SIMULASI DAN PEMODELAN SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK HIBRIDA TENAGA SURYA DAN TENAGA DIESEL DENGAN MATLAB SIMULINK
Muhammad Nikhol K R, Dr. Ir. Dian Retno Sawitri, MT, Wisnu Adi Prasetyanto ST, M.Eng
1
Alumni Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Dian Nuswantoro Semarang Semarang 2,3 Staf Pengajar Program studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Dian Nuswantoro Semarang Semarang Email :
[email protected] [email protected],, drsawitri@
[email protected] gmail.com,,
[email protected] Abstrak
Sistem pembangkit listrik terbarukan maupun tidak terbarukan mempunyai banyak masalah dan untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan suatu alternatif untuk mengurangi maupun meminimalisir permasalahan tersebut. Teknik yang bisa digunakan adalah teknik hibrida yaitu menggabungkan beberapa jenis pembangkit listrik, seperti pembangkit energi surya dan diesel. Pemodelan sistem pembangkit hibrida yang berguna untuk dijadikan miniatur sebagai contoh sebuah pembangkit hibrida. Dalam pemodelan pengujian juga sangat penting agar simulasi dari sistem pembangkit hibrida sel sel surya dan diesel ini performanya performanya seperti yang diinginkan. diinginkan. Agar tujuan untuk untuk bisa mengatasi masalah dari sistem pembangkit energi baru terbarukan dan juga diesel dapat tercapai. Pemodelan dan simulasi tersebut bisa digunakan sebagai alat bantu dalam merancang, membangun dan menganalisa sistem pembangkit energi hibrida surya dan diesel. Sistem hibrida menggabungkan dua pembangkit yaitu panel surya dan diesel generator dimana untuk panel surya keluarannya dinaikkan tegangannya menggunakan boost konverter dan untuk merubah keluaran panel surya dari DC menjadi AC keluaran boost konverter dirubah menggunakan inverter kemudian dinaikan tegangannya menggunakan trafo step up dan untuk pembangkit diesel generator dimana keluaran diesel generator dinaikan tegangannya menggunakan trafo step up kemudian tiap tiap fasa dihubungkan ke grid. Pemodelan dan simulasi sistem hibrida untuk panel surya tanpa menggunakan boost konverter tidak memenuhi syarat masuk ke grid. Untuk panel surya menggunakan boost konverter memenuhi syarat masuk ke grid. Pembangkit diesel generator 10KVA 1500 Rpm memenuhi syarat masuk ke grid. K ata K unci unci : H i bri da, Matla Matlab b, P embangki t Li L i stri stri k, Si mulasi ulasi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Energi listrik merupakan energi yang sangat penting bagi manusia. Hampir semua kebutuhan manusia membutuhkan energi listrik. Semakin bertambahnya kebutuhan energi listrik tidak diimbangi dengan sumber energi listrik itu sendiri. Sebagian besar sumber energi listrik dihasilkan dari bahan fosil. Kurangnya sumber energi mengharuskan adanya sumber baru untuk energi listrik. Salah satu upaya untuk menghasilkan energi listrik dari sumber alternatif dan tidak ketergantungan dari sumber fosil adalah sumber energi baru terbarukan. Energi baru terbarukan sudah banyak digunakan sekarang ini, dan juga banyak sumber yang bisa dijadikan energi baru terbarukan sepeti halnya surya, angin, panas bumi, air laut, dll. Seperti halnya surya yang sudah digunakan untuk penerangan jalan dan pada rumah-rumah.Tapi tidak semua tempat dan wilayah mendukung sumber energi baru terbarukan tersebut. Penggunaan sel surya hanya bisa dimanfaatkan ketika siang hari dan cuaca terang. Sumber energi lain yang sekarang ini banyak digunakan adalah tenaga diesel. Sebagian besar sudah menggunakan pembangkit listrik tenaga diesel. Pembangkit tersebut biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah beban kecil, terutama pada wilayah – wilayah yang terpencil. Untuk mengatasi permasalahan di atas, diperlukan suatu alternatif untuk mengurangi maupun meminimalisir permasalahan tersebut. Teknik yang bisa digunakan adalah teknik hibrida yaitu menggabungkan beberapa jenis pembangkit listrik, seperti pembangkit energi surya dan diesel. Mengingat bervariasinya lingkungan yang menentukan ketersediaan sumber energi surya, dan juga tidak semua tempat bisa dengan mudah mendapatkan bahan bakar dari pembangkit listrik tenaga diesel
diperlukan pemodelan pembangkit energi surya dan diesel. Dalam pembuatan pembangkit listrik hibrida tentu membutuhkan biaya yang sangat besar dan juga butuh referensi untuk membuatnya. Maka dari itu diperlukan pemodelan sistem pembangkit hibrida yang berguna untuk dijadikan miniatur sebagai contoh sebuah pembangkit hibrida. Dalam pemodelan pengujian juga sangat penting agar simulasi dari sistem pembangkit hibrida sel surya dan diesel ini performanya seperti yang diinginkan. Agar tujuan untuk bisa mengatasi masalah dari sistem pembangkit energi baru terbarukan dan juga diesel dapat bisa tercapai. Pemodelan dan simulasi tersebut bisa digunakan sebagai alat bantu dalam merancang, membangun dan menganalisa sistem pembangkit energi hibridasurya dan diesel. Dalam pemodelan dan simulasi ini, Peneliti memodelkan Sistem Pembangkit hibrida tenaga surya dan tenaga diesel menggunakan MATLAB Simulink. Model yang dibuat merupakan gabungan dari beberapa model yang telah dikembangkan oleh Dr. Ambrish Chandra. 1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang yang ada, maka perumusan masalah yaitu : 1. Bagaimana membuat simulasi dan pemodelan suatu sistem pembangkit listrik di Matlab ? 2. Bagaimana menggabungkan dua pembangkit listrik menjadi sistem pembangkit hibrida ? 3. Bagaimana hasil pemodelan dan simulasi sistem pembangkit hibrida ? 1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Menggabungkan dua pembangkit listrik menjadi sistem pembangkit hibrida (Pembangkit listrik tenaga surya dan pembangkit listrik tenaga diesel). 2. Membuat sebuah simulasi dan pemodelan pada MATLAB untuk pembangkit hibrida.
3. Mengetahui hasil keluaran dari simulasi dan pemodelan pembangkit hibrida. 1.4 Batasan Masalah
Pada sistem yang akan dibuat nanti, memiliki batasan sebagai berikut: 1. Data radiasi matahari dan temperatur didapatkan dalam 1 hari. 2. Simulasi dan pemodelan Panel surya tidak menggunakan baterai. 3. MPPT yang dibuat merupakan model yang telah dikembangkan oleh MATLAB melalui web resmi http://ch.mathworks.com/help 4. Grid yang digunakan merupakan grid sederhana. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Gambar 2.1 Rangkaian dari sel surya
Dari gambar 2.1 kita dapat memperoleh persamaan dari rangkaian tersebut : S ) − 1] ...(2.1) IL − I0 [exp(Voc+R nkT⁄q
I=
Dimana : I = Arus keluaran sel surya (Ampere)
2.1 Tinjauan Penelitian Sebelumnya yang Berkaitan
V = Tegangan hubung terbuka (Volt)
Penelitian ini dilakukan dengan cara mencari dan mempelajari literatur jurnal yang sudah ada untuk memperoleh data serta informasi yang berhubungan yaitu sebagai berikut :
IL = Arus yang dibangkitkan oleh sel surya (Ampere) I0 = Arus satuarsi reverese (Amepere)
“Simulasi dan Verifikasi Modul Sulrya
Terhubung dengan Boost Konverter pada Jaringan Listrik Mikro Arus Searah dengan
n = faktor ideal dioda (bernilai 1 untuk dioda ideal) q = pengisian electron (1,602 x 10 -19 C)
Menggunakan Matlab Simulink”, yang ditulis
k = Konstanta Boltzman (1,3806 x 10 -23 J.K -1) T = Temperatur sel surya (K)
oleh Akhmad Kalmin, dari Universitas Indonesia,.
2.3 Maximum Power Point Tracker (MPPT)
“ Modeling and Simulation of Micro Hydro Diesel Hybrid Power System for Localized Power Requirement Using MATLAB/Simulink ”, yang ditulis oleh Amit Singh Kumar, dari
Jadavpur University. 2.2 Panel Surya
Sel surya atau bisa juga disebut sel fotovoltaik merupakan suatu perangkat yang dapat mengubah energi surya menjadi energi listrik. Sel surya terbuat dari bahan semikonduktor. Sel surya dapat diartikan dengan arus dimana arus tersebut adalah sumber dari sel surya yang di dihubungkan secara pararel dengan dioda dan juga tahanan lalu dihubungkan secara seri dengan tahanan seperti yang ditunjukan oleh gambar 2.1. [1]
Maximum Power point Tracker (MPPT) merupakan sebuh sistem elektronik yang dioperasikan pada sebuah panel surya sehingga panel surya tersebut dapat menghasilkan daya maksimum. MPPT dapat menentukan titik daya maksimum pada panel surya sehingga panel surya dapat bekerja pada titik maksimum dan dapat menghasilkan daya maksimum. 2.4 Konverter
Arus listrik terdiri dari dua macam yaitu arus searah (DC) dan arus bolak – balik (AC). Kebutuhan energi listrik dapat berbeda-beda dari sumber listrik yang tersedia. Oleh karena itu dibutuhkan konverter untuk memenuhi hal tersebut. Konverter disini berfungsi mengubah
signal dari satu bentuk ke bentuk lain, oleh karena itu konverter dibagi menjadi empat macam , yaitu : 1. Chopper (konverter DC ke DC) Chopper berguna untuk mengubah DC menjadi DC dengan nilai yang berbeda. 2. Rectifier (Konverter AC ke DC) Rectifier berfungsi untuk mengkonversi atau merubah AC menjadi DC 3. Inverter (Konverter DC ke AC) Inverter dapat mengubah atau mengkonversi yang semula DC menjadi AC 4. AC – AC konverter AC – AC konverter berfungsi untuk merubah AC menjadi AC dengan nilai yang berbeda 2.5 IGBT
Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) merupakan komponen elektronika daya dimana karakteristiknya adalah gabungan dari MOSFET, transistor dan GTO.IGBT sendiri memiliki impedansi gerbang yang sangat tinggi seperti MOSFET karena hal itu untuk mengaktifkan IGBT hanya dibutuhkan arus yang kecil. Pada saat IGBT menjadi saklar dalam kondisi ON maupun OFF tidak menyebabkan atau terjadi kerugian daya. Struktur IGBT mirip dengan konstruksi MOSFET, hanya IGBT terdapat penambahan layar p+ pbagian drain. Daya positif yang berada pada antara gate dan emitter akan menghasilkan aliran arus melewati IGBT sehingga IGBT ON. Ketika IGBT ON pembawa postif (positive carriers) disuntikan dari layer p+ ke layar dasar tipe n, dengan demikian akan mempercepat modulasi daya konduksi. Hal ini membuat IGBT memiliki resitansi ON yang jauh lebih rendah dari pada MOSFET. IGBT memililiki kinerja pensaklaran yang sangat baik dalam kecepatan tinggi dan juga dalam kapasitasnya saat tegangan tinggi maupun arus yang sangat besar. IGBT tidak membebani sumber dan juga mampu menghasilkan arus yang sangat besar bagi beban listrik yang dikendalikannya dan pada
saat keadaan menghantar nilai tahanan penghantar dari IGBT sangat kecil dengan begitu saat tegangan jatuh dayanya saat keadaan menghantar juga kecil. [3] 2.6 MOSFET
MOSFET adalah salah satu jenis Field effect transistor (FET) atau transistor efek medan. Mosfet sendiri memiliki 3 atau 4 buah kaki konduktor. Kaki pertama atau ujung atas dinamakan drain, kaki kedua atau ujung bawah dinamakn source dan kaki ketiga dinamakan gate. Gate sendiri biasanya memiliki 1 atau dua buah kaki. [4] MOSFET mempunyai kaki : Sumber (Source) Cerat (Drain) Gerbang (Gate)
=S =D =G
2.7 Transformator 2.8 Diesel Generator
Diesel generator adalah kombinasi antara mesin diesel dan juga generator. Generator yang digunakan adalah generator sinkron. Dalam diesel generator terdapat beberapa komponen diantaranya governor, mesin diesel, sistem eksitasi, dan generator sinkron.[6] BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 4.1.1
Pengujian Pengujian Panel Surya Simulasi yang dilakukan pada panel surya menggunakan Matlab Simulink dimana spesifikasi modul surya yang di modelkan diambil dari modul surya Parameter – parameter dalam pemodelan dan simulasi panel surya yang bernilai konstan seperti koefisien temperatur (Ki) yaitu 0,0006 , konstanta boltzman (k) 1,3806 x 10 -23 J/K , muatan elektron (q) 1,602 x 10-19 C , Faktor ideal sebesar 1,2 karena menggunakan panel surya dari polysilikon dan Band gape voltage (Eg) 1,12 V. Perancangan dari pemodelan panel surya seperti gambar 4.1
Gambar 4. 2 K eluaran Subsistem Radiasi Matahari
Gambar 4. 1 Subsistem Sel Surya Untuk masukan dari model panel surya diambil dari data radiasi matahari (Insol) dan temperatur sel surya (Top) . Peneliti mendapatkan data hasil pengamatan yang dilakukan di lingkungan Universitas Dian Nuswantoro dimana data yang didapat adalah radiasi matahari dan temperatur kerja modul surya seperti tabel dibawah ini. Tabel 4. 1 Data Radiasi Matahari dan Temperatur Sel Surya
Keluaran subsistem radiasi matahari naik turun dikarenakan radiasi matahari tergantung terhadap cuaca dan matahari. Pengukuran radiasi yang diambil dari pukul 05 : 00 - 17 : 00 mengalami kenaikan sampai ke titik maksimum ± 600 W/m2 setelah itu mengalami penurunan. 4.1.1.2 Pengujian Temperatur
Data temperatur didapat dari pengambilan data yang dilakukan peneliti pukul 05 : 00 - 17 :00 . Data tersebut dibuat regresi untuk mencari persamaan yang digunakan untuk membuat subsistem temperatur.
Gambar 4. 3 Keluaran Temperatur Dimana data diatas akan digunakan untuk dimasukan dalam masukan panel surya yaitu radiasi matahari (Insol) dan temperatur keja modul surya (Top). Data tersebut dimasukan sebagai masukan model panel surya. 4.1.1.1 Pengujian Radiasi Matahari
Radiasi matahari didapat dari pengukuran lux dan dikonversi keradiasi matahari. Radiasi matahari tersebut dibuat regresi untuk membuat persamaan untuk subsistem radiasi matahari.
Keluaran dari subsistem temperatur dari 25º C naik sampai titik maksimum menjadi ± 40º C dimana itu terjadi diantara pukul 12 : 00 - 14 : 00 dan setelah itu mengalami penurunan. 4.1.1.3 Pengujian Panel Surya 1
Pengujian panel surya 1 adalah pengujian panel surya dimana hanya 1 buah panel surya yang diuji.
Gambar 4. 4 Keluaran Tegangan Panel Surya
Panel surya menghasilkan keluaran tegangan sebesar 22,54 V secara konstan.
Keluaran dari panel surya setelah diseri sebanyak 10 buah, tegangan yang dihasilkan mengalami kenaikan dari awalnya 22,54 V menjadi 225,4 V. Ini dikarenakan rangkaian seri akan menjadikan tegangan naik.
Gambar 4. 5 Keluaran Arus Panel Surya Arus panel surya mengalami kenaikan dan penurunan sesuai masukan yang didapat. Semakin besar radiasi matahari dan temperatur maka arus yang didapat akan semakin besar begitu sebaliknya semakin kecil radiasi matahari dan temeratur arus panel surya akan semakin kecil yang dihasilkan. Dalam pengukuran simulasi panel surya arus yang didapat naik turun sesuai masukan panel surya yaitu radiasi matahari dan temperatur. Arus yang dihasilkan panel surya mencapai titik maksimum pada pukul 12 : 00 -14 : 00 dimana arus panel surya dapat mencapai ± 3,5 A.
Gambar 4. 8 Keluaran Arus Panel Surya (Seri 10) Arus yang dihasilkan panel surya sebelum diseri dan sesudah diseri tidak mengalami perubahan. Arus yang dihasilkan panel surya setelah diseri sama dengan sebelum diseri dimana menghasilkan arus maksimum sebesar ± 3,5 A. Dikarenakan pada rangkaian seri arus tidak mengalami perubahan karena.
Gambar 4. 9 Daya Panel Surya Seri 10 Gambar 4. 6 Daya Panel Surya Tunggal Dari hasil keluaran tegangan dan arus dari panel surya didapatkan daya sampai 79 W seperti gambar 4.6 4.1.1.4 Pengujian Panel Surya (Seri 10)
Pengujian ini adalah pengujian panel surya setelah di seri sebanyak 10 buah.
Gambar 4. 7 Keluaran Tegangan Panel Surya (Seri 10)
Dari keluaran tegangan dan arus panel surya yang sudah diseri 10 didapatkan hasil daya mencapai ±790 W seperti gambar 4.9 4.1.2
Pengujian Diesel Generator
Diesel generator adalah gabungan mesin diesel dan generator sinkron. Pemodelan diesel generator dibuat sebesar 10 kVA dan 1500 Rpm. Pemodelan diesel generator seperti gambar 4.8
4.1.3
Pengujian Panel surya , MPPT dan
Boost konverter
Boost konverter berguna untuk menaikkan tegangan dari keluaran panel surya. Keluaran dari boost konverter dipengaruhi dari tegangan dan arus dari panel surya dan MPPT yang bekerja utuk mencari titik daya maksimum panel surya.
Gambar 4. 10 Pemodelan Disel Generator Spesifikasi dari diesel generator tersebut 10 kVA dimana faktor daya pada generator sebesar 0.8 dan daya yang dapat dihasilkan Diesel Generator tersebut dapat sebesar 8000 W.
Gambar 4. 13 Pemodelan Panel Surya, MPPT dan Boost Konverter 4.1.3.1 Pengujian Panel Surya 1, MPPT & Boost Konverter
Pengujian ini menggunakan panel surya tunggal dimana panel surya belum diseri.
Gambar 4. 11 Keluaran Diesel Generator Simulasi dari diesel generator menghasilkan keluaran tegangan sebesar 389,03 V. Keluaran tegangan dipengaruhi daya mekanik dan kecepatan rotasi.
Gambar 4. 14 Tegangan Panel Surya setelah diboost konverter Tegangan panel surya mengalami kenaikan setelah diboost karena boost konverter bekerja sebagai penaik tegangan. Tegangan panel surya yang semula hanya dapat menghasilkan 22,54 naik sampai pada tegangan maksimumnya sebesar ± 44 V.
Gambar 4. 12 Keluaran Arus Diesel Generator beban 2000 W Arus yang dapat dihasilkan oleh diesel generator 10 kVA sebesar 21,05 A. Setelah Diesel Generator dikasih beban berupa RLC sebesar 3000 W arus yang dibutuhkan untuk beban 3000 W sebesar 3.2 A. Gambar 4. 15 Arus Panel Surya setelah di Boost Konverter
Arus panel surya setelah diboost konverter tidak mengalami perubahan dengan sebelum diboost karena boost konverter bekerja untuk menaikkan tegangan. Keluaran arus setelah diboost sebesar ± 0.28 A.
Gambar 4. 16 Daya Panel Surya Setelah di Boost Konverter Daya yang dihasilkan panel surya tunggal setelah di Boost konverter sebesar 12,9 seperti gambar 4.16 4.1.3.2 Pengujian Panel Surya (Seri 10) , MPPT & Boost Konverter
Pengujian ini setelah panel surya diseri sebanyak 10 buah. Boost konverter disini bertujuan untuk menaikan tegangan.
Arus panelsurya setelah diboost turun karena dalamboost konverter arus akan mengalami penurunan. Arus yang dihasilkan panelsurya setelah diboost sebesar ± 2.8 A.
Gambar 4. 19 Daya Panel Surya Seri 10 Setelah di Boost Daya yang dihasilkan panel surya stelah diseri 10 buah dan di boost konverter seperti gambar 4.19. Daya yang dihasilkan sebesar ±1290 W. 4.1.4
Pengujian Panel surya, MPPT, Boost
Konverter dan Inverter
Pengujian ini adalah pengujian dimana panel surya dirubah menjadi Ac menggunakan Inverter.
Gambar 4. 20 Keluaran Panel Surya Setelah Inverter Tanpa Boost Gambar 4. 17 Teganga Panel Surya (Seri 10) setelah diBost Konverter Tegangan pada panel surya setelah diboost mengalami kenaikan. Setelah panel surya diseri dan tegangan yang dihasilkan menjadi 225,4 V setelah diboost tegangan keluaran dapat mencapai ± 449 V.
Gambar 4. 18 Arus Panel Surya Setelah Boost Konverter
Panel surya setelah diinverter tanpa menggunakan boost keluaran tegangannya menjadi 154,4 V dimana seharusnya 3 fasa tegangan yang dihasilkan 380V.
Gambar 4. 21 Keluaran Arus Panel Surya Setelah Inverter Tanpa Boost
Arus inverter tanpa menggunkan boost sebesar 0,27 A dimana didapat karena arus yang dihasilkan panel surya juga sangat kecil. Daya yang dihasilkan dari inverter tanpa menggunakan boost sebesar 59,19 W. Inverter berguna untuk mengubah DC menjadi AC. Inverter digunakan pada saat panel surya telah dinaikan tegangaannya menggunakan MPPT & boost konverter.
Gambar 4. 24 Keluaran Tegangan Trafo Step Up Panel Surya Sebelum dihibrida Panel surya ditrafo step up agar tagangan yang dihasilkan mencapai 20 KV untuk bisa masuk ke grid. Tegangan yang dihasilkan setelah ditrafo step up sebesar 20963,62 V. Tegangan yang dihasilkan melebihi 20KV karena masukan pada trafo step up sebesar 384,7 V.
Gambar 4. 22 Tegangan Panel Surya Setleh di Inverter menjadi
Inverter bertujuan untuk mengubah keluaran panel surya yang semula DC menjadi AC dan juga menjadi 3 Phasa. Tegangan panel surya setelah di Inverter menggunakan boost konverter sebesar 384 V. Tegangan yang dihasilkan dapat melebihi ketentuan dari 380 V untuk 3 Fasa.
Gambar 4. 25 Keluaran Arus Panel Surya Setelah Trafo Step UP
Arus yang dihasilkan trafo step up dari masukan panel surya yang sudah diinverter sebesar 0.07 A mengalami penurunan karena menggunakan trafo step up. Daya yang dihasilkan sebesar 2030,95 W.
Gambar 4. 23 Arus Keluaran Panel Surya Setelah Inverter
Arus inverter yang dihasilkan dari panel surya sebesar 3,2 A dimana arus yang dihasilkan panel surya untuk masukan panel surya juga besar. Daya yang dihasilkan inverter sebesar 1703,75 W. 4.1.5
Pengujian Model Simulasi
Pengujian ini dilakukan setelah dua sistem pembangkit yaitu panel surya dan diesel generator dihibrida.
Gambar 4. 26 Keluaran Tegangan Trafo Step Up tanpa Boost Konverter
Keluaran pada trafo step up tanpa menggunakan boost konverter sebesar 15192,36 V. Tegangan yang dihasilkan tidak mencapai 20KV karena masukan dari Tafo dari inverter tidak mencapai 380 V.
Gambar 4. 27 Keluaran Tegangan Diesel Generator Setelah di Step Up
Pada keluaran diesel generator juga distep up agar tegangannya naik mencapai 20KV agar bisa masuk ke grid. Tegangan yang dihasilkan mencapai 20224,7 V.
Gambar 4. 28 Keluaran Arus Diesel Generator Setelah Trafo Step Up
Arus yang dihasilkan setelah ditrafo step up sebesar 0.64 A. Arus mengalami penurunan karena cara kerja trafo adalah menaikan tegangan tetapi arusnya mengalami penurunan.
Gambar 4. 30 Keluaran Arus Hibrida Tanpa Boost Konverter Arus yang dihasilkan sistem hibrid tanpa menggunakan boost konverter sebesar 0,67 A. Daya yang dihasilkan sebesar 14179,9 W.
Gambar 4. 31 Keluaran Tegangan Hibrida Menggunakan Boost Konverter
Sistem hibrida meggunakan boost konverter menghasilkan tegangan sebesar 17647,82 V.
Gambar 4. 32 Keluaran Arus Sistem Hibrida Menggunakan Boost Konverter Gambar 4. 29 Tegangan Hibrida Tanpa Boost Konverter Setelah panel surya dan diesel generator dihibrida tegangan yang dihasilkan tanpa menggunakan boost konverter sebesar 15292 V.
Arus yang dihasilkan sistem hibrid menggunakan boost konverter sebesar 0,7 A. 4.2
Analisa
Simulasi dan pemodelan yang dilakukan peneliti adalah menggabungkan dua pembangkit listrik tenaga panel surya dan diesel generator. Pemodelan dan Simulasi pertama yang dibuat adalah panel surya, untuk masukan dari panel surya didapat dari data pengamatan radiasi matahari dan temperatur dari pukul 05 : 00 - 17 - 00. Radiasi matahari dan temperatur selalu berubah ubah tiap jamnya. Ini mempengaruhi hasil dari keluaran panel surya.
Panel surya dalam simulasinya terdapat 2 pemodelan, panel surya tunggal dan panel surya setelah diseri sebanyak 10 buah. Panel surya tunggal dapat menghasilkan tegangan sebesar 22,54 V dan panel surya setelah diseri tegangan yang dihasilkan bertambah menjadi 225,4 V karena dalam rangkaian seri tegangan akan mengalamikenaikan. Arus yang dihasilkan panel surya tunggal sama dengan panel surya setelah diseri. Arus yang dihasilkan mengalami kenaikan dan penurunan dikarenakan berubah ubahnya radiasi matahari dan temperatur. Keluaran arus pada panel surya dapat mencapai maksimal sebesar ± 3,5 A. Daya yang dihasilkan panel surya untuk tunggal ± 79 W dan untuk seri sebesar ± 791 W. MPPT berguna untuk mencari titik daya maksimum dan Boost konverter disini berguna untuk menaikan tegangan dari panel surya. Panel surya tunggal yang keluarannya 22,54 V dinaikkan menjadi ± 44 V dan panel surya yang sudah diseri mengalami kenaikan sebesar ± 449 V. Panel surya tunggal dan seri mengalami perbedaan besarnya keluaran karena tegangan yang dihasilkan panel surya sebelum diboost konverter berbeda. Arus yang dihasilkan panel surya setelah diboost mengalami penurunan karena prinsip kerja boost konverter adalah menaikan tegangan dan menurunkan arus. Arus panel surya tunggal sebesar 0,28 A dan panel surya yang sudah diseri sebesar 2.87 A. Daya yang dihasilkan panel surya setelah diboost konverter untuk panel surya tunggal sebesar 12,9 W dan untuk panel surya seri 1290,49 W. Agar dapat digunakan kedalam grid, panel surya diubah dari DC menjadi AC menggunakan Inverter. Tegangan yang dihasilkan tanpa boost sebesar 158,4 V. Tegangan tersebut tidak dapat mecapai tegangan 3 fasa yang seharusnya yaitu 380 V karena masukan pada inverter terlalu kecil. Arus yang dihasilkan inverter tanpa menggunakan boost konverter sebesar 0.27 A. Daya yang dihasilkan Inverter tanpa boost konverter sebesar 59,19 W. Tegangan yang dihasilkan inverter dengan menggunakan boost menacapai 384,17 V. Tegangan yang dihasilkan melebihi 380 V karena masukan pada inverter terlalu besar. Arus yang dihasilkan dar inverter menggunakan boost konverter sebesar 3.2 A. Daya yang dihasilkan inverter menggunakan boost konverter sebesar 1703,75 W. Sebelum masuk grid panel surya yang sudah diinverter ditrafo step up untuk menaikan tegangan menjadi 20 KV. Tegagan yang dihasilkan tanpa boost sebesar 15912,36 V. Tidak mencapai
20KV karena masukan trafo ste pup yang seharusnya 380 V hanya 314,6 V. Keluaran trafo step up untuk panel surya yang memakai boost konverter sebesar 20963,62 V. Melebihi 20KV karena masukan dari trafo step up melebihi 380 V. Arus yang dihasilkan 0,07 A. Pembangkit yang kedua adalah diesel generator dimana generator yang digunakan berkapasitas 10kVA dan 1500 Rpm. Hasil dari simulasi diesel generator didapatkan tegangan keluarannya sebesar 389,03 V. Tegangan yang dihasilkan melebihi 380V dimana 3 fasa sehrusnya tegangan yang dihasilkan 380 V karena terpengaruh dengan kecepatan torsi. Kecepatan putaran torsi yang seharusnya 1500 Rpm tetapi diesel generator melebihinya dan mengakibatkan tegangan yang lebih besar. Arus yang dapat dihasilkan generator sebesar 21 A . Daya yang dihasilkan diesel generator sebesar 8000W. Diesel generator sebelum masuk grid ditrafo step up 20 KV. Keluaran diesel generator setelah step up tegangan yang dihasilkan 20.224,7 V dan arus yang dihasilkan 0,64 A. Daya yang dihasilkan diesel generator setelah step up 17913,6 W. Grid yang digunakan adalah grid 20KV dimana setelah pembangkit panel surya dan diesel generator menjadi hibrida atau digabungkan tanpa boost dihasilkan tegangan 15.292 V dan arus yang dihasilkan sebesar 0,67 A. Daya yang dihasilkan sebesar 14.179,9 W. Untuk sistem hibrida menggunakan Boost konverter dihasilkan tegangan sebesar 17647,82 V dan arus yang dihasilkan sebesar 0,7 V. BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Kesimpuan yang didapat dari sistem hibrida adalah 1. Simuasi dan pemodelan dilakukan dengan membuat pemodelan panel surya tugggal dan diseri 10 buah untuk mendapat tegangan lebih besar. Dinaikan tegangannya menggunakan boost konverter lalu dirubah keluarannya yang dari DC menjadi AC menggunakan inverter. Untuk bisa masuk grid ditrafo step up 20 KV. Simulasi dan pemodelan yang kedua membuat diesel generator 10KVA 1500 Rpm dan untuk bisa masuk grid ditrafo step up 20kV. 2. Sistem Hibrida menggunakan grid 20 KV dimana keluaran 3 fasa setiap pembangkit
yaitu panel surya dan diesel generator dihubungkan pada 3 fasa grid. 3. Panel surya tanpa menggunakan boost konverter setelah trafo step up menghasilkan tegangan 15292 V dimana grid yang digunakan 20 KV sehingga sistem ini masih belum memenuhi syarat untuk memasuki grid karena tegangan yang dibutuhkan sebesar 20KV. Untuk panel surya menggunakan boost tegangan yang dihasilkan 20423 V sehingga panel surya menggunakan boost konverter sudah memenuhi syarat untuk masuk ke grid. Diesel generator menghasilkan tegangan 20.224,2 setelah ditrafo step up sehingga memenuhi syarat untuk masuk ke grid.
[3]
Widodo Prsetyo, 2010, " Rancang Bangun Inverter 3 Fasa dengan Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) Menggunakan Metode Natural PWM Berbasis Mikrkontroler AT90PWM3," Fakultas Teknik, Universitas Indonesia Depok.
[4]
Taufiq Dwi Septian Suyadhi, 2014, " Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET)", Robotics University
[5]
Didit, 2012, " Pembuatan Power AMplifier 200 Watt, " Universitas Pendidikan Indonesia.
[6]
Kumar Singh Amit, 2013, “ Modeling and
Simulation of Micro Hydro-Diesel Hybrid Power System for Localized Power Requirement Using MATLAB/Simulink,”
5.2 Saran Menggunakan Baterai agar keluaran panel surya dapat dikontrol dan disimpan. 2. Memperbanyak Panel surya agar hasil yang didapatkan lebih besar. 3. Menggunakan Buck Boost konverter agar bisa menaikan tegangan dan arus keluaran panel surya.
) Jadavpur Kolkata.
1.
Kalmin Akhmad, 2012, “ Simulasi Dan
Verifikasi Modul Surya Terhubung Dengan Boost Converter Pada Jaringan Listrik Mikro Arus Searah Dengan Menggunakan Matlab Simulink , “ Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Indonesia Depok. [2]
M.R.Fadhli, 2010, " Rancang Bangun Inverter 12 V DC ke 220 V AC dengan frekuensi 50 Hz dan gelombang keluaran sinusoida", Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Indonesia Depok.
2 NDCampus,
[7]
W. Sunarlik, "PRINSIP KERJA GENERATOR SINKRON," Jakarta, 2006.
[8]
E. ÖZTOKLU, "Three Phase Synchonours Generator & Automatic Voltage Regulator (AVR)," International University of Sarajevo, Faculty of Engineering and Natural Sciences, 2014.
[9]
I. C. Gunadin, "ANALISIS PENERAPAN PID CONTROLLER PADA AVR (AUTOMATIC VOLTAGE GENERATOR)," Teknik Elektro Universitas Hasanudin, p. 8.
[10]
H. Irawan, "SISTEM PENGUATAN DENGAN SIKAT (BRUSH EXCITATION SYSTEM)," Teknik Elektro Universitas Diponegoro, p. 6, 2010
DAFTAR PUSTAKA [1]
University
