140401019

ANALISIS OPTIMASI SUDUT KEMIRINGAN PANEL
SURYA DENGAN METODE GENETIC ALGORITHM

SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

CORRYN CORINTHIA
NIM : 140401019

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

i

ABSTRAK
Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang tidak terbatas
penggunaannya dan juga tidak menimbulkan polusi. Salah satu pemanfaatannya
adalah untuk menghasilkan energi listrik dengan bantuan fotovoltaik. Permasalahan
utama dari energi surya adalah ketidakstabilan daya yang dihasilkan panel surya
karena sangat bergantung pada intensitas matahari yang diterima. Intensitas cahaya
matahari yang diterima oleh panel surya dapat dimaksimalkan dengan cara
memasang panel surya dengan sudut kemiringan yang tepat sehingga akan
diperoleh daya keluaran yang maksimal. Pada penelitian ini akan dianalisis
optimasi sudut kemiringan panel surya dengan metode Genetik Algoritma. Hasil
yang didapat adalah kemiringan optimal panel rata-rata dari bulan Januari, Februari,
Maret, April, Mei, Juni, Juli, Agustus, September, Oktober, November dan
Desember masing-masing sebesar: 53.839⁰, 55.121⁰, 53.938⁰, 53.442⁰, 54.398⁰,
53.441⁰, 53.009⁰, 52.933⁰, 54.709⁰, 57.055⁰, 57.169⁰, 54.632⁰.
Kata Kunci: energi surya, energi terbaharukan, fotovoltaik, genetik algoritma,

optimasi sudut

Universitas Sumatera Utara

ii
ABSTRACT
Solar energy is one of renewable energy that is not limited in its use and does not
cause pollution. One form of solar energy utilization that is often found is to
produce electricity with the help of photovoltaics. The main problem on solar
energy is instability power which generated by the solar panels, because it depends
on the sunlight intensity which accepted by the solar panels. The intensity of
sunlight received by the solar panels can be maximized by installing solar panels
with a right angle so it will be obtained the maximum output power. In this study,
the optimization of the slope angle of solar panels will be analyzed using the
Genetic Algorithm method. The results obtained are the optimal optimum slope of
the panel from January, February, March, April, May, June, July, August,
September, October, November and December are 53.839 55, 55.121⁰, 53.938⁰,
53.442⁰, 54.398⁰, 53.441⁰, 53.009⁰, 52.933⁰, 54.709⁰, 57.055⁰, 57.169⁰ , 54,632⁰.
Key word: Solar Energy, Renewable Energy, Photovoltaics, Genetic Algorithm,
Slope Optimation

Universitas Sumatera Utara

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
senantiasa melimpahkan rahmat dan karunia Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana
Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul skripsi ini adalah “Analisis Optimasi Sudut Kemiringan Panel
Surya dengan Metode Genetic Algorithm”.

Selama penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis
menyampaikan banyak terima kasih kepada:

1. Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT selaku Dosen Pembimbing yang
selalu memberikan motivasi dan bimbingan kepada penulis.

2. Bapak Dr. Eng. Taufiq Bin nur, ST.M.Eng.Sc selaku Dosen Pembanding
pertama dalam Seminar Hasil dan Sidang tugas akhir atas bimbingan dalam
perbaikan laporan tugas akhir

3. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembanding Kedua dalam
Seminar Hasil dan Sidang tugas akhir atas bimbingan dalam perbaikan
laporan tugas akhir

4. Orang tua serta kakak dan adik dari penulis yang selalu memberikan
bimbingan, motivasi serta penyemangat bagi penulis dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.

5. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, M.T., selaku Ketua Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara.

6. Bapak Terang Ukur Hidayat Solihin Ginting Manik, ST, MT selaku
Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

7. Seluruh staf pengajar dan staf tata usaha Departemen Teknik Mesin yang
telah membimbing dan membantu penulis selama kuliah.

8. Albert selaku teman diskusi yang selalu memberikan dukungan dan
motivasi kepada penulis.

9. Andrean Wu dan Philip Winarto sebagai teman satu perjuangan selama
kuliah berlangsung hingga sampai saat ini dalam menyelesaikan tugas akhir.

10. Abang-abang dari laboratorium Sustainable Energy Research Centre yang
telah banyak membantu, memberi arahan dan dukungan kepada penulis
secara teknis maupun non-teknis

11. Anjelika, Selvia Wang, Yani Kosani, Helena Guinanta, Pebriana, Laura
yang telah memberikan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan tugas
akhir.

12. Seluruh teman-teman Stambuk 2014 yang telah mendukung penulis selama
menjalani kuliah di Departemen Teknik Mesin.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak luput dari berbagai kesalahan.

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan
penulisan skripsi ini agar dapat bermanfaat untuk pembacanya.

Universitas Sumatera Utara

iv
Medan, Juli 2018
Penulis,
Corryn Corinthia
NIM : 140401019

Universitas Sumatera Utara

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK............................................................................................................ i

ABSTRACT.......................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR...........................................................................................iii

DAFTAR ISI......................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................vii

DAFTAR TABEL................................................................................................. ix

DAFTAR NOTASI............................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah.................................................................................2
1.3 Batasan Masalah................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penelitian................................................................................ 3
1.5 Sistematika Penulisan........................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 5

2.1 Energi Surya..........................................................................................5
2.2 Pemanfaatan Energi Surya…………………………………………… 5

2.2.1 Solar Photovoltaic (PV)…………………………………………...5
2.3 Teori Dasar Radiasi…………………………………………………...10
2.4 Alat Penggerak Panel Surya (Solar Tracker)…………………………17
2.5 Analisis Daya pada Panel Surya………………………………………22
2.6 Matlab R2016a………………………………………………………..23
2.7 Genetik Algoritma…………………………………………………… 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN……………………………………….. 26
3.1 Waktu dan Tempat…………………………………………………… 26
3.2 Alat dan Bahan………………………………………………………..26

3.2.1 Alat………………………………………………………………...26
3.2.2 Bahan……………………………………………………………...31
3.3 Prosedur Genetik Algoritma…………………………………………. 32
3.4 Diagram Alir Analisis Radiasi……………………………………….. 34
3.5 Diagram Alir Metode Genetik Algoritma…………………………….35
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS………………………………. 36
4.1 Data Input Analisis Teoritis…………………………………………...36
4.2 Analisis Perhitungan Radiasi dengan Matlab R2016a………………..36
4.3 Data Hasil Analisis dengan Matlab R2016a…………………………. 36
4.4 Analisis Perhitungan dengan Genetic Algorithm…………………….. 43
4.5 Data Hasil Analisis dengan Genetic Algorithm……………………… 43
4.7 Analisis Daya………………………………………………………… 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………… 58

Universitas Sumatera Utara

vi
5.1 Kesimpulan…………………………………………………………... 58
5.2 Saran…………………………………………………………………..59
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………………60
LAMPIRAN……………………………………………………………………...62

Universitas Sumatera Utara

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Solar fotovoltaik ............................................................................ 6
Gambar 2.2 Solar Cooker.................................................................................. 7
Gambar 2.3 Solar drying ................................................................................... 7
Gambar 2.4 Solar water heater .......................................................................... 8
Gambar 2.5 Solar Chimney .............................................................................. 8
Gambar 2.6 Solar Pondss .................................................................................. 9
Gambar 2.7 Solar Architecture.......................................................................... 10
Gambar 2.8 Solar Distillation Water................................................................. 10
Gambar 2.9 Hubungan antara matahari – bumi ................................................ 11
Gambar 2.10 Distribusi Radiasi Matahari sampai ke Permukaan Bumi ............. 12
Gambar 2.11 (a) sudut Zenith, Kemiringan (slope), sudut azimut, dan sudut

azimut matahari untuk permukaan horizontal, (b) sudut azimut
matahari ......................................................................................... 14
Gambar 2.12 Klasifikasi Solar Tracker .............................................................. 17
Gambar 2.13 Blok diagram sistem tertutup ........................................................ 18
Gambar 2.14 Blok diagram sistem terbuka ......................................................... 18
Gambar 2.15 Passive solar tracker ..................................................................... 19
Gambar 2.16 Active solar tracker ....................................................................... 19
Gambar 2.17 Horizontal single axis tracker (HSAT) ......................................... 20
Gambar 2.18 Vertical Single Axis Tracker (VSAT) ............................................ 20
Gambar 2.19 Tilted Single Axis Tracker (TSAT) ................................................ 21
Gambar 2.20 Polar Aligned Single Axis Tracker (PSAT) .................................. 21
Gambar 2.21 Tip-tilt dual axis tracker ............................................................... 22
Gambar 2.22 Azimuth-altitude dual axis tracker ............................................... 22
Gambar 2.23 Matlab R2016a .............................................................................. 24
Gambar 2.24 Siklus Genetik Algoritma olah David Goldberg .......................... 25
Gambar 3.1 Panel Surya………………………..…………………………….26
Gambar 3.2 Hobo Microstation Data Logger.................................................... 28
Gambar 3.3 Arduino.......................................................................................... 28
Gambar 3.4 Multimeter Digital ......................................................................... 29
Gambar 3.5 Adaptor .......................................................................................... 29
Gambar 3.6 Solar charge controller ................................................................. 30
Gambar 3.7 Baterai............................................................................................ 30
Gambar 3.8 Laptop............................................................................................ 31
Gambar 3.9 kabel NYYHY ............................................................................... 32
Gambar 3.10 Fitness Function ............................................................................ 32
Gambar 3.11 Fungsi GA ..................................................................................... 32
Gambar 3.12 LB dan UB..................................................................................... 32
Gambar 3.13 Populasi Awal................................................................................ 33
Gambar 3.14 Evaluasi Fitness............................................................................. 33
Gambar 3.15 Seleksi............................................................................................ 33
Gambar 3.16 Reproduksi..................................................................................... 33
Gambar 3.17 Hasil Iterasi.................................................................................... 33
Gambar 3.18 Final Point..................................................................................... 33
Gambar 3.19 Diagram Alir Analisis Radiasi....................................................... 34
Gambar 3.20 Diagram Alir Metode Genetik Algoritma ..................................... 35

Universitas Sumatera Utara

viii

Gambar 4.1 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 3 Mei 2018....................................................................... 37

Gambar 4.2 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 4 Mei 2018....................................................................... 38

Gambar 4.3 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 11 Mei 2018..................................................................... 38

Gambar 4.4 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 12 Mei 2018..................................................................... 39

Gambar 4.5 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 13 Mei 2018..................................................................... 40

Gambar 4.6 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 22 Mei 2018 ..................................................................... 40

Gambar 4.7 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 23 Mei 2018 .................................................................... 41

Gambar 4.8 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 24 Mei 2018..................................................................... 42

Gambar 4.9 Grafik Intensitas Radiasi Teoritis dan HOBO vs Waktu Pada
Tanggal 25 Mei 2018..................................................................... 42

Gambar 4.10 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 3 Mei 2018........................... 43
Gambar 4.11 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 4 Mei 2018........................... 44
Gambar 4.12 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 11 Mei 2018......................... 45
Gambar 4.13 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 12 Mei 2018......................... 45
Gambar 4.14 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 13 Mei 2018......................... 46
Gambar 4.15 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 22 Mei 2018......................... 47
Gambar 4.16 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 23 Mei 2018......................... 47
Gambar 4.17 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 24 Mei 2018......................... 48
Gambar 4.18 Grafik Optimasi sudut pada tanggal 25 Mei 2018......................... 49
Gambar 4.19 Grafik rata-rata sudut optimal perbulan dan pertahun................... 49
Gambar 4.20 Gerak Semu tahunan Matahari [24] .............................................. 50
Gambar 4.21 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Januari................................... 50
Gambar 4.22 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Februari................................. 51
Gambar 4.23 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Maret..................................... 51
Gambar 4.24 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan April...................................... 52
Gambar 4.25 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Mei........................................ 52
Gambar 4.26 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Juni........................................ 53
Gambar 4.27 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan July........................................ 53
Gambar 4.28 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Agustus ................................. 54
Gambar 4.29 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan September ............................. 54
Gambar 4.30 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Oktober ................................. 55
Gambar 4.31 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan November ............................. 55
Gambar 4.32 Grafik Optimasi Sudut Pada Bulan Desember .............................. 56

Universitas Sumatera Utara

ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Urutan hari dalam satu tahun ...............................................................15
Tabel 2.2 Faktor koreksi iklim .............................................................................16
Tabel 3.1 Spesifikasi Laptop …………………………………………................31
Tabel 4.1 Data Input Analisis Teoritis ………………………………….............36

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR NOTASI x

Simbol Keterangan Satuan
m2
A Luas Penampang km
A Ketinggian dari Permukaan Laut
, , Standart Atmosfer menit
B Konstanta yang Bergantung Pada n W/m2
cos θz cosinus sudut zenith W/m2
E Faktor Persamaan Waktu W/m2
FF Fill Factor W/m2
Gbeam Radiasi Matahari yang Jatuh Langsung W/m2
ke Permukaan Bumi Ampere
Gdifusi Radiasi Difusi
Gon Radiasi di Atmosfer ⁰
Gsc Konstanta Surya ⁰
Gtotal Radiasi Total Watt
Isc Arus Hubung Singkat Watt
Lst Standart Meridian Waktu Lokal
Lloc Posisi Bujur Volt
Pin Daya Input
Pout Daya Output ⁰
, , Faktor Koreksi Akibat Iklim ⁰
ST Jam Matahari ⁰
STD Jam Lokal ⁰
Voc Tegangan Sirkuit Terbuka ⁰

Huruf Yunani %

δ Sudut Deklinasi
ꞵ Kemiringan
γs Sudut Azimut Matahari
ꞷ Sudut Pergeseran Semu Matahari
θz Sudut Zenith
τb Fraksi Radiasi
η Efisiensi

Universitas Sumatera Utara

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Krisis energi adalah masalah yang dihadapi pada abad ini dimana kebutuhan

akan sumber energi meningkat secara signifikan seiring dengan bertambahnya
pertumbuhan populasi dan evolusi industri. Di negara industri saat ini sekitar 30-
40% energi digunakan untuk mendinginkan, memanaskan, menerangi serta
digunakan untuk keperluan barang-barang elektronik dan lainnya [1]. Perusahaan
Listrik Negara (PLN) telah memperkirakan bahwa permintaan akan energi listrik di
Indonesia pada tahun 2025 mencapai dua kali lipat dari yang awalnya 217 TWh
menjadi 457 TWh [2].

Pemakaian bahan bakar fosil secara terus menerus meyebabkan bahan bakar
tersebut semakin langka dan mahal. Disamping itu juga merugikan karena
menyebabkan pemanasan global dan perubahan iklim. Penggunaan energi yang
terbatas membuat semua negara beralih ke sumber energi terbarukan seperti sumber
energi matahari (surya) , energi angin dan panas bumi diharapkan dapat menjadi
penunjang sumber energi yang baik untuk kedepannya.

Energi surya menyajikan aset terpenting karena sumber daya yang tidak
terbatas penggunaannya, tidak mengeluarkan polusi serta terdistribusi secara gratis
ke semua daerah. Penggunaan panel surya sendiri juga telah banyak dipakai dan
merupakan cara berkelanjutan untuk menghadapi permasalahan yang berkaitan
dengan masalah emisi dan rumah kaca [3]. Dalam rangka memanfaatkan energi
matahari terdapat photovoltaic untuk memaksimalkan kebutuhan pada manusia.

Talebizadeh, dkk [4] memprediksi kemiringan dan sudut azimuth yang paling
optimum dengan menggunakan Genetic Algorithm. Hasilnya menunjukkan bahwa
Genetic algorithm merupakan metode yang cocok untuk mendapatkan sudut
optimum khususnya jika parameter-parameter yang digunakan banyak dan
kemiringan yang paling optimum bergantung pada banyaknya radiasi matahari.

Universitas Sumatera Utara

2

Pada dasarnya masalah penggunaan energi surya adalah ketidakstabilan daya
yang dihasilkan karena bergantung pada intensitas cahaya matahari yang diterima
oleh panel. Intensitas cahaya matahari yang diterima dapat dimaksimalkan dengan
memasang panel dengan sudut kemiringan yang tepat. Dalam penelitian ini, analisis
yang dilakukan berupa pengoptimasian sudut pada panel surya dengan
menggunakan Genetic Algorithm pada Matlab R2016a.

1.2 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini, perumusan masalah yang akan diselesaikan adalah

sebagai berikut:
1. Membuat solusi atas keterbatasan listrik yang masih sering terjadi dan
berdampak luas pada kehidupan masyarakat saat ini
2. Memaksimalkan penggunaan Teknologi fotovoltaik yang memanfaatkan
energi matahari dan ramah lingkungan
3. Melakukan analisa perhitungan optimasi sudut fotovoltaik dengan
menggunakan metode Genetic algoritma.

1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini yaitu:
1. Penelitian dilakukan di Medan khususnya di Magister Teknik Mesin lantai
4 dengan posisi lintang 3,43⁰ LU dan derajat bujur 98,44⁰ BT
2. Penelitian dilakukan dari pukul 09.00 – 16.00 WIB
3. Penelitian dilakukan dari tanggal 3, 4, 11, 12, 13, 22, 23, 24, 25 Mei 2018
4. Pembahasan pada penelitian menggunakan software Mathlab R2016a
(Genetic Algorithm) dengan mengganggap bahwa cuaca pada saat
melakukan penelitian cerah.

1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membandingkan radiasi yang diperoleh pada perhitungan teoritis dengan
HOBO
2. Mendapatkan sudut kemiringan yang optimal dari panel surya yang dapat
menghasilkan energi paling banyak pada saat melakukan pengujian

Universitas Sumatera Utara

3

3. Mendapatkan rata-rata sudut kemiringan optimal dari panel surya untuk
pertahun

4. Mengetahui Pin (daya input), Poutput (daya output) dan efisiensi dari
perhitungan teoritis.

1.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian dari penelitian ini adalah:
1. Menambah wawasan dari hasil penelitian yang didapat bagi peneliti serta
mengembangkan wawasan dari ilmu energi surya
2. Untuk memberikan sumbangan yang berarti bagi perkembangan teknologi
energi terbarukan
3. Untuk mengetahui kemiringan optimal dari panel pada saat melakukan
pengujian, perbulan dan rata-rata pertahunnya.

1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada penilitian ini adalah sebagai berikut.

BAB I
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang pengambilan judul skripsi,
batasan masalah, tujuan dan manfaat dilakukan penelitian, serta sistematika
penulisan skripsii.

BAB II
Pada bab ini akan dibahas dasar-dasar teori yang berhubungan dengan judul
penelitian yang diambil dari berbagai sumber seperti buku-buku pedoman, jurnal,
tugas akhir, e-book.

BAB III
Pada bab ini akan dibahas langkah-langkah yang dilakukan untuk melakukan
penelitian dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan masalah
yang berkaitan dengan judul.

Universitas Sumatera Utara

4
BAB IV
Pada bab ini akan dibahas data-data yang diperoleh dari penggunaan software
matlab dan metode genetik algoritm dan membandingkan hasilnya melalui grafik
dengan hasil eksperimental yang diperoleh.
BAB V
Bab ini berisikan hasil kesimpulan dan saran selama penelitian yang terjadi selama
dilakukan penelitian.

Universitas Sumatera Utara

5

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi Surya
Energi surya merupakan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan

serta bisa didapatkan secara gratis. Sinar matahari mencapai permukaan bumi
dengan prinsip perpindahan panas radiasi. Pemanfaatan energi surya telah banyak
dikembangkan untuk pemanfaatan termal dan menghasilkan listrik dengan
menggunakan bantuan sel surya.
2.2 Pemanfaatan Energi Surya

Seiring dengan bertambahnya populasi di dunia, sumber energi yang
dibutuhkan juga semakin tinggi. Maka dari itu telah banyak dikembangkan berbagai
cara agar kebutuhan sumber daya tidak habis salah satu contohnya yaitu dengan
menggunakan sumber energi terbarukan yaitu energi matahari. Pemanfaatan energi
surya ada 2 yaitu dengan fotovoltaik dan thermal:

2.2.1 Solar Photovoltaic (PV)
Prinsip kerja sel fotovoltaic adalah menangkap photon dari sinar

matahari yang nantinya dapat menghasilkan listrik. Ada dua jenis panel surya
yang dikelompokkan berdasaran material penyusunnya yaitu Crystalline
silicon dan Thin Film.

Crystalline silicon memanfaatkan material silikon sebagai bahan dasar
penyusun tiap sel surya. Mono Crystalline Silicon termasuk jenis yang banyak
dipasarkan karena memiliki efisiensi yang paling tinggi. Rekor tertinggi
efisiensi yang pernah didapat mono crystalline sebesar 26,7% [5]. Sedangkan
thin film memiliki bentuk yang lentur, ketebalannya bisa mencapai nanometer
ataupun mikrometer. Rekor tertinggi efisiensi yang pernah didapat sebesar 21,7%
untuk Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) dan 21% untuk bahan
Cadmium Telerium (CdTe) [5].

Universitas Sumatera Utara

6

Gambar 2.1 Solar fotovoltaik [6]

2.2.2 Solar Thermal
1. Solar Cooking
Solar cooking adalah salah satu aplikasi yang memanfaatkan panas
matahari untuk memenuhi kebutuhan memasak berbagai makanan. Solar
cooking juga termasuk ramah lingkungan, hemat biaya dan tidak
menimbulkan polusi dalam proses pemakaiannya.
Bentuk Solar cooking secara umum terbagi menjadi dua tipe yaitu
kompor parabola dan kotak oven. Kompor parabola menggunakan metode
pasteurisasi dan memasak. Kompor parabola sekelilingnya terbuat dari
cermin yang nantinya berfungsi untuk memfokuskan panas matahari pada
satu titik di pusat parabola. di pusat parabola itu nantinya diletakkan panci
untuk memasak dan biasanya panas yg terkumpul di titik pusat parabola
dapat mencapai 600 derajat celcius.
Kotak oven menggunakan alat yang berbentuk kotak, bagian atas
ditutupi dengan kaca bening yang berfungsi menghantarkan energi matahari
ke dalam kotak dan menahan panas di dalam kotak agar tidak keluar. Di
dalam kotak itu sendiri terdapat plat kolektor, fungsi plat kolektor ini untuk
memanaskan oven. Jadi kotak oven ini cocok digunakan untuk memasak
karena pencapaian suhu nya diatas 100 derajat celcius.

Universitas Sumatera Utara

7

Gambar 2.2 Solar Cooker [7]
2. Solar Drying

Solar Drying adalah salah satu aplikasi yang memanfaatkan panas
matahari untuk mengeringkan pakaian, hasil pertanian, perkebunan, dan
lainnya. Menurut Sodha, dkk [8], Pengering menggunakan cara
konvensional yaitu dengan udara dari panas matahari, cara ini lebih efisien
dan ekonomis dibanding mengeringkan dengan cara konvensional
menggunakan bahan bakar seperti minyak atau kayu dan menggunakan
listrik. Menurut Pirasteh, dkk [9], kekurangan dari penggunaan pengering
ini adalah energi mataharinya sendiri. Ketika digunakan sebagai satu-
satunya sumber energi untuk mengeringkan, dan itu tidak selalu ada.

Gambar 2.3 Solar drying [10]

Universitas Sumatera Utara

8

3. Solar Water Heater
Cara kerja sistem pemanas air tenaga surya adalah memanaskan air

dengan dibantu oleh sinar matahari. Air di alirkan melalui pipa yang telah
dilapisi dengan cat hitam. Fungsi cat hitam sendiri adalah untuk
memaksimalkan penyerapan panas matahari. Jika air telah mencapai
suhu yang telah diinginkan maka akan dialirkan ke tabung penyimpanan
dengan menggunakan sensor termal.

Gambar 2.4 Solar water heater [11]
4. Solar Chimney

Solar Chimney digunakan untuk menyeimbangkan kelembapan dan
suhu dengan aliran energi secara alami (passive cooling). Solar Chimney
biasanya digunakan untuk menghasilkan listrik. Cara kerja alat ini adalah
udara dipanaskan oleh energi surya. Udara yang panas akan cenderung
bergerak ke atas dan keluar melalui cerobong. Pada cerobong biasanya
dipasang turbin. Udara yang bergerak ke atas akan menggerakkan turbin
sehingga menghasilkan listrik. Gambar 2.5 menunjukkan bagian-bagian
utama dari solar chimney.

Gambar 2.5 Solar Chimney [12]

Universitas Sumatera Utara

9
5. Solar Ponds

Solar Ponds tergolong ke dalam aplikasi tegnologi tenaga surya yang
memiliki skala yang cukup besar. Cara kerja alat ini adalah
mencampurkan air dan garam pada kolam. Kolam mempunyai tiga bagian.
Bagian permukaan (surface zone), yang memiliki sedikit kandungan
garam. Insulating zone yaitu bagian air yang memiliki kandungan garam
lebih tinggi dibandingkan surface zone. Dan bagian paling dasar (lower
zone), pada zona inilah air paling panas berada dan energi panasnya
dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik.

Gambar 2.6 Solar Ponds [13]
6. Arsitektur Surya (Solar Architecture)

Dalam bidang arsitektur, pemanfaatan energi surya telah
dikembangkan,. Solar Architecture adalah tatanan arsitektur yang
memanfaatkan teknologi energi surya baik secara tidak langsung maupun
langsung ke dalam bangunan dengan maksimal [14]. Fungsi dari solar
architecture ini adalah untuk membuat ruangan nyaman.

Universitas Sumatera Utara

10

Gambar 2.7 Solar Architecture [15]
7. Solar distillation water

Solar distillation merupakan proses menghilangkan kadar garam yang
berlebih pada air. Prinsip kerja nya adalah air laut dipompakan setelah itu
melewati kolektor, dengan panas dari energi surya ini, air akan menguap
dan menyisakan garam. Uap akan dikondensasikan menjadi air.

Gambar 2.8 Solar Distillation Water [16]
2.3 Teori Dasar Radiasi

Matahari mempunyai diameter 1,39 x 109 m atau sama dengan 8,64 x 105 mi.
Sedangkan bumi memiliki diameter 1,27 x 107 m mengelilingi matahari dengan
lintasan berbentuk ellips dengan matahari sebagai pusatnya. Jarak rata-rata
matahari dari bumi adalah 1495 x 1011 m.

Universitas Sumatera Utara

11

Gambar 2.9 Hubungan antara matahari – bumi [17]
Berikut istilah yang akan digunakan untuk melakukan perhitungan:

a. Massa Udara (m)
Merupakan perbandingan massa udara sampai permukaan bumi dengan
posisi tertentu dengan massa udara dapat melewati sinar jika matahari
berada pada posisi zenit. Pada posisi tegak lurus, nilai zenit = 0 dan nilai m
= 1, pada sudut zenith 60, m = 2. Untuk sudut zenith dari 0⁰ sampai 70⁰
dirumuskan [17] :

= 1 (2.1)

cos

b. Radiasi Beam dan Radiasi Diffuse
Radiasi Beam adalah Radiasi energi dari matahari dan tidak dibelokkan oleh
atmosfer sedangkan Radiasi difusi adalah Radiasi energi dari matahari yang
dibelokkan oleh atmosfer.

c. Radiasi Total
Radiasi total adalah total penjumlahan dari radiasi beam dan radiasi difusi.

Universitas Sumatera Utara

12

Gambar 2.10 Distribusi Radiasi Matahari sampai ke Permukaan Bumi

Radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi ada yang jatuh secara
tidak langsung (diffuse) dan langsung (jatuh secara normal ke permukaan bumi).
Radiasi matahari jatuh secara tidak langsung diakibatkan oleh refleksi dan
hamburan oleh atmosfir. Radiasi diffuse akan selalu ada pada langit terang tidak
berawan, karena partikel air dan zat endapan dilangit akan menghamburkan radiasi
matahari. Jadi pada saat awan tebal maka, radiasi yang mencapai bumi adalah
radiasi diffuse. Besarnya energi yang dibawah oleh radiasi langsung selalu lebih
tinggi dibandingkan dengan radiasi yang tidak langsung.

d. Laju radiasi
Laju radiasi adalah laju energi radiasi yang diterima oleh suatu permukaan
persatuan luas permukaan dalam waktu tertentu.

e. Jam matahari
Jam matahari atau Solar Time adalah waktu berdasarkan pergerakan
matahari dilangit pada tempat dan ketinggian tertentu. Jam matahari
disimbolkan dengan ST sedangkan penunjukan jam biasa disimbolkan
dengan STD (Standart Time). Hubungan keduanya adalah [17]:

ST = STD ± 4(Lst – Lloc ) + E (2.2)

Universitas Sumatera Utara

13

Dengan catatan bahwa jika daerah yang akan dihitung berada di bagian timur maka
gunakan tanda minus (-) di depan angka 4 sedangkan untuk bagian timur gunakan
tanda plus (+) di depan angka 4.
Keterangan:
Lst = standart meridian untuk waktu lokal
Lloc = derajat bujur daerah yang akan dihitung
Parameter Nilai

Lst 105⁰
Lloc 98,44⁰

E = Equation of time, Dapat dirumuskan sebagai berikut [17]:
E = 229,2 (0,000075 + 0,001868cos B - 0,032077sin B – 0,014615cos2 B –

0,04089sin2 B) (2.3)

Nilai B didapat dari [17]:

= ( − 1) 360 (2.4)

365

Karena garis edaran semu matahari yang cukup kompleks tiap tahunnya sehingga
membentuk sudut-sudut yang dapat di definisikan pada gambar 2.11

Latitude (ketingginan), posisi dari utara-selatan dari garis khatulistiwa, -90⁰ ≤ ϕ ≤
90.

Sudut deklinasi (δ), posisi sudut matahari pada siang hari ( kemiringan sumbu
matahari terhadap garis normalnya).

Slope (ꞵ), sudut antara bidang permukaan yang dianalisis pada sumbu horizontal 0⁰
≤ ꞵ ≤ 180⁰. ( ꞵ ˃ 90⁰ berarti ada komponen permukaan yang menghadap ke bawah).
Nilai ꞵ didapat dari persamaan berikut [17]:

ꞵ = −1 | tan cos | (2.5)

Sudut azimuth (γ), sudut penyimpangan pada bidang proyeksi horizontal dimana
0⁰ pada arah selatan, negatif di arah timur dan positif di barat (-180⁰ ≤ γ ≤ 180⁰).

Universitas Sumatera Utara

14

Sudut jam (ꞷ), perbesaran sudut matahari dari timur ke barat. Perhitungan
mengikuti Solar time, pada pukul 12.00, ꞷ=0 dan jika bertambah 1 jam makan
ꞷ=15⁰, jika berkurang 1 jam maka ꞷ= -15⁰. Nilai ꞷ didapat dari persamaan berikut
[17]:

ꞷ = 15( − 12) + ( − ) (15) (2.6)

60

Sudut penyinaran (θ), sudut yang terbentuk diantara radiasi beam dan garis normal
dari suatu permukaan.

Gambar 2.11 (a) sudut Zenith, Kemiringan (slope), sudut azimut, dan sudut
azimut matahari untuk permukaan horizontal, (b) sudut azimut matahari [17]

Beberapa sudut dalam perhitungan radiasi surya yang mendeskripsikan
posisi matahari di langit:
Sudut Zenith ( ), sudut yang terbentuk antara garis sinar terhadap garis zenith.
Sudut zenit didapat dari persamaan berikut [17]:
θz = cos-1 (cos(ϕ) cosd(δ) cosd(ꞷ) + sin(ϕ) sind(δ))

atau (2.7)
cos θz = cos(ϕ) cosd(δ) cosd(ꞷ) + sin(ϕ) sind(δ)

Dimana,
ϕ = Posisi lintang (posisi lintang kota medan sebesar 3,43⁰)

Universitas Sumatera Utara

15

Sudut ketinggian matahari ( ), sudut antara bidang horizontal garis sinar ke
matahari.
Sudut azimuth matahari ( ), perbesaran sudut yang terjadi dari proyeksi radiasi
beam selatan pada permukaan horizontal. Nilai sudut azimuth matahari didapat dari
persamaan berikut [17]:

= (ꞷ) | −1 cos sin −sin | (2.8)

sin cos

Nilai sudut deklinasi (δ) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan yang di
ajukan oleh Cooper [17] :

= 23,45 (360 284+ ) (2.9)

365

Atau bisa juga menggunakan persamaan yang diajukan oleh Spencer [17],
δ = 0,006918- (0,399912*cosd(B)+ 0,070257*sind(B)- 0,006758*cosd(2*B)+

0,000907*sind(2*B)- 0,002697*cos(3*B)+ 0,00148*sin(3*B)) (2.10)

Dimana nilai n adalah nilai urutan hari dalam satu tahun yang dapat diperoleh dari

tabel 2.1.

Tabel 2.1 Urutan hari dalam satu tahun [17]

No. Bulan Nilai n pada hari ke-i
1 Januari i
2 Februari 31 + i
3 Maret 59 + i
4 April 90 + i
5 Mei 120 + i
6 Juni 151 + i
7 Juli 181 + i
8 Agustus 212 + i
9 September 243 + i
10 Oktober 273 + i
11 November 304 + i
12 Desember 334 + i

Universitas Sumatera Utara

16

Radiasi Gon pada hari ke-n dirumuskan oleh Duffie dan Beckmann [17]:

Gon = Gsc (1 + 0,033 cos 336605 )[W/m2] (2.11)

Gsc adalah konstanta surya yang bernilai 1367 W/m2. Untuk lebih teliti spencer
mengajukan persamaan [17]:

Gon = Gsc (1,00011 + 0,034221 cos B + 0,00128 sin B +0,000719 cos 2B +

0,000077 sin 2B) (2.12)

Kemudian untuk menghitung fraksi radiasi pada langit cerah Hottel mengajukan
persamaan [17]:

= 0 + 1 exp ( − ) (2.13)

cos

Dimana [17]:

0 = 0(0,4237 − 0,00821(6 − )2) (2.14)
1 = 1(0,5055 + 0,00595(6.5 − )2) (2.15)
= (0,2711 + 0,01858(2.5 − )2) (2.16)

Keterangan:

= Fraksi radiasi
0, 1, = standart atmosfer

A = ketinggian (km)

r0, r1, rk = faktor koreksi akibat iklim (dapat dilihat pada tabel 2.2)

Tabel 2.2 Faktor koreksi iklim [17]

Iklim r0 r1 rk
1,02
Tropical 0,95 0,98 1,02
1,01
Midiatude Summer 0,97 0,99 1,00

Subartic Summer 0,99 0,99

Midiatude Winter 1,03 1,01

Universitas Sumatera Utara

17

Radiasi beam pada langit cerah yang jatuh searah horizontal dapat dihitung dengan

persamaan [17]:

= (2.17)

Radiasi difusi merupakan radiasi yang diakibatkan oleh hasil pantulan atmosfer,
dihitung dengan persamaan [17]:

= (0,271 − 0,294 ) (2.18)

Maka total radiasi secara teoritis [17]:

= + (2.19)

2.4 Alat Penggerak Panel Surya (Solar Tracker)
Pada umumnya klasifikasi sistem solar tracker terbagi menjadi dua, satu

sumbu (axis) dan dua sumbu. Tetapi ada juga yang berdasarkan strategi kontrol,
berdasarkan pergerakan, sumbu bebas, dan strategi tracking seperti yang
ditunjukkan pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 Klasifikasi Solar Tracker [18]

Universitas Sumatera Utara

18

1. Berdasarkan strategi kontrol
a. Sistem tertutup
Prinsip kerja sistem ini didasari dengan algotritma untuk menentukan
posisi dari sistem tracking yaitu output yang diberikan oleh
microcontroller mempunyai pengaruh terhadap pengontrolan
berikutnya.

Gambar 2.13 Blok diagram sistem tertutup [18]
b. Sistem terbuka

Prinsip kerja sistem ini beroperasi secara bebas berdasarkan kondisi
cuaca. Bisa juga pada kasus cuaca yang sangat buruk energi yang
didapat lebih dibandingkan dengan sistem fotovoltaik. Menurut seme,
dkk [19], sistem terbuka dapat beradaptasi pada sistem tracking yang
menggunakan dua sumbu.

Gambar 2.14 Blok diagram sistem terbuka [18]
2. Berdasarkan pergerakan

a. Passive solar tracker
Di desain untuk bergerak berorientasi tegak lurus terhadap radiasi
matahari dengan menggunakan mekanisme aktuator hidrolik,
mekanisme aktuator thermal hidrolik.

Universitas Sumatera Utara

19

Gambar 2.15 Passive solar tracker [18]
b. Active solar tracker

Menggunakan sensor cahaya dan motor untuk melacak pergerakan
matahari secara terus-menerus. Sensor membantu agar panel bergerak
tegak lurus terhadap radiasi matahari.

Gambar 2.16 Active solar tracker [18]
3. Berdasarkan derajat kebebasan

a. Tracker Single Axis
Cara kerja sistem ini yaitu bergerak ke satu sumbu saja yaitu timur-

barat atau utara-selatan. Ada beberapa pembagian dari tracker satu sumbu
ini:

 Horizontal single axis tracker (HSAT)
Bergerak secara horizontal terhadap permukaan tanah dan selalu
berorientasi pada arah timur-barat atau utara-selatan.

Universitas Sumatera Utara

20

Gambar 2.17 Horizontal single axis tracker (HSAT) [20]
 Vertical single axis tracker (VSAT)

Pergerakan secara vertikal ke arah permukaan tanah dan mengarah
ke timur-barat.

Gambar 2.18 Vertical Single Axis Tracker (VSAT) [20]

Universitas Sumatera Utara

21
 Tilted single axis tracker (TSAT)

Tracker yang arah pergerakannya disejajarkan diantara sumbu
horizontal dan vertikal (miring).

Gambar 2.19 Tilted Single Axis Tracker (TSAT) [20]
 Polar aligned single axis tracker

Pada tracker jenis ini sumbu miring disejajarkan ke bintang kutub.

Gambar 2.20 Polar Aligned Single Axis Tracker (PSAT) [20]
b. Alat Penggerak dua sumbu (dual-axis tracker)

Sistem dua sumbu digunakan untuk mendapatkan efisiensi yang lebih
baik dari pada yang 1 sumbu. Prinsip kerjanya adalah bergerak ke dua
arah timur-barat dan utara-selatan. Ada dua cara yang digunakan:

Universitas Sumatera Utara

22
 Tip-tilt dual axis tracker

Susunannya panel biasanya diletakkan dibagian atas tiang dengan
sumbu azimuth vertikal dan tetap.

Gambar 2.21 Tip-tilt dual axis tracker [20]
 Azimuth-altitude dual axis tracker

Tracker jenis ini mempunyai dua sumbu disini sumbu utamanya
sejajar ke tanah.

Gambar 2.22 Azimuth-altitude dual axis tracker [20]

2.5 Analisis Daya pada Panel Surya
a. Daya masuk (input)

Daya yang dihasilkan sinar matahari dihitung dengan rumus berikut [21] .

Pin = Gtotal x A (2.20)

Keterangan:

Pin = Daya Input (Watt)

Universitas Sumatera Utara

23

Gtotal =rata-rata radiasi total (W/m2)
A = Luas penampang panel surya (m2)

b. Daya Keluar

Daya keluar (output) disebut juga sebagai daya maksimum yang diserap

oleh Panel dihitung dengan persamaan berikut [21].

Pout = Voc x FF x Isc (2.21)

Keterangan:

Pout = Daya Output (Watt)

Voc = Tegangan sirkuit terbuka (volt)

Isc = Arus hubung singkat (ampere)

FF = Fill Factor, adalah radio dari maksimum yang dapat diperoleh terhadap hasil
kali Voc dan Isc dihitung dengan persamaan berikut [21]:

FF = −ln( +0,72) (2.22)
+1

2.6 Matlab R2016a
Untuk menganalisa perhitungan radiasi pada panel surya setiap 30 menit dari

jam 09.00 s/d 16.00 digunakan software Matlab R2016a untuk memudahkan
perhitungan. Jika digunakan perhitungan secara manual akan lebih sulit karena
parameter i yang berubah-ubah. Penggunaan software Matlab R2016a tidak terlalu
sulit dibandingkan dengan perhitungan manual dan lebih efektif juga.

Matlab atau Matrix Laboratory adalah bahasa pemograman dengan komputer
yang diguakan untuk komputasi teknik, pemograman seperti komputasi matematik,
analisis data, simulasi, pengembangan algoritma, dan permodelan grafik-grafik
perhitungan. Matlab memiliki ratusan fungsi yang digunakan untuk problem solver
mulai dari yang simple sampai dengan masalah-masalah kompleks dari berbagai
disiplin ilmu. Matlab dapat diaplikasikan ke ilmu matematika, statistika, finansial,
teknik dan komputasi, biologi, komunikasi dan jaringan.

Universitas Sumatera Utara

24

Gambar 2.23 Matlab R2016a
Pada penelitian kali ini digunakan software Mathlab R2016a untuk
mendapatkan parameter-parameter yang diinginkan seperti radiasi total, sudut
zenith, sudut azimuth, dan lain-lain.

2.7 Genetik Algoritma
Metode Genetik Algoritma adalah metode yang digunakan untuk mencari nilai

dalam suatu masalah optimasi yang didasari pada proses perkembangan populasi
pada makhluk hidup [22]. Menurut Coley, Genetik algoritma (GA) adalah
pengotimasian yang terinspirasi dari prinsip seleksi alam dan genetika alami [23].

Ada dua cara yang paling spesifik untuk pengoptimasian pada Genetik
algoritma:

1. Menggunakan perintah (command) aplikasi optimisasi (optimtool)
2. Membuat 3 Matlab file (M-files) yang berisi kode pemograman.
Gambar 2.19 menunjukkan siklus genetik algoritma oleh David Goldberg:

Universitas Sumatera Utara

25

Gambar 2.24 Siklus Genetik Algoritma olah David Goldberg [22]
Dari gambar 2.24, siklus genetik algoritma dimulai dari penentuan populasi awal
yang akan di proses. Lalu, mengevaluasi nilai fitness yang akan dijadikan acuan
untuk memperoleh nilai optimal. Kemudian, nilai yang diperoleh tersebut akan
diseleksi untuk mendapatkan induk yang baik dan akan di kawin silang (cross-over)
dan dimutasi (mutation) untuk memperoleh populasi baru. Proses akan terus
dilakukan hingga memperoleh nilai yang paling optimal.

Universitas Sumatera Utara

26

BAB III
METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan dalam jangka waktu Mei 2018 sampai dengan Juni 2018
dan bertempat di Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:

1. Panel surya

Panel surya yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 3 panel yang
masing – masing diletakkan dengan posisi datar, dimiringkan dengan sudut
sebesar 5⁰, dan dengan metode solar tracker yang mengikuti arah jam

matahari. Spesifikasi dari panel surya yang dipakai adalah sebagai berikut:

Tipe : Mono-crystaline silicon

Daya maksimum : 50 WP

Voltase maksimum : 21,6 Volt

Arus maksimum : 3 Ampere

Efisiensi sel : 17,8 %

Dimensi : 630 mm x 540 mm x 18 mm

Gambar 3.1 Panel Surya

Universitas Sumatera Utara

27

2. Alat ukur
Alat ukur yang digunakan dalam pengujian berupa:
2.1 Hobo Microstation Data Logger
Alat ini dihubungkan ke data logger lalu kemudian dihubungkan ke
komputer untuk diolah datanya. Pada Hobo Microstation data logger
terdapat beberapa alat ukur yaitu:
a. Pyranometer
Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi total matahari.
b. Wind Velocity Sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan angin.
c. Ambient Measurement Apparatus
Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur lingkungan sekitar.
d. T dan RH smart sensor
Alat ini digunakan untuk mengukur kelembaban dan temperatur
lingkungan sekitar.

Spesifikasi Hobo microstation data logger yaitu:

- Skala pengoperasian : 20 C – 50 C dengan baterai alkalin
40 C – 70 C dengan baterai lithium

- Input processor : 3 buah sensor pintar multi channel

monitoring

- Dimensi : 89 mm x 114 mm x 54 mm

- Berat : 0,36 Kg

- Memori : 512 Kb Penyimpanan data nonvolatile

- Interval pengukuran flash
- Akurasi waktu : 1 detik – 18 jam (tergantung penggunaan)
: 0 – 2 detik

Universitas Sumatera Utara

28

Gambar 3.2 Hobo Microstation Data Logger
2.2 Arduino Uno

Arduino Uno digunakan untuk mengontrol pergerakan dari solar tracker
dengan menggunakan sistem RTC (Real Clock Time) yang bergerak
berdasarkan arah jam matahari. Arduino merupakan rangkaian open
circuit, menggunakan mikrokontroler untuk membaca input yang berupa
bahasa pemograman dan di proses ke output. Mikro controller arduino
uno dijalankan dengan menggunakan sorftware Arduino 1.8.5

Gambar 3.3 Arduino
2.3 Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur arus dan tegangan yang
dihasilkan oleh panel selama dilakukan pengujian. Multimeter yang
digunakan adalah multimeter digital.

Universitas Sumatera Utara

29

Gambar 3.4 Multimeter Digital
2.4 Adaptor

Adaptor digunakan untuk mengalirkan arus listrik dan menjalankan
arduino uno nya sehingga dapat bergerak sesuai program yang telah
dibuat. Adaptor memiliki arus sebesar 2 ampere.

Gambar 3.5 Adaptor
2.5 Solar Charge Controller

Alat ini digunakan untuk menstabilkan tegangan dan arus dari panel
surya yang masuk ke baterai, serta yang dikeluarkan dari baterai untuk
menghidupkan beban. Dengan kata lain apabila pengisian baterai dari
panel ke baterai telah penuh maka, solar charge controller akan
menghentikan arus yang masuk ke baterai.

Universitas Sumatera Utara

30

Gambar 3.6 Solar charge controller
2.6 Baterai

Baterai digunakan untuk menyimpan arus dan tegangan dari ketiga
panel. Baterai yang digunakan sebanyak 3 buah baterai kering. Baterai
yang memiliki tegangan 12 V dan panel surya yang memiliki tegangan
21,6 V ini nantinya akan distabilkan dengan menggunakan Solar
Charge Controller.

Gambar 3.7 Baterai
Spesifikasi baterai
a. Tegangan : 12V
b. Kapasitas : 35Ah

Universitas Sumatera Utara

31

2.7 Laptop
Laptop digunakan untuk menyimpan hasil penelitian dan pengerjaan
software.

Gambar 3.8 Laptop

Dengan spesifikasi dapat dilihat pada tabel 3.1

Tabel 3.1 Spesifikasi Laptop

Perangkat Spesifikasi
Processor Intel(R) Core(TM) i7-6500U CPU
Installed Memory (RAM) @2.50GHz
System Type 8,00 GB
64-bit Operating System, x64-based
processor

3.2.2 Bahan
Adapun bahan-bahan yang diperlukan untuk penelitian ini:

1. Kabel

Kabel dihubungkan untuk mengetahui arus dan tegangan yang didapat

panel pada saat pengujian yang nantinya diukur dengan multimeter.

Tipe : NYYHY

Panjang : 6 meter (3 meter untuk masing-masing panel)

Universitas Sumatera Utara

32

Gambar 3.9 kabel NYYHY
3.3 Prosedur Genetik Algoritma
Prosedur pengoptimasian sudut dengan menggunakan metode genetik algoritma
adalah sebagai berikut.

1. Menentukan fungsi awal (fitness function) yang akan di optimasi

Gambar 3.10 Fitness Function
2. Masukkan fungsi pada toolbox GA

Gambar 3.11 Fungsi GA
3. Menentukan batas bawah (LB) dan batas atas (UB)

Gambar 3.12 LB dan UB
Berdasarkan gambar 3.12 batas bawah dan batas atas didapat dari data pada
Lampiran.

Universitas Sumatera Utara

33

4. Menentukan populasi awal

Gambar 3.13 Populasi Awal
5. Mengevaluasi nilai fitness

Gambar 3.14 Evaluasi Fitness
6. Menyeleksi nilai fitness

Gambar 3.15 Seleksi
7. Melakukan reproduksi (cross-over dan mutasi) dari hasil seleksi

Gambar 3.16 Reproduksi
8. Melakukan iterasi sampai mendapatkan nilai yang paling optimal

Gambar 3.17 Hasil Iterasi

Gambar 3.18 Final Point

Universitas Sumatera Utara