Abstract  —  The  purpose  of  this  research  is  to  design  and implementation  Maximum  Solar  Power  Tracking  system  using photovoltaic  panel,  in  order  to  increase  solar  panel  efficiency  and power. Data collection is done for the condition in Semarang city. The result of the research is expected to be base in planning of solar power system in Semarang city, whether it is for light-ing lamp planning and for Solar Home System (SHS). This MPPT system design uses standard 180 degree servo motor to drive photovoltaic panel and control circuit using ATmega IC, while simulation using MATLAB program. Tracking is done by online tracking method by moving the photovoltaic panel to the radiation of the sun. Tracking simulation is done with step 20, 50 and  180  step.  The  average  of  voltage  generated  by  system  without tracking is 3.97 Volt while the average volt-age generated by tracking system  is  4.72  Volt.  Efficiency  between  system  without  tracking  and tracking system is 66.28% for tracking system and 78.78% for tracking system.
Keywords: MPPT,Solar Photovoltaic, Tracking.
Abstrak - Tujuan penelitian adalah merancang dan mengimplementasikan  sistem  Maximum  Solar  Power  Tracking menggunakan panel photovoltaic, agar dapat meningkatkan effisiensi panel  surya  dan  mendapatkan  daya  yang  maksimum.  Pengambilan data  dilakukan  untuk  kondisi  di  kota  Semarang.  Hasil  penelitian diharapkan  dapat  menjadi  dasar  dalam  perencanaan  sistem  PLTS  di kota  Semarang,  baik  itu  untuk  perencanaan  penerangan  lampu  jalan maupun untuk Solar Home System (SHS). Perancangan sistem MPPT ini  menggunakan  motor  servo  standart  180  derajat  untuk menggerakkan panel photo-voltaic dan rangkaian kontrol menggunakan  IC  ATmega,  sedangkan  simulasi  dilakukan  dengan program  MATLAB.  Track-ing  dilakukan  dengan  metode  tracking online  dengan  menggerakkan  panel  photovoltaic  terhadap  pancaran radiasi ma-tahari. Simulasi tracking dilakukan dengan step 20, 50 dan 180.  Rata-rata  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  sistem  tanpa tracking  adalah  3.97  Volt  sedangkan  rata-rata  tegangan  yang dihasilkan  oleh  sistem  tracking  adalah  4.72  Volt.  Effisiensi  antara sistem tanpa tracking dan sistem tracking adalah 66,28% untuk sistem tanpa tracking dan 78.78% untuk sistem tracking.
. Kata Kunci: MPPT, Solar Photovoltaic, Tracking.

## I. Pendahuluan
inar matahari yang sampai kepermukaan bumi dapat diubah menjadi  energi  listrik  menggunakan  panel photovoltaic (PV).  Permasalahan  yang  ditimbulkan  pada  penggunaan panel photovoltaic adalah  daya  keluaran  panel photovoltaic seringkali  tidak  maksimal  dari  daya  yang  dikeluarkan  oleh panel photovoltaic terutama pada kondisi radiasi matahari yang rendah. Selain itu, PV mempunyai karakteristik kurva V-I yang tidak linier dan mempunyai daya maksimum pada titik tertentu dengan koordinat V mpp dan I mpp yang disebut dengan Maximum Power Point (MPP) . Pada titik MPP , PV bekerja pada effisiensi maksimum dan menghasilkan daya keluaran yang paling besar.
MPP tergantung  dari  intensitas  radiasi  matahari  dan  suhu, dimana  intensitas  dan  suhu  matahari  tidak  pernah  konstan tergantung dari waktu dan kondisi cuaca [1]. MPPT (Maximum Power  Point  Tracker) digunakan  untuk  mencari  daya maksimum  ketika  terjadi  perubahan  cuaca  dan  menjaga  titik kerja panel photovoltaic agar selalu berada pada titik MPP[3]. Selain itu maximum solar power tracking system juga salah satu metode  untuk  mencari  posisi  panel photovoltaic terhadap pancaran  radiasi  matahari.  Keluaran  daya  dipengaruhi  oleh sinar matahari yang mengenai panel photovoltaic[2].
Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sebuah  desain  sistem MPPT dengan menggunakan metode tracking online agar dapat meningkatkan  effisiensi  energi  yang  dihasilkan  oleh  panel surya  dan  menghasilkan  daya  yang  maksimum.  Penelitian  ini akan diterapkan di kota Semarang. Perancangan sistem MPPT ini  menggunakan  motor  servo  untuk  menggerakkan  panel photovoltaic dan rangkaian control.
II. Sistem Tracking Panel Photovoltaic
Maximum  Power  Point  Tracking  (MPPT)  digunakan untuk menghasilkan nilai daya yang  optimum pada sistem PV. Tegangan  atau  arus  terminal  pada  PV  diatur  menggunakan sinyal  kontrol,  agar  sistem  PV  men-capai  kondisi  MPPT. Beberapa  metode  untuk  mencapai  kondisi  MPPT  telah dilakukan  yaitu  metode  of-fline,  metode  online  dan  metode hybrid[8][9]. Metode offline adalah  melakukan optimasi daya panel pho-tovoltaic berdasarkan pada tegangan ketika hubung terbuka  (Open  Circuit  Voltage)  dan  arus  ketika  dihub-ung singkat (Short Circuit Current). Metode offline dilakukan tanpa melakukan perputaran panel photo-voltaic atau disebut dengan pasif  tracking.    Metode  online  adalah  metode  yang menggunakan  beberapa  algortima  untuk  melakukan  optimasi daya  panel  photovoltaic  seperti  Perturbance  and  Observation, Ex-tremum-Seeking Control dan Incremental Conductance[6]. Metode  online  juga  dilakukan  dengan  melakukan  perputaran pada  panel  photovoltaic  atau  disebut  denga  aktif  tracking. Sedangkan  metode  hy-brid  dilakukan  dengan  menggunakan dua bagian yaitu offline tracking dan online tracking[5]. Sinyal kontrol  dihubungkan  pada  dua  bagian  dan  masing-masing bagian  memiliki  algoritma  yang  berdiri  sendiri.  Bagian  yang pertama  terdiri  dari  bagian  offline  yang  digunakan  untuk menentukan  kondisi  lingkungan  seperti  radiasi  matahari  dan temperature. Bagian kedua adalah bagian on line tracking.

## A.  Desain Sistem Tracking Panel Photovoltaic
Komponen  utama  yang  digunakan  untuk  melakukan tracking  panel  photovoltaic  adalah  Photovoltaic  so-lar  panel, baterai,  battery  charge  controller,  microcontroller,  rangkaian sinyal  conditioning,  motor  dan  driver  motor.  Blok  diagram secara  umum  untuk  tracking  panel  photovoltaic  ditunjukkan

## DESAIN DAN IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER SOLAR TRACKER MENGGUNAKAN PANEL PHOTOVOLTAIC DI KOTA SEMARANG
Harmini 1) , Titik Nurhayati 2)
1, 2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Semarang, Semarang Indonesia 50196 Jl. Soekarno Hatta Tlogosari, Semarang e-mail: harmini@usm.ac.id 1) , ttknur@usm.ac.id 2)
S
pada  gambar  1[9].    Panel  photovoltaic  yang  digunakan sebanyak  dua  unit  yaitu  panel  utama  yang  digunakan  sebagai sumber  utama  dari  semua  sistem  dan  satu  panel  digunakan sebagai  tracking  yang  berfungsi  untuk  mencari  daya maksimum. Ketika panel tracking menemukan titik maksimum dengan sudut tertentu maka panel utama akan  mengarah pada sudut tersebut.
Gambar 1.  Blok Diagram Sistem Tracking Panel Photovoltaic [9]
Blok  diagram  pada  gambar  1  menjelaskan  bahwa mikrokontroller  akan mengontrol motor  stepper  dan menggerakkan tracking cell dengan tujuan untuk mendapatkan titik  daya  maksimal  dari  panel  photovolta-ic.  Setelah menemukan  titik  maksimal  dengan  sudut  tertentu  maka  solar panel akan berputar sesuai dengan sudut yang telah ditemukan oleh  tracking  cell.  Solar  panel  akan  digunakan  untuk  mengisi baterai  sebagai  sumber  tegangan  dari  mikrokontroller  dan driver  motor.  Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sistem  tracking panel  photovoltaic  dengan  menggunakan  motor  servo  untuk menggerakkan  panel  photovoltaic  sehingga  tidak  diperlukan driver motor.

## B. Motor Servo
Driver  motor  servo  menggunakan  rangkaian  pada mikrokontroller karena menggunakan pulsa PWM ( Pulse Width Modulation ) untuk mengatur arah dan posisi motor servo, tidak seperti  motor  stepper yang  menggunakan driver sendiri untuk gerak  mengatur  motor  stepper.  Rangkaian  driver  motor  servo secara umum ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian Driver motor servo[10]

## III. Metode Penelitian
Lokasi  penelitian  adalah  di  Laboratorium  Konversi  Energi Listrik,  Teknik  Elektro,  Fakultas  Teknik  sebagai  tempat perancangan  dan  pengujian,  selanjutnya  akan  dilakukan pengujian  dilapangan.  Variabel  yang  diukur  berupa  nilai Tegangan dan Sudut kemiringan panel PV. Sudut  kemiringan di atur oleh putaran  motor servo, dimana  motor servo diputar dengan  beberapa  step  yaitu  20,  50  dan  180  step.  Setiap  step akan  diukur  nilai  tegangan  keluarannya,  sehingga  akan dihasilkan  level tegangan sesuai dengan banyaknya step.

## A. Model Penelitian
Model  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah pembuatan prototype sistem  MPPT.  Proses  pembuatan  alat berdasarkan pada blok diagram yang ditunjukkan pada Gambar 3. Blok diagram perencanaan sistem MPPT Photovoltaic terdiri dari panel PV, motor servo dan kontroler. PV-1 di tracking atau diputar  secara  terus-menerus  sebanyak  step  yang  ditentukan, apabila  PV-1  mendapatkan  tegangan  open  circuit  maximum pada sudut tertentu maka controller akan menggerakkan PV-2 untuk berputar sesuai dengan sudut yang telah ditemukan oleh PV-1 .
PV-1
Tracking Cell PV-2 PV Panel Signal Conditioning Motor Servo 1 Motor Servo 2 Microcontroller Gambar 3. Sistem MPPT photovoltaic yang digunakan
B. Rancangan  Penelitian
Rancangan penelitian  “Desain dan Implementasi Maximum Solar  Power  Tracking menggunakan  Panel Photovoltaic di Kota Semarang ” ditunjukkan pada Gambar 4.
Mulai Tracking PV- 1 ( 0 sd 180 step) Tegangan  = VOC Posisi/ Sudut kemiringan Selesai Yes Tidak Gambar 4. Rancangan Penelitian sistem MPPT
Motor servo akan  menggerakkan panel PV-1 dari  0 sd 200 step,  apabila  tegangan  yang  dihasilkan  PV-1  sama  dengan tegangan VOC ( Voltage Open Circuit ) PV maka titik tersebut adalah posisi atau sudut yang terbaik, apabila tegangan kurang dari VOC maka akan dilakukan tracking berikutnya. Tegangan open circuit (VOC) yang dihasilkan sebesar 10.8 Volt dengan spesifikasi  panel photovoltaic ditunjukkan  pada  Gambar  4. Sedangkan  motor  servo  yang  digunakan  adalah  motor  servo standart. Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah yaitu clockwise (CW) dan counter clockwise (CCW) dengan batasan sudut 180 derajat.

## IV. Hasil dan Pembahasan

## A. Hasil Pengujian Simulasi
Pengujian  simulasi  sistem  MPPT  dilakukan  dengan  cara memvariasi  nilai radiasi  matahari  yaitu 500  W/m 2 , 750 W/m 2 dan 1000  W/m 2 dan  men tracking panel  sebanyak  20, 50 dan 180  sample  atau    putaran  untuk  mendapatkan  tegangan  yang maksimal.  Putaran  panel  PV  dikendalikan  oleh  motor  servo dengan  putaran  180  derajat  sehingga  kalau  di tracking 20 sample maka perputaran sebesar 180 derajat dibagi 20 sample atau  sama  dengan  9  derajat.  Hasil  pengujian  dengan  putaran sebanyak 20 sample ditunjukkan pada Grafik 1.
Grafik 1. Hasil pengujian simulasi sistem MPPT dengan 50 Sample
Berdasarkan  Grafik 1 terlihat bahwa tegangan open circuit (VOC)  tertinggi  terdapat  pada  radiasi  matahari  1000  W/m 2 yaitu 5 volt sampai dengan 6 volt. Hal ini menunjukkan bahwa semakin  besar  radiasi  matahari  maka  tegangan open  circuit yang dihasilkan akan semakin besar. Panel PV Tracking (PV- 1) akan melakukan tracking terus menerus  untuk mendapatkan VOC  tertinggi,  terlihat  pada  radiasi  1000  W/m 2 panel  PV mencapai  VOC  tertinggi  pada  sudut  berturut-turut  yaitu  18 o , 81 o ,  90 o ,  108 o dan  180 o . Sudut  tersebut  yang  digunakan  oleh panel  PV  utama  (PV-2)  untuk  berputar.  Jadi  ketika  panel  PV
menemukan  VOC  maksimum  maka  panel  PV  utama  (PV-2) akan berputar. Pengujian juga dilakukan dengan jumlah sample 50  sehingga  sudut tracking nya  sebesar  180  derajat  dibagi  50 sample  sama  dengan  3.6  derajat.  Hasil  pengujian  simulasi  50 sample ditunjukkan pada Grafik 2.
Grafik 2. Hasil pengujian simulasi sistem MPPT dengan 50 Sample
Pengujian juga dilakukan dengan jumlah sample 180 sehingga sudut tracking nya sebesar 180 derajat dibagi 180 sample sama dengan  1  derajat.  Hasil  pengujian  simulasi  180  sample ditunjukkan pada Grafik 3

## Grafik 3 Hasil pengujian simulasi sistem MPPT dengan 180 Sample
Grafik  2  dan  Grafik  3  menunjukkan  bahwa  ketika  radiasi mencapai  maksimum  maka panel PV  memiliki  nilai tegangan yang paling tinggi sehingga bisa menghasilkan daya yang lebih besar bila dibandingkan dengan radiasi yang lebih rendah yaitu 500 W/m 2 dan 750 W/m 2

## B. Hasil Pengujian di Lapangan
Pengujian  tanpa tracking dilakukan  pada  tanggal  27  Juli 2017  mulai  jam  09.00  sampai  dengan  jam  14.00  dengan mengukur  keluaran  panel Photovoltaic setiap  30  menit  sekali sehingga ada 11 titik pengukuran, sedangkan pengujian sistem MPPT  dilakukan  tanggal  30  Juli  2017  mulai  pukul  09.00 sampai  dengan  14.00  dengan  asumsi  kondisi  radiasi  matahari pada  tanggal  27  dan  30  Juli  2017  adalah  sama  dlamaan  pada jam tersebut dianggap radiasi maksimum terjadi selama 5 jam dalam sehari. Gambar 5 adalah pengujian di lapangan.
Desain dan Implementasi Maximum Power Solar Tacker Menggunakan Menggunakan Panel PhotoVoltaic di Kota Semarang
Gambar 5. Pengujian Sistem MPPT dilapangan
Pengujian dilakukan dengan men tracking sebanyak 9 sample yang artinya setiap tracking akan bergerak sebesar 180 derajat  dibagi  9  sample  yaitu  20  derajat.  Ketika  PV tracking menemukan  tegangan  maksimum  maka  sudut  tersebut  akan menjadi referensi bagi panel PV utama, panel PV utama akan berputar  pada  sudut  tersebut.  Sebagai  contoh  ketika  PV tracking dalam 9 sample menemukan tegangan maksimal pada sample ke-2 maka main PV akan bergerak sebesar 40 derajat, kemudian  pada  pada  sample  ke  9  menemukan  titik  maksimal lagi maka PV utama akan bergerak mengarah sudut 180 derajat. Pengukuran  sistem tracking dilakukan  secara  online  artinya nilai tegangan  langsung  bisa direkam oleh Laptop. Gambaran perubahan  sudut  atau  step  sudut  dalam  satu  putaran  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Step sudut dalam satu putaran Jumlah Step Sudut 0 0 1 20 2 40 3 60 4 80 5 100 6 120 7 140 8 160 9 180
Hasil pengujian dilapangan ditunjukkan pada Tabel 2 dan  Grafik  4.    Tegangan  yang  dihasilkan  bervariasi  dari tegangan  2.5  volt  sampai  dengan  5  volt.  Tegangan  tertinggi yang  dicapai  oleh  sistem  tanpa tracking adalah  4.7  volt sedangkan sistem dengan tracking mencapai 5 volt.
Tabel 2 Tegangan  yang dihasilkan sistem tanpa tracking dan sistem tracking MPPT
Jam Tegangan (Volt) Tanpa Tracking Tracking 9:00 2,5 4 9:30 2,75 4,3 10:00 3 4,5
Jam Tegangan (Volt) Tanpa Tracking Tracking 10:30 3,7 4,5 11:00 4 5 11:30 4,5 5 12:00 4,7 5 12:30 4,7 5 13:00 4,7 5 13:30 4,7 5 14:00 4,5 4,7
menghasilkan  tegangan  yang  lebih  besar  dari  pada  sistem tanpa tracking. Tegangan yang dihasilkan juga cenderung stabil karena  panel  PV  akan  terus  mene-rus  mencari  tegangan  yang maksimum.  Rata-rata  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  oleh sistem  tanpa  tracking  adalah  3.97  Volt  sedangkan  rata-rata tegangan yang dihasilkan oleh sistem tracking adalah 4.72 Volt. Effisiensi antara sistem tanpa tracking dan sistem tracking jika dilihat  nilai  tegangan  open  circuit  dan  mengabaikan  nilai arusnya adalah 66,28% untuk sistem tanpa tracking dan 78.78% untuk sistem tracking. Nilai effisiensi didapatkan dari nilai rata- rata  tegangan  keluaran  dibagi  dengan  tegangan  open  circuit panel PV yaitu 6 Volt.

## V. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Sistem Maximum Point Solar Tracker dirancang dengan menggunakan  motor  servo  dan  controller,  sistem  dapat melakukan tracking untuk  terus  menerus  mencari tegangan maximum open circuit.
2. Rata-rata nilai tegangan yang dihasilkan oleh sistem tanpa tracking adalah  3.97  Volt  sedangkan  rata-rata  tegangan yang dihasilkan oleh sistem tracking adalah 4.72 Volt.
3. Effisiensi  antara  sistem  tanpa tracking dan  sistem tracking jika  dilihat  nilai  tegangan  open  circuit  dan mengabaikan  nilai  arusnya  adalah  66,28%  untuk  sistem tanpa tracking dan 78.78% untuk sistem tracking

## DAFTAR PUSTAKA
Akhiro Oi, 2002, ” Design and simulation of photovoltaic water pumping  system, ”presented  to  the  Faculty  of  California Polytechnic State University.
Chang,  Yuen-Haw,  and  Chang,Chia-Yu,  2010,  “Maximum Power  Point  Tracker  of  PV  System  by  Scalling  Fuzzy Control”, Proseding IMECS, hongkong, March Gradi dkk, 2005,” A MPPT Algorithm For Single Phase Single Stage Photovoltage Converter ”,Dept.Of  Electrical Engineering University of Bologna.
Harmini, 2010, “Optimasi dan implemetasi MPPT ( Maximum Power Point  Tracker )  DC-DC  Converter  pada  sistem photovoltaic ”, Department of Electrical Engineering, Universitas Semarang
PV Tracking Main PV Kontroller
Harmini,  Nurhayati,  2012,  “Implementasi  MPPT  ( Maximum Power  Point  Tracker )  pada  sistem  PV  ( Photovoltaic )”, Department  of  Electrical  Engineering,  Universitas Semarang.
Harmini,  Nurhayati,  2014  “Implementasi  Inverter  dan  MPPT ( Maximum Power Point Tracker ) pada sistem On Grid PV ( Photovoltaic )”,  Department  of  Electrical  Engineering,
Universitas Semarang.
Harmini,  Nurhayati,  2015  ”Optimasi  MPPT  pada  sistem  PV menggunakan  algoritma

## Incremental  Conductance”,
Prosiding  Information  Technology  and  its  Application Towards the Implementation of Green Technology” The 1 st Conference on Information Technology, Computer and Electrical  Engineering  (CITACEE  2013),  ISSN:2338- 5152
Harmini,  Nurhayati,  2013  “Aplikasi  MPPT  –  Fuzzy  Logic Control (FLC) untuk pembangkit terdistribusi pada sistem on  grid  PV  (Photovotaic)”,  Jurnal  Pengembangan Rekayasa dan Teknologi, Vol 15, No 2,ISSN 1410-9840. Jiang, dkk 2005, ” Maximum Power Tracking for Photovoltaic
Power System ,”Journal of Science
and Engineering,vol.8,No 2,pp.147-153(2005). D.C Riawan, Nayar, 2008 ” Design and Implemantation of P-I based MPPT scheme for PV modules Operated on Wide Temperatur  Range ,”  Department  of  Electrical  & Computer Engineering, Curtin University of Technology Australia Frankly,  2013”Simulation  of  a  Sun Tracking Solar  Power System”, 120 th ASEE Annual  Conference  & Exposition, June 23-26,2013 S.Saravanan, Ramenh Babun,”Maximum power point tracking algorithms for photovoltaic system-A review”, Renewable and  sustainable  energy  reviews,  Volume  57,  may 2016,pages 192-204. http//desain-sistem.blogspot.co.id/2017/03/Aplikasi motor servo pada mikrokontroller.html diakses pada 27 Juli 2017 pukul 00.15