Rancang Bangun Kendaraan Listrik Roda Tiga Bertenaga Surya Sebagai Kendaraan Niaga

## Aken Derisman, Zikri, Muhammad Ridha Fauzi
Program Studi Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Riau Jl. Tuanku Tambusai Ujung Pekanbaru, Riau, Indonesia
E-mail: akenderisman@umri.ac.id

## Abstract
Renewable energy is energy that is produced from energy resources that naturally will not run out or be quickly recovered and the process is sustainable if managed properly. This  solar energy can also be converted into electrical energy, solar cells are a source of electrical energy that utilizes sunlight as an energy source. . Solar panels or Photovoltaic (PV) is a technology that functions to directly convert or convert solar radiation into electrical energy. The enormous amount of energy generated from sunlight makes solar cells a very promising alternative energy source in the future. The use of solar energy to drive electric rickshaws is a topic of research. Electric  rickshaws  can  be  used  as  commercial  vehicles  or  to  transport  goods.  This  design  starts  from determining the specifications of the components to be used to testing the vehicle's mileage. From the test results, it is obtained that the distance data generated by electric tricycles without additional load is 32.2 km with a travel time of 2 hours 40 minutes. after being given an additional load of 60 kg for 20.1 km with a travel time of 2 hours and with a load of 80 kg the distance is 13 km with a travel time of 1 hour 50 minutes. This means that the heavier the load carried by the electric rickshaw, the closer the distance traveled will be.

## Keywords: Renewable energy, solar panels, electric rickshaws, commercial vehicles

## Abstrak
Energi terbarukan merupakan energi yang dihasilkan dari sumber daya energi yang secara alamiah tidak akan habis  atau  cepat  dipulihkan  dan  prosesnya  berkelanjutan  jika  dikelola  dengan  baik.  Energi  matahari  ini  juga dapat  dirubah  menjadi  energi  listrik,  Sel  surya  merupakan  suatu  sumber  energi  listrik  yang  memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber energi. Panel surya atau Photovoltaic (PV) adalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik secara langsung. Jumlah energi yang begitu besar yang dihasilkan dari sinar matahari membuat sel surya menjadi alternatif sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan. Penggunaan energi surya untuk menggerakkan Becak Listrik adalah menjadi topik pada penelitian. Becak listrik dapat bermanfaat untuk kendaran niaga atau angkut barang. Rancang bangun ini dimulai dari menentukan spesifikasi komponen yang akan digunakan sampai menguji jarak tempuh kendaraan tersebut, dari hasil pengujian didapat data Jarak tempuh  yang dihasilkan becak listrik tanpa beban tambahan sejauh 32,2 km dengan waktu tempuh 2 jam 40 menit, Sedangkan jarak tempuh becak lisrik setelah diberi beban tambahan 60 kg sejauh 20,1 km dengan waktu tempuh 2 jam dan dengan beban 80 kg jarak tempuh sejauh 13 km dengan waktu tempuh 1 jam 50 menit. Artinya semakin berat beban yang diangkut becak listrik maka akan semakin dekat jarak tempuh yang dihasilkan.
Kata kunci: Energi terbarukan, Panel surya, Becak listrik, Kendaraan niaga
1. Pendahuluan

## a. Latar Belakang
Energi  terbarukan  merupakan  energi  yang dihasilkan  dari  sumber  daya  energi  yang  secara alamiah  tidak  akan  habis  atau  cepat  dipulihkan  dan prosesnya  berkelanjutan  jika  dikelola  dengan  baik. Selain itu, penggunaan energi terbarukan juga diyakini lebih  ramah  lingkungan,  aman  dan  terjangkau  oleh masyarakat  karena  dapat  mengurangi  kerusakan lingkungan  dibandingkan  energi  non  terbarukan. Energi matahari ini juga dapat dirubah menjadi energi listrik,  Energi  matahari  sesungguhnya  merupakan sumber  energi  yang  sangat  menjanjikan  mengingat sifatnya  yang  berkelanjutan  serta  jumlahnya  yang
sangat  besar  [1].  Sel  surya  merupakan  suatu  sumber energi  listrik  yang  memanfaatkan  cahaya  matahari sebagai sumber energi. . Panel surya atau Photovoltaic (PV) adalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah atau  mengkonversi  radiasi  matahari  menjadi  energi listrik secara langsung. Jumlah energi yang begitu besar yang dihasilkan dari sinar matahari membuat sel surya menjadi  alternatif  sumber  energi  masa  depan  yang sangat menjanjikan.
b. Tujuan
1. Untuk  menentukan  berapa  jarak  tempuh kendaraan listrik setelah batrai/aki terisi penuh oleh panel surya
2. Untuk  menentukan  berapa  jarak  tempuh  dan torsi  yang  dihasilkan  kendaraan  listrik  saat
diberi beban tambahan (+60 dan +80 ) kg.
c. Tinjauan Pustaka
a. Energi
Energi  merupakan  sebuah  keharusan  yang dibutuhkan masyarakat. Meningkatnya jumlah penduduk  di  Indonesia  menjadikan  peningkatan penggunaan  energi,  dalam  hal  ini  peran  energi  tidak terbarukan  semakin  terancam,  sehingga  perlunya memanfaatkan  dan  memaksimalkan  potensi-potensi energi  baru  terbarukan  yang  ada  di  seluruh  wilayah Indonesia seperti panas bumi, energi air, energi angin, bioenergi (bioetanol, biodiesel, biomassa), energi arus laut, energi nuklir, dan energi surya [2].
b. Sel Surya
Sel  surya  atau  juga  sering  disebut fotovoltaik yang    mampu    mengkonversi  langsung        cahaya matahari    menjadi listrik.    Sel    surya    biasanya sebagai  pemeran    utama    untuk    memaksimalkan potensi    energy    cahaya    matahari    yang  sampai  ke bumi,  Panel  surya  atau Photovoltaic (PV)  adalah teknologi  yang  berfungsi  untuk  mengubah  atau mengkonversi  radiasi  matahari  menjadi  energi  listrik secara  langsung  [3].  Sel  Surya  diproduksi  dari  bahan semikonduktor yaitu silikon berperan sebagai insulator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor bila ada energi dan panas [4]. Sebuah  silikon sel surya adalah sebuah  diode  yang  terbentuk  dari  lapisan  atas  silikon tipe n ( silicon doping of “phosphorous ”), dan lapisan bawah silikon tipe p ( silicon doping of “boron”).
Gambar 1 . Diagram dari sebuah potongan sel surya (PV sel)
c. Brushless DC (BLDC )
Brusless  DC  BLDC motor  adalah  pilihan  ideal untuk  aplikasi  yang  memerlukan  keandalan  yang tinggi,  efisiensi  tinggi,  dan  tinggi  power-to  volume rasio [5].  Motor BLDC merupakan motor yang paling sering  digunakan  kendaraan  listrik  kelas  kecepatan menegah.  Motor  ini  tidak  lagi  menggunakan Brush/sikat.  Apabila  pada  motor Brushed  DC kumparan  beperan  sebagai  rotot,  pada  motor  BLDC magnet permanet yang beperan sebagai rotor. Sebagai pemindah  saat  eksekusi phase motor  BLDC membutuhkan  bantuan  Hall  sensor  untuk  mengetahui letak posisi magnet. Motor BLDC wajib menggunakan controller untuk dapat berputar, karena  membutuhkan pengolah data yang diberikan oleh hall sensor [6].
Gambar 2. Struktur Motor BLDC
Secara  umum,  Motor  BLDC  dianggap  motor  performa tinggi  yang  mampu  memberikan  torsi  pada  rentang kecepatan yang luas.Secara performa BLDC motor dapat menghasilkan torsi maksimal pada RPM yang rendah dan secara  bertahap  akan  menurun  seiring  meningkatnya RPM motor [7].
2. Metodologi
a. Penentuan spesifikasi komponen
Pelaksanaan  ini  ditujukan  untuk menentukan spesifikasi  motor  listrik,  panel  surya, controller motor, controller surya,  dan  baterai  yang    akan digunakan,  sehingga  sesuai  dengan  kinerja  yang diharapkan  dan  didapatkannya  hasil  akhir  yang maksimal.
b. Perakitan komponen
Perakitan  komponen  ini  meliputi;  Perakitan  motor listrik.  Perakitan  panel  surya.  Perakitan controller dan baterai.  Komponen-kompenen  yang  telah  di  buat,  di rangkai menjadi satu kesatuan kendaraan listrik tenaga surya.
c. Pengujian Pengisian baterai
Setelah  kendaraan  listrik  tenaga  surya  telah  selesai  di rangkai  lakukan    Pengujian  lama  waktu  pengisian baterai  oleh  panel  surya,  pengujian  baterai  dilakukan untuk  mengambil  data  berupa  arus  dan  tegangan terhadap waktu.
d. Pengujian jarak tempuh kendaraan
Setalah  bateraiterisi  penuh  oleh  panel  surya  maka dilanjutkan dengan pengujian jarak tempuh kendaraan, tujuan  pengujian  ini  adalah  mengetahui  seberapa  jauh jarak  tempuh  kendaraan  setelah  bateraiterisi  penuh, dengan asumsi massa beban standar (pengendara+berat kendaraan).pengujian selanjutnya adalah kinerja kendaraan,  pengujian  kenirja  kendaraan  ini  saat diberikan  beban  tambahan,  data  yang  diambil  berupa jarak tempuh kendaraan setelah diberi beban tambahan (+60 dan +80 kg).
e. Diagram alir penelitian
Gambar 3 . Diaram alir penelitian
3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  skema  proses  pengisian  baterai tersebut adapun tahapan hasil data pengujian melewati pross rancangan sebagai berikut :
a. Penentuan jenis dan spesifikasi komponen
1) Motor Listrik BLDC
Motor  listrik  BLDC  yang  digunakan  memiliki daya 500 watt, motor lsitrik ini cocok digunakan untuk kendaraan  roda  tiga  yang  bermuatan  sedang, spesifikasi motor listrik ini mampu mengangkat beban 400 kg, putaran 2750 Rpm dan torsi 1,8 N.m.
2) Baterai / Aki
Bateraiyang digunakan pada penelitian adalah 12 volt  45  Ampere,  sebanyak  3  unit  batrai,  bateraiini memiliki kapasitas sebesar 1.620 watt, sehingga secara teoritis mampu memutar motor listrik selama 3,24 jam. Rumus menghitung kapasitas baterai:
P = Vxi Daya = 36 x 45 = 1.620 watt Rumus menghitung waktu pemakaian baterai Waktu pemakaian = kapasitas baterai: Power listrik Waktu pemakaian = 1.620 : 500 = 3,24 jam
3) Panel Surya
Setelah  diketahui  daya  motor  listrik  dan bateraiyang  akan  digunakan,  selanutnya  menentukan kapasitas  panel  surya,  Panel  surya  yang  digunakan berkapsitas  100  Wp  sebanyak  1  lembar,  pemilihan kapasitas panel surya ini sesuai dengan daya / kapasitas 540 watt,  Rumus yang digunakan untuk menentukan kapasitas panel surya sesuai dengan beban pemakaian Kapasitas Panel 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 = 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 daya  : waktu optimal
sinar matahari Kapasitas panel surya = 540 watt : 5 jam = 108 Wp
b. Proses pembuatan rangka box
Tahapan awal dalam pembuatan rangka box becak adalah penentuan ukuran panel surya, yang mana panel surya  nantiya  sebagai  atap  dari box becak  tersebut, adapun  panjang  panel  surya  90  cm  dan  lebar  55  cm, ukuran ini sebagai dasar pembuatan lantai dan atap box. Setelah rangka box selesai tahap selanjutnya  membuat dudukan tempat baterai dan motor listrik dan controller. Dudukan  baterai  menyesuaikan  ukuran  bateraiyang digunakan, ukuran panjang x  lebar x t = 24 x 15 x 18 cm.
Gambar 4 . Proses pembuatan rangka box becak
c. Perakitan komponen pada kendaraan
Setelah  dudukan  tiap  komponen  selesai  dibuat, tahap  selanjutnya  pemasangan  komponen  pada kendaraan. Proses pemasangan dimulai dari pemasangan panel surya sebagai atap box, panel surya dibautkan  pada  dudukan  rangka  atap  dengan munggunakan  baut  dan  mur  10,  setelah  panel  surya terpasang  selanjutnya  pemasangan  solar charge controller pada  tiang box dekat  dengan driver ,  ini bertujuan untuk melihat kapasitas pengisian bateraioleh panel surya.
Pemilihan Jenis Kendaraan
Penentuan Jenis dan spesifikasi Komponen
Pembuatan dudukan komponen Pengujian Pengisian baterai Pengujian Jalan kendaraan Analisa Hasil Kesimpulan
Setelah  panel  surya  dan solar  charge  controller terpasang,  pasang  kabel  kelistrikan  dari  panel  surya menuju  ke  batrai,  lalu  bateraipasangkan  bateraipada dudukan  rangka  bagian  bawah,  dan  di  mur  bagian atasnya seabgai penahan batrai.

## Gambar 6 . Pemasangan baterai
Komponen  selanjutnya  yg  dipasang  adalah  motor listrik,  motor  listrik  diposisikan  di  bagian  samping bawah box, yg  dekat  ke  mesin,  tujuan  nya  adalah motor  listrik  tersebut  nantinya  akan  menggerakkan gear depan sepeda motor dan meneruskan putarannya ke  gear  bagian  belakang.  Setelah  motor  listrik terpasang  pada  dudukannya,  proses  terakhir  rangkai kelistrikan  motor  listrik  menuju  kontroler  dan  trotle gas untuk mengontrol kecepatan putaran motor listrik tersebut.
Gambar 7. Pemasangan motor BLDC
Gambar 8. Becak listrik yang sudah dirakit
d. Proses pengujian rancang bangun alat
1) Pengujian pengisian baterai
Pada  proses  pengujian  panel  surya  dilakukan untuk  mengetahui  nilai  tegangan  output  pada  panel surya. Panel surya yang digunakan memiliki spesifikasi yaitu 100WP. Tegangan output ini yang akan digunakan sebagai input sistem pengisian baterai pada sistem panel surya.  Pengujian  tegangan output panel  surya  seperti pada  gambar  14.  Pengujian  panel  surya  dilakukan selama  3  hari  (  1  baterai  per hari  )  dimulai  dari  pukul 10,00 pagi sampai pukul 15.00 siang,   Hasil pengujian panel surya seperti pada tabel 1. Tegangan output yang dihasilkan  panel  surya  memiliki  tegangan  DC  dan sangat bervariasi. Faktor cuaca atau kondisi cuaca yang tidak cerah  menyebabkan tegangan output panel surya menjadi lebih kecil. Kondisi panel surya yang tertutup sesuatu benda juga dapat menyebabkan tegangan output menjadi berkurang.
Gambar 9. Proses pengujian pengisian baterai
Tabel 1. Hasil pengujian pengisian baterai 1 No Time (wib) Output Voltage Hari / tanggal 1 10.00
6,5 Rabu / 23 November 2022 2
11.00
7,5
3 12.00 10,5 4 13.00 12 5 14.00 12,5 6 15.00 12,8
Tabel 2. Hasil pengujian pengisian baterai2 No Time (wib) Output Voltage Hari / tanggal 1 10.00 5,5 Sabtu / 26November 2022 2 11.00 7 3 12.00 9,5 4 13.00 11 5 14.00 11,5 6 15.00 12,3 Tabel 3. Hasil pengujian pengisian baterai3 No Time (wib) Output Voltage Hari / tanggal 1 10.00 6,5 Senin/ 25 November
2022
2 11.00 7,5
3 12.00 10,5 4 13.00 12 5 14.00 12,8 6 15.00 13,4
Berdasarkan tabel diatas, dilakukan pengujian terhadap 3 unit baterai selama 3 hari, dari hasil pengujian terlihat bahwa  pengisian  baterai  pertama  didapat  voltage maksimal 12,8 volt, pengujian pada bateraiyang kedua didapat  voltage  maksimal  12,3  volt,  dibaterai  kedua lebih  rendah  karna  cuaca  disaat  itu  kurang  panas, sehingga  kenaikan  voltage  nya  sedikit,  dipenguian baterai  ketiga  didapat  voltage  maksimal  13,4  volt, kenaikan  tegangannya  bisa  lebih  tinggi  karna mengikuti  sudut  cahaya  matahari,  sehingga  panasnya lebih maksimal.

## e. Hasil Pengujian Jalan Kendaraan
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh data hasil pengujian  jarak  tempuh  kendaraan  saat  bateraiterisi penuh,  pengujian  dilakukan  pada  kondisi  jalan  datar sekitaran  jalan  ahmad  dahlan  sukajadi  pekanbaru. Berdasarkan tabel 4 dapat terlihat hasil pengujian jalan becak listrik tanpa diberi beban tambahan.

## Tabel 4.
Hasil pengujian jalan kendaraan tanpa beban
Hari/ tanggal Jarak yg ditempuh (km)
Waktu
(jam) Kecepatan
(km/jam)
Kamis/1-12- 2022 32,2 02,40 13,41
Berdasarkan  tabel  4  diatas  didapat  Jarak  tempuh  yang dihasilkan  becak  listrik  tanpa  beban  tambahan  setelah bateraiterisi  penuh  oleh  panel  surya  adalah  32,2  km dengan waktu tempuh 2 jam 40 menit.
f. Hasil  pengujian  jalan  kendaraan  dengan  variasi beban tambahan Berdasarkan hasil
pengujian dengan menggunakan  variasi  beban  tambahan  didapat  hasil sebagai berikut :

## Tabel 5.
Hasil pengujian  jalan kendaraan menggunakan variasi beban
tambahan Hari/ tanggal Berat beban/muatan Jarak yg ditempuh (km) Waktu (jam) Kecepatan (km/jam) Kamis / 8-12- 2022 60 kg 20,1 02,00 10,05 Minggu / 11-12- 2022 80 kg 13 01,50 8,66
Berdasarkan tabel 5, dapat terlihat hasil pengujian jalan  kendaraan  saat  diberi  beban  tambahan  60  kg kendaraan  dapat  berjalan  sejauh  20,10  km  dengan waktu 2,00 jam dengan kecepatan 10,5 km/jam, dan saat diberi beban tambahan seberat 80 kg kendaraan hanya dapat berjalan sejauh 13 km dengan waktu tempuh 1,50 jam  dengan  kecepatan  8,66  km/jam,  dan  pengujian terakhir  dengan  beban  tambahan  100  kg  tidak  dapat dilakukan  karna  cuaca  yang  kurang  bagus  (mendung dan  sering  hujan)  sehingga  tidak  dapat  melakukan pengujian pengisian batrai.

## 4. Simpulan
Dari  hasil  pengujian  dan  pembahasan  data  yang diperoleh, mak dapat disimplkan sebagai berikut :
a. Jarak  tempuh  yang  dihasilkan  becak  listrik  tanpa beban  tambahan  setelah  bateraiterisi  penuh  oleh panel surya adalah 32,2 km dengan waktu tempuh 2 jam 40 menit.
b. Sedangkan jarak tempuh becak lisrik setelah diberi beban  tambahan  60  kg  sejauh  20,1  km  dengan waktu tempuh 2 jam dan dengan beban 8 kg jarak tempuh sejauh 13 km dengan waktu tempuh 1 jam 50 menit.
Artinya semakin berat beban yang diangkut becak listrik maka akan semakin dekat jarak tempuh yang dihasilkan.

## Daftar Pustaka
[1]  Imam  Kholiq.  (2015)  “Pemanfaatan  Energi Alternatif  Sebagai  Energi  Terbarukan  Untuk Mendukung  Subtitusi  BBM”,    Jurnal  IPTEK, Vol.19No. 2,Desember 2015.
[2] As  Sadad  Tsaqif  Rif’an,  Iswanto.  (2011)  Solar Cell  Technology  Role  in  Increasing  The Competitiveness of Small and Medium Enterprises,  Jurnal  Ilmiah  Semesta  Teknika,
Yogyakarta, 2011.
[3]   Yuli Prasetyo.(2021) Otomatisasi Sistem Pengisian  Baterai  Pada  Sistem  Tenaga  Surya, Jurnal  Geuthèë:  Vol.  04,  No.  03,  (Desember, 2021), pp. 153-159.
[4]   Mukhamad  Khumaidi  Usman,  (2020)  Nalisis Intensitas Cahaya Terhadap Energi Listrik Yang Dihasilkan  Panel  Surya.  Jurnal  POLEKTRO: Jurnal Power Elektronik, Vol.9, No.2,  2020
[5]  Vinod  Kr  Singh  Patel,  A.K.Pandey.(2013)
Modeling and Simulation of  Brushless DC
[6]    Purwadi  Agus,  Dozeno  Jimmy.(2013)  Heryana Nana,  Testing  Performance  of  10  kW  BLDC Motor  and  LiFePO4  Battery  on  ITB-1  Electric Car  Prototype,  Electrical  Power  Engineering, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2013.
[7]  Motor Using PWM Control Technique, International.Journal  of  Engineering  Research and Applications (IJERA), Vol. 3, Issue 3, May- Jun 2013, pp.612-620