Optimasi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin Menggunakan Maximum Power Point Tracker (MPPT) dengan Metode Gradient Approximation

Transkripsi

1 Optimasi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Angin Menggunakan Maximum Power Point Tracker (MPPT) dengan Metode Gradient Approximation Dzulfiqar Rais M Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng. Vita Lystianingrum, ST, M.Sc.

2 Cadangan Energi Fosil di Indonesia Jenis Energi Cadangan Total Cadangan Terbukti Produksi Rasio (Cadangan / Produksi) Minyak 86.9 milyar 5 milyar bbl 500 juta bbl 10 tahun Bumi bbl Gas Bumi 385 TSCF 90 TSCF 2.9 TSCF 30 tahun Batubara 50 milyar ton 5 milyar ton 100 juta ton 50 tahun

3 Potensi Energi Terbarukan dan Kapasitas Terpasang di Indonesia Sumber Energi Potensi Kapasitas Terpasang Tenaga Air GW 4200 MW Panas Bumi GW 1052 MW Mini/ Micro hydro 500 MW 86.1 MW Biomassa GW 445 MW Tenaga Surya 4.8 kwh/m2/hari 12.1 MW Tenaga Angin 9290 MW 1.1 MW

4 Turbin Angin Penggunaan turbin angin tidak bisa lepas dari masalah, masalah yang dihadapi adalah daya keluaran dari turbin angin yang seringkali tidak mencapai daya maksimal yang sebenarnya bisa dikeluarkan oleh turbin angin. Besarnya beban yang terhubung pada turbin angin sangat mempengaruhi daya keluaran turbin angin.

5 Permasalahan Bagaimana memodelkan sistem turbin angin? Bagaimana membuat desain kontrol untuk turbin angin? Bagaimana performansi sistem turbin pada kecepatan angin dan beban yang berubah-ubah?

6 Turbin Angin Turbin Angin Sumbu Vertikal Turbin Angin Sumbu Horizontal

7 Turbin Angin

8 Daya Maksimal Turbin Angin Kecepatan Angin (m/s) Daya Maksimum (W) Kec Rotor (rad/s)

9 Daya maksimal turbin angin setiap kecepatan angin dibanding kecepatan rotor Daya turbin angin (Watt) Kec rotor (rad/s) 3 m/s 4 m/s 5 m/s 6 m/s 7 m/s 8 m/s 9 m/s 10 m/s

10 MPPT Maximum Power Point Tracking Maksimum Power Point Tracker(MPPT) adalah suatu metode yang digunakan untuk mengoptimalkan daya keluaran dari turbin angin. TSR Control Power Signal Feedback (PSF) Control Perturbation and Observation (P&O) Control Hill Climbing Searching (HCS) Control

11

12

13 Buck-Boost Converter L = H C = 0.5 mf

14 Efisiensi converter Efisiensi (%) Vin 100 V Vin 200 V Vin 300 V P out (Watt)

15

16 Inisialisasi variabel program Flowchart Ukur V(k) dan I(k) Hitung daya P(k) P(k) > P(k-1) N Balik tanda D Y D(k+1) = D(k) + D

17 Rangkaian MPPT

18 Pengujian MPPT

19 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 7 m/s R Tanpa MPPT Daya Dengan MPPT Duty Cycle Vdc Output Konverter (V)

20 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 7 m/s Daya (watt) tanpa MPPT dengan MPPT R (ohm)

21 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 9 m/s R Tanpa MPPT Daya Dengan MPPT Duty Cycle Vdc Output Konverter (V)

22 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 9 m/s Daya (watt) R (ohm) tanpa MPPT dengan MPPT

23 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 10 m/s R Tanpa MPPT Daya Dengan MPPT Duty Cycle Vdc Output Konverter (V)

24 Daya Beban Tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT untuk kecepatan angin 10 m/s Daya (watt) tanpa MPPT dengan MPPT R (ohm)

25 Kec angin Daya Max Tanpa MPPT (W) Dengan MPPT (W) Tanpa MPPT (%) Dengan MPPT (%) % 93.04% % 95.1% % 97.5% % 92.63% % 94.32%

26 Daya output dengan dan tanpa menggunakan MPPT dengan nilai hambatan bervariasi dan kecepatan angin 7 m/s dengan MPPT tanpa MPPT

27 Daya output dengan dan tanpa menggunakan MPPT dengan nilai hambatan 100 ohm dan kecepatan angin 7m/s - 10m/s dengan MPPT tanpa MPPT

28 Kali ini digunakan kecepatan angin yang berubah-ubah. Beban yang digunakan juga berubah-ubah.

29 Kecepatan angin (m/s) dengan MPPT Kecepatan rotor (rad/s) tanpa MPPT dengan MPPT tanpa MPPT Daya (Watt)

30

31 Tegangan pada Beban Arus pada Beban

32 tanpa MPPT dengan MPPT SOC Baterai

33 Kesimpulan Metode Gradient approximation yang digunakan untuk optimasi turbin angin yang digunakan pada tugas akhir ini mempunyai beberapa keuntungan yaitu: tidak diperlukan untuk mengetahui karakteristik daya output dari turbin angin (karakteristik turbin angin) tidak diperlukannya sensor kecepatan angin dan kecepatan rotor dari generator sehingga biaya yang diperlukan lebih murah MPPT dengan metode ini mampu bekerja mengikuti perubahan beban dan kecepatan angin

34 Daftar Pustaka 1. Z.Chen, F.Blaabjerg. Wind farm-a power source in future power systems. Elsevier Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) Rashid M.H, Power Electronics Handbook, Academic Press, Ying-Yi Hong, Shiue-Der Lu, Ching-Sheng Chiou. MPPT for PM wind generator using gradient approximation. Elsevier Conversion and Management 50 (2009) Koutroulis, Eftichious. Kalaitzakis, Kostas Design of a Maximum Power Point Tracking System for Wind-Energy-Conversier Applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.53 (2006) Masters, Gilbert M.. Renewable &Efficient Electric *ower System. Wiley Interscience.London Mochamad Ashari. Diktat Kuliah Elektronika Daya, Jurusan Teknik Elektro FTI-ITS Mahmudsyah, Syarifuddin, Modul Kuliah Audit Energi, Surabaya Kurniawan, Aries Pratama. Optimalisasi Sel Surya menggunakan Maximum Power Point Tracker (MPPT) Sebagai Catu Daya Base Tranceiver Station (BTS).Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, ITS Zhang,Jianzhong. Cheng, Ming. Chen, Zhe. Fu, Xiaofan. Pitch Angle Control for Variable Speed Wind Turbines, Nanjing. 2009

35 Terima kasih