PENERANGAN JALAN UMUM MENGGUNAKAN PHOTOVOLTAIC ( PV) Muamar Mahasiswa Program Studi D3 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
Jefri Lianda Dosen Jurusan Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
Syaiful Amri Dosen Jurusan Teknik Elektro Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bengkalis E-mail : -
ABSTRAK Energi alternatif merupakan Energi yang banyak dibicarakan dan dikembangkan oleh ilmuan sekarang khususnya Energi listrik. Pada saat ini energi alternatif yang banyak dikembangkan adalah tenaga angin, tenaga air, tenaga panas bumi dan tenaga surya. Diantara Energi tersebut, tenaga surya merupakan Energi yang cukup menjanjikan di Indonesia. Pendeteksi Sudut Pencahayaan PV Pada PJU Dengan Menggunakan Mikrokontroler ATmega32 merupakan suatu peralatan yang di rancang khusus untuk penerangan jalan umum baik dipedesaan maupun diperkotaan. Lampu penerangan pada alat ini menggunakan 18 buah LED dengan kapasitas Daya 0.069 watt/buah dan tegangan yang dibutuhkan 5 volt DC. Pada Tugas Akhir ini menggunakan Atmega32 sebagai pengontrol rangkaian pergerakkan arah Photovoltaic (PV). Jarak pergerakan Photovoltaic adalah 10/jam dengan tegangan Output Photovoltaic maksimum 21.67 Volt dan arus maksimum 0.61 Ampere. Kata Kunci : Photovoltaic (PV), Penerangan Jalan Umum (PJU), Mikrokontroler ATmega32
A. PENDAHULUAN Latar belakang Energi alternatif merupakan energi yang banyak dibicarakan dan dikembangkan oleh ilmuan sekarang khususnya energi listrik. Hal ini bertujuan untuk memenuhi kebutuhan dan kesediaan energi listrik yang berterusan dan berkualitas. Salah satu energi alternatif yang banyak dibicarakan dan dikembangkan adalah solar cell (photovoltaic) sumber utama dari Energi ini adalah dari panas matahari. Diantara sumber energi alternatif yang saat ini banyak dikembangkan seperti tenaga angin, tenaga air dan tenaga panas bumi, tenaga surya atau solar sel merupakan salah satu sumber energi alternatif yang cukup menjanjikan di indonesia. Suplai energi matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 1024 joule pertahun, energi setara dengan 2 1017 watt. Pada tengah hari yang cerah radiasi sinar matahari mampu mencapai 1000 watt/. Jika sebuah solar sel seluas 1 memiliki efisiensi 10 % maka solar sel tersebut mampu menyuplai tenaga listrik sebesar 100 watt. Berdasarkan data hasil pengukuran intensitas radiasi tenaga surya diseluruh indonesia yang dilakukan oleh BPPT dan sisanya BMG dari tahun 1965 hingga 1995, Indonesia mempunyai intensitas radiasi yang berpotensi untuk membangkitkan energi listrik, dengan rata-rata daya matahari yang dihasilkan sebesar 1000 watt. Oleh karna itu, dalam Tugas Akhir ini penulis akan membuat PJU tenaga
surya dengan tujuan untuk menghemat enrgi listrik. Jika dilihat dari segi kualitas dan hasil penerangan, pembangkit tenaga matahari atau lebih dikenal dengan solar sel lebih bagus jika dibandingkan dengan pembangkit yang berbahan bakar BBM, oleh karena itu pada tugas akhir ini penulis akan membuat sebuah peralatan penerangan jalan umum (PJU) tenaga surya yang dilengkapi dengan pendeteksi sudut pencahayaan pada solar sel sehingga dapat mengikuti arah pergerakan matahari secara otomatis . B. LANDASAN TEORI 1. Photovoltaic ( solar cell) Photovoltaic (solar cell) merupakan suatu alat yang berfungsi sebagai konversi energi surya menjadi energi listrik yang dihasilkan dari sinar matahari sehingga energi listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk keperluan peralatan rumah tangga ataupun keperluan lainnya. Photovoltaic cell atau lebih dikenal dengan sel surya merupakan lapisan beberapa material semikonduktor tapis, biasanya semikonduktor yang digunakan adalah silikon. Pada aplikasinya sel surya disusun sedemkian rupa sehingga membentuk sebuah panel surya. Photovoltaic ( solar cell) ) juga merupakan alat penyedia listrik yang ramah lingkungan, tanpa polusi dan limbah. Dengan menggunakan Photovoltaic, kita dapat berinteraksi langsung untuk mengurangi global warming. Keuntungan lain dengan menggunakan Photovoltaic dapat mengurangi biaya listrik di rumah karena
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 63-68
Photovoltaic menggunakan energi yang tidak pernah habis dan gratis yaitu tenaga surya. Ditampilkan pada gambar 1.
Gambar 1. photovoltaic (solar cell)
Untuk menyimpan output yang dihasilkan solar cell, maka tidak dapat dilakukan penyambungan secara langsung ke battery. Oleh karena itu di butuhkan sebuah rangkaian charger sebagai rangkaian pengisi battrey. Seperti pada gambar 2. dan gambar 3.
Gambar 3.2 Single Rangkaian charger
C. PERENCANAAN DAN REALISASI 1. Perencanaan Perencanaan merupakan suatu proses permulaan sebelum melakukan suatu pekerjaan. Pada tugas akhirni perecanaan mencakup beberapa hal yang berkaitan dengan pembuatan peratan, mulai dari perencanaan kontruksi alat, diagram blok dan skematik rangkaian. 2. Tujuan Perencanaan Perencanaan bertujuan untuk menghindari dan mengurangi kesalahan dalam pembuatan peralatan. Dengan adanya perencanaan, dapat membantu dan mempermudahkan penulis dalam pekerjaan sehingga produk yang dihasilkan dalam tugas akhir ini dapat berfungsi dan dimanfaatkan dengan baik sesuai dengan keinginan. a. Diagram Blok Opersi Kerja Alat
Gambar 2. Diagram Blok Kerja Alat
Gambar 3. Rangkaian charger
c. Perencanaan Rangkaian LDR Foto cell atau biasa disebut LDR (light dependent resistor) merupakan suatu komponen elektronika yang bekerja berdasarkan intensitas cahaya. Foto cell juga disebut foto resistor yang dalam keadaan gelap mempunyai nilai tahanan besar sedangkan apabila dalam keadaan terang nilai tahanannya turun sebanding dengan intensitas cahaya yang diterima.
Gambar 4. Rangkaian LDR (light dependent resistor)
b. Perencanaan Rangkaian Charger 64
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 63-68
d. Perencanaan Driver Motor Untuk mengatur dan mengontrol arah putaran motor servo, maka diperlukan suatu rangkaian driver motor seperti pada gambar 5.Rangkaian driver terdiri dari beberapa komponen : 1) IC L293D 2) Resistor 10 KOhm 3) Optocoupler
Gambar 5. driver motor DC
3. Perancangan Kontruksi Pada kontruksi penerangan jalan umum ini, penulis membuat desain sederhana berupa sebuah peralatan secara miniatur yang di lengkapi dengan beberapa komponen pendukung. Yang diperlihatkan pada gambar 6.
Gambar 7. Flowchart Program Mengerakkan Solar Sel (PV)
D. PENGUJIAN DAN ANALISA 1. Pengujian Pengujian merupakan suatu cara yang dilakukan untuk mendapatkan data pengujian, mengetahui hasil, kelebihan dan kekurangan pada peralatan yang telah dibuat. Dalam melakukan pengujian harus sesuai dengan fungsi dan prinsip kerja alat. Pada Tugas Akhir ini peralatan yang diuji terdiri dari solar sel, rangkaian charger, rangkaian LDR, mikrokontroler, LED, Rangkaian power, dan motor DC. 2. Pengujian Hardware Pengujian hardware pada peralatan tugas akhir ini adalah pengujian yang berkaitan dengan pengukuran tegangan, pengukuran arus dan waktu pada masing-masing komponen.
Gambar 6. kontruksi Alat
3. Pengujian Solar Sel ( PV PV) ) Pada pengujian solar sel penulis melakukan pengukuran besar tegangan dan arus output yang dihasilkan solar sel pada siang hari dan pada waktu- waktu tertentu, pengujian yang penulis lakukan mulai dari jam 06.00 pagi sampai dengan jam 18.00 sore pada posisi horizontal seperti yang perlihatkan pada tabel 4.1 dan grafik 4.1 dibawah ini. 65
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 63-68
Tabel 1. Pengujian Tegangan Solar sel (photovoltaic) Pada Posisi Horizontal
5. Pengujian Battery Pengujian Battery merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kapasitas tegangan, arus dan ketahanan battery pada saat digunakan serta untuk mengetahui lama waktu yang diperlukan untuk pengecasan secara penuh. 6. Pengujian Sensor Cahaya ( LDR LDR) ) Pengujian rangkaian LDR dilakukan pada dua keadaan yaitu keadaan gelap (malam) dan terang (siang), dalam dua keadaan tersebut penulis melakukan pengukuran tegangan output yang dihasilkan LDR dengan data yang tercantum pada tabel 3. : Tabel 3. Pengujian Rangkaian LDR
Gafik 1. Tegangan solar sel pada posisi horizontal
Bedasarkan tabel 1. dan grafik 1. diatas maka dapat disimpulkan bahwa tegangan yang tertinggi terjadi dari jam 13.00 - jam 15.00. 4. Pengujian Rangkaian Charger Untuk rangkaian charger pengujian yang dilakukan adalah memberikan tegangan tertinggi pada IC 7815 yang dihasilkan solar sel yaitu 18 volt, 19 volt dan 19.8 volt, kemudian mengukur tegangan output IC 7815 dan tegangan output rangkaian charger dengan data yang diperlihatkan pada tabel 2. dibawah ini :
7. Pengujian LED Pada LED (light emiting deode) Pengujian dilakukan dengan cara memberikan supplay 3 sampai 7 volt pada sebuah LED kemudian melihat cahaya yang dihasilkan LED dan mengukur besar arus pada masing-masing tegangan, data pengukuran tegangan dan arus pada LED diperlihatkan pada tabel 4.4 dibawah ini : Tabel 4. Pengujian LED
Tabel 2. Pengujian Rangkaian Charger
8. Pengujian Motor DC Pegujian motor DC dilakukan dengan cara memberikan tegangan 6 volt dan melakukan pengontrolan melalui Atmega32 untuk mengatur arah putaran motor yang berfungsi untuk menggerakkan solar sel sehingga Solar Sel bergerak berdasarkan program yang dibuat. Tabel dan grafik pengujian 66
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 63-68
diperlihatkan pada tabel 4.5 dan grafik 4.2 berikut ini :
Tabel 5. Pengujian Pergerakan
Gafik 2. Pergerakan motor DC
E. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan Dari hasil pembahasan dan percobaan peralatan tugas akhir yaitu, Pendeteksi Sudut Pencahayaan PV Pada PJU Menggunakan Mikrokontroler Atmega32, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut : a. Alat ini dapat digunakan untuk penerangan jalan umum baik di perkotaan ataupun dipedesaan. b. Dengan adanya peralatan penerangan jalan umum ini, dapat menghemat biaya kelistrikan. c. Lampu penerangan pada peralatan ini bekerja secara otomatis dengan memanfaatkan intensitas cahaya siang dan malam. d. Pergerakan solar sel diatur berdasarkan waktu yang dijalankan mikrokontroller,
sehingga pergerakan solar sel tersebut terjadi secara bertahap-tahap. e. Program Code Vision AVR merupakan program dasar dari prinsip kerja peralatan tugas akhir ini, program ini berfungsi untuk mengendalikan suatu sistem yang dirancang dan b. diterapkan kedalam mikrokontroler. 2. Kelebihan Dan Kekurangan Alat Dalam pembuatan suatu peralatan khususnya alat pendeteksi sudut pencahayaan pada solar ini, tidak lepas dari adanya kelebihan dan kekurangan. Adapun kelebihan dan kekurangan alat dapat dijelaskan sebagai berikut : a. kelebihan 1) Alat pendekteksi sudut pencahayaan pada solar sel ini tidak membutuhkan energi listrik dari PLN. 2) Lampu penerangan pada peralatan ini hidup dan mati secara otomatis dengan menggunakan sensor cahaya LDR. 3) Semua rangkaian yang digunakan tidak memebutuhkan tegangan dan arus yang besar untuk mengoperasikananya. 4) Pergerakan solar sel diatur berdasarkan waktu sehingga solar sel dapat tersinari matahari secarapenuh. 5) Perawatan, perbaikan mudah dan ramah lingkungan serta tidak menimbulkan polusi. b. Kekurangan Alat 1) Alat ini memiliki kekurangan ketika cuaca mendung atau hujan maka tegangan dan arus yang dihasilkan oleh solar sel akan berkurang. 2) Kapasitas battery yang digunakan tidak mencukupi untuk menghidupkan lampu penerangan selama 12 jam. 3) Efisiensi dan ketahanan komponenkomponen dan rangkaian pada alat ini dalam jangka waktu yang relatif lama belum dapat diketahui. 4) Harga solar sel (PV) jauh lebih mahal jika dibandingkan dengan komponen-komponen lainnya. 3. Saran 67
Jurnal Ilmiah Mahasiswa Volume 1, No 1, Des, 2012 hlmn 63-68
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis ingin memyampaikan beberapa saran khususnya kepada Mahasiswa/i adik tingkat : Dalam pembuatan peralatan pendeteksi sudut pencahayaan pada solar sel (PV) ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis menyarankan kepada adik-adik tingkat agar dapat melanjutkan dan mengembagkan alat ini sehingga dapat dimanfaatkan oleh masyarakat. F. DAFTAR PUSTAKA Budiman, arif. Dkk. Generation Of Electricity. Teknik tenaga listrik fakultas teknik Universitas Indonesia.2010. Raharjo, irwan. ira fitriana. Analisis Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di Indonesia. 2003. Yuliarto,brian P.hd .PJU solar cell, ITB.2009. Tjatur Widodo, Rusminto. Solar Cell Sumber Energi masa depan yang ramah lingkungan, 2003. http://www.sentex.ca/~mec1995/cir c/sensor2.htm http://www.tokoelektronika.com/tutorial/linefollo wertanpamikro.html Rochman, fathur. Ilmu pengetahuan alam.P. Sains. 2011
68
