29
SIMULASI PHOTOVOLTAIC DAN KINCIR ANGIN SAVONIUS SEBAGAI SUMBER ENERGI PENGGERAK MOTOR KAPAL NELAYAN Adam Daniary Ibrahim (2410105003) Dosen Pembimbing : Dr. Ridho Hantoro, ST, MT & Dr. Gunawan Nugroho, ST, MT

SIMULASI PHOTOVOLTAIC DAN KINCIR ANGIN SAVONIUS … · photovoltaic dan kincir angin savonius untuk menggantikan ... spesifikasi kapal/perahu, profil angin, profil radiasi matahari,

Embed Size (px)

Citation preview

SIMULASI PHOTOVOLTAIC DAN KINCIR ANGIN SAVONIUS SEBAGAI SUMBER ENERGI PENGGERAK

MOTOR KAPAL NELAYAN

Adam Daniary Ibrahim (2410105003)Dosen Pembimbing : Dr. Ridho Hantoro, ST, MT & Dr. Gunawan Nugroho, ST, MT

Latar Belakang

Bahan bakar minyak sebagaisumber energi utama dalam

operasional nelayan akan terusmengalami kenaikan hargasehingga akan membebani

nelayan (khususnya nelayankecil)

Adanya pembangkit energi listrikphotovoltaic dan kincir angin

savonius beserta potensisumbernya yang dapat memenuhikebutuhan daya pada motor/load

Spesifikasi photovoltaic dan kincirangin savonius harus seimbangdengan ukuran kapal nelayan

Perlu dilakukan simulasiphotovoltaic dan kincir angin

savonius untuk menggantikanbahan bakar minyak sebagai

sumber energi penggerakmotor/load

Rumusan Masalah Belum diketahui sistem photovoltaic dan kincir angin

savonius akan dapat menggantikan penggunaan bahan bakar minyak sebagai sumber energi penggerak motor perahu.

Belum diketahui spesifikasi photovoltaic dan kincir angin savonius yang dibutuhkan dan cocok untuk memenuhi kebutuhan beban dan ukuran perahu.

Batasan Masalah Motor DC/load 380watt digunakan selama 4 jam Tahanan air laut, angin, atau yang lainnya terhadap

kapal/perahu tidak diperhitungkan dalam penelitian ini dan dianggap memberi pengaruh yang sangat kecil.

Data yang digunakan merupakan data sekunder seperti spesifikasi kapal/perahu, profil angin, profil radiasi matahari, model matematis komponen sistem hybrid photovoltaic, kincir angin savonius, dan baterai

Diasumsikan perubahan suhu tidak memberi pengaruh besar sehingga tidak disertakan pada penelitian ini.

Tujuan Mendapatkan hasil simulasi sistem yang dapat

memenuhi kebutuhan beban selama waktu yang ditentukan sehingga dapat dipastikan bahwa sistem photovoltaic dan kincir angin savonius dapat menggantikan bahan bakar minyak untuk menggerakkan motor kapal/perahu nelayan.

Mengetahui spesifikasi photovoltaic dan kincir angin savonius untuk memenuhi kebutuhan daya beban dan cocok untuk ukuran perahu nelayan.

Flowchart Penelitian

Data Harian Kecepatan Angin, Radiasi Matahari, dan Load

Waktu (jam)

Intensitas radiasi

matahari (W/m2)

Kecepatan angin (m/s)

Load(Watt)

00.00 0 2.9 001.00 0 2.9 002.00 0 3 003.00 0 2.4 004.00 0 1.9 005.00 0 3.1 006.00 27 3.4 007.00 120 3.3 008.00 214 3.2 009.00 270 3.1 010.00 445 2.4 011.00 750 3.4 012.00 760 3.4 38013.00 625 3.8 38014.00 520 3.6 38015.00 430 3.4 38016.00 250 4 017.00 1 3.7 018.00 0 3.6 019.00 0 4 020.00 0 3.9 021.00 0 3.4 022.00 0 3.6 023.00 0 3.2 0

Profil Harian Radiasi Matahari dan Kecepatan Angin

Profil Radiasi Matahari Profil Kecepatan Angin

Profil Load

Spesifikasi Perahu

Panjang kapal : 7 meterLebar kapal : 1,5 meterTinggi kapal : 0,8 meterTotal volume kapal : 8,4 m3

Tipe : 2 GT

Spesifikasi Panel PV dan Rotor Kincir Angin Savonius

Power Max = 150 WPIsc = 2,10 AVoc = 110 VImax = 1,9 AVmax = 79 VTC = 25 CSTC (G0)= 1000 W/m2

Size = 1,25m x 0,97m = 1,212 m2

Tinggi rotor = 1 mDiameter rotor = 1,5 mIntensitas Udara = 1,2

Panel PV Rotor Savonius

Pemodelan Radiasi Matahari

f(x) = 221.1 + (-195.5)*cos(x*0.3148) +(-277.8)*sin(x*0.3148) + (-4.18)*cos(2*x*0.3148) +129.5*sin(2*x*0.3148) + 27.56*cos(3*x*0.3148) + 5.531*sin(3*x*0.3148) + (-22.92)*cos(4*x*0.3148) + 11.53*sin(4*x*0.3148)+ 39.53*cos(5*x*0.3148) + 25.1*sin(5*x*0.3148) + 1.594*cos(6*x*0.3148) + (-24.2)*sin(6*x*0.3148)

Fourier orde 6

0 5 10 15 20 250

100

200

300

400

500

600

700

800

Irra

dian

ce (W

att/m

2)

Waktu (jam)

Selisih rata-rata = 0,48 watt/m2

Pemodelan Kecepatan Angin

Fourierorde 8

f(x) = 3.263 + (-0.04171)*cos(x*0.2482) + (-0.5959)*sin(x*0.2482) + 0.05288*cos(2*x*0.2482) + (-0.1775)*sin(2*x*0.2482) + 0.2376*cos(3*x*0.2482) + (-0.008966)*sin(3*x*0.2482) + (-0.09349)*cos(4*x*0.2482) + 0.1813*sin(4*x*0.2482) + (-0.05483)*cos(5*x*0.2482) + (-0.209)*sin(5*x*0.2482) + 0.03905*cos(6*x*0.2482) + (-0.09555)*sin(6*x*0.2482) + 0.07902*cos(7*x*0.2482) + (-0.1874)*sin(7*x*0.2482) + (-0.1323)*cos(8*x*0.2482) + 0.09619*sin(8*x*0.2482)

0 5 10 15 20 251.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

Kec

epat

an A

ngin

(m/s

)

Waktu (jam)

Selisih rata-rata = 0,14 watt/m2

Hasil Pemodelan Panel Photovoltaic

FF = Imax x Vmax / (Isc0*Voc0)Isc = G x (Isc0/G0)Voc = Voc0 + (Tc*TVoc)

0 5 10 15 20 250

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Waktu (jam)

Day

a (w

att)

P = 1050 watt.jam

Hasil Pemodelan Kincir Angin Savonius

P : daya output kincir angin

Cps : koefisien power (0,5)As : luas rotor dari hasil

perkalian tinggi dan diameter rotor,

ρ : massa jenis udaraV3 : kecepatan angin.0 5 10 15 20 25

0

10

20

30

40

50

60

Waktu (jam)

Day

a (w

att)

P = 831,1 watt.jam

Hasil Pemodelan Baterai Lead Acid

Spesifikasi : 12v 150 Ah

0 5 10 15 20 2510.8

11

11.2

11.4

11.6

11.8

Waktu (jam)Tega

ngan

(vol

t)

0 5 10 15 20 250

10

20

30

40

Waktu (jam)

Arus

(am

pere

)

Hasil Pemodelan Load

0 5 10 15 20 250

50

100

150

200

250

300

350

400

Waktu (jam)

Day

a (w

att)

Load = 380 watt x 4 jam = 1520 watt.jam

Pemodelan Sistem Photovoltaic

Hasil Simulasi Photovoltaic

Load :1520 watt.jam

Supply :2098 watt.jam

Spesifikasi :Jumlah panel PV 150 WP x 2 panel

Ukuran.Panjang = 2,5 matauLebar = 1,94 m

Pemodelan Sistem Kincir Angin Savonius

Hasil Simulasi Sistem Kincir Angin Savonius

Load :1520 watt.jam

Supply :1662 watt.jam

Spesifikasi :Tinggi rotor = 2 mDiameter rotor = 1,5 m

Optimasi Sistem Hybrid

Persentase Daya Sistem Photovoltaic dan Kincir Angin Savonius

100% Photovoltaic (PV) = 2 panel (Panjang = 2,5 m atau Lebar = 1,94 m)

100% Savonius (SV) = 2 meter tinggi rotor

Optimasi 50% : 50%Load :Load :1520 watt.jam

Supply :1880 watt.jam

Spesifikasi Sistem :PV = 1 panel

Ukuran.Panjang = 1,25matauLebar = 0,97m

Savonius =Tinggi rotor = 1 mDiameter rotor = 1,5 m

Perbandingan Spesifikasi Sistem dan Spesifikasi Perahu 50% : 50%

Spesifikasi Perahu

Panjang kapal : 7 meterLebar kapal : 1,5 meterTinggi kapal : 0,8 meter

Spesifikasi Sistem

PV = 1 panel

Ukuran.Panjang = 1,25matauLebar = 0,97m

Savonius =Tinggi rotor = 1 mDiameter rotor = 1,5 m

Optimasi 20% PV : 80% SavoniusLoad :Load :1520 watt.jam

Supply :1773 watt.jam

Spesifikasi Sistem :PV = 0,4 panel = 1 panel

Ukuran.Panjang = 1,25matauLebar = 0,97m

Savonius =Tinggi rotor = 1,6 mDiameter rotor = 1,5 m

Perbandingan Spesifikasi Sistem dan Spesifikasi Perahu 20% : 80%

Spesifikasi Perahu

Panjang kapal : 7 meterLebar kapal : 1,5 meterTinggi kapal : 0,8 meter

Spesifikasi Sistem :PV = 0,4 panel = 1 panel

Ukuran.Panjang = 1,25matauLebar = 0,97m

Savonius =Tinggi rotor = 1,6 mDiameter rotor = 1,5 m

Persentase Daya Sistem Photovoltaic dan Kincir Angin Savonius

Kesimpulan Pada sistem photovoltaic, digunakan 2 buah panel

150 WP sehingga menghasilkan daya total 2098 watt.jam untuk memenuhi load total 1520 watt.jam

Pada sistem kincir angin savonius dibutuhkan spesifikasi tinggi rotor 2 meter dan diameter 1,5 meter sehingga menghasilkan daya total 1662 watt.jam untuk memenuhi load total load 1520 watt.jam.

Spesifikasi yang cocok untuk diterapkan pada perahu yaitu perbandingan 50% dari sistem photovoltaic dan 50% dari kincir angin savoniusdengan daya total 1880 watt.jam.