Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
PEMODELAN PENINGKATAN EFESIENSI FOTOVOLTAIK NIRKABEL
DAYA MENGGUNAKAN RELAY MAGNETIK
Tenuman Zebua1.
Despaleri Perangin-angin 1.
Muhammad Irwanto1.
Togar Timoteus Gultom1.
Winner Parluhutan Nainggolan1.
Muhammad Iqbal Balatif1.
Muhamad Azlin Karo-karo1 Prodi Teknik Elektro.
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Prima Indonesia Jalan Sampul No 3 Medan Telp/Fax: 061-4578870/4578890 E-mail : despaleriperanginangin@unprimdn.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis sistem Photovoltaic Wireless Power Transfer (PVWPT) yang menggunakan relay magnetik sebagai bagian dari sistem distribusi energi nirkabel.
Metode yang digunakan melibatkan pemodelan matematis dari sistem PVWPT, termasuk koil pemancar dan penerima dengan mutual inductance, serta penggunaan relay magnetik untuk mengontrol aliran energi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan relay magnetik dalam sistem PVWPT dapat meningkatkan efisiensi dan keamanan transfer energi nirkabel, sambil memberikan kontrol yang lebih baik atas aliran energi dalam berbagai situasi operasional.
Penggunaan relay magnetik dalam sistem PVWPT merupakan pendekatan yang menjanjikan untuk mentransfer energi nirkabel secara efisien dan andal, dengan potensi untuk diterapkan dalam berbagai aplikasi di bidang energi terbarukan dan teknologi nirkabel.
PVWPT dengan magnetik relay cenderung memiliki efisiensi transfer energi yang lebih tinggi daripada PVWPT tanpa magnetik relay.
Penggunaan relay magnetik memungkinkan pengendalian yang lebih presisi atas aliran energi, mengurangi kerugian energi selama transfer.
Memberikan kontrol yang lebih baik dan perlindungan yang lebih terkoordinasi terhadap aliran energi.
Relay magnetik memungkinkan pengendalian otomatis dan respons cepat terhadap situasi darurat, seperti arus berlebih atau tegangan yang tidak stabil.
Kata Kunci: Koil-Pengirim.
Koil- Penerima.
Magnetik Relay.
Modul PV
ABSTRACT
The study aims to analyze a Photovoltaic Wireless Power Transfer (PVWPT) system that uses magnetic relays as part of a wireless energy distribution system.
The method used involved mathematical modeling of PVWPT systems, including transmitter coils and receivers with mutual inductance, as well as the use of magnetic relays to control the flow of energy.
Research results show that the use of magnetic relays in PVWPT systems can improve the efficiency and security of wireless energy transfer, while providing better control over the energy flow in a variety of operational situations.
The use of magnetic relays in PVWPT systems is a promising approach to wireless energy transfer efficiently and reliably, with the potential to be applied in a variety of applications in the field of renewable energy and wireless technology.
The use of magnetic relays allows for more precise control over energy flows, reducing energy losses during transfers.
Provides better control and more coordinated protection against the flow of energy.
Magnetic relays enable automatic control and rapid response to emergency situations, such as excess current or unstable voltage.
Keywords: Coil-Transmitter.
Coil-Receiver.
Magnetic Relay.
PV Module Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
efek fotovoltaik, yang kemudian dapat ditransfer secara nirkabel ke koil penerima.
Modul PV terintegrasi dengan relay magnetik untuk mengatur aliran energi secara efisien.
Ini memungkinkan kontrol yang tepat atas transfer daya nirkabel, memastikan efisiensi yang optimal dalam proses tersebut.
Modul PV dapat menyesuaikan output daya sesuai dengan variasi dalam intensitas cahaya matahari.
Ini memungkinkan sistem untuk tetap efisien dalam berbagai kondisi pencahayaan, seperti saat cuaca berubah atau selama periode hari yang berbeda.
PENDAHULUAN
Latar Belakang ` Energi matahari merupakan sumber energi terbarukan yang dapat kita tangkap dari matahari berkat radiasi elektromagnetik yang Ini adalah produk dari reaksi atom konstan yang terjadi di dalamnya, di mana sejumlah besar atom bergabung untuk membentuk reaksi nuklir raksasa yang menghasilkan panas dan energi.
Energi matahari sangat besar sehingga energi yang diterima dalam satu jam setara dengan konsumsi energi dunia dalam satu Ini pengembangan teknologi surya sangat penting dan akan membawa manfaat global yang besar di masa depan, membantu mengurangi polusi, mengurangi perubahan iklim, meningkatkan keberlanjutan, dan mengurangi ketergantungan pada energi terbarukan.
Kondisi geografis Indonesia yang terdiri atas pulau-pulau yang kecil dan banyak yang terpencil menyebabkan sulit untuk dijangkau oleh jaringan listrik yang bersifat terpusat.
Untuk memenuhi kebutuhan energi di daerahdaerah semacam ini, salah satu jenis energi yang potensial untuk dikembangkan adalah energi surya menggunakan energi surya Sistem Energi Surya Fotovoltaik (SESF) atau secara umum dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik (PLTS Fotovoltai.
Selain dapat digunakan untuk program listrik perdesaan, peluang pemanfaatan energi surya lainya misalnya, lampu penerangan jalan dan lingkungan, listrik untuk rumah peribadatan.
sangat ideal untuk dipasang di tempat-tempat ini karena kebutuhannya relatif kecil (K.
Zhang et al.
Penelitian ini bertujuan untuk Tabel 1.
Spesifikasi Modul PV Parameter Nilai Number cell per module Maximum power .
255, 285
Open circuit voltage .
Short circuit current
Temperature coefficient of open circuit voltage (%/AC) Temperature coefficient of short circuit current
(%/AC)
8, 83
menganalisis sistem Photovoltaic Wireless
Power
Transfer
(PVWPT)
menggunakan relay magnetik sebagai bagian dari sistem distribusi energi nirkabel
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat Gambar 1 Modul PV Memodelkan PV Modul Modul PV bertindak sebagai sumber utama energi dalam sistem.
Ini mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui Hasil dari Tabel 1 akan disajikan dalam bentuk kurva arus, tegangan, dan daya beserta persentase kesalahan dimana radiasi matahari 1000 W/m2.
dan suhu 25AC.
gambar di atatas dibuat sebuah modul PV Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
sederhana beserta set blok converter di matlab simulink data pada tabel di atas diisi pada modul blok PV.
Memodelkan driver pulsa dan inverter setengah jembatan.
Dalam sistem transfer daya fotovoltaik nirkabel menggunakan relay magnetik, inverter memainkan peran penting dalam mengubah energi listrik searah (DC) yang dihasilkan oleh modul PV menjadi energi listrik bolak-balik (AC) yang dapat ditransfer melalui relay Inverter mengoptimalkan efisiensi konversi energi dari DC ke AC (Butar-Butar et al.
, 2.
Ini termasuk mengurangi kerugian daya selama proses konversi untuk memaksimalkan jumlah energi yang tersedia untuk transfer melalui relay magnetik.
Inverter memonitor tegangan dan frekuensi output AC untuk memastikan konsistensi dan keandalan energi yang disuplai ke koil penerima.
Ini termasuk menjaga tegangan output dalam batas yang aman dan mempertahankan frekuensi yang stabil sesuai dengan standar jaringan listrik.
Pulse driver dalam konteks sistem komponen yang bertanggung jawab untuk mengontrol impuls atau pulsa energi listrik yang ditransfer dari transmitter coil ke receiver coil (Alam et al.
, 2.
Peran utama dari pulse driver adalah untuk menghasilkan impuls energi listrik dengan interval waktu yang tepat dan kekuatan yang sesuai untuk memastikan transfer daya yang efisien dan stabil antara dua coil seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.
Selain itu pulse driver juga dapat berperan dalam perlindungan sistem dari kondisi yang tidak diinginkan, seperti lonjakan tegangan atau arus yang dapat merusak komponen sistem.
Ini dapat dilakukan dengan memantau kondisi operasional dan mengatur respons sistem yang sesuai dan berperan dalam perlindungan sistem dari kondisi yang tidak diinginkan, seperti lonjakan tegangan atau arus yang dapat merusak komponen sistem.
Ini dapat dilakukan dengan memantau kondisi operasional dan mengatur respons sistem yang sesuai.
Gambar 2.
Gambar Pulse Driver dan Gambar 2.
Inverter Koil pengirim.
Koil penerima, dan Magnetic Relay Dalam sistem transfer daya fotovoltaik nirkabel menggunakan relay magnetik, koil pemancar dan penerima memiliki peran penting dalam mentransfer energi secara induktif antara sumber daya .
odul PV) dan perangkat penerima (Kraiem et al.
, 2.
Koil pemancar adalah bagian dari sistem yang terhubung dengan modul PV dan bertanggung jawab untuk menghasilkan medan magnet yang diperlukan untuk transfer daya nirkabel.
Ketika arus listrik mengalir melalui koil pemancar menciptakan medan magnet yang mengalami perubahan di sekitar koil tersebut.
Perubahan medan magnet ini menginduksi arus listrik dalam koil penerima yang berdekatan, menginduksi arus listrik dalam koil penerima Induksi arus listrik dalam koil penerima yang menghasilkan transfer energi nirkabel antara koil pemancar dan penerima.
Arus listrik yang dihasilkan dalam koil penerima kemudian digunakan untuk menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan oleh perangkat elektronik atau untuk mengisi baterai.
Setelah memodelkan koil pengirim dan penerima langkah selanjut nya dalah membuat model magnetik relay dimana relay magnetik berfungsi sebagai kontrol aliran energi, sinkronisasi dan penjadwalan, perlindungan.
Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
sistem pemutusan darurat dan, pemeliharaan efisiensi dan magnetik relay terletak di antara koil pemancar dan koil penerima.
Koil pengirim, magnetik relay, dan koil penerima dihubungkan sejajar dengan kapasitor dimana nilai induktansi dari parameter ini di peroleh dari persamaan berikut .
yce = bersama terjadi ketika perubahan arus pada satu kumparan menghasilkan fluks magnetik yang melintasi kumparan lainnya, dan fluks ini kemudian menginduksi tegangan pada kumparan tersebut Induktansi bersama diukur dalam satuan henry (H) dan merupakan parameter penting dalam kumparan yang terhubung dalam suatu rangkaian induktif.
Ooya .
ya 2yuU yca Pemodelan keseluruhan pvwpt dengan Magnetik Relay Untuk membuat model koil pengirim dan penerima di perlukan juga nilai induktansi kumparan .
ayca ) .
, tahanan kumparan .
cIyca ) .
, induktansi bersama .
cA) .
, dalam proses ini kumparan solenoida digunakan juga dengan ukuran diameter .
ccyca 2 ), jumlah belitan .
cAyca 2 ), dan panjang .
coyca ) .
serta luas penampang kawat .
ayc ) .
Irwanto et al.
, 2.
yccyca 2 ycAyca 2 Oe 40yccyc yayca ycAyca Oe 18yccyca yayca = 0 yuUyccyc 2 .
ycoyca = yuUyccyc ycAyca ycoyca .
ycIyca = yuU yayc yuUyuN0 ycA 2 ycyc 2 ycyc 2 y 10Oe4 .
ycAycyc = Oo.
ccycyc 2 ycyc 2 ) .
yayc = Gambar 4.
Model Keseluruhan PVWPT Dengan Magnetik Relay Ini adalah gambar model keseluruhan sistem transfer daya fotovoltaik nirkabel dengan menggunakan magnetik relay yang dibangun secara keseluruhan yang dibangun oleh modul fotovoltaik, pulse generator, inverter, koil pengirim, koil penerima, dan magnetik relay (Singh, et al.
, 2.
Selanjut nya kita akan mengamati dan menganalisis performa sistem pvwpt dengan relay magnetik ataupun tidak menggunakan relay magnetik pada jarak 1 meter.
Hasil dari performa nya akan dalam bentuk grafik sinusoidal .
egangan AC) yang di peroleh dari konversi dari tegangan DC yang dihasilkan oleh modul (Khan et al.
, 2.
Gambar 3.
Koil Pengirim.
Relay Magnetik dan Koil Penerima HASIL DAN PEMBAHASAN Pada Gambar 3, koil penerima dan koil pengirim memiliki jarak jarak antara koil pengirim dan penerima disebut sebagai induktansi bersama.
Induktansi bersama, juga dikenal sebagai mutual inductance dalam bahasa Inggris, merujuk pada fenomena ketika dua atau lebih kumparan induktif saling mempengaruhi dan menghasilkan fluks magnetik yang saling terkait.
Induktansi Performa modul photovoltaic dianalisa menggunakan radiasi matahari sebesar 1000 W/m2 dan suhu sebesar 25AC, hasil dari kinerja sistem disajikan dalam bentuk kurva arus,tegangan, dan daya.
Berdasarkan modul pv tersebut memiliki tegangan rangkaian terbuka sebersar 38,1 V selanjutnya tegangan itu akan masuk ke inverter untuk di ubah dari tegangan dc ke tegangan ac lalu mensuplay tegangan ac Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
ke koil pengirim.
Disimulasikan pada suhu 25AC dan radiasi sebesar 1000 W/m2 pada jarak 1 meter ke koil pengirim.
Kabel tembaga yang digunakan di kedua koil ini memiliki diameter 1,25 mm, resistivitas 1,68 x 10-8 m, dan diameter kabel 49 cm, menurut persamaan 3 sampai 5 hambatan kumparan nya adalah 2,08.
Pada PVWPT dengan magnetic relay dengan radiasi1000 W/m2 dan suhu 25AC dan jarak 1 meter pada koil pengirim mengirim tegangan sebesar 345,8 V dan menerima arus sebesar 8,781 A pada koil penerima menerima arus sebesar 358,6 V dan menerima arus sebesar 11,94 A ( J.
Zhang et al.
, 2.
Peforma Modul PV Gambar 5 Kurva I-V dan P-V pada Modul PV Gambar 5 adalah gambar kurva performa modul PV dimana Pada tingkat radiasi matahari 1000 W/m2 dan suhu 25AC, modul PV menghasilkan arus sebesar 8,38 A ketika tegangan yang diberikan adalah 38,1 V.
Nilai arus dan tegangan yang dihasilkan oleh modul fotovoltaik akan berubah jika beroperasi pada kondisi radiasi matahari yang lebih tinggi atau lebih rendah dari 1000 W/m2, atau jika beroperasi pada suhu yang berbeda dari 25AC (Islam et al.
, 2.
Sebagai contoh, arus dan daya yang dihasilkan oleh modul fotovoltaik dapat meningkat dengan intensitas cahaya matahari yang lebih tinggi, dan sebaliknya.
mulai dengan nilai arus nol ketika tegangan nol, meningkat secara eksponensial dengan peningkatan tegangan hingga mencapai titik puncak arus maksimum (Ima.
sebesar 255,3 w dan tegangan 30,5 V.
Setelah mencapai titik MPP, arus menurun seiring dengan peningkatan tegangan.
Gambar 6.
Output Modul PV Gambar 7.
Grafik Tegangan AC dengan Magnetik Relay Pada PVWPT tanpa magnetic relay dengan radiasi1000 W/m2 dan suhu 25AC dan jarak 1 meter pada koil pengirim mengirim tegangan sebesar 489,5 V dan mengirim arus sebesar 8,301 A pada koil penerima menerima tegangan sebesar 508,1 V dan menerima arus sebesar 11,22 A.
(Zhang et al.
, 2.
Peforma Koil Pengirim Dan Penerima Gambar
PVWPT
menunjukkan bahwa tegangan keluaran DC sebesar 233,6 V diubah menjadi gelombang AC.
Ini terjadi karena kapasitor 60AAF dan induktor 100 AAH terhubung secara seri di tengah koil penerima dan kemudian terhubung Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
12 No.
2 Tahun 2024
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
1109/TMAG.
Zhang J.
et al.
"Optimization of Magnetic Relay for Wireless Power Transfer in Photovoltaic Systems Using Particle Swarm Optimization," Ie Transactions on Magnetics, vol.
56, no.
3, pp.
Mar.
2020, doi:
1109/TMAG.
Khan.
, et al.
Magnetic RelayBased Wireless Power Transfer for Photovoltaic Systems with Energy Harvesting.
Journal Power Electronics 19.
: 651-658.
Gambar 8.
Tegangan AC Tanpa Magnetik Relay
Zhang
KESIMPULAN
PVWPT dengan magnetik relay cenderung memiliki efisiensi transfer energi yang lebih tinggi daripada PVWPT tanpa magnetik relay.
Penggunaan relay magnetik memungkinkan pengendalian yang lebih presisi atas aliran energi, mengurangi kerugian energi selama transfer.
Memberikan kontrol yang lebih baik dan perlindungan yang lebih terkoordinasi terhadap aliran energi.
Relay otomatis dan respons cepat terhadap situasi darurat, seperti arus berlebih atau tegangan yang tidak stabil.
et al.
Design and Implementation of a Magnetic RelayBased Wireless Power Transfer System for Photovoltaic Systems Using Fuzzy Logic Control.
Ie Transactions on Industrial Informatics, vol.
15, no.
4, pp.
1441-1448,
Apr.
1109/TII.
Irwanto M.
Nugraha Y.
Hussin N.
, and Nisja I.
Effect of Temperature and Solar Irradiance on the Performance of 50 Hz Photovoltaic Wireless Power Transfer System.
Teknol.
, vol.
85, no.
2, pp.
53Ae 11113/jurnalteknologi.
DAFTAR PUSTAKA