Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit Listrik Tenaga Angin dan Pembangkit Listrik Tenaga ...

89 Pages·2017·1.43 MB·Indonesian

by  Aidil Akmal

Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit Listrik Tenaga Angin dan
Pembangkit Listrik Tenaga Matahari Untuk Penerangan Lampu Jalan di
Dusun Taipa Desa Soreang Kabupaten Takalar

TUGAS AKHIR
Disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan
program Strata Satu Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin

Oleh:

VIRGIAWAN RACHMAN DR RESITA WATI
D411 13 002 D411 13 301

JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
GOWA
2017
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat
serta salam juga penulis kirimkan kepada Nabi Besar Muhammad Salallahu „alaihi
wa sallam sebagai rahmatan lil „alamin, beserta keluarga dan para sahabat Beliau
yang senantiasa berjuang disisi-Nya.
Tugas Akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan
untuk menyelesaikan program Strata Satu Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin, dengan judul “Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit
Listrik Tenaga Angin dan Pembangkit Listrik Tenaga Matahari Untuk Penerangan
Lampu Jalan di Dusun Taipa Desa Soreang Kabupaten Takalar”.
Kami sangat menyadari bahwa terwujudnya tugas akhir ini tidak lepas dari
bantuan dan dorongan dari beberapa pihak sehingga Tugas Akhir ini dapat
diselesaikan dalam waktu yang telah direncanakan. Oleh sebab itu, melalui
kesempatan ini penulis menghaturkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya
kepada:
1. Allah SWT Sang Maha Segalanya yang selalu memberi penulis kesehatan,
perlindungan serta keteguhan hati dalam menyelesaikan tugas akhir ini,
2. Orang tua penulis yang senantiasa mendukung, memfasilitasi, dan mendoakan
kesuksesan penulis selama ini. Serta terima kasih kepada keluarga yang turut
serta memberikan dukungan kepada penulis,
3. Bapak Prof. Dr. Ir. H. Salama Manjang., MT selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Universitas Hasanuddin,
iii
4. Bapak Dr. Yusran, ST., MT dan Bapak Dr. Ir. Zahir Zainuddin, M.Sc sebagai
pembimbing I dan pembimbing II, yang telah meluangkan waktunya untuk
memberikan bimbingan dan pengarahan mulai dari awal penelitian hingga
selesainya penyusunan tugas akhir ini,
5. Bapak dan Ibu dosen serta staf jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin,
6. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Hasanuddin,
7. Semua pihak yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak
langsung.

Demikianlah kata pengantar dan ucapan terima kasih. Penulis percaya bahwa
dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh
karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis memohon maaf atas segala
kekurangan serta sangat mengharapkan segala saran dan kritik yang bersifat
membangun sangat dibutuhkan oleh penulis dalam menyempurnakan tulisan ini.
Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat. Amin

Gowa, 25 Oktober 2017

Penulis
iv
ABSTRAK
Indonesia merupakan negara yang memiliki banyak sumber daya alam yang
dapat dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Kenyataannya
sekarang penggunaan sumber pembangkit tenaga listrik yang digunakan masih
cenderung menggunakan sumber daya alam yang akan habis dipakai dalam
beberapa puluh tahun mendatang. Tugas akhir ini dibuat dengan memanfaatkan
sumber daya alam yang dimiliki Indonesia. Penggabungan kedua sumber daya
alam ini dapat disebut juga dengan sistem hibrid. Sistem hibrid ini bekerja dengan
cara menggabungkan sumber daya energi matahari dan sumber daya energi angin
yang dikontrol dengan mikrokontroler arduino uno untuk menentukan sumber daya
energi yang bekerja optimal untuk mengisi baterai (aki). Mikrokontroller arduino
uno juga berfungsi mengetahui kapasitas baterai untuk memutuskan kedua sumber
daya ketika baterai terisi penuh pada keadaan yang telah ditentukan ( 14,7 vollt) dan
menghubungkan kembali ketika baterai tidak terisi penuh. Penelitian ini
menggunakan turbin angin sumbu vertikal 4 sudu dengan dinamo dc 24 volt
sebagai generator dan photovoltaik 10 Wp. Pengujian yang dilakukan dengan
mengukur arus dan tegangan pada kedua pembangkit listrik dan baterai, kondisi
baterai dan kondisi lampu. Data pengujian ini akan disimpan pada modul SD Card
selama 24 jam.

Kata Kunci : energi terbarukan, sistem hibrid, arduino uno

v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ........................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii
ABSTRAK .............................................................................................................. v
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah................................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 2
1.4 Batasan Masalah .................................................................................. 3
1.5 Metode Penelitian ................................................................................ 3
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 6
2.1 Potensi Sumber Daya Energi di Indonesia .......................................... 6
2.1.1 Sumber Energi Angin .......................................................................... 8
2.1.1.1 Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) ................................ 8
2.1.1.2 Turbin Angin .......................................................................... 11
2.1.1.3 Keuntungan dan Kerugian PLTB ........................................... 16
vi
2.1.2 Sumber Energi Surya ......................................................................... 17
2.1.2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) ............................. 17
2.1.2.2 Sel Photovoltaik ..................................................................... 19
2.1.2.3 Komponen Sistem Photovoltaik ............................................. 21
2.1.2.4 Prinsip Kerja Sel Photovoltaik ............................................... 23
2.1.2.5 Keuntungan dan Kerugian PLTS ........................................... 25
2.1.3 Mikrokontroller ................................................................................. 26
2.1.3.1 Arduino Uno ........................................................................... 27
2.1.3.2 Deskripsi Arduino Uno .......................................................... 30
BAB III PERANCANGAN DAN PENELITIAN ................................................ 33
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian............................................................ 33
3.2 Metode Analisis Data ........................................................................ 34
3.2. 1 Kecepatan Angin dan Radiasi Matahari ................................. 34
3.3 Alat dan Bahan .................................................................................. 41
3.4 Rancangan Penelitian ........................................................................ 42
3.5 Rancangan Alat.................................................................................. 45
3.5. 1 Konstruksi Panel Surya .......................................................... 45
3. 5. 2 Konstruksi Turbin Angin........................................................ 45
vii
3.5. 3 Karakteristik Sistem Hibrid Photovoltaik dan Angin............. 48
3.6 Pembuatan Software .......................................................................... 51
BAB IV ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................ 53
4.1 Pengujian Alat ................................................................................... 53
4.2 Analisis Data...................................................................................... 57
4.3 Analisis Perhitungan Elektris ............................................................ 63
4.3. 1 Penentuan Beban Terpasang .................................................. 63
4.3. 2 Penentuan Besar Daya PLTB ................................................. 63
4.3. 3 Pemilihan Jenis Generator ...................................................... 65
4.3. 4 Penentuan Besar Daya Pada Panel Surya ............................... 65
4.3. 5 Penentuan Jumlah Unit Pembangkit....................................... 66
4.3. 6 Pemilihan Jenis Baterai/ Aki .................................................. 66
4.3. 7 Penentuan Titik Lampu .......................................................... 67
4.4 Analisis Perhitungan Biaya ............................................................... 69
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 71
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 71
5.2 Saran .................................................................................................. 72
Daftar Pustaka ....................................................................................................... 73
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Peta Potensi Angin di Indonesia ..................................................... 8
Gambar 2.2 Alat Ukur Angin (Anemometer) ................................................... 10
Gambar 2.3 Turbin Angin Sumbu Horizontal .................................................. 12
Gambar 2.4 Turbin Angin Sumbu Vertikal ...................................................... 15
Gambar 2.5 Intensitas Radiasi Matahari di Indonesia ...................................... 18
Gambar 2. 6 Jenis-jenis Sel Photovoltaik .......................................................... 20
Gambar 2. 7 Solar Charger Control ................................................................... 21
Gambar 2. 8 Baterai Aki .................................................................................... 22
Gambar 2. 9 Pendopingan Semikonduktor Tipe P dan Tipe N .......................... 24
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Sel Photovoltaik ...................................................... 25
Gambar 2.11 Board Arduino ATMega328 ......................................................... 28
Gambar 3.1 Blok Diagram Konfigurasi Sistem PLTH ..................................... 43
Gambar 3. 2 Konfigurasi Port-port Arduino yang digunakan ........................... 44
Gambar 3. 3 Panel Surya 10 WP dan Spesifikasinya ........................................ 45
Gambar 3. 4 Konstruksi Dinamo dan Sudu ....................................................... 46
Gambar 3. 5 Konstruksi Baling-Baling Turbin Angin ....................................... 47
Gambar 3. 6 Konstruksi Turbin Angin .............................................................. 77
ix
Gambar 3. 7 Flowchart Perancangan Software .................................................. 51
Gambar 4. 1 Grafik Tegangan Terhadap Waktu Hari Pertama.......................... 57
Gambar 4. 2 Grafik Arus Terhadap Waktu Hari Pertama.................................. 58
Gambar 4. 3 Grafik Tegangan Terhadap Waktu Hari Kedua ............................ 59
Gambar 4. 4 Grafik Arus Terhadap Waktu Hari Kedua .................................... 60
Gambar 4. 5 Grafik Tegangan Terhadap Waktu Hari Ketiga ............................ 61
Gambar 4. 6 Grafik Arus Terhadap Waktu Hari Ketiga .................................... 62
Gambar 4. 7 Peta Titik Lampu Yang Disediakan PLN...................................... 67
Gambar 4. 8 Peta Titik Lampu Sesuai Analisis Data ......................................... 68

x