e-ISSN  2549-3701

## Simulasi Perancangan Solar Tracker Pada Pembangkit Listrik Wind-Solar
Dani Suryana Setiyawan 1 , Djuniadi 2 , Esa Apriaskar 3 123 Universitas Negeri Semarang e-mail: danisuryana@students.unnes.ac.id 1 , djuniadi@mail.unnes.ac.id 2 , esa.apriaskar@mail.unnes.ac.id 3
Diterima: 07-01- 2021 Disetujui: 03-07- 2021                     Diterbitkan: 31-08-2021

## Abstract
The  research  was  conducted  to  explain  how to  design  a  simulation  of  Solar  tracker  on  Wind-Solar  hybrid technology.  The  simulation  were  carried  out  with  proteus  software  simulation.  Solar  tracker  has  four  LDR sensors and an Arduino Uno Microcontroller which assist the Solar tracker to estimating position of the sun to use a servo motor for solar cell movement. For the result, When the upper light intensity (LDR 1 and LDR 2) is greater than the bottom (LDR 3 and LDR 4), solar cell will move upwards, and vice versa. When the light intensity of the left (LDR 1 and LDR 3) is greater than the right (LDR 2 and LDR 4), solar cell will move to the left, and vice versa. From the research, it could concluded that Solar Tracker can be applied to Wind-Solar technology solar cells.
Keywords : Solar Cell, Wind Solar, Solar Tracker

## Abstrak
Penelitian  ini  dijalankan  untuk  membahas  tentang  simulasi  perancangan  solar  tracker  pada  teknologi pembangkit  listrik Wind-Solar.  Simulasi  perancangan  akan menggunakan  perangkat  lunak  proteus.  Solar tracker  akan  memiliki  empat  buah  sensor  LDR  dan  sebuah  microcontroller  Arduino  Uno  yang  akan membantu  memperkirakan  posisi  matahari.  Penggerak  solar  cell  menggunakan  motor  servo.  Hasil  yang didapatkan adalah Solar cell berhasil melewati 4 tahap pengujian, yakni dari arah Atas, Bawah, Kanan, dan Kiri. Saat Intensitas cahaya bagian atas (LDR 1 dan LDR 2) lebih besar dari bagian bawah (LDR 3 dan LDR 4), Solar cel akan bergerak ke atas, dan sebaliknya. Saat Intensitas cahaya bagian kiri (LDR 1 dan LDR 3) lebih  besar  dari  bagian  kanan  (LDR  2  dan  LDR  4),  Solar  cel  akan  bergerak  ke  kiri,  dan  sebaliknya. Kesimpulan  dari  peneltiian  iniadalah  bahwa  Solar  Tracker  dapat  diaplikasikan  pada  Solar  cell  teknologi Wind-Solar.
Kata kunci : Solar cell, Wind Solar, Solar Tracker

## Pendahuluan
Indonesia adalah negara tropis yang terdiri dari dua musim, yakni musim penghujan dan musim panas. Pada saat memasuki musim panas, matahari akan nampak terang hampir sepanjang hari setiap harinya, namun saat memasuki musim penghujan cuaca hampir mendung setiap harinya dan akan banyak hembusan angin datang. Hal ini berarti penggunaan solar cell hanya akan effektif selama  sekitar  enam  bulan  yakni  pada  saat  musim  panas.  Sedangkan,  pada  saat  memasuki musim penghujan solar cell tidak akan terlalu effektif karena sinar matahari hampir selalu tertutup oleh awan. Oleh karena itu, perlu dirancang sebuah teknologi pembangkit rumahan yang mampu bekerja effektif di musim panas dan musim penghujan.
Tujuan penelitian ini adalah melakukan simulasi perancangan solar tracker pada teknologi pembangkit  listrik  Wind-Solar.  Simulasi  perancangan  akan  menggunakan  perangkat  lunak
e-ISSN      2549-3701
proteus. Teknologi ini juga diharapkan dapat mendukung pengembangan teknologi bersih yang ramah lingkungan di Indonesia.

## Studi Pustaka
a. Sistem Embedded
Sistem  Embedded  adalah  sebuah  sistem  tertanam,  Sistem  tertanam  yang  dimagsud  adalah bahwa ada sebuah sistem pemrosesan yang ditanamkan pada suatu produk. Sistem Embedded ini hanya didesain untuk melakukan satu pekerjaan saja, tidak didesain untuk general purpose (Adijarto  2020).Artikel  ini  membahas  tentang  membangun  sebuah  sistem  embedded  yang bekerja  untuk  mencari  arah  datangnya  sinar  matahari  dan  menggerakan  solar  cell  ke  arah datangnya sinar matahari. Sistem ini menggunakan microcontroller berupa Arduino Uno sebagai pusat pemprosessan data yang ada.
Arduino  Uno  adalah  sebuah  microcontroller  yang  cukup  banyak  digunakan. Microcontroller ini memiliki 6 pin analog input serta 14 pin input/output (Oby 2020).
Gambar 1. Arduino Uno
e-ISSN      2549-3701
b. Prinsip Helical dan Vertical Axis Wind Turbine
Wind  Tubine adalah  teknologi  pembangkit  listrik  yang  memanfaatkan  energi  kinetik  dari hembusan  angin  untuk  menggerakan  rotor  generator  hingga  akhirnya  terbentuk  energi  listrik. Energi  listrik  ini  yang  nantinya  akan  di  simpan  pada  batterai. Helical  wind  turbine memiliki  titik berat  yang  seimbang  dan  merata  di  semua  sisinya  jika  dibandingkan  dengan Wind  Turbine Horizontal Axis . Untuk penempatannya pun terbilang sederhana karena bentuknya yang ramping seperti  tabung  sehingga  tidak  perlu  tempat  selebar wind  turbine  horizontal  axis . Helical  wind turbine juga lebih konsisten dalam menghasilkan listrik juga dibandingkan dengan Wind turbine Hawt . Hal tersebut disebabkan karena Wind turbine ini dapat menerima angin dari segala arah berbeda (Hasan, Hantoro, and Nugroho (2013), Wang (2015)) dengan tipe horizontal axis yang memerlukan waktu penyesuaian sudut blade sebelum mencapai tenaga maksimal.
Gambar 2. Horizontal Axis Wind Turbine (Kiri), Vertical Axis Wind Turbine (Kanan) Sumber : (Hasan, Hantoro, and Nugroho 2013) (Wang 2015)

## c. Solar Cell
Solar Cell adalah salah satu dari contoh pengembangan energi bersih yang banyak digunakan saat  ini.  Dengan  memanfaatkan  cahaya  matahari  yang  merupakan  sumber  energi  terbarukan, maka  ketersedia  sumber  tenaga solar  cell tidak  perlu  di  khawatirkan. Solar  cell merupakan Sebuah  teknologi  pembangkit  yang  memanfatkan  efek  Photovoltaic.  Efek  Photovoltaic  akan timbul saat ada dua elektroda  yang dihubungkan dengan sistem cair maupun padatan terkena foton matahari dengan kondisi tertentu. Arus listrik akan tercipta saat energi foton matahari yang mengenai  solar  cell  berhasil  membebaskan  elektron  sehingga  elektron    yang  berada  pada sambungan  P  dan  N  mengalir.  Untuk  saat  ini  penerapan  solar  cell  banyak  di  tempatkan  pada area waduk PLTA dan lampu mandiri penerangan jalan. (Kho, n.d.) .
Gambar 3. Solar cell
Sumber : https://teknikelektronika.com

## d. Pergerakan Semu Matahari
Pergerakan  semu  harian  matahari  adalah  sebuah  peristiwa  yang  membuat  seolah  matahari mengintari bumi, terbit dari timur dan terbenam di barat.  Selain sebagai pergerak semu harian yang membuat matahari seolah bergerak dari timur menuju barat, ada juga gerak semu tahunan yang dilakukan matahari, gerak ini akan menyebabkan posisi matahari seolah bergerak dari utara menuju  selatan  dan  sebaliknya  setiap  tahunnya.  Hal  ini  membuat  sollar  cell  harus  bisa beradaptasi dengan darimana arah datangnya cahaya matahari. (Latief 2019)
Gambar 4. Pergerakan Semu Tahunan Matahari

## e. Light Dependant Resistor (LDR)
LDR tergolong sebuah resistor,  yang membuatnya istimewa adalah karena resistansinya  yang akan berubah tergantung pada seberapa besar intensitas cahaya disekitar yang masuk ke sensor LDR. Semaikin besar/banyak intensitas cahaya yang mengenai atau masuk ke dalam LDR maka akan semakin kecil nilai resistansinya, dan sebaliknya.(Rasyid 2019) .
e-ISSN      2549-3701

## Gambar 5. Sensor LDR

## f. Proteus
Proteus adalah sebuah perangkat lunak yang sering digunakan dalam bidang kelistrikan. Proteus memiliki  komponen  yang  lengkap  dan  mudah  digunakan  untuk  simulasi.  Didalam  proteus  kita dapat  melakukan  simulasi  mikrokontroller  Arduino  dengan  terlebih  dahulu  menambahkan pustaka  arduino  ke  dalam  proteus.  Setelah  pustaka  arduino  ditambahkan  kita  dapat mensimulasikan  arduino  di  dalam  proteus.  Simulasi  Arduino  dapat  dilakukan,  apabila library Arduino telah ditambahkan ke proteus. Setelah Compile kode pada aplikasi arduino, akan muncul file ” ino.hex “ file inilah yang nantinya akan di eksekusi software proteus. (Andasto 2020) .

## Metodologi
Desain dan Pengujian menggunakan bantuan perangkat lunak simulasi yakni Proteus.

## a. Langkah Kerja
Ada beberapa langkah kerja yang dilakukan pada penelitian ini sesuai dengan rumusan masalah yang ditetapkan. Adapun langkah kerja tersebut diantaranya:
1.  Penambahan Pustaka Arduino di dalam Pustaka Proteus.
2.  Buat desain simulasi pada proteus.
3.  Melakukan Pemprograman Arduino pada Arduino IDE.
4. Compile program code.
5. Setelah berhasil import file “ .ino.hex ” hasil compile komponen arduino pada proteus.
e-ISSN      2549-3701

## b. Desain Bangun Pada Proteus
Hasil desain bangun melalui aplikasi Proteus tampa pada gambar berikut.
Gambar 6. Desain Bangun Pada Proteus

## Hasil dan Pembahasan

## a. Kode Arduino
Kode arduino yang sudah ditulis tampak pada gambar berikut.
Syntax 1 Penyataan Variabel
Syntax 2 Void Setup dan Void loop 1
Syntax 3 Void loop 2

## b. Hasil Simulasi
Berdasarkan percobaan dengan software proteus  didapat beberapa data  arah dan posisi  LDR sebagai berikut:
Keterangan: LDR 1 = -88,5 dan LDR 2 = +90
Gambar 7. Kondisi Mula-mula solar cell
Keterangan: LDR 1 = -23,7 dan LDR 2 = +90
Gambar 8. Test Vertikal Atas
Keterangan: LDR 3 = -90 dan LDR 4 = +90
Gambar 9. Uji Vertikal Bawah
Keterangan: LDR 1 = -88,5 dan LDR 3 = -51,4
Gambar 10. Uji Horizontal Kiri
Keterangan: LDR 2 = -88,5 dan LDR 4 = +90
Gambar 11. Uji Horizontal Kanan

## c. Pembahasan
Data data telah didapat dari proses simulasi. Gambar 7 – 11 merupakan tahapan proses simulasi dari kondisi awal dan saat pengujian. Gambar 6 adalah kondisi awal simulasi dimana LDR belum dikenakan cahaya sedikitpun,dan sumbu (Vertikal ; Horizontal) solar cell berada pada titik (-88.5 ; +90). Kondisi saat pengujian sebagai berikut:
1.  Vertikal Atas
Perhatikan gambar 8, LDR 1 dan LDR 2 diberi cahaya dengan intensitas sama. Hasilnya,  Servo  vertikal  berubah  dari  -88.5  menuju  -23.7  sedangkan  servo horizontalnya tetap berada pada +90.
2.  Vertikal bawah
Perhatikan gambar 9, LDR 3 dan LDR 4 diberi cahaya dengan intensitas sama. Hasilnya,  Servo  vertikal  berubah  dari  -88.5  menuju  -90.0  sedangkan  servo horizontalnya tetap +90.
e-ISSN      2549-3701

## 3.  Horizontal Kiri
Perhatikan gambar 10, LDR 1 dan LDR 3 diberi cahaya dengan intensitas sama. Hasilnya, Servo Horizontal berubah dari +90 menuju -51.4 sedangkan servo Vertikal tetap berada pada -88.5.
4.  Horizontal Kanan
Perhatikan gambar 11, LDR 2 dan LDR 4 diberi cahaya dengan intensitas sama. Hasilnya,  Servo  Horizontal  tidak  berubah  dan  servo  Vertikalnya  tetap  berada  pada 88.5 .

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  simulasi  dapat  disimpulkan  bahwa  Solar  cell  berhasil  melewati  4  tahap pengujian, yakni dari arah Atas, Bawah, Kanan, dan Kiri. Saat Intensitas cahaya bagian atas (LDR 1 dan LDR 2) lebih besar dari bagian bawah (LDR 3 dan LDR 4), Solar cell akan bergerak ke atas, dan  sebaliknya.  Saat  Intensitas  cahaya  bagian  kiri  (LDR  1  dan  LDR  3)  lebih  besar  dari  bagian kanan (LDR 2 dan LDR 4), Solar cell akan bergerak ke kiri, dan sebaliknya. Solar Tracker dapat diaplikasikan pada Solar cell teknologi Wind-Solar .

## Referensi
.Adijarto, Waskita. (2020). Pengertian Sistem Embedded.” 2020.
https://kv.stei.itb.ac.id/display/EL4121T2020/Pengertian+Sistem+Embedded.
Andasto, Tatyantoro. (2020). Simulasi Kontrol Motor Servo Menggunakan Arduino. https://www.youtube.com/watch?v=comDRVHUKYA&t=327s. Hasan, Ola Dwi Sandra, Ridho Hantoro, and Gunawan Nugroho.( 2013). Studi Eksperimental
Vertical Axis Winmd Turbine Tipe Savonius Dengan Variasi Jumlah Fin Pada Sudu.
Jurnal Teknik POMITS 2 (2): 350 –55. Kho, Dickson. n.d. “Pengertian Sel Surya (Solar Cell) Dan Prinsip Kerjanya.”
https://teknikelektronika.com/pengertian-sel-surya-solar-cell-prinsip-kerja-sel-surya/. Latief, Karwati Putu. (2019) . “Gerak Semu Matahari, Penyebab Cuaca Panas Ekstrim Di Indonesia.” 2019. https://www.harapanrakyat.com/2019/10/gerak-semu-matahari/. Oby, Zamisyak. (2020) . “Penjelasan Bagian Dan Pin Arduino Uno.”
http://kelasarduino.com/penjelasan-bagian-dan-pin-arduino-uno/. Rasyid, Abdurrahman.(2019) . “Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor). Wang, Ting. (2015). The Design of Charging Controller in Wind-Photovoltaic Hybrid Power Generation System, ” no. Cmes: 402–4.
A. Ndiaye, C. M. F. Kébé, V. Sambou, and P. A. Ndiaye. (2014). Development of a Charge Controller Dedicated to the Small Wind Turbine System,. Energy Environ. Res. , 4(3), 68 – 77, doi: 10.5539/eer.v4n3p68.
M. K. Johari, M. A. A. Jalil, M. Faizal, and M. Shariff. (2018). Comparison of horizontal axis wind turbine ( HAWT ) and vertical axis wind turbine ( VAWT ), 74, 74 –80, doi: 10.14419/ijet.v7i4.13.21333.
M. Alsayid, A. Alramadhan, M. Alwesmi, M. Almansoor, and A. Alnaseer, (2016). Department of Mechanical Engineering Senior Design Project Report Helical Wind Turbine,
P. K. Das, M. C. Lavanya, K. Boopathi, and G. Giridhar. (2016). Wind Wind - Solar Hybrid Energy Production Analysis Report,
T. Abrar, Q. Mary, M. Shabbir, S. Salman, and O. Siddiqui. (2016). Wind & Solar Renewable Energy , doi: 10.13140/RG.2.1.2863.3203. S. Anglistia. (2018). Prototype Sistem Pelacakan Sinar Matahari Pada Sistem,n. publikasi et al.,
e-ISSN      2549-3701
“prototype kendali otomatis penerangan taman , N. N. Hamidah. (2017). Solar Tracker . https://create.arduino.cc/projecthub/nafianh/solar- tracker-a71f8e?ref=user&ref_id=248225&offset=0 Riouch, T, A Alamery, and C Nichita. (2015) . “Control of Battery Energy Storage System for Wind Turbine Based on DFIG during Symmetrical Grid Fault Control of Battery Energy Storage System for Wind Turbine Based on DFIG during Symmetrical Grid Fault.” In , 13– 18.