Post on 30-Mar-2019
L/O/G/O
PERANCANGAN SIMULATOR PANEL SURYA
MENGGUNAKAN LABVIEW
Duwi Astuti 2206 100 710
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng
Heri Suryoatmojo, ST., MT., Ph.D.
Latar Belakang
Tujuan dan Manfaat
Batasan Masalah
Dasar teori
Pemodelan sistem
Pengujian Sistem dan Analisa Data
Kesimpulan
Gambaran Presentasi
Latar Belakang
Sel surya merupakan pembangkit listrik energi terbaru yang menawarkan potensi besar dalam kehidupan energi global untuk masa depan. Energi matahari tersedia pada setiap tempat dan dapat diperoleh dengan mudah.
Tujuan Dan Manfaat
Perancangan suatu power supply yang memiliki
karakteristik mirip panel surya, sehingga dapat
menggantikan panel surya yang harganya relatif
mahal.
Simulator ini dapat dimanfaatkan untuk
praktikum di universitas dan sekolah – sekolah khususnya di sekolah
menengah kejuruan (SMK) atau riset tentang solar sel
Pemodelan simulasi ini dilakukan dengan menggunakan pemrograman grafis yaitu LabVIEW.
Penelitian ini menggunakan DC-DC converter jenis buck converter
Parameter yang di-monitoring yaitu berupa arus dan tegangan.
Karakteristik PV dibatasi berdasarkan variasi intensitas cahaya yaitu 1000 W/m2, 900 W/m2, dan 800 W/m2.
Batasan Masalah
Sel surya (Photovoltaic)
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic.
Intensitas radiasi matahari diluar atmosfer bumi disebut konstanta surya, yaitu sebesar 1365 W/m2. Setelah disaring oleh atmosfer bumi, beberapa spektrum cahaya hilang, dan intensitas puncak radiasi menjadi sekitar 1000 W/m2.
Karakteristik Sel surya
Pada saat tahanan variable bernilai tak terhingga (open circuit) maka arus bernilai minimum (nol) dan tegangan pada sel berada pada nilai maksimum, yang dikenal sebagai tegangan open circuit (Voc).
Pada keadaan yang lain, ketika tahanan variable bernilai nol (short circuit) maka arus bernilai maksimum, yang dikenal sebagai arus short circuit (Isc).
Jika tahanan variable memiliki nilai yang bervariasi antara nol dan tak terhingga maka arus (I) dan tegangan (V) akan diperoleh nilai yang bervariasi.
Pemodelan Sel surya
𝑉 = 0.0361 ln((𝐿 ∗ 𝐼𝑠𝑐 − 𝐼) (2.17 ∗ 10−7𝐼𝑠𝑐)) − 𝐼 40 ∗ 𝐼𝑠𝑐
𝑉 = 𝑛𝑘𝑇 𝑞 ln ((𝐼𝐿 − 𝐼) 𝐼𝑂) − 𝐼𝑅𝑆
𝐼𝑂 = 𝐼𝐿 𝑒𝑥𝑝 (𝑞𝑉𝑜𝑐 (𝑛𝑘𝑇) )
𝑅𝑠 = 𝐼 (40 ∗ 𝐼𝑠𝑐)
𝐼𝐿 = 𝐿 ∗ 𝐼𝑠𝑐
Pemodelan dan perancangan buck converter
Dalam perencanaan buck converter mengacu pada
karakteristik panel surya model DBF 80. Acuan tersebut diberikan sebagai berikut :
T = 25 C
Voc = 21.6 V
Isc = 5.09 A
Vmpp = 17.6 V
Impp = 4.63 A
Pmax = 80 Watt
Pengujian Sistem dan Analisis data
PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A, Vdc = 50 V, 100 V dan 200 V dengan Beban bervariasi dengan intensitas 800 W/m2, 900 W/m2, dan 1000 W/m2
PV panel 80 Wp, Isc = 5.09 A, Vdc = 50 V, 100 V dan 200 V dengan Beban bervariasi dengan intensitas 800 W/m2, 900 W/m2, dan 1000 W/m2
Model PV cell, Isc = 1.5 A, Vdc = 50 V, 100 V dan 200 V dengan Beban bervariasi dengan intensitas 800 W/m2, 900 W/m2, dan 1000 W/m2
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07
A, Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
Tabel Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 1000 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 50 V
HASIL
PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,91 15,25 15 15,26 2,91
2,27 17,53 20 17,53 2,27
1,82 18,24 25 18,24 1,82
1,3 18,84 35 18,84 1,3
1,01 19,13 45 19,12 1,01
0,92 19,21 50 19,21 0,92
0,62 19,47 75 19,47 0,62
0,46 19,59 100 19,6 0,46
0,25 19,76 180 19,75 0,25
0,18 19,81 250 19,81 0,18
0,12 19,85 380 19,85 0,12
0,1 19,87 450 19,87 0,1
0,07 19,89 650 19,89 0,07
0,05 19,90 850 19,9 0,05
0,04 19,91 1000 19,91 0,04
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 45 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 1000 W/m2
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 1000 W/m2
0
5
10
15
20
25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Teg
an
ga
n (
V)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Pada Gambar ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 15 – 1000 Ω. Hasil yang didapat Voc = 19.91 V. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV tidak ada perbedaan.
Tabel Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 900 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 50 V
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 900 W/m2
HASIL PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,66 14,75 15 14,66 2,66
2,27 16,90 20 16,91 2,27
1,81 17,89 25 17,88 1,81
1,3 18,60 35 18,6 1,3
1,02 18,91 45 18,91 1,02
0,93 19,00 50 19,01 0,93
0,62 19,29 75 19,29 0,62
0,46 19,43 100 19,44 0,46
0,26 19,60 180 19,61 0,26
0,18 19,66 250 19,65 0,18
0,12 19,71 380 19,7 0,12
0,1 19,73 450 19,73 0,1
0,07 19,75 650 19,75 0,07
0,05 19,76 850 19,76 0,05
0,04 19,77 1000 19,77 0,04
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 100 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
Pada Gambar ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 15 – 1000 Ω dengan intensitas cahaya matahari 900 W/m2. Hasil yang didapat Voc = 19.66 V. Jika dibandingkan dengan pengujian dengan intensitas 1000 W/m2 terjadi penurunan dari sisi Voc. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV tidak ada perbedaan.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
0
5
10
15
20
25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Teg
an
ga
n (
V)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Tabel 4.12 Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 800 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 50 V
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 800 W/m2
HASIL PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,44 12,39 15 11,02 2,44
2,24 15,83 20 15,72 2,24
1,81 17,38 25 17,38 1,81
1,3 18,29 35 18,29 1,3
1,02 18,65 45 18,66 1,02
0,92 18,77 50 18,78 0,92
0,61 19,10 75 19,09 0,61
0,46 19,25 100 19,24 0,46
0,25 19,44 180 19,44 0,25
0,18 19,50 250 19,49 0,18
0,12 19,55 380 19,55 0,12
0,1 19,57 450 19,57 0,1
0,07 19,59 650 19,59 0,07
0,05 19,61 850 19,61 0,05
0,04 19,62 1000 19,62 0,04
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 250 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 800 W/m2
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 50 V dengan Beban bervariasi dan
intensitas 800 W/m2
0
5
10
15
20
25
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Teg
an
ga
n (
V)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Pada Gambar ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 15 – 1000 Ω dengan intensitas cahaya matahari 800 W/m2. Hasil yang didapat dilihat dari Tabel Voc = 19,62 V. Jika dibandingkan dengan pengujian sebelumnya terjadi penurunan dari sisi Voc. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV ada perbedaan. Hal tersebut dikarenakan pengujian menggunakan beban yang terbatas seperti
ditunjukkan pada Tabel.
Perbandingan hasil simulasi
dengan spesifikasi
Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa nilai antara
simukasi dan spesikasi pada sel surya memiliki
karateristik yang sama
0
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300 350
teg
an
ga
n (
V)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
1000 W/m2
spesifikasi
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
Tabel Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 1000 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 100 V
HASIL PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,64 16,61 35 16,62 2,64
2,03 17,94 40 17,95 2,03
1,85 18,20 50 18,2 1,85
1,54 18,58 60 18,59 1,54
1,22 18,92 75 18,92 1,22
0,92 19,21 100 19,21 0,92
0,51 19,55 180 19,56 0,51
0,37 19,66 250 19,67 0,37
0,24 19,76 380 19,76 0,24
0,18 19,81 500 19,81 0,18
0,14 19,84 650 19,84 0,14
0,11 19,86 850 19,86 0,11
0,09 19,88 1000 19,87 0,09
0,07 19,89 1300 19,89 0,07
0,06 19,90 1500 19,9 0,06
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 100 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 1000 W/m2
Pada Gambar ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 35 – 1500 Ω. Hasil yang didapat Voc = 19.9 V. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV tidak ada perbedaan.
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3
Teg
an
gan
(V
)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 900 W/m2
Tabel Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 900 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 100 V
HASIL PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,58 15,52 35 15,42 2,58
2,06 17,42 40 17,45 2,06
1,81 17,89 50 17,98 1,81
1,51 18,33 60 18,34 1,51
1,23 18,68 75 18,68 1,23
0,91 19,02 100 19,01 0,91
0,51 19,39 180 19,39 0,51
0,37 19,51 250 19,52 0,37
0,24 19,61 380 19,62 0,24
0,18 19,66 500 19,66 0,18
0,14 19,69 650 19,69 0,14
0,11 19,72 850 19,72 0,11
0,09 19,73 1000 19,73 0,09
0,07 19,75 1300 19,75 0,07
0,06 19,76 1500 19,75 0,06
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 900 W/m2
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 500 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 900 W/m2
Pada Gambar 4.31 ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 35 – 1500 Ω dengan intensitas cahaya matahari 900 W/m2. Hasil yang didapat Voc = 19.75 V. Jika dibandingkan dengan pengujian dengan intensitas 1000 W/m2 terjadi penurunan dari sisi Voc. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV tidak ada perbedaan.
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3
Teg
an
gan
(V
)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 800 W/m2
Tabel Data Tegangan dan Arus untuk Intensitas 800 W/m2, Isc = 3.07 A dan Vdc = 100 V
HASIL PERHITUNGAN HASIL SIMULASI
I (Ampere) V (Volt) R (ohm) V (Volt) I (Ampere)
2,4 14,03 35 14,02 2,4
2,01 16,84 40 16,83 2,01
1,81 17,38 50 17,37 1,81
1,53 17,93 60 17,92 1,53
1,23 18,39 75 18,38 1,23
0,91 18,78 100 18,79 0,91
0,51 19,20 180 19,2 0,51
0,37 19,33 250 19,34 0,37
0,24 19,45 380 19,45 0,24
0,18 19,50 500 19,5 0,18
0,14 19,53 650 19,54 0,14
0,11 19,56 850 19,56 0,11
0,09 19,58 1000 19,57 0,09
0,07 19,59 1300 19,6 0,07
0,06 19,60 1500 19,61 0,06
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 800 W/m2
Gambar dibawah ini merupakan contoh hasil dari nilai R = 500 Ω.
Pengujian PV panel 60 Wp, Isc = 3.07 A,
Vdc = 100 V dengan Beban bervariasi
dan intensitas 800 W/m2
Pada Gambar ditunjukkan grafik antara tegangan dan arus yang dikeluarkan oleh PV ketika beban divarisikan antara 35 – 1500 Ω dengan intensitas cahaya matahari 800 W/m2. Hasil yang didapat dilihat dari Tabel Voc = 19,61 V. Jika dibandingkan dengan pengujian sebelumnya terjadi penurunan dari sisi Voc. Dari hasil diatas juga menunjukkan antara hasil perhitungan dan simulasi dari PV tidak ada perbedaan.
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3
Teg
an
gan
(V
)
Arus (I)
Grafik Tegangan vs Arus
perhitungan
simulasi
Kesimpulan
Model sel surya (PV) cell dan buck converter dengan simulasi dan perhitungan dengan tegangan DC 50 V, 100 V dan 200V. Intensitas 1000 W/m2, 900 W/m2 dan 800 W/m2 menunjukkan karakteristik yang hampir sama model PV yang digunakan.
Simulasi sel surya (PV) panel 60 Wp dan 80 Wp. Intensitas 1000 W/m2, 900 W/m2 dan 800 W/m2 diperoleh karakteristik yang mirip dengan hasil perhitungan.
Model sel surya (PV) dengan Isc, R variabel yang di ubah – ubah dapat menghasilkan karakteristik yang mirip dengan sel surya yang buatan pabrik.
.