Elektro.umsida.ac.id – Sistem energi terbarukan telah menjadi solusi yang banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik yang terus meningkat. Namun, tantangan dalam meningkatkan keandalan dan efisiensi sistem energi terbarukan tetap menjadi perhatian utama, khususnya dalam hal ketidakstabilan sumber energi yang bergantung pada kondisi cuaca. Penelitian terbaru menunjukkan pentingnya pengelolaan distribusi daya di antara sistem penyimpanan energi, terutama dalam kondisi intermitensi iradiasi matahari.
Pada konteks ini, baterai sering digunakan sebagai penyimpanan energi utama karena kapasitas penyimpanan energi jangka panjangnya. Di sisi lain, superkapasitor lebih sesuai untuk digunakan dalam kondisi penggunaan intermiten karena kemampuannya menyerap dan melepaskan daya dengan cepat. Penggunaan filter orde satu, yang umum dalam dunia telekomunikasi, dapat menjadi pilihan sebagai pemisah sinyal pertama dan selanjutnya dalam mengelola distribusi daya antara penyimpanan utama dan pendukung.
Desain Sistem
Studi ini mengusulkan penggunaan filter orde satu dengan tipe lowpass dan highpass untuk mengelola distribusi daya di sistem panel surya mandiri. Tujuan penelitian adalah merancang dan mengevaluasi sistem manajemen energi yang dapat menyamakan distribusi daya di antara perangkat penyimpanan energi. Prosedur simulasi dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:
- Desain Sistem: Sistem energi mandiri yang menggunakan panel surya dirancang untuk mengintegrasikan baterai dan superkapasitor sebagai perangkat penyimpanan energi.
- Desain Filter: Filter lowpass digunakan untuk menyalurkan sinyal orde pertama ke penyimpanan utama (baterai), sementara filter highpass mengirimkan sinyal ke penyimpanan pendukung (superkapasitor).
- Pengujian Simulasi: Simulasi dilakukan menggunakan langkah waktu dua detik untuk menangkap perubahan mendadak dalam iradiasi dan mengamati respons dari filter orde satu dalam membagi sinyal.
Penelitian ini mengungkapkan perbedaan performa antara penggunaan filter lowpass dan highpass dalam distribusi daya di antara baterai dan superkapasitor:
- Performa Filter Lowpass
- Filter lowpass efektif dalam mengatur distribusi daya untuk penyimpanan utama, yaitu baterai. Hasil simulasi menunjukkan bahwa daya yang disimpan pada kondisi awal adalah -390 W (menunjukkan pengisian), dan meningkat menjadi 62 W selama perubahan kondisi iradiasi. Hal ini sesuai dengan karakteristik baterai yang menyimpan daya ketika permintaan beban rendah dan melepaskan daya ketika permintaan beban tinggi.
- Performa Filter Highpass
- Filter highpass menunjukkan bahwa superkapasitor dapat berperan sebagai penyimpanan utama dengan kemampuan menyerap daya lebih tinggi namun efisiensi lebih rendah saat pengisian. Hasil simulasi menunjukkan bahwa daya yang diserap superkapasitor mencapai 164 W saat iradiasi meningkat, namun daya disimpan hanya 295 W saat tidak ada iradiasi. Hal ini menandakan bahwa superkapasitor cocok untuk mendukung baterai dalam kondisi perubahan mendadak atau ketidakstabilan iradiasi matahari.
- Stabilitas Daya
- Filter orde satu memberikan stabilitas daya yang lebih baik dalam mengelola sistem penyimpanan hibrida. Baterai, sebagai penyimpanan utama, memberikan stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan superkapasitor. Ketika superkapasitor berfungsi sebagai penyimpanan utama, ditemukan bahwa efisiensi daya lebih rendah namun stabilitas terhadap perubahan iradiasi tetap terjaga.
Penggunaan filter orde satu dengan tipe lowpass dan highpass terbukti efektif dalam mengatur distribusi daya antara penyimpanan utama dan pendukung pada sistem energi mandiri berbasis panel surya. Penelitian ini memberikan solusi dalam mengatasi tantangan ketidakstabilan daya pada sistem energi terbarukan dengan meningkatkan efisiensi distribusi daya di antara penyimpanan energi. Penggunaan filter ini diharapkan dapat menjadi solusi praktis untuk sistem energi mandiri, terutama dalam pengelolaan penyimpanan energi hibrida yang terdiri dari baterai dan superkapasitor.
Prospek Pengembangan
Hasil penelitian ini membuka peluang untuk pengembangan lebih lanjut, termasuk aspek-aspek seperti:
- Efektivitas Biaya: Mengkaji biaya implementasi filter orde satu dan biaya pemeliharaan sistem hibrida.
- Dampak Lingkungan: Meneliti dampak penggunaan baterai dan superkapasitor terhadap lingkungan, terutama dari segi daur ulang dan limbah elektronik.
- Penerapan Praktis: Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menguji penerapan sistem ini dalam skala besar, seperti sistem pembangkit listrik mandiri di daerah terpencil.
Dengan peningkatan lebih lanjut dalam teknologi manajemen energi, diharapkan penggunaan sistem hibrida dengan filter orde satu dapat menjadi solusi yang berkelanjutan dalam memenuhi kebutuhan energi bersih dan terbarukan di masa depan.
Penulis: Ifa
Sumber: Jurnal, Freepik
