Jurnal Energi Baru & Terbarukan, 2023, Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15
Received : 25 Juni 2023 Accepted : 18 September 2023 Published : 25 Oktober 2023
Copyright: © 2022 by the authors. Jurnal Energi Baru dan Terbarukan (p-ISSN: 2809-5456 and e-ISSN: 2722-6719 ) published by Master Program of Energy, School of Postgraduate Studies. This article  is an open access article distributed under the terms and condition of the Creative Commons Attribution- ShareAlike 4.0 International License (CC BY-SA 4.0).

## PENGARUH KONTROLER MAXIMUM POWER POINT

## TRACKING (MPPT) TERHADAP EFISIENSI DAYA VERTICAL AXIS WIND TURBINE (VAWT) TIPE SAVONIUS

## DUA SUDU
Catur Wardana 1 , Ir. Soeadgihardo Siswantoro 1 , MT., Dr. Sugiyanto, S.T., M.Eng. 1
1 Departemen Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Indonesia;
Email  : caturwardana@mail.ugm.ac.id (C.W), soeadgihardo@ugm.ac.id (S.S), sugiyanto_t@ugm.ac.id (S);

## Abstrak : Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kontroller Maximum Power
Point Tracking (MPPT) terhadap efisiensi daya turbin angin sumbu vertikal (VAWT) tipe Savonius dua sudu  dimensi  diameter  0.9  m  dan  tinggi  1  meter  dengan  bahan  bilah  pelat  stainless  stell  1  mm. Kontroller  MPPT  diaplikasikan  pada  turbin  angin  Savonius  dua  sudu  untuk  menjaga  turbin  angin beroperasi  pada  titik  daya  maksimumnya.  Kontroller  MPPT  yang  digunakan  adalah  tipe  Perturb  & Observe Penelitian dilakukan membandingkan keluaran daya turbin angin savonius dua sudu pada saat sistem MPPT tidak aktif dan pada saat MPPT aktif dengan tiga variasi pembebanan dengan resistor berukuran 470 ohm, 560 ohmm dan 1000 ohm. Penelitian dilakukan dengan memberikan tiga variasi dorongan angin pada  bilah turbin berkecepatan 4.9 m/s, 5.8 m/s, dan 6.4 m/s. Pada pengujian tanpa menggunakan MPPT menghasilkan rata-rata daya 0.199 watt dan menggunakan MPPT menghasilkan rata-rata daya 0.620 watt. Hasil penelitian menunjukkan rata-rata selisih daya adalah 0.421 watt atau naik  sebesar  317.713  %.  Kenaikan  efisiensi  daya  turbin  rata-rata  adalah  2.331%  jika  dibandingkan dengan perhitungan daya maksimal turbin angin savonius dua sudu berdasarkan perhitungan. Rata- rata koefisien daya (Cp) turbin angin savonius dua sudu tanpa menggunakan MPPT dan menggunakan MPPT  masing  masing  adalah  0.159  %  dan  0.509  %,  sehingga  MPPT  memiliki  pengaruh  positif dikarenakan terjadi kenaikan koefisien daya rata-rata sebesar 0.350%.

## Kata Kunci : Energi Baru Terbarukan, Turbin Angin Savonius, MPPT
Abstract : The purpose of this research is to determine the effect of Maximum Power Point Tracking (MPPT) controller on the power efficiency of a two-bladed Savonius vertical axis wind turbine (VAWT) with a dimensional diameter of 0.9 m and a height of 1 meter, using 1 mm thick stainless steel plate blades. The MPPT controller is applied to  the  two-bladed Savonius wind turbine to  maintain its  operation at the maximum power point. The Perturb & Observe type MPPT controller is used in the study to compare the power output of the Savonius wind
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
turbine when the MPPT system is inactive and when it is active, with three variations of load using resistors of 470 ohm, 560 ohm, and 1000 ohm. The research is conducted by subjecting the turbine blades to three variations of wind thrust at speeds of 4.9 m/s, 5.8 m/s, and 6.4 m/s. The testing without using MPPT resulted in an average power of 0.199 watt, while using MPPT resulted in an average power of 0.620 watt. The research findings indicate an average power difference of 0.421 watt, representing an increase of 317.713%. The average power efficiency of the turbine increased by 2.331% compared to the calculated maximum power of the two-bladed Savonius wind turbine. The average power coefficient (Cp) of the two-bladed Savonius wind turbine without MPPT and with MPPT is 0.159% and 0.509%, respectively, indicating a positive effect of MPPT as it led to an average increase in power coefficient of 0.350%.
Keywords : Renewable Energy, Savonius Wind Turbine, MPPT

## 1. Pendahuluan
Energi bayu adalah salah satu sumber energi terbarukan yang digunakan untuk pembangkit listrik  (Fadila  et  al.,  2019).  Turbin  angin  digunakan  untuk  mengubah  energi  bayu  menjadi  energi mekanik yang kemudian digunakan untuk menghasilkan energi listrik melalui generator (Fauzi et al., 2019). Terdapat dua jenis turbin angin yaitu Horizontal Axis Wind Turbine (HAVT) dan Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) (Trifiananto et al, 2022). Turbin angin tipe Savonius adalah jenis turbin VAWT tertua yang memiliki poros vertikal dan menerima aliran angin dari segala arah  (Tawakal & Siregar, 2020). Turbin ini mudah dirawat dan cocok untuk kondisi angin rendah (Hidayat & Surbaki, 2021). Namun, turbin Savonius memiliki koefisien daya yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis turbin lainnya, dengan koefisien daya sebesar 15% pada Tip Speed Ratio (TSR) ≈ 0.8 (Sahim et al., 2018).
Untuk meningkatkan efisiensi daya yang dihasilkan, perlu dilakukan improvisasi pada desain rotor  turbin  angin.  Namun,  penelitian  sering  hanya  berfokus  pada  perubahan  desain  rotor  tanpa mempertimbangkan  komponen  lain  seperti  gearbox,  generator,  sistem  kontrol,  dan  unit  pendukung tambahan (Hau, 2013). Salah satu komponen penting dalam turbin angin adalah kontroller Maximum Power  Point  Tracking  (MPPT),  yang  digunakan  untuk  menjaga  daya  keluaran  turbin  angin  tetap maksimum  (Arief  &  Musafa,  2019).  Penerapan  kontroler  MPPT  juga  dapat  meningkatkan  perolehan daya pada turbin angin (Nugroho et al., 2021).
Kontroller Maximum Power Point Tracking (MPPT) memiliki berbagai jenis, salah satunya adalah MPPT Perturb & Observe (P&O). MPPT P&O menggunakan algoritma untuk mengatur variabel dalam sistem turbin angin, seperti kecepatan rotor dan tegangan pada DC-DC converter. Algoritma MPPT P&O bekerja  untuk  meningkatkan  daya  pada  kecepatan  putar  generator  hingga  mencapai  titik  daya maksimum (MPP), dengan memperbaiki kemiringan kurva daya menjadi nol. MPPT P&O mengontrol variabel dan mendeteksi daya yang dihasilkan untuk mencapai MPP. Jika perubahan daya berada di sebelah  kiri  kurva  MPP,  MPPT  mengatur  variabel  kontrol  agar  daya  bergerak  menuju  MPP,  dan sebaliknya jika perubahan daya berada di sebelah kanan kurva MPP (Mousa et al., 2021).
Penelitian terdahulu telah dilakukan simulasi untuk menguji kontroller MPPT tipe P&O pada turbin angin. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan efisiensi rata-rata sebesar 8.14% dibandingkan tanpa MPPT (Otong & Bajuri 2017). Penelitian lain menunjukkan bahwa penggunaan kontroller MPPT P&O  pada  turbin  dengan  kapasitas  300  watt  meningkatkan  daya  maksimal  menjadi  7.71  watt dibandingkan 1.05 watt tanpa MPPT (Arief & Musafa, 2019). Namun, belum ada penelitian yang secara langsung  mengaplikasikan  kontroller  MPPT  P&O  pada  turbin  VAWT  tipe  Savonius  dua  sudu.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kontroller MPPT terhadap efisiensi keluaran daya yang dihasilkan oleh VAWT tipe Savonius dua sudu.

## 1.1. Vertikal Axis Wind Turbine Tipe Savonius
VAWT memiliki sumbu rotor utama yang berdiri tegak. Keunggulan utama dari turbin VAWT adalah turbin tidak harus mengarah ke arah angin untuk bekerja secara efektif. Hal ini menguntungkan untuk  lokasi  yang  memiliki  arah  angin  berubah-ubah.  Dengan  sumbu  yang  vertikal,  generator  dan gearbox dapat diletakkan di dekat tanah, sehingga tidak perlu menara yang tinggi dan mudah diakses untuk  perawatan.  Turbin  ini  juga  memiliki  biaya  perawatan  rendah  dan  membuatnya  lebih  efisien (Setyawan, 2018). VAWT tipe Savonius adalah sebuah jenis turbin angin vertikal yang menggunakan prinsip  gaya  dorong  aerodinamis  dari  aliran  udara  untuk  memutar  rotor.  VAWT  tipe  Savonius memiliki bentuk yang sederhana dan mudah dibangun, VAWT tipe Savonius memiliki coefcient power (Cp)  sebesar  15%  pada  Tip  Speed  Ratio  (TSR)  ≈  0.8  (Sahim  et  al.,  2018).  Pada  gambar  1  berikur  ini merupakan ilustrasi konstruksi rotor turbin angin Savonius beerta arah aliran angin yang melewatinya (Kurniawan & Dharmawan, 2021).

## Gambar 1. Turbin angin Savonius dan aliran angin (Kurniawan & Dharmawan, 2021)

## 1.2. Kontroller Turbin Angin MPPT
MPPT  adalah  sebuah  teknik  yang  digunakan  untuk  mencari  dan  mempertahankan  titik pembangkit  daya  maksimal  dari  sumber  daya  terbarukan,  seperti  turbin  angin.  MPPT  memastikan bahwa sistem pembangkit listrik menghasilkan daya maksimal dengan mengukur, memantau variasi arus  dan  tegangan  input  untuk  memodifikasi  frekuensi  pengoperasian  agar  sesuai  dengan  titik pembangkit daya maksimal di kecepatan rotor tertentu (Mubarok & Whiancaka, 2020). Pada gambar 2 ini merupakan ilustrasi letak MPP pada beberapa variasi kecepatan rotor (Mousa et al., 2021).

## Gambar 2. Letak MPP pada variasi kecepatan rotor (Mousa et al., 2021)
Menurut Otong dan Bajuri (2017), MPPT pada sistem pembangkit listrik tenaga angin memiliki beberapa keuntungan. Diantaranya memastikan bahwa sistem bekerja pada titik operasi yang paling efisien  dan  memproduksi  daya  listrik  maksimum,  memperbaiki  efisiensi  pembangkit  listrik  dan
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
meningkatkan daya listrik yang dihasilkan sebuah pembangkit listrik dibandingkan tanpa dilengkapi MPPT, mengurangi beban pada sistem pembangkit listrik dan memperpanjang masa pakai peralatan. Selain  hal  yang  telah  disebutkan,  MPPT  juga  memastikan  bahwa  sistem  bekerja  pada  kondisi  yang paling efisien dan meminimalkan hilangnya daya listrik selama transmisi.
Metode kerja sistem MPPT salah satunya adalah Perturb and Observe (P&O). Metode ini bekerja dengan  membaca  dan  mengatur  besaran  tegangan  Direct  Current  (DC)  pada  DC  konverter.  Metode pengaturan  membuat  nilai  daya  juga  akan  secara  bersamaan  berubah.  Metode  ini  akan  mengamati perubahan tegangan dan perubahan daya yang dihasilkan. Perubahan daya akan dibandingkan dengan daya sebelumnya untuk melakukan evaluasi, jika nilai perubahan daya bernilai positif maka variabel pengaturan  sebelumnya  akan  tetap,  dan  sebaliknya  jika  nilai  perubahan  bernilai  daya  negatif  maka variabel  pengaturan  akan  diubah  sebaliknya  (Anugrah  et  al.,  2016).  Letak  Maximum  Power  Point berdasarkan korelasi tegangan dan daya dapat dilihat pada grafik gambar 2.7 berikut ini (Mohamed & Sattar, 2019).

## Gambar 3. Maximum power point (Mohamed & Sattar, 2019)
Penjelasan cara kerja MPPT P&O dapat digambarkan menggunakan alur proses seperti pada diagram gambar 2.8 berikut (Craene, 2021).

## Gambar 4. Alogaritma kontroller MPPT (Craene, 2021)
MPPT harus bekerja dengan syarat antara lain harus dapat mendeteksi Maximum Power Point (MPP)  apapun  kondisi  dari  kecepatan  turbinnya,  dan  dapat  melacak  MPP  secepat  mungkin  untuk mendapatkan  pengaturan  yang  sempurna  (Craene,  2021).  Dengan  begitu  kontrol  MPPT  dapat melakukan  pengaturan  secara  cepat  dan  akurat  untuk  mendapatkan  daya  turbin  maksimal  dengan sedikit kehilangan daya.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034

## 2. Metode Penelitian
Penelitian dilakukan pada turbin angin Savonius dua sudu dengan bahan bilah rotor adalah pelat stainless steel tebal 1mm dengan dimensi tinggi 1 meter dan diameter 0.9 meter. Penerus daya ke generator menggunakan  v-belt dengan perbandingan roda puli adalah  1 inch untuk generator dan 7 inch untuk rotor. Pada bab dua dibahas mengenai sistem dan prosedur penelitian yang dilakukan.

## 2.1.1. Diagram Blok Sistem Keseluruhan
Perancangan  sistem  kerja  MPPT  disesuaikan  dengan  dengan  alogaritma  MPPT  P&O  boost converter. Kontrol switching mosfet pengendali DC-DC boost converter menggunaan arduino uno sebagai pembangkit sinyal pulse width modulation (PWM). Diagram kontroller ditunjukkan pada gambar 5.
Gambar 5. Diagram kontroller MPPT

## 2.2. Sensor Tegangan
Pemasangan  sensor  tegangan  dilakukan  untuk  mengetahui  tegangan  DC  setelah  rangkaian penyearah dioda tiga fasa dan tegangan DC setelah DC-DC converter. Sensor tegangan yang digunakan pada MPPT ini menggunakan sistem rangkaian pembagi tegangan (voltage devider). Rangkaian pembagi tegangan yang dibuat dapat digunakan untuk mengukur tegangan DC Vpri (tegangan sebelum DC-DC boost converter) dan Vsor (tegangan setelah DC-DC boost converter) sampai maksimal 50 volt. Tegangan DC yang dapat diukur oleh ic Atmega328p yang ada pada arduino uno maksimal adalah 5 volt, maka diperlukan perhitungan untuk menurunkan tegangan maksimal yang dapat diukur menjadi maksimal adalah 5 volt.
Perhitungan  untuk  menurunkan  tegangan  menjadi  tegangan  dapat  terbaca  oleh  ADC menggunakan pembagi tegangan dengan persamaan 1. Maka ukuran resistor yang dapat digunakan untuk diaplikasikan pada rangkaian pembagi tegangan ini adalah 10K untuk R1 dan 91K untuk R2.
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅 1 𝑅 1 +𝑅 2 × 𝑉𝑖𝑛 (1)
Keterangan:
𝑉𝑖𝑛 = Tegangan yang diukur
𝑉𝑜𝑢𝑡 = Tegangan 0-5 volt untuk dibaca mikro kontroller
𝑅 1 = Resistor
𝑅 2 = Resistor
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 10000 10000 + 91000 × 50 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 4.95 𝑣𝑜𝑙𝑡
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
Rangkaian pemasangan votage devider dapat dilihat pada gambar 6 berikut.

## Gambar 6. Rangkaian pemasangan votage devider

## 2.3. Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan pada MPPT dan sebagai sensor pengambilan data adalah sensor arus ACS712 dengan tipe 20 Ampere. Sensor ini digunakan untuk mengukur arus pada Vpri dan Vsor. Rangkaian pemasangan sensor arus ACS712 dapat dilihat pada gambar 3.4 berikut.

## Gambar 7. Rangkaian sensor arus ACS712

## 2.4. Pengambilan Data Pengujian
Hasil  pengambilan  data  pada  penelitian  ini  digunakan  untuk  mengetahui  pengaruh implementasi dari sistem MPPT P&O terhadap efisiensi  daya turbin angin Savonius dua sudu pada kondisi yang sudah ditentukan. Pengujian dilaksanakan dengan 2 metode yaitu saat MPPT diaktifkan dan MPPT di nonaktifkan, dengan variasi pembebanan berupa resistor 470 ohm, 560 ohm, dan 1000 ohm serta variasi kecepatan angin 4.9 m/s, 5.8 m/s, dan 6.4 m/s. Pada gambar 8 berikut ini merupakan ilustrasi  rangkaian  pengujian  tanpa  menggunakan  sistem  MPPT  dan  gambar  9  merupakan  ilustrasi pengujian dengan menggunakan sistem MPPT.

## Gambar 8. Rangakaian pengambilan data tanpa MPPT
Ilustrasi  rangkaian  pengambilan  data  pada  gambar  8  mikro  kontroller  tidak  dapat mengirimkan PWM ke mosfet driver dikarenakan jalurnya diputuskan, dengan begitu mosfet driver tidak  dapat  mengendalikan  DC-DC  boost  converter  sehingga  tegangan  yang telah  melewati  DC-DC boost  coverter  tidak  dapat  dikendalikan  atau  tidak  akan  berubah.  Dengan  pemutusan  jalur  PWM tersebut fungsi kontrol MPPT nonaktif.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034

## Gambar 9. Rangakaian pengambilan data dengan MPPT
Ilustrasi  rangkaian  pengambilan  data  pada  gambar  9  mikro  kontroller  dapat  mengirimkan PWM ke mosfet driver, dengan begitu mosfet driver dapat mengendalikan mosfet yang ada didalam DC-DC boost converter sehingga tegangan yang melewati DC-DC boost coverter dapat dikendalikan. Dengan tersambungnya jalur PWM tersebut maka fungsi kontrol MPPT aktif.

## 2.5. Metode Pengambilan Data
Metode  pengambilan  data  daya  turbin  Savonius  dua  sudu  dilakukan  dengan  variasi  tiga kecepatan  angin  yang  diperoleh  dari  kipas  angin  dan  diukur  kecepatan  anginnya  menggunakan anemometer  digital  dengan  seri  GM816,  tiga  ukuran  pembebanan  berupa  resistor,  dengan  masing masing  pengambilan  data  saat  kontroller  MPPT  diaktifkan  dan  di  non-aktifkan.  Berikut  ini  tabel pengambilan data yang akan dilakukan.

## Tabel 1.
Tabel variasi pengujian Variasi Kecepatan angin (m/s) MPPT Pembebanan (Ohm) 1 4.9 ON 470 2 5.8 ON 470 3 6.4 ON 470 4 4.9 ON 560 5 5.8 ON 560 6 6.4 ON 560 7 4.9 ON 1000 8 5.8 ON 1000 9 6.4 ON 1000 10 4.9 OFF 470 11 5.8 OFF 470 12 6.4 OFF 470 13 4.9 OFF 560 14 5.8 OFF 560 15 6.4 OFF 560 16 4.9 OFF 1000 17 5.8 OFF 1000 18 6.4 OFF 1000
Pengambilan data daya turbin dilakukan dengan cara melakukan data logging berupa tegangan, arus, dan waktu pengambilan data menggunakan sensor. Data-data tersebut diterima dari kontroller MPPT melalui komunikasi serial dan  disimpan dalam sebuah memori micro SD seperti yang terlihat
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
pada gambar 10 menggunakan mikrokontroller ESP32. Data direkam oleh sistem data logger satu kali dalam  lima  detik  dengan  perolehan  satu  data  yang  direkam  merupakan  rata-rata  dari  50  data  yang dikirim kontroller MPPT ke data logger.

## Gambar 10. Alur data logger pengambilan data
Daya turbin berupa arus dibaca menggunakan sensor ACS712 dengan Ipri adalah arus sebelum melewati  DC-DC boost converter dan Ibat merupakan arus setelah melewati DC-DC boost converter, data tegangan dibaca oleh sensor tegangan berupa voltage divider dengan Vpri merupakan tegangan sebelum melewati  DC-DC boost converter dan Vsor merupakan tegangan setelah melewati DC-DC boost converter, dan data waktu diambil menggunakan realtime clock untuk memudahkan mengidentifikasi urutan data. Semua data tersebut diproses oleh mikro kontroller ESP32 kemudian direkam dalam sebuah file  text didalam micro SD dalam bentuk text array. Gambar 11 merupakan posisi pengambilan data daya turbin.

## Gambar 11. Posisi perlengkapan pengujian
3. Hasil

## 3.1. Hasil Pengambilan Nilai Daya Turbin Tanpa MPPT
Pengambilan  data  daya  turbin  tanpa  MPPT  ini  dilakukan  pada  kecepatan  angin  tiga  variasi kecepatan  angin  dan  tiga  variasi  pembebanan  menggunakan  resistor  berukuran  masing  masing  470 ohm, 560 ohm, dan 1000 ohm dengan masing masing pembebanan di uji pada tiga variasi kecepatan angin yaitu 4.9 m/s, 5.8 m/s, dan 6.4 m/s. Data arus dan tegangan diambil dari Ipri dan Vpri atau arus dan tegangan sebelum melewati DC-DC boost converter.
Pemaparan  data  hasil  pengujian  pada  tabel  2  untuk  pembebanan  470  ohm,  tabel  3  untuk pembebanan 560 ohm, dan tabel 4 untuk pembebanan 1000 ohm.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034

## Tabel 2.
Pengujian daya turbin tanpa MPPT dengan pembebanan 470 ohm Pembebanan resistor 470 ohm Kecepatan (m/s) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) 4.9 3.390 0.048 0.163 5.8 5.343 0.040 0.214 6.4 9.831 0.030 0.295
Daya terbesar pada pengujian tanpa MPPT  dengan pembebanan resistor 470 ohm pada  tiga variasi kecepatan angin yaitu 0.295 watt pada kecepatan angin 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.224 watt.

## Tabel 3.
Pengujian daya turbin tanpa MPPT dengan pembebanan 560 ohm Pembebanan resistor 560 ohm Kecepatan (m/s) Tegangan (v) Arus (i)  Daya (w) 4.9 3.986 0.010 0.040 5.8 8.307 0.021 0.174 6.4 10.137 0.029 0.294
Daya  terbesar  pada  pengujian  tanpa  MPPT  dengan  pembebanan  resistor  560  ohm  pada  tiga variasi kecepatan angin yaitu 0.294 watt pada kecepatan angin 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.169 watt.
Tabel 4. Pengujian daya turbin tanpa MPPT dengan pembebanan 1000 ohm Pembebanan resistor 1000 ohm Kecepatan (m/s) Tegangan (v) Arus (i)  Daya (w) 4.9 5.081 0.006 0.030 5.8 8.305 0.012 0.100 6.4 10.940 0.044 0.481
Daya  terbesar  pada  pengujian  tanpa  MPPT  dengan  pembebanan  resistor  1000  ohm  pada  tiga variasi kecepatan angin yaitu 0.481 watt pada kecepatan angin 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.204 watt.
Tabel 2, 3, 4 menunjukkan bahwa rata-rata tegangan dari 9 pengujian sebesar 7.258 volt, rata- rata  arus  dari  9  pengujian  adalah  0.027  Ampere,  dan  rata-rata  daya  yang  dihasilkan  turbin  tanpa menggunakan sistem MPPT adalah 0.199 watt.

## 3.2. Hasil Pengambilan Nilai Daya Turbin dengan MPPT
Pengambilan  data  daya  turbin  dengan  MPPT  ini  dilakukan  pada  kecepatan  angin  tiga  variasi kecepatan  angin  dan  tiga  variasi  pembebanan  menggunakan  resistor  berukuran  masing  masing  470 ohm, 560 ohm, dan 1000 ohm dengan masing masing pembebanan di uji pada tiga variasi kecepatan angin  yaitu  4.9  m/s,  5.8  m/s,  dan  6.4  m/s.  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  menetapkan  batas  atas tegangan output DC-DC boost converter pada tegangan 15 volt, tujuan dari penetapan tegangan ini adalah untuk menjaga agar pengaturan tegangan oleh MPPT tidak melebihi tegangan yang ditetapkan dan  menjaga  agar  arus  mengalir  tidak  terlalu  kecil,  sesuai  dengan  persamaan  daya  yaitu  tegangan
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
dikalikan dengan arus yang mengalir. Hal tersebut dilakukan karena nilai ketelitian pembacaan pada sensor  adalah  0.01  Ampere.  Pengambilan  data  daya  sebelum  dan  sesudah  DC-DC  boost  converter bertujuan untuk mengetahui daya akhir yang mengalir ke beban pengujian dikarenakan DC-DC boost converter memiliki nilai efisiensi saat melakukan kinerjanya.
Pengambilan  Pada  sub  bab  ini  akan  dipaparkan  data  hasil  pengujian  pada  tabel  5  untuk pembebanan 470 ohm, tabel 6 untuk pembebanan 560 ohm, dan tabel 7 untuk pembebanan 1000 ohm.
Tabel 5.
Pengujian daya turbin dengan MPPT pembebanan 470 ohm
Pembebanan resistor 470 ohm Kecepatan (m/s) Sebelum DC-DC boost converter Setelah DC-DC boost converter Efisiensi Boost Converter (%) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) 4.9 1.192 0.172 0.205 5.874 0.031 0.182 88.780 5.8 5.922 0.160 0.948 11.312 0.082 0.928 97.890 6.4 10.567 0.096 1.014 12.300 0.076 0.935 92.209
Daya listrik mengalami penurunan seperti yang terlihat pada tabel 5 dikarenakan DC-DC boost converter memiliki efisiensi kerja. Efisiensi daya sesudah melewati DC-DC boost converter pada pengujian ini rata-rata adalah 92.960 %. Daya tertinggi yang diperoleh pada pengujian dengan beban 470 ohm ini adalah 0.935 watt pada kecepatan 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.682 watt.

## Tabel 6.
Pengujian daya turbin dengan MPPT pembebanan 560 ohm
Pembebanan resistor 560 ohm Kecepatan (m/s) Sebelum DC-DC boost converter Setelah DC-DC boost converter Efisiensi Boost Converter (%) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) 4.9 1.832 0.157 0.288 8.172 0.028 0.229 79.514 5.8 5.535 0.162 0.897 12.077 0.074 0.894 99.666 6.4 9.914 0.099 0.981 12.503 0.072 0.900 91.743
Efisiensi daya sesudah melewati DC-DC boost converter pada pengujian ini rata-rata adalah 90.308 %. Daya tertinggi yang diperoleh pada pengujian dengan beban 560 ohm ini adalah 0.900 watt pada kecepatan 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.674 watt.

## Tabel 7.
Pengujian daya turbin dengan MPPT pembebanan 1000 ohm
Pembebanan resistor 1000 ohm Kecepatan (m/s) Sebelum DC-DC boost converter Setelah DC-DC boost converter Efisiensi DC-DC boost converter (%) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) Tegangan (v) Arus (i) Daya (w) 4.9 2.255 0.125 0.282 9.520 0.024 0.228 80.894 5.8 7.919 0.078 0.618 11.389 0.053 0.604 98.287 6.4 11.368 0.064 0.728 12.305 0.055 0.677 93.639
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
Efisiensi daya sesudah melewati DC-DC boost converter pada pengujian ini rata-rata adalah 90.940 %. Daya tertinggi yang diperoleh pada pengujian dengan beban 1000 ohm ini adalah 0.677 watt pada kecepatan 6.4 m/s dan rata-rata daya adalah 0.503 watt.

## 3.3. Perbandingan Daya Tanpa MPPT dan dengan MPPT
Perbandingan daya turbin yang diambil saat MPPT aktif dan MPPT nonaktif digunakan untuk melihat perbedaan atau selisih daya yang didapatkan saat MPPT diaktifkan dan dinonaktifkan pada kondisi  pembebanan  dan  kecepatan  angin  yang  sama.  Selisih  daya  yang  dihasilkan  akan  di persentasekan dan akan dirata-rata untuk mengetahui persentase kenaikan perubahan daya rata-rata. Perbandingan daya yang diambil pada saat MPPT non aktif dan MPPT aktif dengan pembebanan 470 ohm ditampilkan pada tabel 8, pembebanan 560 ohm pada tabel 9, dan pembebanan 1000 ohm pada tabel 10.

## Tabel 8.
Perbandingan daya tanpa MPPT & dengan MPPT pembebanan 470 ohm
Pembebanan resistor 470 ohm Kecepatan (m/s) Daya (w) Persentase kenaikan (%) Tanpa MPPT Dengan MPPT Selisih 4.9 0.163 0.182 0.019 11.656 5.8 0.214 0.928 0.714 333.645 6.4 0.295 0.935 0.640 216.949
Pada tabel 8 ditunjukkan rata-rata persentase kenaikan daya saat pengujian dilakukan dengan pembebanan 470 ohm adalah 187.417 %.

## Tabel 9.
Perbandingan daya tanpa MPPT & dengan MPPT pembebanan 560 ohm Pembebanan resistor 560 ohm Kecepatan (m/s) Daya (w) Persentase kenaikan (%) Tanpa MPPT Dengan MPPT Selisih 4.9 0.040 0.229 0.189 472.500 5.8 0.174 0.894 0.720 413.793 6.4 0.294 0.900 0.606 206.122
Pada tabel 9 ditunjukkan rata-rata persentase kenaikan daya saat pengujian dilakukan dengan pembebanan 560 ohm adalah 364.138 %.

## Tabel 10.
Perbandingan daya tanpa MPPT dengan MPPT pembebanan 1000 ohm Pembebanan resistor 1000 ohm Kecepatan (m/s) Daya (w) Persentase kenaikan (%) Tanpa MPPT Dengan MPPT Selisih 4.9 0.030 0.228 0.198 660.000 5.8 0.100 0.604 0.504 504.000 6.4 0.481 0.677 0.196 40.748
Pada tabel 10 ditunjukkan rata-rata persentase kenaikan daya saat pengujian dilakukan dengan pembebanan 1000 ohm adalah 401.583 %.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034

## 3.4. Perbandingan Efisiensi Daya Turbin Savonius Dua Sudu Tanpa MPPT dan dengan MPPT
Pada  tabel    11  dibawah  merupakan  perbandingan  daya  yang  diperoleh  dari  persamaan perhitungan daya turbin angin Savonius. Perhitungan daya turbin angin Savonius dua sudu berukuran tinggi 1 meter dengan diameter 0.9 meter pada kecepatan 4.9 m/s, 5.8m/s, dan 6.4 m/s dengan efisiensi daya rotor turbin Savonius dianggap maksimal 15% dengan faktor pengaruh efisiensi lain diabaikan, daya angin ( 𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 ) dari variasi kecepatan angin dapat dihitung menggunakan persamaan 4 berikut.
𝐴 = 𝐷 × 𝐻 (2)
Keterangan:
𝐴 = Area sapu tubin (m 2 ) 𝐷 = Diameter tubin (m) 𝐻 = Tinggi tubin (m)
𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 = 0.5 × 𝜌 × 𝑉 3 × 𝐴 (3)
Keterangan:
𝜌 = Masa jenis angin, masa jenis angin adalah 1.225 kg/m 3 (kg/m 3 ) 𝑉 = Kecepatan angin (m/s) 𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 = Daya yang tesedia (Watt)
𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 = 𝜇 × 𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 (4)
Keterangan:
𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 = Power output 𝜇 = Nilai efisiensi, 15% untuk jenis rotor turbin Savonius 𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 = Daya angin

## Tabel 11.
Daya turbin Savonius dua sudu pada koefisien daya maksimal Kecepatan angin (m/s) Daya Turbin (w) 4.9 9.73 5.8 17.92 6.4 24.08
Pada tabel 12 berikut ini merupakan data daya turbin Savonius dua sudu saat dilakukan uji tanpa  MPPT  dan  MPPT  diaktifkan.  Daya  tiap  pengujian  dilakukan  bandingkan  dengan  daya  turbin Savonius  maksimal  yang  diperoleh  dari  persamaan  4.  Daya  hasil  pengujian  dilakukan  persentase dengan menggunakan persamaan 5 berikut.
𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 = 𝑃 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 × 100 (5)
Keterangan:
𝐸𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 = Nilai persentase efisiensi 𝑃 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 = Nilai daya hasil pengukuran
𝑃 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 = Daya turbin Savonius maksimal berdasarkan persamaan 3
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034

## Tabel 12.
Efisiensi daya turbin Savonius dua sudu terhadap koefisien daya maksimal berdasarkan perhitungan
V (m/s) P Output (w) Load (ohm) Tanpa MPPT Dengan MPPT Selisih Daya (w) Selisih Efisiensi (%) P Terukur (w) Efisiensi (%) P Terukur (w) Efisiensi (%) 4.9 9.73 470 0.163 1.675 0.182 1.871 0.019 0.195 5.8 17.92 470 0.214 1.194 0.928 5.179 0.714 3.984 6.4 24.08 470 0.295 1.225 0.935 3.883 0.640 2.658 4.9 9.73 560 0.040 0.411 0.229 2.354 0.189 1.942 5.8 17.92 560 0.174 0.971 0.894 4.989 0.720 4.018 6.4 24.08 560 0.294 1.221 0.900 3.738 0.606 2.517 4.9 9.73 1000 0.030 0.308 0.228 2.343 0.198 2.035 5.8 17.92 1000 0.100 0.558 0.604 3.371 0.504 2.813 6.4 24.08 1000 0.481 1.998 0.677 2.811 0.196 0.814 Rata-rata 0.421 2.331
Pada tabel 13 dapat dilihat bahwa semua variasi pengujian yang dilakukan dengan mengganti parameter pembebanan dan kecepatan angin menunjukan bahwa pengaplikasian MPPT pada turbin angin Savonius dua sudu ini berperngaruh terhadap nilai efisiensi output daya yang dihasilkan turbin. Pengaruh tersebut dapat terlihat pada nilai daya yang dihasilkan pada saat pengujian menggunakan MPPT lebih besar dari pada saat MPPT tidak diaktifkan selisih daya terbesar terjadi pada pengujian turbin angin Savonius pada variasi kecepatan angin  6.4  m/s dan  pembebanan 560 ohm,  selisih daya menggunakan  MPPT  dan  tidak  menggunakan  MPPT  yaitu  0.720  watt  dan  kenaikan  persentasenya efisiensi  daya  adalah  4.018  %.  Sedangkan  rata-rata  persentase  kenaikan  efisiensi  daya  dari  semua pengujian adalah 2.331%.
Perhitungan  keofisien  daya  ( 𝐶𝑝 )  dapat  dilakukan  menggunakan  persamaan  6  dan  hasil perhitungan keofisien daya ditampilkan pada tabel 13 berikut.
𝐶𝑝 = 𝑃 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑃 𝑤𝑖𝑛𝑑 (6) Tabel 13.
Koefisien daya turbin Savonius dua sudu terhadap daya angin
V (m/s) P wind (w) Load (ohm) Tanpa MPPT
Dengan MPPT
Selisih Cp (%) Daya terukur (Pt) (w) Cp (%) Daya terukur (Pt) (w) Cp (%) 4.9 64.85 470 0.163 0.251 0.182 0.281 0.029 5.8 119.5 470 0.214 0.179 0.928 0.777 0.597 6.4 160.56 470 0.295 0.184 0.935 0.582 0.399 4.9 64.85 560 0.040 0.062 0.229 0.353 0.291 5.8 119.5 560 0.174 0.146 0.894 0.748 0.603 6.4 160.56 560 0.294 0.183 0.900 0.561 0.377 4.9 64.85 1000 0.030 0.046 0.228 0.352 0.305 5.8 119.5 1000 0.100 0.084 0.604 0.505 0.422 6.4 160.56 1000 0.481 0.300 0.677 0.422 0.122 Rata-rata 0.159 0.509 0.350
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
Tabel 13 menunjukkan bahwa rata-rata koefisien daya turbin savonius dua sudu pada kondisi tanpa menggunakan sistem MPPT dan menggunakan sistem MPPT masing masing adalah 0.159 % dan 0.509 %, sehingga didapatkan selisih koefisien daya rata-rata adalah 0.350%.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan untuk mengetahui pengaruh pengaplikasian MPPT terhadap  efisiensi  daya  keluaran  turbin  angin  tipe  Savonius  dua  sudu  diperoleh  kesimpulan penelititian sebagai berikut:
1. Pengambilan daya turbin Savonius dua sudu yang telah dilakukan tanpa menggunakan sistem MPPT mendapatkan rata-rata tegangan dari 9 pengujian sebesar 7.258 volt dan rata-rata arus dari 9 pengujian adalah 0.027 Ampere. Rata-rata daya yang diperoleh dari turbin Savonius dua sudu di 9 variasi pengujian adalah 0.199 watt.
2. Pengambilan daya turbin Savonius dua sudu yang telah dilakukan menggunakan sistem MPPT mendapatkan rata-rata tegangan dari 9 pengujian sebesar 10.606 volt dan rata-rata arus dari 9 pengujian adalah 0.055 Ampere. Rata-rata daya yang diperoleh dari turbin Savonius dua sudu di 9 variasi pengujian adalah 0.620 watt pada efisiensi DC-DC boost converter rata-rata sebesar 91.402 %.
3. Dapat disimpulkan bahwa pengaplikasian sistem MPPT P&O pada turbin angin tipe Savonius dua sudu pada penelitian ini memiliki pengaruh positif terhadap efisiensi daya yang dihasilkan dengan  rata-rata  selisih  menggunakan  sistem  MPPT  dan  tidak  menggunakan  sistem  MPPT adalah  0.421  watt  dan  kenaikan  efisiensi  rata-rata  adalah  2.331%  jika  dibandingkan  dengan koefisien daya maksimal pada turbin angin savonius dua sudu berdasarkan perhitungan.
4. Rata-rata koefisien daya (Cp) turbin angin savonius dua sudu tanpa menggunakan MPPT dan menggunakan  MPPT  masing  masing  adalah  0.159  %  dan  0.509  %,  sehingga  MPPT  memiliki pengaruh positif dikarenakan terjadi kenaikan koefisien daya rata-rata sebesar 0.350%.

## Daftar Pustaka
Anugrah, D., Nrp, E., Pujiantara, A. M., Prof, M. T., Mauridhi, I., Purnomo, H., & Eng, M. (2016). Design Maximum Power Point Tracking for Wind Turbine Using Modified Perturb & Observe (P&O) Based on Wind Velocity Prediction.
Arief, M. F., & Musafa, A. (2019). Perancangan Sistem Mppt Untuk Dua Turbin Angin Kapasitas 300 Watt Pada Kondisi Kecepatan Angin Rendah Menggunakan Metode Perturb & Observe (P&O). Maestro,
2(2), 447–454.
https://jom.ft.budiluhur.ac.id/index.php/maestro/article/view/286%0Ahttps://jom.ft.budiluhur.ac .id/index.php/maestro/article/download/286/109
Craene, A. P. De. (2021). How to build a Wind Turbine MPPT Regulator within Li-ion , LifePo4 or Acid Lead battery  configuration.  https://www.hackster.io/philippedc/a-wind-turbine-mppt-regulator-with- an-arduino-uno-783462
Fadila,  A.,  Zakaria,  I.,  Fauzan,  M.,  Sahid,  &  Supriyo.  (2019).  Rancang  Bangun  Turbin  Angin  Tipe Darrieus  Tiga  Sudu  Rangkap  Tiga  dengan  Profil  NACA  0006.  Eksergi,  15(3),  102. https://doi.org/10.32497/eksergi.v15i3.1785
Fauzi, I. R. W., Sugati, D., Yawara, E., & Subardi. (2019). Unjuk Kerja Turbin Angin Dengan Profil Sudu NACA  4412  Dengan  Metode  Simulasi.  Seminar  Nasional  Sains  Teknologi  dan  Inovasi  Indonesia (SENASTINDO AAU), 1(1), 19–26.
Hau,  E.  (2013).  Wind  Turbines  Fundamentals,  Technologies,  Application,  Economics.  Springer.
Vol. 4, No. 3, pp 209 – 15 doi: 10.14710/jebt.2023.19034
https://doi.org/10.4324/9780203103289-9
Hidayat, M. F., & Surbaki, A. (2021). Turbin Angin Savonius 3 Sudu Untuk Lampu Perangkap Hama Untuk Masyarakat Kabupaten Cianjur, Jawa Barat. KAMI MENGABDI, 1, 38–55.
Kurniawan,  Y.,  &  Dharmawan,  I.  B.  (2021).  Prototipe  Turbin  Angin  Savonius  Variasi  Extra  Layers dengan Pengujian Real Wind Condition Prototype Savonius Wind Turbine Extra Layers Variation With Experiment Real Wind Condition. Jurnal Polimesin, 19(1), 48–52.
Mohamed, S. A., & Sattar, M. A. El. (2019). A comparative study of P&O and INC maximum power point  tracking  techniques  for  grid-connected  PV  systems.  SN  Applied  Sciences,  1(2),  1–13. https://doi.org/10.1007/s42452-018-0134-4
Mousa, H. H. H., Youssef, A. R., & Mohamed, E. E. M. (2021). State of the art perturb and observe MPPT algorithms based wind energy conversion systems: A technology review. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 126(PA), 106598. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106598
Mubarok,  H.,  &  Whiancaka,  B.  A.  (2020).  Optimasi  Sistem  Turbin  Angin  Menggunakan  Maximum Power Point Tracking (MPPT) dengan Metode Particle Swarm Optimization (PSO). Techné : Jurnal Ilmiah Elektroteknika, 19(01), 1–10. https://doi.org/10.31358/techne.v19i01.226
Nugroho, D., Utomo, S. B., & Suprajitno, A. (2021). Desain Turbin Angin 1500 Watt dengan MPPT Berbasis Algoritma Perturb dan Observe untuk Mengoptimalkan Pembangkit Listrik Tenaga Angin. 4.
Otong, M., & Bajuri, R. M. (2017). Maximum Power Point Tracking (MPPT) Pada Sistem Pembangkit Listrik  Tenaga  Angin  Menggunakan  Buck-Boost  Converter.  Setrum :  Sistem  Kendali-Tenaga- elektronika-telekomunikasi-komputer, 5(2), 103. https://doi.org/10.36055/setrum.v5i2.1563
Sahim,  K.,  Santoso,  D.,  &  Puspitasari,  D.  (2018).  Investigations  on  the  Effect  of  Radius  Rotor  in Combined  Darrieus-Savonius  Wind  Turbine.  International  Journal  of  Rotating  Machinery,  2018. https://doi.org/10.1155/2018/3568542
Tawakal, I., & Siregar, I. H. (2020). Uji Eksperimen Kinerja Model Turbin Angin Jenis Swirling Savonius Deflektor Diam Dengan Penambahan Free Drag Reducing Di Terowongan Angin.  Jurnal Teknik Mesin, 8(1), 153–160.
Trifiananto, M., Putra, I. S., & Ramadhan, M. E. (2022). Analisis Performa Turbin Angin Vawt (Vertical Axis  Wind  Turbine)  Tipe  Hybrid  Savonius  Darrieus  Naca  4712.  Rotor,  15(1),  1. https://doi.org/10.19184/rotor.v15i1.29099