BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan terbesar di dunia, dan memiliki jumlah penduduk sekitar 230 juta jiwa yang merupakan jumlah penduduk terbesar ke-4 di dunia. Dengan jumlah penduduk yang semakin besar, akan timbul masalah yaitu belum meratanya distribusi listrik ke penduduk. Hal ini disebabkan karena sebagian penduduk tinggal di daerah pedalaman, yang jauh dari keramaian kota, sehingga belum terdapat aliran listrik pada daerah tersebut. Sekitar 10 juta kepala keluarga di Indonesia tidak dapat menikmati listrik pada tempat tinggalnya. Masalah ini harus segera diatasi, karena dengan adanya listrik, penduduk akan semakin produktif dalam menjalankan aktivitas sehari-hari. Dari masalah tersebut, masih ada masalah lain yang harus dihadapi. Yaitu bahan bakar yang digunakan saat ini masih menggunakan bahan bakar fosil, yang merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui. Pemerintah harus memikirkan alternatif bahan bakar selain bahan bakar fosil, karena jika terus memakai bahan bakar fosil, maka pasokan listrik untuk masa depan akan habis. Alternatif pengganti bahan bakar fosil yang dapat digunakan yaitu dengan menggunakan tenaga air. Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) sering digunakan sebagai alternatif pengganti bahan bakar fosil, karena negara Indonesia merupakan negara yang memiliki luas perairan yang lebih besar dibandingkan dengan luas daratannya. PLTA terutama digunakan pada rumah yang dekat dengan aliran sungai. Indonesia juga merupakan negara dengan iklim tropis, yang berarti mempunyai dua musim dalam satu tahun, yaitu musim kemarau dan musim penghujan. Ketika musim kemarau, intensitas cahaya matahari di Indonesia biasanya cukup besar. Dari hal ini, penyusun berpikir untuk memanfaatkan cahaya matahari sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil. Karena dari cahaya matahari tersebut dapat dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan alat yaitu sel surya (photovoltaic/pv). PV merupakan alat yang menyerap cahaya matahari yang kemudian mengkonversi cahaya matahari tersebut 1
menjadi energi listrik dengan menggunakan efek fotoelektrik. Daya keluaran PV sangat bergantung pada intensitas cahaya dan suhu di sekitar PV. Maka dari itu, untuk mendapat daya keluaran yang maksimum diperlukan sebuah metode. Metode yang penyusun pilih yaitu dengan menggunakan metode Fixed Voltage MPPT (Maximum Power Point Tracking). Metode tersebut akan dibantu dengan sebuah mikrokontroler, sensor tegangan dan konverter DC-DC yang akan memaksa PV bekerja pada tegangan tetap yang dapat diatur sehingga tegangan keluaran PV dapat maksimal. Mengapa digunakan metode fixed voltage MPPT? Karena dengan menggunakan metode ini apabila dibandingkan dengan metode MPPT lain, tegangan keluaran PV akan lebih stabil dalam berbagai kondisi cuaca. Sebelumnya mikrokontroler tersebut telah terisi algoritma pemrograman Fixed Voltage MPPT dengan metode PI (Proportional Integrative) dan juga constant battery voltage. Lalu, mikrokontroler akan membaca sensor tegangan, apabila kurang dari set point yang telah ditentukan maka mikrokontroler akan mengeksekusi program Fixed Voltage MPPT dan apabila nilai tegangan lebih dari yang set point maka mikrokontroler akan mengeksekusi program constant battery voltage. Tujuannya dilakukan perintah tersebut adalah untuk proses pengontrolan daya ke baterai. Konverter DC-DC berfungsi sebagai aktuator atau yang mengeksekusi perintah dari mikrokontroler yaitu untuk menurunkan atau menaikan tegangan. Konverter DC- DC yang digunakan di sini yaitu berupa DC chopper tipe buck-boost. Lalu, setelah daya melewati konverter DC-DC, daya akan disalurkan ke baterai untuk kebutuhan penyaluran dan penyimpanan daya. Dengan menggunakan metode Fixed Voltage MPPT diharapkan akan membuat tegangan keluaran photovoltaic menjadi maksimum, Selain itu, dengan menggunakan sistem DC Power House, maka masalah distribusi listrik yang belum merata dapat teratasi, karena warga dapat beraktivitas secara produktif baik di siang hari maupun di malam hari, dan juga dapat mengurangi pemakaian energi yang tak terbarukan sebagai bahan bakar listrik. 1.2 Tujuan Berdasarkan deskripsi latar belakang di atas, maka dapat ditetapkan beberapa tujuan dari penyusunan proposal tugas akhir ini, yaitu sebagai berikut. 2
1. Mengimplementasi sel surya sebagai penyimpanan energi listrik 2. Mengimplementasi algoritma Fixed Voltage MPPT (Maximum Power Point Tracking) menggunakan metode PI (Proportional Integrative) 3. Merancang rangkaian penurun dan penaik tegangan DC tipe buck-boost 1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian di latar belakang, dirumuskan masalah sebagai berikut. 1. Bagaimana cara kerja photovoltaic? 2. Bagaimana cara kerja dan cara mendesain rangkaian elektronika DC Chopper tipe buck-boost? 3. Bagaimana cara membuat algoritma Fixed Voltage MPPT dengan menggunakan metode PI (Proportional Integrative)? 4. Bagaimana cara pengujian dan analisis daya keluaran pada photovoltaic dan DC Chopper tipe buck-boost? 1.4 Batasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan pada penelitian ini, maka bidang bahasan akan dibatasi pada: 1. Kapasitas photovoltaic yang digunakan adalah 200 watt 2. Kapasitas beban maksimal yang dapat ditampung tidak lebih dari 200 watt 3. Penggunaan algoritma Fixed Voltage MPPT (Maximum Power Point Tracking) dengan metode PI (Proportional Integrative) untuk memaksimalkan tegangan keluaran photovoltaic 4. Penggunaan DC chopper tipe buck-boost sebagai konverter DC-DC 5. Penggunaan mikrokontroler Arduino Uno sebagai kontroler 1.5 Metodologi Penelitian Adapun metode yang penyusun gunakan dalam menyusun tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Studi Literatur Digunakan untuk mengetahui dasar-dasar teori yang dibutuhkan dalam pembuatan tugas akhir. Adapun sumbernya adalah buku referensi, internet dan diskusi. 2. Perancangan 3
Melakukan pemodelan dan perancangan dari tiap-tiap blok pada keseluruhan sistem yang akan dibuat baik dari perangkat lunak maupun perangkat keras. 3. Analisis Masalah Digunakan untuk menganalisis permasalahan berdasarkan sumber-sumber dan pengamatan terhadap permasalahan tersebut. 4. Pengujian Alat Dilakukan untuk menguji perfomansi sistem yang telah dirancang. 1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan pada proposal tugas akhir ini adalah sebagai berikut. BAB I PENDAHULUAN Bab pendahulan berisi tentang latar belakang pembuatan tugas akhir, permasalahan yang dibahas, pembatasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan tugas akhir. BAB II DASAR TEORI Bab dasar teori membahas tentang teori-teori yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini dan juga jenis-jenis komponen yang digunakan dalam perancangan alat. BAB III PERANCANGAN SISTEM Bab perancangan sistem membahas tentang realisasi sistem dan parameter pengujian, termasuk diagram blok dan diagram alur sistem. BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISA HASIL Bab pengujian sistem dan analisis hasil membahas tentang hasi dari pengujian dari alat atau sistem yang sudah dirancang sebelumnya serta menganalisisnya berdasarkan parameter-parameter yang diamati. BAB V PENUTUP 4
Bab penutup membahas tentang kesimpulan dari keseluruhan pembahasan yang dilakukan dan saran untuk memperbaiki tugas akhir ini. 5