Bapak Munawar AlFansury Siregar, ST.MT Selaku Dekan Fakultas Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara. Tn. Faisal Irsan Pasaribu, ST.MT Selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.
Latar Belakang Penelitian
Rumusan masalah
Tujuan Penelitian
Batasan Masalah
Manfaat Penelitian
Metode Penelitian
- Studi literatur
- Pengambilan Data Riset
- Pengelolaan Data dan Analisa
- Bimbingan
Penulis hanya membandingkan charger controller MPPT (Maximum Power Point Tracking) dengan controller Sharp model S7-850B milik PT.Inalum (Paritohan). Serta gambaran lokasi untuk mengetahui teori-teori dasar dan sebagai sarana pendukung dalam analisis permasalahan yang ada.
Sistematika Penulisan
Besarnya listrik yang dihasilkan panel surya bervariasi tergantung dari jumlah sel surya yang tergabung dalam panel surya tersebut. Untuk sel surya peka pewarna (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga bahan yang digunakan bersifat konduktif tetapi juga bahan transparan seperti indium tin oxide (ITO) dan flour-doped tin oxide (FTO).
TINJAUAN PUSTAKA
Radiasi Surya
Radiasi matahari datang dalam berbagai bentuk, seperti cahaya tampak, gelombang radio, panas (inframerah), sinar-x, dan sinar ultraviolet. Pengukuran radiasi matahari akan lebih tinggi pada hari cerah dan biasanya lebih rendah pada hari berawan. Saat matahari terbenam, atau ada awan tebal yang menghalangi matahari, radiasi matahari diukur pada nol.
Cahaya
- Sifat – Sifat Cahaya
- Intensitas Cahaya
Sifat cahaya yang dapat menembus benda bening memungkinkan sinar matahari dapat menembus permukaan air yang jernih sehingga tumbuhan yang hidup di dasar air dapat terus tumbuh dengan baik dan tidak terganggu. Sifat cahaya yang dapat menembus benda bening juga dapat dimanfaatkan manusia untuk melakukan berbagai hal. Bayangan tubuh kita akan terlihat di cermin karena cahaya yang dipantulkan dari tubuh kita, ketika mengenai permukaan cermin, dipantulkan atau dipancarkan kembali sehingga dapat masuk ke mata kita.
Contoh peristiwa hamburan cahaya yang sebenarnya terjadi secara alami adalah peristiwa terbentuknya pelangi. Cahaya putih juga tersusun dari spektrum cahaya yang memiliki warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Pembiasan cahaya dapat menimbulkan berbagai macam kejadian yang ada dalam kehidupan sehari-hari, yang dapat diuraikan sebagai berikut.
Kita juga bisa melihat cahaya menyebar langsung dari sinar matahari yang menembus celah atau ventilasi yang tidak pasti, yang akan tampak dalam bentuk garis lurus. Sifat cahaya yang selalu merambat lurus ini biasa digunakan oleh manusia dalam pembuatan lampu untuk penerangan pada kendaraan bermotor. Intensitas cahaya adalah intensitas cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya ke arah tertentu dan diukur dengan luxmeter dalam satuan Candela.
Panel Surya / Photovoltaic (PV)
Tata surya yang terhubung ke jaringan pengguna ditunjukkan pada Gambar 2.2, kelebihan beban yang tidak dapat disuplai oleh sel surya akan disuplai oleh jaringan. Sebaliknya, jika kondisi cuaca sangat baik dan kebutuhan beban berkurang, kelebihan energi listrik yang dihasilkan sel surya akan diserap oleh jaringan pengguna. Prinsip kerja panel surya adalah jika sinar matahari mengenai panel surya maka elektron pada sel surya akan berpindah dari N ke P, sehingga terminal keluaran panel surya akan menghasilkan energi listrik.
Keluaran dari panel surya ini adalah listrik arus searah (DC), yang tegangan keluarannya sebanding dengan jumlah sel surya yang dipasang di panel surya dan jumlah sinar matahari yang menyinari panel surya. Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, berbagai inovasi jenis teknologi sel surya juga terus dikembangkan. Dengan teknologi ini, komponen sel surya yang identik dan berperforma tinggi akan diproduksi.
Kemurnian kristal silikon tidak semurni sel surya monokristalin, sehingga sel surya yang dihasilkan tidak sama dan efisiensinya lebih rendah, sekitar 13%-16%. Maximum Power Tracking (MPPT) adalah metode yang digunakan untuk mencari titik operasi maksimum sel surya dan mempertahankan operasi sel surya di titik tersebut. Titik operasi maksimum sel surya terletak pada nilai tegangan yang berbeda untuk setiap kondisi lingkungan yang berbeda, yang disebut VMPP.
Karakteristik P-V dari sel surya adalah fungsi daya terhadap tegangan, mencapai titik maksimum ketika gradiennya nol. Adalah rasio daya keluaran aktual dalam suatu periode terhadap daya maksimum yang diukur pada kondisi kerja solar cell.
Sistem Panel Surya
Prinsip Kerja Panel Surya
Keluaran panel surya ini dapat langsung digunakan untuk beban yang membutuhkan sumber tegangan DC dengan konsumsi arus yang rendah. Agar listrik yang dihasilkan dapat digunakan walaupun dalam kondisi seperti malam hari (kondisi saat solar panel tidak terkena sinar matahari), keluaran dari solar panel ini harus terhubung dengan media penyimpanan. Fungsi dari regulator ini adalah untuk mengatur tegangan output panel surya dan secara otomatis mengatur arus input ke baterai.
Selain itu, regulator berfungsi menyambungkan dan memutus aliran listrik dari panel surya ke baterai secara otomatis dan juga berfungsi memutus aliran listrik dari baterai ke beban saat terjadi korsleting atau kelebihan beban. Panel surya sebenarnya dapat langsung digunakan tanpa dilengkapi dengan rangkaian regulator atau baterai, namun hal tersebut tidak dilakukan karena dapat membebani kinerja panel (akibat beban yang berlebihan), sehingga tidak terjadi kerusakan fatal pada panel surya. Selain itu, regulator ini juga berfungsi melindungi panel surya dari beban berlebih agar panel surya tidak cepat rusak.
Apabila kita menginginkan keluaran listrik dari PLTS ini berupa arus bolak-balik (AC), maka PLTS yang mengeluarkan listrik arus searah (DC) tersebut harus dihubungkan dengan rangkaian elektronik yang disebut konverter DC-AC. Konverter DC-AC digunakan untuk mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC). Ketika arus searah diubah menjadi arus bolak-balik, output dari konverter ini yang berupa arus bolak-balik dapat langsung digunakan untuk menyalakan peralatan listrik dan elektronik yang membutuhkan arus bolak-balik.
Struktur Panel Surya
- Pengertian Watt Peak (WP)
- Jenis-Jenis Panel Surya
Watt peak adalah satuan yang menunjukkan daya produksi tertinggi yang dapat dihasilkan oleh panel surya per satuan waktu. Satuan ukuran panel surya ini didapat dari jumlah produksi daya yang dicapai saat matahari bersinar dengan tingkat radiasi tertinggi. 3–5 jam adalah waktu yang ideal bagi panel surya untuk menghasilkan daya terbaik (Pmax), yang ditunjukkan dalam Wp.
Karena penulis menggunakan panel surya polycrystalline dan monocrystalline 20 Wp, artinya daya maksimal yang diserap saat matahari terik adalah 20 W. Panel surya monocrystalline terbuat dari batang kristal silikon murni yang diiris tipis. Mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan membuat solar cell jenis ini mahal dibandingkan solar cell jenis lain yang ada di pasaran. Kelemahannya adalah jika solar cell jenis ini disusun membentuk modul surya (solar panel) maka akan banyak menyisakan ruang kosong, karena solar cell seperti ini umumnya berbentuk heksagonal atau bulat c, tergantung bentuk c nya.
Panel surya jenis ini memiliki efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis monocrystalline, sehingga harganya cenderung lebih murah. Metode pembuatan panel surya tipe polikristalin terbuat dari beberapa batang kristal silikon yang dilebur/dilelehkan kemudian dituang menjadi bentuk persegi. Bentuk persegi jika disusun membentuk panel surya akan rapat dan tidak ada ruang kosong yang terbuang sia-sia seperti susunan panel surya monocrystalline di atas.
Maximum Power Point Tracking (MPPT)
- Fuzzy Logic Control
- Incremental Conductance
- Pertubation & Observation (P&O)
Ini adalah waktu yang diperlukan sistem MPPT untuk menemukan titik daya maksimum ketika kondisi lingkungan berubah (suhu sel atau perubahan radiasi matahari). Alat dan bahan yang digunakan untuk mengambil data pembanding pada kontroler loader MPPT adalah. Menganalisis besaran daya yang dihasilkan panel surya dan baterai serta menganalisis data menggunakan charger controller MPPT dibandingkan dengan charger controller Sharp model S7-850B dalam bentuk tabel dan grafik.
Di bawah ini adalah grafik perbandingan dari data hasil penelitian penulis dan dapat kita lihat bahwa grafik yang menggunakan charger controller MPPT memiliki daya keluaran yang lebih tinggi pada siang hari dengan cuaca cerah dan panas. Dari grafik perbandingan di atas terlihat bahwa daya yang dihasilkan oleh charger controller menggunakan MPPT (Maximum Power Point Tracking) lebih besar dibandingkan dengan model Sharp S7-850B. Berdasarkan hasil perbandingan data eksperimen, pengontrol pengisi daya MPPT dapat membuat efisiensi daya keluaran panel surya sebesar 10-30%.
Pengaruh peningkatan efisiensi daya panel surya dengan menggunakan charger controller MPPT adalah daya yang tersimpan dalam baterai lebih besar dan waktu pemakaian baterai bertambah ± 1 jam untuk membackup beban listrik. Pengontrol pengisi daya MPPT dapat membuat baterai lebih tahan lama karena memiliki sistem proteksi untuk melindungi baterai dari tegangan berlebih. Untuk pengembangan tugas akhir ini, dapat ditelaah lebih detail efektivitas penggunaan charger controller MPPT (Maximum Power Point Tracking) dengan menambahkan sistem mechanical tracking pada panel surya sehingga mengikuti arah matahari dari matahari terbit hingga terbenam untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dalam pemanfaatan sumber energi matahari.
Sinyal Pulse Widht Modulation (PWM)
Parameter Kualitas Sistem MPPT
MPPT Kualitas sistem MPPT pasti harus diukur agar kinerja sistem MPPT dapat diketahui. Adalah besarnya fluktuasi nilai daya keluaran ketika titik daya maksimum tercapai dan tidak ada perubahan kondisi lingkungan (suhu sel dan radiasi matahari tidak berubah).
Baterai (Accumulator)
- Pengertian Ampere Hour (AH)
Sedangkan akumulator MF sering disebut akumulator kering karena asam sulfatnya sudah berbentuk gel/selai. Dalam hal mempertimbangkan posisi penempatannya, akumulator kering tidak ada masalah, berbeda dengan akumulator basah. Ini mengacu pada kemampuan baterai untuk memberikan arus listrik (Ampere) untuk jangka waktu tertentu (jam).
Rainfall Gauge
Penulis mengumpulkan dan mengumpulkan data dengan terlebih dahulu mengukur arus dan tegangan yang dihasilkan tata surya setiap 30 menit kemudian penulis juga mengukur arus dan tegangan baterai setiap 30 menit sekali. Sehingga arus yang dihasilkan juga akan mempengaruhi proses pengisian baterai saat matahari mulai terbenam. Kondisi ini dapat menurunkan nilai efisiensi daya keluaran panel surya, sebaiknya kondisi ini harus diatasi dengan solusi yang dapat menurunkan temperatur panel surya.
METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan Bahan Penelitian
Gambar Rangkaian
Metode Penelitian
Diagram Alir
HASIL DAN PEMBAHASAN
Grafik Hasil Penelitian MPPT
Data Hasil Penelitian Charger Controller Sharp model S7-
Setelah penulis amati pada penelitian ini, ternyata jika suhu panas pada solar cell meningkat maka arus yang dihasilkan akan kecil walaupun tegangan pada solar cell besar.
Grafik Hasil Penelitian Sharp model S7-850B (Conventional)
Grafik Perbandingan Controller MPPT dengan Sharp -
Pembahasan
Desain dan pelaksanaan persyaratan kapasitas baterai untuk beban pompa air 125W menggunakan tenaga surya. Meningkatkan perolehan energi kolektor surya dan panel fotovoltaik dengan memantulkan sinar matahari.
