bab 1 pendahuluan

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan teknologi dan peningkatan taraf hidup manusia menyebabkan
naiknya permintaan terhadap kebutuhan energi, salah satunya pada sektor
transportasi. Selama ini sumber energi pada sektor transportasi didominasi oleh
bahan bakar fosil terutama minyak bumi. Hal ini dikarenakan penggunaan minyak
bumi yang bersifat praktis. Selain itu, perkembangan teknologi yang mendominasi
pada sektor transportasi adalah mesin berbahan bakar olahan minyak bumi. Namun
sayangnya, minyak bumi adalah sumber energi yang mahal, menimbulkan polusi,
dan tidak berkelanjutan. Maka dibutuhkan sumber energi alternatif yang lebih murah,
bersih, ramah lingkungan, dan dapat diproduksi secara terus menerus atau
berkelanjutan.
Listrik adalah bentuk energi masa kini yang mudah dikonversi ke bentuk
energi yang lain sehingga mudah dimanfaatkan. Salah satu contohnya adalah
konversi energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakan motor listrik yang
dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan transportasi. Disamping itu, listrik juga dapat
dihasilkan dari berbagai sumber energi. Seiring dengan perkembangan teknologi,
energi listrik dapat dihasilkan dari sumber energi yang lebih murah daripada minyak
bumi, seperti dengan batubara atau nuklir. Energi listrik juga dapat dihasilkan dari
1
2
sumber energi yang lebih bersih dan berkelanjutan, contohnya energi hidro/air,
energi surya, energi angin, maupun sumber energi baru dan terbarukan yang lain.
Namun permasalahannya, energi listrik dapat menjadi energi yang murah,
efisien, dan handal ketika diproduksi dalam skala yang besar, seperti pada Pusat
Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), maupun Pusat
Listrik Tenaga Air (PLTA). Oleh karena itu, produksi energi listrik dilakukan secara
terpusat untuk kemudian didistribusikan kepada konsumen melalui suatu sistem
jaringan listrik.
Transportasi bertenaga listrik akan mengambil sumber listrik yang berasal
dari jaringan listrik agar dapat dicapai pemakaian energi yang murah namun
ketersediaannya besar serta handal. Energi listrik akan disimpan pada beterai yang
terdapat pada alat transportasi tersebut untuk dipakai saat berjalan. Ketika energi
listrik pada baterai tersebut habis, kendaraan ini harus melakukan pengisian baterai.
Walaupun masih dalam masa perkembangan, baterai yang saat ini tersedia masih
mempunyai beberapa kelemahan diataranya ialah waktu pengisiannya yang lama.
Hal ini tentu saja kurang praktis dan menimbulkan permasalahan ketika ingin
menggunakan transportasi berbahan bakar listrik ini untuk kebutuhan sehari-hari.
Maka diperlukan cara untuk mengatasi permasalahan ini. Salah satunya adalah
dengan menggunakan wireless power supply.Banyak penelitian telah dilakukan
untuk menyelidiki prinsip dan desain wireless power transfer melalui strong coupled
resonance [1] [2]. Hal ini dapat dimanfaatkan dalam prinsip kerja wireless power
supply yang diaplikasikan pada electric vehicle.
3
Wireless power supply dapat dipasang pada tempat parkir sehingga kendaraan
dapat melakukan pengisian baterai ketika diparkir, dan dengan pengembangan
teknologi pengendalian pada wireless power supply, diharapkan wireless power
supply dapat menghentikan pengisian baterai secara otomatis jika baterai kendaraan
telah penuh atau kendaraan akan dipakai. Wireless power supply ini juga dapat
dipasang pada halte bus listrik, sehingga tiap kali bus berhenti dapat sekaligus
melakukan pengisian batere. Pengembangan lebih lanjut adalah wirelesspower
supply ini dapat dipasang sepanjang jalan, sehingga kendaraan dapat berjalan
sekaligus melakukan pengisian energi. Dengan cara ini alat transportasi yang
menggunakan jalan umum tidak perlu lagi melakukan pengisian bahan bakar.
Dalam hal ini, karakteristik wireless power transfer ini perlu diketahui
dengan baik. Karakteristik yang dimaksud adalah yang berkaitan dengan pengaruh
perubahan beban, frekuensi, jarak, pergeseran, simpangan sudut, tegangan input, dan
sebagainya.
Perubahan
parameter-parameter
ini
besar
kemungkinan
dapat
mempengaruhi berbagai besaran pada sistem seperti tegangan transmitter, arus
transmitter,arus receiver, daya transmitter, daya receiver, sudut fase, efisiensi, dan
sebagainya. Pengetahuan tentang karakteristik wireless power transfer ini sangat
penting untuk diketahui terutama ketika tahap pengembangan lebih lanjut dalam hal
desain dan pengendalian untuk pengaplikasian teknologi ini.
Oleh karenanya, penelitian ini berfokus untuk mengetahui karakteristik
wireless power transfer yang berkaitan dengan perubahan beberapa parameter yaitu
jarak dan beban. Sistem wireless power transfer pada penelitian ini didesain dengan
menggunakan rangkaian yang menggunakan prinsip series-series inductive
4
magnetive coupled resonance. Bagian koil primer atau coil transmitter difungsikan
sebagai power supply transmitter dan bagian koil sekunder atau coil receiver
difungsikan sebagai electric vehicle receiver. Pada bagian primer dan sekunder juga
diberi suatu kapasitor seri terhadap koil yang berfungsi sebagai penghasil frekuensi
resonansi. Dari perubahan parameter jarak dan beban yang diujikan para penelitian
ini akan diamati pengaruhnya terhadap perubahan tegangan transmitter, arus
transmitter,arus receiver, sudut fase, daya transmitter, daya receiver, efisiensi. Maka,
disusunlah sebuah penelitian skripsi yang berjudul “STUDI KARAKTERISTIK
WIRELESS POWER TRANSFER DENGAN PRINSIP SERIES-SERIES INDUCTIVE
COUPLED MAGNETIC RESONANCE”.
1.2 Rumusan Masalah
Pada penelitian ini dibuat sistem wireless power transfer menggunakan prinsip
kopling magnetik induktif dengan kapasitor resonan yang dirangkai secara seri antara
bagian primer dan sekunder yang terpisah. Selanjutnya dilakukan proses pembuatan
sistem wireless power transfer menggunakan beberapa komponen dan instrumen
elektronis. Bagian wireless power transfer ini dipasang setelah rangkaian amplifier
dan bagian sekunder dihubungkan oleh beban. Kemudian diuji dan diamati
karakteristik sistem wireless power transfer ini yang berkaitan dengan pengaruh
jarak antara coiltransmitter dan receiver dan pengaruh perubahan bebanterhadap
karakteristiktegangan pada sisi receiver, arus sisi transmitter, arus pada sisi receiver,
beda fase antara tegangan dan arus pada transmitter, beda fase antara tegangan dan
arus receiver, daya aktif di sisi transmitter, daya aktif di sisi receiver, dan efisiensi
daya aktif yang ditransferkan. Pengaruh perubahan jarak dan beban terhadap tren
5
perubahan besaran-besaran diatasdianalisis secara teoritis kemudian dibandingkan
dengan tren perubahan besaran-besaran tersebut secara eksperimen. Berbagai
komponen dari tren tersebut baik berupa gradien grafik yang dihasilkan, perubahan
gradien yang terjadi, serta besar nilai dan posisi dari puncak grafik jika tren seperti
ini terbentuk juga diamati.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini terbatas pada studi karakteristik sistem wireless power transfer
yang telah disebutkan pada bagian rumusan masalah. Sedangkan rangkaian
function
generator,
amplifier,
resonator,
sumber
AC,
dan
beban
menggunakan desain yang telah ada.
2. Karakterisik yang akan diteliti adalah karakteristik sistemwireless power
transfer yang telah disebutkan pada bagian rumusan masalah
1.4 Tujuandan Manfaat Penelitian
Dengan adanya penelitian ini, diharapkan karakteristik dari sistem wireless
power transfer ini dapat diketahui dengan baik. Pengetahuan perihal karakteristik
tersebut diharapkan dapat digunakan dalam merancang sistem wireless power
supplysehingga meningkatkan efektifitas penggunaan wireless power supply secara
keseluruhan. Hasil dari penelitian ini diharapkan juga mampu meningkatkan dan
memacu riset tentang wireless power supply yang sangat penting bagi pengembangan
transportasi listrik terutama di Indonesia, sehingga pemakaian dan pemanfaatan
6
energi yang tersedia dapat dilakukan secara efektif dan optimal, serta dapat
menyelesaikan permasalahan yang ada khususnya di sektor transportasi dan energi.
1.5 Sistematika Penulisan
Tulisan ini secara garis besar dibagi menjadi 5 bab. Dalam Bab I pendahuluan
akan membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, serta
tujuan dan mafaat penelitian ini. Sedangkan pada bab II akan disampaikan mengenai
pustaka-pustaka serta teori yang digunakan sebagai landasan untuk melaksanakan
penelitian ini. Metode yang digunakan dalam penelitian ini akan dijelaskan pada Bab
III. Dalam bab ini, variabel yang akan digunakan dalam perancangan alat serta bahan
akan dijelaskan secara detail. Kemudian, hasil penelitian akan disampaikan dan
dikaji dengan landasan teori yang ada di Bab IV. Terakhir, tulisan ini akan ditutup
dengan Bab V yang berisikan kesimpulan dari penelitian ini serta saran untuk
perbaikan dan penelitian lanjutan.