Upload
lamnhu
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI
ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN
MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)
Oleh:
Sidik SusiloNIM. I0407058
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI
ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN
MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
Sidik SusiloNIM. I0407058
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
Bismillahirrahmanirrahim tawakkaltu ‘alallahi la haulawala quwwatailla billah ‘aliyil ‘adzim
Dadio uwong kui sing iso mulur nanging ra pedhot, sing iso owah ning ra pindah.(Eyang Kakung)
Lakukanlah segala sesuatu dengan tenang, seneng, lan tenanan.(Ayahanda)
Jenius itu terdiri dari 1% pemikiran dan 99% usaha.(Thomas Alfa Edison)
Hanya Allah yang mengetahui jawaban pasti. Karena bisa jadi satu, bisa jadiseribu. Cuma, dengan akalnya manusia diperkenankan untuk berpikir, mengukur,
dan mengira-ira.(Ippho Santosa)
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk:
1. Pertemuan dengan Dzat yang senantiasa nyawa ini berada dalam
genggaman-Nya.
2. Kerinduan kepada utusan-Nya atas semua tuntunannya.
3. Bakti kepada orang tua dan keluarga yang senantiasa mendidik dan
menyayangi.
4. Sahabat tercinta Mesin ’07 & KMTM FT UNS untuk segala
kebersamaannya selama berlangsungnya perjuangan ini.
5. Orang-orang tercinta yang senantiasa mendukung, membantu, dan
memapah ketika tertatih.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
ABSTRAK
Sidik Susilo, Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi EnergiListrik Yang Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur(Fuzzy Logic).
Pada saat ini kebutuhan energi sangat meningkat. Diantaranya adalahkebutuhan energi listrik yang semakin bertambah besar. Berbagai macam caradigunakan untuk menambah pasokan energi listrik dunia, salah satunya denganmenggunakan panel surya, namun panel surya yang biasa digunakan masihdengan cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel surya pada lintasanyang sering dilalui oleh matahari yaitu menghadap pada satu arah mata angin.
Sehingga dalam penelitian ini mencoba untuk membuat sebuah solar trackermenggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor), dan dengan sistemkontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Prinsip kerja dari solar trackeradalah ketika cahaya matahari menyinari LDR maka hambatan LDR menurunsehingga arus yang mengalir melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatanLDR meningkat dan arus yang mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilahyang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus darikeempat sensor digunakan sebagai masukan analog pada mikrokontrolerATMega 16 yang kemudian dikonversi ke sinyal digital dan dikonversi kembalike sinyal analog sebagai hasil keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog darimikrokontroler berupa tegangan 5 volt yang kemudian mengalir ke kaki basetransistor yang berperan sebagai pemicu relay yang berfungsi sebagai jembatan Huntuk mengendalikan motor aktuator sebagai penggerak panel surya. Dengandemikian cahaya yang diterima panel surya dapat lebih optimal dibandingkanjika panel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat.
Dari penelitian menunjukkan bahwa kenaikan daya listrik yang dihasilkansolar tracker dibandingkan daya listrik yang dibangkitkan oleh panel surya tanpakontrol fuzzy logic sebesar 12,10% pada pembebanan 10 ohm dan 2,56% padapembebanan 100 ohm. Dengan menggunakan kontrol fuzzy logic menghasilkanefisiensi meningkat 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % padapembebanan 100 ohm dibandingkan panel surya tanpa kontrol fuzzy logic.
Kata kunci : Panel surya, LDR, Mikrokontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRACT
Sidik Susilo, Solar Tracker Design To Improve The Efficiency of Electric EnergyThat Produced by Solar Panel Using Fuzzy Logic Method.
At this time greatly increased energy needs. Among them is a need forelectricity increases. Various aways used to increase the supply of electricalenergy world, solar panel is an alternative options, but solar panels arecommonly used manual way, that is by exposing the solar panel on a trajectorythat is often passed by the sun is orientate in one direction.
Thus, in this research tries to make a solar tracker using LDR (LightDependent Resistor), and a control system using fuzzy logic (Fuzzy Logic). Theworking principle of solar tracker when the sun is shining on the LDR LDRresistance decreases so that the current flowing through the LDR increases.When dark LDR resistance increases and the current flowing through the LDRdecreases. This phenomenon is diamanfaatkan as a light sensor. The differenceof the current value of the four sensors are used as an analog input on themicrocontroller ATMega 16 which was then converted into a digital signal andconverted back to an analog signal as the output of the microcontroller. Theanalog signal from a microcontroller such as 5 volts which then flows into theleg base transistor that acts as a trigger relay that serves as a bridge for motorcontrol actuators H as a driver of solar panels. Thus the light received by thesolar panels can be more optimal than if the solar panels are only facing at onepoint coordinates.
From the research shows that increases power output of solar tracker thanthe electrical power generated by the solar panels without fuzzy logic control by12.10% at 10 ohm load and 2.56% at 100 ohm load. Using fuzzy logic controlefficiencies increased 1.39% in the 10 ohm load and 0.06% at 100 ohm loadcompared to solar panels without fuzzy logic control.
Key words: solar panels, LDR, Microcontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan
bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi Energi Listrik yang
Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur (Fuzzy Logic).”
dengan lancar tanpa halangan yang berarti. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk
memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan,
bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak.
Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih
kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung
maupun tidak langsung, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Ucapan
terima kasih penulis sampaikan kepada :
1. Bapak Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D., dan Bapak Eko Prasetya
Budiyana, ST., MT., selaku Pembimbing tugas akhir, terima kasih atas
kesediaannya membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir.
2. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FT
UNS sekaligus pembimbing akademis.
3. Bapak Wahyu Purwo Raharjo. S.T., M.T. selaku Koordinator tugas akhir.
4. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS.
5. Kedua orang tuaku dan kakak-kakakku yang telah membesarkanku dengan segala
perhatian dan dukungannya.
6. Sahabatku angkatan 2007 yang senantiasa menjadi pengiring dalam suka, duka,
teman berjuang dan atas semua kasih sayangnya selama ini.
7. Asisten Ruang Baca Jurusan Teknik Mesin FT UNS, Sanurya, Indra, Latif, dan
Agus untuk semua kebersamaannya selama ini.
8. Teman-teman seperjuangan Jurusan Teknik Mesin FT UNS untuk semua bantuan
dan dukungannya.
9. Semua pihak yang tidak dapat sebutkan satu persatu, atas segala bantuannya
dalam proses penulisan skripsi ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan,
untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas
dan penulis ucapkan terima kasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, September 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
DAFTAR ISI
Halaman judul ............................................................................................................. iHalaman Pengesahan ................................................................................................. iiMotto dan Persembahan ............................................................................................ iiiAbstrak ...................................................................................................................... ivAbstract ...................................................................................................................... vKata Pengantar .......................................................................................................... viDaftar Isi .................................................................................................................. viiiDaftar Gambar ............................................................................................................ xDaftar Tabel ................................................................................................................ xiDaftar Notasi ............................................................................................................ xiiDaftar Lampiran ........................................................................................................ xiiiBAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 11.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 31.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 31.4 Tujuan dan Manfaat ................................................................................. 31.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4
BAB II DASAR TEORI ...................................................................................... 52.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 52.2 Sel Surya .................................................................................................. 62.3 Sensor Cahaya ....................................................................................... 112.4 Motor DC .............................................................................................. 132.5 Logika Kabur (Fuzzy Logic) .................................................................. 16
2.5.1. Himpunan Fuzzy ........................................................................ 162.5.2. Fungsi-Fungsi Keanggotaan ....................................................... 172.5.3. Fuzifikasi ................................................................................... 182.5.4. Inferensi ................................................................................... 192.5.5. Defuzifikasi .............................................................................. 19
2.6 ATMega 16............................................................................................. 212.7 Software Mikrokontroler ATMega ........................................................ 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 253.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................ 253.2 Bahan dan Alat Penelitian ..................................................................... 253.3 Prosedur Penelitian ................................................................................ 27
3.3.1. Persiapan penelitian................................................................... 283.3.2. Pengambilan data penelitian...................................................... 28
3.4 Analisa Data .......................................................................................... 293.5 Diagram alir penelitian .......................................................................... 30
BAB IV DATA DAN ANALISA ........................................................................ 314.1 Simulasi dengan Matlab ........................................................................ 314.2 Solar Tracker ......................................................................................... 334.3 Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
dengan Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturandengan Fuzzy Logic ................................................................................ 34
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 425.1 Kesimpulan ............................................................................................. 425.2 Saran ....................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 43LAMPIRAN ............................................................................................................. 45
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kurva I-V pada panel surya.................................................................... 7Gambar 2.2 Grafik hubungan temperatur sel surya terhadap tegangan (V) ............. 9Gambar 2.2 Grafik hubungan radiasi matahari terhadap arus listrik (I) ................. 10Gambar 2.3 Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar.......................................... 11Gambar 2.4 LDR dan rangkaian sensor cahaya ...................................................... 12Gambar 2.5 Letak sensor cahaya pada Solar Cell.................................................... 12Gambar 2.6 Letak sensor cahaya ............................................................................ 12Gambar 2.7 Skema rangkaian H-Bridge ................................................................. 14Gambar 2.8 Arah putaran motor DC....................................................................... 14Gambar 2.9 Arah putaran motor berlawanan .......................................................... 15Gambar 2.10 Sinyal PWM ........................................................................................ 15Gambar 2.11 Rangkaian pengendali kecepatan motor ............................................. 15Gambar 2.12 Grafik fungsi Sigmoid .......................................................................... 17Gambar 2.13 Grafik fungsi Phi ................................................................................. 17Gambar 2.14 Grafik fungsi segitiga .......................................................................... 18Gambar 2.15 Grafik fungsi trapesium........................................................................ 18Gambar 2.16 Blok diagram mikrokontroler ATMega16 ........................................... 22Gambar 2.17 Susunan pin mikrokontroler ATMega16............................................. 23Gambar 3.1 Panel surya .......................................................................................... 25Gambar 3.2 (a) Pyranometer, (b) Pemasangan pyranometer ................................... 26Gambar 3.3 Rheostat ................................................................................................ 26Gambar 3.4 Multimeter ............................................................................................ 26Gambar 3.5 Termometer infra merah....................................................................... 27Gambar 3.6 Relative humidity meter........................................................................ 27Gambar 3.7 Posisi matahari ..................................................................................... 28Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E
948-95 (ASTM)................................................................................... 29Gambar 3.9 Diagram alir penelitian........................................................................ 30Gambar 4.1 FIS editor............................................................................................. 31Gambar 4.2 Membership function masukan............................................................ 31Gambar 4.3 Membership function keluaran ............................................................ 32Gambar 4.4 Rule viewer .......................................................................................... 32Gambar 4.5 Surface viewer ..................................................................................... 33Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan
dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10ohm ....................................................................................................... 38
Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dandengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan100 ohm............................................................................................... 39
Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan danmenggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm....... 40
Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturandan menggunakan pengaturan fuzzy logic padapembebanan 100 ohm........................................................................... 41
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Potensi sumber daya energi surya di Indonesia..................................... 8Tabel 4.1 Tabel daya dan efisiensi kedua panel panel surya............................... 36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR NOTASI
A : Luas permukaan panel surya (m2)
FF : Fill Factor
Imp : Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere)
Ir : Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)
Isc : Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere)
Pin : Daya input (Watt)
Pout : Daya output (Watt)
Voc : Tegangan tanpa beban (Volt)
Vmp : Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt)
η : Efisiensi panel surya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. ATURAN POKOK FUZZY LOGIC ............................................... 46Tabel 1. Aturan pokok fuzzy logic ...................................................................... 46LAMPIRAN 2. DATA PENGAMATAN PANEL SURYA ..................................... 49Tabel 2. Data pengukuran panel surya tanpa kendali fuzzy logic....................... 49Tabel 3. Data pengukuran panel surya menggunakan kendali solar
tracker dengan metode fuzzy logic ....................................................... 51LAMPIRAN 3. PEMROGRAMAN MIKROKONTROLER.................................... 54
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini kecerdasan buatan (Artificial Intellegence) berkembang pesat.
Hampir setiap alat yang diciptakan bertujuan untuk mempermudah pekerjaan
manusia sudah dilengkapi dengan perangkat yang menggunakan kecerdasan buatan.
Dengan kecerdasan buatan, alat yang dibuat bisa lebih optimal dalam menyelesaikan
tugasnya. Alat-alat tersebut mampu berkerja secara otomatis, sehingga sangat
membantu manusia dalam menyelesaikan pekerjaannya. Di bidang teknik,
penggunaan kecerdasan buatan banyak dipakai untuk analisis peramalan. Teknik
yang sering digunakan adalah teknik jaringan saraf tiruan (JST). Di bidang energi
misalnya teknik JST ini telah sukses dimanfaatkan untuk metode pengaturan
penggunaan tenaga listrik dalam upaya penghematan bahan bakar pembangkit
(Nugroho, 2006). Selain itu aplikasi jaringan saraf tiruan untuk kontrol antilock-
breaking system (ABS) pada pesawat terbang (Felicia, 2004). Kecerdasan buatan
juga dipakai dalam sistem pengaturan misalnya pengaturan putaran motor dengan
menggunakan fuzzy logic (Resmana dkk,1999), pengaturan suhu dan kelembaban
dengan menggunakan fuzzy logic (Darjat, 2008).
Kecerdasan buatan meliputi Searching, Reasoning, Planning, dan Learning.
Masing-masing dari keempat tipe itu berbeda-beda dalam fungsinya walaupun bisa
saling menggantikan. Dalam penelitian ini hanya akan dipakai salah satu dari
keempatnya yaitu Reasoning. Fuzzy logic adalah salah satu sistem kecerdasan
buatan tipe reasoning. Di antara sistem kontrol cerdas yang berkembang pesat,
sistem kontrol fuzzy termasuk dalam sistem kontrol cerdas yang semakin populer.
Metode pengendalian dengan logika fuzzy mempunyai kelebihan dibandingkan
dengan jenis pengendalian lainnya, diantaranya adalah tidak diperlukannya model
matematik yang eksplisit dan algoritma pengendaliannya sangat sederhana
(Rohmanuddin ,1997). Fuzzy logic pertama kali dikenalkan oleh Lotfi Zadeh,
seorang profesor di University of California di Berkeley.
Fuzzy logic sudah banyak diaplikasikan dibidang teknik diantaranya pada
mesin cuci, kamera yang bisa memfokuskan secara otomatis, kontrol sistem
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
transmisi pada mobil dengan model terbaru, sistem pendaratan otomatis untuk
pesawat terbang, kontrol helikopter otomatis, sistem AC otomatis, kontrol motor
sinkron, dll.
Krisis energi adalah suatu permasalahan yang sedang hangat
diperbincangkan oleh khalayak umum pada saat ini. Dimana sumber energi utama
yang telah digunakan selama ini sumber energi bahan bakar fosil yang
ketersediaannya semakin menipis. Sehingga para ilmuan berlomba-lomba untuk
memanfaatkan sumber energi yang dapat dimanfaatkan. Energi surya merupakan
pilihan alternatif dalam penanggulangan permasalahan ini. Potensi energi matahari di
Indonesia dapat dimanfaatkan sepanjang hari, hal ini sangat menguntungkan untuk
membangkitkan energi listrik dengan menggunakan sel surya. Daya yang dapat
dibangkitkan berdasarkan intensitas energi surya ketika mencapai permukaan bumi
berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi sel surya 10 %. Dengan demikian
untuk memperoleh daya sebesar 1000 watt diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala
pemanfaatan sel surya yang memerlukan lahan yang sangat luas. Maka penempatan
sel surya secara terintregasi pada bangunan komersial menjadi lebih efisien dan
estetis. Penempatan sel surya pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada bagian
atap bangunan atau pada bagian sisi-sisi bangunan komersial tersebut. Perkiraan
dengan pemanfaatan sel surya di bangunan komersial dapat menanggulangi krisis
energi khususnya energi listrik. Oleh karena itu, penempatan sel surya pada suatu
bangunan komersil sebagai bangunan hemat energi. Namun, sel surya yang biasa
digunakan masih mengadopsi cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel
surya pada lintasan yang sering dilalui matahari (menghadap satu arah mata angin)
(Rahardjo dkk, 2008). Sehingga dalam proyek akhir ini penulis mencoba untuk
membuat sebuah solar tracker dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent
Resistor), dan dengan sistem kontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Cara
kerja alat ini adalah pada saat power supply dihidupkan, chip mikrokontroler
beroperasi dan memberikan pulsa ke sensor LDR, dan sensor LDR mulai mencari
datangnya cahaya yang terkuat. Kemudian sensor memberikan informasi kepada
mikrokontroler untuk menyalakan motor dan menggerakkan tiang penyangga panel
surya pada titik koordinat yang telah diinformasikan sensor LDR pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
mikrokontroler. Dengan demikian cahaya yang diterima sel surya dapat lebih optimal
dibandingkan jika sel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat.
1.2 Rumusan masalah
Bagaimana kontrol kecerdasan buatan dengan logika kabur (fuzzy logic)
mampu memberikan solusi pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel
sel surya.
1.3 Batasan masalah
Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut ini :
1. Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya LDR (Light Dependent
Resistor).
2. Dalam menggerakkan lintasan solar tracker digunakan motor DC.
3. Pergerakan solar tracker dengan dua derajat kebebasan.
4. Penggunaan mikrokontroler sebagai komparator sinyal inputan terhadap
outputan.
5. Fill Factor (FF) diabaikan.
6. Pengujian dilakukan menggunakan rheostat pada pembebanan 10 ohm
dan 100 ohm.
1.4 Tujuan dan Manfaat
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk :
1. Mengetahui peningkatan daya listrik yang dihasilkan panel surya
menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan
dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode
fuzzy logic.
2. Mengetahui peningkatan efisiensi dari sebuah panel surya
menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan
dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode
fuzzy logic.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan
manfaat sebagai berikut :
1. Diketahui bagaimana logika kabur (fuzzy logic) mampu memberikan
solusi dalam pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel
surya.
2. Terbangun sebuah kecerdasan buatan (AI) berdasarkan logika kabur
(Fuzzy Logic) yang mampu mengoptimalkan energi yang dihasilkan
oleh sebuah panel surya.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BABI : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,
perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat
penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan
kontrol dengan fuzzy logic dan solar tracker yang diaplikasikan
terhadap panel surya, dan teori tentang kontrol dengan fuzzy
logic.
BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,
tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan
dan pengambilan data.
BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, dan analisa
hasil pengujian.
BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Aissaoi, dkk (2007) membuat simulasi fuzzy logic untuk kontrol motor
sinkron yang mempunyai hasil yang baik tanpa overshoot dan tidak terpengaruh oleh
beban gangguan. Sehingga dengan menerapkan fuzzy logic untuk kontrol akan
membuat mesin sinkron mempunyai performa yang paling baik.
Amien Rahardjo, dkk. (2008). Melakukan penelitian tentang potensi energi
matahari di Indonesia. Daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan intensitas matahari
ketika mencapai permukaan bumi berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi
sel surya 10 %. Dengan demikian untuk memeperoleh daya sebesar 1000 watt
diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala pemanfaatan sel surya secara terintegrasi
pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada atap bangunan atau pada bagian
sisi-sisi bangunan komrersial tersebut. Perkiraan dengan pemanfaatan sel surya di
bangunan komersial dengan luas bangunan 500 m2 akan membangkitkan energi
listrik sekitar 87 MWh per tahun.
Errahmani (2009) meneliti penggunaan fuzzy logic control untuk green
house mereka mendapatkan hasil bahwa penggunaan fuzzy logic control untuk
variabel iklim adalah cara yang baik untuk menghemat energi dan mengurangi
kompleksitas kontrol.
Barsoum (2009) melakukan penelitian tentang sistem solar tracker dengan
dua derajat kebebasan dengan detektor cahaya matahari menggunakan photocells.
Sirkuit kontrol utama untuk solar tracker menggunakan mikrokontroler PIC16F84A.
Mikrokontroler ini diprogram untuk mendeteksi sinar matahari yang mengenai
photocells dan kemudian mengaktuasi motor untuk mengatur posisi dari panel surya
sehingga dapat menerima cahaya matahari secara maksimum.
Pattanasethanon (2010) melakukan penelitian tentang pengoptimalan
kontrol dengan menggunakan dua derajat kebebasan yang didesain untuk solar
tracker. Detektor cahaya yang digunakan berupa phototransistor dengan dibatasi
oleh sebuah sekat yang menimbulkan bayangan yang kemudian menutupi
phototransistor dari sinar datang matahari secara langsung. Hal ini bertujuan agar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
didapat koordinat tegak lurus antara sinar matahari dan panel surya. Mekanisme
solar tracker ini senantiasa melakukan tracking terhadap matahari setiap 10 menit,
dengan respon pergerakan 37o tiap detik.
Dengan demikian masih diperlukan penyempurnaan dalam perancangan
solar tracker menggunakan dua derajat kebebasan. Sistem kontrol yang berorientasi
pada intensitas cahaya matahari dengan menggunakan metode logika kabur (Fuzzy
Logic) agar energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat maksimal.
2.2 Sel Surya
Sel surya atau photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri
dari sebuah wilayah besar dioda P-N junction. Di mana, ketika terkena cahaya
matahari mampu menciptakan energi listrik. Secara sederhana sel surya terdiri dari
persambungan bahan semikonduktor bertipe P dan N (P-N junction semiconductor)
yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran elektron, aliran elektron ini
disebut dengan aliran listrik. Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi
energi listrik adalah absorber (penyerap).
Sel-sel silikon terkena sinar matahari, maka photon-photon yang jatuh
sekitar P-N akan menghasilkan pasangan-pasangan elektron lubang. Elektron-
elektron akan cederung untuk berjalan ke arah silikon tipe N, sedangkan lubang akan
cenderung untuk berjalan ke arah daerah yang bermuatan positif. Bila wilayah positif
dan negatif diberi sambungan listrik, maka dapat mengalir arus listrik dalam
sambungan itu. Besarnya arus listrik atau tenaga listrik yang diperoleh tergantung
antara lain dari jumlah energi cahaya yang mencapai sel-sel silikon dan tergantung
dari luas permukaan sel.
Daya yang diterima (Pin) sel surya sangat tergantung oleh intensitas radiasi
matahari yang diterima dengan luas sel surya tersebut, yang dinyatakan melalui
persamaan 2.1.
Pin = Ir x A (2.1)
di mana: Pin : Daya Input akibat radiasi matahari (Watt)
Ir : Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)
A : Luas area permukaan panel surya (m2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Karakteristik sel surya saat disinari dinyatakan dalam karakteristik arus
hubung singkat (Isc) dan tegangan tanpa beban (Voc). Isc adalah arus listrik maksimum
pada nilai tegangan sama dengan nol, sedangkan Voc adalah kondisi dimana tidak ada
arus yang dapat mengalir sehingga tegangan maksimum.
Gambar 2. 1 Kurva I-V pada panel surya (Usman 2001)
Titik pada kurva I-V (Vmp, Imp) yang menghasilkan arus dan tegangan
maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karakteristik penting lainnya dari
sel surya yaitu Fill Factor (FF), dengan persamaan dibawah ini:
FF = (2.2)
Sedangkan untuk besarnya daya yang dibangkitkan panel surya (Pout) yaitu
perkalian tegangan yang dihasilkan oleh panel surya (Voc), arus hubung singkat (Isc),
dan Fill Factor (FF) yang dihasilkan oleh panel surya dapat diketahui dengan
menggunakan persamaan 2.2.
Vmp x Imp = Voc x Isc x FF (2.3)
Pout = Voc x Isc x FF (2.4)
di mana: Vmp: Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt)
Imp : Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere)
Pout : Daya yang dibangkitkan oleh panel surya (Watt)
Voc : Tegangan tanpa beban (Volt)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Isc : Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere)
FF : Fill Factor
Nilai FF dapat diperoleh dari persamaan 2.5.
FF = Voc – ln (Voc + 0,72) / Voc + 1 (2.5)
Efisiensi yang terjadi pada sel surya merupakan perbandingan daya yang
dapat dibangkitkan oleh panel surya dengan energi input yang diperoleh dari radiasi
matahari.
η = % (2.6)
Sehingga efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:
η = x 100 % (2.7)
di mana: η : Efisiensi konversi (%)
Indonesia memiliki potensi energi surya yang cukup besar, hal ini
dikarenakan hampir sepanjang tahun seluruh wilayah Indonesia terkena radiasi
matahari. Seperti ditunjukkan pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Potensi sumber daya energi surya di Indonesia (Direktorat Jenderal Listrik
dan Pengembangan Energi)
No Kota Provinsi Radiasi Rata-Rata (kWh/m2)
1 Banda Aceh Aceh 4.1
2 Palembang Sumatera Selatan 4.95
3 Menggala Lampung 5.23
4 Rawasragi Lampung 4.13
5 Jakarta Jakarta 4.19
6 Bandung Jawa Barat 5.15
7 Lembang Jawa Barat 4.32
8 Citius, Tanggerang Jawa Barat 2.56
9 Darmaga, Bogor Jawa Barat 4.45
10 Serpong, Tanggerang Jawa Barat 5.49
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
11 Semarang Jawa Tengah 4.30
12 Surabaya Jawa Timur 4.50
13 Kenteng, Yogyakarta Yogyakarta 5.26
14 Denpasar Bali 4.55
15 Pontianak Kalimantan Barat 4.80
16 Banjarbaru Kalimantan Selatan 4.57
Pengoperasian sel surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat
tergantung pada faktor berikut:
1. Ambient air temperature.
Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur
sel tetap normal (pada 250C). Kenaikan temperatur lebih tinggi dari
temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan (Voc).
Setiap kenaikan temperatur sel surya 10 Celsius (dari 250C) akan
berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan
melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur sel per 100C.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Grafik Hubungan Temperatur Sel Surya Terhadap Tegangan (V)
(Rahardjo, 2008)
2. Radiasi matahari.
Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat
tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari
akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan. Seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Radiasi Matahari Terhadap Arus Listrik (I)
(Rahardjo, 2008)
3. Kecepatan angin bertiup.
Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik sel surya dapat membantu
mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik sel surya. Hal ini
dapat mengakibatkan kestabilan suhu panel surya sehingga dapat
beroperasi secara maksimum.
4. Keadaan atmosfir bumi.
Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara,
asap, kelembapan udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil
maksimum arus listrik dari deretan sel surya.
5. Orientasi panel atau larik sel surya.
Orientasi dari rangkaian sel surya (larik) ke arah matahari secara
optimum adalah penting agar panel surya dapat menghasilkan energi
maksimum. Sudut orientasi (tilt angle) dari panel surya juga sangat
mempengaruhi hasil energi maksimum.
6. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari.
Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel sel
surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000
W/m2
atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan
antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel
sel surya dibutuhkan (bidang panel sel surya terhadap sun altitude yang
berubah setiap jam dalam sehari). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Gambar 2.4 Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar (Rahardjo, 2008)
Panel sel surya pada equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan
mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum,
sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt
angle” yang optimum.
2.3 Sensor Cahaya
Sensor cahaya yang digunakan dalam penelitian ini merupakan LDR
kepanjangan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya
berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan
resitor yang mempunyai koefisien temperatur negatif, dimana resistansinya
dipengaruhi oleh intensitas cahaya. LDR dibentuk Cadium Sulfied (CDS) yang mana
CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan
photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap
intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga
akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga
sebaliknya disinilah mekanime proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi.
CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap panjang gelombang
dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut dinamakan karakteristik
respon spektrum. CDS banyak digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik
(AC) dibandingkan dengan photo transistor dan photo dioda. Seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.5.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
Pada penelitian ini empat buah sensor yang diletakkan sedemikian rupa agar
mempermudah dalam penetuan koordinat cahaya matahari datang yang diletakan
pada empat penjuru tepi panel surya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.5 LDR dan Rangakaian Sensor Cahaya
Gambar 2.6 Letak Sensor Cahaya Pada Solar Cell
Gambar 2.7 Letak Sensor Cahaya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Dengan metode peletakkan sensor cahaya seperti Gambar 2.6 dan Gambar
2.7 diharapkan cahaya matahari yang datang menerpa panel surya dari segala arah
dapat tertangkap sempurna.
2.4 Motor DC
Motor arus searah (motor DC) merupakan salah satu jenis motor listrik yang
paling awal digunakan dalam industri dan ke depan mesin ini akan tetap digunakan
karena karakteristik pengaturannya yang baik. Dalam motor DC, stator merupakan
tempat kumparan medan (field winding) dan rotor merupakan tempat rangkaian
jangkar (armature winding). Prinsip kerja dari motor DC adalah bahwa arah medan
magnet rotor akan selalu berusaha untuk berada pada posisi yang berlawanan arah
dengan arah medan magnet stator. Ini mengikuti sifat magnet bahwa jika magnet
yang berlawanan arah didekatkan satu sama lain mereka akan saling tarik menarik
dan sebaliknya, magnet yang searah akan saling tolak.
Dalam mesin DC, arah medan magnet stator adalah tetap, sehingga untuk
menjaga kontinyuitas momen putar rotor maka arah medan magnet rotor harus
menyesuaikan/dirubah. Untuk menciptakan efek perubahan arah medan rotor ini
dilakukan dengan merubah arah aliran arus yang mengalir dalam rangkaian jangkar.
Perubahan aliran arus rotor ini dilakukan dengan menghubungkan rangkaian jangkar
dengan sumber tegangan luar melalui sikat (brush) yang dilengkapi dengan
komutator. Cincin komutasi ini berfungsi sebagai alat untuk menjaga agar posisi
medan jangkar selalu optimum dalam menghasilkan momen putar. Dalam motor DC,
medan stator bisa dibangkitkan dengan magnet permanen atau elektromagnetis. Dan
arah kutub pada motor DC dapat dirubah dan dengan menggunakan rangkaian H-
Bridge sebagai pengendali.
H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai “Jembatan H”,
adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengan dua jalur
yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti
huruf “H” (dengan motor berada pada garis horizontal). Seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.8.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4). Ketika saklar
satu dan dua diaktifkan (saklar 3 dan 4 dalam keadaan off), maka terminal motor a
akan mendapatkan tegangan (+) dan terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini
menyebabkan motor bergerak maju (atau searah jarum jam). Seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.9.
Sedangkan sebaliknya, bila saklar 1 dan 2 dalam keadaan off, saklar 3 dan 4
dalam keadaan aktif, maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b
akan mendapatkan tegangan (+), dan hal ini dapat menyebabkan berubah arah putar
motor, menjadi bergerak mundur (atau berlawanan dengan arah jarum jam). Seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Gambar 2.8 Skema Rangkaian H-Bridge
Gambar 2.9 Arah Putaran Motor DC
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
Metode yang paling mudah untuk pengaturan kecepatan motor DC adalah
dengan menggunakan metode pengaturan Pulse Width Modulation (PWM).
Gambar 2.11 Sinyal PWM
Kecepatan motor sebanding dengan besarnya Duty Cycle dengan
kecepatan motor DC sehingga tinggi Duty Cycle maka menghasilkan putaran
motor tinggi, semakin rendah Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor
rendah.
Sinyal PWM yang digunakan untuk menghasilkan pengaturan kecepatan
motor DC dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler.
Gambar 2.10 Arah putaran Motor BerlawananJarum Jam
Gambar 2.12 Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
2.5 Logika Kabur (fuzzy logic)
Logika Kabur adalah peningkatan dari logika boolean yang berhadapan
dengan konsep kebenaran sebagian. Dimana logika klasik menyatakan bahwa segala
hal dapat diekspresikan dalam istilah binari (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau
tidak). Fuzzy logic menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran.
Dengan fuzzy logic memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan
dari hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti
“sedikit”, “lumayan”, dan “sangat”. Hal ini berhubungan dengan set fuzzy logic dan
teori kemungkinan. Metode ini diperkenalkan oleh Dr. Lutfi Zadeh dari Universitas
California, Berkeley 1965.
Fuzzy logic adalah logika kabur yang berbeda dengan logika tegas (crisp).
Perbedaan dari fuzzy logic dengan logika tegas adalah bila logika tegas mempunyai
nilai yang jelas yang membatasi dari satu himpunan dengan himpunan yang lain,
sedangkan fuzzy logic tidak memiliki nilai yang jelas untuk membedakan satu
himpuan dengan himpunan yang lain, misalnya : seseorang dikatakan tinggi jika
mempunyai tinggi lebih dari 170cm. Kalau dengan menggunakan logika tegas orang
yang mempunyai tinggi 100 cm dan 169 cm dikatakan orang yang pendek,
sedangkan orang yang tingginya 171cm adalah orang yang tinggi padahal cuma
selisih 2 cm saja. Fuzzy logic mempunyai batasan yang tidak jelas, jika orang
mempunyai tinggi 169 cm tidak langsung dikatakan pendek, tapi dia mempunyai
unsur tinggi berapa persen dan unsur pendek berapa persen tergantung dari fungsi
yang dipakai (Naba, 2009). Fuzzy logic terdiri dari beberapa unsur yaitu:
2.5.1 Himpunan Fuzzy
Himpunan fuzzy adalah sebuah himpunan dimana fungsi keanggotaannya
memiliki derajat keanggotaan tertentu dengan nilai antara 0% hingga 100%.
Himpunan fuzzy mendasari konsep fuzzy logic yang menyatakan bahwa
kebenaran dari sembarang pernyataan hanyalah masalah derajat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.5.2 Fungsi-fungsi Keanggotaan
Di dalam sistem kontrol fuzzy, fungsi kenggotaan memiliki peranan yang
sangat penting untuk mempresentasikan masalah dan menghasilkan keputusan
secara akurat. Fungsi keanggotaan hendaknya dibuat oleh orang yang ahli
dibidang yang akan dibuat kontrol. Contohnya jika membuat pengering
hendaknya fungsi keanggotaan dibuat oleh orang yang ahli dalam bidang
pengering. Terdapat banyak fungsi keangotaan diantaranya:
2.5.2.1 Fungsi Sigmoid
Seperti namanya fungsi ini berbentuk sigmoid seperti huruf S.
Setiap nilai x (anggota crisp set) dipetakan ke dalam interval [0,1].
Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.13 Grafik Fungsi Sigmoid (Naba, 2009)
2.5.2.2 Fungsi Phi
Disebut fungsi phi karena mempunyai bentuk seperti symbol
phi. Pada fungsi ini hanya terdapat satu nilai x yang berderajat
keanggotaan sama dengan 1. Adapun bentuk dari grafik fungsi phi
diperlihatkan pada Gambar 2.14.
Gambar 2.14 Grafik Fungsi Phi (Naba, 2009)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
2.5.2.3 Fungsi Segitiga
Fungsi segitiga mempunyai bentuk segitiga dengan keanggotaan
yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu adalah satu.
Adapun grafik dari fungsi segitiga diperlihatkan pada Gambar 2.15.
Gambar.2.15 Grafik Fungsi Segitiga (Naba, 2009)
2.5.2.4 Fungsi Trapesium
Fungsi trapesium berbentuk trapesium sehingga keangggotaan
yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu lebih dari satu
buah. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.16.
Gambar.2.16 Grafik Fungsi Trapesium (Naba, 2009)
2.5.3 Fuzifikasi
Masukan-masukan yang nilai kebenarannya bersifat pasti (crisp input)
dikonversi ke bentuk fuzzy input, yang berupa nilai linguistik yang simantiknya
ditentukan berdasarkan fungsi keanggotaan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
2.5.4 Inferensi
Inferensi melakukan penalaran menggunakan fuzzy input dan fuzzy rules
yang telah ditentukan sehingga menghasilkan fuzzy output.
Terdapat 2 sistem inferensi pada fuzzy logic yang biasa dipakai dalam
pengaturan. yaitu:
2.5.4.1 Model Mamdani
Pada model ini, aturan inference didefinisikan sebagai:
If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y is B.
Di mana,
A1 …….. An dan B adalah nilai-nilai linguistik (fuzzy set) dan
“x1 adalah A1 ” menyatakan bahwa variable x1 adalah anggota fuzzy set
A1.
2.5.4.2 Model Sugeno
Model ini juga sebagai Takagi-Sugeno-Kang(TSK) model, yaitu
suatu model dari varian dari model Mamdani. Model ini menggunakan
aturan yang berbentuk:
If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y =f(x1…………,xn)
Di mana, f bisa berupa sembarang fungsi dari variable-variabel input
yang nilainya berada dalam interval variable output.
2.5.5 Defuzifikasi
Defuzifikasi adalah langkah terakhir dalam suatu sistem fuzzy logic
dimana tujuannya adalah mengkonversi setiap hasil dari inferensi engine yang
diekspresikan dalam bentuk fuzzy set ke suatu bilangan real. Terdapat beberapa
metode defuzifikasi yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
2.5.5.1 Centroid metode
Metode ini disebut juga sebagai center of area atau center of
grafity. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.8.
(2.8)
Fungsi integral diatas bisa diganti dengan fungsi jumlah jika y
bernilai diskrit, sehingga menjadi:
(2.9)
Dimana y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan
dari y. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy mamdani.
2.5.5.2 Heigh metode
Metode ini juga sebagai prinsip keanggotaan maksimum karena
metode ini secara sederhana memilih nilai crisp yang memiliki derajat
keanggotaan maksimum. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy tipe
sugeno.
2.5.5.3 First of maxima
Metode ini juga merupakan generalisasi dari heigh metode untuk
kasus dimana fungsi keanggotaan output memiliki lebih dari satu nilai
maksimum.
2.5.5.4 Mean-Max Metode
Metode ini merupakan generalisasi dari heigh metode untuk
kasus dimana terdapat lebih dari satu nilai crisp yang memiliki derajat
keanggotaan maksimum. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.10.
(2.10)
= ∫ ( )∫ ( )= ∑ ( )∑ ( )
= +2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
= ( )( )
Dimana m adalah nilai crisp yang paling kecil dan M adalah
nilai crisp yang paling besar.
2.5.5.5 Weighted Average
Metode ini mengambil nilai rata-rata dengan menggunakan
pembobotan berupa derajat keanggotaan. Seperti ditunjukkan pada
persamaan 2.11.
(2.11)
Dimana, y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari
nilai crisp.
2.6 ATmega16
Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan
aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki
keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR yaitu AVR
memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang
membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler
ATmega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal,
Timer/Counter, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, I2C,dll).
Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi ATmega16:
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi
16 Mhz.
2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 byte, dan
SRAM 1Kbyte.
3. Saluran Port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port
D.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register
5. User interupsi internal dan eksternal
6. Port USART sebagai komunikasi serial
7. Konsumsi daya rendah (DC 5V)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
8. Fitur peripheral, yang terdiri dari:
a. Tiga buah Timer/Counter dengan perbandingan
2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah
dan Mode Compare.
1 (satu) buah Timer/Counter 16 bit dengan Prescaler
terpisah, Mode Compare dan Mode Capture.
b. Real Time Counter dengan osilator tersendiri
c. 4 channel PWM
d. 8 channel, 10-bit ADC
8 single-ended Channel
7 differential Channel hanya pada kemasan TQFP
2 differential Channel dengan Programmable Gain 1x, 10x,
atau 200x
Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Susunan pin-pin mikrokontroler ATMega16 ditunjukkan pada gambar 2.18berikut :
Gambar 2.18 Susunan pin mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)
Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 44 pin DIP (Dual In-line
Package) dapat dilihat pada Gambar 2.18. Dari gambar di atas dapat dijelaskan
fungsi dari masing-masing pin ATMega16 sebagai berikut:
1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merupakan pin Ground.
3. Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC.
4. Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0,
AIN0/INT2, T1, T0, T1/XCK.
5. Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS,
TCK, SDA, SCL.
6. Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B,
OC1A, ICP1.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset
mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.7 Software Mikrokontroler ATMega16
Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program untuk
diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini
akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara
program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan
bahasa C.
Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level language
(assembler) dan high level language (C, Basic, Pascal, JAVA, dll) tergantung
compiler yang digunakan. Bahasa assembler pada mikrokontroler AVR memiliki
kesamaan instruksi, sehingga jika telah menguasai pemrograman satu jenis
mikrokontroler AVR, maka akan dengan mudah untuk memprogram mikrokontroler
AVR jenis lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari daripada bahasa
C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama, serta
penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan
dibandingkan bahasa assembler yaitu penyusunan program akan lebih sederhana dan
mudah pada proyek yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua
operasi yang dapat dikerjakan oleh bahasa mesin.
Code Vision AVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman
mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang
telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan program
generator.
Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangnya,
Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar
yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis
operator, dan library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun
demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk
mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur
AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi-fungsi
matematik, manipulasi string, pengaksesan memori dan sebagainya). Code Vision
AVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam
pemrograman antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam
aplikasi kontrol. Beberapa fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsi-
fungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor
suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya.
Untuk memudahkan pengembangan program aplikasi, Code Vision AVR juga
dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain menu-menu pilihan yang umum
dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows, Code Vision AVR ini telah
mengintegrasikan perangkat lunak downloader yang bersifat in system programmer
yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke dalam
sistem memori mikrokontroler AVR yang sedang diprogram.
Selain itu, Code Vision AVR juga menyediakan sebuah fitur yang dinamakan
dengan code generator atau Code Wizard AVR. Secara praktis, fitur ini sangat
bermanfaat membentuk sebuah kerangka program (template), dan juga memberi
kemudahan bagi programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang
terdapat pada mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan code
generator, karena perangkat lunak Code Vision ini akan membangkitkan kode-kode
program secara otomatis setelah fase inisialisasi pada jendela Code Wizard AVR.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
BAB III
METODE PENELITIAN
6.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2012 sampai bulan Juni 2012.
Penelitian ini bertempat di Laboratorium Listrik dan Elektronika Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.2 Bahan dan Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Panel surya
Spesifikasi panel surya yang dipakai adalah:
i. Daya keluaran maksimum 60W
ii. Tegangan keluaran maksimum 17,4V
iii. Arus keluaran maksimum 3,45A
iv. 787x671x46mm dimensi panel
Gambar 3.1 Panel suryab. Komponen induk
i. Mikrokontroler ATmega 16
ii. Sensor cahaya LDR
iii. Inverter 12 V to 32 V
iv. Regulator baterai
v. Baterai 12 V 6 Ah
vi. Motor aktuator 32 V
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
c. Instrumen dan alat tambahan
i. Pyranometer
Untuk mengukur intensitas radiasi matahari digunakan
pyranometer. Pyranometer ini dipasang sejajar diantara kedua
panel surya dengan ketinggian ± 80 cm untuk mengukur
intensitas radiasi matahari yang diterima oleh kedua panel surya.
(a) (b)
Gambar 3.2 (a) Pyranometer ; (b) Pemasangan pyranometer
ii. Rheostat 100 Ohm
Alat ini digunakan sebagai beban dalam pengukuran
energi listrik yang dihasilkan oleh kedua panel surya.
Gambar 3.3 Rheostatiii. Multimeter
Multimeter digunakan untuk mengukur arus dan tegangan
listrik yang dihasilkan oleh panel surya.
Gambar 3.4 Multimeter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
iv. Termometer infra merah
Termometer infra merah berfungsi untuk mengukur suhu
permukaan panel surya.
Gambar 3.5 Termometer infra merah
v. Relative humidity meter
Relative humidity meter digunakan untuk mengukur
kelembapan udara dan suhu lingkungan sekitar pada saat
penelitian.
Gambar 3.6 Relative humidity meter
3.3 Prosedur Penelitian
Peralatan utama penelitian terdiri dari dua panel surya, yakni panel surya
yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel
surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic yang dihadapkan ke arah
matahari mengacu data posisi matahari pada tanggal penelitian berlangsung. Hal ini
bermaksud untuk mengetahui perbandingan daya dan efisiensi yang dihasilkan oleh
kedua panel surya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
3.3.1 Persiapan Penelitian
Sebelum melaksanakan pengambilan data penelitian, langkah persiapan
yang harus dilakukan adalah sebagai beikut:
1. Membuat rangkaian sensor cahaya ADC (Analog to Digital Converter)
dengan menggunakan LDR.
2. Membuat rangakaian induk sebagai basis data pemograman, kalibrasi dan
pengolah data digital dari rangkaian sensor yang terhubung dengan driver
motor aktuator.
3. Menghubungkan rangkaian sensor dan rangkaian induk untuk melakukan
pengolahan data digital.
4. Menghubungkan hasil pembacaan sensor cahaya dari rangkaian induk
dengan LED untuk mengetahui sensor bekerja dengan baik.
5. Melakukan uji coba pembacaan keempat sensor dengan lampu pijar
untuk penyesuaian dengan gerakan motor aktuator.
3.3.2 Pengambilan Data Penelitian
Setelah pembacaan sensor cahaya LDR telah sesuai dengan pergerakan
motor aktuator maka langkah selanjutnya adalah sebagai berikut:
1. Memposisikan kedua panel surya sejajar ± 80 cm dari lantai, yakni panel
surya yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode
fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy
logic, berikut pyranometer.
2. Memposisikan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy
logic berdasarkan posisi matahari pada tanggal dan pukul 12.00 WIB
pengambilan data.
Gambar 3.7 Posisi matahari (http://sunposition.info)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
3. Merangkai multimeter dan rheostat sebagai beban sesuai skema
rangkaian pengukuran pada Gambar 3.8 di bawah ini :
Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E
948-95 (ASTM)
4. Menghubungkan komponen induk dengan komputer untuk pengecekan
bahwa komponen induk dan sensor bekerja.
5. Melakukan pengkuran tegangan dan arus yang dihasilkan panel surya
pada pembebanan 10 Ohm dan 100 Ohm.
6. Melakukan pengukuran radiasi matahari, kelembaban udara, suhu
lingkungan, dan suhu permukaan panel.
7. Mengulangi langkah ke 4 dan 5 pada panel surya menggunakan solar
tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol
menggunakan metode fuzzy logic setiap 15 menit.
3.4 Analisa Data
Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu
dengan membandingkan:
1. Nilai tegangan listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan
solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol
menggunakan metode fuzzy logic.
2. Nilai arus listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar
tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol
menggunakan metode fuzzy logic.
PanelSurya
V
A
Voltmeter
Ammeter
Rheostat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
3. Nilai daya listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar
tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol
menggunakan metode fuzzy logic.
4. Nilai efisiensi yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar
tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol
menggunakan metode fuzzy logic.
3.5 Diagram Alir Penelitian
Urutan-urutan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah seperti nampak
pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Diagram alir penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
BAB IV
DATA DAN ANALISA
4.1. Simulasi dengan Matlab
Dalam pembuatan sistem ini terlebih dahulu dibuat simulasinya
dengan menggunakan Matlab Toolbox Fuzzy logic. Adapun proses pembuatan
simulasi dalam Matlab seperti pada Gambar 4.1 - 4.5.
Gambar 4.1 FIS editor
Gambar 4.1 di atas menunjukkan FIS dibangun dengan empat masukan :
intensitas cahaya utara, intensitas cahaya selatan, intensitas cahaya timur, dan
intensitas cahaya barat dan dua buah keluaran : motor utara selatan dan motor timur
barat.
Gambar 4.2 Membership function masukan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Fungsi-fungsi keanggotaan variabel masukan dan keluaran didefinisikan
melalui membership function editor seperti ditunjukkan pada gambar 4.2. Variabel
FIS intensitas cahaya terdiri dari tinggi, sedang, dan rendah.
Gambar 4.3 Membership Function keluaran
Variabel FIS pada Gambar 4.3 menunjukkan gerakan motor terdiri dari tiga
fungsi keanggotaan yaitu: positif, diam, dan negatif. Semua variabel masukan dan
keluaran didefinisikan dalam bentuk fungsi keangotaan untuk tiap nilai linguistik IF
THEN rule menggunakan Rule Editor.
Pernyataan-pernyataan IF THEN rule berdasarkan deskripsi variabel masukan
dan keluaran yang didefiniskan dalam FIS Editor disusun menggunakan rule editor
seperti diliha pada halaman lampiran 1. FIS telah dengan lengkap dibangun, dalam
arti fungsi keanggotaan dan semua rule yang diperlukan telah selesai didefinisikan.
Aturan-aturan pada Rule Editor dapat diilustrasikan seperti pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Rule Viewer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Dari 81 aturan yang dibangun maka didapatkan hasil simulasi seperti
ditunjukkan pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Surface Viewer
Dari Gambar 4.5 hasil simulasi fuzzy logic menunjukkan hasil bahwa system
fuzzy logic yang dibangun sudah bisa bekerja di area set poin yang diinginkan. Set
poin pada gambar 4.5 ditunjukkan nilai nol pada fungsi keanggotaan intensitas
cahaya timur dan intensitas cahaya barat. Sehingga program pada simulasi ini bisa
digunakan untuk membangun sistem fuzzy logic pada solar tracker.
4.2 Solar Tracker
Prinsip kerja dari solar tracker berdasarkan sensor cahaya LDR, ketika
cahaya menyinari LDR maka hambatan LDR menurun sehingga arus yang mengalir
melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatan LDR meningkat dan arus yang
mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilah yang diamanfaatkan sebagai
sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus dari keempat sensor digunakan sebagai
masukan analog pada mikrokontroler Atmega 16 yang kemudian dikonversi ke
sinyal digital dan kemudian dikonversi kembali ke sinyal analog sebagai hasil
keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog dari mikrokontroler berupa tegangan 5
volt yang kemudian mengalir ke kaki base transistor yang berperan sebagai pemicu
untuk mendrive relay yang berfungsi sebagai jembatan H untuk mengendalikan
motor aktuator sebagai penggerak panel surya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
4.3 Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan dengan
Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturan dengan Fuzzy
Logic
Dari hasil pengamatan tegangan dan arus listrik yang dihasilkan kedua panel
surya selama pengujian dengan variasi pembebanan 10 ohm dan 100 ohm. Diperoleh
data seperti ditunjukkan pada Lampiran 2. Data pengamatan panel surya tanpa
kontrol dengan metode fuzzy logic. Sedangkan, untuk data pengamatan panel surya
menggunakan kendali solar tracker dengan metode fuzzy logic dapat dilihat pada
Lampiran 3.
4.3.1 Contoh perhitungan data untuk panel surya tanpa kontrol dengan
metode fuzzy logic.
a. Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:
Pada pukul 07.00 WIB
Tegangan (Vout) : 11,95 V
Arus (Iout) : 1,87 A
Radiasi matahari (Ir) : 190,70 W/m2
Suhu panel (Tp) : 22,00 oC
Kelembapan udara (RH) : 75,36 %
Suhu Lingkungan (Tl) : 26,20 oC
Luas panel surya (A) : 0,598907 m2
Daya yang diterima Panel Surya
Pin = × = 190,70 × 0,598907 = 114,21 Daya keluar yang dihasilkan panel surya
Pout = × = 11,95 × 1,87 = 22,34 Efisiensi panel surya
η = 100% = , , 100% = 19,57 %b. Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm:
Pada pukul 07.00 WIB
Tegangan (Vout) : 19,53 V
Arus (Iout) : 0,19 A
Radiasi matahari (Ir) : 190,70 W/m2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Suhu panel (Tp) : 22,00 oC
Kelembapan udara (RH) : 75,36 %
Suhu Lingkungan (Tl) : 26,20 oC
Luas panel surya (A) : 0,598907 m2
Daya yang diterima Panel Surya
Pin = × = 190,70 × 0,598907 = 114,21 Daya keluar yang dihasilkan panel surya
Pout = × = 19,53 × 0,19 = 3,71 Efisiensi panel surya
η = 100% = , , 100% = 3,25 %4.3.2 Perhitungan data untuk panel surya menggunakan kendali solar
tracker dengan metode fuzzy logic.
a. Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:
Pada pukul 07.00 WIB
Tegangan (Vout) : 16,47 V
Arus (Iout) : 1,65 A
Radiasi matahari (Ir) : 190,70 W/m2
Suhu panel (Tp) : 22,00 oC
Kelembapan udara (RH) : 75,36 %
Suhu Lingkungan (Tl) : 26,20 oC
Luas panel surya (A) : 0,598907 m2
Daya yang diterima Panel Surya
Pin = × = 190,70 × 0,598907 = 114,21 Daya keluar yang dihasilkan panel surya
Pout = × = 16,47 × 1,65 = 27,18 Efisiensi panel surya
η = 100% = , , 100% = 23,79 %b. Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm:
Pada pukul 07.00 WIB
Tegangan (Vout) : 20 V
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Arus (Iout) : 0,19 A
Radiasi matahari (Ir) : 190,70 W/m2
Suhu panel (Tp) : 22,00 oC
Kelembapan udara (RH) : 75,36 %
Suhu Lingkungan (Tl) : 26,20 oC
Luas panel surya (A) : 0,598907 m2
Daya yang diterima Panel Surya
Pin = × = 190,70 × 0,598907 = 114,21 Daya keluar yang dihasilkan panel surya
Pout = × = 20 × 0,19 = 3,80 Efisiensi panel surya
η = 100% = , , 100% = 3,33 %Semua hasil perhitungan data pengamatan ditunjukkan pada tabel 4.1 sebagai
berikut:
Tabel 4.1. Tabel daya dan efisiensi kedua panel surya.
Jam
Panel tanpa fuzzy logic Solar Tracker dengan fuzzy logicDaya (Watt) Efisiensi (%) Daya (Watt) Efisiensi (%)10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm7:00 22,35 3,71 19,57 3,25 27,18 3,80 23,79 3,337:15 21,26 3,73 14,60 2,56 25,88 3,80 17,78 2,617:30 25,49 3,74 16,42 2,41 27,00 3,78 17,39 2,447:45 25,60 3,73 11,53 1,68 31,13 3,79 14,02 1,718:00 26,79 3,78 10,85 1,53 30,91 3,80 12,52 1,548:15 28,78 3,75 11,76 1,53 30,80 3,79 12,59 1,558:30 31,10 3,93 10,03 1,27 32,28 3,75 10,41 1,218:45 31,72 3,70 9,72 1,13 31,78 3,73 9,73 1,149:00 30,95 3,73 8,50 1,03 32,59 3,74 8,95 1,039:15 30,10 3,74 7,58 0,94 33,20 3,95 8,36 0,999:30 32,51 3,70 7,57 0,86 33,25 3,76 7,74 0,879:45 31,60 3,70 6,84 0,80 32,94 3,74 7,12 0,81
10:00 31,52 3,68 6,56 0,77 32,79 3,72 6,83 0,7710:15 33,01 3,69 6,58 0,73 32,50 3,71 6,48 0,7410:30 30,04 3,65 5,78 0,70 32,49 3,67 6,25 0,7110:45 30,60 3,65 5,66 0,68 32,20 3,68 5,96 0,6811:00 30,92 3,43 5,68 0,63 32,44 3,65 5,96 0,6711:15 29,93 3,41 5,43 0,62 31,98 3,66 5,80 0,66
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Jam
Panel tanpa fuzzy logic Solar Tracker dengan fuzzy logicDaya (Watt) Efisiensi (%) Daya (Watt) Efisiensi (%)10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm10
Ohm100
Ohm11:30 30,85 3,41 5,57 0,62 32,18 3,44 5,81 0,6211:45 19,95 3,64 7,09 1,30 26,91 3,29 9,57 1,1712:00 17,62 3,62 5,96 1,22 18,59 3,46 6,28 1,1712:15 23,42 3,65 7,39 1,15 25,13 3,69 7,93 1,1712:30 29,96 3,73 6,30 0,79 35,65 3,68 7,50 0,7712:45 30,28 3,67 5,62 0,68 30,59 3,61 5,68 0,6713:00 30,63 3,64 6,97 0,83 30,33 3,68 6,90 0,8413:15 29,96 3,60 6,08 0,73 30,76 3,67 6,25 0,7413:30 25,07 3,33 9,36 1,24 21,14 3,71 7,90 1,3913:45 8,13 2,45 4,78 1,44 10,93 3,35 6,43 1,9714:00 19,14 3,70 11,48 2,22 25,45 3,74 15,26 2,2514:15 23,61 3,70 12,68 1,99 29,71 3,73 15,96 2,0014:30 26,74 3,51 7,08 0,93 30,69 3,54 8,13 0,9414:45 19,81 3,41 10,51 1,81 21,65 3,65 11,48 1,9315:00 24,31 3,66 9,25 1,39 30,31 3,71 11,53 1,4115:15 4,74 3,05 3,37 2,17 6,64 3,27 4,72 2,3315:30 14,73 3,41 8,16 1,89 21,53 3,45 11,92 1,9115:45 22,64 3,45 12,79 1,95 27,80 3,69 15,71 2,0816:00 17,09 3,41 8,14 1,62 27,91 3,65 13,29 1,7416:15 6,96 3,12 4,90 2,19 13,17 3,38 9,26 2,3816:30 6,02 3,33 4,49 2,48 8,85 3,35 6,59 2,5016:45 1,69 2,96 2,15 3,77 4,18 3,26 5,33 4,1517:00 0,59 2,15 1,14 4,16 0,98 2,17 1,90 4,20Rata-rata 23,37 3,51 8,10 1,50 26,20 3,60 9,49 1,56
Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan
pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm sebesar 23,37 W dan rata-rata daya
yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar
26,20 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah :
26,20 W – 23,37 W = 2,83 W
Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan
metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic
adalah : 26,20 W – 23,37 W23,37 W 100 % = 12,10 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan
menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm.
Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan
pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 3,51 W dan rata-rata daya
yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar
3.60 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah :
3,60 W – 3,51 W = 0,09 W
Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan
metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic
adalah : 3,60 W – 3,51 W3,51 W 100 % = 2,56 %
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
010
:30
11:0
011
:30
12:0
012
:30
13:0
013
:30
14:0
014
:30
15:0
015
:30
16:0
016
:30
17:0
0
Daya
(Wat
t)
Jam
Tanpa fuzzy
Dengan fuzzy
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan
menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm.
Pada Tabel 4.1 dapat dilihat pengaruh solar tracker terhadap efisiensi panel
surya. Efisiensi tertinggi terdapat pada pukul 7.00 WIB sebesar 23,79 % dan efisiensi
terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,90 %. Sedangkan, untuk panel
tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic efisiensi tertinggi pada pukul 7.00 WIB
sebesar 19,57 % dan efisiensi terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,14
%. Hal ini disebabkan karena pada pukul 07.00 WIB suhu permukaan panel 22 oC
dan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya sebesar 190,70 W/m2.
Berdasarkan tinjauan pustaka sebuah panel surya dapat beroperasi secara maksimum
ketika temperatur sel tetap normal berkisar 20 oC sampai 35 oC. Kenaikan temperatur
lebih tinggi dari temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan yang
dihasilkan oleh sel surya (Voc). Hal ini dibuktikan pada pukul 10.00 WIB sampai
pukul 12.00 WIB temperatur permukaan panel surya mencapai 40 oC hingga 51 oC
sedangkan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya tinggi berkisar 802
hingga 920 W/m2. Namun, tegangan listrik yang dihasilkan berkisar 13 Volt hingga
17 Volt. Sesuai persamaan 2.5 dimana efisiensi panel surya berbanding terbalik
dengan intensitas radiasi matahari yang diterima, sedangkan tegangan output yang
dapat dibangkitkan sudah mencapai maksimum maka efisiensi panel surya semakin
rendah.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
010
:30
11:0
011
:30
12:0
012
:30
13:0
013
:30
14:0
014
:30
15:0
015
:30
16:0
016
:30
17:0
0
Daya
(Wat
t)
Jam
Tanpa Fuzzy
Dengan Fuzzy
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic
pada pembebanan 10 ohm sebesar 8,10 % dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel
surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 9,49 %. Selisih efisiensi
kedua panel adalah :
9,49 % – 8,10 % = 1,39 %
Sedangkan, rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan
fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 1,50 % dan rata-rata daya yang
dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 1,56 %.
Selisih efisiensi kedua panel adalah :
1,56 % – 1,50 % = 0,06 %
Komparasi data efisiensi panel surya selama pengujian dengan variasi
pembebanan 10 ohm dan 100 ohm dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.
Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan
menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
010
:30
11:0
011
:30
12:0
012
:30
13:0
013
:30
14:0
014
:30
15:0
015
:30
16:0
016
:30
17:0
0
Efisi
ensi
(%)
Jam
Tanpa Fuzzy
Dengan Fuzzy
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan menggunakanpengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:0
010
:30
11:0
011
:30
12:0
012
:30
13:0
013
:30
14:0
014
:30
15:0
015
:30
16:0
016
:30
17:0
0
Efisi
ensi
(%)
Jam
Tanpa Fuzzy
Dengan Fuzzy
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian dan pembahasan hasil yang telah dilakukan, dapat ditarik
beberapa kesimpulan antara lain:
a. Peningkatan daya yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy
logic sebesar 12,10 % pada pembebanan 10 ohm dan 2,56 % pada
pembebanan 100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel
surya yang tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic.
b. Peningkatan efisiensi yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy
logic sebesar 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % pada pembebanan
100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang
tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic.
5.2 Saran
Untuk lebih mengembangkan dan memaksimalkan kemampuan solar
tracker, maka penulis memberikan saran:
a. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang karakteristik motor DC, karena
dengan keakuratan pergerakan dari motor diharapkan panel surya dapat
begerak secara akurat sesuai dengan pembacaan sensor LDR. Sehingga
efisiensi panel surya dapat lebih maksimal.
b. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang inverter, baterei, dan kontroler pada
sistem manajemen energi, karena dengan sistem manajemen energi yang
lebih baik diharapkan dapat terbentuk suatu sistem pembangkit listrik tenaga
matahari yang memiliki efeisiensi tinggi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user