Electronic Theses and Dissertation

Panel photovoltaic (PV) merupakan salah satu sumber Energi Baru Terbarukan (EBT) yang dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik secara efisien. Namun, distribusi listrik yang dihasilkan oleh panel PV tidak selalu stabil karena sinar matahari tidak selalu tersedia sepanjang waktu. Baterai digunakan sebagai solusi alternatif untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh panel PV pada siang hari, sehingga dapat dimanfaatkan pada malam hari. Baterai lithium-ion (li-ion) adalah media penyimpanan energi listrik yang memiliki kepadatan energi dan daya tinggi yang memungkinkan penyimpanan energi dalam jumlah besar dan transfer/discharge energi yang cepat. Pengisian dan pengosongan baterai perlu dipantau dan dikendalikan dengan cermat untuk mencegah overcharging dan overdischarging yang dapat menyebabkan kerusakan internal baterai akibat reaksi kimia yang kompleks dan non-linear. Oleh karena itu, dirancanglah sistem kontrol State of Charge (SOC) dan Depth of Discharge (DOD) untuk baterai li-ion pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), yang mengestimasi SOC dengan algoritme Kalman Filter (KF) di Simulink Matlab R2023b untuk mendapatkan nilai SOC yang akurat dan aktual. Pembatasan pada DOD juga diperlukan untuk melindungi baterai, dengan memastikan SOC tidak turun di bawah level yang telah ditentukan. Sistem kontrol SOC dan DOD baterai dilakukan untuk satu kali siklus pengisian dan pengosongan baterai. Estimasi SOC saat pengisian dan pengosogan baterai dilakukan, selanjutnya kontrol pengisan dan pengosongan baterai disimulasikan. Relay pengisian baterai on saat SOC 20% , lalu off saat SOC pengisian baterai mencapai 100%. Relay beban on saat SOC 100% dan melakukan pengosongan baterai atau DOD sampai 80% dan off saat SOC berada di 20%. Penjadwalan pengisian dan pengosongan baterai yang tepat waktu ini dilakukan untuk mencegah overcharging dan overdischarging baterai, sehingga masa pakai baterai dapat diperpanjang.

Kata Kunci: PV panel, Lithium ion baterai, Estimasi State of Charge (SOC), Algoritme Kalman Filter (KF), Sistem kontrol SOC baterai li-ion.

Photovoltaic (PV) panels are one of the renewable energy sources (EBT) used to efficiently generate electricity. However, the electricity distribution generated by PV panels is not always stable, as sunlight is not always available throughout the day. Batteries are used as an alternative solution to store the electricity generated by PV panels during the day so it can be utilized at night. Lithium-ion (li-ion) batteries are energy storage media with high energy density and power, allowing large amounts of energy storage and rapid energy transfer/discharge. Charging and discharging batteries need to be carefully monitored and controlled to prevent overcharging and over-discharging, which can cause internal battery damage due to complex and non-linear chemical reactions. Therefore, a State of Charge (SOC) and Depth of Discharge (DOD) control system for li-ion batteries in Solar Power Plants (PLTS) has been designed. The system estimates SOC using the Kalman Filter (KF) algorithm in Simulink Matlab R2023b to obtain accurate and real-time SOC values. Limiting the DOD is also necessary to protect the battery by ensuring that SOC does not fall below a predetermined level. The SOC and DOD control system is applied for a single cycle of battery charging and discharging. The SOC estimation is performed during charging and discharging, followed by battery charge and discharge control simulations. The charging relay is turned on when SOC is 20%, then turned off when the SOC reaches 100%. The load relay is turned on at 100% SOC and discharges the battery (DOD) to 80%, turning off when SOC drops to 20%. Timely scheduling of battery charging and discharging is implemented to prevent overcharging and over-discharging, thereby extending the battery's lifespan. Keywords: PV panel, Lithium-ion battery, State of Charge (SOC) estimation, Kalman Filter (KF) algorithm, SOC control system for li-ion batteries.