PENGGUNAAN MODUL BUCK DAN BOOST CONVERTER

PADA PANEL SURYA UNTUK PENGISIAN BATERAI

oleh

Yohanes Bosco Adrian Budhi Setyanto

NIM : 612006018

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Januari 2014

i

INTISARI

Skripsi ini dirancang dan direalisasikan untuk memanfaatkan modul buck dan

boost converter pada panel sel surya. Penggunaan modul buck dan boost converter

bertujuan agar konversi energi cahaya ke energi listrik pada sel surya dapat lebih

maksimal untuk pengisian sebuah baterai.

Komponen utama yang digunakan pada alat ini adalah panel sel surya, modul buck

dan boost converter, dan modul baterai. Panel sel surya digunakan untuk mengubah

energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Panel sel surya yang digunakan memiliki

efisiensi maksimum 32 W. Modul buck dan boost converter berperan sebagai alat yang

dapat mengkonversi fluktuasi tegangan keluaran dari panel sel surya menjadi standar

tegangan pengisian baterai aki 12 V 5 Ah. Modul baterai terdiri dari 2 bagian utama, yaitu

indikator LED dan sebuah baterai aki 12 V 5 Ah. Indikator LED akan menyala terang

ketika kapasitas baterai aki 12 V 5 Ah telah terisi penuh.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa efisiensi daya yang dihasilkan oleh buck dan

boost converter adalah 71,52%. Modul buck dan boost converter dapat bekerja maksimal

ketika tegangan inputan 6 – 25 Volt. yang merupakan fluktuasi keluaran dari panel sel

surya. Arus keluaran dari panel sel surya dipengaruhi oleh cuaca dan daerah tempat

peletakan. Di tempat pengujian skripsi ini, arus maksimal yang dihasilkan hanya 0.6 A.

ii

ABSTRACT

This objective of this paper was to analyze the usage of a buck and boost

converter module on solar panels. Buck and boost converter module was used in order

to maximize the conversion of light energy to electricity in solar panel that will, in turn,

be used in charging a battery.

Main components used in the experiment are solar panels, buck and boost

converter module, and battery module. Solar panels, with maximum efficiency of 32W,

are used to convert light energy from the sun to electricity. Buck-boost converter

module functions as an adaptor to convert fluctuating voltage output from solar panels

to a standard 12 V 5Ah voltage used in charging a battery cell. Battery module consists

of 2 main components, Indicator LED light and a 12V 5Ah battery cell. LED indicator

will light up only when the battery cell is fully charged.

The experiment results showed that buck-boost converter produced 71.52%

power efficiency. Buck and boost converter module is most productive when voltage

input ranged between 6 – 25 V, due to fluctuation in voltage output from solar panels.

Current output from solar panels is dependant on weather and panels location. In this

experiment, maximum current output produced is up to 0.6A.

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah

memberikan berkat, penyertaan, kekuatan, kesehatan, ketenangan, dan kesabaran dalam

menyelesaikan tugas akhir ini, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik

sebagai syarat untuk menyelesaikan studi strata satu dan mendapatkan gelar sarjana

teknik di Fakultas Elektronika dan Komputer Universitas Satya Wacana Salatiga.

Melalui kesempatan ini juga, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak –

pihak yang telah membantu dan berjasa dalam terselesaikannya tugas akhir ini, antara

lain :

1. Papi Stefanus Hadi Poerwoto dan mami Rita Maria Dwi Artanti yang telah dengan

sabar mendukung dan mendoakan YB dalam menyelesaikan kuliah teknik elektro

ini. Terima kasih buat pengertian dan kepercayaan yang papi mami kasih buat YB.

2. Adikku tersayang Bastian Dwi Prabowo yang ada di Bali yang telah memberikan

semangat baik via telp, BBM, maupun kontak lainnya.

3. Bapak Gunawan dan Bapak Dalu yang telah membimbing dan menuntun selama

proses perancangan dan realisasi skripsi ini. Terima kasih atas semua dukungan

dan waktu – waktu yang telah diluangkan untuk revisi – revisi dan bimbingan

yang telah diberikan.

4. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Pak

Iwan, Pak Han, Pak Harsono, Pak Liek selaku wali studi saya, Koh Deddy, Pak

BM, Pak SAP, Pak HTT, Pak Lukas, Pak Daniel, Ibu Ivana, Pak Herdy, Pak

Mathias, Pak DU, Pak Andreas, Mbak – mbak TU, Mbak Tien, Mbak Rieska,

Mbak Ditha, Mbak xxx, yang telah mendidik dan membantu saya dalam

menempuh jalan yang panjang ini. Terima kasih atas dukungan baik secara

langsung ataupun tidak langsung selama saya menempuh kuliah.

5. Sahabatku dan teman – teman lunaticers, Raymond, Willmond, Leo – Ririn, Ko

Richard, Yohan – Ivana, yang tak ada capeknya mencomoohi supaya saya cepat

lulus, kerja, nikah, dll.

6. Teman – teman seperjuangan, Andy Butar, Yongky, Hangga Petiz, Ranjit, Dion,

Eky, Samudra, Angling, Budi, Novi, Budi kong, Yosa, Heru, Chandra, Yoyo,

iv

Jimmy A Thenk, dan semua angkatan 2006 yang telah berjuang bersama

menempuh kuliah dan skripsi ini.

7. Teman – teman kos Seruni 4 dan Kalisombo 27, Butar, Ko Ricky ngengek, Yoshe,

Budhenk, Victor, Rudi, Edo, Bernard Bear, Nono, Poer, Jong2, bebek, cemplon,

cimod, Sumbogo, Bulu, momoy, Honk, tuyul, dll yang telah bersama hidup baik

susah ataupun senang, baik nakal ataupun tidak. KALIAN LUAR BIASAAA!!!

8. Sanak keluarga, teman – teman, dan pihak – pihak lain yang tidak dapat saya

sebutkan satu per satu. Terima kasih atas semuanya.

Akhir kata, penulis berharap agar tugas akgir ini dapat berguna dan

memberikan manfaat bagi pembaca sekalian. Penulis menyadari tak ada gading

yang tak retak, tak ada manusia yang sempurna, sama halnya dengan tugas akhir

ini yang jauh dari sempurna. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun demi kemajuan kita bersama.

Salatiga, 8 Januari 2014

YB. Adrian B.S

Penulis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN

INTISARI i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR TABEL viii

BAB I PENDAHULUAN 1

1. 1. Tujuan 1

1. 2. Latar Belakang Masalah 1

1. 3. Spesifikasi Alat 2

1. 4. Sistematika Penulisan 3

BAB II DASAR TEORI 4

2. 1. Sel Surya 4

2. 2. Buck dan Boost Converter 7

2. 3. Akumulator 12

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI 14

3. 1. Diagram Blok dan Cara Kerja Penggunaan Modul

Buck dan Boost Converter pada Sel Surya 13

3. 2. Modul Sel Surya (Photo Voltaic)

3. 2. 1. Meja Penopang 15

3. 2. 2. Panel Sel Surya 16

3. 3. Modul Buck dan Boost Converter

3. 3. 1. Modul Boost Converter 17

3. 3. 2. Modul Buck Converter 22

3. 4. Modul Baterai

3. 4. 1. Indikator Baterai 26

3. 4. 2. Baterai 27

vi

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS 28

4. 1. Panel Surya 28

4. 2. Modul Buck dan Boost Converter 31

4. 3. Modul Baterai 35

BAB V PENUTUP 36

5. 1. Kesimpulan 36

5. 2. Saran Pengembangan 36

DAFTAR PUSTAKA 37

LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN

Gambar 2.1. Gambar persambungan semikonduktor tipe-p dan tipe-n 4

Gambar 2.2. Ilustrasi penyatuan elektron dan hole ketika terkena sinar matahari 5

Gambar 2.3. Gambar lapisan yang ada pada sel surya 6

Gambar 2.4. Rangkaian ideal buck-boost converter 7

Gambar 2.5. Skema buck converter 7

Gambar 2.6. Buck converter ketika mosfet on 8

Gambar 2.7. Buck converter ketika mosfet off 8

Gambar 2.8. Sinyal keluaran buck converter 9

Gambar 2.9. Rangkaian boost converter 10

Gambar 2.10. Boost converter saat mosfet on 10

Gambar 2.11. Boost converter saat mosfet off 11

Gambar 2.12. Sinyal keluaran dari boost converter 11

Gambar 3.1. Blok Diagram Keseluruhan Alat 14

Gambar 3.2. Meja penopang panel surya 15

Gambar 3.3. Bentuk fisik Kyocera KC32T 16

Gambar 3.4. Rangkaian dalam tampak bawah IC MC34063 18

Gambar 3.5. Konfigurasi pin MC34063 (tampak atas) 18

Gambar 3.6. Untai dasar boost converter dengan MC34063 19

Gambar 3.7. Untai dasar buck converter dengan MC34063 23

Gambar 3.8. Untai indikator baterai 27

Gambar 4.1. Kondisi tempat pengujian modul panel sel surya 28

Gambar 4.2. Grafik pengujian daya keluaran terhadap waktu pada panel

surya dengan beban resistor 1 kΩ 29

Gambar 4.3. Grafik pengujian daya keluaran terhadap waktu pada panel

surya dengan beban resistor 47 Ω 30

Gambar 4.4. Grafik pengujian tegangan keluaran boost converter dengan

variasi tegangan masukan 31

Gambar 4.5. Grafik pengujian tegangan keluaran buck converter dengan

variasi tegangan masukan 32

viii

DAFTAR TABEL

HALAMAN

Tabel 3.1. Spesifikasi panel sel surya Kyocera KC32T 17

Tabel 4.1. Hasil pengujian modul buck – boost converter dengan

power supply 15 V 3 A 32

Tabel 4.2. Hasil pengujian pengisian baterai dalam sehari 33

Tabel 4.3. Pengujian indikator LED menggunakan power supply 15 V 3 A 35