BAB 1 PENDAHULUAN. transportasi. Selama ini sumber energi pada sektor transportasi didominasi oleh

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi dan peningkatan taraf hidup manusia menyebabkan naiknya permintaan terhadap kebutuhan energi, salah satunya pada sektor transportasi. Selama ini sumber energi pada sektor transportasi didominasi oleh bahan bakar fosil terutama minyak bumi. Hal ini dikarenakan penggunaan minyak bumi yang bersifat praktis. Selain itu, perkembangan teknologi yang mendominasi pada sektor transportasi adalah mesin berbahan bakar olahan minyak bumi. Namun sayangnya, minyak bumi adalah sumber energi yang mahal, menimbulkan polusi, dan tidak berkelanjutan. Maka dibutuhkan sumber energi alternatif yang lebih murah, bersih, ramah lingkungan, dan dapat diproduksi secara terus menerus atau berkelanjutan. Listrik adalah bentuk energi masa kini yang mudah dikonversi ke bentuk energi yang lain sehingga mudah dimanfaatkan. Salah satu contohnya adalah konversi energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan motor listrik yang dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan transportasi. Disamping itu, listrik juga dapat dihasilkan dari berbagai sumber energi. Seiring dengan perkembangan teknologi, energi listrik dapat dihasilkan dari sumber energi yang lebih murah daripada minyak bumi, seperti dengan batubara atau nuklir. Energi listrik juga dapat dihasilkan dari 1

2 2 sumber energi yang lebih bersih dan berkelanjutan, contohnya energi hidro/air, energi surya, energi angin, maupun sumber energi baru dan terbarukan yang lain. Namun permasalahannya, energi listrik dapat menjadi energi yang murah, efisien, dan handal ketika diproduksi dalam skala yang besar, seperti pada Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), maupun Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Oleh karena itu, produksi energi listrik dilakukan secara terpusat untuk kemudian didistribusikan kepada konsumen melalui suatu sistem jaringan listrik. Transportasi bertenaga listrik akan mengambil sumber listrik yang berasal dari jaringan listrik agar dapat dicapai pemakaian energi yang murah namun ketersediaannya besar serta handal. Energi listrik akan disimpan pada beterai yang terdapat pada alat transportasi tersebut untuk dipakai saat berjalan. Ketika energi listrik pada baterai tersebut habis, kendaraan ini harus melakukan pengisian baterai. Walaupun masih dalam masa perkembangan, baterai yang saat ini tersedia masih mempunyai beberapa kelemahan diataranya ialah waktu pengisiannya yang lama. Hal ini tentu saja kurang praktis dan menimbulkan permasalahan ketika ingin menggunakan transportasi berbahan bakar listrik ini untuk kebutuhan sehari-hari. Maka diperlukan cara untuk mengatasi permasalahan ini. Salah satunya adalah dengan menggunakan wireless power supply.banyak penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki prinsip dan desain wireless power transfer melalui strong coupled resonance [1] [2]. Hal ini dapat dimanfaatkan dalam prinsip kerja wireless power supply yang diaplikasikan pada electric vehicle.

3 3 Wireless power supply dapat dipasang pada tempat parkir sehingga kendaraan dapat melakukan pengisian baterai ketika diparkir, dan dengan pengembangan teknologi pengendalian pada wireless power supply, diharapkan wireless power supply dapat menghentikan pengisian baterai secara otomatis jika baterai kendaraan telah penuh atau kendaraan akan dipakai. Wireless power supply ini juga dapat dipasang pada halte bus listrik, sehingga tiap kali bus berhenti dapat sekaligus melakukan pengisian batere. Pengembangan lebih lanjut adalah wirelesspower supply ini dapat dipasang sepanjang jalan, sehingga kendaraan dapat berjalan sekaligus melakukan pengisian energi. Dengan cara ini alat transportasi yang menggunakan jalan umum tidak perlu lagi melakukan pengisian bahan bakar. Dalam hal ini, karakteristik wireless power transfer ini perlu diketahui dengan baik. Karakteristik yang dimaksud adalah yang berkaitan dengan pengaruh perubahan beban, frekuensi, jarak, pergeseran, simpangan sudut, tegangan input, dan sebagainya. Perubahan parameter-parameter ini besar kemungkinan dapat mempengaruhi berbagai besaran pada sistem seperti tegangan transmitter, arus transmitter,arus receiver, daya transmitter, daya receiver, sudut fase, efisiensi, dan sebagainya. Pengetahuan tentang karakteristik wireless power transfer ini sangat penting untuk diketahui terutama ketika tahap pengembangan lebih lanjut dalam hal desain dan pengendalian untuk pengaplikasian teknologi ini. Oleh karenanya, penelitian ini berfokus untuk mengetahui karakteristik wireless power transfer yang berkaitan dengan perubahan beberapa parameter yaitu jarak dan beban. Sistem wireless power transfer pada penelitian ini didesain dengan menggunakan rangkaian yang menggunakan prinsip series-series inductive

4 4 magnetive coupled resonance. Bagian koil primer atau coil transmitter difungsikan sebagai power supply transmitter dan bagian koil sekunder atau coil receiver difungsikan sebagai electric vehicle receiver. Pada bagian primer dan sekunder juga diberi suatu kapasitor seri terhadap koil yang berfungsi sebagai penghasil frekuensi resonansi. Dari perubahan parameter jarak dan beban yang diujikan para penelitian ini akan diamati pengaruhnya terhadap perubahan tegangan transmitter, arus transmitter,arus receiver, sudut fase, daya transmitter, daya receiver, efisiensi. Maka, disusunlah sebuah penelitian skripsi yang berjudul STUDI KARAKTERISTIK WIRELESS POWER TRANSFER DENGAN PRINSIP SERIES-SERIES INDUCTIVE COUPLED MAGNETIC RESONANCE. 1.2 Rumusan Masalah Pada penelitian ini dibuat sistem wireless power transfer menggunakan prinsip kopling magnetik induktif dengan kapasitor resonan yang dirangkai secara seri antara bagian primer dan sekunder yang terpisah. Selanjutnya dilakukan proses pembuatan sistem wireless power transfer menggunakan beberapa komponen dan instrumen elektronis. Bagian wireless power transfer ini dipasang setelah rangkaian amplifier dan bagian sekunder dihubungkan oleh beban. Kemudian diuji dan diamati karakteristik sistem wireless power transfer ini yang berkaitan dengan pengaruh jarak antara coiltransmitter dan receiver dan pengaruh perubahan bebanterhadap karakteristiktegangan pada sisi receiver, arus sisi transmitter, arus pada sisi receiver, beda fase antara tegangan dan arus pada transmitter, beda fase antara tegangan dan arus receiver, daya aktif di sisi transmitter, daya aktif di sisi receiver, dan efisiensi daya aktif yang ditransferkan. Pengaruh perubahan jarak dan beban terhadap tren

5 5 perubahan besaran-besaran diatasdianalisis secara teoritis kemudian dibandingkan dengan tren perubahan besaran-besaran tersebut secara eksperimen. Berbagai komponen dari tren tersebut baik berupa gradien grafik yang dihasilkan, perubahan gradien yang terjadi, serta besar nilai dan posisi dari puncak grafik jika tren seperti ini terbentuk juga diamati. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah : 1. Penelitian ini terbatas pada studi karakteristik sistem wireless power transfer yang telah disebutkan pada bagian rumusan masalah. Sedangkan rangkaian function generator, amplifier, resonator, sumber AC, dan beban menggunakan desain yang telah ada. 2. Karakterisik yang akan diteliti adalah karakteristik sistemwireless power transfer yang telah disebutkan pada bagian rumusan masalah 1.4 Tujuandan Manfaat Penelitian Dengan adanya penelitian ini, diharapkan karakteristik dari sistem wireless power transfer ini dapat diketahui dengan baik. Pengetahuan perihal karakteristik tersebut diharapkan dapat digunakan dalam merancang sistem wireless power supplysehingga meningkatkan efektifitas penggunaan wireless power supply secara keseluruhan. Hasil dari penelitian ini diharapkan juga mampu meningkatkan dan memacu riset tentang wireless power supply yang sangat penting bagi pengembangan transportasi listrik terutama di Indonesia, sehingga pemakaian dan pemanfaatan

6 6 energi yang tersedia dapat dilakukan secara efektif dan optimal, serta dapat menyelesaikan permasalahan yang ada khususnya di sektor transportasi dan energi. 1.5 Sistematika Penulisan Tulisan ini secara garis besar dibagi menjadi 5 bab. Dalam Bab I pendahuluan akan membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, serta tujuan dan mafaat penelitian ini. Sedangkan pada bab II akan disampaikan mengenai pustaka-pustaka serta teori yang digunakan sebagai landasan untuk melaksanakan penelitian ini. Metode yang digunakan dalam penelitian ini akan dijelaskan pada Bab III. Dalam bab ini, variabel yang akan digunakan dalam perancangan alat serta bahan akan dijelaskan secara detail. Kemudian, hasil penelitian akan disampaikan dan dikaji dengan landasan teori yang ada di Bab IV. Terakhir, tulisan ini akan ditutup dengan Bab V yang berisikan kesimpulan dari penelitian ini serta saran untuk perbaikan dan penelitian lanjutan.