RESUME

Rancang Bangun Maximum Power Point Tracking

pada Panel Photovoltaic Berbasis Logika Fuzzy di Buoy

Weather Station

Oleh Bayu Prima Juliansyah Putra, Aulia Siti Aisjah, dan Syamsul Arifin

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 2, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)

Salah satu aplikasi yang sering digunakan dalam bidang energi terbarukan adalah panel photovoltaic. Panel ini memiliki prinsip kerja berdasarkan efek photovoltaic dimana lempengan logam akan menghasilkan energi listrik apabila diberi intensitas cahaya. Untuk menghasilkan daya keluaran panel yang maksimal, maka diperlukan suatu algoritma yang biasa disebut Maximum Power Point Tracking (MPPT). MPPT yang diterapkan pada sistem photovoltaic berfungsi untuk mengatur nilai tegangan keluaran panel sehingga titik kerjanya beroperasi pada kondisi maksimal. Algoritma MPPT pada panel ini telah dilakukan dengan menggunakan logika fuzzy melalui mikrokontroler Arduino Uno sebagai pembangkit sinyal Pulse Width Modulation (PWM) yang akan dikirimkan menuju DC-DC Buck Boost Converter. Keluaran dari buck boost converterakan dihubungkan secara langsung dengan buoy weather station untuk menyuplai energi listrik tiap komponen yang berada di dalamnya. Untuk menguji performansi dari algoritma MPPT yang telah dirancang, maka sistem akan diuji menggunakan variasi beban antara metode direct-coupled dengan MPPT menggunakan logika fuzzy. Hasil pengujian menunjukkan bahwa MPPT dengan logika fuzzy dapat menghasilkan daya maksimum daripada direct-coupled. Pada sistem panel photovoltaic  ini memiliki range efisiensi 33.07589 % hingga 74.25743 %. Daya mak-simal dapat dicapai oleh sistem untuk tiap variasi beban dan efisiensi maksimal dapat dicapai pada beban 20 Ohm dari hasil pengujian sistem MPPT.

Langkah awal yang dilakukan dalam penelitian ini adalah merancang desain sistem panel dengan menanamkan al-goritma Maximum Power Point Tracking (MPPT) dalam sistem tersebut. Sistem panel surya yang dirancang dalam penelitian ini telah diintegrasikan atau digabungkan dengan beberapa komponen rangkaian elektronik seperti sensor arus (ACS712 5A), sensor tegangan (voltagedivider), DC-DC converter, dan mikrokontroler sebagai pusat pengaturan dari sistem panel photovoltaic.

Keluaran dari photovoltaic berupa tegangan dan arus listrik akan menjadi masukan ADC dari mikrokontroler Arduino Uno. Kedua macam keluaran tersebut akan diolah oleh logika fuzzy yang telah ditanamkan di dalam mikrokontroler. Selain itu, keluaran tersebut dihubungan dengan DC-DC Converter dan disalurkan menuju beban system yang terintegrasi. Dalam system ini variabel yangdimanipulasi oleh Duty Cycle (D). Duty Cycle merupakan perbandinan waktu sinyal PWM untuk bernilai ON atau switch off dengan waktu sinyal PWM untuk bernilai OFF atau switch off.

Voltage divider digunakan untuk membaca nilai tegangan pada keluaran panel photovoltaic. Sebelumnya digunakan regulator DC untuk mengubah masukan tegangan ke voltage divider. Sensor tegangan dapat membaca tegangan dari ADC mikrokontroler untuk masukan dari 0 V hingga 20 V. Panel photovoltaic  yang digunakan memiliki spesifikasi keluaran arus listrik hingga 1,25 ampere. Sensor arus ACS712 digunakan untuk membaca besar arus listrik pada keluaran panel. Buck Boost Converter digunakan untuk menaikan atau menurunkan level tegangan.

Perancangan Logika Fuzzy

            Langkah pertama dalam merancang suatu logika fuzzy yaitu dengan menentukan masukan dan keluaran fuzzy. Masukan-masukan system berupa nilai error dan selisih (delta) error yang diperoleh dari hasil pembacaan tegangan dan arus pada pin analogi input arduino. Keluaran dari logika fuzzy berupa dutycycle yanga akan diberikan kepada converter.

            Algoritma MPPT yang dilengkapi dengan logika fuzzy dapat menghasilkan daya maksimal rata-rata dibandingkan dengan direct-coupled. Dengan buck booster converter  dapat meng-efisiensi  antara 33,075% hingga 74,257%. Efisiensi maksimum dapat dicapai pada beban resistor 20Ω. Algoritma MPPT dengan logika fuzzy mampu menaikan daya rata-rata keluaran panel photovoltaic sebesar 52,72% dan meningkatkan efisiensi panel rata-rata sebesar 1,4% pada irradiasi sebesar 980,6 W/m²