dan arus (I) . nilai pada choke converter dibaca oleh algoritma ABC kemudian menghasilkan duty cycle yang masuk ke choke converter dan keluar dari choke converter ke beban.

Tabel 3.1 Data Pertama Nilai Suhu dan Iradiasi Matahari Suhu (℃) Iradiasi matahari (W/𝑚 2 )

Algoritma Sistem

MPPT ABC merupakan gabungan algoritma dan rangkaian konverter yang disusun sedemikian rupa melalui perhitungan berdasarkan persamaan yang dijelaskan pada bab selanjutnya. Parameter data algoritma ABC yang telah dijelaskan pada penjelasan 3.3.4 variabel algoritma ABC dan perhitungan rangkaian choke converter yang telah dijelaskan pada penjelasan 3.3.3 berarti hasil percobaan lebih signifikan dibandingkan dengan rangkaian tanpa MPPT. Perkalian V dan I menghasilkan daya (P) Dari perkalian ini MPPT membaca seberapa besar nilai duty cycle yang baik digunakan pada rangkaian choke converter, melalui MOSFET merubah sinyal desimal menjadi sinyal PWM sehingga menghasilkan kekuatan optimal.

Berdasarkan Gambar 3.3 dijelaskan flowchart sistem MPPT dengan data masukan pertama dari panel surya berupa arus (I) dan tegangan (V), yang kemudian dibaca oleh algoritma ABC dengan cara mengalikan I dan V menjadi pajak untuk memproduksi sepeda. Duty cycle yang baik masuk ke dalam choke converter, yang kemudian diproses oleh komponen-komponen dalam rangkaian untuk menghasilkan daya yang optimal.

Tempat dan Waktu Penelitian

Setiap rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun yang tidak menggunakan MPPT mempunyai kenaikan tegangan (V) dengan perubahan radiasi sebesar 1000 W/m2 dan sedikit perubahan arus (I). Posisi radiasi 1000 W/m2 untuk rangkaian yang menggunakan MPPT mempunyai daya yang lebih unggul dibandingkan dengan rangkaian yang tidak menggunakan MPPT. Radiasi sebesar 1000 W/m2 mempunyai nilai daya sebesar 198,4 W pada rangkaian yang menggunakan MPPT dan 147 W pada rangkaian yang tidak menggunakan MPPT.

Setiap rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun yang tidak menggunakan MPPT mengalami kenaikan arus (I) dengan perubahan suhu sebesar 33℃ dan sedikit perubahan tegangan (V). Posisi temperatur 23℃, rangkaian yang menggunakan MPPT mempunyai daya sebesar 194,8 W, sedangkan yang tidak menggunakan MPPT mempunyai daya sebesar 183,5 W.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian Karakteristik Cuaca dan Panel Surya

Pengujian sifat panel surya dilakukan untuk mengamati perubahan nilai arus, tegangan dan daya dengan nilai penyinaran dan suhu sesuai dengan kondisi pengujian standar (STC). Sifat-sifat panel surya diuji dengan menggunakan iradiasi 1000 W/m2 dengan menggunakan nilai temperatur dan 33. Tegangan terendah panel surya adalah pada saat temperatur 33℃ dengan nilai tegangan 36,13 V dan nilai tegangan tertinggi pada saat a suhu 23℃ dengan nilai tegangan 37,71 V, sedangkan nilai arus umumnya stabil sekitar 5,3 A. Berdasarkan Gambar 4.2, dijelaskan karakteristik V-I dari karakteristik V-P selama perubahan radiasi. Pada karakteristik V-I, perubahan temperatur menyebabkan arus pada panel surya cenderung tetap, sedangkan pada karakteristik V-I pada Gambar 4.2, perubahan irradiance berpengaruh signifikan terhadap arus panel surya.

Berdasarkan pengujian sifat-sifat panel surya pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2 terlihat bahwa penyinaran berbanding lurus dengan daya panel surya dan berbanding terbalik dengan suhu. Sebaliknya jika suhu panel surya semakin tinggi maka daya yang dihasilkan panel surya akan semakin rendah.

Gambar 4.2 Karakteristik V-I Karakteristik V-P Pada Perubahan Iraadiasi

Cuk Converter

Daya tertinggi diperoleh pada saat irradiance 1000 W/m2 dengan tegangan operasi 37,39 V, sedangkan daya terendah diperoleh pada saat irradiance 250 W/m2 dengan tegangan operasi 36,83 V. Berdasarkan Gambar 4.3 menjelaskan perancangan uji konverter choke Simulink, hasil uji konverter inilah yang menentukan apakah konverter yang telah dirancang layak untuk dimasukkan dalam sistem MPPT untuk tata surya. Penentuan layak atau tidaknya desain konverter dapat dilihat pada hasil keluaran pengujian ini. Jika hasil keluarannya sama dengan hasil keluaran yang diharapkan, maka konverter tersebut sesuai dan dirancang dengan benar.

Pada pengujian ini, choke converter dirancang untuk menaikkan tegangan dari tegangan input 37,39 V menjadi 48 V agar sesuai dengan kapasitas baterai yang digunakan dalam pengujian.

Pengujian Perubahan Iradiasi dan Suhu Tetap

Berdasarkan Gambar 4.6 yang menjelaskan percobaan perubahan radiasi dan beban suhu tetap sebesar 9 Ω, pada percobaan ini terlihat bahwa semua rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun tanpa MPPT tampak mengalami peningkatan dengan perubahan radiasi sebesar 1000. Ω. W/m2. Terlihat grafik pada 800 W/m2 mempunyai daya sebesar 158,4 W pada rangkaian yang menggunakan MPPT dan 139,1 W pada rangkaian yang tidak menggunakan MPPT. Radiasi sebesar 800 W/m2 menghasilkan daya sebesar 117,3 W pada rangkaian yang tidak menggunakan MPPT, dan 141,3 W pada rangkaian yang menggunakan MPPT.

Radiasi sebesar 1000 W/m2 membutuhkan nilai daya sebesar 122,2 W pada rangkaian yang tidak menggunakan MPPT dan 182,3 pada rangkaian yang menggunakan MPPT. Penjelasan di atas menunjukkan bahwa deret yang menggunakan MPPT lebih signifikan dibandingkan deret yang tidak menggunakan MPPT.

Gambar 4.5 Rangkaian Panel Surya Menggunakan MPPT

Pengujian Perubahan Suhu dan Iradiasi Tetap

Berdasarkan Gambar 4.9 yang menjelaskan percobaan perubahan suhu dan penyinaran benda padat dengan beban 9 Ω, terlihat pada percobaan ini bahwa semua rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun tanpa MPPT tampak mengalami peningkatan seiring dengan perubahan suhu. rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun yang tidak menggunakan MPPT mengalami kenaikan I dengan perubahan suhu sebesar 33℃ dan perubahan V yang kecil. Berdasarkan Gambar 4.11 dimana percobaan perubahan suhu dan penyinaran benda padat beban 15 Ω Dijelaskan, pada percobaan ini terlihat bahwa semua rangkaian baik yang menggunakan MPPT maupun tanpa MPPT tampak mengalami kenaikan dengan perubahan suhu sebesar 33.

Pada suhu 23℃ terdapat kuasa keluaran 123.8W pada rangkaian yang tidak menggunakan MPPT dan 184.6W pada rangkaian yang menggunakan MPPT. Kedudukan suhu 27 ℃ memperoleh kuasa keluaran 120.6 W dalam rangkaian yang tidak menggunakan MPPT dan 180.1 W dalam rangkaian yang menggunakan MPPT.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Perubahan Suhu dan Iradiasi Tetap Percobaan 2

Pengujian Karakteristik Perubahan Beban Resitif

Posisi temperatur 23℃, rangkaian menggunakan MPPT mempunyai tegangan sebesar 52,62 V, sedangkan rangkaian tanpa MPPT sebesar 43,09 V dan pada temperatur 27℃, rangkaian menggunakan MPPT mempunyai tegangan sebesar 51,97 V, sedangkan rangkaian tanpa menggunakan MPPT sebesar 42,52 V, pada temperatur 33℃, rangkaian yang menggunakan MPPT mempunyai tegangan sebesar 50,99 V, sedangkan rangkaian tanpa MPPT sebesar 41,67 V.

Gambar 4.12 Perubahan Beban Pada Iradiasi 1000 W/m 2 dan Suhu 23 ℃

Presentase Pengujian

Optimasi panel surya menggunakan Maximum Power Point Tracking (MPPT) berbasis Artificial Bee Colony (ABC) berdasarkan hasil pengujian menunjukkan adanya peningkatan daya keluaran panel surya dibandingkan dengan panel surya tanpa MPPT. Chapman, “Perbandingan Teknik Pelacakan Powerpoint Maksimum dalam Array Fotovoltaik,” Transaksi IEEE tentang Konversi Energi, vol. Zegrari, “Pelacakan Titik Daya Maksimum (MPPT) menggunakan Algoritma Berbasis Koloni Lebah Buatan untuk Sistem Fotovoltaik,” International Journal of Intelligent Information Systems, vol.

17] Ashraf, M., "A thermal energy harvesting module with maximum power-point tracking", AEUE - International Journal of Electronics and Communications, p. Arora, “Maximum Power Point Tracking Methodologies for Solar PV Systems – An Overview,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016.

Gambar 4.14 Presentase Pengujian Perubahan Iradiasi

KESIMPULAN

Kesimpulan

MPPT ABC menggunakan buck converter dapat memaksimalkan daya maksimum panel surya dengan melacak titik daya maksimum panel surya pada setiap perubahan suhu dan perubahan radiasi. Perbedaan daya keluaran berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa perbedaan daya keluaran antara panel surya yang menggunakan MPPT dan tanpa MPPT menggunakan resistor 9 Ω, 12 Ω dan 15 Ω pada saat perubahan irradiance dengan temperatur konstan adalah rata-rata sebesar 35,1 W, pada saat divariasikan. suhu dengan penyinaran rata-rata tetap sebesar 25,53 W.

Saran

Worku, "A comprehensive review and performance evaluation of peak power tracking algorithms for photovoltaic systems," Global Energy Interconnection, vol. Hastijanti, "Pengaruh Perubahan Intensitas Matahari Terhadap Daya Keluaran Panel Surya", Jurnal Pengabdian LPPM Untag Surabaya, vol. Harb, "Efficient Peak Power Tracking Based on Variable Step Size Zero Attraction Reweighting for Grid-Connected Photovoltaic Systems," Computers and Electrical Engineering, vol.

34;Artificial Bee Colony Based Algorithm for Maximum Power Point Tracking (MPPT) for PV Systems Operating in Homogeneous Isolation Using Direct Control", APPLIED SOFT COMPUTING, Vol. Bee Colony Algorithm", Proceeding of International Seminar on Research of Information Technology and Intelligent Systems, 2020. Kumar, "Maximum Power Point Tracking Technique Using Artificial Bee Colony and Hill Climbing Algorithms during Mismatch Insolation Conditions on PV Array", IET The Institution of Engineer and Technology, 2018, doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5116.

Subbaiya, "An Efficient Modified CUK Converter with Fuzzy Based Maximum Power Point Tracking Controller for PV System", International Journal of Simulation: System, Science and Technology, 2012 doi: 10.5013/IJSSST.a.13.01.10.