perancangan stand alone pv system dengan maximum … · ‐ jadi, desain kapasitas panel surya...
Post on 21-Aug-2019
217 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PERANCANGAN STAND ALONE PV SYSTEM DENGAN MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) MENGGUNAKAN
METODE MODIFIED HILL CLIMBING
Oleh :FARHAN APRIAN
NRP 2207 100 629NRP. 2207 100 629
Pembimbing :gProf. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.EngVita Lystianingrum, ST, M.Sc
Seminar Tugas AkhirSeminar Tugas AkhirBidang Studi Teknik Sistem Tenaga
Jurusan Teknik ElektroJuni 2010
Latar Belakang dan PermasalahanLatar Belakang dan Permasalahan
• Pengguanaan panel surya untuk PLTS belakangan inigg p y g
sudah umum dijumpai. Panel surya sudah mulai banyakdigunakan untuk fasilitas-fasilitas umum khususnya di
k b h l k l kperkotaan. Sebagai contoh aplikasi panel surya untukPenerangan Jalan Umum (PJU), Traffic light, alatperingatan untuk palang perlintasan KA, dll.p g p g p ,
• Daya panel yang dipengaruhi intensitas sinar matahariyang selalu berubah-ubah. Sehingga diperlukan sebuahi t g d t j g d k l lsistem yang dapat menjaga daya keluaran panel surya
untuk tetap konstan.
Aplikasi Panel Surya Untuk Lampu Lalu lintas di Kota Solo
Al t i t t k lAlat peringatan untuk palang perlintasan KA
Batasan Masalah dan TujuanBatasan Masalah dan Tujuan
Batasan Masalah :• Mendesain sizing capacity sebuah Stand Alone PV
System dalam melayani beban lokal.• Menggunakan model konverter dc-dc buck-boost dengan
metode Modified Hill Climbing (MHC) untukmemaksimalkan kerja panel surya.e a s al a e ja pa el su ya.
Tujuan :Membuat sebuah pembangkit listrik tenaga surya untukrumah-rumah penduduk yang terisolir dan letaknyajauh dari jaring distribusi listrik.
Sistem yang direncanakan
Stand Alone PV System adalah.......Stand Alone PV System adalah.......
Sebuah sistem pembangkit listrik tenaga Sebuah sistem pembangkit listrik tenaga surya yang digunakan untuk melayani beban lokalbeban lokal.
Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Sistem Maximum Power Point Tracker Secara Umum
Maximum Power Point Tracker (MPPT) adalah suatu sistem untukMaximum Power Point Tracker (MPPT) adalah suatu sistem untukmencari sebuah point (titik) maksimum dari tegangan dan aruskeluaran pada panel surya. Sistem ini dapat memaksa panel suryauntuk membangkitkan daya hingga maksimum pada setiapuntuk membangkitkan daya hingga maksimum pada setiapperubahan level intensitas cahaya matahari.
Kurva Karekteristik P‐V Panel Surya Dengan Level Intensitas Cahaya Yang Berbeda‐Beda
Sistem Maximum Power Point Tracker Secara Umum
Sistem Maximum Power Point Tracker (MPPT) merupakan sebuahrangkaian devais elektronik yang dapat mengubah‐ubah titikoperasi dari panel surya.
Sistem Panel Surya Tanpa MPPT
Kurva Karakteristik I-V dan P-VSistem Panel Surya Menggunakan MPPT
Kurva Karakteristik I V dan P VDari Panel Surya
SistemMaximum Power Point TrackerSistem Maximum Power Point Tracker
Desain panel surya yang terhubung dengan sistem MPPT ke bebanditunjukkan blok diagram dibawah ini.
Blok Diagram Konfigurasi Sistem MPPT
Permodelan Panel SuryaPermodelan Panel SuryaPermodelan secara matematik dari sebuah panel surya adalah berupa rangkaianpengganti sederhana yang terdiri dari sumber arus yang diparalel dengan diode danresistensi pada tiap-tiap sel suryaresistensi pada tiap tiap sel surya.
Rangkaian Ekivalen Panel Surya
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡−⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−= 1exp 0
0S
rspphp kTAnqVInInI
⎞⎜⎛ ⎤⎡⎤⎡ qET 11
3
Panel Surya brand “ New Tomorrow” 50 watt peak
⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡=
TTkAqE
TTII
r
G
rrrrs
11exp
( )[ ]1000
sTTkII riscrph −+=
Simulasi Permodelan Panel SuryaSimulasi Permodelan Panel Surya
Didapat % error simulasi darimembandingkan antara nilairating kerja panel surya pada
b l b l d il itabel sebelumnya dengan nilai-nilai rating kerja panel hasil darisimulasi.
Simulasi Panel Surya brand “ New Tomorrow”Simulasi Panel Surya brand New Tomorrow 50 watt peak
Perancangan Konverter DC‐DCPerancangan Konverter DC DC
• Jenis konverter dc-dc yang digunakan adalah buck-boost.
• Tegangan keluaran dapat • Tegangan keluaran dapat lebih besar atau lebih kecil dari tegangan masukan. Rangkaian konverter
buck‐boost yang digunakan
DD
VV
in
out
−=
1( )
fxRDL L
b 21 2−
=
y g g
fxRxVVxDC
Lripple
out=min
Metode MPPT Modified Hill ClimbingMetode MPPT Modified Hill Climbing
• Metode bekerja setiap terjadi perubahan daya terhadap waktuberdasarkan karekteristik kurva P-V panel.
Metode MetodeMetodeClassic Hill Climbing
Metode Modified Hill Climbing
Flowchart MetodeFlowchart Metode
Flowchart Metode Classic Hill Climbing
Flowchart Metode Modified Hill Climbing
Simulasi SistemSimulasi Sistem
Desain simulasi sistem panel terhubung sistem MPPT menggunakanDesain simulasi sistem panel terhubung sistem MPPT menggunakankonverter buck-boost dengan metode modified hill climbing ditunjukkanpada diagram dibawah ini.
Diagram Simulasi Sistem MPPTDiagram Simulasi Sistem MPPT Menggunakan Konverter Buck-Boost Dengan Metode Modified Hill Climbing
Hasil SimulasiHasil Simulasi
• Hasil running simulasi perbandingan antara sistem MPPT menggunakan keduat dmetode
Sun Power
1000 W/m²1000 W/m
Sun Power
400 W/m²
Sun Power
1000 W/m²
Hasil Simulasi Perbandingan Kurva Daya Output Sistem MPPT Menggunakan Metode Modified Hill
climbing dengan Metode Classic Hill Climbing
Hasil SimulasiHasil Simulasi
Sistem MPPT menggunakan metode modified hill climbing mempunyai effisiensiSistem MPPT menggunakan metode modified hill climbing mempunyai effisiensirata-rata sebesar 90% dari daya output maksimal panel surya.
Effisiensi vs Level Illuminasi Sun Power saat Beban 15 Watt
Perencanaan Stand Alone PV SystemPerencanaan Stand Alone PV System
Stand Alone PV System adalah sebuah pembangkit listrik tenaga surya untuk daerah terisolir.
Blok Diagram Stand Alone PV System Dengan MPPT Menggunakan Metode Modified Hill Climbing
LokasiLokasiPada tugas akhir ini dipilih lokasi pada daerah yang belum terdistribusi listrik secara merata Dipilih lokasi bernama secara merata. Dipilih lokasi bernama dusun Bancang yang terletak di desa Tahulu kecamatan Merakurak kota Tubanpropinsi JATIM.
Peta LokasiPeta Lokasi
Kondisi Eksisting Kelistrikan LokasiKondisi Eksisting Kelistrikan Lokasi
500 m
1,5 – 2 Km
kondisi kelistrikan pada lokasi saat ini kurang effisienkondisi kelistrikan pada lokasi saat ini kurang effisienkarena daya listrik yang didistribusikan oleh PLN banyakyang hilang akibat penggunaan kabel yang terlalupanjang (losses kabel)panjang (losses kabel).
Kondisi LokasiKondisi Lokasi
Data Beban & Profil BebanData Beban & Profil Beban
Data beban berfungsi sebagai parameter dalam penentuan kapasitas battery, panel surya dan i t k di kinverter yang akan digunakan.
Kapasitas Penggunaan Harian Battery Storage• Model Rumah Ke-1 = 345 Watt hourJika dipilih tegangan battery yang dipakai = 12 volt 345 Wh / 12 Volt = 28,75 AhDiasumsikan effisiensi battery : 90 %Diasumsikan loss cable : 2 %Maka penggunaan battery harian : Ah
x59,32
98,09,075,28
=
Dari tabel di samping dapat dilihat penggunaan battery
,,
p gg yharian untuk model rumah 1,2,3 dan 4,5 hampir sama. Maka dalam desain selanjutnya dipilih yangselanjutnya dipilih yang paling besar.
Desain Kapasitas Battery StorageDesain Kapasitas Battery StorageDesain battery untuk model rumah ke-1, 2, dan 3- 3 × 36,8 Ah = 110,4 ≅ 111 Ah
(jika didesain mampu untuk 3 hari)(jika didesain mampu untuk 3 hari)- Maka dipilih kapasitas battery 12 V / 130 Ah- Sehingga % kapasitas terpakai per hari :
(36 8 / 130) 28 3%(36,8 / 130) = 28,3%
Untuk penggunaan DOD 28,3%diasumsikan mampu sampai 1588 cyclepenggunaan (1Cycle = 1× charge dan 1×discharge = 1 hari). Jika dalam 1 tahunada 365 hari maka lifetime batterystorage dapat diperkirakan sekitar 4 4storage dapat diperkirakan sekitar 4,4tahun penggunaan.
Sehingga dipilih desain batterystorage menggunakan konfigurasi bateraiparalel 2 x @ 12V / 65Ah
Kurva Karakteristik Depth Of Discharge (DOD) sebuah battery YUASA
Desain Kapasitas Battery StorageDesain Kapasitas Battery Storage
• Untuk model rumah ke-4 dan ke-5 menggunakan desainggbattery storage 5 x @ 12V/100Ah dengan konfigurasibaterai paralelM k d i b tt t 2 @ 6V/1850Ah• Menggunakan desain battery storage 2 x @ 6V/1850Ahdengan konfigurasi baterai seri, jika diinginkan desainbattery untuk total beban 5 model rumah
Battery 12V / 65Ah Battery 12V/100Ah Battery 6V/1850Ah
Desain Kapasitas Panel SuryaDesain Kapasitas Panel SuryaDesain kapasitas panel surya untuk model rumah ke‐1, 2, dan 3
‐ Dari analisa penggunaan battery harian didapat 36,8 Ah
Effisiensi pada Charge Control menggunakan metode Modified Hill Climbing sebesar 90 %‐ Effisiensi pada Charge Control menggunakan metode Modified Hill Climbing sebesar 90 %
(36,8 Ah / 0,9) = 40,89 Ah
‐ Jika kemampuan PV full sun power di Indonesia diasumsikan sekitar 4 hour per hari maka :
(40,89 Ah / 4 h) = 10,22 Ampere( , / ) , p
‐ Jika dipilih panel surya TYPE 50 WP
(50 Watt / 12 Volt) = 4,16 ≅ 4,2 Ampere‐ Sehingga untuk mencapai arus 10,22 Ampere dalam sehari maka dibutuhkan
10,22 A / 4,2 A = 2,4 ≅ 3 buah ‐ Jadi, desain kapasitas panel surya untuk model rumah ke‐1, ke‐2, dan ke‐3 membutuhkan
sekitar 3 x @ TYPE 50 WP dengan konfigurasi paralel.
Desain Sistem Untuk Model Rumah
K 1 2 d 3Ke1, 2 dan 3
• Desain kapasitas panel surya untuk model rumah ke-4p p ydan model rumah ke-5 membutuhkan sekitar 5 x @TYPE 100 WP dengan konfigurasi paralel.D i k it l t k l i b b 5• Desain kapasitas panel surya untuk melayani beban 5model rumah membutuhkan sekitar 13 x @ TYPE 100WP dengan konfigurasi paralel
Modul Panel Surya TYPE 50 WP Modul Panel Surya TYPE 100 WP
Desain Kapasitas InverterDesain Kapasitas Inverter
Penentuan kapasitas inverter yang akan digunakan p y g gyaitu sekitar 2-3 kali besar beban puncak.
• Desain kapasitas inverter untuk model rumah ke-1, 2, dan 3 : Type 300 Watt
• Desain kapasitas inverter untuk model rumah ke-4 dan model rumah ke-5 : Type 300 Watt
• Desain kapasitas inverter untuk total beban 5 model prumah : Type 1000 Watt
Rincian Biaya Perencanaan SistemRincian Biaya Perencanaan Sistem
KesimpulanKesimpulan
• Penggunaan sistem Maximum Power Point Tracker (MPPT)t d M difi d Hill Cli bi d k t B k B tmetode Modified Hill Climbing pada konverter Buck-Boost
yang terhubung pada panel surya dapat memaksa sistembekerja pada setiap level illuminasi sun power denganeffisiensi rata-rata sebesar 90%.
• Dari analisa rincian biaya perencanaan stand alone pv systemdapat diambil kesimpulan biaya capital cost untuk modelrumah ke-1, ke-2, dan ke-3 sekitar Rp. 10.470.000; biayacapital cost nt k model r mah ke 4 dan ke 5 sekitar Rpcapital cost untuk model rumah ke-4 dan ke-5 sekitar Rp.28.320.000; dan biaya capital cost jika untuk total beban 5model rumah sekitar Rp. 72.235.000.
• Biaya investasi dalam pembuatan stand alone pv systemBiaya investasi dalam pembuatan stand alone pv systemtergolong mahal dan biaya maintenance untuk battery setiap5 tahun, tetapi sebanding dengan hasil yang diperoleh.
top related