Proposal UP 52.pdf
-
Upload
siti-nurmilati -
Category
Documents
-
view
252 -
download
2
Transcript of Proposal UP 52.pdf
-
PROPOSAL PENELITIAN
Pengaturan Solar Tracking System pada Panel
Surya (untuk Efisiensi Daya)
Diajukan untuk memenuhi Tugas Akhir Strata I Fisika Universitas Padjadjaran
Disusun oleh:
Siti Nurmilati
140310100052
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2014
-
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negeri yang kaya akan sumber daya alam, baik
bahan bakar fosil maupun non-fosil. Tetapi Indonesia bukanlah negeri yang
memiliki sumber daya fosil yang melimpah dibandingkan sumber daya lainnya.
Masyarakat masih bergantung pada pemakaian energi dari sumber daya fosil seperti
batu bara dan BBM. Padahal Indonesia masih memiliki sumber daya lain seperti
air, gelombang laut, angin, matahari, panas bumi, bahan bakar nabati (BBN), nuklir,
dan sampah. Oleh karena itu pemerintah megeluarkan Undang-Undang Nomor 30
tahun 2007 tentang energi [1]. Untuk mendukung kebijakan pemerintah ini perlulah
kita manfaatkan sumber energi baru dan terbarukan yang dimiliki oleh Indonesia
yang salah satunya adalah energi matahari. Energi matahari dapat digunakan
sebagai sumber energi yang dapat membantu memenuhi kebutuhan energi listrik.
Dengan menggunakan panel surya kita dapat memperoleh pasokan energi listrik
langsung dari matahari di mana pun. Sehingga energi matahari pun dapat menjadi
salah satu solusi untuk pemenuhan kebutuhan energi listrik untuk di daerah off-grid.
Panel surya berfungsi untuk mengkonversi radiasi matahari menjadi
listrik. Salah satu faktor yang mempengaruhi produksi energi dari panel surya
adalah intensitas matahari [2]. Intensitas matahari yang diterima suatu bidang datar
adalah cos , dengan adalah intensitas radiasi matahari yang datang dan
z adalah sudut diantara garis normal bidang datar dan radiasi yang datang [3]. Untuk
memaksimalkan energi yang dihasilkan pada panel surya salah satu caranya adalah
dengan membuat posisi panel surya tegak lurus dengan matahari agar intensitas
yang diterimanya maksimum. Oleh karena itu untuk meningkatkan efisiensi dari
panel surya yang telah ada kita dapat memanipulasi posisi permukaan panel surya
agar tetap terus berada tegak lurus dengan matahari agar intensitas yang akan
diterima selalu maksimum. Salah satu caranya adalah dengan menerapkan solar
tracking system.
-
Perkembangan solar tracking system saat ini telah menghasilkan banyak
variasi yang ditinjau dari penjejakan aktif atau pasif, jumlah sumbu yang diikuti,
plant, dan juga pada strategi pengaturan [4]. Hingga saat ini telah dicapai solar
tracking system yang dapat mengikuti matahari pada dua sumbu yaitu vertikal dan
horizontal, dengan pengaturan secara hybrid dimana saat cuaca cerah pengaturan
dilakukan secara aktif dengan memanfaatkan sensor cahaya untuk mendeteksi
posisi matahari, sedangkan saat cuaca tidak cerah posisi matahari sulit untuk
dideteksi dengan sensor sehingga digunakan pengaturan secara pasif dengan
menggunakan perumusan untuk menentukan posisi matahari. Pada saat cuaca tidak
cerah intensitas sinar matahari yang diterima panel surya hanya sedikit, oleh sebab
itu energi listrik yang dihasikan pun akan sedikit. Pada solar tracking system yang
telah ada saat cuaca tidak cerah sistem terus melakukan tracking, berarti ada energi
listrik yang digunakan secara kontinu untuk motor menggerakan panel surya,
padahal energi yang dihasilkan belum tentu sebanding dengan energi yang
digunakan. Jika energi yang digunakan lebih besar dari energi yang dihasilkan
berarti telah terjadi ketidakefisiensian pada solar tracking system ini. Oleh sebab
itu, perlu dilakukan kajian mengenai efisiensi dari penggunaan motor saat cuaca
tidak cerah dengan energi yang dihasilkan dari panel surya.
1.2. Identifikasi Masalah
Permasalahan yang timbul pada perkembangan solar tracking system
adalah
1. Solar tracking system konvensional kurang memperhatikan efisiensi pada
cuaca yang sangat tidak cerah.
2. Solar tracking system yang telah ada tidak menunjukkan efisiensi
pemakaian daya oleh sistem dengan daya yang dihasilkan pada panel surya.
3. Pada berbagai solar tracking system yang telah ada tidak ada pembahasan
mengenai standar beban dengan motor yang digunakan, yang berpengaruh
pada efisiensi daya pada sistem.
4. Perlunya dilakukan kajian pada solar tracking system mengenai efisiensi
daya motor terhadap daya yang dihasilkan dari panel surya.
-
1.3. Pembatasan Masalah
Penelitian ini akan dibatasi pada kajian mengenai efisiensi penggunaan
daya untuk motor terhadap daya yang dihasilkan dari panel surya saat cuaca tidak
cerah dengan teknik pengaturan pada solar tracking system.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah membangun solar tracking system dengan
teknik pengaturan yang didasarkan pada efisiensi dari daya yang digunakan dan
yang dihasilkan dari panel surya.
-
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Panel Surya
Sebuah sel surya tidak lain merupakan sebuah dioda sambungan P-N yang
terpengaruhi oleh cahaya dengan permukaan yang luas. Saat radiasi matahari
diserap, akan dihasilkan pasangan elektron-hole. Jika panjang gelombang dari
radiasi matahari diserap oleh bahan maka akan menghasilkan pasangan elektron-
hole yang seragam di setiap volume sel surya, seperti pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Gerak dari muatan pembawa yang dihasilkan pada dioda sambungan
P-N di bawah iluminasi [5]
Di bawah kondisi iluminasi yang seragam, muatan pembawa yang
dihasilkan akan terjadi pada daerah muatan bebas serta daerah quasi-netral. Muatan
pembawa yang dihasilkan di daerah muatan bebas akan tersapu oleh medan listrik.
Karena adanya medan listrik, peluang terjadinya rekombinasi pasangan elektron-
hole akan berkurang. Pasangan elektron-hole yang dihasilkan di daerah quasi-netral
akan berkeliaran secara acak karena tidak ada gaya listrik yang mengarahkannya.
Dalam keadaan ini akan ada muatan pembawa minoritas yang akan mendekati
daerah bebas dan akan terpengaruhi oleh medan listrik sehingga akan terdorong
keluar. Dengan begitu elektron minoritas di daerah P akan bergerak ke daerah N
(dengan meninggalkan muatan positif yaitu hole) dan hole minoritas di daerah N
akan bergerak ke daerah P (dengan meninggalkan muatan negatif yaitu elektron).
-
Keadaan ini yang disebabkan oleh perbedaan potensial yang terjadi diantara
sambungan P-N karena cahaya yang jatuh padanya disebut photovoltage atau biasa
dikenal dengan photovoltaic effect.
Sel surya dikarakterisasi dan dibandingkan dengan yang lain dalam empat
parameter, yaitu circuit current (), open circuit voltage (), fill factor ()
dan efisiensi (). Parameter-parameter ini diungkapkan pada Gambar 2.2 yang
menyatakan mengenai grafik hubungan antara arus (I) dan tegangan (V) pada sel
surya.
Gambar 2.2 Grafik I terhadap V pada sel surya [5]
Short circuit current () atau arus hubungan singkat adalah arus
maksimum yang mengalir pada sel surya saat terminal pada bagian P dan N
terhubung secara singkat satu sama lain. Short circuit current tidak lain adalah arus
yang dihasilkan dari cahaya. Short circuit current biasanya dinyatakan dalam
bentuk rapat arus dan arus per satuan luas 2 .
Open circuit voltage () adalah tegangan maksimum yang dihasilkan
saat terminal dari sel surya tetap terbuka. Open circuit voltage bergantung pada arus
yang dihasilkan oleh cahaya dan arus saturasi balik. Tegangan ini dinyatakan dalam
bentuk atau .
Fill Factor adalah perbandingan dari daya maksimum =
yang dapat diekstraksi dari sel surya dengan daya idealnya 0 = .
=
dinyatakan dalam persen (%).
Efisiensi adalah perbandingan dari daya output dan daya input. Daya
output adalah daya yang dihasilkan dari daya masksimum yang dapat dihasilkan
-
oleh sel surya sedangkan daya input adalah daya dari radiasi matahari .
Berdasarkan standard internasional daya dari matahari adalah 100 2 atau
1000 2 [5].
=
Atau
=
=
Sel surya dapat dibagi menjadi beberapa macam berdasarkan bahan yang
digunakan, yaitu
1. Mono-crystalline silicon cell, sel surya ini dibuat dari silicon mono-
crystalline murni. Silicon ini terdiri dari satu jenis kristal dan struktur
kisi kristal yang kontinu dengan hampir tidak ada cacat atau pengotor.
Keunggulan dari mono-crystalline cell adalah efisiensi yang tinggi,
yaitu sekitar 15%.
Gambar 2.3 mono-crystalline cell [6]
2. Poly-crystalline silicon cell, sel surya ini tidak dibuat dari kristal
silicon murni tetapi terdapat bahan lain seperti logam. Sel ini lebih
murah dari mono-crystalline karena lebih mudah untuk diproduksi.
Efisiensinya lebih rendah pula yaitu sekitar 12%.
-
Gambar 2.4 poly-crystalline cell [6]
3. Amorphous silicon cell, sel ini terdiri dari atom-atom silicon dalam
lapisan tipis yang homogen, dari pada struktur kristal. Sel ini memiliki
efisiensi sekitar 6%.
Gambar 2.5 Amorphous silicon cell [6]
4. Dye-sensitised solar cell (DSC), teknoogi ini didasarkan pada proses
fotosintesis. Bahan yang digunakan didominasi oleh titanium dioxide
(TiO2). Sel ini memiliki efisiensi 10%.
Gambar 2.6 Dye-sensitised solar cell (DSC) [6]
2.2 Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor (LDR) merupakan komponen elektronik yang
mana resistensinya akan turun saat intenitas cahaya datang bertambah. Komponen
ini menggunakan bahan semikonduktor yang memiliki resistansi yang tinggi. Saat
cahaya jatuh pada semikonduktor ini elektron terikat akan mendapatkan energi
-
cahaya dari foton yang datang. Akibat energi tambahan ini elektron menjadi bebas
dan berpindah ke pita konduksi, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.7 maka
dihasilkan pasangan electron-hole. Akibat muatan-muatan pembawa ini
konduktivitas dari bahan akan meningkat dan menurunkan resistivitasnya [7].
Gambar 2.7 muatan pembawa yang dihasilkan akibat adanya cahaya [7]
LDR memiliki beberapa kelebihan yaitu respon spectral yang lebar, dapat
bekerja pada rentang suhu yang lebar, dan murah [7]. Gambar 2.8 menunjukkan
symbol dari LDR.
Gambar 2.8 Simbol LDR [7]
Terdapat dua bahan yang digunakan untuk pembuatan LDR, yaitu
Cadmium Sulphide (CdS) dan Cadmium Selenide (CdSe). Bahan-bahan ini adalah
bahan yang paling sensitive terhadap cahaya dalam spectrum cahaya tampak, yang
memiliki puncak pada 0.6 untuk CdS dan 0.75 untuk CdSe. LDR yang
terbuat dari CdS menunjukkan resistansi sekitar 1 M dalam keadaan gelap dan
kurang dari 1 k saat terkena sumber cahaya yang terang. Grafik karakteristik dari
LDR ditunjukkan pada Gambar 2.9 [8].
-
Gambar 2.9 Grafik karakteristik dari LDR [8]
2.3 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus
dengan cara khusus. Dengan arsitektur yang praktis tetapi memuat banyak
kandungan transistor yang terintegrasi, sehingga mendukung dibuatnya rangkaian
elektronika yang lebih portable.
Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis ATMega 8535. Di dalam
mikrokontroler ATMega 8535 sudah terdapat:
Saluran I/O sebanyak 32 buah
ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 buah
Tiga buah Timer / Counter dengan kemampuan pembandingan
CPU yang memiliki 32 buah register
131 intruksi yang umumnya membutuhkan satu siklus clock
Watchdog Timer dengan osilator internal
2 buah timer/counter 8 bit
1 buah timer/counter 16 bit
Tegangan operasi 2.7 V 5.5 V
Internal SRAM 1 KB
Memori flash 16 KB dengan kemampuan read while write
Unit interupsi internal dan eksternal
Port antarmuka SPI
EEPROM 512 byte yang dapat diprogram saat operasi
Antarmuka komparator analog
-
4 channel PWM32x8 generale purpose register
Kecepatan hampir 16 MIPS pada kristal 16 MHz
Port USART programmable untuk komonikasi serial [9]
Gambar 2.10 menunjukkan konfigurasi dari mikrokontroler ATMega 8535
Gambar 2.10 Konfigurasi ATMega 8535 [9]
2.4 Motor DC
Motor DC konvensional memiliki ciri konstruksi yang mirip dengan
generator DC. Struktur medan pada sebuah motor sedikitnya memiliki dua pasang
kutub medan, pada Gambar 2.11 ditunjukkan sebuah motor dengan empat pasang
kutub medan. Medan magnetic yang kuat terdapat pada gulungan medan dari kutub
medan yang individual. Polaritas magnetik pada system medan ini telah tersusun
sehingga polaritas dari setiap bagian kutub medan berbalikan dengan kutub-kutub
yang ada di dekatnya [10].
Gambar 2.11 motor DC dengan empat pasang kutub medan [10]
-
Gambar 2.12 Torsi atau arah gaya pada konduktor yang dialiri arus pada medan
magnetic [10]
Motor DC memiliki beberapa macam jenis, diantaranya shunt, series,
compound, permanent magnet. Masing-masing motor memiliki diagram skematik
yang ditunjukkan pada Gambar 2.13. Pemilihan jenis motor yang akan digunakan
bergantung pada kebutuhan mekanik dari beban yang digunakan.
Gambar 2.13 Skematik diagram motor DC [10]
Motor DC yang akan digunakan adalah permanent magnet (PM) motor.
Motor PM menggunakan bahan magnet yang permanen seperti Alnico atau magnet
keramik yang berfungsi sebagai stator untuk menghasilkan medan magnet yang
konstan. Sedangkan rotor dialiri arus DC melalui sikat dan system komutator. Jenis
motor PM lain menggunakan PM pada rotor. Karena arus DC tetap diberikan pada
-
motor maka pergantian harus dilakukan untuk memagnetisasi stator agar rotor dapat
menghasilkan torsi untuk berotasi. Segment komutator terhubung dengan gulungan
stator dan satu set kontak geser pada rotor terdapat sambungan listrik dari sumber
DC ke segmen komutator tepat pada stator. Motor PM jenis ini dapat diproduksi
dengan hp (horsepower) lebih besar dari motor PM jenis stator. Motor PM
umumnya lebih kecil dari 5 hp.
Gambar 2.14 motor DC PM [10]
2.5 Solar Tracking System
Panel surya akan mengahasilkan output yang maksimum jika
mendapatkan intensitas matahari yang maksimum dan cahaya yang datang tegak
lurus dengan bidang permukaan panel surya itu [3]. Oleh karena itu untuk
mendapatkan output maksimum dari panel surya perlu dikondisikan agar
permukaan panel surya selalu tegak lurus dengan matahari. Panel surya yang
digunakan saat ini biasanya dipasang dengan keadaan statis pada satu arah saja.
Padahal posisi matahari setiap saat mengalami pergerakan. Oleh karena itu untuk
meningkatkan efisiensi dari panel surya yang digunakan perlu dikondisikan agar
panel surya selalu tegak lurus dengan matahari dengan melakukan penjejakan
matahari atau biasa disebut Solar Tracking System.
Terdapat beberapa solar tracking system diantaranya passive tracking
system menggunakan pendekatan open-loop dan active tracking system
menggunakan pendekatan close-loop. Untuk passive tracking system, penjejakan
dilakukan dengan melakukan perhitungan untuk mengidentifikasi posisi matahari
dan menentukan sudut putaran untuk kedua sumbu penjejakan menggunakan
perumusan yang spesifik. Sedangkan untuk active tracking system, matahari diikuti
secara normal dengan penginderaan langsung terhadap radiasi yang jatuh pada
-
sensor cahaya sebagai sebuah sinyal umpan balik yang akan memastikan panel
surya mengikuti matahari setiap waktu [11].
Setiap hari matahari memiliki gerak semu harian dimana matahari seolah-
olah berputar mengelilingi bumi. Jika kita tinjau vektor posisi matahari terhadap
kerangka inti Bumi akan terlihat seperti pada Gambar 2.15 dimana matahari akan
memiliki posisi dengan sudut-sudut tertentu tenhadap inti bumi.
Gambar 2.15 vektor posisi matahari terhadap kerangka inti bumi [11]
Dengan diketahui bagaimana hubungan posisi matahari terhadap bumi
maka kita dapat melakukan penjejakan terhadap matahari. Untuk menerapkan solar
tracking system kita perlu memposisikan panel surya agar selalu tegak lurus dengan
matahari.
Gambar 2.16 vektor posisi matahari terhadap pusat dari permukaan panel surya [11]
Pada passive solar tracking syatem kita perlu merumuskan posisi matahari
terhadap panel surya menjadi suatu perumusan yang spesifik. Berdasarkan
penelitian K.K. Chong dan C.W. Wong diperoleh perumusan umum untuk
-
merumuskan kemiringan atau sudut-sudut pada panel surya agar tegak lurus
terhadap metahari adalah
=
2 sin1(sin sin + cos cos cos )
= sin1 (cos sin
cos ) cos 0
= sin1 (cos sin
cos ) cos < 0
Sedangkan jika kita menggunakan active solar tracking system kita tidak
perlu membuat suatu perumusan. Kita hanya perlu melakukan pengecekan pada
intensitas yang mengenai panel surya dengan menggunakan sensor cahaya. Sensor
cahaya akan ditempatkan di sekitar panel surya pada empat posisi yang berbeda.
Dimana posisi ini merepresentasikan setiap arah mata putar dari panel surya. Setiap
output sensor yang saling berlawanan akan dibandingkan dengan menggunakan
logika fuzzy (fuzzy logic). Output dari sensor yang akan menentukan arah mana
motor harus bergerak untuk memposisikan panel surya agar tegak lurus dengan
matahari. System seperti ini disebut aktif karena digunakan sensor yang aktif
bekerja terus mendeteksi pergerakan matahari.
Pada umumnya sebuah solar tracker yang baik adalah yang dapat
mengikuti matahari pada sudut yang tepat dan secara periodik sekalipun tertutup
awan [11]. Kenyataannya jika menggunakan passive solar tracking system dengan
open-loop system maka kita tidak dapat memastikan apakah panel surya sudah
berada pada posisi yang tepat, maka kita perlu menggunakan suatu umpan balik
untuk dapat memastikannya seperti pada close-loop system. Sedangkan pada active
solar tracking system proses penjejakan tidak dapat dilakukan saat matahari
tertutup awan atau kondisi mendung, oleh karena itu dibutuhkan pula system yang
dapat melakukan penjejakan yang independen tanpa bergantung pada kondisi
lingkungan. Oleh karena itu pada peneitian ini akan dibangun suatu system hybrid
yang akan mengkombinasikan antara aktif dan pasif solar tracking system yang
penggunaannya dikondisikan dengan kondisi lingkungan sekitar.
-
2.6 Teknik Pengontrolan
Pada penelitian ini akan digunakan system pengaturan menggunakan fuzzy
logic. Sitem pegaturan fuzzy ini biasanya didefinisikan sebagai suatu system yang
dapat mendekati cara berpikir manusia. Fuzzy controller tersusun dari 4 elemen di
bawah ini [13-16]:
Aturan dasar: mengatur suatu aturan Jika-Maka yang berisi logika tentang
bagaimana untuk mencapai kontrol yang baik.
Mekanisme inferensi: mengemulasi pengambilan keputusan dalam
menerjemahkan dan menerapkan pengetahuan tentang cara terbaik untuk
mengontrol plant.
Interface fuzzifikasi: mengubah input kontroler menjadi informasi bahwa
mekanisme inferensi dapat dengan mudah digunakan untuk mengaktifkan
dan menerapkan aturan.
Interface defuzzifikasi: mengubah kesimpulan dari mekanisme inferensi
menjadi input aktual untuk proses.
-
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Gambar 3.1 Diagram blok sistem
Sistem yang akan dibuat mengacu pada blok diagram pada Gambar 3.1
yang menggambarkan alur kerja dari sistem. Alur sistem ini dimulai dari sensor
LDR yang akan mendeteksi keberasaan matahari lalu datanya akan diproses oleh
mikrokontroller. Data dari sensor akan menjadi acuan untuk aksi yang akan
diberikan pada motor. Proses itulah yang akan menentukan posisi panel surya agar
tetap berada tegak lurus dengan matahari.
Sebelum membuat sistem kita perlu melakukan pengukuran beban/bobot
system (panel surya dan kerangka) yang akan digerakkan oleh motor. Pengukuran
beban ini bermaksud untuk mengetahui beban yang akan digerakkan oleh motor.
Dengan mengetahui beban untuk motor maka kita dapat memilih motor yang
memiliki spesifikasi yang sesuai. Pemilihan motor ini diperlukan untuk menghitung
efisiensi daya yang akan digunakan oleh motor dengan yang dihasilkan panel surya
dari solar tracking system ini. Jika motor yang digunakan tidak memiliki spesifikasi
yang sesuai degan plant maka dapat terjadi ketidakefisiensian dari sistem ini.
Setelah dilakukan pengukuran beban kemudian akan dilakukan
pengukuran daya yang digunakan motor. Pengukuran ini dilakukan untuk
memperoleh data mengenai daya yang digunakan oleh motor pada beberapa variasi
sudut untuk pertimbangan dalam perhitungan atau pengaturan yang akan dilakukan
pada system ini.
-
Pengukuran intensitas cahaya dan daya yang dihasilkan panel surya perlu
juga dilakukan selain pengukuran pada daya motor. Pengukuran ini dilakukan untuk
memperoleh data mengenai hubungan intensitas dengan daya yang dihasilkan oleh
panel surya yang digunakan. Data ini akan membantu pertimbangan dalam
perhitungan atau pengaturan yang akan dilakukan pada sistem ini.
Setelah semua data diperoleh kemudian kita membuat rancangan solar
tracking system dengan sistem hybrid sebagai plant ssuai dengan blok diagram pada
Gambar 3.1. Pada sistem ini akan digunakan 5 buah sensor LDR, dimana LDR1
akan digunakan untuk mendeteksi siang/malam dan intensitas matahari yang ada di
lingkungan yang menyatakan kondisi lingkungan apakah cerah atau tidak. Data
yang didapat dari LDR1 ini yang akan mempertimbangkan pengaturan yang akan
digunakan pada sistem seperti pada pengaturan yang dilakukan secara aktif atau
pasif. Kemudian 4 LDR lain digunakan untuk proses penjejakan matahari secara
aktif. Dua buah sensor digunakan untuk mendeteksi pergerakan matahari pada garis
lintang dan dua sensor lainya akan digunakan untuk mendeteksi pergerakan
matahari pada garis bujur.
Data yang didapat dari kelima sensor tersebut akan diolah di
mikrokontroller untuk menentukan proses yang harus dilakukan agar panel surya
dapat berada tegak dengan matahari untuk memperoleh intnsitas yang optimum.
Pada mikrokontroler ini juga yang menentukan pengaturan pada system untuk
melakukan penjejakan atau pun berhenti sesuai dengan kondisi lingkungan yang
digambarkan melalui data yang dihasilkan dari sensor. Mikrokontroler juga yang
mengatur sistem apakah diatur secara aktif atau pun pasif.
Motor yang digunakan pada system ini ada dua. Satu motor digunakan
untuk menggerakkan panel surya secara vertical untuk penjejakan matahari
terhadap garis lintang. Satu motor lain digunakan untuk menggerakkan panel surya
secara horizontal untuk penjejakan terhadap garis bujur.
Metode yang akan digunakan untuk pengontrolan adalah fuzzy logic
controller. Proses pertama akan dilakukan pengecekan mengenai kondisi siang atau
malam. Jika terdeteksi oleh LDR1 lingkungan sudah tidak malam maka sistem akan
aktif untuk melakukan penjejakan. Jika belum terdeteksi adanya sinar matahari
-
sistem tidak akan melakukan proses apapun dan menunggu hingga terdeteksi
cahaya matahari. Proses ini dibatasi oleh rentang waktu tertentu untuk
mengantisipasi kesalahan penjejakan akibat sulitnya mendeteksi cahaya matahari
jika mendung pada pagi hari dan kesalahan penjejakan pada benda lain yang
bersinar saat malam hari.
Saat kondisi matahari cerah maka intensitas matahari yang akan diterima
cukup tinggi dan sensor dapat mendeteksi matahari dengan baik, oleh sebab itu akan
dilakukan proses penjejakan secara aktif. Jika cuaca tidak cerah maka akan
dilakukan penjejakan secara pasif yaitu dengan menggunakan suatu perumusan
untuk menentukan posisi matahari.
Dengan menggunakan fuzzy logic ini kita akan melakukan pengaturan pada
saat menggunakan mode aktif utuk mengatur agar saat output dari dua buah sensor
yang berlawanan kita bandingkan akan menghasilkan suatu keputusan untuk
memutar motor searah jarum jam atau berlawanan dengan jarum jam sesuai dengan
output dari sensor. Dimana logika yang digunakan akan mendekati logika berfikir
manusia. Berikut adalah logika yang akan digunakan untuk mengontrol putaran
motor berdasarkan intensitas yang diterima sensor / output yang dihasilkan sensor.
Jika 2 = 3 maka motor diam
Jika 2 < 3 maka motor berputar ke arah 3 (karena jika
2 < 3 maka sensor 2 mendapatkan intensitas yang lebih banyak
dibandingkan sensor 3 berdasarkan grafik kareakteristik sensor LDR yang
digunakan)
Jika 2 > 3 maka motor berputar ke arah 2 (karena jika
2 > 3 maka sensor 2 mendapatkan intensitas yang lebih sedikit
dibandingkan sensor 3 berdasarkan grafik kareakteristik sensor LDR yang
digunakan)
Logika di atas berlaku untuk kedua pasang sensor dimana setiap pasang
sensor menyatakan dua arah yang berlawanan. Satu pasang sensor
(2 3) digunakan untuk melakukan pengecekan untuk arah barat dan
timur (garis bujur) dimana matahari bergerak sepanjang hari. Satu pasang sensor
lain (4 5) digunakan untuk pengecekan pada arah utara dan selatan
-
(garis lintang) yang menyatakan pergeseran matahari tahunan. Sehingga pada
sistem ini dilakukan pengecekan pada empat arah yang menyatakan pergerakan
matahari dalam dua sumbu yaitu vertikal dan horizontal dari panel surya.
Pada saat kondisi cuaca mendung maka akan digunakan mode pasif untuk
melakukan penjejakan. Pada mode pasif ini kita akan melakukan pengaturan pada
motor berdasarkan pada daya yang dihasilkan dan yang digunakan dengan diukur
menggunakan Powermeter. Untuk menentukan aksi yang perlu dilakukan pada
motor dapat digunakan sistem pengaturan fuzzy yang akan menentukan apakah
motor perlu bergerak secara kontinu, diskrit, mau pun diam. Keputusan yang akan
diambil dengan menggunakan fuzzy logic akan didasarkan pada data daya yang
dihasilkan dari panel surya. Perumusan yang akan digunakan untuk teknik
pengontrolan ini akan dirumuskan setelah melakukan pengukuran mengenai bobot
system, intensitas cahaya dan daya dari panel surya, serta daya yang diperlukan
motor untuk memutar panel surya dalam berbagai variasi sudut. Dengan
memperhitungkan daya yang dihasilkan dan yang digunakan sebagai acuan dalam
proses penjejakan matahari maka akan diperoleh teknik pengaturan yang lebih
efisien pada solar tracking system yang telah ada.
-
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini akan diselenggarakan di Laboratorium Instrumentasi
Elektronika Fisika Universitas Padjadjaran. Penelitian ini akan dilakukan selama
lima bulan dengan jadwal kegiatan sebagai berikut:
Tabel 3.1. Jadwal Kegiatan
Kegiatan
Penelitian
Februari
2014 Maret 2014 April 2014 Mei 2014 Juni 2014 Juli 2014
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Studi literatur
Pengambilan
data bobot dan
daya
Merancang
perangkat
keras.
Merancang
algoritma
perangkat
lunak
Membangun
perangkat
keras dan
perangkat
lunak
Menguji
sistem
Penulisan
laporan
Publikasi
-
DAFTAR PUSTAKA
[1] Jurnal Lemhannas RI Pengembangan Energi Baru Terbarukan (EBT) guna
Penghematan Bahan Baku Fosil dalam Rangka Ketahanan Energi Nasional
Jurnal Kajian Lemhannas RI Edisi 14 Desember 2012
[2] Okpeki U.K., Otuagoma.S.O. Design and Construction of Bi-Directional
Solar Tracking System, Research Inventy: International Journal Of
Engineering And Science Issn: 2278-4721, Vol. 2, Issue 5 (February 2013), Pp
32-38
[3] Goswami, D. Yogi. Frank Kreith, Jan F. Kreider. Principles of Solar
Engineering, Second Edition. Philadelphia: CRC Press
[4] Marco Bortolini, et al. 'Hybrid Strategy for Bi-Axial Solar Tracking System',
World Academic Publishing JCET Vol. 2 Iss. 4 Oktober 2012 PP. 130-142
[5] Solanki, Chetan Singh. 2011. Solar Photovoltaics: Fundamentals,
Technologies and Applications Second Editon. New Delhi: PHI Learning Pvt.
Ltd.
[6] Prasad, Deo K. Dr. Mark Snow. 2005. Designing with Solar Power: A Source
Book for Building Integrated Photovoltaics (BiPV). Australia: Image
Publishing Group
[7] Godse A.P.. U.A. Bakshi, 2008. Electronic Devices. Technical Publications
[8] Ashby, Darren, et al. 2011. Circuit Design: Know it All. Newness
[9] Budiharto, Widodo. 10 Proyek Robot Spektakuler. Elex Media Komputindo
[10] Keljik, Jeff. 2009. Electricity 4: AC/DC Motors, Controls, and Maintenance
Ninth Edition. USA: Delmar
[11] K.K. Chong, C.W. Wong. General formula for on-axis sun-tracking system
and its application in improving tracking accuracy of solar collector.
ELSEVIER: Solar Energy 83 (2009) 293-305. 2008
[12] A. Louchene, et al. Solar tracking system with fuzzy reasoning applied to crisp
sets. Revue des Energies Renouvelables Vol. 10 N2 (2007) 231 240. 2007
-
[13] J.S. Saini and Y.P. Singh, Use of Causal Knowledge in Real-Time Fuzzy Logic
Controller, IEEE Transactions on Industry Application, Vol. 35, N3, pp. 554
560, May/June, 1999.
[14] H. Pomares, I. Rojas, J. Gonzalez, M. Damas, B. Pino and A. Prieto, Online
Global Learning in Direct Fuzzy Controllers, IEEE Transactions on Fuzzy
Systems, Vol. 12, N2, pp. 218 228, April 2004.
[15] O. Begovich, E.N. Sanchez and M. Maldonado, Takagi-Sugeno Fuzzy Scheme
For Real-Time Trajectory Tracking of an Underactuated Robot, IEEE
Transactions on Control Systems Technology, Vol. 10, N1, pp. 14 20,
January 2002.
[16] J. Antari, R. Iqdour and A. Zeroual, Forecasting the Wind Speed Process
Using Higher Order Statistics and Fuzzy Systems, Revue des Energies
Renouvelables, Vol. 9, N4, pp. 237 251, 2006.