Perancangan Operasi Paralel antara Sel Surya dan Power Grid Existing dengan Tracking Daya Maksimum Berbasis pada Mikrokontroler

(Kadek Fendy Sutrisna dan Komang Adi Aswantara, Juara 1 Electrical Engineering Award (EEA) 2007)

Ada berbagai macam energi alternatif yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik antara lain : dengan menggunakan tenaga angin, tenaga surya, bioamassa, arus laut, mikrohidro dan energi lainnya. (pembangkit-listrik-energi-terbarukan). Di perlombaan EEA ini, pengembangan tentang sistem pembangkit listik tenaga surya menjadi fokus pembahasan dari penelitian yang kami kerjakan. (energi-surya-alternatif-sumber-energi-masa-depan-di-indonesia)

Secara garis besarnya alat yang saya buat ini mampu menkondisikan PV (sel surya) bekerja semaksimal mungkin menjadi energi listrik (Maximum Power Point Tracker, MPPT)  yang siap untuk digunakan (PV – konverter DC-DC – Inverter), baik  yang digunakan  terhubung langsung  dengan beban ataupun yang terhubung dengan jala-jala.

alat-tampak-depanalat-tampak-atas

Ada beberapa permasalahan pada aplikasi sistem pembangkit listrik tenaga surya sekarang ini, antara lain :

  1. Karakteristik arus dan tegangan keluaran PV yang bergantung dengan intensitas cahaya matahari dan suhu lingkungan. (PV hanya menghasilkan listrik pada siang hari saja) karakteristik-pv1
  2. Keluaran PV adalah arus dan tegangan searah, sedangkan beban yang ada biasanya membutuhkan arus dan tegangan bolak-balik
  3. PV hanya mampu mengkonversikan daya maksimum pada kondisi beban tertentu saja (hanya nilai R tertentu saja)karakteristik-daya-maksimum-keluaran-pv
  4. Mengoperasikan PV secara paralel dengan jala-jala PLN.

Alat ini sangat sederhana rangkaian kontrolnya dan bertujuan untuk meningkatkan kinerja dari ‘power conditioner’ untuk PV yang sudah ada sebelumnya (dilengkapi dengan MPPT).  Adapun cara kerja dari alat yang kita buat ini adalah sebagai berikut :

desain_sistem1_2

  1. Tegangan dan arus keluaran PV dicuplik sebagai masukan untuk rangkaian kontrol.
  2. Elektronika daya (konverter dc-dc dan inverter) digunakan untuk mengubah keluaran PV dari tegangan dan arus searah (DC) ke bolak-balik (AC)
  3. Algoritma MPPT diaplikasikan pada sinyal kontrol konverter dc-dc untuk pengaturan tegangan keluaran agar PV selalu dapat bekerja pada daya maksimumnya.

    flowchart_program_mppt

  4. Untuk rangkaian kontrolnya, kami menggunakan rangkaian kontrol sederhana ATmega 128 8-bit microcontroller untuk mengatur kerja PV dan jala-jala secara otomatis, mengatur kerja konverter dc-dc dan mengatur kerja inverter.

Untuk lebih memahami kerja alat, berikut adalah gambaran tentang alat yang kami rancang :

picture3

Beberapa percobaan kami lakukan di laboratorium untuk membuktikan algoritma MPPT yang diajukan dan kami dapatkan hasil sebagai berikut :

hasil-eksperimen

mppt-testing-with-simulator-pv-gps3030

Dari hasil penelitian ini didapatkan solusi dari permasalahan-permasalahan yang disampaikan sebelumnya. Beberapa kegiatan untuk pengembangan penelitian ini sedang kami kerjakan untuk meningkatkan kinerja alat yang akan kita desain, seperti :

  • Mencoba untuk meminimalisir penggunaan batere.
  • Membuat algoritma MPPT untuk Inverter.
  • Membuat inverter yang bisa terhubung langsung dengan jala-jala.
  • Membuat alat yang mampu mengkondisikan PV tetap menghasilkan daya pada saat intensitas cahaya matahari rendah.
  • Mencoba mengaplikasikan alat yang sama pada pembangkit listrik tenaga angin (wind turbine)

Semoga paparan ini bermanfaat.

Jabat erat,

Referensi :

1. Kadek Fendy Sutrisna dan Komang Adi Aswantara, Perancangan Operasi Paralel antara Sel Surya dan Power Grid Existing dengan Tracking Daya Maksimum Berbasis pada Mikrokontroler, TEAM VERCI Bandung Institute of Technology.

2. electricity-for-better-life.blog.friendster.com/ – 28k

Nb : Untuk buat alat ini murah kok! kemaren cuma habis sekitar 1 juta untuk rangkaian elektronika dayanya + kontrol + sensing + cashing-nya.

About konversi

This blog is a blog made by the students of the Laboratory Of Electric Energy Conversion, ITB. This blog shall be the place for us to write our researches and projects. Feel free to read any of the contents of this.
This entry was posted in PV. Bookmark the permalink.

9 Responses to Perancangan Operasi Paralel antara Sel Surya dan Power Grid Existing dengan Tracking Daya Maksimum Berbasis pada Mikrokontroler

  1. DEni says:

    wah, gambar gw tuuh
    hehehehe

  2. hadyan says:

    Wah hebat…..
    dari modal 1 juta bisa mendapatkan 9 juta….
    bagus2…

  3. fendy says:

    sebagian dari 9 juta habis dipake makan-makan anak2 konversi,
    selama pengerjaan alat dan makan2 setelah lomba selesai..

    Selain saya dan komang, Ada bos windra, bos deni, dadan, huiz dan anak2 konversi yang lain yang membantu sekaligus menjadi ‘tersangka’ modal 5 juta EEA hilang entah kmana…
    heheheee…

    kayaknya sih bukan duit yang kita dapat setelah lomba..
    tapi pengalaman!

    Piala-piala lomba udah banyak terpajang di ruangan Lab Konversi..
    so tetep berkarya yaa…

  4. Jusmin says:

    Selamat ya dik Fendy (BBM style🙂.
    For the next, mungkin nggak MPPT-nya tanpa menggunakan current sensor supaya lebih murah, sederhana dan less lossy … ?
    IMO satu juta sudah murah bgt untuk eksperimen, tapi masih kemahalan untuk mass product

  5. fendy says:

    @jusmin,
    Setahu saya adanya sensing harus membuat algoritma MPPT lebih sederhana,
    beberapa MPPT ada yang menggunakan sensing kecepatan angin dan kecepatan putaran rotor (di turbin angin),
    Banyak pengembangan yang bisa dilakukan di penelitian ini,
    meminimal kan atau menghilangkan penggunaan batere pada sistem bisa membuat sistem lebih murah dan bernilai jual.

    produksinya bisa murah karena saya makai barang-barang yang ada di Lab.
    sensing arus, PV,dan beberapa komponen elektronika..
    hehehee…
    komponen yang mahal PV dan sensing arus.

  6. Jusmin says:

    Justru, yang menjadi advantage adalah, sesedikit mungkin sensor, tetapi akurasi tetap terjaga. Algoritma dan programming mau seruwet apapun secara fisik selama masih bisa tertangani controller toh costs nothing.
    Untuk small PV generation, DC current sensor menjadi very costly, sementara penggunaan shunt resistor berkonsekuensi power loss dan noisy control feedback signal.
    Saya punya ide;
    1. Instead menggunakan max. V x I tracking, anda bisa melakukan tracking voltage pada knee point. Dengan demikian sensing menjadi costless. Hanya saja diperlukan penentuan knee point secara cermat
    2. Untuk faktor koreksi penentuan knee point tegangan, bisa saja ditambahkan sensor temperatur dan insolation level. Total cost kedua sensor ini masih jauh lebih murah daripada penggunaan Hall-Effect module

    Sebagai tambahan, algoritma yang ruwet-ruwet sudah tidak sulit implemented dengan kontroler modern. Sebagai contoh, bila anda menggunakan DSP untuk drive system, anda tidak perlu lagi bersusah payah dengan transformasi park serta inversnya, karena library dan procedure sudah tersedia.

  7. Dodit M. J says:

    mau nanya dong, tentang rangkaian MPPT-nya, soalnya saya ngambil judul tugas akhir tentang pembuatan MPPT!!!makasih

  8. ujek says:

    numpang tanya dong.
    1. itu caranya biar dapat daya output maksimum gimana y?
    2. itu sensor arusnya pake tipe ACS atau tipe shunt resistor? klo dibandingin dari segi cost nya lebih murah mana antara sensor tipe ACS dgn tipe shunt resistor? kalo dibandingin power losses dikarenakan sensor arus, lebih banyak mana power losses di sensor arus tipe ACS dengan sensor arus tipe shunt resistor?

    mohon bantuannya dong dijawab kaka🙂
    thanks🙂

  9. ricolg says:

    maaf mau tanya, kalau di pasaran gitu udah ada barangnya belum yah? (barang jadi, jadi ga repot untuk rancang sendiri, kan kita bukan ahlinya hehe)… tolong infonya yah bang/kang/mas fendy… email ke saya yah : jorericoalam@yahoo.com atau mention twitter saya @ricolg

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s