Rancang Bangun Sistem Kontrol Solar Tracker Menggunakan Regresi Linear Untuk Meningkatkan Produksi Energi Panel Surya Wildan1.
Mohamad Kharis2,Rohmat Setiawan3.
Prodi Teknik Informatika.
STMIK Adhi Guna.
Indonesia
Info Articles Abstrak
___________________
____________________________________________________________
Keywords:
Efisiensi energi panel surya sangat dipengaruhi oleh orientasi panel terhadap posisi matahari.
Untuk meningkatkan efisiensi tersebut, penelitian ini bertujuan merancang dan membangun sistem kontrol solar tracker berbasis regresi linear menggunakan mikrokontroler ESP32.
Sistem dilengkapi dengan sensor LDR.
MPU6050, dan RTC untuk mendeteksi arah cahaya matahari dan orientasi waktu, serta menggerakkan panel secara otomatis menggunakan motor linear.
Algoritma regresi linear digunakan untuk memprediksi sudut optimal panel berdasarkan waktu dan intensitas Sistem pemantauan dan kendali dilakukan secara real-time melalui dashboard berbasis web dengan komunikasi protokol MQTT.
Pengujian dilakukan dengan metode black-box untuk mengevaluasi fungsi sistem secara menyeluruh.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem mampu mengikuti pergerakan matahari secara otomatis dan meningkatkan efisiensi penyerapan energi panel surya dibandingkan dengan sistem statis.
Penelitian ini berkontribusi pada pengembangan sistem kontrol prediktif yang sederhana, efisien, dan dapat diterapkan pada skala kecil, serta menjadi solusi terjangkau dalam pemanfaatan energi terbarukan.
Energy Efficiency.
ESP32.
IoT.
Linear Regression.
Solar
Tracker______________ ______ Abstract
____________________________________________________________
The efficiency of solar panels is significantly influenced by their orientation toward the sun's position.
To enhance this efficiency, this study aims to design and develop a solar tracker control system based on linear Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
nC Alamat Korespondensi:
regression using the ESP32 microcontroller.
The system integrates LDR.
MPU6050, and RTC sensors to detect sunlight direction and time orientation, and it automatically adjusts the panel using a linear motor.
linear regression algorithm is employed to predict the panel's optimal angle based on time and light intensity.
Real-time monitoring and control are implemented via a web-based dashboard using the MQTT communication Testing was conducted using the black-box method to evaluate the systemAos overall functionality.
The results show that the system can automatically follow the sunAos movement and improve solar energy absorption efficiency compared to a static system.
This research contributes to the development of a simple and efficient predictive control system that is cost-effective and applicable on a small scale, supporting the wider use of renewable energy.
p-ISSN 2621-9484 E-mail: rsetiawan1@gmail.
e-ISSN 2620-8415 Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
PENDAHULUAN Pemanfaatan energi terbarukan menjadi fokus utama dalam mengatasi permasalahan global seperti krisis energi dan perubahan iklim.
Di antara berbagai sumber energi terbarukan, energi surya merupakan salah satu yang paling potensial karena ketersediaannya yang melimpah dan ramah lingkungan.
Namun demikian, efisiensi panel surya dalam mengubah sinar matahari menjadi energi listrik sangat dipengaruhi oleh orientasi panel terhadap posisi matahari.
Panel surya statis hanya optimal saat matahari berada pada posisi tertentu, sehingga energi yang diserap menjadi tidak maksimal sepanjang hari.
Penelitian ini menawarkan pendekatan alternatif melalui penerapan regresi linear sebagai metode prediksi posisi matahari berdasarkan waktu.
Pendekatan ini bersifat sederhana, dan mudah diimplementasikan pada mikrokontroler berdaya rendah seperti ESP32.
Sistem dikembangkan dengan integrasi RTC DS3231 sebagai sumber data waktu.
MPU6050 untuk mendeteksi sudut kemiringan, serta INA219 untuk memantau tegangan dan arus panel.
Pergerakan panel dilakukan secara otomatis menggunakan motor linear berdasarkan sudut yang dihitung oleh algoritma regresi linear.
Berbeda dengan pendekatan umum yang bergantung pada sensor cahaya secara penuh atau kontrol berbasis cloud, penelitian ini menggabungkan kontrol prediktif otomatis dengan sistem pemantauan lokal berbasis web menggunakan protokol MQTT.
Dengan kombinasi ini, sistem menjadi lebih efisien, responsif, hemat biaya, dan dapat diterapkan dalam skala kecil seperti rumah tangga atau institusi pendidikan.
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membangun sistem kontrol solar tracker berbasis regresi linear untuk meningkatkan efisiensi produksi energi panel surya secara otomatis dan terjangkau.
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pada pengembangan teknologi energi terbarukan yang adaptif, prediktif, dan mudah diakses secara luas.
METODE
Penelitian ini menggunakan pendekatan eksperimen dengan metode pengembangan sistem berbasis prototipe yang dirancang untuk menguji efektivitas kontrol solar tracker berbasis regresi linear.
Prototipe diuji pada area terbuka yang mendapatkan paparan sinar matahari langsung.
Pengamatan dilakukan dari pukul 07.
00 hingga 17.
00 untuk memastikan variasi posisi matahari tercakup dalam pengujian sistem.
Perangkat utama yang digunakan dalam sistem meliputi mikrokontroler ESP32-S3 sebagai unit kontrol pusat, sensor LDR untuk mendeteksi intensitas cahaya, sensor MPU6050 untuk membaca orientasi panel, serta modul RTC DS3231 sebagai referensi waktu.
Sensor INA219 digunakan untuk mengukur arus dan tegangan keluaran dari panel surya.
Pergerakan panel dilakukan menggunakan dua motor linear untuk sumbu X dan Y, yang dikendalikan Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
melalui driver relay 4 chanel.
Sistem pemantauan dibangun menggunakan dashboard web berbasis HTML.
CSS, dan JavaScript, dengan backend Node.
js dan database MySQL, serta komunikasi data real-time menggunakan protokol MQTT.
Algoritma regresi linear yang digunakan berbentuk:
yc=ycoycu yca dengan yc sebagai sudut kemiringan panel, ycu sebagai variabel waktu, yco sebagai slope, dan yca sebagai konstanta.
Data sensor diolah secara lokal oleh ESP32 untuk menentukan sudut optimal yang kemudian dijadikan acuan dalam penggerakan motor Pengujian sistem dilakukan menggunakan metode Black-Box Testing untuk mengevaluasi fungsi sistem tanpa melihat struktur internal kode, meliputi pengujian pembacaan sensor, kontrol aktuator, dan transmisi data.
Efisiensi sistem diukur dengan membandingkan daya listrik yang dihasilkan saat sistem aktif dan saat panel dibiarkan statis, menggunakan persamaan berikut:
yuC = PtrackerOePstatic Pstatic ycu 100 % dengan yuC adalah efisiensi, ycEycycycaycaycoyceyc adalah daya dari sistem solar tracker, dan ycEycycycaycycnyca adalah daya dari panel statis dalam kondisi yang sama.
Data pengukuran dianalisis untuk menilai tren peningkatan daya dan efektivitas sistem prediktif dalam meningkatkan efisiensi penyerapan energi matahari.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini berhasil membangun sistem solar tracker berbasis regresi linear yang dapat mengatur posisi panel surya secara otomatis berdasarkan prediksi waktu.
Data hasil pengamatan dianalisis untuk menilai pengaruh penggunaan sistem terhadap efisiensi energi panel.
Prototype Implementasi sistem direalisasikan dalam bentuk prototipe fisik yang terdiri atas panel surya, rangka penyangga, serta sistem kendali berbasis ESP32.
Perangkat ini dilengkapi dengan sensor dan aktuator yang disusun dalam satu kesatuan modul.
Selain itu, dashboard monitoring berbasis web dikembangkan untuk menampilkan data sensor secara real-time serta memungkinkan pemantauan kinerja panel secara visual Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
Gambar 1.
Prototype Solar Tracker Gambar 2.
Tampilan Web Monitoring Validasi Regresi Linear Implementasi Rumus regresi linear yang digunakan adalah:
yc=ycoycu yca Langkah-langkah:
Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
Hitung jumlah data n = 21 Hitung: Ocx = 6300.
Ocy = 39.
Ocx 2 = 2394000.
Ocxy = 64380 Hitung slope m dan intercept c:
nOc.
OeOcxUIOcy ycuOcycu 2 Oe(Oc.
2 21UI 64380 Oe 6300 UI 39
21 UI 2394000 Oe 63002
Ocy Oe m UI Ocx
= 0,1045
39 Oe 0,1045 UI 6300
= -29,49
Jadi, persamaan regresi untuk Pitch: yc = 0,1045 UI ycu Oe29,49 Perhitungan untuk Roll:
Hitung: Ocy= 105.
Ocxy = 30150 Hitung slope m dan intercept c:
21UI 30150Oe 6300 UI 105 21UI2394000Oe63002 105 Oe (Oe0,0027 UI 6.
= -0,0027 = 5,81 Jadi, persamaan regresi untuk Roll: yc = -0,0027 UI ycu 5,81 Perhitungan di jam 09:00 :
Pitch: yc = 0,1045 UI 120 Oe 29,49 = 12,54 Oe 29,49 = Oe16,95 Roll: y= Oe0,0027 UI 120 5,81 = Oe0,324 5,81 = 5,49 Tabel 4.
Perbandingan Hasil Regresi dan Nilai Aktual
Sumbu
Pitch
Roll
Prediksi di 09:00 -16,95 5,49 Nilai Aktual
Selisih
0,05
1,51
Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
Perbandingan Solar Tracker dan Statis Solar Tracker Tegangan Arus Jam 07:00 07:30 08:00 08:30 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 Daya Tegangan Statis Arus Daya Dari hasil tersebut dapat di simpulkan:
Efisiensi = ycNycuycycayco yaycaycyca ycNycycaycaycoyceycOeycNycuycycaycayco yaycaycyca ycIycycaycycnyc ycNycuycycayco yaycaycyca ycIycycaycycnyc 238,35Oe185,99 ycu 100 % ycu 100 % = 28.
Efisiensi peningkatan daya sistem Solar Tracker dibandingkan sistem Statis adalah Joined Journal (Journal of Informatics Educatio.
SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa sistem kontrol solar tracker berbasis regresi linear berhasil dirancang dan mampu meningkatkan efisiensi penyerapan energi panel surya.
Sistem ini bekerja secara otomatis mengikuti posisi matahari dengan pendekatan waktu dan intensitas cahaya, serta dapat dipantau secara real-time melalui Simpulan ini menunjukkan bahwa metode regresi linear dapat menjadi solusi sederhana dan efektif untuk pengoptimalan panel surya.
DAFTAR PUSTAKA