SEMINAR TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN APLIKASI KONTROL PID SISTEM PENJEJAK MATAHARI UNTUK PANEL SURYA PADA SISTEM TEKNOLOGI HYBRID KONVERSI ENERGI SURYA & ANGIN

PROGRAM STUDI S-1 LINTAS JALUR JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012

Disusun Oleh : Uqud Adyat Ade Wijaya NRP. 2410 105 018 Dosen Pembimbing: Imam Abadi, ST, MT Dr. Ir.Ali Musyafa’ MSc

Pada undang-undang no 30 tahun 2007 tentang energi yaitu pada pasal 20 ayat 2 tentang mengoptimalkan potensi energi terbarukan di Indonesia khusunya di daerah yang belum berkembang, daerah terpencil, dan daerah perdesaan dengan menggunakan sumber energi

setempat. Target yang di capai di 2025 adalah

desa terlistriki 95%. Maka di rancanglah sistem hybrid ini.

Latar Belakang

Bagaimana merancang hardware secara maksimal agar dapat bekerja secara maksimal

Bagaimana cara mendapatkan kecepatan motor untuk mengatur sudut perolehan cahaya pada aplikasi penjejak matahari

Bagaimana mengatur reflektor sebagai tambahan untuk memperoleh cahaya maksimal

bagaimana karekteristik solar panel terhadap ketika dikontrol dan tidak di kontrol.

Permasalahan

Merancang dan menerapkan aplikasi hibrid teknologi untuk konversi energi surya & angin sebagai penghasil energi listrik,

Mengaplikasikan kontrol PID pada sistem penjejak matahari panel surya, dan

Melakuan Pengembangan dalam pembuatan aplikasi untuk memiliki hasil yang maksimal

Membantu pemerintah dalam merancang sistem pembangkit energi untuk desa terpencil yang belum mendapatkan listrik.

Tujuan

Merancang kontrol penjejak matahari pada solar panel skala riset prototype

Merancang sistem teknologi hybrid dengan spesialisasi di unit solar cell penjejak matahari hingga mengkoneksikan dengan unit kontroller interkoneksi.

Data masukan dan keluaran yang digunakan dalam sistem pengendalian ini adalah tegangan DC.

Tidak menggunakan interface sebagai display sensor

Batasan Masalah

Metodologi Penelitian Perancangan Alat

Pembuatan Alat

Pengujian Alat

Hasil Baik /

Tidak Baik

Analisa Data

Tidak baik

Baik

Pembuatan Laporan

Rancangan Alat

Desain hardware Solar panel penjejak matahari

Diagram Sistem Elektrik

Windmill Generator Switch Relay

Buck Converter

Boost Converter

Battery ChargerDengan Display

Hybrid

Accumulator

Sensor Tegangan

Microconroller

Sensor tegangan

HYBRID

Sensor Cahaya

Limit Switch

LCD DISPLAYWind Turbin

SOLAR CELL

Microconroller

Sensing element

Driver Relay

Konverter Tegangan DC to DC

Motor DC

LCD DISPLAYSolar Cell

LOADDC

Sensor tegangan

Rancangan Elektrik

Minimum sistem & LCD Suplay 5V, dan 12V

Perancangan sensor LDR Driver motor

Gambar Rancangan Seluruh Sistem Elektrik

Hasil dan Pembahasan

Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan

Keluar Keluar Modul Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya

(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)

8:00 19,87 1,20 39,0 34,5 3.7 55 40 ° 48200 23,84

9:00 19,97 1,23 49,0 36,1 4.2 52 50 ° 48400 24,56

10:00 19,95 1,21 48,2 34,6 5,5 56 65 ° 48500 24,14

11:00 19,81 1,20 52,4 37,0 4,6 51 80 ° 48600 23,77

12:00 19,98 1,20 50,0 38,9 5,3 44 96 ° 48500 23,98

13:00 20,20 1,23 46,0 35,8 6,1 46 117 ° 48600 24,85

14:00 19,99 1,21 50,0 44,4 5,6 37 130 ° 48500 24,19

15:00 20,40 1,23 47,0 40,3 3,5 40 138 ° 48400 25,09

16:00 20,20 1,12 42,0 37,1 4,7 42 140 ° 48400 22,62

rata-rata 24,12

Jam

Data uji solar panel dengan kontroler dan reflektor

Grafik data uji solar panel dengan kontroler dan reflektor

Lanjutan grafik data uji solar panel dengan kontroler dan reflektor

Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan

Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya

(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)

8:00 19,52 1,20 39,0 34,5 3,7 55 40 ° 48200 23,42

9:00 19,48 1,20 48,0 36,1 4,2 52 50 ° 48400 23,38

10:00 19,55 1,21 47,2 34,6 5,5 56 65 ° 48500 23,66

11:00 19,42 1,19 51,4 37,0 4,6 51 80 ° 48600 23,11

12:00 19,53 1,20 50,2 38,9 5,3 44 96 ° 48500 23,44

13:00 19,80 1,19 46,0 35,8 6,1 46 117 ° 48600 23,56

14:00 19,80 1,19 49,0 44,4 5,6 37 130 ° 48500 23,56

15:00 20,00 1,20 46,7 40,3 3,5 40 138 ° 48400 24,00

16:00 20,10 1,10 42,0 37,1 4,7 42 140 ° 48400 22,11

rata-rata 23,36

Jam

Data uji solar panel dengan kontroler tanpa reflektor

Grafik Data uji solar panel dengan kontroler tanpa reflektor

Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan

Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya

(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)

8:00 19,81 1,20 39,0 34,5 3,7 55 10 ° 48200 23,77

9:00 19,73 1,19 49,0 36,1 4,2 52 10 ° 48400 23,48

10:00 19,68 1,20 48,2 34,6 5,5 56 10 ° 48500 23,62

11:00 19,81 1,20 52,4 37,0 4,6 51 10 ° 48600 23,77

12:00 19,95 1,19 50,0 38,9 5,3 44 10 ° 48500 23,74

13:00 20,00 1,20 46,0 35,8 6,0 46 10 ° 48600 24,00

14:00 19,70 1,00 50,0 44,4 5,3 37 10 ° 48500 19,70

15:00 19,70 1,00 47,0 40,3 3,3 40 10 ° 48400 19,70

16:00 19,80 1,00 42,0 37,1 4,2 42 10 ° 48400 19,80

rata-rata 22,40

Jam

Data uji solar panel tanpa kontroler dengan reflektor

Grafik data uji solar panel tanpa kontroler dengan reflektor

Data uji solar panel tanpa kontroler dan tanpa reflektor

Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan

Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya

(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)

8:00 19,50 1,20 39,0 34,5 3,7 55 10 ° 48200 23,40

9:00 19,35 1,19 49,0 36,1 4,2 52 10 ° 48400 23,03

10:00 19,32 1,20 48,2 34,6 5,5 56 10 ° 48500 23,18

11:00 19,53 1,20 52,4 37,0 4,6 51 10 ° 48600 23,44

12:00 19,57 1,19 50,0 38,9 5,3 44 10 ° 48500 23,29

13:00 19,77 1,20 46,0 35,8 6,0 46 10 ° 48600 23,72

14:00 19,38 1,00 50,0 44,4 5,3 37 10 ° 48500 19,38

15:00 19,28 1,00 47,0 40,3 3,3 40 10 ° 48400 19,28

16:00 19,48 1,00 42,0 37,1 4,2 42 10 ° 48400 19,48

rata-rata 22,02

Jam

Grafik data uji solar panel tanpa kontroler dan tanpa reflektor

Data hybrid solar panel & turbin angin

V A V A

19,87 1,21 11,98 0,67

19,81 1,22 11,98 0,66

19,98 1,22 12,2 0,67

20,27 1,23 12,1 0,67

20,25 1,23 11,8 0,70

20,20 1,22 12 0,69

20,20 1,22 12,2 0,70

20,21 1,23 12,1 0,70

20,19 1,23 12 0,68

20,20 1,22 12 0,70

20,20 1,23 12 0,70

20,21 1,22 12 0,70

Data turbin anginData solar panel pada pukul 13:00

V A

18,37 1,75

18,31 1,75

18,48 1,76

18,77 1,77

18,75 1,80

18,7 1,78

18,7 1,79

18,71 1,80

18,69 1,78

18,7 1,79

18,7 1,80

18,71 1,79

Hasil data hybrid

Data hybrid lebih unggul pada peningkatan Arus

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Te

gan

gan

(V

)

banyak data

Tegangan Hibrid

panel

turbin

hibrid

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Aru

s (A

)

Banyak data

Arus Hibrid

panel

turbin

hibrid

Tegangan hybrid sedikit berkurang di karenakan adanya sedikit hambatan pada rangkaian paralel penggabung.

Arus hyibrid bertambah dikarenakan adanaya penambahan dari rangkaian paralel penggabung.

Grafik hasil pengukuran hybrid

Hasil grafik respon kontroler

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Te

gan

gan

(V

)

waktu (s)

Respon kontroler

Respon tegangan

set point

Pengambilan contoh respon pada pukul 12:00 ke 13:00

Rise time (TR)= 2 detik Maksimum overshoot (MP)= 0,013 % Settling time (TS) = 3 detik

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Te

gan

gan

(V

)

waktu (s)

Respon kontroler

Respon tegangan

set point

Pengambilan contoh respon pada pukul 13:00 ke 14:00

Rise time (TR)= 2 detik Maksimum overshoot (MP)= 0,010 % Settling time (TS) = 3 detik

Pembahasan

Pengujian ini dilakukan pada hari Minggu 17 Juni 2012 dengan ketinggian 10m dari permukaan tanah (Atap venus lantai dua) ITS Sukolilo Surabaya, pada koordinat S7.2840° - E112.7964° yang di lihat pada data GPS Nokia. Langkah yang dilakukan adalah menyalakan alat dan di tracking oleh mikrokontroler menggunakan sensor LDR dimana yang akan di gunakan sebagai detektor penjejak matahari. Hasil yang di dapat dari keluaran solar panel bergantung dari faktor lingkungan yang mempengaruhi, seperti suhu tempat, suhu modul, angin, intensitas matahari.

Hasil penyerapan dari solar panel dengan metode penjejak

matahari lebih maksimal, terbukti dari rata-rata daya yang di hasilkan lebih tinggi dari pengujian tanpa penjejak.

Hasil penyerapan dari solar panel dengan metode menggunakan reflektor dapat menambah daya keluaran lebih maksimal, terbukti dari rata-rata daya yang di hasilkan lebih tinggi dari pengujian tanpa reflektor.

Performa dari solar panel dapat terpengaruh oleh faktor tempat, yaitu suhu, kelembaban, angin, cuaca.

Motor gearbox DC untuk mengatur arah panel berhenti jika ADC antara kedua sensor LDR yang ditampilkan oleh mikrokontroler sama . jika ADC LDR1 180 maka ADC LDR2 180.

Hasil dari penggabungan alat hybrid dari solar panel dan turbin angin sangatlah bermanfaat, dimana setelah di rangkai secara pararel didapatkan hasil arus yang bertambah dan tegangan tetap dimana akan mempercepat dalam pengisian batrai.

Kesimpulan

Agar pengukuran lebih akurat dalam , sensor LDR yang digunakan harus lebih linier dan mempunyai sensitivitas tinggi.

Menggunakan motor gearbox stepper yang bertorsi besar agar ringan dalam menggerakkan beban penjejak yang bisa diatur pergerakannya sesuai kebutuhan.

Menambahkan sistem pendingin pada panel surya supaya dapat mengeluarkan hasil tegangan & arus yang maksimal.

Saran

SEKIAN TERIMA KASIH