Dalam beberapa dekade terakhir, kebutuhan energi listrik di seluruh dunia meningkat secara signifikan seiring dengan pertumbuhan penduduk, urbanisasi, dan industrialisasi. Di Indonesia, lonjakan permintaan listrik menjadi tantangan besar karena sebagian besar pasokan energi masih bergantung pada sumber daya fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Selain semakin menipis, penggunaan energi fosil juga memberikan kontribusi besar terhadap emisi karbon dan kerusakan lingkungan.
Sebagai negara tropis yang terletak di garis khatulistiwa, Indonesia memiliki potensi energi matahari yang sangat besar, dengan intensitas penyinaran mencapai 4,8 kWh/m虏/hari atau sekitar 112.000 GW. Pemanfaatan energi surya melalui panel fotovoltaik (PV) telah menjadi salah satu cara yang paling menjanjikan untuk menghadirkan energi bersih dan terbarukan. Namun, efisiensi sistem panel surya seringkali terhambat oleh keterbatasan desain konvensional. Panel statis yang tidak bergerak tidak dapat mengikuti perubahan posisi matahari sepanjang hari, sehingga hanya mampu menyerap sebagian kecil dari potensi energi yang tersedia.
Beberapa sistem telah mencoba memperbaiki ini melalui penggunaan pelacak matahari satu sumbu (single-axis) dan dua sumbu (dual-axis), namun sistem tersebut masih memiliki kekurangan, seperti keterbatasan arah gerak dan konsumsi daya motor yang tinggi. Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi baru yang mampu mengatasi keterbatasan tersebut dan meningkatkan efisiensi penyerapan energi matahari secara optimal.
Untuk menjawab tantangan tersebut, tim peneliti dari 51动漫 bekerja sama dengan institusi internasional mengembangkan sebuah sistem pelacakan matahari dengan mekanisme sumbu fleksibel berbasis Internet of Things (IoT). Sistem ini memungkinkan panel surya bergerak bebas ke segala arah, tidak hanya terbatas pada arah horizontal dan vertikal. Dengan begitu, permukaan panel akan selalu menghadap secara tegak lurus ke arah datangnya sinar matahari, meningkatkan intensitas penyinaran yang diterima dan output daya yang dihasilkan.
Secara teknis, sistem ini terdiri dari beberapa komponen utama: Motor DC dengan gearbox untuk menggerakkan sistem mekanik panel; tali nilon, ball joint, dan bantalan poros (bearing) sebagai sambungan fleksibel yang memungkinkan rotasi bebas; Arduino Atmega2560 sebagai pengendali utama yang menerima data dari sensor posisi (encoder) dan sensor waktu (RTC); NodeMCU ESP8266 yang berfungsi sebagai antarmuka IoT dan penghubung ke jaringan Wi-Fi melalui aplikasi Blynk; sensor PZEM-017 untuk memantau tegangan, arus, dan daya listrik secara real-time; dan sistem komunikasi Modbus RS485 yang menghubungkan seluruh modul secara serial.
Sistem dirancang agar motor bergerak berdasarkan informasi waktu dan posisi matahari yang dikalkulasi secara otomatis oleh mikrokontroler. Data performa sistem kemudian dikirim ke perangkat pengguna dan dapat dipantau melalui aplikasi pada smartphone atau laptop.
Eksperimen dilakukan selama 12 jam mulai pukul 07.00 hingga 17.00 WIB di lingkungan Fakultas Vokasi, 51动漫, selama musim hujan. Data arus, tegangan, dan daya dikumpulkan dari dua sistem panel: satu dengan sumbu fleksibel dan satu lagi panel statis sebagai pembanding.
Dari hasil pengujian, didapatkan bahwa sistem panel surya dengan pelacak sumbu fleksibel menunjukkan kinerja yang jauh lebih baik dibandingkan dengan sistem panel statis. Data menunjukkan bahwa sistem fleksibel mampu menghasilkan daya total sebesar 243,92 Watt, sementara panel statis hanya menghasilkan 181,84 Watt. Selisih daya yang dihasilkan adalah 62,08 Watt, atau peningkatan efisiensi sebesar 34,13%.
Peningkatan ini sangat signifikan, apalagi jika diterapkan dalam skala yang lebih besar seperti instalasi di perumahan, sekolah, industri, atau kawasan terpencil. Efisiensi yang lebih tinggi tidak hanya memperpendek waktu pengembalian investasi (payback period), tetapi juga mengurangi kebutuhan lahan dan jumlah panel untuk menghasilkan daya yang sama.
Grafik hasil pengukuran menunjukkan bahwa sistem fleksibel secara konsisten memiliki tegangan, arus, dan daya yang lebih tinggi sepanjang hari dibandingkan sistem statis. Ini membuktikan bahwa fleksibilitas gerak memainkan peran penting dalam mengoptimalkan penyerapan energi matahari.
Selain itu, penggunaan IoT dalam sistem ini memberikan kemudahan pemantauan jarak jauh dan kontrol otomatis, yang sangat berguna bagi pengguna awam maupun pengelola skala besar. Sistem ini juga dirancang dengan konsumsi energi motor yang efisien, karena hanya bergerak saat posisi panel perlu disesuaikan.
Penelitian ini membuktikan bahwa sistem pelacak matahari berbasis sumbu fleksibel dan IoT merupakan inovasi yang sangat efektif untuk meningkatkan efisiensi energi pada panel surya. Dibandingkan dengan sistem panel statis, sistem ini mampu meningkatkan output daya hingga 34,13%. Penggunaan teknologi ini tidak hanya menjanjikan dari sisi teknis, tetapi juga ekonomis, sosial, dan lingkungan.
Secara teknis, sistem ini mampu mempertahankan posisi optimal panel surya terhadap arah sinar matahari sepanjang hari. Dari sisi ekonomi, efisiensi tinggi ini dapat mengurangi biaya instalasi dan mempercepat pengembalian modal. Dari sisi sosial dan lingkungan, sistem ini membuka peluang untuk pemanfaatan energi terbarukan di daerah-daerah terpencil, mengurangi ketergantungan pada listrik PLN, dan mengurangi emisi karbon secara signifikan.
Saran ke depan, teknologi ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan integrasi kecerdasan buatan (AI) untuk memprediksi posisi matahari dan cuaca, serta sistem penyimpanan energi (battery management system). Pemerintah juga diharapkan mendukung penyebaran teknologi ini melalui kebijakan insentif, pelatihan teknisi lokal, serta kolaborasi dengan industri manufaktur untuk produksi komponen lokal.
Penulis: Aji Akbar Firdaus
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://ijres.iaescore.com/index.php/IJRES/article/view/21317
Aji Akbar Firdaus, Muhamad Zalani Daud, Parvathy Rajendran, Mahmud Iwan Solihin, Li Wang, Mimi Azmita, Hamzah Arof: Implementation of flexible axis photovoltaic system based on internet of things. International Journal of Reconfigurable and Embedded Systems (IJRES), Volume 14, Issue 1, Pages 157-164, 2025
