RANCANG BANGUN SISTEM PELACAK MATAHARI

PADA PANEL SURYA UNTUK MENGOPTIMALKAN

PENYERAPAN ENERGI MATAHARI BERBASIS

MIKROKONTROLER

DESIGN AND BUILD OF SOLAR TRACKING SYSTEM ON SOLAR

PANEL TO OPTIMAZE SOLAR ENERGI ABSORPTION BASED

MIKROKONTROLER

Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi sebagian persyaratan menyelesaikan

pendidikan diploma III Program Studi Teknik Listrik

Jurusan Teknik Elektro

Diajukan Oleh

Iqbal Muhammad T

141321051

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2017

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Scanned by CamScanner

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Scanned by CamScanner

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Iqbal Muhammad Triantoro

Tempat / Tanggal Lahir : Maumere , August 7th 1995

Kewarganegaraan : Indonesia

Jenis Kelamin : Laki – Laki

Tinggi, Berat Badan : 165 Cm , 63 Kg

Agama : Islam

Status : Belum Menikah

Alamat : Jl. Bambang Sugeng, Kp. Ngasinan, Kramatan, Rt

04 Rw 01 Kec. Wonosobo, Kab. Wonosobo, Jawa

Tengah. (56315)

No Telepon : +6285643012897

Email : Iqbalmt95@yahoo.co.id

Pendidikan Formal 2014 – 2017 POLITEKNIK NEGERI BANDUNG (POLBAN)

2010 – 2013 SMAN 1 MOJOTENGAH, WONOSOBO, JAWA TENGAH

2007 – 2010 SMPN 2 SELOMERTO, WONOSOBO ,JAWA TENGAH

2003 – 2007 SDN 4 JARAKSARI, WONOSOBO, JAWATENGAH

2002 – 2003 SD MUHAMMADIYAH SUDAGARAN, WONOSOBO,

JAWA TENGAH

2001 – 2002 SD INPRES KELAPA LIMA, KUPANG, NTT

Pengalaman Organisasi

Tahun Deskripsi Posisi

2014 – 2016 Forum Komunikasi Mahasiswa Seluruh

Politeknik (FKMPI)

Anggota

FKMPI

2014-2016 Badan Eksekutif Mahasiswa POLBAN

(BEM POLBAN)

Kepala Divisi

Sosial Politik

2015 - 2017 Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Anggota Tim

Kajian

Strategis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Hari takkan indah tanpa mentari dan rembulan, begitu juga hidup takkan indah

tanpa tujuan, harapan serta tantangan. Meski terasa berat, namun manisnya

hidup justru akan terasa apabila semuanya terlalui dengan baik, meski harus

memerlukan pengorbanan.

Untuk ribuan tujuan yang harus dicapai untuk jutaan impian yang akan dikejar,

untuk sebuah pengaharapan, agar hidup jauh lebih bermakna, karena tragedi

terbesar dalam hidup bukanlah kemarian tapi hidup tanpa tujuan. Teruslah

bermimpi untuk sebuah tujuan, pastinya juga harus diimbangi dengan tindakan

nyata, agar mimpi dan juga anagan, tidak hanya menjadi sebuah bayangan semu.

(‘ali ‘imron : 190)

Sesungguhnya beruntunglah orang – orang yang beriman (yaitu) orang – orang

yang khusyu’ dala shalatnya dan orang – orang yag menjauhkan diri dari

(perbuatan dan perkataan) yang tiada bergunan

Sebagai tanda bakti hormat dan rasa terimakasih yang tiada tehingga Karya tulis

Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada Kedua orang tua dan kedua saudara ku

yang selalu setia memberi kasih sayang dan selalu sabar dalam memberi nasihat

dan semangat. Serta terimakasih kepada segala doa, pengorbanan dan dukungan

sehingga aku bisa menyelesaikan tugas akhir ini dengan sebaik – baiknya. Semoga

ini merupakan langkah awal bagiku untuk membahagiakan orang – orang yang

telah selama ini membantu dan menemani hingga selesai dalam pendidikan di

kampus Politeknik Negeri Bandung.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat allah SWT, yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Shalawat serta salam semoga tetap

tercurah kepada junjunan kita Nabi Muhammad SAW, karena berkat perjuangan

beliau kita dapat terlepas dari zaman jahiliyah dan menuju zaman yang beradab,

berakhlak mulia dan mengetahui ilmu pengetahuan.

Tiga tahun adalah waktu yang sangat singkat saat menyelesaikan

pendidikan di Politeknik Negeri Bandung, hingga sampainya penulis harus

menyusun Laporan Tugas Akhir sebagai bagian dalam menempuh pendidikan

dikampus ini. Adapun judul dari Laporan Tugas Akhir tersebut yaitu “ Rancang

Bangun Sistem Pelacak Matahari Pada Panel Surya Untuk Mengoptimalkan

Energi Matahari Berbasis Mikrokontroler “.

Tidak ada yang manusia yang sempurna, karena kesempurnaan hanya milik

Allah SWT, maka penulis meminta maaf jika dalam pelaksanaan Tugas Akhir tidak

maksimal tapi insya allah melaksanakannya dengan sungguh – sungguh meskipun

jauh dari kata sempurna.

Dalam menyusun dan menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini penulis telah

banyak menerima bantuan baik berupa semangat, saran, bimbingan, doa bahkan

materi, baik secara langsung maupun tidak langsung.

Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan

terima kasih yang tulus dan sebesar besarnya kepada, orang tua dan saudara penulis

yang selalu memberikan dukungan, baik itu doa, materi dan motivasi keapada

penuls sehingga segala masalah yang dihadapi dapat diatasi dengan baik.

Dan juga penulis ucapkan terimakasih kepada seluruh rekan – rekan yang

telah membantu penulis dalam pelaksanaan proses Tugas Akhir yang terucap

kepada :

1) Bapak Malyusfi, BSEEE., Meng. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Bandung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii

2) Bapak Supriyanto, ST., MT. Selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik

Politeknik Negeri Bandung.

3) Bapak Bambang Priyandono, Drs, SST, M.Pd, MT . Selaku Pembimbing

Utama

4) Bapak Dwi Asmono, Drs,. M.Pd. Seaku Pembimbing Pendamping

5) Bapak Hasan Surya, Drs., ST, MT Selaku Ketua Penguji

6) Bapak Sofian Yahya, Drs., SSt, M.Eng Selaku Penguji 1

7) Bapak Budi Setiadi, ST, MT Selaku Penguji 2

8) Rekan – rekan kelas listrik 3B dan HIMPUNAN MAHASISWA LISTRK

9) Rekan BEM POLBAN khususnya Departemen Luar Kampus

Ade Rismawati dan Haidar Ahmad selaku rekan seperjuangan penulis, terima kasih

pula kepada kawan – kawan Mahasiswa Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung

angkatan 2014 yang telah memberikan dukungannya dalam segala urusan

perkuliahan dan Tugas akhir.

Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan oleh penulis. Semoga laporan

ini dapat bermanfaat bagi pembaca umumnya dan bagi penulis khususnya.

Bandung, Juli 2017

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii

ABSTRAKSI

Energi surya atau solar cell merupakan suatu energi terbarukan yang

memanfaatkan energi matahari sebagai sumber utamanya. Pada saat ini kebanyakan

solar cell yang terpasang bersifat statis. Hal ini mempengaruhi dari tingkat

penyerapan panel solar cell itu sendiri. Maka dari itu solar cell yang digunakan

harus dapat mengikuti arah dari matahari sesuai dengan intensitas cahaya yang di

terima LDR (sensor cahaya ) dan tegangan keluaran dari solar cell diukur dari waktu

ke waktu agar dapat menunjukkan solar cell menyerap energi matahari secara

optimal, sistem solar cell ini dinamakan solar tracking system. Pada pembuatan

solar tracking system ini menggunakan solar cell dengan daya 200 watt yang akan

mengkonversi energi matahari menjadi energi listrik. Solar tracking akan di desain

dengan sistem yang di kontrol dengan mikrokontroler berbasis arduino.

Menggunakan motor dc ( Motor Parabola ) sebagai penggerak solar cell dan dua

buah sensor cahaya yang diletakkan sesuai dengan arah mata angin yang berfungsi

sebagai sensor cahaya yang nantinya akan diikuti oleh pergerakan solar cell. Hasil

pengukuran yang didapat dari presentase perbandingan selisih daya yang diperoleh

sebelum dan sesudah menggunakan solar tracking adalah 9,4 % dengan daya rata –

rata tanpa tracking 48,235 watt dan dengan tracking 53,227 watt.

Kata Kunci : Sel surya , Solar tracker, LDR, Driver L298, Arduino

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

ABSTRACT

Solar energy or solar cell is a renewable energy that utilizes solar energy as its

main source. At this time most of the installed solar cells are static. This affects the

absorption rate of the solar cell panel itself. Therefore, the solar cell used must be

able to follow the direction of the sun in accordance with the intensity of light

received LDR (light sensor) and the output voltage of the solar cell is measured

over time in order to show the solar cell absorbs the sun's energy optimally, solar

cell system This is called solar tracking system. In the manufacture of solar tracking

system uses a solar cell with 200 watts of power that will convert solar energy into

electrical energy. Solar tracking will be designed with a controlled system with an

arduino-based microcontroller. Using a motor dc (Motor Parabola) as a solar cell

drive and two light sensors are placed in accordance with the direction of the wind

that serves as a light sensor that will be followed by the movement of solar cells.

The measurement results obtained from the percentage comparison of power gains

obtained before and after using diesel tracking is 9.4% with average power without

tracking 48.235 watts and with tracking 53,227 watts.

Keywords: Solar Cell, Solar tracker, LDR, Driver L298, Arduino

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL .................................................................. i

HALAMAN JUDUL ..................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................... iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS ............................... iv

LEMBAR DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................... v

LEMBAR PERSEMBAHAN ...................................................... vi

KATA PENGANTAR .............................................................. vii

ABSTRAKSI ................................................................................ ix

ABSTRACT ................................................................................... x

DAFTAR ISI ................................................................................ xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................. xiv

DAFTAR TABEL ...................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN............................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN ........................................................... I-1

1.1 Latar Belakang..................................................................................... I-1

1.2 Tujuan ................................................................................................. I-2

1.3 Rumusan Masalah ................................................................................ I-2

1.4 Batasan Masalah .................................................................................. I-2

1.5 Metodologi .......................................................................................... I-2

1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................... I-4

BAB II LANDASAN TEORI................................................................II-5

2.1 Pengertian Solar Cell (Photovoltaic) ................................................... II-5

2.2 Prinsip Kerja Solar Cell ...................................................................... II-5

2.3 Tipe – Tipe Sel Surya ........................................................................ II-7

2.3.1 Surya Polycrystal ................................................................................ II-7

2.3.2 Surya Monocrystal .............................................................................. II-8

2.3.3 Perbandingan Sel Surya Polycrystal dan Monocrystal ......................... II-9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

2.4 Solar Tracker ...................................................................................... II-9

2.4.1 Prinsip Kerja Solar Tracker ............................................................... II-10

2.5 LDR ( Light Dependent Resistor )..................................................... II-11

2.5.1 Prinsip Kerja LDR ............................................................................ II-11

2.6 Mikrokontroler Arduino .................................................................... II-11

2.6.1 Arduino Uno ..................................................................................... II-12

2.6.2 Software Arduino ............................................................................. II-13

2.6.3 Analog To Digital Converter ............................................................. II-15

2.7 Interpolasi ......................................................................................... II-16

2.7.1 Pengertian Interpolasi ....................................................................... II-16

2.7.2 Jenis Interpolasi ................................................................................ II-17

2.8 IC Motor Driver ................................................................................ II-18

2.8.1 Prinsip Kerja H-Bridge ..................................................................... II-20

2.9 Motor DC (linier Aktuator) ............................................................... II-20

2.9.1 Tipe -Tipe Motor DC ........................................................................ II-21

2.9.2 Prinsip Kerja Motor DC (Linier Aktuator) ....................................... II-22

2.10 Baterai .............................................................................................. II-23

2.10.1 Prinsip Kerja Baterai (Accumulator) ................................................II-23

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI...........................III-24

3.1 Perancangan Solar Tracking System ................................................III-24

3.2 Deskripsi Kerja Sistem ....................................................................III-25

3.3 Perancangan Dan Realisasi Hardware ..............................................III-25

3.3.1 Blok Diagram ..................................................................................III-25

3.3.2 Rangkaian Keseluruhan Sistem ........................................................III-27

3.3.3 Pemilihan Jenis Tracker ...................................................................III-28

3.3.4 Desain Solar Tracker .......................................................................III-28

3.4 Perancangan Perangkat Lunak ............................................................III-29

3.4.1 Flow Chart .......................................................................................III-30

3.5 Pemilihan Komponen .........................................................................III-31

3.6 Bill Of Quantity .................................................................................III-32

BAB IV Pengujian Dan Analisa.......................................................IV-33

4.1 Tujuan Pengujian .............................................................................. IV-33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xii

4.2 Pengujian Solar Sistem Pelcak Matahari (Solar Tracker) ................ IV-33

4.2.1 Pembahasan .................................................................................... IV-33

4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Cahaya (LDR) ...................................... IV-33

4.3.1 Hasil Pengujian Nilai Resistansi Dan Tegangan LDR 1 dan LDR 2 . IV-34

4.3.2 Hasil Pengujian Nilai Intensitas Sensor Cahaya LDR 1 dan LDR 2 .. IV-35

4.3.3 Pembahasan .................................................................................... IV-36

4.4 Pengukuran Daya Output Solar Cell Tanpa Solar Tracker ............... IV-37

4.4.1 Tujuan ............................................................................................ IV-37

4.4.2 Alat Dan Bahan .............................................................................. IV-37

4.4.3 Gambar Rangkaian ......................................................................... IV-37

4.4.4 Langkah Pengujian ......................................................................... IV-37

4.4.5 Hasil Pengujian ............................................................................... IV-38

4.5 Pengukuran Daya Output Solar Cell Dengan Solar Tracker ............. IV-39

4.5.1 Tujuan ............................................................................................ IV-39

4.5.2 Alat Dan Bahan .............................................................................. IV-39

4.5.3 Gambar Rangkaian ......................................................................... IV-39

4.5.4 Langkah Pengujian ......................................................................... IV-39

4.5.5 Hasil Pengujian ............................................................................... IV-40

4.6 Analisa ........................................................................................... IV-41

BAB V Kesimpulan Dan Saran.........................................................V-43

5.1 Kesimpulan ......................................................................................... V-43

5.2 Saran ................................................................................................... V-43

DAFTAR PUSTAKA.............................................................................xviii

LAMPIRAN.......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Sel Surya Untuk Rumah Tinggal .............................................. II-5

Gambar II.2 Rangkaian Seri Sel Surya ......................................................... II-6

Gambar II.3 Rangkaian Paralel Sel Surya ..................................................... II-7

Gambar II.4 Rangkaian Seri Paralel Sel Surya ............................................. II-7

Gambar II.5 Sel Surya Polycrystal ............................................................... II-8

Gambar II.6 Sel Surya Monocrystal ............................................................. II-8

Gambar II.7 Desain Konstruksi Solar Tracker .............................................. II-9

Gambar II.8 Diagram Blok Sistem Solar Tracker ....................................... II-10

Gambar II.9 LDR (Light Dependent Resistor) ............................................ II-10

Gambar II.10 Mikrokontroler Arduino Uno ............................................... II-12

Gambar II.11 Tampilan Software IDE Arduino .......................................... II-14

Gambar II.12 IC Driver Motor L298 .......................................................... II-17

Gambar II.13 Sel Motor DC Linier Aktuator .............................................. II-18

Gambar II.14 Blok Diagram Kerja Aktuator............................................... II-19

Gambar II.15 Baterai ................................................................................. II-19

Gambar III.1 Flow Chart Tahapan Proyek Akhir .......................................III-21

Gambar III.2 Blok Diagram Solar Tracking System ..................................III-22

Gambar III.3 Rangkaian Sensor Cahaya (LDR) .........................................III-23

Gambar III.4 Skema Arduino Uno ............................................................III-24

Gambar III.5 Rangkaian Driver Motor ......................................................III-24

Gambar III.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem ............................................III-25

Gambar III.7 Realisasi Rangkaian Keseluruhan Sistem .............................III-26

Gambar III.8 Desain Peancangan Kontruksi Tracker .................................III-27

Gambar III.9 Realisasi Pengaplikasian Konstruksi Tracker .......................III-28

Gambar III.10 Flowchart Inisialisasi Program ...........................................III-29

Gambar IV.1 Posisi Solar Tracker Pada Pagi Hari .................................... IV-35

Gambar IV.2 Posisi Solar Tracker Pada Siang Hari .................................. IV-35

Gambar IV.3 Posisi Solar Tracker Pada Sore Hari.................................... IV-35

Gambar IV.4 Rangkaian Pengujian Vo dan Io Solar Cell Tanpa Tracking ..........

................................................................................................................ IV-36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xiv

Gambar IV.5 Grafik Hasil Pengukuran Daya Output Tanpa Solar Tracking .......

................................................................................................................ IV-38

Gambar IV.6 Rangkaian Pengujian Vo dan Io Solar Cell Dengan Tracking ........

................................................................................................................ IV-39

Gambar IV.7 Grafik Tegangan, Arus dan Daya Pada Pengukuran Output Solar

Tracking .................................................................................................. IV-40

Gambar IV.8 Perbandingan Grafik Tegangan, Arus, dan Daya Pada Pengukuran

Output Tanpa Solar Tracking dan Dengan Solar Tracking ........................ IV-40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xv

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Spesifikasi Arduino Uno ............................................................ II-13

Tabel III.1 Bill Of Quantity .......................................................................III-33

Tabel IV.1 Hasil Pengukuran Daya Output Solar cell Tanpa Solar Tracking III-33

Tabel IV.2 Hasil Pengukuran Daya Output Solar cell Dengan Solar Tracking III-

39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Solar Panel Installation Manual

Lampiran 2 Solar Panel – Monocrystalline (SPM100-M) with 100 Wp

Lampiran 3 Program Mikrokontroler Solar Tracking dengan Arduino

Lampiran 4 Realisasi dari perancangan alat solar tracker

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

[1] Alpen, Steel.”Tenaga Surya Menghasilkan Listrik”.(diakses tanggal 12 Mei

2017)

[2] MobnasEsemka.”Cara Kerja PLTS untuk Menghasilkan Listrik”.(diakses

tanggal 13 Mei 2017)

[3] SolarSuryaIndonesia.”Mengenal Teknologi Solar PV”.(diakses tanggal 15

juni 2017)

[4] Dhomo, Dedy. (2007). Pemanfaatan Mikrokontroler Sebagai Pengendali

Solar tracker Untuk Mendapatkan Energi Maksimal. Semarang. Unika

Soegijaprnata

[5] Putra.Harizal.”Pengertian dan Prinsip Kerja dari Akumulator

(accu/aki)”.(diakses 19 Juli 2017)

[6] Andrianto Heri., dan Darmawan Aan 2016. Arduino Belajar Cepat dan

Pemrograman. Bandung : Informatika Bandung.

[7] Riyan. 2016. “ Menggunakan Modul L298N (Motor Driver) Arduino.(

diakses 15 juni 2917)

[8] Elektronika Dasar. “ Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor.

(Diakses 31 Juni 2017).

[9] I Wayan Sutaya , dan Ketut Udy Ariawan. (2016). Solar Tracker Cerdas

Dan Murah Berbasis Mikrokontroler 8 Bit ATMega8535. Singaraja :

Universitas Pendidikan Ganesha.

[10] Ramadhan, Nur Jamiludin.2015. Rancang Bangun Sistem Kendali

Kecepatan Spindle Dengan Metode PID dan Integrasi Program

Pengendalian Mesin Grafir 2.5D Berbasis PLC OmronCP1H.

[11] Gehardus Johannes Prinsloo, “2014” . “Automatic Positioner and control

system for a motorized parabolic solar reflector “ Departmenr Of

Mechanical and Mechatronic Engineering, Fakulty of Engineering,

University of Stellenbosch, South Africa.

[12] Sodikin Susaat, 2015.Konverter Digital Ke Analog(DAC).Malang :

Widyaiswara Madya.

[13] Buku Panduan TA POLBAN 2015