Index of / 2 Laporan Tahap 2-3

!

!
!

!

LAPORAN!DESAIN!ROBOT!
PEMBERSIH!PANEL!SURYA!
!
PEMBUATAN!
ROBOT!PEMBERSIH!ARRAY!MODUL!SURYA!
PADA!PEMBANGKIT!LISTRIK!TENAGA!SURYA!(PLTS)!
|!
di!PT.!Pembangkitan!Jawa!Bali!E!UP!CIRATA !
!
!
!

PUSAT!PENELITIAN!DAN!PENGABDIAN!MASYARAKAT!
(P3M)!!

POLITEKNIK!ELEKTRONIKA!NEGERI!SURABAYA!!
2016!

!
!

!

Daftar!Isi!
1! LATAR&BELAKANG&

4!

2! KONDISI&LAPANGAN&

5!

2.1! MEKANISME&PEMBERSIHAN&

7!


3! DESAIN&ROBOT&

8!

3.1! GERAKAN&YANG&DIRANCANG&

8!

3.2! BODY&DAN&MODUL&FUNGSIONAL&ROBOT&

12!

3.3! KELENGKAPAN&KONTROLER&ROBOT&

15!

3.4! SPESIFIKASI&TEKNIS&ROBOT&PEMBERSIH&PANEL&SURYA&

15!


4! LAMPIRAN&DESIGN&DRAWING&

17&

5&& LAMPIRAN&SPESIFIKASI&PERALATAN&

24&

6&& LAMPIRAN&SOURCE&CODE&

28&

&&

!
!
!
!


!

!

1! Latar!Belakang!
Pembuatan!prototipe!robot!pembersih!array!modul!surya!pada!pembangkit!listrik!tenaga!surya!
ini!dilakukan!dalam!skema!penelitian!antara!Pusat!Penelitian!dan!Pengabdian!Masyarakat!di!
Politeknik!Elektronika!Negeri!Surabaya!dengan!CEGEn!Research!Center!PT!PJB.!
CEGEn! Research! Center! adalah! sebuah! fasilitas! yang! dicanangkan! oleh! PT! PJB! untuk!
didedikasikan! pada! penelitian! tentang! penerapan! energi! baru! dan! terbarukan! beserta!
teknologiEteknologi!penunjangnya.!Salah!satu!fasilitas!yang!telah!ada!di!CEGEn!Research!Center!
ini! adalah! PLTS! Cirata! 1MW.! Adapun! PLTS! Cirata! 1MW! ini! adalah! pembangkit! listrik! tenaga!
surya!photovoltaic!yang!dibangun!oleh!PT!Pembangkitan!Jawa!Bali!Unit!Pembangkitan!Cirata!
untuk!tujuan!riset!pengayaan!pengetahuan!dan!pengalaman!dalam!bidang!PLTS!skala!besar!
sehingga!PJB!memiliki!kompetensi!yang!dalam!tentang!teknologi!tersebut.!Adapun!salah!satu!
scope!riset!yang!dilakukan!dalam!PLTS!Cirata!adalah!pembuatan!metodologi!yang!bersifat!best!
practice! pada! pemeliharaan! pada! PLTS! skala! besar.! Termasuk! diantaranya! adalah! metode!
pembersihan!modul!surya!secara!efektif!dan!efisien.!!
Pada! dasarnya! modul! surya! dalam! sebuah! PLTS! adalah! didesain! agar! selfEcleaning.! Artinya,!
sudut!kemiringan!dari!modul!surya!dan!air!hujan!pada!musim!penghujan!adalah!sudah!cukup!

untuk!membersihkan!mayoritas!permukaan!modul!surya!dari!kotoran!berupa!debu!maupun!
kotoran! lainnya.! Sayangnya,! hal! ini! tidak! terjadi! ketika! musim! kemarau.! Ketiadaan! air! hujan!
membuat!permukaan!dari!modul!surya!cenderung!berdebu!apabila!tidak!dibersihkan!secara!
berkala.!Selain!itu,!terdapat!kondisi!dimana!kotoran!yang!menempel!di!modul!surya!adalah!
lebih!dari!sekedar!debu.!Misalnya!kotoran!burung,!kerak,!jamur,!dan!sebagainya.!Yang!mana!
kotoran! dengan! jenis! ini! tidak! bisa! hilang! hanya! dengan! sapuan! air! hujan.! Oleh! karena! itu,!
dibutuhkan!mekanisme!pembersihan!yang!efisien!dan!terpadu!sehingga!PLTS!Cirata!1MW!bisa!
beroperasi!dengan!optimal.!!
Terdapat! beberapa! opsi! yang! bisa! dilakukan! oleh! pengelola! dalam! kaitannya! dengan!
pembersihan!modul!surya.!Diantara!opsi!tersebut!adalah!do!nothing,!dilakukan!pembersihan!
secara!manual!dengan!tenaga!manusia,!atau!dilakukan!pembersihan!dengan!tenaga!mesin!/!
robot.! ! Sesuai! dengan! analisa! &! kajian! dalam! dokumen! sebelumnya,! kesimpulan! yang!
didapatkan!adalah!proses!pembersihan!modul!surya!paling!efektif!dan!efisien!dikerjakan!oleh!
mesin!/!robot.!!
!

Saat!ini!telah!terdapat!setidaknya!dua!jenis!robot!pembersih!modul!surya!bila!dilihat!dari!sudut!
pandang!pemasangannya.!Yang!pertama!adalah!robot!jenis!free!roaming!dimana!robot!jenis!
ini!tidak!membutuhkan!fixture/dudukan!khusus!dalam!operasinya.!!Robot!kedua!adalah!jenis!
robot!railed!dimana!robot!jenis!ini!membutuhkan!rel!/!jalan!khusus!ketika!beroperasi.!proses!

pendesainan! robot! ini! membutuhkan! referensi.! Sedangkan! apabila! dilihat! dari! mekanisme!
pembersihannya,! terdapat! dua! jenis! metode.! Metode! pertama! adalah! pembersihan! kering.!
Yaitu!mekanisme!pembersihan!dengan!tanpa!menggunakan!cairan.!Sedangkan!metode!kedua!
adalah! pembersihan! basah.! Dimana! dalam! metode! ini,! dibutuhkan! cairan! sebagai! moda!
pembersih.!!
Mengingat! pentingnya! proses! pembersihan! modul! surya! pada! PLTS,! maka! UP! Cirata!
memerluan!untuk!memiliki!peralatan!untuk!melakukan!proses!pembersihan!tersebut!secara!
efektif!dan!efisien.!!
Berdasarkan!latar!belakang!seperti!diuraikan!diatas,!desain!dan!rancang!bangun!sebuah!robot!
free!roaming!dengan!mekanisme!menggunakan!cairan!dikerjakan!untuk!memenuhi!kebutuhan!
tersebut.!

2! Kondisi!lapangan!
Plant! solar! panel! pada! unit! pembangkitan! Cirata! menggunakan! Solar! Frontier! tipe! ! SF170ES!
dengan!jenis!thin!film!CIS$substrate$glass!!dengan!dilapisi!kaca!temper!dengan!ketebalan!3,2!
mm,! juga! dilengkapi! dengan! rangka! dari! alumunium! alloy! anodized! dengan! sil! sudutnya!
menggunakan!karet!sintetis.!Mampu!menopang!beban!hingga!1600!pascal.!

!


$
Gambar$$211.$Modul$panel$surya$

Konfigurasi!pemasangan!solar!panel!pada!PLTS!Cirata!adalah!lebar!4!modul!dan!panjang!30!
modul!solar!panel!dengan!luas!area!sekitar!160!m2.!Sementara!jarak!gap!antar!modul!panel!
surya!tidak!sama,!antara!7!–!10!mm.!Selain!itu!juga!kerataan!antar!modul!juga!tidak!sama,!ada!
yang!sama!rata,!juga!ada!yang!beda!ketinggian!antara!2!–!5!mm.!Pada!saat!puncak!matahari!
bersinar!tanpa!awan!suhu!di!permukaan!solar!panel!bisa!mencapai!60o!–!75o!celcius.!

!
Gambar$$212.$Gap$antar$panel$surya$

Pemasangan! modul! solar! panel! ini! di! atas! tanah,! dengan! rumput! di! sekitarnya,! hal! ini!
cenderung!berdebu!pada!musim!kemarau!yang!akan!tertiup!angin!dan!mengotori!solar!panel,!
sehingga!memerlukan!pembersihan!rutin.!Juga!adanya!cekungan!pada!tepi!panel!surya!bisa!
menyimpan!kotoran!akibat!dari!pembersihan!jika!tidak!digelontor!dengan!air!secara!maksimal.!

!

$

Gambar$$213.$Cekungan$di$tepi$panel$surya$

Modul! solar! panel! dipasang! pada! struktur! alumunium! hollow! dengan! kemiringan! sekitar! 10!
derajat,! hal! ini! dilakukan! untuk! mengalirkan! air! hujan,! serta! untuk! memaksimalkan!
mendapatkan!sinar!matahari,!karena!pemasangannya!sejajar!dengan!arah!lintasan!matahari.!

$
Gambar$$214.$Pemasangan$solar$panel$pada$rangka$alumunium$

2.1! Mekanisme!Pembersihan!
Mekanisme!pembersihan!robot!adalah!terdiri!atas!6!(enam)!step,!yaitu:!
•! Step!1:!Dilakukan!penyikatan!halus!terhadap!permukaan!modul!surya!sehingga!debu!
yang!menempel!bisa!lepas!
•! Step! 2:! Dilakukan! penyedotan! terhadap! debuEdebu! yang! telah! disikat! untuk! masuk!
dalam!kompatemen!penyimpanan!debu!sehingga!tidak!berterbangan!

!

•! Step!3:!Dilakukan!penyemprotan!cairan!pada!permukaan!modul!surya!sesuai!dengan!
cairan!yang!diisikan!dalam!kompatemen!cairan!bersih.!!

•! Step! 4:! Dilakukan! penyikatan! tahap! dua,! yaitu! penyikatan! dengan! mode! basah,!
sehingga!kotoran!yang!tidak!bisa!lepas!dengan!mode!penyikatan!debu!bisa!terangkat!
dari!permukaan!modul!surya!
•! Step! 5:! Dilakukan! penyedotan! terhadap! cairan! yang! telah! digunakan! untuk!
membersihkan!permukaan!modul!surya.!Cairan!ini!masuk!ke!dalam!kompatemen!cairan!
kedua!yang!terpisah!dari!kompartemen!cairan!pertama.!!
•! Step!6:!Dilakukan!pengelapan!pada!permukaan!modul!surya!sehingga!tidak!terdapat!
butirEbutir!air!pada!permukaan!modul!surya.!!

3! Desain!Robot!
Robot! pembersih! modul! surya! ini! didesain! berdasarkan! kebutuhan! dan! kondisi! serta!
persyaratan!seperti!telah!diuraikan!dengan!tetap!memperhatikan!keterbatasan!ketersediaan!
bahan,!material,!peralatan!elektronik!serta!faktor!ekonomis.!

3.1! Gerakan!yang!dirancang!
Robot!pembersih!array!modul!surya!yang!dirancang!ini!menggunakan!dua!track!dengan!arah!
lintasan!menelusuri!seluruh!array!plate!dari!bawah!ke!atas!kemudian!turun!secara!perlahan!
dengan!model!melingkar.!

!

Gambar$$311.$Arah$lintasan$robot$

!

Dengan!model!lintasan!seperti!di!atas!memungkinkan!robot!untuk!membersihkan!array!modul!
lebih!merata!dan!memudahkan!untuk!pembuatan!sistem!perhitungan!odometrinya,!selain!itu!
juga!berfungsi!untuk!mengurangi!resiko!robot!meluncur!ke!bawah.!
Algoritma!Gerakan!Robot!Pembersih!Panel!Surya!PLTS!Cirata!dirancang!sebagai!berikut:!
1)! Robot!diletakkan!di!tepi!kiri!bawah!panel!surya!sebagaimana!mestinya!sehingga!sensor!
ultrasonik!yang!terpasang!pada!robot!mendeteksi!tepi!panel.!
2)! Arah! hadap! dan! odometri! robot! dikalibrasi! sehingga! arah! hadap! awal! adalah! 0o! dan!
odometri!X!dan!Y!juga!diset!0.!
3)! Robot! mulai! berjalan! maju! dan! odometri! mulai! menghitung! beserta! seluruh! sistem!
pembersihnya! dengan! mempertahankan! arah! hadapnya! pada! 0o! hingga! robot!
mendeteksi!ujung!panel.!
4)! Setelah!robot!mendeteksi!ujung!panel,!data!odometri!disimpan!sebagai!panjang!jalur!
panel!surya.!
5)! Robot!berbelok!ke!kanan!menuju!arah!hadap!90o.!
6)! Robot!kembali!berjalan!maju!dengan!mempertahankan!arah!hadapnya!pada!90o!serta!
odometri!mulai!menghitung!hingga!robot!mencapai!ujung!panel.!

7)! Setelah! robot! mendeteksi! ujung! panel,! data! odometri! disimpan! sebagai! lebar! jalur!
panel!surya.!
8)! Robot!berbelok!ke!kanan!menuju!arah!hadap!180o.!
9)! Robot!berjalan!maju!sejauh!panjang!bodi!robot.!
10)!Robot!berbelok!ke!kanan!menuju!arah!hadap!270o.!
11)!Robot!berjalan!sejauh!lebar!jalur!panel!surya!dikurangi!lebar!bodi!robot.!
12)!Robot!berbelok!ke!kanan!menuju!arah!hadap!180o.!
13)!Robot!berjalan!maju!sejauh!panjang!bodi!robot.!
14)!Robot!berjalan!sejauh!lebar!jalur!panel!surya!dikurangi!lebar!bodi!robot!atau!setelah!
robot!mendeteksi!tepi!panel!surya.!
15)!Langkah! nomor! 8! hingga! 14! diulangi! secara! terus! menerus! hingga! sistem! odometri!
robot!telah!mendeteksi!bahwa!seluruh!luasan!dari!panel!surya!telah!dilewati.!
16)!Selama!robot!bergerak,!sistem!pembersihan!panel!surya!juga!akan!bekerja!secara!terus!
menerus!hingga!robot!telah!mendeteksi!bahwa!seluruh!luasan!dari!panel!surya!telah!
dilewati.!

!


START


Robot diletakkan di tepi
kiri bawah panel surya


Odometri X = 0
Odometri Y = 0
X = 0
Y = 0
(X dan Y sebagai panjang tepi panel)
Heading = 0o
Sistem pembersih panel bekerja




Robot berjalan pada heading 0
Odometri menghitung





No

Ujung
panel?


Yes

Simpan data odometri X sebagai X
Belok heading = 90o



Robot berjalan maju pada heading 90o
Odometri menghitung


No

Ujung
panel?


Yes

Simpan data odometri Y sebagai Y
Belok heading = 180o



A




!

A


Yes

Odometri X =
(Y – lebar robot)
Yes

Belok heading = 180o






Odometri X