## Maximum Power Point Tracking (MPPT) sebagai Pelacak Daya Puncak pada Panel Surya untuk Optimasi Pengisian Baterai
Abstrak
Energi  matahari  merupakan  salah  satu  energi  terbarukan. Energi  terbarukan  merupakan  salah  satu  energi  alternatif sebagai  bahan  bakar  alternatif  untuk  pembangkit  listrik. Kelebihan  panel  surya  adalah  ramah  lingkungan  karena  tidak ada  limbah  yang  mencemari.  Selain  itu,  perawatan  panel  surya relatif  murah  dan  mudah  dilakukan.  Listrik  yang  dihasilkan oleh  sistem  pembangkit  listrik  tenaga  surya  tergantung  pada radiasi  matahari  dan  suhu  permukaan  sel  surya.  Kedua parameter  ini  membuat  kurva  daya  keluaran  sel  surya  tidak linier.  Masalah  utama  penggunaan  panel  surya  adalah  efisiensi yang rendah. Menggunakan energi matahari, solusi yang mampu memaksimalkan  tegangan  ini  disebut  Maximum  Power  Point Tracker  (MPPT).  Maximum  Power  Point  Tracker  (MPPT) bertujuan  untuk  memaksimalkan  daya  keluaran  yang  diserap secara  lebih  optimal.  Shading  parsial  adalah  kondisi  di  mana panel  surya  menerima  radiasi  yang  berbeda.  Bayangan  parsial menghasilkan  pengurangan  efisiensi  daya  keluaran  PV,  yang dapat  merusak  PV.  Pencegahan  kerusakan  PV  biasanya dilakukan  dengan  memasang  dioda  bypass,  tetapi  keberadaan dioda  bypass  membuat  kurva  tegangan  daya lebih  memuncak dan  terlalu  tinggi.  Jika  nilai  tegangan  tinggi,  nilai  yang  terlalu tinggi  akan  merusak  komponen.  Studi  ini  menyajikan  upaya untuk  meningkatkan  efisiensi  konversi  energi  oleh  panel  surya. Metode  Perturb  and  Observer  dengan  simulasi  MPPT menggunakan  kontrol  PID  agar  tidak  terjebak  pada  level  daya puncak  yang  lebih  tinggi  agar  tidak  merusak  komponen  dan lebih  optimal  untuk  mendapatkan  tegangan  daya  puncak  yang optimal.  Efisiensi  pengisian  baterai  dengan  MPPT  meningkat hingga 138% dibandingkan tanpa MPPT.
Kata Kunci — Energi Matahari , MPPT, kontrol PID , Perturb and Observe.
Abstract
Solar  energy  is one of  the  renewable  energy  sources.  Renewable energy is one alternative energy as a substitute for fuel for power
generation.  The  advantage  of  solar  panels  is  that  they  are environmentally  friendly  because  they  do  not  have  waste  that causes  pollution.  In  addition,  solar  panel  maintenance  is relatively  inexpensive  and  easy  to  implement.  The  electricity generated  by  the  solar  power  generation  system  depends  on  the solar  radiation  and  the  surface  temperature  of  the  solar  cells. These  two  parameters  cause  the  solar  cell  output  power characteristic curve to be non-linear. The main problem with the use of solar panels is the low efficiency.  Utilizing solar energy, a solution that can maximize the voltage is obtained which is called the  Maximum  Power  Point  Tracker  (MPPT).  Maximum  Power Point  Tracker  (MPPT)  aims  to  maximize  the  absorbed  output power  more  optimally.  Partial  shading  is  a  condition  where  the solar  panels  receive  different  irradiation.  Partial  shading  causes a decrease in the efficiency of the PV output power so that it can cause  damage  to  the  PV. Prevention  of damage  to PV  is  usually done  by  installing  a  bypass  diode,  but  the  presence  of  a  bypass diode causes the power-voltage characteristic curve to have more than  one  peak  and  is  too  high.  If  the  voltage  value  is  high,  the value  is  too  high,  causing  damage  to  the  component.  This  study presents  an  attempt  to  improve  the  efficiency  of  energy conversion  by  solar  panels.  The  Perturb  and  Observe  method with  MPPT  simulation  using  PID  control  is  intended  to  avoid being trapped at a higher power peak so that it does not damage the  components  and  is  more  optimal  in  obtaining  the  optimum peak  power  voltage.  Battery  charging  efficiency  using  MPPT increased up to 138% compared to not using MPPT.
Keywords — Solar  Energy,  MPPT,  Perturb  and  Observe,  PID control.

## I. PENDAHULUAN
Penggunaan  sumber  energi  konvensional  yang  berlebihan menyebabkan  menipisnya  sumber  energi  konvensional  dan pencemaran  lingkungan,  sehingga  kebutuhan  akan  energi bersih  semakin  meningkat.  Pembangkit  tenaga  surya  adalah

## Muhammad Zainal Roisul A
mzainalra@unibabwi.ac.id
Universitas PGRI Banyuwangi
Riska Fita Lestari
riskaf128@gmail.com Universitas PGRI Banyuwwangi
Bambang Sri Kaloko
kaloko@unej.ac.id
Universitas Jember

## Adi Mulyadi
adimulyadi@unibabwi.ac.id
Universitas PGRI Banyuwangi
energy  yang  paling  banyak  dibutuhkan  [1]  [2].  Keuntungan dari  energi  surya  adalah  selalu  tersedia  dari  matahari,  tidak memiliki  emisi,  dan  menjamin  kontinuitas  listrik.  PLTS (Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya)  merupakan  salah  satu sumber  energi  terbarukan  yang  banyak  tersedia  di  Indonesia. Panel  surya  memiliki  kelemahan  diantaranya  adalah karakteristik  kelistrikan  panel  surya  yang  tidak  linier. Memang  efisiensi  panel  surya  dipengaruhi  oleh  radiasi matahari dan suhu, dan efisiensinya relatif rendah, yaitu 20% [3].  Masalah  utama  penggunaan  panel  surya  adalah  output daya  yang  rendah  karena  kondisi  radiasi  yang  rendah,  selain itu  jumlah  listrik  yang  dihasilkan  berubah  secara  berkala sesuai  dengan  perubahan  iklim.  Oleh  karena  itu,  Maksimum Power  Point  Tracker  (MPPT)  telah  ditemukan  dan  ditulis dalam  jurnal  ilmiah  internasional  seperti  Perturb  and Observer,  Ascending  Conductivity,  Dynamic  Approach, Temperature  Method,  Artificial  Neural  Network  Method, Fuzzy Logic Method, dll. [5]. Output dari panel surya adalah titik daya puncak untuk mendapatkan energi likstrik maksimal sehingga dibutuhkan tracking daya puncak [6]. Tracking daya puncak  merupakan  metode  dengan  fungsi  memaksimalkan hasil  efisiensi  daya  keluaran  Panel  surya  sehingga  dapat mengatur  energi  output  pada  tingkat  daya  maksimum.  Hal yang  perlu  diperhatikan  adalah  penggunaan  suatu  algoritma. Penelitiah pada lima tahun terakhir banyak kegiatan penelitian yang mengembangkan metode algoritma yang berbeda dalam mencari  nilai  tacking  maksimum,  termasuk  penggunaan algoritma  climbing  pada  MPPT  untuk  mencari  tacking  daya maksimum  pada  panel  panel  surya  dengan  memberikan perubahan  nilai  irradiance  dan  perubahan  suhu  [7]. Penggunaan  peningkatan  konduktivitas  dan  pengembangan algoritma  berupa  variabel  ukuran  langkah  peningkatan konduktivitas  untuk  mencari  nilai  daya  maksimum  dengan metode  tracking  daya  maksimum  dan  noise  algoritma  dan observasi  yang  digunakan  pada  tracking  daya  maksimum untuk  mencari  MPP  pada  generator  panel  surya.  Metode  ini melacak titik daya puncak (MPP) pada perubahan penyinaran matahari  normal,  di  mana  puncak  daya  puncak  yang  muncul pada  kurva  tegangan-daya  (P-V)  hanya  merupakan  puncak tunggal.  Jika  beberapa  modul  panel  surya  berada  dalam naungan parsial di mana modul panel surya menerima radiasi matahari  yang  berbeda,  ini  akan  menghasilkan  kurva  P-V puncak lebih dari satu Titik Daya Maksimum Global (GMPP) dan  Titik  Daya  Puncak  Lokal  (LMPP).  Algoritma  tersebut di atas memiliki tingkat kegagalan yang besar  untuk monitoring GMPP yang sering stuck di LMPP [7], sehingga penelitian ini berfokus  pada  metode  Perturb  dan  observasi  dengan  simulasi MPPT menggunakan kontrol PID.[8][9].

## II. M ETODOLOGI P ENELITIAN

## A. Metode
Penelitian  ini  menjelaskan  tentang  perancangan  sistem MPPT  dengan  kontrol  PID  menggunakan  Simulink  Matlab. Komponen yang digunakan antara lain solar cell (photovoltaic),  buck  converter,  baterai  dan  SCC  sebagai komponen kontrol.

## B. Rancangan Sistem
Sistem  ini  dirancang  menggunakan  modul  surya  yang dihubungkan  dengan  buck  converter  dan  tegangan  output ditentukan berdasarkan beban. Konverter terkontrol menggunakan MPPT untuk memantau daya maksimum panel surya. Diagram blok dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar 1.
Gbr 1. Blok diagram sistem kontrol daya keluaran PV

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Perancangan Simulasi Panel Surya
Sistem  ini  di  desain  dengan  sebuah  rangkaian  simulasi menggunakan  software  Matlab  sebagai  bahan  analisis. Perancangan  ini  menggunakan  converter  dc  to  dc  dengan modeling buck  converter yang  menggambarkan  sebuah tracking  daya  maksimum  pada  sistem  panel  surya menggunakan  kontrol  PID.  Perancangan  sistem  ini  dapat dilihat pada Gambar 2.
Gbr 2. MPPT Solar Charge Controller Model

## B. Hasil Pengujian Menggunakan MPPT dan tanpa MPPT
Pengujian  menggunakan  rangkaian  panel  surya  yang dihubungkan  dengan  konverter  dan  dihubungkan  ke  beban. Nilai  temperatur  pada  panel  surya  bervariatif  dan  nilai  besar intensitas cahaya yang tetap. Pengujian ini juga menggunakan beban  baterai  dengan  spesifikasi  tegangan  24volt  dan  arus 65Ah.  Hasil  pengujian  panel  surya  menggunakan  MPPT  dan
tanpa  menggunakan  MPPT  dengan  inputan  nilai  intensitas pencahayaan 1000 W/m2 ditunjukkan pada Tabel 1.
TABEL I P ERBANDINGAN D AYA A NTARA S ISTEM T ANPA MPPT DENGAN S ISTEM MPPT DENGAN P ERUBAHAN S UHU P ANEL S URYA Suhu Panel Surya (K) Daya  non- MPPT (watt) Daya MPPT (watt) Persentase Kenaikan 293 417.13 984.80 136% 298 418.82 991.36 137% 303 420.74 998.82 137% 308 422.67 1005.63 138% 313 424.53 1009.28 138%

## C. Efisiensi Daya Output menggunakan MPPT
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  mengubah  nilai  suhu  dari 293K,  298K,  303K,  308K  dan  313K  dengan  beban  baterai memiliki tegangan 24volt dan arus 64Ah. Panel surya dengan sistem  MPPT  memiliki  daya  yang  lebih  besar  daripada  panel surya  tanpa  sistem  MPPT.  Selisih  daya  yang  dihasilkan  dari kedua  sistem  antara  567,67  watt  sampai  584,75  watt  dengan persentase 136% sampai 138%.

## IV. KESIMPULAN (PENUTUP)
Berdasarkan  Analisis  dan  pembahasan  dapat  diambil simpulan sebagai berikut:
1. Nilai  daya  pada  suhu  20°C-40°C  dengan  kenaikan interval  suhu  sebesar  5°C  tanpa  menggunakan  MPPT sebesar 417.13 Watt - 424.53 Watt,
2. Nilai  daya  pada  suhu  20°C-40°C  dengan  kenaikan interval  suhu  sebesar  5°C  menggunakan  MPPT  sebesar 984.80 Watt-1009.28 Watt.
3. Efisiensi  pengisian  daya  baterai  menggunakan  MPPT meningkat hingga 138% dibandingkan tidak menggunakan MPPT.
R EFERENSI
[1] J.  Y.  Shi,  F.  Xue,  Z.  J.  Qin,  W.  Zhang,  L.  T.  Ling,  and  T.  Yang, “Improved  global  maximum  power  point  tracking  for  photovoltaic system  via  cuckoo  search  under  partial  shaded  conditions,” J.  Power Electron. , vol. 16, no. 1, pp. 287–296, 2016, doi: 10.6113/JPE.2016.16.1.287.
[2] M.  Taufik,  N.  S.  Syafei,  and  B.  Y.  Tumbelaka,  “Pemodelan  dan Simulasi Panel Surya Dengan Teknik MPPT,” no. D, pp. 6–10.
[3] R.  Dwidayanti,  H.  Gusmedi, and  S. Ratna,  “Optimasi  Pengisian  Daya Baterai  Pada  Panel  Surya  Menggunakan  Maximum  Power  Point Tracking  (  MPPT  ),” J.  Rekayasa  dan  Teknol.  Elektro ,  vol.  11,  no.  1, pp. 21–31, 2017.
[4] M.  D.  Haq,  “Perancangan  Maximum  Power  Point  Tracking  (MPPT) Pada  Panel  Surya  Dengan  Kondisi  Partial  Shading  Menggunakan Differential Evolution,” Suara Tek.  J. Ilm. , vol. 12, no. 1, p. 38, 2021, doi: 10.29406/stek.v12i1.2844.
[5] M.  Killi  and  S.  Samanta,  “Modified  perturb  and  observe  MPPT algorithm  for  drift  avoidance  in  photovoltaic  systems,” IEEE  Trans. Ind.  Electron. ,  vol.  62,  no.  9,  pp.  5549–5559,  2015,  doi: 10.1109/TIE.2015.2407854.
[6] E.  Owdplpl,  S.  Member,  I.  D.  Kdq,  and  S.  Member,  “0Rgxoh $ Ssolfdwlrq”.
[7] D.  Pilakkat  and  S.  Kanthalakshmi,  “Artificial  Bee  Colony  Algorithm for Peak Power Point Tracking of a Photovoltaic System under Partial Shading  Condition,” Proc.  2018  Int.  Conf.  Curr.  Trends  Towar. Converging  Technol.  ICCTCT  2018 ,  pp.  1–7,  2018,  doi: 10.1109/ICCTCT.2018.8551175.
[8] W.  B.  Pramono,  D.  A.  R.  Wati,  and  M.  V.  T.  Yadaka,  “Simulasi Maximum  Power  Point  Tracking  pada  Panel  Surya  Menggunakan Simulink  MATLAB,” Pros.  Semin.  Nas.  ReTII  ke-9  2014 ,  vol.  1,  pp. 176–183, 2015.
[9] I.  Winarno  and  L.  Natasari,  “Maximum  Power  Point  Tracker (MPPT) Berdasarkan  Metode  Perturb  and  Observe  Dengan  Sistem  Tracking Panel Surya Single Axis,” Umj , no. November, pp. 1–9, 2017.