PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

Oleh: Sidik Susilo NIM. I0407058

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET commit to user SURAKARTA 2012


digilib.uns.ac.id

PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh: Sidik Susilo NIM. I0407058

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET commit to user SURAKARTA 2012 i


digilib.uns.ac.id

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO Bismillahirrahmanirrahim tawakkaltu ‘alallahi la haulawala quwwata illa billah ‘aliyil ‘adzim Dadio uwong kui sing iso mulur nanging ra pedhot, sing iso owah ning ra pindah. (Eyang Kakung) Lakukanlah segala sesuatu dengan tenang, seneng, lan tenanan. (Ayahanda) Jenius itu terdiri dari 1% pemikiran dan 99% usaha. (Thomas Alfa Edison) Hanya Allah yang mengetahui jawaban pasti. Karena bisa jadi satu, bisa jadi seribu. Cuma, dengan akalnya manusia diperkenankan untuk berpikir, mengukur, dan mengira-ira. (Ippho Santosa) PERSEMBAHAN Karya ini kupersembahkan untuk: 1. Pertemuan dengan Dzat yang senantiasa nyawa ini berada dalam genggaman-Nya. 2. Kerinduan kepada utusan-Nya atas semua tuntunannya. 3. Bakti kepada orang tua dan keluarga yang senantiasa mendidik dan menyayangi. 4. Sahabat tercinta Mesin ’07 & KMTM FT UNS

untuk segala

kebersamaannya selama berlangsungnya perjuangan ini. commit to user

5. Orang-orang tercinta yang senantiasa mendukung, membantu, dan memapah ketika tertatih. iii


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Sidik Susilo, Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi Energi Listrik Yang Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur (Fuzzy Logic).

Pada saat ini kebutuhan energi sangat meningkat. Diantaranya adalah kebutuhan energi listrik yang semakin bertambah besar. Berbagai macam cara digunakan untuk menambah pasokan energi listrik dunia, salah satunya dengan menggunakan panel surya, namun panel surya yang biasa digunakan masih dengan cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel surya pada lintasan yang sering dilalui oleh matahari yaitu menghadap pada satu arah mata angin. Sehingga dalam penelitian ini mencoba untuk membuat sebuah solar tracker menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor), dan dengan sistem kontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Prinsip kerja dari solar tracker adalah ketika cahaya matahari menyinari LDR maka hambatan LDR menurun sehingga arus yang mengalir melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatan LDR meningkat dan arus yang mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilah yang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus dari keempat sensor digunakan sebagai masukan analog pada mikrokontroler ATMega 16 yang kemudian dikonversi ke sinyal digital dan dikonversi kembali ke sinyal analog sebagai hasil keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog dari mikrokontroler berupa tegangan 5 volt yang kemudian mengalir ke kaki base transistor yang berperan sebagai pemicu relay yang berfungsi sebagai jembatan H untuk mengendalikan motor aktuator sebagai penggerak panel surya. Dengan demikian cahaya yang diterima panel surya dapat lebih optimal dibandingkan jika panel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat. Dari penelitian menunjukkan bahwa kenaikan daya listrik yang dihasilkan solar tracker dibandingkan daya listrik yang dibangkitkan oleh panel surya tanpa kontrol fuzzy logic sebesar 12,10% pada pembebanan 10 ohm dan 2,56% pada pembebanan 100 ohm. Dengan menggunakan kontrol fuzzy logic menghasilkan efisiensi meningkat 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % pada pembebanan 100 ohm dibandingkan panel surya tanpa kontrol fuzzy logic. Kata kunci : Panel surya, LDR, Mikrokontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.

commit to user

iv


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Sidik Susilo, Solar Tracker Design To Improve The Efficiency of Electric Energy That Produced by Solar Panel Using Fuzzy Logic Method. At this time greatly increased energy needs. Among them is a need for electricity increases. Various aways used to increase the supply of electrical energy world, solar panel is an alternative options, but solar panels are commonly used manual way, that is by exposing the solar panel on a trajectory that is often passed by the sun is orientate in one direction. Thus, in this research tries to make a solar tracker using LDR (Light Dependent Resistor), and a control system using fuzzy logic (Fuzzy Logic). The working principle of solar tracker when the sun is shining on the LDR LDR resistance decreases so that the current flowing through the LDR increases. When dark LDR resistance increases and the current flowing through the LDR decreases. This phenomenon is diamanfaatkan as a light sensor. The difference of the current value of the four sensors are used as an analog input on the microcontroller ATMega 16 which was then converted into a digital signal and converted back to an analog signal as the output of the microcontroller. The analog signal from a microcontroller such as 5 volts which then flows into the leg base transistor that acts as a trigger relay that serves as a bridge for motor control actuators H as a driver of solar panels. Thus the light received by the solar panels can be more optimal than if the solar panels are only facing at one point coordinates. From the research shows that increases power output of solar tracker than the electrical power generated by the solar panels without fuzzy logic control by 12.10% at 10 ohm load and 2.56% at 100 ohm load. Using fuzzy logic control efficiencies increased 1.39% in the 10 ohm load and 0.06% at 100 ohm load compared to solar panels without fuzzy logic control. Key words: solar panels, LDR, Microcontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.

commit to user

v


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi Energi Listrik yang Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur (Fuzzy Logic).” dengan lancar tanpa halangan yang berarti. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan, bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung maupun tidak langsung, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1. Bapak Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D., dan Bapak Eko Prasetya Budiyana, ST., MT., selaku Pembimbing tugas akhir, terima kasih atas kesediaannya membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir. 2. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FT UNS sekaligus pembimbing akademis. 3. Bapak Wahyu Purwo Raharjo. S.T., M.T. selaku Koordinator tugas akhir. 4. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS. 5. Kedua orang tuaku dan kakak-kakakku yang telah membesarkanku dengan segala perhatian dan dukungannya. 6. Sahabatku angkatan 2007 yang senantiasa menjadi pengiring dalam suka, duka, teman berjuang dan atas semua kasih sayangnya selama ini. 7. Asisten Ruang Baca Jurusan Teknik Mesin FT UNS, Sanurya, Indra, Latif, dan Agus untuk semua kebersamaannya selama ini. 8. Teman-teman seperjuangan Jurusan Teknik Mesin FT UNS untuk semua bantuan dan dukungannya. to user 9. Semua pihak yang tidak dapatcommit sebutkan satu persatu, atas segala bantuannya

dalam proses penulisan skripsi ini.

vi


digilib.uns.ac.id

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan, untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas dan penulis ucapkan terima kasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Surakarta,

September 2012

Penulis

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman judul ............................................................................................................. i Halaman Pengesahan ................................................................................................. ii Motto dan Persembahan ............................................................................................ iii Abstrak ...................................................................................................................... iv Abstract ...................................................................................................................... v Kata Pengantar .......................................................................................................... vi Daftar Isi .................................................................................................................. viii Daftar Gambar ............................................................................................................ x Daftar Tabel ................................................................................................................ xi Daftar Notasi ............................................................................................................ xii Daftar Lampiran ........................................................................................................ xiii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 3 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 3 1.4 Tujuan dan Manfaat ................................................................................. 3 1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4 BAB II DASAR TEORI ...................................................................................... 5 2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 5 2.2 Sel Surya .................................................................................................. 6 2.3 Sensor Cahaya ....................................................................................... 11 2.4 Motor DC .............................................................................................. 13 2.5 Logika Kabur (Fuzzy Logic) .................................................................. 16 2.5.1. Himpunan Fuzzy ........................................................................ 16 2.5.2. Fungsi-Fungsi Keanggotaan ....................................................... 17 2.5.3. Fuzifikasi ................................................................................... 18 2.5.4. Inferensi ................................................................................... 19 2.5.5. Defuzifikasi .............................................................................. 19 2.6 ATMega 16............................................................................................. 21 2.7 Software Mikrokontroler ATMega ........................................................ 24 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................ 3.2 Bahan dan Alat Penelitian ..................................................................... 3.3 Prosedur Penelitian ................................................................................ 3.3.1. Persiapan penelitian................................................................... 3.3.2. Pengambilan data penelitian...................................................... 3.4 Analisa Data .......................................................................................... 3.5 Diagram alir penelitian ..........................................................................

25 25 25 27 28 28 29 30

BAB IV DATA DAN ANALISAcommit ........................................................................ 31 to user 4.1 Simulasi dengan Matlab ........................................................................ 31 4.2 Solar Tracker ......................................................................................... 33 4.3 Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan viii


digilib.uns.ac.id

dengan Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturan dengan Fuzzy Logic ................................................................................ 34 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 42 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 42 5.2 Saran ....................................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 43 LAMPIRAN ............................................................................................................. 45

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kurva I-V pada panel surya.................................................................... 7 Gambar 2.2 Grafik hubungan temperatur sel surya terhadap tegangan (V) ............. 9 Gambar 2.2 Grafik hubungan radiasi matahari terhadap arus listrik (I) ................. 10 Gambar 2.3 Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar.......................................... 11 Gambar 2.4 LDR dan rangkaian sensor cahaya ...................................................... 12 Gambar 2.5 Letak sensor cahaya pada Solar Cell.................................................... 12 Gambar 2.6 Letak sensor cahaya ............................................................................ 12 Gambar 2.7 Skema rangkaian H-Bridge ................................................................. 14 Gambar 2.8 Arah putaran motor DC....................................................................... 14 Gambar 2.9 Arah putaran motor berlawanan .......................................................... 15 Gambar 2.10 Sinyal PWM ........................................................................................ 15 Gambar 2.11 Rangkaian pengendali kecepatan motor ............................................. 15 Gambar 2.12 Grafik fungsi Sigmoid .......................................................................... 17 Gambar 2.13 Grafik fungsi Phi ................................................................................. 17 Gambar 2.14 Grafik fungsi segitiga .......................................................................... 18 Gambar 2.15 Grafik fungsi trapesium........................................................................ 18 Gambar 2.16 Blok diagram mikrokontroler ATMega16 ........................................... 22 Gambar 2.17 Susunan pin mikrokontroler ATMega16............................................. 23 Gambar 3.1 Panel surya .......................................................................................... 25 Gambar 3.2 (a) Pyranometer, (b) Pemasangan pyranometer ................................... 26 Gambar 3.3 Rheostat ................................................................................................ 26 Gambar 3.4 Multimeter ............................................................................................ 26 Gambar 3.5 Termometer infra merah....................................................................... 27 Gambar 3.6 Relative humidity meter........................................................................ 27 Gambar 3.7 Posisi matahari ..................................................................................... 28 Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E 948-95 (ASTM)................................................................................... 29 Gambar 3.9 Diagram alir penelitian........................................................................ 30 Gambar 4.1 FIS editor............................................................................................. 31 Gambar 4.2 Membership function masukan............................................................ 31 Gambar 4.3 Membership function keluaran ............................................................ 32 Gambar 4.4 Rule viewer .......................................................................................... 32 Gambar 4.5 Surface viewer ..................................................................................... 33 Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm....................................................................................................... 38 Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm............................................................................................... 39 Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm....... 40 commitantara to user Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi panel tanpa pengaturan dan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm........................................................................... 41

x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 4.1

Potensi sumber daya energi surya di Indonesia..................................... 8 Tabel daya dan efisiensi kedua panel panel surya............................... 36

commit to user

xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI

A

: Luas permukaan panel surya (m2)

FF

: Fill Factor

Imp

: Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere)

Ir

: Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)

Isc

: Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere)

Pin

: Daya input (Watt)

Pout

: Daya output (Watt)

Voc

: Tegangan tanpa beban (Volt)

Vmp

: Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt)

η

: Efisiensi panel surya

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. ATURAN POKOK FUZZY LOGIC ............................................... 46 Tabel 1. Aturan pokok fuzzy logic...................................................................... 46 LAMPIRAN 2. DATA PENGAMATAN PANEL SURYA ..................................... 49 Tabel 2. Data pengukuran panel surya tanpa kendali fuzzy logic....................... 49 Tabel 3. Data pengukuran panel surya menggunakan kendali solar tracker dengan metode fuzzy logic ....................................................... 51 LAMPIRAN 3. PEMROGRAMAN MIKROKONTROLER.................................... 54

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Dewasa ini kecerdasan buatan (Artificial Intellegence) berkembang pesat.

Hampir setiap alat yang diciptakan bertujuan untuk mempermudah pekerjaan manusia sudah dilengkapi dengan perangkat yang menggunakan kecerdasan buatan. Dengan kecerdasan buatan, alat yang dibuat bisa lebih optimal dalam menyelesaikan tugasnya. Alat-alat tersebut mampu berkerja secara otomatis, sehingga sangat membantu manusia dalam menyelesaikan pekerjaannya. Di bidang teknik, penggunaan kecerdasan buatan banyak dipakai untuk analisis peramalan. Teknik yang sering digunakan adalah teknik jaringan saraf tiruan (JST). Di bidang energi misalnya teknik JST ini telah sukses dimanfaatkan untuk metode pengaturan penggunaan tenaga listrik dalam upaya penghematan bahan bakar pembangkit (Nugroho, 2006). Selain itu aplikasi jaringan saraf tiruan untuk kontrol antilockbreaking system (ABS) pada pesawat terbang (Felicia, 2004). Kecerdasan buatan juga dipakai dalam sistem pengaturan misalnya pengaturan putaran motor dengan menggunakan fuzzy logic (Resmana dkk,1999), pengaturan suhu dan kelembaban dengan menggunakan fuzzy logic (Darjat, 2008). Kecerdasan buatan meliputi Searching, Reasoning, Planning, dan Learning. Masing-masing dari keempat tipe itu berbeda-beda dalam fungsinya walaupun bisa saling menggantikan. Dalam penelitian ini hanya akan dipakai salah satu dari keempatnya yaitu Reasoning. Fuzzy

logic adalah salah satu sistem kecerdasan

buatan tipe reasoning. Di antara sistem kontrol cerdas yang berkembang pesat, sistem kontrol fuzzy termasuk dalam sistem kontrol cerdas yang semakin populer. Metode pengendalian dengan logika fuzzy

mempunyai kelebihan dibandingkan

dengan jenis pengendalian lainnya, diantaranya adalah tidak diperlukannya model matematik yang eksplisit dan algoritma pengendaliannya sangat sederhana (Rohmanuddin ,1997). Fuzzy

logic pertama kali dikenalkan oleh Lotfi Zadeh,

seorang profesor di University of California di Berkeley. commit to user Fuzzy logic sudah banyak diaplikasikan dibidang teknik diantaranya pada mesin cuci, kamera yang bisa memfokuskan secara otomatis, kontrol sistem 1


digilib.uns.ac.id

2

transmisi pada mobil dengan model terbaru, sistem pendaratan otomatis untuk pesawat terbang, kontrol helikopter otomatis, sistem AC otomatis, kontrol motor sinkron, dll. Krisis

energi

adalah

suatu

permasalahan

yang

sedang

hangat

diperbincangkan oleh khalayak umum pada saat ini. Dimana sumber energi utama yang telah digunakan selama ini sumber energi bahan bakar fosil yang ketersediaannya semakin menipis. Sehingga para ilmuan berlomba-lomba untuk memanfaatkan sumber energi yang dapat dimanfaatkan. Energi surya merupakan pilihan alternatif dalam penanggulangan permasalahan ini. Potensi energi matahari di Indonesia dapat dimanfaatkan sepanjang hari, hal ini sangat menguntungkan untuk membangkitkan energi listrik dengan menggunakan sel surya. Daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan intensitas energi surya ketika mencapai permukaan bumi berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi sel surya 10 %. Dengan demikian untuk memperoleh daya sebesar 1000 watt diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala pemanfaatan sel surya yang memerlukan lahan yang sangat luas. Maka penempatan sel surya secara terintregasi pada bangunan komersial menjadi lebih efisien dan estetis. Penempatan sel surya pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada bagian atap bangunan atau pada bagian sisi-sisi bangunan komersial tersebut. Perkiraan dengan pemanfaatan sel surya di bangunan komersial dapat menanggulangi krisis energi khususnya energi listrik. Oleh karena itu, penempatan sel surya pada suatu bangunan komersil sebagai bangunan hemat energi. Namun, sel surya yang biasa digunakan masih mengadopsi cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel surya pada lintasan yang sering dilalui matahari (menghadap satu arah mata angin) (Rahardjo dkk, 2008). Sehingga dalam proyek akhir ini penulis mencoba untuk membuat sebuah solar tracker dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor), dan dengan sistem kontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Cara kerja alat ini adalah pada saat power supply dihidupkan, chip mikrokontroler beroperasi dan memberikan pulsa ke sensor LDR, dan sensor LDR mulai mencari datangnya cahaya yang terkuat. Kemudian sensor memberikan informasi kepada mikrokontroler untuk menyalakan motor dan menggerakkan tiang penyangga panel commit to user surya pada titik koordinat yang telah diinformasikan sensor LDR pada


digilib.uns.ac.id

3

mikrokontroler. Dengan demikian cahaya yang diterima sel surya dapat lebih optimal dibandingkan jika sel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat. 1.2

Rumusan masalah Bagaimana kontrol kecerdasan buatan dengan logika kabur (fuzzy logic)

mampu memberikan solusi pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel sel surya. 1.3

Batasan masalah Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut ini : 1.

Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor).

2.

Dalam menggerakkan lintasan solar tracker digunakan motor DC.

3.

Pergerakan solar tracker dengan dua derajat kebebasan.

4.

Penggunaan mikrokontroler sebagai komparator sinyal inputan terhadap outputan.

5.

Fill Factor (FF) diabaikan.

6.

Pengujian dilakukan menggunakan rheostat pada pembebanan 10 ohm dan 100 ohm.

1.4

Tujuan dan Manfaat Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk : 1.

Mengetahui peningkatan daya listrik yang dihasilkan panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode fuzzy logic.

2.

Mengetahui

peningkatan

efisiensi

dari

sebuah

panel

surya

menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode fuzzy logic.

commit to user


digilib.uns.ac.id

4

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1.

Diketahui bagaimana logika kabur (fuzzy logic) mampu memberikan solusi dalam pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel surya.

2.

Terbangun sebuah kecerdasan buatan (AI) berdasarkan logika kabur (Fuzzy Logic) yang mampu mengoptimalkan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel surya.

1.5

Sistematika Penulisan Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : BABI

: Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II

: Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan kontrol dengan fuzzy logic dan solar tracker yang diaplikasikan terhadap panel surya, dan teori tentang kontrol dengan fuzzy logic.

BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan pengambilan data. BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, dan analisa hasil pengujian. BAB V

: Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka Aissaoi, dkk (2007) membuat simulasi fuzzy logic untuk kontrol motor

sinkron yang mempunyai hasil yang baik tanpa overshoot dan tidak terpengaruh oleh beban gangguan. Sehingga dengan menerapkan fuzzy logic untuk kontrol akan membuat mesin sinkron mempunyai performa yang paling baik. Amien Rahardjo, dkk. (2008). Melakukan penelitian tentang potensi energi matahari di Indonesia. Daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan intensitas matahari ketika mencapai permukaan bumi berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi sel surya 10 %. Dengan demikian untuk memeperoleh daya sebesar 1000 watt diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala pemanfaatan sel surya secara terintegrasi pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada atap bangunan atau pada bagian sisi-sisi bangunan komrersial tersebut. Perkiraan dengan pemanfaatan sel surya di bangunan komersial dengan luas bangunan 500 m2 akan membangkitkan energi listrik sekitar 87 MWh per tahun. Errahmani (2009) meneliti penggunaan fuzzy logic control untuk green house mereka mendapatkan hasil bahwa penggunaan fuzzy logic control untuk variabel iklim adalah cara yang baik untuk menghemat energi dan mengurangi kompleksitas kontrol. Barsoum (2009) melakukan penelitian tentang sistem solar tracker dengan dua derajat kebebasan dengan detektor cahaya matahari menggunakan photocells. Sirkuit kontrol utama untuk solar tracker menggunakan mikrokontroler PIC16F84A. Mikrokontroler ini diprogram untuk mendeteksi sinar matahari yang mengenai photocells dan kemudian mengaktuasi motor untuk mengatur posisi dari panel surya sehingga dapat menerima cahaya matahari secara maksimum. Pattanasethanon (2010) melakukan penelitian tentang pengoptimalan kontrol dengan menggunakan dua derajat kebebasan yang didesain untuk solar tracker. Detektor cahaya yang digunakan berupa phototransistor dengan dibatasi commit to user oleh sebuah sekat yang menimbulkan bayangan yang kemudian menutupi phototransistor dari sinar datang matahari secara langsung. Hal ini bertujuan agar 5


digilib.uns.ac.id

6

didapat koordinat tegak lurus antara sinar matahari dan panel surya. Mekanisme solar tracker ini senantiasa melakukan tracking terhadap matahari setiap 10 menit, dengan respon pergerakan 37o tiap detik. Dengan demikian masih diperlukan penyempurnaan dalam perancangan solar tracker menggunakan dua derajat kebebasan. Sistem kontrol yang berorientasi pada intensitas cahaya matahari dengan menggunakan metode logika kabur (Fuzzy Logic) agar energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat maksimal. 2.2

Sel Surya Sel surya atau photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri

dari sebuah wilayah besar dioda P-N junction. Di mana, ketika terkena cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik. Secara sederhana sel surya terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe P dan N (P-N junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran elektron, aliran elektron ini disebut dengan aliran listrik. Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi energi listrik adalah absorber (penyerap). Sel-sel silikon terkena sinar matahari, maka photon-photon yang jatuh sekitar P-N akan menghasilkan pasangan-pasangan elektron lubang. Elektronelektron akan cederung untuk berjalan ke arah silikon tipe N, sedangkan lubang akan cenderung untuk berjalan ke arah daerah yang bermuatan positif. Bila wilayah positif dan negatif diberi sambungan listrik, maka dapat mengalir arus listrik dalam sambungan itu. Besarnya arus listrik atau tenaga listrik yang diperoleh tergantung antara lain dari jumlah energi cahaya yang mencapai sel-sel silikon dan tergantung dari luas permukaan sel. Daya yang diterima (Pin) sel surya sangat tergantung oleh intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas sel surya tersebut, yang dinyatakan melalui persamaan 2.1. Pin = Ir x A di mana: Pin : Daya Input akibat radiasi matahari (Watt) commit to user Ir : Intensitas radiasi matahari (Watt/m2) A

: Luas area permukaan panel surya (m2)

(2.1)


digilib.uns.ac.id

7

Karakteristik sel surya saat disinari dinyatakan dalam karakteristik arus hubung singkat (Isc) dan tegangan tanpa beban (Voc). Isc adalah arus listrik maksimum pada nilai tegangan sama dengan nol, sedangkan Voc adalah kondisi dimana tidak ada arus yang dapat mengalir sehingga tegangan maksimum.

Gambar 2. 1 Kurva I-V pada panel surya (Usman 2001)

Titik pada kurva I-V (Vmp, Imp) yang menghasilkan arus dan tegangan maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karakteristik penting lainnya dari sel surya yaitu Fill Factor (FF), dengan persamaan dibawah ini: FF =

(2.2)

Sedangkan untuk besarnya daya yang dibangkitkan panel surya (Pout) yaitu perkalian tegangan yang dihasilkan oleh panel surya (Voc), arus hubung singkat (Isc), dan Fill Factor (FF) yang dihasilkan oleh panel surya dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2.2. Vmp x Imp = Voc x Isc x FF

(2.3)

Pout = Voc x Isc x FF

(2.4)

di mana: Vmp: Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt) Imp : Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere) commit to user Pout : Daya yang dibangkitkan oleh panel surya (Watt) Voc : Tegangan tanpa beban (Volt)


digilib.uns.ac.id

8

Isc : Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere) FF : Fill Factor Nilai FF dapat diperoleh dari persamaan 2.5. FF = Voc – ln (Voc + 0,72) / Voc + 1

(2.5)

Efisiensi yang terjadi pada sel surya merupakan perbandingan daya yang dapat dibangkitkan oleh panel surya dengan energi input yang diperoleh dari radiasi matahari. η =

%

(2.6)

η =

x 100 %

(2.7)

Sehingga efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:

di mana: η

: Efisiensi konversi (%)

Indonesia memiliki potensi energi surya yang cukup besar, hal ini dikarenakan hampir sepanjang tahun seluruh wilayah Indonesia terkena radiasi matahari. Seperti ditunjukkan pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Potensi sumber daya energi surya di Indonesia (Direktorat Jenderal Listrik dan Pengembangan Energi)

No

Kota

Provinsi

Radiasi Rata-Rata (kWh/m2)

1

Banda Aceh

Aceh

4.1

2

Palembang

Sumatera Selatan

4.95

3

Menggala

Lampung

5.23

4

Rawasragi

Lampung

4.13

5

Jakarta

Jakarta

4.19

6

Bandung

Jawa Barat

5.15

7

Lembang

Jawa Barat

4.32

8

Citius, Tanggerang

Jawa Barat

2.56

9

Darmaga, Bogor

Jawa Baratto user commit

4.45

10

Serpong, Tanggerang

Jawa Barat

5.49


digilib.uns.ac.id

9

11

Semarang

Jawa Tengah

4.30

12

Surabaya

Jawa Timur

4.50

13

Kenteng, Yogyakarta

Yogyakarta

5.26

14

Denpasar

Bali

4.55

15

Pontianak

Kalimantan Barat

4.80

16

Banjarbaru

Kalimantan Selatan

4.57

Pengoperasian sel surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada faktor berikut: 1. Ambient air temperature. Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur 0

sel tetap normal (pada 25 C). Kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan (Voc). 0

Setiap kenaikan temperatur sel surya 10 Celsius (dari 25 C) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan 0

melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur sel per 10 C. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Grafik Hubungan Temperatur Sel Surya Terhadap Tegangan (V) (Rahardjo, 2008)

2. Radiasi matahari. Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan. Seperti commit to user ditunjukkan pada Gambar 2.3.


digilib.uns.ac.id

10

Gambar 2.3 Grafik Hubungan Radiasi Matahari Terhadap Arus Listrik (I) (Rahardjo, 2008)

3. Kecepatan angin bertiup. Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik sel surya dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik sel surya. Hal ini dapat mengakibatkan kestabilan suhu panel surya sehingga dapat beroperasi secara maksimum. 4. Keadaan atmosfir bumi. Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, kelembapan udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus listrik dari deretan sel surya. 5. Orientasi panel atau larik sel surya. Orientasi dari rangkaian sel surya (larik) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel surya dapat menghasilkan energi maksimum. Sudut orientasi (tilt angle) dari panel surya juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum. 6. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari. Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel sel surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000 2

2

W/m atau 1 kW/m . Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel sel surya dibutuhkan (bidang panel sel surya terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4. commit to user


digilib.uns.ac.id

11

Gambar 2.4 Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar (Rahardjo, 2008)

Panel sel surya pada equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang optimum. 2.3

Sensor Cahaya Sensor cahaya yang digunakan dalam penelitian ini merupakan LDR

kepanjangan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resitor yang mempunyai koefisien temperatur negatif, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya. LDR dibentuk Cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanime proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi. CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap panjang gelombang dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut dinamakan karakteristik respon spektrum. CDS banyak digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik (AC) dibandingkan dengan photo transistor dan photo dioda. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5. commit to user


digilib.uns.ac.id

12

Gambar 2.5 LDR dan Rangakaian Sensor Cahaya Pada penelitian ini empat buah sensor yang diletakkan sedemikian rupa agar mempermudah dalam penetuan koordinat cahaya matahari datang yang diletakan pada empat penjuru tepi panel surya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Letak Sensor Cahaya Pada Solar Cell

commit to user

Gambar 2.7 Letak Sensor Cahaya


digilib.uns.ac.id

13

Dengan metode peletakkan sensor cahaya seperti Gambar 2.6 dan Gambar 2.7 diharapkan cahaya matahari yang datang menerpa panel surya dari segala arah dapat tertangkap sempurna. 2.4

Motor DC Motor arus searah (motor DC) merupakan salah satu jenis motor listrik yang

paling awal digunakan dalam industri dan ke depan mesin ini akan tetap digunakan karena karakteristik pengaturannya yang baik. Dalam motor DC, stator merupakan tempat kumparan medan (field winding) dan rotor merupakan tempat rangkaian jangkar (armature winding). Prinsip kerja dari motor DC adalah bahwa arah medan magnet rotor akan selalu berusaha untuk berada pada posisi yang berlawanan arah dengan arah medan magnet stator. Ini mengikuti sifat magnet bahwa jika magnet yang berlawanan arah didekatkan satu sama lain mereka akan saling tarik menarik dan sebaliknya, magnet yang searah akan saling tolak. Dalam mesin DC, arah medan magnet stator adalah tetap, sehingga untuk menjaga kontinyuitas momen putar rotor maka arah medan magnet rotor harus menyesuaikan/dirubah. Untuk menciptakan efek perubahan arah medan rotor ini dilakukan dengan merubah arah aliran arus yang mengalir dalam rangkaian jangkar. Perubahan aliran arus rotor ini dilakukan dengan menghubungkan rangkaian jangkar dengan sumber tegangan luar melalui sikat (brush) yang dilengkapi dengan komutator. Cincin komutasi ini berfungsi sebagai alat untuk menjaga agar posisi medan jangkar selalu optimum dalam menghasilkan momen putar. Dalam motor DC, medan stator bisa dibangkitkan dengan magnet permanen atau elektromagnetis. Dan arah kutub pada motor DC dapat dirubah dan dengan menggunakan rangkaian HBridge sebagai pengendali. H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai “Jembatan H”, adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengan dua jalur yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti huruf “H” (dengan motor berada pada garis horizontal). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8.

commit to user


digilib.uns.ac.id

14

Gambar 2.8 Skema Rangkaian H-Bridge

Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4). Ketika saklar satu dan dua diaktifkan (saklar 3 dan 4 dalam keadaan off), maka terminal motor a akan mendapatkan tegangan (+) dan terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini menyebabkan motor bergerak maju (atau searah jarum jam). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Arah Putaran Motor DC Sedangkan sebaliknya, bila saklar 1 dan 2 dalam keadaan off, saklar 3 dan 4 dalam keadaan aktif, maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b akan mendapatkan tegangan (+), dan hal ini dapat menyebabkan berubah arah putar motor, menjadi bergerak mundur (atau berlawanan dengan arah jarum jam). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.10. commit to user


digilib.uns.ac.id

15

Gambar 2.10 Arah putaran Motor Berlawanan Jarum Jam Metode yang paling mudah untuk pengaturan kecepatan motor DC adalah dengan menggunakan metode pengaturan Pulse Width Modulation (PWM).

Gambar 2.11 Sinyal PWM Kecepatan motor sebanding dengan besarnya Duty Cycle dengan kecepatan motor DC sehingga tinggi Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor tinggi, semakin rendah Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor rendah.

Gambar 2.12 Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor Sinyal PWM yang digunakan untuk menghasilkan pengaturan kecepatan commit to user motor DC dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler.


digilib.uns.ac.id

16

2.5

Logika Kabur (fuzzy logic) Logika Kabur adalah peningkatan dari logika boolean yang berhadapan

dengan konsep kebenaran sebagian. Dimana logika klasik menyatakan bahwa segala hal dapat diekspresikan dalam istilah binari (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau tidak). Fuzzy logic menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran. Dengan fuzzy logic memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan dari hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti “sedikit”, “lumayan”, dan “sangat”. Hal ini berhubungan dengan set fuzzy logic dan teori kemungkinan. Metode ini diperkenalkan oleh Dr. Lutfi Zadeh dari Universitas California, Berkeley 1965. Fuzzy logic adalah logika kabur yang berbeda dengan logika tegas (crisp). Perbedaan dari fuzzy logic dengan logika tegas adalah bila logika tegas mempunyai nilai yang jelas yang membatasi dari satu himpunan dengan himpunan yang lain, sedangkan fuzzy logic tidak memiliki nilai yang jelas untuk membedakan satu himpuan dengan himpunan yang lain, misalnya : seseorang dikatakan tinggi jika mempunyai tinggi lebih dari 170cm. Kalau dengan menggunakan logika tegas orang yang mempunyai tinggi 100 cm dan 169 cm dikatakan orang yang pendek, sedangkan orang yang tingginya 171cm adalah orang yang tinggi padahal cuma selisih 2 cm saja. Fuzzy logic mempunyai batasan yang tidak jelas, jika orang mempunyai tinggi 169 cm tidak langsung dikatakan pendek, tapi dia mempunyai unsur tinggi berapa persen dan unsur pendek berapa persen tergantung dari fungsi yang dipakai (Naba, 2009). Fuzzy logic terdiri dari beberapa unsur yaitu: 2.5.1

Himpunan Fuzzy Himpunan fuzzy adalah sebuah himpunan dimana fungsi keanggotaannya

memiliki derajat keanggotaan tertentu dengan nilai antara 0% hingga 100%. Himpunan fuzzy mendasari konsep fuzzy logic yang menyatakan bahwa kebenaran dari sembarang pernyataan hanyalah masalah derajat. commit to user


digilib.uns.ac.id

17

2.5.2

Fungsi-fungsi Keanggotaan Di dalam sistem kontrol fuzzy, fungsi kenggotaan memiliki peranan yang

sangat penting untuk mempresentasikan masalah dan menghasilkan keputusan secara akurat. Fungsi keanggotaan hendaknya dibuat oleh orang yang ahli dibidang yang akan dibuat kontrol. Contohnya jika membuat pengering hendaknya fungsi keanggotaan dibuat oleh orang yang ahli dalam bidang pengering. Terdapat banyak fungsi keangotaan diantaranya: 2.5.2.1 Fungsi Sigmoid Seperti namanya fungsi ini berbentuk sigmoid seperti huruf S. Setiap nilai x (anggota crisp set) dipetakan ke dalam interval [0,1]. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Grafik Fungsi Sigmoid (Naba, 2009) 2.5.2.2 Fungsi Phi Disebut fungsi phi karena mempunyai bentuk seperti symbol phi. Pada fungsi ini hanya terdapat satu nilai x yang berderajat keanggotaan sama dengan 1. Adapun bentuk dari grafik fungsi phi diperlihatkan pada Gambar 2.14.

commit to user

Gambar 2.14 Grafik Fungsi Phi (Naba, 2009)


digilib.uns.ac.id

18

2.5.2.3 Fungsi Segitiga Fungsi segitiga mempunyai bentuk segitiga dengan keanggotaan yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu adalah satu. Adapun grafik dari fungsi segitiga diperlihatkan pada Gambar 2.15.

Gambar.2.15 Grafik Fungsi Segitiga (Naba, 2009) 2.5.2.4 Fungsi Trapesium Fungsi trapesium berbentuk trapesium sehingga keangggotaan yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu lebih dari satu buah. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.16.

Gambar.2.16 Grafik Fungsi Trapesium (Naba, 2009) 2.5.3

Fuzifikasi Masukan-masukan yang nilai kebenarannya bersifat pasti (crisp input)

dikonversi ke bentuk fuzzy input, yang berupa nilai linguistik yang simantiknya ditentukan berdasarkan fungsi keanggotaan. commit to user


digilib.uns.ac.id

19

2.5.4

Inferensi Inferensi melakukan penalaran menggunakan fuzzy input dan fuzzy rules

yang telah ditentukan sehingga menghasilkan fuzzy output. Terdapat 2 sistem inferensi pada fuzzy logic yang biasa dipakai dalam pengaturan. yaitu: 2.5.4.1 Model Mamdani Pada model ini, aturan inference didefinisikan sebagai: If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y is B. Di mana, A1 …….. An dan B adalah nilai-nilai linguistik (fuzzy set) dan “x1 adalah A1 ” menyatakan bahwa variable x 1 adalah anggota fuzzy set A1. 2.5.4.2 Model Sugeno Model ini juga sebagai Takagi-Sugeno-Kang(TSK) model, yaitu suatu model dari varian dari model Mamdani. Model ini menggunakan aturan yang berbentuk: If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y =f(x1…………,xn) Di mana, f bisa berupa sembarang fungsi dari variable-variabel input yang nilainya berada dalam interval variable output. 2.5.5

Defuzifikasi Defuzifikasi adalah langkah terakhir dalam suatu sistem fuzzy logic

dimana tujuannya adalah mengkonversi setiap hasil dari inferensi engine yang diekspresikan dalam bentuk fuzzy set ke suatu bilangan real. Terdapat beberapa metode defuzifikasi yaitu:

commit to user


digilib.uns.ac.id

20

2.5.5.1 Centroid metode Metode ini disebut juga sebagai center of area atau center of grafity. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.8. =

∫ ( ) ∫ ( )

(2.8)

Fungsi integral diatas bisa diganti dengan fungsi jumlah jika y bernilai diskrit, sehingga menjadi: =

∑ ( ) ∑ ( )

(2.9)

Dimana y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari y. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy mamdani. 2.5.5.2 Heigh metode Metode ini juga sebagai prinsip keanggotaan maksimum karena metode ini secara sederhana memilih nilai crisp yang memiliki derajat keanggotaan maksimum. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy tipe sugeno. 2.5.5.3 First of maxima Metode ini juga merupakan generalisasi dari heigh metode untuk kasus dimana fungsi keanggotaan output memiliki lebih dari satu nilai maksimum. 2.5.5.4 Mean-Max Metode Metode ini merupakan generalisasi dari heigh metode untuk kasus dimana terdapat lebih dari satu nilai crisp yang memiliki derajat keanggotaan maksimum. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.10. + = 2 commit to user

(2.10)


digilib.uns.ac.id

21

Dimana m adalah nilai crisp yang paling kecil dan M adalah nilai crisp yang paling besar. 2.5.5.5 Weighted Average Metode ini mengambil nilai rata-rata dengan menggunakan pembobotan berupa derajat keanggotaan. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.11. =

( ) ( )

(2.11)

Dimana, y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari nilai crisp. 2.6

ATmega16 Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan

aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler ATmega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, I2C,dll). Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi ATmega16: 1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz. 2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 byte, dan SRAM 1Kbyte. 3. Saluran Port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register 5. User interupsi internal dan eksternal commit to user 6. Port USART sebagai komunikasi serial 7. Konsumsi daya rendah (DC 5V)


digilib.uns.ac.id

22

8. Fitur peripheral, yang terdiri dari: a.

Tiga buah Timer/Counter dengan perbandingan 

2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah dan Mode Compare.



1 (satu) buah

Timer/Counter 16 bit dengan

Prescaler

terpisah, Mode Compare dan Mode Capture. b.

Real Time Counter dengan osilator tersendiri

c.

4 channel PWM

d.

8 channel, 10-bit ADC 

8 single-ended Channel



7 differential Channel hanya pada kemasan TQFP



2 differential Channel dengan Programmable Gain 1x, 10x, atau 200x

commit to user Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)


digilib.uns.ac.id

23

Susunan pin-pin mikrokontroler ATMega16 ditunjukkan pada gambar 2.18 berikut :

Gambar 2.18 Susunan pin mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)

Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 44 pin DIP (Dual In-line Package) dapat dilihat pada Gambar 2.18. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATMega16 sebagai berikut: 1.

Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

2.

GND merupakan pin Ground.

3.

Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC.

4.

Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0, AIN0/INT2, T1, T0, T1/XCK.

5.

Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS, TCK, SDA, SCL.

6.

Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin dengan fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B, OC1A, ICP1.

7.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset commit to user mikrokontroler.

8.

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.


digilib.uns.ac.id

24

2.7

9.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10.

AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Software Mikrokontroler ATMega16 Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program untuk

diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan bahasa C. Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level language (assembler) dan high level language (C, Basic, Pascal, JAVA, dll) tergantung compiler yang digunakan. Bahasa assembler pada mikrokontroler AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika telah menguasai pemrograman satu jenis mikrokontroler AVR, maka akan dengan mudah untuk memprogram mikrokontroler AVR jenis lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari daripada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibandingkan bahasa assembler yaitu penyusunan program akan lebih sederhana dan mudah pada proyek yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua operasi yang dapat dikerjakan oleh bahasa mesin. Code Vision AVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan program generator. Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangnya, Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator, dan library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur commit to user AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded).


digilib.uns.ac.id

25

Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi-fungsi matematik, manipulasi string, pengaksesan memori dan sebagainya). Code Vision AVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam pemrograman antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam aplikasi kontrol. Beberapa fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsifungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya. Untuk memudahkan pengembangan program aplikasi, Code Vision AVR juga dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain menu-menu pilihan yang umum dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows, Code Vision AVR ini telah mengintegrasikan perangkat lunak downloader yang bersifat in system programmer yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke dalam sistem memori mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Selain itu, Code Vision AVR juga menyediakan sebuah fitur yang dinamakan dengan code generator atau Code Wizard AVR. Secara praktis, fitur ini sangat bermanfaat membentuk sebuah kerangka program (template), dan juga memberi kemudahan bagi programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang terdapat pada mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan code generator, karena perangkat lunak Code Vision ini akan membangkitkan kode-kode program secara otomatis setelah fase inisialisasi pada jendela Code Wizard AVR.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III METODE PENELITIAN

6.1

Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2012 sampai bulan Juni 2012.

Penelitian ini bertempat di Laboratorium Listrik dan Elektronika Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2

Bahan dan Alat Penelitian Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a.

Panel surya Spesifikasi panel surya yang dipakai adalah: i.

Daya keluaran maksimum 60W

ii.

Tegangan keluaran maksimum 17,4V

iii.

Arus keluaran maksimum 3,45A

iv.

787x671x46mm dimensi panel

Gambar 3.1 Panel surya

b.

Komponen induk i.

Mikrokontroler ATmega 16

ii.

Sensor cahaya LDR

iii.

Inverter 12 V to 32 V

iv.

Regulator baterai

v.

to user Baterai 12 V 6 commit Ah

vi.

Motor aktuator 32 V

25


digilib.uns.ac.id

26

c.

Instrumen dan alat tambahan i. Pyranometer Untuk mengukur intensitas radiasi matahari digunakan pyranometer. Pyranometer ini dipasang sejajar diantara kedua panel surya dengan ketinggian ± 80 cm untuk mengukur intensitas radiasi matahari yang diterima oleh kedua panel surya.

(a)

(b)

Gambar 3.2 (a) Pyranometer ; (b) Pemasangan pyranometer

ii. Rheostat 100 Ohm Alat ini digunakan sebagai beban dalam pengukuran energi listrik yang dihasilkan oleh kedua panel surya.

Gambar 3.3 Rheostat

iii. Multimeter Multimeter digunakan untuk mengukur arus dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh panel surya.

commit to user Gambar 3.4 Multimeter


digilib.uns.ac.id

27

iv. Termometer infra merah Termometer infra merah berfungsi untuk mengukur suhu permukaan panel surya.

Gambar 3.5 Termometer infra merah

v. Relative humidity meter Relative humidity meter digunakan untuk mengukur kelembapan udara dan suhu lingkungan sekitar pada saat penelitian.

Gambar 3.6 Relative humidity meter

3.3

Prosedur Penelitian Peralatan utama penelitian terdiri dari dua panel surya, yakni panel surya

yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic yang dihadapkan ke arah matahari mengacu data posisi matahari pada tanggal penelitian berlangsung. Hal ini bermaksud untuk mengetahui perbandingan daya dan efisiensi yang dihasilkan oleh kedua panel surya. commit to user


digilib.uns.ac.id

28

3.3.1 Persiapan Penelitian Sebelum melaksanakan pengambilan data penelitian, langkah persiapan yang harus dilakukan adalah sebagai beikut: 1.

Membuat rangkaian sensor cahaya ADC (Analog to Digital Converter) dengan menggunakan LDR.

2.

Membuat rangakaian induk sebagai basis data pemograman, kalibrasi dan pengolah data digital dari rangkaian sensor yang terhubung dengan driver motor aktuator.

3.

Menghubungkan rangkaian sensor dan rangkaian induk untuk melakukan pengolahan data digital.

4.

Menghubungkan hasil pembacaan sensor cahaya dari rangkaian induk dengan LED untuk mengetahui sensor bekerja dengan baik.

5.

Melakukan uji coba pembacaan keempat sensor dengan lampu pijar untuk penyesuaian dengan gerakan motor aktuator.

3.3.2 Pengambilan Data Penelitian Setelah pembacaan sensor cahaya LDR telah sesuai dengan pergerakan motor aktuator maka langkah selanjutnya adalah sebagai berikut: 1.

Memposisikan kedua panel surya sejajar ± 80 cm dari lantai, yakni panel surya yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic, berikut pyranometer.

2.

Memposisikan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic berdasarkan posisi matahari pada tanggal dan pukul 12.00 WIB pengambilan data.

commit to user Gambar 3.7 Posisi matahari (http://sunposition.info)


digilib.uns.ac.id

29

3.

Merangkai multimeter dan rheostat sebagai beban sesuai skema rangkaian pengukuran pada Gambar 3.8 di bawah ini : A Ammeter

Panel Surya

V Voltmeter Rheostat

Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E 948-95 (ASTM)

4.

Menghubungkan komponen induk dengan komputer untuk pengecekan bahwa komponen induk dan sensor bekerja.

5.

Melakukan pengkuran tegangan dan arus yang dihasilkan panel surya pada pembebanan 10 Ohm dan 100 Ohm.

6.

Melakukan pengukuran radiasi matahari, kelembaban udara, suhu lingkungan, dan suhu permukaan panel.

7.

Mengulangi langkah ke 4 dan 5 pada panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic setiap 15 menit.

3.4

Analisa Data Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu

dengan membandingkan: 1. Nilai tegangan listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic. 2. Nilai arus listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic. commit to user


digilib.uns.ac.id

30

3. Nilai daya listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic. 4. Nilai efisiensi yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic.

3.5

Diagram Alir Penelitian Urutan-urutan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah seperti nampak

pada gambar 3.9.

commit to user Gambar 3.9 Diagram alir penelitian


digilib.uns.ac.id

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1.

Simulasi dengan Matlab Dalam pembuatan sistem ini terlebih dahulu dibuat simulasinya

dengan menggunakan Matlab Toolbox Fuzzy logic. Adapun proses pembuatan simulasi dalam Matlab seperti pada Gambar 4.1 - 4.5.

Gambar 4.1 FIS editor

Gambar 4.1 di atas menunjukkan FIS dibangun dengan empat masukan : intensitas cahaya utara, intensitas cahaya selatan, intensitas cahaya timur, dan intensitas cahaya barat dan dua buah keluaran : motor utara selatan dan motor timur barat.

Gambar 4.2 Membership function masukan

commit to user

31


digilib.uns.ac.id

32

Fungsi-fungsi keanggotaan variabel masukan dan keluaran didefinisikan melalui membership function editor seperti ditunjukkan pada gambar 4.2. Variabel FIS intensitas cahaya terdiri dari tinggi, sedang, dan rendah.

Gambar 4.3 Membership Function keluaran

Variabel FIS pada Gambar 4.3 menunjukkan gerakan motor terdiri dari tiga fungsi keanggotaan yaitu: positif, diam, dan negatif. Semua variabel masukan dan keluaran didefinisikan dalam bentuk fungsi keangotaan untuk tiap nilai linguistik IF THEN rule menggunakan Rule Editor. Pernyataan-pernyataan IF THEN rule berdasarkan deskripsi variabel masukan dan keluaran yang didefiniskan dalam FIS Editor disusun menggunakan rule editor seperti diliha pada halaman lampiran 1. FIS telah dengan lengkap dibangun, dalam arti fungsi keanggotaan dan semua rule yang diperlukan telah selesai didefinisikan. Aturan-aturan pada Rule Editor dapat diilustrasikan seperti pada gambar 4.4.

commit to user Gambar 4.4 Rule Viewer


digilib.uns.ac.id

33

Dari 81 aturan yang dibangun maka didapatkan hasil simulasi seperti ditunjukkan pada gambar 4.5.

Gambar 4.5 Surface Viewer

Dari Gambar 4.5 hasil simulasi fuzzy logic menunjukkan hasil bahwa system fuzzy logic yang dibangun sudah bisa bekerja di area set poin yang diinginkan. Set poin pada gambar 4.5 ditunjukkan nilai nol pada fungsi keanggotaan intensitas cahaya timur dan intensitas cahaya barat. Sehingga program pada simulasi ini bisa digunakan untuk membangun sistem fuzzy logic pada solar tracker. 4.2

Solar Tracker Prinsip kerja dari solar tracker berdasarkan sensor cahaya LDR, ketika

cahaya menyinari LDR maka hambatan LDR menurun sehingga arus yang mengalir melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatan LDR meningkat dan arus yang mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilah yang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus dari keempat sensor digunakan sebagai masukan analog pada mikrokontroler Atmega 16 yang kemudian dikonversi ke sinyal digital dan kemudian dikonversi kembali ke sinyal analog sebagai hasil keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog dari mikrokontroler berupa tegangan 5 volt yang kemudian mengalir ke kaki base transistor yang berperan sebagai pemicu untuk mendrive relay yang berfungsi sebagai jembatan H untuk mengendalikan commit to user motor aktuator sebagai penggerak panel surya.


digilib.uns.ac.id

34

4.3

Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan dengan Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturan dengan Fuzzy Logic Dari hasil pengamatan tegangan dan arus listrik yang dihasilkan kedua panel

surya selama pengujian dengan variasi pembebanan 10 ohm dan 100 ohm. Diperoleh data seperti ditunjukkan pada Lampiran 2. Data pengamatan panel surya tanpa kontrol dengan metode fuzzy logic. Sedangkan, untuk data pengamatan panel surya menggunakan kendali solar tracker dengan metode fuzzy logic dapat dilihat pada Lampiran 3. 4.3.1

Contoh perhitungan data untuk panel surya tanpa kontrol dengan metode fuzzy logic. a.

Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:  Pada pukul 07.00 WIB Tegangan (Vout)

: 11,95 V

Arus (Iout)

: 1,87 A

Radiasi matahari (Ir)

: 190,70 W/m2

Suhu panel (Tp)

: 22,00 oC

Kelembapan udara (RH)

: 75,36 %

Suhu Lingkungan (Tl)

: 26,20 oC

Luas panel surya (A)

: 0,598907 m2

 Daya yang diterima Panel Surya Pin =

×

= 190,70

× 0,598907

 Daya keluar yang dihasilkan panel surya Pout =

×

= 11,95

 Efisiensi panel surya η= b.

100% =

,

,

× 1,87

= 22,34

100% = 19,57 %

Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm:  Pada pukul 07.00 WIB Tegangan (Vout) : 19,53 V commit to user Arus (Iout) : 0,19 A Radiasi matahari (Ir)

= 114,21

: 190,70 W/m2


digilib.uns.ac.id

35

Suhu panel (Tp)

: 22,00 oC


: 75,36 %


: 26,20 oC


: 0,598907 m2


×

= 190,70

× 0,598907

 Daya keluar yang dihasilkan panel surya ×

Pout =

= 19,53

 Efisiensi panel surya

100% =

η=

,

× 0,19

= 114,21

= 3,71

100% = 3,25 %

,

4.3.2 Perhitungan data untuk panel surya menggunakan kendali solar tracker dengan metode fuzzy logic. a.

Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:  Pada pukul 07.00 WIB Tegangan (Vout)

: 16,47 V

Arus (Iout)

: 1,65 A


: 190,70 W/m2

Suhu panel (Tp)

: 22,00 oC


: 75,36 %


: 26,20 oC


: 0,598907 m2


×

= 190,70

× 0,598907


×

= 16,47

 Efisiensi panel surya η= b.

100% =

,

× 1,65

= 27,18

100% = 23,79 %

,

Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm: commit to user  Pada pukul 07.00 WIB Tegangan (Vout)

= 114,21

: 20 V


digilib.uns.ac.id

36

Arus (Iout)

: 0,19 A


: 190,70 W/m2

Suhu panel (Tp)

: 22,00 oC


: 75,36 %


: 26,20 oC


: 0,598907 m2


×

= 190,70

× 0,598907


×

= 20

× 0,19

 Efisiensi panel surya η=

100% =

,

,

= 114,21

= 3,80

100% = 3,33 %

Semua hasil perhitungan data pengamatan ditunjukkan pada tabel 4.1 sebagai berikut: Tabel 4.1. Tabel daya dan efisiensi kedua panel surya.

Jam 7:00 7:15 7:30 7:45 8:00 8:15 8:30 8:45 9:00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15

Panel tanpa fuzzy logic Solar Tracker dengan fuzzy logic Efisiensi (%) Daya (Watt) Efisiensi (%) Daya (Watt) 10 100 10 100 10 100 10 100 Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm Ohm 23,79 3,33 22,35 3,71 19,57 3,25 27,18 3,80 17,78 2,61 21,26 3,73 14,60 2,56 25,88 3,80 17,39 2,44 25,49 3,74 16,42 2,41 27,00 3,78 14,02 1,71 25,60 3,73 11,53 1,68 31,13 3,79 12,52 1,54 26,79 3,78 10,85 1,53 30,91 3,80 12,59 1,55 28,78 3,75 11,76 1,53 30,80 3,79 10,41 1,21 31,10 3,93 10,03 1,27 32,28 3,75 9,73 1,14 31,72 3,70 9,72 1,13 31,78 3,73 8,95 1,03 30,95 3,73 8,50 1,03 32,59 3,74 8,36 0,99 30,10 3,74 7,58 0,94 33,20 3,95 7,74 0,87 32,51 3,70 7,57 0,86 33,25 3,76 7,12 0,81 31,60 3,70 6,84 0,80 32,94 3,74 6,83 0,77 31,52 3,68 6,56 0,77 32,79 3,72 6,48 0,74 33,01 3,69 6,58 0,73 32,50 3,71 6,25 0,71 30,04 3,65 5,78 0,70 32,49 3,67 commit to user 5,96 0,68 30,60 3,65 5,66 0,68 32,20 3,68 5,96 0,67 30,92 3,43 5,68 0,63 32,44 3,65 5,80 0,66 29,93 3,41 5,43 0,62 31,98 3,66


digilib.uns.ac.id

37

Jam 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 Ratarata

Panel tanpa fuzzy logic Daya (Watt) Efisiensi (%) 10 100 10 100 Ohm Ohm Ohm Ohm 30,85 3,41 5,57 0,62 19,95 3,64 7,09 1,30 17,62 3,62 5,96 1,22 23,42 3,65 7,39 1,15 29,96 3,73 6,30 0,79 30,28 3,67 5,62 0,68 30,63 3,64 6,97 0,83 29,96 3,60 6,08 0,73 25,07 3,33 9,36 1,24 8,13 2,45 4,78 1,44 19,14 3,70 11,48 2,22 23,61 3,70 12,68 1,99 26,74 3,51 7,08 0,93 19,81 3,41 10,51 1,81 24,31 3,66 9,25 1,39 4,74 3,05 3,37 2,17 14,73 3,41 8,16 1,89 22,64 3,45 12,79 1,95 17,09 3,41 8,14 1,62 6,96 3,12 4,90 2,19 6,02 3,33 4,49 2,48 1,69 2,96 2,15 3,77 0,59 2,15 1,14 4,16

Solar Tracker dengan fuzzy logic Efisiensi (%) Daya (Watt) 10 100 10 100 Ohm Ohm Ohm Ohm 5,81 0,62 32,18 3,44 9,57 1,17 26,91 3,29 6,28 1,17 18,59 3,46 7,93 1,17 25,13 3,69 7,50 0,77 35,65 3,68 5,68 0,67 30,59 3,61 6,90 0,84 30,33 3,68 6,25 0,74 30,76 3,67 7,90 1,39 21,14 3,71 6,43 1,97 10,93 3,35 15,26 2,25 25,45 3,74 15,96 2,00 29,71 3,73 8,13 0,94 30,69 3,54 11,48 1,93 21,65 3,65 11,53 1,41 30,31 3,71 4,72 2,33 6,64 3,27 11,92 1,91 21,53 3,45 15,71 2,08 27,80 3,69 13,29 1,74 27,91 3,65 9,26 2,38 13,17 3,38 6,59 2,50 8,85 3,35 5,33 4,15 4,18 3,26 1,90 4,20 0,98 2,17

23,37

26,20

3,51

8,10

1,50

3,60

9,49

1,56

Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm sebesar 23,37 W dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 26,20 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah : 26,20 W – 23,37 W = 2,83 W Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic adalah :

commit to user 26,20 W – 23,37 W 100 % = 12,10 % 23,37 W


digilib.uns.ac.id

38

40.00 35.00

Daya (Watt)

30.00 25.00 20.00 15.00 10.00

Tanpa fuzzy Dengan fuzzy

5.00 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00

0.00

Jam

Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm.

Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 3,51 W dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 3.60 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah : 3,60 W – 3,51 W = 0,09 W Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic adalah : 3,60 W – 3,51 W 3,51 W

100 % = 2,56 %

commit to user


digilib.uns.ac.id

39

4.00

Daya (Watt)

3.50 3.00

Tanpa Fuzzy

2.50

Dengan Fuzzy

2.00 1.50 1.00 0.50 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00

0.00

Jam

Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm.

Pada Tabel 4.1 dapat dilihat pengaruh solar tracker terhadap efisiensi panel surya. Efisiensi tertinggi terdapat pada pukul 7.00 WIB sebesar 23,79 % dan efisiensi terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,90 %. Sedangkan, untuk panel tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic efisiensi tertinggi pada pukul 7.00 WIB sebesar 19,57 % dan efisiensi terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,14 %. Hal ini disebabkan karena pada pukul 07.00 WIB suhu permukaan panel 22 oC dan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya sebesar 190,70 W/m2. Berdasarkan tinjauan pustaka sebuah panel surya dapat beroperasi secara maksimum ketika temperatur sel tetap normal berkisar 20 oC sampai 35 oC. Kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan yang dihasilkan oleh sel surya (Voc). Hal ini dibuktikan pada pukul 10.00 WIB sampai pukul 12.00 WIB temperatur permukaan panel surya mencapai 40 oC hingga 51 oC sedangkan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya tinggi berkisar 802 hingga 920 W/m2. Namun, tegangan listrik yang dihasilkan berkisar 13 Volt hingga 17 Volt. Sesuai persamaan 2.5 dimana efisiensi panel surya berbanding terbalik dengan intensitas radiasi matahari yang diterima, sedangkan tegangan output yang commit to user dapat dibangkitkan sudah mencapai maksimum maka efisiensi panel surya semakin rendah.


digilib.uns.ac.id

40

Rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm sebesar 8,10 % dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 9,49 %. Selisih efisiensi kedua panel adalah : 9,49 % – 8,10 % = 1,39 % Sedangkan, rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 1,50 % dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 1,56 %. Selisih efisiensi kedua panel adalah : 1,56 % – 1,50 % = 0,06 % Komparasi data efisiensi panel surya selama pengujian dengan variasi pembebanan 10 ohm dan 100 ohm dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.

25.00

Dengan Fuzzy

15.00 10.00 5.00 0.00 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00

Efisiensi (%)

20.00

Tanpa Fuzzy

Jam

Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm.

commit to user


digilib.uns.ac.id

41

4.50 4.00

Tanpa Fuzzy Dengan Fuzzy

Efisiensi (%)

3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00

0.00

Jam

Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan Dari penelitian dan pembahasan hasil yang telah dilakukan, dapat ditarik

beberapa kesimpulan antara lain: a. Peningkatan daya yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy logic sebesar 12,10 % pada pembebanan 10 ohm dan 2,56 % pada pembebanan 100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic. b. Peningkatan efisiensi yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy logic sebesar 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % pada pembebanan 100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic. 5.2

Saran Untuk lebih mengembangkan dan memaksimalkan kemampuan solar

tracker, maka penulis memberikan saran: a. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang karakteristik motor DC, karena dengan

keakuratan pergerakan dari motor diharapkan panel surya dapat

begerak secara akurat sesuai dengan pembacaan sensor LDR. Sehingga efisiensi panel surya dapat lebih maksimal. b. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang inverter, baterei, dan kontroler pada sistem manajemen energi, karena dengan sistem manajemen energi yang lebih baik diharapkan dapat terbentuk suatu sistem pembangkit listrik tenaga matahari yang memiliki efeisiensi tinggi.

commit to user

42

PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

Recommend Documents