gdlhub--sagitaroch-741-1-rancang-i

Sagita Rochman & Budi Prijo Sembodo : Rancang Bangun Alat Kontrol Pengisian Aki Untuk Mobil ListrikMenggunakan Energi Sel Surya Dengan Metode Sequensial

Jurnal Teknik WAKTU Volume 12 Nomor 02 – Juli 2014 – ISSN : 1412-1867 61

RANCANG BANGUN ALAT KONTROL PENGISIAN AKIUNTUK MOBIL LISTRIK MENGGUNAKAN ENERGI SEL SURYA

DENGAN METODE SEQUENSIAL

Sagita Rochman*) dan Budi Prijo Sembodo*)

AbstrakDalam proses pengisian aki (charging) dengan sumber listrik yang berasal dari sel surya,

tentunya diperlukan sebuah alat kontrol yang berfungsi mengatur sistem pengisian energi listrikyang biasa disebut charge controller atau kontrol pengisian. Pada aplikasinya, kadangkalapenggunaan alat kontrol pengisian tersebut masih terdapat kekurangan, diantaranya ialah alattersebut hanya dapat digunakan untuk pengisian aki dengan tegangan 12 dan 24 volt saja.Sehingga jika digunakan untuk tegangan yang lebih tinggi dari itu, maka diperlukan modifikasisistem pengisian yang sesuai dengan kebutuhan.

Penelitian ini merupakan studi kasus pada sistem pengisian aki (charging) mobil listrik BimoBaskoro yang menggunakan sumber listrik dari sel surya. Pada mobil ini terdapat aki dengan totaltegangan 48 volt dengan sumber listrik dari panel surya berkapasitas 100 WP. Penelitian inibertujuan untuk mendapatkan sistem pengisian aki yang efisien. Sistem yang coba diterapkanadalah dengan metode sequensial. Yakni pengisian dengan cara bergantian satu persatu sampaikondisi kapasitas aki penuh dengan dikontrol alat yang telah diprogram untuk bekerja secaraotomatis.

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan bahwa penggunaan metode ini dapatdiaplikasikan untuk kontrol pengisian aki pada mobil listrik Bimo Baskoro dengan keunggulandapat melakukan pengisian aki 48 volt dengan sumber tegangan 12 volt dari energi listrik yangdihasilkan sel surya.

Keyword: Charge, panel surya, metode sequensial

PENDAHULUANDi Fakultas Teknik sedang membuat

mobil listrik yang dinamakan Bimo Baskoro.Dalam proses pembuatannya, makamembutuhkan perencanaan serta teknikpengerjaan yang bagus agar diperoleh hasilyang memuaskan.

Sumber energi dari mobil listrik iniialah tenaga listrik yang disimpan pada akidan kemudian dikonversikan menjadi tenagagerak berupa putaran motor yang dikopeluntuk memutar roda motor.

Pada proses pengisian aki (charging),sumber energi listrik dari sel suryamenghasilkan tegangan 12 volt. Sedangkanjumlah aki yang harus diisi sebanyak 4 buahdengan spesifikasi 12 volt dengan kapasitas35Ah. Jadi total tegangan yang harus di-charge adalah 48 volt. Sehingga padaproses pengisian aki diperlukan metodeyang sesuai karena besar tegangan sumberlebih kecil dari tegangan yang di-charge.

Rumusan masalahBagaimanakah unjuk kerja metodesequensial yang digunakan untuk pengisianaki pada mobil listrik Bimo Baskoro?Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mendapatkan metode pengisian aki yangsesuai dengan kondisi sumber teganganyang ada.

2. Membuat alat kontrol pengisi aki untukdapat digunakan pada studi kasuspengisian aki mobil listrik Bimo Baskoro.

Dari penelitian ini diharapkan dapatmemberikan manfaat antara lain:

1. Mendapatkan suatu alternatif teknologiuntuk pengisian aki.

2. Mendapatkan sistem kontrol pengisianaki yang dapat dipakai pada mobil listrikBimo Baskoro.

KAJIAN PUSTAKAMobil ListrikBeberapa keunggulan mobil listrik: Mobil listrik memiliki beberapa

keunggulan atas mobil berbahan bakartradisional. Yang paling jelas dan yangpaling sering dibicarakan adalah mobillistrik 100 persen bebas emisi. Hal iniberarti tidak seperti mobil berbahanbakar konvensional lain, mobil listriktidak memberikan kontribusi terhadapdampak perubahan iklim.

*) Dosen Teknik ElektroUniversitas PGRI Adi Buana Surabaya


62 Jurnal Teknik WAKTU Volume 12 Nomor 02 – Juli 2014 – ISSN : 1412-1867

Mobil listrik jauh lebih hemat energidibandingkan dengan mobil berbahanbakar konvensional. Efisiensikeseluruhan mobil listrik adalah 48persen, secara signifikan lebih baikdibandingkan dengan mobil berbahanbakar konvensional yang mencapaiefisiensi sekitar 25%.

Tidak seperti mobil tradisional, mesinmobil listrik sangat halus sehinggamereka tidak menyebabkan masalahpolusi suara.

Mobil listrik juga menjamin keamananmaksimum karena tidak melibatkanbahan bakar minyak sehingga merekatidak akan terbakar atau meledak jikamenabrak sesuatu.

Mobil listrik juga sangat kompak dannyaman.

Biaya isi ulang mobil listrik juga sangatterjangkau. Rata-rata mobil listrikmemerlukan biaya isi ulang 2 sen permil dibandingkan dengan 12 sen per milpada kendaraan berbahan bakarkonvensional.

Masa pakai motor mobil listrikdiperkirakan sekitar 90 tahun, jikadikendarai sejauh lima puluh mil perhari.

Mobil listrik juga memiliki biayapemeliharaan yang secara signifikanlebih rendah dibandingkan denganmobil berbahan bakar konvesionalkarena mobil listrik hanya memilikisekitar 5 bagian di motornya,dibandingkan dengan mobil tradisionalyang memiliki ratusan komponen dalammesin pembakaran internal.

Mobil listrik juga memiliki beberapakelemahan dan berikut adalah beberapa diantaranya:

Harga baterai mobil listrik masih tinggi.Baterai yang mahal ini masih menjadialasan utama di balik tingginya hargamobil listrik secara keseluruhan.

Fakta bahwa mobil listrik tidak bersuarasaat hidup tak selalu merupakan suatukeuntungan karena senyapnya suaramobil bisa menimbulkan bahaya bagiorang buta, orang tua dan anak-anak.

Tipe mobil listrik masih terbatas danjuga mengisi ulang daya secarasignifikan lebih lama dibandingkandengan proses yang relatif cepat padapengisian bahan bakar ke tangki padamobil tradisional.

Mobil listrik yang digunakan dalam iklimyang lebih dingin memerlukan banyakenergi untuk memanaskan interior dandefrost jendela. Pada kendaraan yangmenggunakan BBM, prosespembakaran sudah mentransfer panasdari mesin, sedangkan pada mobil listrikpemanas membutuhkan energi ekstradari baterai mobil.

Gambar 1. Mobil listrik REVAi/G-Wiz isedang mengisi baterai di tempat pengisianlistrik di pinggir jalan kota London.

Gambar 2. Stasiun pengisian baterai di Riode Janeiro, Brasil. Stasiun ini dioperasikanoleh Petrobras dan menggunakan energi

surya.

Akumulator / AkiAkumulator (accu, aki) adalah sebuah

alat yang dapat menyimpan energi(umumnya energi listrik) dalam bentuk energikimia. Contoh-contoh akumulator adalahbaterai dan kapasitor.

Pada umumnya di Indonesia, kataakumulator (sebagai aki atau accu) hanyadimengerti sebagai "baterai" mobil.Sedangkan di bahasa Inggris, kataakumulator dapat mengacu kepada baterai,kapasitor, kompulsator, dll. Di dalam standarinternasional setiap satu cell akumulatormemiliki tegangan sebesar 2 volt. sehinggaaki 12 volt, memiliki 6 cell sedangkan aki 24volt memiliki 12 cell.

Aki merupakan sel yang banyak kitajumpai karena banyak digunakan pada



sepeda motor maupun mobil. Aki temasuksel sekunder, karena selain menghasilkanarus listrik, aki juga dapat diisi arus listrikkembali. secara sederhana aki merupakansel yang terdiri dari elektrode Pb sebagaianode dan PbO2 sebagai katode denganelektrolit H2SO4

Pengisian Aki / baterai (Charging)Listrik yang digunakan untuk mengisi

baterai mobil listrik dihasilkan dari banyaksumber; seperti batu bara, hidroelektrisitas,nuklir atau tenaga lainnya. Sumber tenagaterbaharukan seperti sel surya, mikro hidro,atau angin juga dapat digunakan.

Terdapat bermacam-macam metodecharging yang bisa digunakan untukrangkaian charging. Metode tersebutberbeda dalam cara pemberian energi listrikdari catu daya ke accumulator atau batterai.Metode-metode tersebut diantaranya adalahsebagai berikut:

a. Constant voltagePada dasarnya adalah berupa DC

power supply biasa. Terdiri daritransformator step down dengan rangkaianpenyearah untuk memberikan tegangan DCyang digunakan untuk mengisi batteray.Metode seperti ini sering digunakan padapengisi daya pada aki mobil murah. Selainitu, batteray Lithium-Ion juga menggunakanmetode constant voltage walaupun seringditambahkan rangkaian yang kompleksuntuk melindungi batteray dan penggunanya.

b. Constant currentMetode constant current

memvariasikan nilai tegangan sehinggadidapatkan besarnya arus yang konstan.Metode ini biasanya digunakan untukmengisi daya pada nikel-cadmiun dan nikel-metal hibrida atau biasa disebut baterai.

Jenis panel suryaPanel sel surya mengubah intensitas

sinar matahari menjadi energi listrik. Panelsel surya menghasilkan arus yang digunakanuntuk mengisi baterai.

Panel sel surya terdiri dariphotovoltaic, yang menghasilkan listrik dariintensitas cahaya, saat intensitas cahayaberkurang (berawan, hujan, mendung) aruslistrik yang dihasilkan juga akan berkurang

Gambar 3. Berbagai jenis dan ukuran selsurya.

Dengan menambah panel sel surya(memperluas) berarti menambah konversitenaga surya. Umumnya panel sel suryadengan ukuran tertentu memberikan hasiltertentu pula. Contohnya ukuran a cm x b cmmenghasilkan listrik DC (Direct Current)sebesar x Watt per hour/ jam.

Jenis panel sel surya:Polikristal (Poly-crystalline) Merupakanpanel surya yang memiliki susunan kristalacak. Type Polikristal memerlukan luaspermukaan yang lebih besar dibandingkandengan jenis monokristal untukmenghasilkan daya listrik yang sama, akantetapi dapat menghasilkan listrik pada saatmendung.

Monokristal (Mono-crystalline) Merupakanpanel yang paling efisien, menghasilkandaya listrik persatuan luas yang paling tinggi.Memiliki efisiensi sampai dengan 15%.Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidakakan berfungsi baik ditempat yang cahayamataharinya kurang (teduh), efisiensinyaakan turun drastis dalam cuaca berawan.

Gambar 4. Skema pengisian aki dengansumber listrik dari sel surya



METODE PENELITIAN

Jenis PenelitianPenelitian pengembangan yaitu bertujuanuntuk menemukan dan mengembangkansuatu prototype baru dalam rangkapenyempurnaan dan pengembangansehingga diperoleh hasil yang lebih produktif,efektif dan efisien (Beni Kurniawan,Metodologi Penelitian, 2012).

Waktu dan tempatPenelitian ini dilakukan di laboratoium teknikelektro, fakultas teknik Universitas PGRI AdiBuana Surabaya pada bulan Pebruari 2013sampai dengan Desember 2013.

Kerangka penelitian

Metode pengumpulan data1. Observasi : pengamatan dan pencatatandata-data hasil uji laboratorium2. Literatur : rancangan alat didasari olehteori-teori yang relevan

Skema sistem kerja alat

Skema dasar sistem pengisian aki dengansumber listrik dari panel surya seperti padagambar 5&6 :

Gambar 5. Skema kontrol pengisian akiuntuk 1 aki

Dari gambar skema diatas, pengisian akidiatur oleh controller untuk mengaturtegangan pengisian aki. Output dari kontrol,tegangannya lebih tinggi daripada teganganaki. Pada penelitian ini digunakan 4 buah akiyang akan di-charge secara bergantiankarena tidak memungkinkan di-chargesecara bersamaan. Kontroler 1 untukmengatur tegangan pengisian dari sel surya,sedangkan kontroler 2 untuk mengaturproses sequensial pengisian secaraotomatis. Aki di-charge secara bergantiansetelah aki sebelumnya terisi penuh.

Gambar 6. Skema kontrol pengisian akiuntuk 4 buah aki dengan metode bergantian



Metode analisis data

Analisis yang digunakan adalah analisis ujilaboratorium yaitu untuk mengukur variabelyang telah ditetapkan dengan tahapansebagai berikut:

1. Menganalisis sistem kerja rangkaiankontrol sistem pengisian aki

2. Menguji rangkaian kontrol sistempengisian aki

3. Melakukan pengukuran dan evaluasiPada penelitian ini terdapat beberapavariabel yaitu : tegangan dan arus pengisian(Vin), kapasitas aki (Ah), dan lama waktupengisian (t).

Variabel bebas = tegangan pengisian

Variabel terikat = lama waktu pengisian

Variabel kontrol = kapasitas aki

Dengan hubungan bahwa:

Semakin besar tegangan dan aruspengisian, maka waktu pengisian lebihsingkat.

Semakin besar kapasitas aki makawaktu pengisian lebih lama.

HASIL DAN PEMBAHASANDari hasil pengukuran yang dilakukan,didapatkan data sebagai berikut:Daya panel surya = 100 WP, teganganoutput 21,5 volt

Output rangkaian kontrol = 13.5 Volt, 6Amper

Kapasitas aki = 12 volt, 35 Ah

Grafik tegangan pada panel surya adalahsebagai berikut :

Grafik 1. Tegangan output panel suryabergantung waktu

Pada grafik diatas menunjukkan bahwamulai pukul 09.00, panel surya sudah dapatdigunakan untuk proses pengisian, namuntegangan pada panel surya akan mencapaimaksimum pada pukul 12.00 sampai denganpukul 15.00. karakteristik ini akanmempengaruhi lama waktu pengisian akisampai penuh.

Grafik 2. Kenaikan Tegangan pada aki

Grafik diatas menunjukkan besartegangan pada aki pada saat prosespengisian dalam selang waktu 12 jam.Tegangan aki semakin naik seiring lamawaktu pengisian. Untuk kecepatan naiknyategangan dipengaruhi beberapa faktor yaituintensitas cahaya matahari, kapasitas dayapanel surya yang digunakan, kemampuanrangkaian kontrol, dan besar kapasitas akiyang di-charge.

SIMPULAN DAN SARANSimpulanDari rancang bangun alat kontrol pengisianaki, didapat luaran alat dengan spesifikasisebagai berikut :1. Sumber tegangan dari sel surya adalah

sebesar 12 volt dengan output 6 amper.2. Waktu yang dibutuhkan untuk pengisian

aki dari kondisi kosong sampai penuhmembutuhkan waktu 5 jam.

3. Proses pengisian aki dengan metodesequensial dikendalikan secaraotomatis oleh alat kontrol

4. Waktu efektif pada proses pengisianadalah antara pukul 09.00 sampaidengan 16.00.

5. Arus pengisian maksimum dicapai padapukul 12.00 sampai 14.00 dengankondisi cuaca yang cerah.

SaranUntuk mendapatkan waktu pengisian

yang lebih singkat, maka diperlukanpenambahan kapasitas daya dari panelsurya yang terpasang.



DAFTAR PUSTAKA

Endusa Billy Muhando, Tomonobu Senjyu, Hiroshi Kinjo, Toshihisa Funabashi, “Augmented LQGcontroller for enhancement of online dynamic performance for WTG system”, Renewable Energy 33(2008)

M. Mohamed Thameem Ansari, S. Velusami, ”DMLHFLC (Dual mode linguistic hedge fuzzy logiccontroller) for an isolated wind diesel hybrid power system with BES (battery energy storage) unit”,Energy 35 (2010) 3827-3837

Malvino dan Hanapi Gunawan Diktat Kuliah,Prinsip-Prinsip Elektronik, Edisi Kedua, PT. Gelora AksaraPratama, Jakarta, 1981.

Muhammad Muhsin, Elektronika Digital-Teori Dan Soal Penyelesaian, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2004.S. Velusami, S. Singaravelu, “Steady state modeling and fuzzy logic based analysis of charge control”,

Renewable Energy 32 (2007) 2386–2406Tolga Kaya, Cengiz Kahraman, “Multicriteria renewable energy planning using an integrated fuzzy VIKOR

& AHP methodology: The case of Istanbul”, Energy 35 (2010) 2517-2527Tooley, Mike. 2003. Rangkaian Elektronika Dan Aplikasi. Jakarta: Erlangga.www.google.comwww.elektro-indonesia.comZuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, Gramedia pustaka Utama, Jakarta, Desember

1988.

gdlhub--sagitaroch-741-1-rancang-i

Documents