Efektifitas dan Desain Sistem Kontrol Photovoltaic Menggunakan Sistem Pelacakan Arah Matahari Double Axis Menggunakan Metode Fuzzy Tipe 2

Abstrak

Untuk mengoptimalkan energi panas yang diterima oleh panel photovoltaik, perlu dirancang bagaimana supaya panel photovoltaic mengikuti pergerakan matahari dari timur ke barat dan didesain menjadi double axis. Dalam tulisan ini akan disajikan efektifitas tegangan, arus dan daya yang dihasilkan photovoltaic yang dirancang mengikuti pergerakan arah matahari dengan menggunakan metode fuzzy tipe 2 untuk melacak arah pergerakan matahari. Penelitian Ini bertujuan untuk memaksimalkan energi panas yang diterima oleh panel photovoltaic sehingga energi listrik yang dibangkitkan dapat maksimal. Penelitian ini akan menggunakan beberapa sensor yang berfungsi sebagai alat pendeteksi pergerakan posisi matahari dan dihubungkan pada Microcontroller ATMega8535 sebagai otak dari sistem dengan menggunakan bahasa pemrograman C sebagai bahasa programnya. Hasil dari penelitian ini akan dibandingkan dengan panel photovoltaic yang tidak menggunakan sistem kontrol yang mengikuti pergerakan matahari.

Kata kunci : Fuzzy Tipe 2, Photovoltaick, double axis, sensor, Microcontroller ATMega8535

METODE PENELITIAN

      A.    Studi Literatur

Pada penelitian ini literatur-literatur yang akan digunakan sebagai acuan adalah sebagai berikut:

1.  Paper-paper yang menjelaskan tentang pengoptimalan energi panas yang diterima oleh panel photovoltaik.

2.    Paper-paper yang menjelaskan tentang efektifitas energi yang dihasilkan oleh photovoltaic.

3.    Paper-paper yang menjelaskan tentang sistem kontrol photovoltaic double axis.

4. Buku teks yang menjelaskan tentang teori-teori yang berkaitan dengan karakteristik photovoltaic

      B.     Pengumpulan Data

Pada penelitian ini yang akan dilakukan adalah merancang sistem kontrol panel photovoltaic double axis yang mengikuti pergerakan arah matahari, perancangan sistem elektronika dan mengambil data energi yang dibangkitkan kemudian dibandingkan dengan panel photovoltaic yang tidak menggunakan sistem kontrol pelacakan arah matahari. Dari hasil tersebut akan diketahui seberapa besar perbedaan efektifitas energi yang dihasilkan.

     C.    Pemodelan Sistem Kontrol Panel Photovoltaik Double Axis

Dalam merancang pergerakan panel photovoltaic tersebut, akan digunakan motor DC yang berfungsi sebagai actuator, speed reducer slewing dan gearbox untuk menyesuaikan kecepatan putar sistem dengan kecepatan matahari. Dalam perancangan sistem elektronika akan digunakan microcontroller ATMega8535 sebagai otak dari sistem yang dihubungkan dengan modul rangkaian driver motor DC  H-Bridge. Untuk pergerakan panel photovoltaic dirancang otomatis dengan menggunakan kecerdasan buatan Fuzzy tipe 2. Rancangan sistem tracking panel photovoltaic double axis dapat dilihat pada gambar dibawa ini :

Gambar1: Tracking panel photovoltaic double axis

Untuk menggerakkan motor DC digunakan rangkaian H-Bridge seperti ditunjukkan pada Gambar 2. rangkaian ini menggunakan empat MOSFET IRF540 yang dikendalikan oleh mikrokontroller melalui empat pin (X1-1, X1-2, X1-3, X1-4). Empat buah optocoupler dipasang sebagai isolator antara  mikrokontroller dan MOSFET.

 

Gambar 2 : Rangkaian H-Bridge Motor DC  yang dihubungkan dengan

                                            Microcontroller  ATMega 8535.

D.    JADWAL PENELITIAN

Keiatan-kegiatan yang akan dilakukan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel.1 berikut ini:

Kegiatan	Bulan
	I	II	III	IV	V	VI
Studi Literatur
Pemodelan Sistem
Simulasi dan Analisis
Pembuatan Laporan

E.     Daftar Referensi

Catalin Alexandru, Mihai Comsit “The energy balance of the photovoltaic tracking systems using virtual prototyping platform” IEEE 2014.

Catalin Alexandru, Claudiu Pozna “Virtual Prototype of a Dual-Axis Tracking System used for Photovoltaic Panels” IEEE  2013.

E. Suresh Kumar, Dr. Bijan Sarkar “Impact of  Wind and Shading on Energy Contribution

by Photovoltaic Panels with Axis Tracking System” IEEE 2013.

Jae-Sub Ko, Jun-Sik Choi, Sung-Jun Kang, Mi-Geum Jang, Jung-Woo Back, Dae-Kyung Kim, Dong-Hwa Chung “A Novel Tracking System Development of Photovoltaic for Low Radiation” IEEE 2011.

Parikhit Sinha, Matthew Schneider, Scott Dailey, Calvin Jepson and Mariska de Wild-Scholten “Eco-Efficiency of CdTe Photovoltaics with Tracking Systems” IEEE 2013

Xiaoli Xu, Qiushuang Liu,Yunbo Zuo “A Study on All-Weather Flexible Auto-Tracking Control Strategy of HighEfficiency Solar Concentrating Photovoltaic Power Generation System” IEEE 2010

Sumber Energi Terbarukan

Teknologi energi adalah teknologi yang terkait dengan bidang-bidang mulai dari sumber, pembangkitan, penyimpanan, konversi-energi dan pemanfaatannya untuk kebutuhan manusia. Sektor kebutuhan utama yang paling besar dalam jumlah untuk massa mendatang adalah sektor kelistrikan dan sektor transportasi. Sumber energi dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan. Dalam pembangkitan energi beberapa sistem pembangkitan yang telah digunakan untk memenuhi kebutuhan energi didunia, seperti: pembangkit listrik tenaga air /PLTA, pembangkit listrik tenaga surya/PLTS, pembangkit listrik tenaga uap dan gas/PLTU,PLTG, pembangkit listrik panas bumi/PLTP, pembangkit listrik tenaga angin/bayu/PLTB, pembangkit listrik tenaga gelombang laut/PLTGL, dan pembangkit listrik tenaga nuklir/PLTN. Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas.

Bahan  Bakar Hayati Dari Bahan Organik

Bahan bakar hayati atau biofuel adalah setiap bahan bakar baik padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel: pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri dan pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen metana), atau fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester dan energi dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar).

Proses fermentasi menghasilkan dua tipe biofuel: alkohol dan ester. Bahan-bahan ini secara teori dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil tetapi karena terkadang diperlukan perubahan besar pada mesin, biofuel biasanya dicampur dengan bahan bakar fosil. unit eropahmerencanakan 5,75 persen etanol yang dihasilkan dari gamdung, bit, kentang atau jagung ditambahkan pada bahan bakar fosil pada tahun 2010 dan 20 persen pada 2020. Sekitar seperempat bahan bakar transportasi di brazil tahun 2002 adalah etanol. Biofuel menawarkan kemungkinan memproduksi energi tanpa meningkatkan kadar karbon di atmosfir karena berbagai tanaman yang digunakan untuk memproduksi biofuel mengurangi kadar karbondioksida di atmosfir, tidak seperti bahan bakar fosil yang mengembalikan karbon yang tersimpan di bawah permukaan tanah selama jutaan tahun ke udara. Dengan begitu biofuel lebih bersifat ca dan sedikit meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca di atmosfir (meski timbul keraguan apakah keuntungan ini bisa dicapai di dalam prakteknya).

Penggunaan biofuel mengurangi pula ketergantungan pada minyak bumi serta meningkatkan keamanan energi. Ada dua strategi umum untuk memproduksi biofuel. Strategi pertama adalah menanam tanaman yang mengandung gula (tebu, bitgula dan sorgum manis atau tanaman yang mengandung pati/polisakarida (jagung), lalu menggunakan fermentasi ragi untuk memproduksi etil alkohol. Strategi kedua adalah menanam berbagai tanaman yang kadar minyak sayur/nabatinya tinggi sepertikelapa sawit, kedelai alga atau japropa Saat dipanaskan, maka keviskotansan minyak nabati akan berkurang dan bisa langsung dibakar di dalam mesin disel, atau minyak nabati bisa diproses secara kimia untuk menghasilkan bahan bakar seperti biodisel Kayu dan produk-produk sampingannya bisa dikonversi menjadi biofuel.

Modern Photovoltaics

The cost of PV has dropped dramatically as the industry has scaled up manufacturing and incrementally improved the technology with new materials. Installation costs have come down too with more expereinced and trained installers. However, the U.S. still remains behind other nations that have stronger national policies to shift energy use from fossil fuels to solar. Globally, the U.S. is the fourth largest market for PV installations behind world leaders Germany, Japan and Spain.

Most modern solar cells are made from either crystalline silicon or thin-film semiconductor material. Silicon cells are more efficient at converting sunlight to electricity, but generally have higher manufacturing costs. Thin-film materials typically have lower efficiencies, but can be simpler and less costly to manufacture. A specialized category of solar cells - called multi-junction or tandem cells - are used in applications requiring very low weight and very high efficiencies, such as satellites and military applications. All types of PV systems are widely used today in a variety of applications.

PHOTOVOLTAIC

Ketergantungan masyarakat modern pada daya listrik begitu besar sehingga itu dianggap sebagai kebutuhan dasar. Hal ini biasanya diberikan oleh jaringan listrik. Namun, di beberapa tempat yang tidak memiliki akses ke jaringan listrik, seperti luar angkasa, daerah pedesaan terpencil, atau negara-negara berkembang, pasokan listrik yang menawarkan masalah daya surya paling tidak adalah masalah biaya. Fotovoltaik memberikan solusi praktis untuk banyak masalah pasokan listrik di ruang dan aplikasi daratan terpencil. Selain aplikasi daya yang lebih besar, perangkat elektronik portabel dapat mengisi baterai dengan menggunakan sel surya atau mendapatkan kekuasaan mereka langsung dari sel surya.

         Listrik dapat dihasilkan dari sinar matahari melalui proses yang disebut efek PV, di mana "foto" mengacu pada cahaya dan "volta" tegangan. Istilah ini menggambarkan proses yang menghasilkan arus listrik langsung dari energi radiasi dari Matahari. Efek PV dapat terjadi dalam bentuk padat, cair, atau bahan gas, namun itu adalah dalam padatan, terutama bahan semikonduktor, bahwa efisiensi konversi dapat diterima telah ditemukan. Sel surya terbuat dari berbagai bahan semikonduktor dan dilapisi dengan aditif khusus. Bahan yang paling banyak digunakan untuk berbagai jenis fabrikasi silikon kristal, yang mewakili lebih dari 90% dari produksi modul PV komersial secara global dalam berbagai bentuknya.

Sebuah sel silikon yang khas, dengan diameter 4 inci, dapat menghasilkan lebih dari 1 W daya listrik arus searah (DC) di bawah sinar matahari penuh. Sel surya individu dapat dihubungkan secara seri dan paralel untuk mendapatkan tegangan dan arus yang diinginkan. Kelompok ini berasal dari sel-sel yang dikemas ke dalam modul standar yang melindungi sel-sel dari lingkungan dan menyediakan tegangan dan arus yang berguna. Modul PV yang sangat dapat diandalkan karena PV berbentuk padat dan tidak memiliki bagian yang bergerak. Sel silikon PV diproduksi saat ini telah 40 tahun.  

PV perangkat atau sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor. Bahan semikonduktor adalah unsur-unsur atau senyawa yang memiliki konduktivitas menengah untuk yang dari logam atau isolator.

Penulisan Ilmiah

Kuliah perdana mata kuliah Penulisan Ilmiah dibawakan oleh ayahanda Prof. Dr. Eng. Imam Robandi, M.T  yang penuh karismatik, berwawasan luas, murah senyum dan multi talenta. Karakter riang oleh beliau membawa perkuliahan dalam suasana penuh canda dan tawa namun tidak meninggalkan nilai-nilai penting materi kuliah. Metode ini membuat mahasiswa lebih aktif, terhibur, dan tulus mengikuti perkuliahan. Hari itu kami ditugaskan untuk menulis perjalanan dari rumah ke kampus sebanyak satu paragraf selama 10 menit. Kami harus berpikir ekstra untuk menuangkan dan menggambarkan suasana yang dialami dalam bentuk tulisan. Hasilnya memperlihatkan penulisan, penggunaan kata dan penyusunan kalimat yang beragam dari mahasiswa. Ini menunjukkan bahwa masing-masing paserta memiliki pola pikir dan gaya penulisan yang berbeda.

ELEKTRO