http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06  Number 02  2020 ISSN: 2302-3309
Received August 12, 2020; Revised August 13, 2020; Accepted August 14, 2020

## Implementasi Solar Tracker Tanpa Sensor pada Panel Surya
Romi Fernandes 1, Muldi Yuhendri 2 1,2 Jurusan Teknik Elektro, Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: guncay007@gmail.com

## Abstrak
Pembangkit listrik tenaga surya adalah salah satu jenis pembangkit listrik dari sumber energi terbarukan yang  banyak  dikembangkan  di  Indonesia.  Daya  yang  dihasilkan  oleh  pembangkit  listrik  tenaga  surya ditentukan  oleh  temperatur  dan  radiasi  cahaya  matahari  yang  mengenai  permukaan  panel  surya. Semakin  besar  radiasi  cahaya  matahari  mengenai  panel  surya,  maka  semakin  besar  pula  daya  yang dihasilkan panel surya. Radiasi maksimum cahaya matahari dapat diperoleh jika permukaan panel surya tegak  lurus  terhadap  posisi  matahari.  Oleh  sebab  itu,  permukaan  panel  surya  perlu  dikendalikan  agar sesuai dengan posisi matahari yang selalu bergerak. Paper ini mengusulkan penjejakan posisi matahari tanpa sensor berdasarkan waktu. Sistem penjejakan matahari ( solar tracker ) diimplementasikan dengan arduino  dan Real  Time  Clock (RTC)  DS  3231  sebagai  penghitung  waktu  gerakan  matahari.  Hasil pengujian  menunjukan  bahwa  solar  tracker  yang  diusulkan  telah  bekerja  dengan  baik,  dimana  posisi panel surya  dapat mengikuti gerakan matahari.

## Abstract
Solar power plants are a type of electricity  generation  from renewable energy  sources that are  widely developed  in  Indonesia.  The  power  produced  by  solar  power  plants  is  determined  by  the  temperature and radiation from the sun hitting the surface of the solar panels. The greater the solar radiation on the solar panels, the greater the power produced by the solar panels. The maximum radiation of sunlight can be obtained if the surface of the solar panels is perpendicular to the position of the sun. Therefore, the surface  of  the  solar  panel  needs  to  be  controlled  to  match  the  position  of  the  sun  which  is  always moving. This paper proposes time-based tracking of the sun's position  without  sensors.  Solar tracking system (solar tracker) is implemented  with  Arduino and Real Time Clock (RTC) DS 3231 as a timer. The test results  show  that the proposed solar tracker has  worked  well,  where the position of the  solar panels can follow the movement of the sun..
Keywords : solar panel , solar tracker , RTC, arduino, radiation
How to Cite: R. Fernandes, M. Yuhendri. 2020. Implementasi Solar Tracker Tanpa Sensor pada Panel Surya. JTEV , 6 (2): pp. 337-343.

## PENDAHULUAN
Pembangkit  listrik  tenaga  surya  adalah  salah  jenis  pembangkit  listrik  energi  terbarukan yang mulai banyak diterapkan di Indonesia, terutama di daerah-daerah yang belum terjangkau jaringan  listrik.  Pembangkit  listrik  tenaga  surya  ini  menggunakan  cahaya  matahari  sebagai sumber energy utamanya dan dikonversikan menjadi energy listrik menggunakan panel surya. Besar daya yang dihasilkan oleh panel surya ditentukan oleh jumlah sel surya yang ada pada panel  tersebut  serta  temperatur  dan  radiasi  cahaya  matahari  yang  mengenai  panel  surya tersebut [1].
Untuk mendapatkan daya output panel surya yang maksimal dapat dilakukan dengan dua cara,  yaitu  dengan  mengendalikan  daya  output  dan  dengan  memaksimalkan  radiasi  cahaya matahari  yang  mengenai  maka  permukaan  panel  surya  [2].  Pengendalian  daya  output  pada titik maksimum dapat dilakukan dengan mengatur tegangan keluaran menggunakan konverter daya, yang disebut juga dengan Maximum Power Point Tracking (MPPT) [3]-[5], sedangkan untuk  memaksimalkan  cahaya  matahari  yang  mengenai  panel  surya  dapat  dilakukan  dengan
mengatur  permukaan  panel  surya  agar  tegak  lurus  terhadap  posisi  matahari  [6]-[7].  Posisi matahari  ini  selalu  bergerak  sepanjang  waktu  dari  timur  ke  arah  barat.  Oleh  sebab  itu, permukaan  panel  surya  harus  dapat  bergerak  sesuai  dengan  pergerakan  matahari  untuk mendapatkan radiasi maksimum setiap saat, yang disebut juga dengan solar tracker . Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan solar tracker ini, seperti solar tracker satu  sumbu  [8]  dan solar  tracker dua  sumbu  [9].  Untuk  menentukan  arah  gerakan panel surya, telah dikembangkan solar tracker dengan menggunakan sensor cahaya [10] dan solar tracker tanpa sensor cahaya [11]-[12]. Solar tanpa sensor cahaya lebih ekonomis karena tidak menggunakan sensor yang dapat menambah biaya pembuatan solar tracker . Oleh sebab itu,  dalam  penelitian  ini  dikembangkan  solar  tracker  tanpa  sensor  yang  diimplementasikan dengan  arudino.  Alat  ini  bekerja  dengan  cara  menentukan  posisi  matahari  berdasarkan perputaran  waktu.  Untuk  menghitung  waktu,  digunakan Real  Time  Clock (RTC)  DS  3231 yang menjadi input bagi arduino untuk menggerakan panel surya. Untuk menggerakan panel surya, digunakan motor linear.

## METODE
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  bentuk  eksperimen  yang  dimulai  dengan  perancangan, pembuatan  dan  pengujian.  Objek  penelitian  ini  adalah solar  tracker tanpa  sensor  yang  akan menggerakan panel surya 50 WP. Alat ini bekerja dengan cara menggerakan posisi panel srya setiap  30  menit  sesuai  dengan  posisi  matahari.  Gerakan  panel  surya  dirancang  untuk  waktu jam 07.00 WIB sampai dengan jam 16.00 WIB dengan posisi permukaan panel surya dari 15  sampai dengan 150  . Ketika posisi panel surya sudah mencapai 150  pada pukul 16.00 WIB, maka posisi panel surya kembali ke posisi 15  .
Solar tracker tanpa sensor yang dirancang terdiri dari panel surya 50 WP yang dilengkapi dengan dudukan yang dapat digerakan naik turun, arduino sebagai kontroller, motor dc linear sebagai  penggerak  panel  surya  yang  dilengkapi  dengan  driver  sebagai  penghubung  antara motor dengan arduino, LCD untuk menampilkan waktu dan posisi panel surya, RTC sebagai input waktu pada arduino dan power suplai dc. Bagian bagian dari solar tracker tanpa sensor yang diusulkan dalam penelitian ini ditunjukan oleh blok diagram pada Gambar 1.
Gambar 1. Blok diagram solar tracker tanpa sensor
Mekanik solar  tracker dirancang  dalam  bentuk  satu  sumbu,  yaitu  sistem  mekanik solar tracker yang  dapat  menggerakan  panel  surya  dari  timur  ke  barat  menggunakan  satu  titik poros.  Berdasarkan  posisi  sumbunya, solar  tracker satu  sumbu  ini  terbagi  atas  tiga  jenis
sumbu,  yaitu  sumbu  vertikal,  sumbu  horizontal  dan  sumbu  miring  [7].  Dalam  penelitian  ini dibuat satu sumbu horizontal yang akan menggerakan panel surya dari timur ke barat. Panel surya  akan  bergerak  naik  turun  yang  berpusat  pada  porosnya.  Rancangan  mekanik  solar tracker yang diusulkan ditunjukan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Rancang mekanik solar tracker satu sumbu
Untuk mengaktifkan dibutuhkan beberapa rangkaian elektronik yang dihubungkan secara terintegrasi  dengan  arduino.  Rangkaian  elektronik  yang  digunakan  pada  solar  tracker  tanpa sensor  ini    adalah  rangkaian  RTC  yang  terhubung  dengan  arduino,  rangkaian  LCD  yang terhubung dengan arduino, rangkaian driver motor untuk mengaktif motor penggeraka panel surya  dan  rangkaian  catu  daya  yang  akan  mensuplai  tegangan  untuk  arduino,  driver  motor, LCD dan RTC. Gambar 3 menunjukan skema rangkaian elektronik secara keseluruhan untuk solar tracker tanpa sensor yang diusulkan dalam penelitian ini.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan  solar  tracker  yang  diusulkan  diimplementasikan  dengan  hasil  pembuatan ditunjukan  oleh  Gambar  4.  Gambar  pertama  pada  Gambar  4  menunjukan  bentuk  mekanik solar tracker yang menggunakan satu sumbu horizontal, dimana sumbu tersebut ditempatkan pada  posisi  tengah  panel  surya.  Ujung  panel  surya  dihubungkan  dengan  tuas  motor  dc  yang akan  menggerakan  panel  surya  naik  turun  sesuai  dengan  waktu  kerja  motor.  Gambar  kedua pada  Gambar  4  menunjukan  hasil  pembuatan  rangkaian  solar  tracker,  yang  terdiri  dari rangkaian  LCD,  rangkaian  RTC,  catu  daya  dari  sumber accumulator , driver motor  dan arduino.  Semua  rangkaian  ini  ditempatkan  dalam  satu  kotak,  seperti  yang  ditunjukan  oleh Gambar 4.
Gambar 4. Hasil pembuatan solar tracker tanpa sensor cahaya
Setelah  pembuatan  hardware  alat  selesai,  selanjutnya  dilakukan  pemograman  arduino untuk  mendapatkan  gerakan  panel  surya  sesuai  dengan  pergerakan  matahari.  Gerakan  panel surya  dirancang  setiap  30  menit  dengan  rentang  gerakan  sesuai  dengan  perubahan  posisi matahari setiap 30 menit untuk daerah Sumatera Barat. Posisi matahari referensi untuk daerah sumatera  barat  bergerak  sebesar  7,5  setiap  30  menit.  Waktu  kerja solar  tracker dirancang mulai  dari  pagi  hari  jam  07.00  WIB  dengan  kemiringan  posisi  matahari  sebesar  15  pada bagian  timur  sampai  sore  hari  pukul  16.00  WIB  dengan  kemiringan  posisi  matahari  sebesar 150  pada bagian barat. Perhitungan waktu kerja solar tracker ini diimplementasikan dengan menggunakan RTC
Setelah  pembuatan solar  tracker tanpa  sensor  selesai  dilakukan,  selanjutnya  dilakukan pengujian  untuk  melihat  pergerakan  panel  surya.  Posisi  panel  surya  di  ukur  dengan menggunakan  busur.  Pengujian  dilakukan  selama  sembilan  jam  mulai  pukul  07.00  WIB sampai  dengan  pukul  16.00  WIB  .  Rancangan solar  tracker dianggap  benar  jika  posisi matahari  sudah  sesuai  dengan  posisi  matahari  referensi.  Gambar  5  menunjukan  posisi  panel surya  pada  waktu  pagi  hari,  siang  hari  dan  sore  hari.  Gambar  5(a)  menunjukan  posisi  panel surya pada jam 09.53 WIB dengan posisi panel surya pada sudut 52  , baik hasil pengukuran dengan  busur  maupun  data  posisi  panel  surya  yang  ditampilkan  pada  LCD.  Nilai  ini  sudah sesuai dengan posisi panel surya pada jam 09.30 WIB. Hal ini menunjukan bahwa rancangan solar  tracker yang  diusulkan  tanpa  sensor  telah  bekerja  dengan  baik,  dimana  posisi  panel surya yang dihasilkan sudah sesuai dengan posisi panel surya referensi.
Gambar 5. Hasil pengujian solar tracker pada pagi, siang dan sore
Gambar  5(b)  menunjukan  hasil  pengujian  solar  tracker  pada  pukul  12.02  WIB.  Pada waktu ini diperoleh posisi panel surya pada sudut 90  , baik hasil pengukuran mekanik dengan busur  maupun  data  yang  ditampilkan  pada  layar  LCD.  Nilai  ini  sudah  sesuai  dengan  posisi panel  surya  referensi  pada  jam  12.00  WIB.  Hasil  ini  menunjukan  bahwa  solar  tracker  yang dibuat  tanpa  sensor  telah  bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  posisi  referensi  untuk mendapatkan  radiasi  cahaya  maksimum  pada  permukaan  panel  surya.  Hasil  yang  sama  juga didapat  dari  pengukuran  yang  dilakukan  pada  sore  hari,  seperti  hasil  pengukuran  yang dilakukan pada pukul 14.00 WIB yang ditunjukan oleh Gambar 5(c). Posisi panel surya pada waktu ini adalah pada sudut 120  . Nilai ini sudah sesuai dengan posisi panel surya referensi yang  tegak  lurus  terhadap  posisi  matahari.  Kondisi  ini  akan  menghasilkan  radiasi  cahaya matahari akan maksimum mengenai permukaan panel surya, sesuai dengan tujuan pembuatan solar tracker .
Rangkuman hasil pengujian solar tracker selama Sembilan jam, mulai pukul 07.00 WIB sampai dengan pukul 16.00 WIB diuraikan dalam Tabel 1. Hasil pengujian yang ditampilkan dalam  Tabel  1  menunjukan  bahwa  posisi  panel  surya  telah  sesuai  dengan  posisi  referensi
untuk  mendapatkan  radiasi  maksimum.  Hasil  ini  menunjukan  bahwa  solar  tracker  tanpa sensor  cahaya  yang  dibuat  dalam  bentuk  satu  sumbu  horizontal  telah  bekerja  dengan  baik menggerakan  panel  surya  sesuai  dengan  gerakan  matahari  untuk  waktu  kerja  mulai  pukul 07.00 WIB sampai dengan pukul 16.00 WIB. Hasil pengujian menunjukan bahwa panel surya mulai  bergerak  dari  sudut  15  sampai  dengan  150  dengan  perubahan  posisi  sebesar  7.5  setiap  30  menit.  Ketika  posisi  panel  surya  sudah  sampai  pada  posisi  150  pada  pukul  16.00 WIB,  maka  posisi  panel  surya  kembali  secara  otomatis  pada  posisi  awal  15  .  Panel  surya kembali bergerak pada pukul 07.00 pagi hari.
Tabel 1. Hasil pengujian solar tracker
Waktu (Jam) Posisi panel surya referensi Posisi panel surya terukur 07.00 15  15  07.30 22,5  22,5  08.00 30  30  08.30 37,5  37,5  09.00 45  45  09.30 52,5  52  10.00 60  60  10.30 67,5  67,5  11.00 75  75  11.30 82,5  82,5  12.00 90  90  12.30 97,5  97,5  13.00 105  1050 13.30 112,5  112,50 14.00 120  120  14.30 127,5  127,5  15.00 135  135  15.30 142,5  142,5  16.00 150  150 

## PENUTUP
Penelitian ini mengusulkan solar tracker tanpa sensor cahaya untuk mendapatkan radiasi maksimum  pada  permukaan  panel  surya.  Alat  ini  bekerja  dengan  cara  menggerakan  panel surya  berdasarkan  pergerakan  waktu  matahari  menggunakan  RTC.  Solar  tracker  dirancang dalam  bentuk  satu  sumbu  horizontal  yang  digerakan  oleh  motor  dc  linear.  Penggerak solar tracker dibuat dengan menggunakan arduino sebagai kontroler yang dilengkapi dengan LCD untuk menampilkan waktu dan posisi panel surya. Solar tracker dirancang dengan waktu kerja selama  sembilan  jam  pada  siang  hari,  mulai  pukul  07.00  WIB  sampai  dengan  pukul  16.00 WIB  dengan  posisi    panel  surya  mulai  15  sampai  dengan  150  .  Gerakan  panel  surya dilakukan setiap 30 menit dengan perubahan posisi sebesar 7.5  . Hasil pengujian menunjukan bahwa solar tracker yang dibuat telah bekerja dengan baik dalam mengatur posisi panel surya sesuai  dengan posisi matahari untuk  mendapatkan radiasi maksimum  pada permukaan panel surya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] K. Kumar  and V. Subramaniam, “Real Time Clock based Energy Efficient Automatic Dual Axis Solar Tracking System,” Engineering Journal , vol. 22 no. 1, pp. 15-26, January 2018.
[2] F.  Belhachat  and  C.  Larbes,  “A  review  of  global  maximum  power  point  tracking  techniques  of photovoltaic system under partial shading conditions,” Renewable and Sustainable Energy Reviews ,” Vol. 92, pp. 513-553, 2018.
[3] M.  Yuhendri,  M.  Ashari  and  M.  H.  Purnomo,  “Maximum  output  power  tracking  of  wind  turbine  using inteligent control approach,” Telkomnika , vol. 9, no. 2, pp. 217-226, August 2011.
[4] M.  Yuhendri,  M.  Ashari  and  M.  H.  Purnomo,  “A  novel  sensorless  MPPT  for  wind  turbine  generators using very sparse matrix converter based on hybrid inteligent control,” International Review of Electrical Engineering. , vol. 10, no. 2, pp. 233-243, March 2015.
[5] M.  Yuhendri,  M.  Ashari,  and  M.H.  Purnomo,  “Maximum  output  power  tracking  dengan  metode  direct field  oriented  control  pada  pembangkit  listrik  tenaga  angin  stand  alone,” Prosiding  Seminar  Nasional Fakultas Teknologi Industri (SNFTI) XIV, pp. B01.1 - B01.10, July 2009.
[6] J.  Rezkyanzah,  L.  P.  Purba  dan  C.  A.  Putra,  “Perancangan  solar  tracker  berbasis  arduino  sebagai penunjang sistem kerja solar cell dalam penyerapan energi matahari,” SCAN, vol. 11, no. 2, PP. 55-60, Juni 2016
[7] B.  Krishna  and  K.  Sinha,  “Tracking  of  Sun  for  Solar  Panels  and  Real  Time  Monitoring  Using LabVIEW,” Journal of Automation and Control Engineering, vol. 1, no. 4, pp. 312-315, December 2013
[8] R. Syafrialdi dan Wildian, “Rancang bangun solar tracker berbasis mikrokontroler Atmega8535 dengan sensor LDR dan penampil LCD,” Jurnal Fisika Unand, vol. 4, no. 2, pp.  113-122, April 2015
[9] J. M. Wang and C. L. Lu, “Design and implementation of a sun tracker with a dual-axis single motor for an optical sensor-based photovoltaic system,” Sensors , vol. 13, no. 3, pp. 3157–3168, 2013.
[10] K.  W.  Fauzi,  T.  Arfianto,  dan  N.  Taryana,  “Perancangan  dan  Realisasi Solar  Tracking  System untuk Peningkatan  Efisiensi  Panel  Surya  Menggunakan  Arduino  Uno,” TELKA ,  Vol.4,  No.1,  pp.  64-75,  Mei 2018.
[11] K. S. Rao, P. Harish, V. N. V. Ramana, and M. V. S. K. Teja, “Time operated solar tracking for optimum power generation,” International Journal of Scientific  & Engineering Research , vol. 4, no. 5, pp. 1909- 1912, May-2013.
[12] Aravind K, Chandramouli M, Chitrarasu B, and Kumaresan G, “Experimental and Fabrication of Solar Panel  Tracking  Using  the  Real  Time  Clock,” International  Journal  for  Scientific  Research  & Development, vol. 5, no. 1, January 2017.

## Biodata Penulis
Romi  Fernandes ,  lahir  di  Bukit  Tinggi  pada  tanggal  27  Desember  1994.  Saat  ini  sedang menyelesaikan  program  sarjana  sain  terapan  DIV  Teknik  Elektro  Industri  di Jurusan Teknik  Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Muldi  Yuhendri, dilahirkan  di  Agam  pada  tanggal  13  Desember  1981.  Menyelesaikan  program Sarjana di jurusan  teknik elektro  Universitas Negeri Padang pada tahun 2005 dan program  S2 di ITS Surabaya  pada  tahun  2009  serta  S3  Ilmu  Teknik  Elektro  pada  tahun  2017  di  kampus  yang  sama. Bekerja  sebagai  staf  pengajar  di  jurusan  teknik  elektro  Universitas  Negeri  Padang  sejak  tahun  2006 sampai sekarang.