1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 1. BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada saat ini sebagian besar pembangkit listrik di dunia masih menggunakan bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batu bara dan gas bumi sebagai bahan bakarnya. Padahal ketersediaan bahan bakar fosil akan semakin menipis dan diperkirakan akan segera habis. Ketersediaan bahan bakar fosil yang semakin menipis menyebabkan bahan bakar energi terbarukan mulai diperhitungkan. Hal ini dapat dilihat banyak negara yang sudah menggunakan bahan bakar energi terbarukan seperti cahaya matahari, angin, air, biomassa dan sebagainya. Indonesia sebenarnya memiliki potensi energi yang sangat besar. Letak geografisnya yang strategis dan berada di salah satu garis khatulistiwa membuat Indonesia memiliki potensi sumber energi terbarukan yang melimpah seperti cahaya matahari sepanjang tahun dan energi angin. Potensi tenaga surya saat ini mencapai 4,80kWh/m2/hari dan potensi energi angin yang cukup besar berada di pesisiran pantai maupun di bukit. Potensi sumber inilah yang harus bisa kita manfaatkan. PLTH atau Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida merupakan pembangkit listrik yang terdiri dari 2 atau lebih pembangkit dengan sumber energi yang berbeda. Misalnya seperti Pembangkit Listrik Tenaga Surya yang dipadu dengan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB) atau disebut Hybrid PV-Bayu. Fungsinya salah satunya yaitu apabila langit mendung dan matahari lenyap pada siang hari, maka pembangkit listrik akan digerakkan oleh turbin angin sebaliknya ketika angin berhembus pelan dan matahari lagi terik maka pembangkit listrik akan digerakkan oleh panel surya. Akan tetapi, ketika matahari lagi terik dan angin berhembus kencang maka pembangkit listrik akan digerakkan oleh panel surya dan turbin angin. Oleh karena itu, penyusun mencoba untuk membuat implementasi PLTH (Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida) dengan sumber listrik berasal dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB). Hasil tegangan DC yang didapatkan dari kedua sumber

2 tersebut diturunkan tegangannya menjadi 13,8 (V DC ) menggunakan DC to DC Converter. DC to DC Converter yang digunakan bertipe Synchronous Buck Converter yang tegangan keluarannya diatur oleh lebar pulsa (duty cycle) dari PWM (Pulse Width Modulation). Tegangan DC 13,8Volt selanjutnya digunakan untuk pengisian baterai yang diatur oleh relay. Relay tersebut bekerja tergantung seberapa besar arus yang dihasilkan. Ketika arus melebihi 4A pada panel surya dan 10A pada turbin angin, maka relay beban akan berlogika 1. Sedangkan ketika arus kurang dari 4A pada panel surya dan 10A pada turbin angin, maka relay aki akan berlogika 1 yang selanjutnya akan disimpan pada baterai/aki. Ketika tegangan pada aki (Vaki>12Volt) maka inverter dapat digunakan. Inverter yang mendapatkan daya dari aki tersebut akan menghasilkan tegangan AC 220V AC dengan sinyal berbentuk kotak dan frekuensi 50Hz yang selanjutnya digunakan pada beban elektronik seperti lampu 15,20,40 Watt dan battery handphone Lenovo 3,7V DC /2000mAh. 1.2 Tujuan dan Manfaat Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah - Merancang dan mengimplementasikan sumber listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu/Angin (PLTB). - Merancang dan mengimplementasikan rangkaian mikrokontroler ATMEGA 8535 sebagai rangkaian kontrol. - Merancang dan mengimplementasikan rangkaian DC-DC Converter dengan metode Synchronous Buck Converter. - Merancang dan mengimplementasikan rangkaian rectifier 3 phase. - Merancang dan mengimplementasikan rangkaian inverter full bridge. - Menganalisa data hasil pengukuran pada kondisi sebenarnya Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah - Mengurangi emisi karbondioksida (CO 2 ) atau ramah lingkungan. - Meningkatnya efisiensi penggunaan energi listrik.

3 - Sebagai sumber listrik tegangan AC yang baru. - Mengetahui cara kerja rangkaian kontrol pada tiap pembangkit dan rangkaian inverter menggunakan mikrokontroler ATMEGA Dapat digunakan di daerah yang terpencil yang belum terjangkau listrik. 1.3 Rumusan Masalah Masalah yang diteliti dalam tugas akhir ini adalah: - Bagaimana cara merancang DC to DC Converter tipe Synchronous Buck? - Bagaimana cara merancang rangkaian rectifier 3 phase? - Bagaimana cara pemrograman pada mikrokontroler? - Bagaimana cara kerja sistem pengaturan pengisian baterai dan pencatuan beban pada pembangkit tenaga surya dan angin? - Bagaimana cara merancang rangkaian inverter full bridge dengan mikrokontroler? - Bagaimana mengukur kinerja sistem yang diimplementasikan pada keadaan sebenarnya? 1.4 Batasan Masalah Masalah yang diangkat dalam tugas akhir ini dibatasi oleh beberapa hal, yaitu: - Sumber Listrik yang digunakan yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan - Tidak membahas material dan cara kerja dari panel surya dan turbin angin yang digunakan. - Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mikrokontroler adalah bahasa C. - Turbin angin yang digunakan bertipe horisontal dengan daya 500Wp. - Panel surya yang digunakan bertipe monocrystalline dengan daya 50Wp. - Aki yang digunakan adalah Aki VRLA NS Accelerate FGB DC to DC Converter yang digunakan tipe Synchronous Buck. - DC to AC Converter yang digunakan tipe Single Phase Full Bridge Inverter. - AC to DC Converter yang digunakan tipe Three Phase Bridge Rectifier.

4 - Maksimum arus pada kontroler panel surya 4A dan pada turbin angin 10A. - Keluaran dari DC to DC Converter digunakan untuk mengisi baterai. - Keluaran dari DC to AC Converter digunakan untuk daya dibawah 30Watt. - Beban yang digunakan yaitu charger hp, dan lampu. 1.5 Metodelogi Penelitian Metode yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir kali ini adalah sebagai berikut: 1. Konsultasi dengan dosen pembimbing Konsultasi dilakukan secara berkala kepada dosen pembimbing dan pihakpihak yang mengerti tentang elektronika daya, serta sistem kontrol. 2. Studi literatur Pencarian dan pengumpulan literatur berkaitan dengan masalah masalah yang ada pada tugas akhir yang akan dirancang, berupa artikel, buku-buku referensi, internet, pakar ataupun hasil penelitian dari orang lain dan sumber-sumber lainnya. Adapun literatur yang didalami diantaranya: a. Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida. b. Sistem kerja Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan c. Prinsip kerja charging dan discharging pada aki. d. Prinsip kerja dari konverter DC to DC serta DC to AC menggunakan Pulse Width Modulation (PWM). e. Metode penulisan proposal penelitian ilmiah. 3. Perancangan dan implementasi alat a. Perancangan perangkat keras dimulai dengan melakukan pemilihan panel surya, turbin angin, aki VRLA yang sesuai dengan alat dibuat. b. Tahap selanjutnya, melakukan observasi efisiensi daya yang dihasilkan pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan c. Tahap percobaan pembuatan DC to DC Converter tipe buck. d. Melakukan percobaan penggabungan dua pembangkit listrik dan selanjutnya disimpan pada baterai.

5 e. Tahap percobaan pembuatan inverter full bridge. f. Tahap implementasi pada beban seperti lampu dan charger handphone dengan sumber listrik tegangan AC yang sumbernya berasal dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dan 4. Pengujian Pengujian dilakukan dalam kurun waktu tertentu untuk mengetahui kinerja dari sistem yang dirancang. 5. Analisa masalah Melakukan analisa permasalahan yang ada berdasarkan sumber-sumber dan pengamatan terhadap hasil pengujian. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ditujukan agar penulisan tugas akhir lebih tertata dan teratur. Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini membahas mengenai latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, rumusan masalah, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II: DASAR TEORI Bab ini menjelaskan mengenai berbagai teori dasar tentang mikrokontroler ATMEGA, converter daya, PWM dan teori pendukung lainnya. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Bab ini menjelaskan mengenai perancangan prototype alat, secara hardware maupun perancangan pada software. BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM Bab ini menjelaskan hasil pengujian dan analisis dari sistem yang telah dirancang dan diimplementasikan. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang kesimpulan dan saran terhadap hasil yang diperoleh dari pengujian dan penelitian yang telah dilakukan serta saran untuk pengembangan sistem selanjutnya.