Implementasi Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) dengan Maximum Power Point Tracker (MPPT) untuk Mengoptimalisasi Daya Photovoltaic dalam Kondisi Partial Shading

Abstract

Indonesia memiliki tantangan besar dalam pengelolaan energi utamanya tantangan dalam penerapan energi baru terbarukan (EBT) sebagai alternatif energi tak terbarukan utamanya untuk meminimalisir penggunaan energi fosil yang memiliki imbas yang buruk pada lingkungan. Salah satu EBT yang persediaannya sangat melimpah di alam semesta yakni matahari yang dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang terdiri dari sistem fotovoltaik (PV). Proses kerja sistem PV mulai dari fotovoltaik, boost konverter, MPPT berbasis algoritma PSO dan beban. Sistem PV merubah radiasi matahari menjadi energi listrik. Perubahan intensitas radiasi matahari (insolasi) dan suhu permukaan panel yang tidak linier menjadi permasalahan utama sistem PV untuk mengefektifkan konversi energi. Selain suhu dan insolasi, kondisi penyinaran modul PV juga menunjukkan pengaruh besar pada karakteristik sel surya. Seperti kondisi partial shading yang menyebabkan karakteristik keluaran modul PV menjadi lebih kompleks dan menunjukkan beberapa puncak pada kurva karakteristiknya. Untuk mengatasi hal tersebut dibutuhkan pengendalian PV dengan menggunakan metode Maximum Power Point Tracker (MPPT) berbasis algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) yang dapat menjaga PV tetap beroperasi pada titik efisiensi tertingginya. MPPT PSO akan mengatur produksi dan penyimpanan daya sistem PV melalui konverter yang dikendalikan oleh sinyal PWM (Pulse Width Modulation) yang berasal dari duty cycle hasil operasi MPPT berbasis algoritma PSO. Parameter algoritma PSO akan diatur sedemikian rupa sehingga dapat mencapai titik MPP dalam waktu yang relatif cepat. Performa sistem PV dengan MPPT berbasis algoritma PSO yang didapatkan pada simulink MATLAB ketika PV berada pada kondisi normal dalam keadaan Standart Test Condition (STC) dan dalam kondisi partial shading (PSC) atau ketika PV dalam keadaan berbayang sebagian menunjukkan bahwa daya keluaran hasil pelacakan menggunakan MPPT PSO memiliki tingkat keakuratan yang baik dan pelacakan MPP yang relatif cepat yaitu sekitar 0,6S untuk menuju keadaan stabil. Hasil pengujian implementasi rangkaian hardware sistem PV dengan MPPT berbasis algoritma PSO dengan sumber matahari dalam kondisi normal dan PSC menunjukkan bahwa meskipun PSO mengalami beberapa puncak sebelum dapat mempertahankan titik daya pada MPP, namun PSO berhasil mencapai MPP yang optimal dan stabil dalam waktu yang relatif cepat. Begitu pula ketika pengujian perbandingan antara MPPT berbasis algoritma PSO dengan tanpa MPPT, hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa MPPT berbasis algoritma PSO menunjukkan performa yang baik dan dapat mempertahankan MPP sebesar 1,73 W dibandingkan dengan pengujian tanpa MPPT yang hanya dapat menemukan MPP sebesar 1,15 W. Kata Kunci : Energi Baru Terbarukan (EBT), Particle Swarm Optimization (PSO), Maximum Power Point Tracker (MPPT), Sistem Fotovoltaik (PV), Kondisi Partial Shading (PSC)