BAB III DESKRIPSI DAN PERENCANAAN RANCANG BANGUN SOLAR TRACKER 3.1 Deskripsi Plant Sistem solar tracker yang penulis buat adalah sistem yang bertujuan untuk mengoptimalkan penyerapan cahaya matahari pada solar cell yang terpasang melalui media penggerak otomatis agar dapat terarah sesuai dengan posisi matahari. Sistem solar tracker ini menggunakan rangkaian kontrol dari pemograman mikrokontroller sebagai media pembaca sekaligus pengolah data dari input-an yang didapat melalui sensor. Mikrokontroller ini juga akan menjadi media output yang akan berfungsi untuk menggoperasikan motor (aktuator) agar mengarahkan solar cell pada posisinya. Solar tracker ini akan menggerakkan solar cell dengan 2 arah, yaitu sesuai dengan terbit (arah timur) dan terbenamnya (arah barat) matahari. Gambar 3.1 Pergerakan Solar Tracker 42
43 Pada saat cahaya matahari yang diserap oleh solar cell akan diubah menjadi energi listrik. Walaupun dalam rancang bangun ini menggunakan sistem solar tracker, namun tidak menutup kemungkinan karena kondisi cuaca yang tidak menentu menjadikan daya tegangan yang dihasilkan akan terus stabil dan akan mengalami perubahan pada nilai-nilai tertentu. Hal ini tentu akan membahayakan apabila daya tegangan yang dikeluarkan oleh solar cell terhubung langsung ke beban. Untuk mengatasi hal tersebut, dibutuhkannya baterai dan BCR (Battery Charge Regulator) untuk menstabilkan tegangan yang dihasilkan solar cell. Dengan adanya BCR, tegangan dari hasil solar cell yang bisa berubah mencapai 12V-20V akan tetap konstan dinilai 12V sehingga akan menjaga lifetime dari baterai dan beban yang terhubung. BCR memiliki fungsi untuk mengatur proses charging kebaterai, yang akan melakukan pengisian ke baterai bila sudah mengalami pengurangan tegangan dan juga akan memberhentikan proses charging apabila baterai sudah memenuhi kapasitasnya. Selain itu BCR juga memiliki proteksi yang akan mencegah terjadinya arus balik dari baterai ke solar cell. 3.2 Deskripsi Kerja 1. Terdapat 2 buah LDR sebagai sensor pembacaan intensitasi cahaya dari matahari, yang diletakkan dibagian timur dan dibagian barat. 2. LDR1 diletakkan diarah timur dan LDR2 yang diletakkan diarah barat. Keduanya akan membaca intensitasi cahaya matahari yang diterima dari masing-masing posisinya, lalu data intensitasi cahaya ini akan masuk sebagai input mikrokontroller arduino untuk diolah.
44 3. Setelah mendapat nilai intensitas cahaya dari masing-masing LDR, maka program arduino akan membandingkan nilai yang tertinggi antara LDR1 dan LDR 2. 4. Setelah mendapat nilai tertinggi, maka program arduino akan mengeluarkan output tegangan untuk menggerakkan motor agar mengarahkan solar cell sesuai dengan posisi LDR dengan nilai yang tertinggi tersebut. 5. Lalu Solar cell akan berhenti bergerak apabila telah sesuai posisinya mengarah terhadap posisi matahari. 6. Solar cell akan mengubah intensitas cahaya matahari yang diterima menjadi energi listrik. 7. BCR akan mengatur tegangan yang dihasilkan oleh solar cell sehingga menjadi tegangan konstan 12V yang aman untuk lifetime baterai dan beban yang terpasang. Serta akan mengatur proses charging pada baterai. 8. BCR juga akan mengatur tegangan keluaran yang akan digunakan ke beban.
45 3.3 Flow Chart Di bawah ini adalah Flowchart dari sistem solar tracker. Mulai LDR membaca intensitas cahaya Cek perbedaan pembacaan LDR melalui arduino intensitas LDR 1 lebih tinggi? Tidak intensitas LDR 2 lebih tinggi? Tidak Ya Motor menggerakkan Solar cell ke arah timur Ya Motor menggerakkan Solar cell ke arah barat Tidak Intensitas LDR 1 = LDR 2? Ya Solar cell berhenti bergerak Gambar 3.2 Flow Chart Sistem Solar Tracker
46 3.4 Blok Diagram Cahaya matahari LDR1 & LDR2 Solar cell BCR Beban Arduino Motor Baterai/accu Power supply Gambar 3.3 Blok Diagram Solar Tracker Jika dilihat dari blok diagram diatas, terjadi 2 proses dalam rancang bangun solar tracker ini. Pertama adalah proses dimana dengan media LDR, arduino dan motor dengan dihubungkan dengan power supply sebagai sumber dayanya, akan menjalankan sistem kontrol otomatis agar solar cell yang terpasang dapat bergerak otomatis mengikuti arah dari posisi matahari, sehingga intensitas cahaya matahari yang ada terserap dengan optimal. Kedua adalah proses dimana solar cell menyerap intensitas matahari yang telah diterima lalu mengkonversikannya menjadi energi listrik besarnya sekitar 12 19V. Solar cell yang digunakan pada pengujian ini adalah jenis polikristal, karena jenis solar cell ini akan tetap menghasilkan tegangan dan arus pada saat cuaca berawan, meskipun tingkat efisiensinya lebih rendah jika dibanding dengan jenis monokristal.
47 Berikut ini adalah spesfikasi solar cell yang akan digunakan pada pengujian ini : Cell type :Polycrystalline silicon solar cell Maximum power (Pmax) : 50W Voltage at Pmax (Vmp) : 17.6V Current at Pmax (Imp) : 2.86A Open circuit voltage (Voc) : 22.0V Short circuit current (Isc) : 3.03A Max system voltage : 700V Temperature Range : -45 0 +80 0 C Dimension : 670x530x30mm Energi yang dihasilkan solar cell tetap melihat dari kondisi cuaca berupa intensitas cahaya matahari yang diterima, sehingga membuat tegangan yang dihasilkan solar cell tidak stabil akan berubah-ubah pada nilai-nilai tertentu. Oleh sebab itu digunakannya BCR yang dapat mengatur tegangan untuk pengisian baterai agar tegangan bervariasi tersebut berada pada batasan tegangan yang selalu konstan dan aman untuk pengisian baterai. BCR ini juga berfungsi untuk melakukan proses charging pada baterai, apabila baterai sudah mencapai nilai mendekati habis maka BCR memulai proses pengisian dengan solar cell sebagai sumber dayanya. Dan apabila baterai sudah dalam keadaan penuh, maka BCR akan menghentikan proses pengisian. Tegangan yang keluar dari solar cell baiknya disimpan terlebih dahulu ke baterai/accu agar catu daya yang tersalur kebeban selalu konstan, selain itu agar energi yang berasal dari solar cell tetap bisa digunakan pada saat malam hari. Energi yang tersimpan ini bisa langsung dialirkan kebeban berupa tegangan DC (arus searah), apabila
48 beban yang terpasang bertegangan AC maka tegangan DC ini harus diubah dulu menjadi tegangan AC dengan digunakannya inverter. Dibawah ini adalah gambar penginstalasian peratalan yang telah dijelaskan diatas. Solar tracker BCR + - Beban (arus DC) Baterai Gambar 3.4 Penginstalasian Solar Tracker dengan Beban Arus DC
49 Solar tracker BCR + - Inverter Beban (arus AC) Baterai Gambar 3.5 Penginstalasian Solar Tracker dengan Beban Arus AC