RANCANG BANGUN BATTERY CHARGER DENGAN ME

PROYEK AKHIR ABAYA RANCANG BANGUN BATTERY CHARGER DENGAN METODE INCREMENTAL CONDUCTANCE MENGGUNAKAN ARM STM32F4

Mohammad Imron Dwi Prasetyo NRP. 1310155024

Dosen Pembimbing :

Ir. Sutedjo, MT. NIP. 19610107.199003.1.001

Endro Wahjono, S.ST., MT. NIP. 19681109.199103.1.012

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA 2017

PROYEK AKHIR INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA20 RANCANG BANGUN BATTERY CHARGER DENGAN METODE INCREMENTAL CONDUCTANCE MENGGUNAKAN ARM STM32F4

Mohammad Imron Dwi Prasetyo NRP. 1310155024

Dosen Pembimbing:

Ir. Sutedjo, MT. NIP. 19610107.199003.1.001

Endro Wahjono, S.ST., MT. NIP. 19681109.199103.1.012

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA 2017

RA NCANG BANGUN BATTERY CHARGER DENGAN METODE INCREMENTAL CONDUCTANCE MENGGUNAKAN ARM STM32F4

Oleh:

Mohammad Imron Dwi Prasetyo

NRP. 1310155024

Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan ( S.ST ) Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Disetujui Oleh :

Dosen Penguji Proyek Akhir: Dosen Pembimbing:

1. Eka Prasetyono, S.ST., MT.

1. Ir. Sutedjo, MT. NIP. i 19831122.201012.1.004 .b0029620 NIP. 19610107.199003.1.001

2. Endro Wahjono, S.ST., MT. NIP. 2000000198

2. Dimas Okky Anggriawan, ST., MT.

NIP. 19681109.199103.1.012

3. Diah Septi Yanaratri, S.ST.

NIP. 900262 2000000051 Surabaya, 10 Februari 2017

Mengetahui, Ketua Program Studi D4 Teknik Elektro Industri

Epyk Sunarno, S.ST., MT. NIP. 19620723.199103.1.002

ABSTRAK

Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang tersedia dan tidak terbatas di alam. Untuk mendapatkan energi listrik yang berasal dari matahari tersebut diperlukan panel surya yang mengubah energi cahaya dari matahari menjadi energi listrik. Energi surya yang dihasilkan oleh panel surya 100 Watt Peak (WP) berkisar antara 10 Volt – 21 Volt. Untuk mendapatkan tegangan pengisian accu

24 Volt diperlukan suatu rangkaian boost converter yang berfungsi menaikkan tegangan menjadi 28 Volt. Guna mendapatkan tegangan konstan dari converter dilakukan pengaturan duty cycle dengan cara memberikan umpan balik dari tegangan keluaran boost converter itu sendiri sebagai charging baterai. Pada proyek akhir ini, digunakanlah metode Incremental Conductance untuk mendapatkan daya maksimum dalam charging baterai. Setelah dilakukan pengujian secara parsial, didapati efisiensi dari boost converter cukup tinggi yakni 94,74 % dengan duty cycle 35%. Error tertinggi dari sensor tegangan 5,3 % dan error sensor arus paling tinggi adalah 7,3 %. Secara integratif, dengan menggunakan MPPT metode Incremental Conductance mampu menaikkan daya output dari solar cell sebesar 21,47%.

Kata kunci: panel surya, boost converter, Incremental Conductance, charging baterai.

ABSTRACT

Solar energy is one of the renewable energy sources available and unlimited in nature. To obtain electrical energy from the sun is needed solar panels that convert light energy from the sun into electrical energy. The solar energy generated by the solar pa nels 100 Watt Peak (WP ) ranges between 10 Volt - 21 Volt. To get a 24 Volt battery charging voltage needed a boost converter circuit that functions to raise the voltage to 28 volts. In order to get a constant voltage of the converter to do the setting duty cycle by giving feedback of the output voltage boost converter itself as charging the battery. At the end of this project, Incremental conductance method is used to get the maximum power in the battery charging. After the partial test, found the efficiency of the boost converter is quite high at 94.74% with a 35% duty cycle. The highest error of 5.3% voltage sensors and current sensors highest error was 7.3%. An integrated manner, using MPPT Incremental conductance method is able to increase the power output of the solar cell by 21,47%.

Keywords: solar cells, boost converter, incremental conductance, battery charging.

KATA PENGANTAR

Semua penulis akan mati, hanya karyanya yang akan terus abadi. Demikian petuah kaum cendekia yang selalu penulis ingat. Alhamdulillah, segala puji syukur bagi Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul:

“ RANCANG BANGUN BATTERY CHARGER DENGAN METODE INCREMENTAL CONDUCTANCE MENGGUNAKAN ARM STM32F4 ”

Bukanlah pertama kalinya penulis menyusun buku Tugas Akhir ini, mengingat di tahun 2015 silam penulis juga telah menyusun buku Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Pemberi Makan Ikan Lele Berbasis Mikrokontroler”. Sedikit cerita dalam pembuatan buku yang pertama, terdapat dilema yang panjang dalam menyelesaikanya. Diantaranya kegalauan penulis ketika harus membagi waktunya antara menjadi aktivis akademisi dan aktivis pergerakan. Sehingga hal ini berimplikasi pada kualitas dari buku yang dalam penyajianya lebih merujuk pada data kuantitatif dengan sedikit mengesampingkan data kualitatif. Selain itu kurangnya konsultasi kepada pihak – pihak yang berkaitan dengan pembuatan tugas akhir ini seperti Dinas Perikanan juga menjadikan isi buku hanya cenderung berisikan materi elektro semata.

Dari evaluasi itulah penulis mencoba melakukan penetrasi dengan mengkolaborasikan optimalisai penyajian dalam bentuk data kuantitatif dan kualitatif pada buku yang kedua ini. Untuk mempermudah pembaca dari lintas kalangan dan lintas program studi, penulis menggunakan bahasa general-normatif dan metode pemikiran induktif. Sebelum mengupas tuntas mengenai isi buku ini, penulis ingin memberikan sebuah introduction terkait dengan prospektur energi di Indonesia, terlebih energi terbarukan antara proyeksi dan tantangan dalam menuju ketahanan energi tahun 2045.

Menuju Ketahanan Energi Indonesia di Tahun 2045

Thomas Friedman, pengarang The World is Flat dan pemenang Pulitzer prize untuk jurnalis, di dalam artikel Op-Ed New York Times terbarunya (3/7/2013) menyebutkan bahwa negara – negara maju dan berpengaruh dunia sedang berlomba – lomba untuk mencari, menguasai, dan memproduksi energi. Dalam berbagai kajian disebutkan bahwa PDB suatu negara akan berbanding lurus dengan ketersediaan energi per kapita (Bappenas, 2012; IMF 2011). Di sisi lain, hampir seluruh pemerintahan dunia sepakat bahwa era pasca minerba harus dipersiapkan mulai sekarang, diwakili oleh gas rumah kaca (GRK), juga sudah memberikan dampak lingkungan yang sangat nyata.

Indonesia sendiri saat ini mengalami silent energy crisis, dimana minyak, gas, dan batubara (minerba) akan semakin menipis dan habis. Dari sisi keuangan negara, subsidi energi mengokupasi postur APBN yang sangat besar, mencapai 300 trilyun rupiah per tahun. Terdapat paradoks antara ketersediaan energi yang tinggi mendorong peningkatan produk domestik bruto (PDB) terhadap penghematan besar – besaran, salah satunya dengan cara kuota energi, untuk menekan besaran subsidi energi.

Disebabkan oleh peliknya permasalahan keenergian nasional, diperlukan suatu upaya untuk membangun pemahaman yang sama akan ketahanan energi nasional untuk menunjang pertumbuhan ekonomi nasional di masa depan.

Pembuatan dan penyusunan buku Proyek Akhir ini selain diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Diploma-4 (D4) dan memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) di jurusan Teknik Elektro Industri Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, juga didedikasikan kepada Bangsa Indonesia untuk mentransformasikan energi terbarukan. Terdapat beberapa relasi penulis yang sudah tidak sabar akan hasil karya yang nantinya mampu menjawab ketahanan energi ini diantaranya adalah Pemerintah Kabupaten Lamongan dan beberapa Konsultan yang bergerak di bidang jasa konstruksi.

Penulis berusaha secara optimal dengan segala pengetahuan dan informasi yang didapatkan dalam menyusun laporan proyek akhir ini. Namun, penulis menyadari berbagai keterbatasannya, karena itu penulis memohon maaf atas keterbatasan materi laporan proyek akhir ini. Penulis sangat mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang konstruktif demi kesempurnaan laporan proyek akhir ini.

Demikian besar harapan penulis agar laporan proyek akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Surabaya, 10 Februari 2017

Penulis

KATA SAMBUTAN

Assalamualaikum Wr. Wb.

Yang terhormat Bapak/Ibu Dosen Yang Saya hormati Dosen Pembimbing Serta rekan-rekan yang berbahagia

Puji syukur kami persembahkan kepada Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat kepada kita semua sehingga kita diberi kesehatan sampai saat ini. Shalawat serta salam kepada junjungan kita nabi Muhammad SAW, semoga berkah selalu menyelimuti kita semua. Merupakan sebuah kebanggan yang tak ternilai harganya, saya diberikan ruang untuk menulis sebuah pengantar pada penulisan buku Tugas Akhir ini. Mendengar judulnya saja sangat impresif dan inovatif dalam konteks ketahanan energi nasional. Memang sesuai dengan concern Sahabat saya ini yang semenjak mahasiswa D3 sudah berekspansi berkarir di ranah organisasi mahasiswa ekstra kampus. Mungkin saya adalah orang yang paling beruntung di dunia ini karena telah mengenal sosok seorang Imron yang tegas namun santun, inovatif dan progresif. Bagaimana tidak mengenalnya, saya sudah hampir 5 tahun berorganisasi di rahim yang sama sampai dengan merintis perusahaan Jasa Konsultan Proyek Konstruksi. Dari situlah saya mengetahui kepribadian dan karakternya yang memiliki relasi dengan tokoh – tokoh nasional sekaliber Anis Baswedan, Harry Azhar Aziz, Dwi Soetjipto, Achmad jazidie, dan masih banyak yang lainya. Terkait dengan isi buku ini, saya sedikitnya telah berdiskusi dengan penulis tentang landasan judul yang diangkatnya. Walaupun background saya adalah arsitektur, namun saya cukup memahami pemikiran penulis karena Bahasa yang digunakan normative – general yang mampu dikonsumsi oleh lintas kalangan. Bahwasanya ada dilematika bagi engineer yang ingin meningkatkan penelitian di bidang renewable energy . Mengingat tingginya harga oprasional untuk pembuatan dan minimnya hasil yang dicapai. Dari sinilah saya melihat ada sebuah prospektur yang dikonversi menjadi gagasan oleh Imron dalam penelitian yang diajukan di PENS. Dan akhirnya ada sebuah hasil yang Puji syukur kami persembahkan kepada Allah SWT yang telah memberikan limpahan rahmat kepada kita semua sehingga kita diberi kesehatan sampai saat ini. Shalawat serta salam kepada junjungan kita nabi Muhammad SAW, semoga berkah selalu menyelimuti kita semua. Merupakan sebuah kebanggan yang tak ternilai harganya, saya diberikan ruang untuk menulis sebuah pengantar pada penulisan buku Tugas Akhir ini. Mendengar judulnya saja sangat impresif dan inovatif dalam konteks ketahanan energi nasional. Memang sesuai dengan concern Sahabat saya ini yang semenjak mahasiswa D3 sudah berekspansi berkarir di ranah organisasi mahasiswa ekstra kampus. Mungkin saya adalah orang yang paling beruntung di dunia ini karena telah mengenal sosok seorang Imron yang tegas namun santun, inovatif dan progresif. Bagaimana tidak mengenalnya, saya sudah hampir 5 tahun berorganisasi di rahim yang sama sampai dengan merintis perusahaan Jasa Konsultan Proyek Konstruksi. Dari situlah saya mengetahui kepribadian dan karakternya yang memiliki relasi dengan tokoh – tokoh nasional sekaliber Anis Baswedan, Harry Azhar Aziz, Dwi Soetjipto, Achmad jazidie, dan masih banyak yang lainya. Terkait dengan isi buku ini, saya sedikitnya telah berdiskusi dengan penulis tentang landasan judul yang diangkatnya. Walaupun background saya adalah arsitektur, namun saya cukup memahami pemikiran penulis karena Bahasa yang digunakan normative – general yang mampu dikonsumsi oleh lintas kalangan. Bahwasanya ada dilematika bagi engineer yang ingin meningkatkan penelitian di bidang renewable energy . Mengingat tingginya harga oprasional untuk pembuatan dan minimnya hasil yang dicapai. Dari sinilah saya melihat ada sebuah prospektur yang dikonversi menjadi gagasan oleh Imron dalam penelitian yang diajukan di PENS. Dan akhirnya ada sebuah hasil yang

Billahitaufiq Walhidayah Wassalamualaikum Wr. Wb.

Amas Brilian, ST. (Direktur CV. Surya Milenia Engineering)

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan penuh rasa syukur kehadirat Allah S.W.T dan tanpa menghilangkan rasa hormat yang mendalam, saya selaku penyusun dan penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak- pihak yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan proyek akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada .

1. Keluargaku tercinta, Bapak, Ibu dan Kakak yang telah membesarkan, membimbing, memberikan motivasi selama ini, baik secara materiil maupun moril.

2. Bapak Epyk Sunarno, S.ST., MT. selaku Ketua Program Studi D4 Teknik Elektro Industri Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

3. Bapak Ir. Sutedjo, MT. dan Bapak Endro Wahjono, S.ST., MT. yang tak mengenal lelah dalam membimbing penulis untuk menyelesaikan Proyek Akhir ini.

4. Seluruh dosen yang telah mengajarkan ilmunya dan insya Allah bermanfaat, serta tak lupa seluruh karyawan PENS.

5. Prof. Iwan Vanany, ST., MT., Ph.D. (Guru Besar ITS) dan

Dr. Eng. Febriliyan Samopa, S.Kom., M.Kom. (Ketua

Jurusan Sistem Informasi FTIF ITS 2010 – 2015) yang telah membantu dan memberikan kesempatan penulis untuk melanjutkan studi Lanjut Jenjang D4.

6. Prof. Dr. Ir. Hening Widi Oetomo, M.M., Ph.D. (Ketua Pasca Sarjana STIESIA) dan Ir. Rachmat Ardji Wardana

(Pendiri PKBPI Surabaya) selaku mentor spiritual penulis. Terima kasih atas ilmu “Hakikat Kehidupan” yang selama ini telah diajarkan kepada penulis.

7. Dr. Eng. Son Kuswadi yang selama ini senantiasa memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan buku Tugas Akhir.

8. Ir. Rudi Kurniawan (Direktur PT. SIAP TECHNOVATION

UNGGUL) atas pembelajaran berwirausaha ketika menjadi mahasiswa.

9. Fadli Ama, ST., MT. (Kasubdit SDM Universitas Airlangga)

yang membimbing dan memotivasi penulis dalam berkarir di Universitas Airlangga.

10. Keluarga besar PT. Candra Semesta Nusantara, dan CV. Surya Milenia Engineering, atas dukungan serta perjuanganya dalam mengikuti tender yang penulis jalani secara simultan mengerjakan Tugas Akhir.

11. Segenap keluarga besar organisasi mahasiswa dan masyarakat yang telah membesarkan penulis dalam mendalami ilmu yang bermanfaat untuk umat dan bangsa, diantaranya adalah HMI, FAM PII, Rumah Pancasila, serta Rumah Intelejensia.

12. Teman–teman LJ D4 ELIN 2015 dan segenap keluarga besar Teknik Elektro Industri, atas kebersamaan dan kerjasamanya yang terjalin selama ini.

13. Saudara Ahmad yang telah intens membimbing penulis dalam merumuskan dan merealisasikan konsepsi MPPT metode Incremental Conductance yang dikonversi dalam sebuah program.

14. Semua teman-teman yang selama ini mendukung serta

mendoakan penulis yang tidak bisa diucapkan satu persatu.

Semoga Allah S.W.T selalu memberikan perlindungan, rahmat dan nikmat-Nya bagi kita semua. Amin!

33

3.2 Perencanaan dan Pembuatan Hardware .............

44

3.3 Perencanaan dan Pembuatan Software ..............

BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

49

4.1 Metode Pengujian ...............................................

49

4.2 Pengujian Parsial ................................................

62

4.3 Pengujian Seluruh Sistem ...................................

BAB V. PENUTUP DAFTAR PUSTAKA BIODATA PENULIS LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1.1 Potensi Tenaga Surya Dibandingkan Tenaga Alternatif Lainya ........................................................

1.2 Blok Diagram Sistem ..............................................

2.1 Bentuk Fisik Panel Surya ........................................

2.2 Karakteristik Kurva I-V pada Panel Surya .............

2.3 Karakteristik Arus dan Tegangan Terhadap Pengaruh Intensitas Cahaya Matahari .....................

2.4 Grafik Efisiensi Kerja Dari Panel Surya Terhadap Radiasi Matahari .....................................

2.5 Grafik Daya Keluar Terhadap Tegangan Pengaruh Temperatur ..............................................................

2.6 Grafik Arus Terhadap Temperatur ..........................

2.7 Kurva Kenaikan dan Penurunan Tegangan MPPT .

2.8 Proses Tracking dari dP/dV pada Posisi yang Berbeda ...................................................................

2.9 Flowchart Algoritma ICM ......................................

2.10 Karakteristik Metode Constant Voltage dan Constant Current .....................................................

2.11 Rangkaian Converter DC-DC Tipe Boost ..............

2.12 Mosfet Boost Converter ON ...................................

2.13 Mosfet Boost Converter OFF ..................................

2.14 Rangkaian Snubber .................................................

2.15 Pembangkitan dengan Komparator .........................

2.16 Gelombang Komparator Analog .............................

2.17 Pembangkitan Sinyal PWM dengan Mikrokontroler

2.18 Sensor Tegangan Metode Resistor Pembagi Tegangan .................................................................

2.19 Skema Penggunaan Terminal pada Allegro ACS712 ..................................................................

2.20 Rangkaian skematik dari Allegro ACS712 .............

2.21 Mikrokontroler ARM STM32F407VG ...................

2.22 Blok Diagram ARM STM32F407 VG ....................

3.1 Blok Diagram Sistem ..............................................

3.2 Simulasi Rangkaian Boost Converter pada PSIM ...

3.3 Hasil Simulasi Tegangan Output pada PSIM ..........

3.4 Skematik Rangkaian Boost Converter ....................

3.5 Rangkaian Snubber pada Boost Converter ..............

3.6 Desain Rangkaian Totempole ..................................

3.7 Rangkaian Sensor Tegangan ...................................

3.8 Rangkaian Sensor Arus ACS712-5 A .....................

3.9 Rangkaian Simulasi Konverter Tanpa Kontrol MPPT .........................................................

3.10 Hasil Simulasi Sistem Tanpa MPPT .......................

3.11 Rangkaian Simulasi Konverter dengan

Kontrol MPPT .........................................................

3.12 Hasil Simulasi Sistem dengan MPPT ......................

3.13 Flowchart Incremental Conductance ......................

4.1 Panel Surya 100 WP ................................................

4.2 Kurva Karakteristik V-I ..........................................

4.3 Kurva Karakteristik P-V .........................................

4.4 Hardware Sensor Tegangan ....................................

4.5 Grafik Karakteristik Tegangan Keluaran dari Sensor Tegangan .................................................................

4.6 Hardware Sensor Arus ACS712-5 A .......................

4.7 Grafik Karakteristik Tegangan Keluaran Sensor Arus Terhadap Arus Sensing .......................

4.8 Rangkaian Totempole dengan ARMSTM32F4 .......

4.9 Gelombang Penyulutan PWM PINC.6 dari ARMSTM32F4 dengan Duty Cycle 50%, Volt/div 0.5 Volt, Time/div=5μs, F=40 KHz ..........

4.10 Hasil Pengujian Induktor dengan LCR Meter .........

4.11 Gelombang Penyulutan Vpulse Keluaran

dari Totempole dengan Duty cycle 60 %, F=40 KHz, V/div= 0.1 V. T/div=5 μs .........................................

4.12 Gelombang Penyulutan VGS MOSFET IXFH50N60 dengan Duty Cycle 60%, F=40 KHz, V/div= 0.1 V T/div=5 μs ................................................................

4.13 Gelombang VDS MOSFET IXFH50N60 dengan

Duty Cycle 60 %, F=40KHz, V/div= 0.1 V T/div=5μs ................................................................

4.14 Pengujian Seluruh Sistem .......................................

66

4.15 Grafik Perbandingan Daya Input ............................

69

4.16 Hubungan Duty Cycle dengan Daya Input (watt) ....

69

4.17 Kurva Hubungan P-V ..............................................

70

4.18 Kurva Hubungan I-V ...............................................

70

4.19 Karakteristik Pengisian Baterai ................................

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Daftar pin ACS712 ........................................................ 27

3.1 Tabel I/O Mikrokontroler STM32F407VG ................... 44

4.1 Name Plate Solar Cell 100 WP ..................................... 50

4.2 Pengujian Solar Cell 100 WP Pukul 09.15 WIB ........... 51

4.3 Pengujian Solar Cell 100 WP Pukul 09.45 WIB ........... 51

4.4 Pengujian Solar Cell 100 WP Pukul 10.15 WIB ........... 52

4.5 Hasil Pengujian Sensor Tegangan ................................. 54

4.6 Hasil Pengujian Sensor Arus ACS712-5A .................... 56

4.7 Hasil Pengujian Rangkaian Boost converter dengan Beban 40 Ohm .................................................. 60

4.8 Hasil Pengujian Integrasi Seluruh Sistem Tanpa MPPT 63

4.9 Hasil Pengujian Integrasi Seluruh Sistem Dengan MPPT .............................................................. 64

4.10 Nilai Kenaikan Daya Kontrol MPPT Metode Incremental Conductance

............................................. 65

4.11 Nilai Selisih Daya MPPT Metode Incremental Conductance dengan Kondisi Ideal Solar Cell ................ 67

4.11 Pengujian Duty Cycle Manual Berdasarkan Algoritma .. 68

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Dewasa ini permasalahan energi bagi kelangsungan hidup manusia merupakan masalah besar yang dihadapi oleh hampir seluruh negara di dunia. Hal ini dikarenakan pesatnya pertumbuhan ekonomi dunia sehingga kebutuhan manusia akan sumber energi pun meningkat. Jumlah energi di seluruh dunia itu sendiri masih didominasi oleh sumber-sumber fosil utama yaitu minyak bumi, gas alam dan batu bara. Ketiga sumber energi yang tidak dapat diperbaharui ini menyumbang hingga 87.7% dari total konsumsi energi dunia.

Dengan semakin menipisnya cadangan energi fosil dunia, setiap negara berlomba-lomba untuk mencari sumber energi alternatif lain yang lebih murah dan dapat diperbaharui. Beberapa sumber energi alternatif yang saat ini banyak dikembangkan adalah tenaga air, biomassa, tenaga angin dan tenaga surya. Namun, karena perkembangan dan penanaman modal yang membutuhkan biaya besar, hingga saat ini pemanfaatan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui masih didominasi oleh tenaga air.

Gambar 1.1 Potensi Tenaga Surya Dibandingkan Tenaga Alternatif Lainya

Salah satu energi alternatif yang mempunyai potensi sangat besar namun sering kali terabaikan adalah sinar matahari. 1 Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh

1 http://www.esdm.go.id/news-archives/56-artikel/3347-pemanfaatan- energi-surya-diindonesia.html (Diakses pada tanggal 04 Juli 2016) 1 http://www.esdm.go.id/news-archives/56-artikel/3347-pemanfaatan- energi-surya-diindonesia.html (Diakses pada tanggal 04 Juli 2016)

Dalam merancang sistem panel surya yang efisien tentunya tidak akan lepas dari penjejak (tracker) Maximum Power Point (MPP) yang berada pada kurva karakteristik V-I keluaran panel surya tersebut. Titik dimana daya yang dihasilkan oleh panel surya berada paling maksimum. MPPT adalah sistem sepenuhnya merupakan kontrol elektronik. Terdapat beberapa algoritma MPPT yang telah ditemukan dan ditulis pada jurnal ilmiah internasional seperti Perturb and Observe, Incremental Conductance, Hill Climbing , Dynamic Approach, Temperature Methods, Artificial Neural Network method, Fuzzy Logic method . Semua algoritma tersebut berbeda - beda dalam beberapa aspek termasuk kesederhanaan, kecepatan, sensor yang dibutuhkan, biaya, dan efektifitas. Selain jenis kontrol, pada sistem MPPT juga membutuhkan konverter sebagai pengatur tegangan keluaran panel surya. Jenis konverter yang pernah digunakan pada jurnal ilmiah adalah Cuk Converter dan Boost

Converter . Oleh sebab itu, berangkat dari paradigma berfikir diatas dan dengan memanfaatkan potensi sumber energi solar cell, maka dalam tugas akhir ini digunakanlah sebagai alternatif untuk charging accu dengan metode Incremental Conductance menggunakan ARM STM 32F4.

1.2 TUJUAN

Tujuan utama dari proyek akhir ini adalah merancang dan membuat sebuah battery charger dengan boost converter sebagai regulator tegangan dari sumber solar cell menggunakan metode Incremental Conductance untuk mengoptimalkan daya maksimum.

1.3 RUMUSAN MASALAH

Dalam proyek akhir ini permasalahan yang timbul dalam pembuatanya adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana membuat sistem charging untuk mendapatkan daya maksimum dengan MPPT menggunakan metode Incremental Conductance .

2. Bagaiamana merancang dan membuat boost converter dengan mengatur duty cycle PWM yang dihasilkan mikrokontroler.

1.4 BATASAN MASALAH

Untuk memfokuskan masalah pada proyek akhir ini, maka perlu di batasi masalah yang akan dibahas yaitu :

1. Panel surya yang digunakan adalah 100 WP dengan tegangan output 10-21 volt.

2. Penggunaan Accumulator 17 Ah dengan total tegangan 24 volt (merangkai seri 2 Accumulator masing-masing 12 volt).

1.5 METODOLOGI PENELITIAN

Dalam pengerjaan proyek akhir ini penulis menerapkan metodologi karya ilmiah yaitu mulai dari sebelum melakukan penelitian, saat melakukan dan setelah melakukan penelitian. Metodologi tersebut terbagi menjadi 6 tahap, yaitu:

1.5.1. Studi Literatur Studi literatur ini merupakan pengumpulan konsep dasar proyek akhir yang bertujuan untuk mendapatkan metode yang terbaik dan tepat. Studi literatur ini bertujuan untuk memperoleh teori-teori penunjang yang melandasi pemecahan masalah di lapangan, baik itu bersumber dari buku, website, maupun jurnal ilmiah.

Dalam Proyek Akhir ini mempelajari karakteristik dari pengujian solar cell, teknik MPPT dengan metode Incremental Conductance dan pengaturan duty cycle pada Boost Converter .

1.5.2. Perencanaan Sistem Perencanaan sistem meliputi pembuatan blok diagram kerja sistem yang terdiri dari boost converter, sensor teganga, sensor arus, dan totempole,. Semuanya dikontrol oleh kontroler yang berbasis

mikrokontroler ARMSTM32F4. Untuk lebih detailnya blok diagram

sistem tertera pada Gambar 1.2.

ACCU 24 VOLT

TEGANGAN 1 & SENSOR SENSOR ARUS 1

TEGANGAN 2 & SENSOR SENSOR ARUS 2

LCD ARM STM32F4

MPPT IC Algoritm

Gambar 1.2 Blok Diagram Sistem

1.5.3. Desain dan Pembuatan Hardware Pembuatan hardware dilakukan berdasarkan literatur yang tersedia pada jurnal maupun pada beberapa mata kuliah yang telah dipelajari. Setelah pembuatan hardware selesai maka dilakukan pengukuran atau pengujian perangkat keras agar hasil pada hardware tersebut bisa dilihat dan diukur untuk disinkronkan dengan literatur yang ada.

Pada tahap ini dilakukan pembuatan perangkat keras yang meliputi boost converter, totempole, sensor tegangan dan arus, serta ARM STM32F4.

1.5.4. Desain Pembuatan Software Dengan pembuatan perangkat lunak (software), maka untuk mencapai tujuan dari proyek akhir ini dengan mendapatkan daya maksimum untuk charging battery metode Incremental Conductance akan terealisasi. Selain itu untuk menunjang dari prospek kerja perangkat keras (hardware) dalam bekerja juga sangat dipengaruhi oleh perangkat lunak. Pada pembuatan perangkat lunak (software) ini meliputi include program di software koil ke ARM STM32F4.

1.5.5. Integrasi dan Pengujian Sistem Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang dibuat sehingga dapat ditemukan permasalahan dan dilakukan perbaikan (trial and error ). Beberapa hal diujikan terhadap alat diantaranya adalah perbandingan daya yang dihasilkan solar cell antara menggunakan MPPT metode Incremental Conductance dengan tanpa menggunakan MPPT. Tidak hanya itu, pada boost converter juga dilakukan pengujian 1.5.5. Integrasi dan Pengujian Sistem Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang dibuat sehingga dapat ditemukan permasalahan dan dilakukan perbaikan (trial and error ). Beberapa hal diujikan terhadap alat diantaranya adalah perbandingan daya yang dihasilkan solar cell antara menggunakan MPPT metode Incremental Conductance dengan tanpa menggunakan MPPT. Tidak hanya itu, pada boost converter juga dilakukan pengujian

1.5.6. Pembuatan Laporan Akhir Pembuatan buku laporan dilakukan untuk menyusun sistematika dan proses pembuatan sistem yang dibuat mulai dari awal sampai akhir. Buku laporan ini berisi laporan mengenai semua yang dilakukan pada proyek akhir ini dan tentang teori-teori yang mendukung dalam pembuatan sistem.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan yang akan diuraikan dalam buku laporan proyek akhir ini terbagi dalam bab-bab yang akan dibahas sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai latar belakang dilaksanakan tugas akhir ini, pokok permasalahan yang akan di teliti, batasan-batasan masalah yang digunakan, tujuan dan sistematika yang digunakan dalam proyek ini.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini menjelaskan secara detail teori-teori tentang perangkat keras, perangkat lunak dan konsep dasar yang dipergunakan dalam tugas akhir ini.

BAB III PERANCANGAN

Penjelasan tentang yang akan dilakukan pada tugas akhir ini akan dijelaskan pada bab ini.

BAB IV PENGUJUAN DAN ANALISIS

Dari perancangan yang dilakukan pada bab sebelumnya, pada bab ini akan dijelasakan hasil dari pengujian sistem yang telah dibuat.

BAB V PENUTUP

Pada bab ini diberikan kesimpulan tentang tugas akhir yang telah dibuat beserta harapan penulis tentang pengembangan dari tugas akhir yang telah dibuat untuk disempurnakan.

1.7 TINJAUAN PUSTAKA

Pada Proyek Akhir yang ditulis oleh Dwiky Alif Satria tahun 2012 dengan judul “Maximum Power Point Tracker (MPPT) untuk Panel

Surya Statis dengan Metode Hill Climbing ”, membahas terkait dengan sistem charging pada baterai dengan teknik MPPT menggunakan metode Hill Clambing.

Selain itu, pada Proyek Akhir yang ditulis oleh Tria Tiara Putra tahun 2015 dengan judul “Maximum Power Point Tracking (MPPT)

Metode Incremental Conductance Dengan DC – DC Fullbridge Converter

3 Fasa Terisolasi Untuk Suplai Inverter 3 Fasa ”, menjelaskan bahwa sistem charging dengan menggunakan Incremental Conductance . Dimana untuk converter yang digunakan adalah DC-Dc Fullbridge Coverter 3 Fasa.

Sedangkan pada Proyek Akhir yang ditulis oleh Suci Nur Mashita tahun 2016 dengan judul “Maximum Power Point Tracker Pada Solar

Panel Statis Dengan DC-DC Converter Paralel Full Bridge Untuk

Beban Pompa Air ”, menyajikan sebuah penelitian dengan mengangkat sistem charging solar cell dengan teknik MPPT metode Incremental Conductance guna menyuplai pompa air. Pada tugas akhir ini digunakan parallel full bridge converter untuk menaikkan tegangan hasil output dari solar cell.

Berangkat dari Tinjaun Pustaka di atas yang digunakan sebagai referensi, pada proyek akhir yang disusun kali ini akan mengadopsi penelitian yang sudah dilakukan dengan sistem charging pada baterai. Dan dalam rangka mendapatkan daya maksimum dari solar cell digunakanlah teknik MPPT metode Incremental Conductance, serta ARM STM32F4 sebagai mikrokontrolernya.

BAB II TEORI PENUNJANG

Pada Proyek Akhir ini terdapat beberapa teori penunjang yang

akan mendukung penelitian, diantaranya mengenai:

2.1 PANEL SURYA

Secara umum, panel surya mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. Panel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Panel surya terdiri dari photovoltaic, yang menghasilkan listrik dari intensitas cahaya. Saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, mendung) arus listrik yang dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel surya (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya. Umumnya panel surya dengan ukuran tertentu memberikan hasil tertentu pula. Contohnya ukuran

� × � menghasilkan listrik DC sebesar x Watt per hour. Gambar 2.1

menunjukan bentuk fisik dari panel surya.

Gambar 2.1 Bentuk Fisik Panel Surya

Kepadatan daya (power density) adalah daya yang dapat diperoleh oleh suatu bahan semikonduktor yang memanfaatkan energi cahaya matahari yaitu jumlah daya cahaya matahari yang dapat ditangkap persatuan luasan. Istilah kepadatan daya pada panel surya ini

dikenal sebagai Solar Cell Irradiation dalam satuan mW/cm 2 atau W/m 2 bahkan KW/m 2 .

Berikut adalah bahan-bahan yang dipakai sebagai bahan pembuatan solar sel antara lain sebagai berikut :

a. Mono-crystalline Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam bentuk bujur. Sekarang monocrystalline dapat dibuat setebal 200 mikron dengan nilai efisiensi 24%.

b. Poly-crystalline/Multi-crystalline (Si) Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik kemudian pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibandingkan dengan sel polycrystalline (efektifitas 18%), tetapi biaya lebih murah.

c. Gallium Arsenide (GaAs) Sel surya III-V semikonduktor yang sangat efisien sekitar 25%. Karakteristik kerja dari sel surya ketika sinar matahari jatuh pada diode silikon (silicon cell) yang menghasilkan foton, secara konstan yang akan menghasilkan energi berkisar ±0.5 voltmax. 600 mV pada 2A, dengan

kekuatan radiasi sinar matahari 1000 W/m 2 = “1 sun” akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm² per sel surya. Cara kerja panel surya sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda. Bila panel surya dikenakan pada sinar matahari, maka timbul yang dinamakan elektron dan hole. Elektron-elektron dan hole-hole yang timbul di sekitar pn junction bergerak berturut-turut ke arah lapisan n dan ke arah lapisan p.

Sehingga pada saat elektron-elektron dan hole-hole itu melintasi pn junction, timbul beda potensial pada kedua ujung panel surya. Jika pada kedua ujung panel surya diberi beban maka timbul arus listrik yang mengalir melalui beban.

Daya listrik yang dihasilkan panel surya ketika mendapat cahaya diperoleh dari kemampuan perangkat panel surya tersebut untuk memproduksi tegangan ketika diberi beban dan arus melalui beban pada waktu yang sama. Kemampuan ini direpresentasikan dalam kurva arus- tegangan (I-V). Berikut ini adalah karakteristik kurva I-V sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Isc

Gambar 2.2 Karakteristik Kurva I-V pada Panel Surya

Keterangan Gambar 2.2 : Isc

= Arus hubung singkat. Voc

= Tegangan tanpa beban. Vmpp = Tegangan optimum. Impp

= Arus optimum. Pada kurva I-V yang menggambarkan keadaan sebuah panel surya beroperasi secara normal. Panel surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol, Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari. Kurva I-V terdiri dari 3 hal yang penting:

1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp) adalah titik operasi, dimana maksimum luaran/output yang dihasilkan oleh panel surya saat kondisi operasional. Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat panel surya kondisi berbeban pada 25 o

C dan radiasi 1000 W/m2.

2. Open Circuit Voltage (Voc) adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat dicapai pada saat tidak adanya arus (current).

3. Short Circuit Current (Isc) adalah maksimum output arus dari panel surya yang dapat dikeluarkan (output) di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau short circuit. Faktor-faktor yang mempengaruhi unjuk kerja/performansi

dari panel surya:

1. Bahan pembuat panel surya.

2. Resistansi beban

3. Intensitas cahaya matahari

4. Suhu/temperatur panel surya.

5. Bayangan/shading. Terdapat beberapa kelebihan dan kekurangan yang dimiliki oleh panel surya. Kelebihan-kelebihan yang menyebabkan panel surya banyak dikembangkan diantaranya:

1. Membutuhkan waktu yang singkat dalam perencanaan, instalasi, dan pembuatan plant baru.

2. Bersifat modular (modul-modul), sehingga praktis

3. Pemakaian daya mudah disesuaikan dengan kebutuhan.

4. Mempunyai life time yang lama dan perawatan yang mudah karena komponen bersifat statis.

5. High mobile dan portable karena tidak terlalu berat. Selain memiliki kelebihan, panel surya juga memiliki beberapa kekurangan, diantaranya:

1. Karena energi didapat dari matahari, maka panel surya tidak dapat bekerja pada malam hari.

2. Pengaturan tegangan keluar hanya dapat melalui sistem elektrik.

3. Harga panel surya yang masih tergolong mahal. Selain pengaruh cahaya, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi besar tegangan keluar dari panel surya, diantaranya:

1. Radiasi Matahari Tegangan keluaran panel surya tidak terlalu terpengaruh terhadap cahaya matahari. Namun arus keluar sangat terpengaruh oleh intensitas cahaya matahari yang jatuh diatas permuakaan panel surya. Dengan terpengaruhnya arus keluar terhadap intensitas cahaya, ini berarti efisiensi kerja dari panel surya sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari. Hal ini terlihat pada Gambar 2.3 yang merupakan karakteristik dari arus dan tegangan terhadap intensitas cahaya matahari. Terlihat bahwa tegangan tidak terpengaruh, namun arus akan terpengaruh yaitu ketika intensitas cahaya turun maka arusnya kecil dan saat intensitas cahaya naik maka arus akan bertambah besar.

Gambar 2.3 Karakteristik Arus dan Tegangan Terhadap Pengaruh

Intensitas Cahaya Matahari 2

Panel surya sangat terpengaruh dengan radiasi matahari, semakin besar nilai radiasi matahari maka efisiensi panel surya juga semakin meningkat. Pada Gambar 2.4 memperlihatkan efisiensi panel surya terhadap besar radiasi matahari yang menunjukkan pengaruh radiasi matahari terhadap efisiensi panel surya.

Gambar 2.4 Grafik Efisiensi Kerja dari Panel Surya Terhadap Radiasi

Matahari 3

2. Sudut Datang Cahaya Panel surya akan menghasilkan tegangan dan arus keluaran maksimum saat sudut datang cahaya tegak lurus atau 90º terhadap permukaan panel surya. Nilai tegangan keluar sel surya akan turun dengan fungsi cosines sampai pada sudut 50º. Setelah melebihi sudut 50º, penurunan tegangan keluar akan signifikan.

3. Pengaruh Temprature

2 Ika W, Rancang Bangun Sistem Penggerak Pintu Air dengan

3 Memanfaatkan Energi – ITS, hal. 24. Zainal Arifin. Portabel Solar Charger, PENS - ITS, hal. 9.

Alternatif Matahari, PENS

Sebuah Panel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur sel tetap normal (pada 25°C), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada panel surya akan melemahkan tegangan keluaran (Voc). Setiap kenaikan temperatur panel surya 1°C (dari 25°C) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan akan melemah 2x lipat untuk kenaikkan temperatur sel per 10°C. Pelemahan arus ini menyebabkan berkurangnya daya keluar seperti yang terlihat pada Gambar 2.5 dan Gambar 2.6 yang merupakan gambar grafik pengaruh dari temperatur terhadap tegangan output panel surya dan pengaruh temperatur terhadap daya.

Gambar 2.5 Grafik daya keluar terhadap tegangan pengaruh temperatur

Kecepatan angin disekitar panel dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV array. Keadaan atmosfir bumi – berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara, kabut, dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus listrik dari deretan PV.

Gambar 2.6 Grafik Arus Terhadap Temperatur

Orientasi dari rangkaian PV (array) kearah matahari secara optimum sangat penting agar panel PV dapat menghasilkan energy maksimum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum. Tilt angle (sudut orientasi matahari) mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap perubahan gerak matahari yang berubah setiap waktu).

2.2 MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT)

4 Maximum Power Point Tracker (MPPT) adalah sebuah metode yang digunakan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus

yang optimal sehingga didapat daya keluaran yang maksimal dari suatu panel surya. Daya keluaran yang maksimal ini akan menghasilkan rasio daya yang tinggi dan mengurangi rugi-rugi suatu panel surya.

Adapun prinsip kerja dari MPPT seperti pada Gambar 2.7 adalah menaikkan tegangan dan menurunkan tegangan kerja panel surya. Apabila dalam suatu sistem panel surya, tegangan kerja panel surya jatuh pada daerah disebelah kiri Vmp (tegangan kerja lebih kecil dari pada tegangan Vmp), maka tegangan kerja panel surya akan dinaikkan sampai mencapai Vmp, begitu juga sebaliknya apabila tegangan kerja panel surya lebih besar dari pada Vmp, maka tegangan kerja panel surya akan diturunkan sampai mencapai Vmp. Setelah mencapai tegangan maximum point (Pmax), secara otomatis daya keluaran pada panel surya juga akan menjadi maksimal.

4 Aries Pratama Kurniawan, Optimalisasi Sel Surya menggunakan Maximum Power Point Tracker (MPP T) Sebagai Catu Daya Base

Transceiver Station, FTI – ITS.

Gambar 2.7 Kurva Kenaikan dan Penurunan Tegangan MPPT

Metoda MPPT digunakan karena sifat dari cahaya matahari yang berubah-ubah sehingga mengakibatkan perubahan daya keluaran pada solar sel.

Gambar 2.8. Proses Tracking dari dP/dV pada Posisi yang Berbeda 5

Pada Gambar 2.8, terdapat 3 jenis titik yang berada pada 3 posisi. Di sebelah kiri puncak dP/dV>0, di puncak kurva dP/dV=0 dan di sebelah kanan puncak dP/dV<0. Perancangan MPPT ini membutuhkan 2 parameter untuk menentukan slope yaitu tegangan input konverter (Vin) dan arus input konverter (Iin), sesuai dengan persamaan 2.1.

Pin n =Vin n ×Iin(n) 2.1

5 Rusminto Tjatur Widodo dkk, Maximum Power Point Tracker Sel Surya Menggunakan Algoritma Pertrub and Observe, PENS-ITS.

Dari dua parameter tersebut didapat daya Pin(n), dan tegangan Vin(n), maka dibandingkan dengan parameter pembacaan data yang sebelumnya yaitu Pin(n-1) dan Vin(n-1). Hasil perbandingan itu didapatkan

P dan I 6 , sesuai dengan persamaan 2.2 dan 2.3.

∆V=Vin n -Vin(n-1)

2.2 ∆P=Pin(n)-Pin(n-1)

2.3 Dan hasil dari pembagian P dan V dinamakan slope, yang dapat dirumuskan dalam persamaan 2.4. Pin n -Pin(n-1)

∆P

Vin n -Vin(n-1) 2.4 ∆V Keterangan persamaan :

Slope =

Pin n = daya input (Watt) Vin n = tegangan input (Volt) P

= perubahan daya (Watt) V

= perubahan tegangan (Volt) Pada Gambar 2.8 memperlihatkan salah satu kurva panel P-V. MPP menunjukkan daerah dengan sinyal nol, yang menunjukkan nilai maksimum yang baru, dan sebaliknya jika nilai sinyal (slope) negatif, maka tegangan panel surya akan turun. Arah slope ditentukan dengan perbandingan P dan V. Dengan karakteristik dari konverter yang digunakan akan didapatkan ketetapan arah dari duty cycle. Jika hasil perbandingan (slope) tersebut menghasilkan nilai positif maka nilai duty cycle ditambah, dan jika menghasilkan nilai negatif maka nilai nilai duty cycle dikurangi. Dengan menentukan slope maka didapatkan referensi duty cycle yang baru.

MPPT ini berbeda dengan sistem pengontrol-pengontrol sebelumnya. MPPT selain memperhatikan karakteristik baterai juga memperhatikan karakteristik panel surya. Titik daya maksimum didapatkan dengan melihat karakteristik grafik hubungan antara daya dan tegangan atau grafik hubungan antara tegangan dan arus dari panel surya. MPPT ini mengoptimalkan transfer daya antara panel surya dan aki. Selain itu juga dengan MPPT ini, transfer daya ke aki dapat

6 Ibid. hal. 6 6 Ibid. hal. 6

2.3 INCREMENTAL CONDUCTANCE

Metode Incremental Conductance (ICM) bekerja berdasarkan gradien kurva P-V karakteristik sel surya. Titik kerja maksimum sel surya terletak pada nilai tegangan yang berbeda untuk setiap kondisi lingkungan yang berbeda, disebut V MPP . MPPT memberikan Vref agar

titik kerja sel surya terdapat di nilai V MPP tersebut. Flowchart dari algoritma ICM ditunjukan oleh Gambar 2.9. Karakteristik P- V sel surya merupakan fungsi daya terhadap tegangan, mencapai itik maksimum ketika gradiennya bernilai nol. Hal tersebut dapat dituliskan dalam persamaan 2.5.

dP dV =0 2.5 Keterangan Persamaan 2.5 : dP

= perubahan daya (watt) dV = perubahan tegangan (volt)

Karena P= V.I, maka Persamaan 2.5 dapat dijabarkan menjadi Persamaan 2.6 sebagai berikut : d V.I

= V.dI+dV.I

dV dV

V dI dV +I= dI =- I

dV V Keterangan Persamaan 2.6 : dI = perubahan arus ampere

dV = perubahan tegangan volt

I = arus ampere

V = tegangan volt Konsep dasar dari metode incremental conductance sesuai dengan

kurva karakteristik panel surya yang ditampilkan pada Gambar 2.8. Nilai slope dari kurva daya panel surya akan bernilai nol saat mencapai titik MPP, nilai slope akan meningkat apabila berada disamping kanan titik MPP, dan akan menurun apabila berada disamping kiri titik MPP.

Perubahan Vref yang diberikan ICM tetap untuk setiap iterasi. Besar perubahan Vref tersebut dipertimbangkan dari waktu penjajakan menuju nilai maksimum dan osilasi pada nilai maksimum. Kedua parameter tersebut memiliki hubungan terbalik, sehingga selalu terdapat kompensasi untuk setiap parameter yang ingin diperbaiki. Perubahan Vref yang besar akan mempercepat waktu penjajakan, namun sulit mencapai V MPP dan menyebabkan osilasi di sekitar MPP. Oleh karena itu, modifikasi dari algoritma ICM yang telah berkembang selama ini adalah dengan membuat besar perubahan Vref bervariasi.

Gambar 2.9. Flowchart Algoritma ICM

7 Esram and Chapman, Comparasion of PV Array Maximum Power Point Tracking Techniques, 2007, hal.441

2.4 ACCUMULATOR / AKI

8 Accumulator atau sering disebut aki adalah salah satu komponen utama dalam kendaraan bermotor, baik mobil atau motor, semua

memerlukan aki untuk dapat menghidupkan mesin kendaraan (mencatu arus pada dinamo starter kendaraan). Aki mampu mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik. Dikenal dua jenis elemen yang merupakan sumber arus searah (DC) dari proses kimiawi, yaitu elemen primer dan elemen sekunder. Elemen primer terdiri dari elemen basah dan elemen kering. Reaksi kimia pada elemen primer yang menyebabkan elektron mengalir dari elektroda negatif (katoda) ke elektroda positif (anoda) tidak dapat dibalik arahnya. Maka jika muatannya habis, maka elemen primer tidak dapat dimuati kembali dan memerlukan penggantian bahan pereaksinya (elemen kering). Sehingga dilihat dari sisi ekonomis elemen primer dapat dikatakan cukup boros. Contoh elemen primer adalah batu baterai (dry cells).

Elemen sekunder dalam pemakaiannya harus diberi muatan terlebih dahulu sebelum digunakan, yaitu dengan cara mengalirkan arus listrik (secara umum dikenal dengan istilah 'disetrum'). Akan tetapi, tidak seperti elemen primer, elemen sekunder dapat dimuati kembali berulang kali. Elemen sekunder ini lebih dikenal dengan aki. Dalam sebuah aki berlangsung proses elektrokimia yang reversible (bolak- balik) dengan efisiensi yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversible yaitu di dalam aki saat dipakai berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses tenaga listrik menjadi tenaga kimia (charging).

2.5 CHARGER