Upload
leduong
View
225
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
SEMINAR TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN APLIKASI KONTROL PID SISTEM PENJEJAK MATAHARI UNTUK PANEL SURYA PADA SISTEM TEKNOLOGI HYBRID KONVERSI ENERGI SURYA & ANGIN
PROGRAM STUDI S-1 LINTAS JALUR JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2012
Disusun Oleh : Uqud Adyat Ade Wijaya NRP. 2410 105 018 Dosen Pembimbing: Imam Abadi, ST, MT Dr. Ir.Ali Musyafa’ MSc
Pada undang-undang no 30 tahun 2007 tentang energi yaitu pada pasal 20 ayat 2 tentang mengoptimalkan potensi energi terbarukan di Indonesia khusunya di daerah yang belum berkembang, daerah terpencil, dan daerah perdesaan dengan menggunakan sumber energi
setempat. Target yang di capai di 2025 adalah
desa terlistriki 95%. Maka di rancanglah sistem hybrid ini.
Latar Belakang
Bagaimana merancang hardware secara maksimal agar dapat bekerja secara maksimal
Bagaimana cara mendapatkan kecepatan motor untuk mengatur sudut perolehan cahaya pada aplikasi penjejak matahari
Bagaimana mengatur reflektor sebagai tambahan untuk memperoleh cahaya maksimal
bagaimana karekteristik solar panel terhadap ketika dikontrol dan tidak di kontrol.
Permasalahan
Merancang dan menerapkan aplikasi hibrid teknologi untuk konversi energi surya & angin sebagai penghasil energi listrik,
Mengaplikasikan kontrol PID pada sistem penjejak matahari panel surya, dan
Melakuan Pengembangan dalam pembuatan aplikasi untuk memiliki hasil yang maksimal
Membantu pemerintah dalam merancang sistem pembangkit energi untuk desa terpencil yang belum mendapatkan listrik.
Tujuan
Merancang kontrol penjejak matahari pada solar panel skala riset prototype
Merancang sistem teknologi hybrid dengan spesialisasi di unit solar cell penjejak matahari hingga mengkoneksikan dengan unit kontroller interkoneksi.
Data masukan dan keluaran yang digunakan dalam sistem pengendalian ini adalah tegangan DC.
Tidak menggunakan interface sebagai display sensor
Batasan Masalah
Metodologi Penelitian Perancangan Alat
Pembuatan Alat
Pengujian Alat
Hasil Baik /
Tidak Baik
Analisa Data
Tidak baik
Baik
Pembuatan Laporan
Diagram Sistem Elektrik
Windmill Generator Switch Relay
Buck Converter
Boost Converter
Battery ChargerDengan Display
Hybrid
Accumulator
Sensor Tegangan
Microconroller
Sensor tegangan
HYBRID
Sensor Cahaya
Limit Switch
LCD DISPLAYWind Turbin
SOLAR CELL
Microconroller
Sensing element
Driver Relay
Konverter Tegangan DC to DC
Motor DC
LCD DISPLAYSolar Cell
LOADDC
Sensor tegangan
Hasil dan Pembahasan
Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan
Keluar Keluar Modul Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya
(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)
8:00 19,87 1,20 39,0 34,5 3.7 55 40 ° 48200 23,84
9:00 19,97 1,23 49,0 36,1 4.2 52 50 ° 48400 24,56
10:00 19,95 1,21 48,2 34,6 5,5 56 65 ° 48500 24,14
11:00 19,81 1,20 52,4 37,0 4,6 51 80 ° 48600 23,77
12:00 19,98 1,20 50,0 38,9 5,3 44 96 ° 48500 23,98
13:00 20,20 1,23 46,0 35,8 6,1 46 117 ° 48600 24,85
14:00 19,99 1,21 50,0 44,4 5,6 37 130 ° 48500 24,19
15:00 20,40 1,23 47,0 40,3 3,5 40 138 ° 48400 25,09
16:00 20,20 1,12 42,0 37,1 4,7 42 140 ° 48400 22,62
rata-rata 24,12
Jam
Data uji solar panel dengan kontroler dan reflektor
Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan
Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya
(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)
8:00 19,52 1,20 39,0 34,5 3,7 55 40 ° 48200 23,42
9:00 19,48 1,20 48,0 36,1 4,2 52 50 ° 48400 23,38
10:00 19,55 1,21 47,2 34,6 5,5 56 65 ° 48500 23,66
11:00 19,42 1,19 51,4 37,0 4,6 51 80 ° 48600 23,11
12:00 19,53 1,20 50,2 38,9 5,3 44 96 ° 48500 23,44
13:00 19,80 1,19 46,0 35,8 6,1 46 117 ° 48600 23,56
14:00 19,80 1,19 49,0 44,4 5,6 37 130 ° 48500 23,56
15:00 20,00 1,20 46,7 40,3 3,5 40 138 ° 48400 24,00
16:00 20,10 1,10 42,0 37,1 4,7 42 140 ° 48400 22,11
rata-rata 23,36
Jam
Data uji solar panel dengan kontroler tanpa reflektor
Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan
Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya
(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)
8:00 19,81 1,20 39,0 34,5 3,7 55 10 ° 48200 23,77
9:00 19,73 1,19 49,0 36,1 4,2 52 10 ° 48400 23,48
10:00 19,68 1,20 48,2 34,6 5,5 56 10 ° 48500 23,62
11:00 19,81 1,20 52,4 37,0 4,6 51 10 ° 48600 23,77
12:00 19,95 1,19 50,0 38,9 5,3 44 10 ° 48500 23,74
13:00 20,00 1,20 46,0 35,8 6,0 46 10 ° 48600 24,00
14:00 19,70 1,00 50,0 44,4 5,3 37 10 ° 48500 19,70
15:00 19,70 1,00 47,0 40,3 3,3 40 10 ° 48400 19,70
16:00 19,80 1,00 42,0 37,1 4,2 42 10 ° 48400 19,80
rata-rata 22,40
Jam
Data uji solar panel tanpa kontroler dengan reflektor
Data uji solar panel tanpa kontroler dan tanpa reflektor
Tegangan Arus Suhu Suhu Kecepatan Kelembaban Sudut Intensitas Perhitungan
Keluar Keluar Panel Tempat Angin Tempat Kemiringan Matahari Daya
(V out) (A out) °C °C m/s % Panel Surya LUX (Watt)
8:00 19,50 1,20 39,0 34,5 3,7 55 10 ° 48200 23,40
9:00 19,35 1,19 49,0 36,1 4,2 52 10 ° 48400 23,03
10:00 19,32 1,20 48,2 34,6 5,5 56 10 ° 48500 23,18
11:00 19,53 1,20 52,4 37,0 4,6 51 10 ° 48600 23,44
12:00 19,57 1,19 50,0 38,9 5,3 44 10 ° 48500 23,29
13:00 19,77 1,20 46,0 35,8 6,0 46 10 ° 48600 23,72
14:00 19,38 1,00 50,0 44,4 5,3 37 10 ° 48500 19,38
15:00 19,28 1,00 47,0 40,3 3,3 40 10 ° 48400 19,28
16:00 19,48 1,00 42,0 37,1 4,2 42 10 ° 48400 19,48
rata-rata 22,02
Jam
Data hybrid solar panel & turbin angin
V A V A
19,87 1,21 11,98 0,67
19,81 1,22 11,98 0,66
19,98 1,22 12,2 0,67
20,27 1,23 12,1 0,67
20,25 1,23 11,8 0,70
20,20 1,22 12 0,69
20,20 1,22 12,2 0,70
20,21 1,23 12,1 0,70
20,19 1,23 12 0,68
20,20 1,22 12 0,70
20,20 1,23 12 0,70
20,21 1,22 12 0,70
Data turbin anginData solar panel pada pukul 13:00
V A
18,37 1,75
18,31 1,75
18,48 1,76
18,77 1,77
18,75 1,80
18,7 1,78
18,7 1,79
18,71 1,80
18,69 1,78
18,7 1,79
18,7 1,80
18,71 1,79
Hasil data hybrid
Data hybrid lebih unggul pada peningkatan Arus
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Te
gan
gan
(V
)
banyak data
Tegangan Hibrid
panel
turbin
hibrid
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Aru
s (A
)
Banyak data
Arus Hibrid
panel
turbin
hibrid
Tegangan hybrid sedikit berkurang di karenakan adanya sedikit hambatan pada rangkaian paralel penggabung.
Arus hyibrid bertambah dikarenakan adanaya penambahan dari rangkaian paralel penggabung.
Grafik hasil pengukuran hybrid
Hasil grafik respon kontroler
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Te
gan
gan
(V
)
waktu (s)
Respon kontroler
Respon tegangan
set point
Pengambilan contoh respon pada pukul 12:00 ke 13:00
Rise time (TR)= 2 detik Maksimum overshoot (MP)= 0,013 % Settling time (TS) = 3 detik
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Te
gan
gan
(V
)
waktu (s)
Respon kontroler
Respon tegangan
set point
Pengambilan contoh respon pada pukul 13:00 ke 14:00
Rise time (TR)= 2 detik Maksimum overshoot (MP)= 0,010 % Settling time (TS) = 3 detik
Pembahasan
Pengujian ini dilakukan pada hari Minggu 17 Juni 2012 dengan ketinggian 10m dari permukaan tanah (Atap venus lantai dua) ITS Sukolilo Surabaya, pada koordinat S7.2840° - E112.7964° yang di lihat pada data GPS Nokia. Langkah yang dilakukan adalah menyalakan alat dan di tracking oleh mikrokontroler menggunakan sensor LDR dimana yang akan di gunakan sebagai detektor penjejak matahari. Hasil yang di dapat dari keluaran solar panel bergantung dari faktor lingkungan yang mempengaruhi, seperti suhu tempat, suhu modul, angin, intensitas matahari.
Hasil penyerapan dari solar panel dengan metode penjejak
matahari lebih maksimal, terbukti dari rata-rata daya yang di hasilkan lebih tinggi dari pengujian tanpa penjejak.
Hasil penyerapan dari solar panel dengan metode menggunakan reflektor dapat menambah daya keluaran lebih maksimal, terbukti dari rata-rata daya yang di hasilkan lebih tinggi dari pengujian tanpa reflektor.
Performa dari solar panel dapat terpengaruh oleh faktor tempat, yaitu suhu, kelembaban, angin, cuaca.
Motor gearbox DC untuk mengatur arah panel berhenti jika ADC antara kedua sensor LDR yang ditampilkan oleh mikrokontroler sama . jika ADC LDR1 180 maka ADC LDR2 180.
Hasil dari penggabungan alat hybrid dari solar panel dan turbin angin sangatlah bermanfaat, dimana setelah di rangkai secara pararel didapatkan hasil arus yang bertambah dan tegangan tetap dimana akan mempercepat dalam pengisian batrai.
Kesimpulan
Agar pengukuran lebih akurat dalam , sensor LDR yang digunakan harus lebih linier dan mempunyai sensitivitas tinggi.
Menggunakan motor gearbox stepper yang bertorsi besar agar ringan dalam menggerakkan beban penjejak yang bisa diatur pergerakannya sesuai kebutuhan.
Menambahkan sistem pendingin pada panel surya supaya dapat mengeluarkan hasil tegangan & arus yang maksimal.
Saran