Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c s  an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 74 3 ~ 75 1  I SSN :  208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p74 3-7 51     7 43     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   C o mputer-based solar tracking  system f o r P V  energy yi el d  improvem e nt       Ri ni  N u r  Has a n a h 1 , A d itya  Ba g u s  Set yawa n 2 , E k a M a u l ana 3 , Tri  Nu rwat i 4 , T a u f i k 5   1, 2, 3, 4  Ele ctrical  En gineer in g,  Dep a rtm e n t ,  Fa c u lt y  o f  En gi n e e r ing,  Br awijay a Un iv ers i ty, Ind o n e s i a   5  Ele c trical Eng i n eerin g   D e par t m e n t , Cal  Poly  S t at e  Universi ty,  U S A       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Rec e i v ed  Se p 1 7 , 2 019  Rev i sed  D e c  12 , 20 19  Acc e pt e d   Fe b 13 , 20 20       E l ect r i c  energy  is the  mai n  dri v er  of  various dai l y activities,  bot h   to i n cr ease   p r od uc t i v ity   a s  we l l   a s   to im pro v e  li fe  qua l i t y . E n e r gy de ma nd i s   c o nt in uo u s l y   i n c r e a s i ng in  pa ra lle l  to th e p r og re ss i n  t e c hno lo gy  a n d  po pu latio n  gro w th . Deple t ion  o f  fo ssil energ y  so urces and   a w areness   o f   e n vi ron m e n tal  p r o t e c ti on   m a ke   pe o p l e re sort t o  re n e wa bl e e n e r gy  so ur c e s   like  so lar   energ y .   Low  effi cien cy  an d  in termit ten t  ch ara c ter i st ic  of  solar   e n e r gy   m a y o r igin a t e   fro m th e su n m o ve me n t  a l on g t h e d a y  a s   we ll   a s  th e   year. Efforts h a v e  alway s  b een  tried  to de al with   the d r awback s .  This p a p e r   pro p o s es a  com p u t er-b ased  trac k i n g  sy stem to   fu lly  mon i tor  an d   co ntro l  a   sol a r pa ne l m o v e m e n t . The  de sig n e d  sy ste m  h a s pro v en  a  go od   perfo rman ce   of w o rk in g  at   c e rta i n   tim e  in ter v als,  either  h o u r ly,  or  ev en   co nti n u o u s ly,  as   des i red .  En ergy  y i e l d  impro v e ment  has   b een   ach iev e d  b y   pr oces sing  th e   tr ack in g r e su lt s  w i t h  t h e h e l p  o f  a mi cr oco n t r o l l e r  to  op ti mi z e  th e po wer   g e ne rat i o n   of the so la r pa ne l.   Ke yw ords:   En e r gy  d e mand  En e r gy  y i eld  M o n i tor i ng  O p ti miz a t i on  S o la r tr ac k i n g   Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e .    Corres p o n din g  A u t h or:   Ri ni   N u r Ha sa nah ,    El ect ri ca l   Engi neeri n g ,  De pa rt ment , Fa c u l t y   of  En gi nee r i n g ,   B r a w ija y a  Un iv e r sity,  Jal a n M T  Har y ono 1 6 7   Mal a n g  65 145   In do n e si a.  Emai l:  ri ni. h as ana h @ ub.ac .i d       1.   IN TR O DUCTION  El e c t r i c  ene r g y   i s  vi ta l t o  pow e r  va rio u s  equi pme n ts. It   make s pe o p le   e n jo y t h e l i fe  comfo r t  an d  i ndust r y i n cre a se t h e  p r odu c t i v i t y .  Ins p i t e  bei n g  c onsi d e r ed  a s  a n  e m ergi n g   w o rl d ec ono mi c  p o we r,    th e  en ergy c o n s ump t io n  o f   In do n e si a  i s  stil l re la tiv e ly  lo w e r th an th e nei g h bou r i ng e c o n o m ic  p o we r [1 ].  Acc e ss t o  e l e c t r i c i t y  is  gre a t l y di ff ere d , bei n g  as  hi g h  as  9 9 .99 %  i n  the   west ern  part  o f  the  c o unt ry ,  w h i l e as  l o w a s   59 .8 4%   in  t h e  e a st ern  part   o f  t h e  c o u n t r y [ 1 , 2 ] .    A s   a   part  o f  i t s  co nt ri buti o n   t o   glo b a l   cl i m a t e  c h a nge   red u ct i o n ,   Ind o n e s i a  ma ke s a   gre a t  effo rt  t o   meet  it s com m i t m e n t u n d er  t h e Pa ri s  a g ree m e n t. Be ne fi tt e d  fr om i t s st rat e gi c l o cat i o n   a r ou n d   t h e  eq ua to r,  In d onesi a al so  t r i e s to ha ve  re c o u r se t o   s o l a r   e n ergy t o  ful f i l l  i t s cont i nuo usl y  i n cre a si n g  e n erg y  de man d  an d   to  imp r ov e t h e el ec tr if ic at io n ra ti o.  H a rn e s sin g   so l a r  e n er gy  can b e  a ccomp l i sh ed u s i n g  e ith er  a  simp l e  an d   lo w- c o st sy stem fo r   th e low - sc al e cap a c i t y  o r  e v e n   m o re  com p lex  s y ste m s.   How e v e r,   th e con v e rsi o n  e f f i c i e n cy  is  in  g e n e r a l  sti l l q u i te  lo w .  Th e  eff i c i e n cy  c u rr en tly   u s ed  in   imp l e m e n ta tio n  i s   in  t h e  ran g e  o f   6 % - 30 %, w h i l e   t h e hi ghe st rec o rd   a c h i e ve d i n  2 0 1 5  wa s 4 6 % ,  base d  o n   t h e  PV  E ffi ci e n c y   C h art   re g u l a rl y   up dat e d  an d p u b l i she d  by   N a t i ona l Re ne wa bl e   Ene r g y  Lab o r at ory ( N REL)   i n   C o lora d o ,  US A .     O n e  i m p o rta n t  w a y t o  i m pr ove  t h e e n erg y   yi el d o f  sol a r p o w er  ge n e rat i on, w h i c h  mea n s  it s  e f f i c i e n cy ,  is  t h e  add iti o n  of  so la r  tr ac ke r  to  fi nd  th e ma ximu m pow e r  po in t  con d i t i on  as  g i v e n  o n   the  P V   profi l e  c h a r a c t e ri st ic s [3-1 1].  Even t h o u g h  i t  has bee n   con s i d ere d  le ss e ffe ct i v e  be c a use o f  t h e  po we r  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :  74 3  – 75 1   74 4 con s u m pti o n for t h e  act uat i ng  mot o r, an  effi ci enc y  im p r o v eme n t  u p  t o  3 2 %  had  b e e n  achi e ve d  usin g     t h e  si n g le -a xi s   t r a c ki ngs [3,  9-1 1 ],   o r  e v e n  up to  4 0 % w h e n   usi n g the  dual - a x is t r ack i ngs [4, 1 2 -14 ] ,  be i ng  com p are d  t o  t h e use  o f  st at i c   syst em. T h e si ngl e - axi s  t r ac k i ng c o u l d  i m p r ove  t h e  yea r l y   e n erg y   yi el d a r ou n d   2 0 -2 5 %  [15 ] , ev en  up   t o  2 5 .2%  [1 6]  mor e   tha n  u s ing   a   fi x e d - u t ilit y  [ 17, 18].    The   a d dit i o n   o f   t r a c k i n g syst e m   t o   e n ha nce   t h e e n e r g y   yi e l d  has al s o  b e e n  rel a t e d t o  some  di rect   appl i cat i o n fi e l ds, l i k e i n  w i rel e ss sens or  ne t w ork [1 4],  gree n - h o u se  syste m   [5 ], a nd  so me t i mes  be in g  c o mb in e d  w ith  th e m a x i mum pow e r - p o i n t  alg o r i t h m s  [19 - 2 0 ], a nd  th e us e  of   a r tif ic ia l  i n te lli g en c e   t h e o r i e s   [8 ]. Mi croc o n t r oll e r ha s  no rm al ly bee n  use d   to impl eme n t   t h e co nt rol   a l go rit h ms [5 ,  1 9 , 21 -24 ] .  S o me  c ont ro l   al go ri t h ms  ha ve  bee n   base d  o n   c a l c ul at i on  o f  t h e   s u n ge o m e t r y   t o  d e te rmine   t h e  p o sit i o n ,   w h il e  ot he rs   bene fi tt ed  se ns ors  a s   out put   tu ni n g  t o  t r i m  t h e  az imut h a n d   al ti t ude  an gl es  [1 3, 2 0 ,  2 5 -2 6] .    Thi s   pape r de sc ri bes a  c ont ri but io n t o   t h e  P V  e n e r gy  yi e l d imp r ove me nt  u s in g a c o mp ut er- b ase d   singl e-a x i s  t r a c k i n g s y st em  t o   mo ni t o r a n d   c ont rol  a  s o l a r pa nel   move me nt . T h e   Ri em ann  s u m  met h od  [2 7- 30 ] ha s be e n  i m pl eme n t e d t o  com put e t h e  ene r g y  yi el d  b a sed o n  t h e t r ac ki ng res u l t s.  The R i e m a n n  su m  me th od   i s   wo rk i n g   by  a p p r o a c h ing  t h e in te gr at io n  o p e r a ti on   u s i n g t h e   d i s c r e tiz at io n  and su mma ti on of t o ta l   area  u nde rne a t h   a  c u r v e   o n  a  g r a p h  [2 9].  T h e t i me  i n te rv al  bet w ee n  t h e   be gin n i n g   a n d  t h e e n d  of  t h e  dat a   ac quisi t i o n  i s   divi de d i n t o   n   subi nte r val s ,  w h i c h  a r e  use d  a s  the  Ri ema nn  re ct an gl es [2 8]. The  R i e m an n  su m   met h o d   has al so   be e n   u s e d  t o  va li dat e  t h e   expe rime nt  da t a  in  a  shi p b o a r d   mi c r o g ri ds  un de r va ri o u s  qua si - bal a nc e d  a n d  u nbal a nce d   volt a ge  c o ndit i o n s [3 0].  A  c o mpa r i s o n   of t h e  t r a c ki n g   res u lt s h a s bee n   ma de  t o  t h e   r e s u lts o f  a  st a t ic  so la r  p a n e l .  Th e   tes tin g  and  m easur em e n t w e re  don e   bo th   o n   th e  sta tic   a n d tr ack ing  mo d e s  base d on   t h e  c hoi ce mad e  usi n g   the   c o m p ut er prog ram .     2 .  R E SEARCH  M ETHOD  The  met h o d   us ed  to  ac hi e v e t h e  rese arc h  g o a l  i n cl udes  t h e  de si g n  a nd  co nst r uct i on  o f   t h e s y st em ,  t h e te sti n g   a n d   mea s ureme n t ,  a n d  t h e  da t a   anal ysis.   T h e  syst em  de sig n   com p ri se s   t h e   soft ware   d e sig n   an d     t h e ha rdwa re  de sign .      2.1.  Di agr am  of   th e  sy stem    The  di ag ram o f   t h e  desi gne d  syst em is  gi v e n  i n   Fi g u re  1 .  As see n ,  t h e c o mp ut er/ P C  wa s desi gne d  t o   b e  t h e   m a s t er  of  al l sys t em s, wh er e a s  t h e   m i cro c on tro l l e r   r a n  o n l y  wh at  t h e  compu t er c o mman d e d .    The  o b ta ine d   s e ns or  dat a   we nt   i n t o   t h e  mic r oc o n t r ol l e r,  t h en  we re   se n t  t o  t h e   c o mp ut e r  vi a  TTL  US B an d  di spl a ye d  on  t h e  Del p hi   S o la r Pa ne l  Ti me   C h a n ger   a p pl i cat i on. T h e  bat t e r y   c o ntr o l  reg u l a t o r  (B CR )   con s i d ere d   i n  thi s   st ud y,  was  a 1 2 V  or  24 V   syste m ,  w h ic h had  a  ma xi mu m rat i n g   c u rre n t   of 2 0 A ,  1 1 .1 V  o v e r   di sc ha rge   p r ot ec ti on a n d   1 7 V   ove r c h ar ge p r ote c t i o n .   The  s o l a r  pa n e l  ba se  use d   was  desi gne d  of  ±16 0 cm x 1 4 0 cm x4 0cm  di me nsi o n ,  bei n g c a p abl e   of  sup porti n g  t w o  sol a r p a nel s   w i th a   c a p ac i t y  of 1 0 0 Wp e a c h ,  wei g hin g  ± 10k g.  T h e s o la r  pane l  wa s d r iv e n  b y   a n  ac t u a t or   with  a  cu rre n t  r a tin g   b e t w ee n  0 . 2 - 0 . 8 w i thout   l o ad, and   0.2 - 3 . 2 w ith   l o a d . Th e a c tu at or  w a s  ca pabl e o f   l i f t i ng  loa d s u p   t o  50  k g , an d mo vi ng  obj ect s wi t h   a   st at i c   w e i ght  o f  u p  to  2 5 0  kg .          F i gu re  1.  The   di ag ra m  of t h e   desi g n e d  s y st e m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  P o w  Elec  & Dri  Sy st   I SSN : 208 8-8 6 9 4       C o m put er - bas ed  s o lar  t r ack i ng   syst em   for   PV e n e r gy  y i el d i m pr ove m ent  (Ri n i  N u r  H a s a n a h )   7 45  2. 2.   S o f t w a re   d e si gn   Th e  f u n c tion i n g   of   th e  mi cr o c on tr o lle r a n d  th e  D e lph i   app lic at io n  ar e  g i v e n   in   F i g u r e  2.    As i n di cat ed,  t h e f u nct i oni ng  of  t h e  de sig n e d  syst em  has b e e n  b a sed  o n  t h e i n te r f a c e   s o ft wa re  o n  t h e  De lp hi   Bo r l a n d  sy st e m , t h e  A t m e g a -16  mi n i mum  sy ste m  as  th e  pro c e s sor  of  se nsor  in pu t-ou tp u t  da ta , a n d    th e  c o n t ro lle r   of   mo tor  d r iv er .          Fi gu re  2.  The  f unct i o nin g   o f  mi croc o n tr oll e r   a n d  Del phi   a ppli c a t i o n to  a c t u at e   m o tor       Eac h   o f  t h e  De l phi a p pl i cat on  an d  mi cr oc ont rol l e r  ha d   t h ei r  o w n  res p ec t i v e   pe r f o rma n c e .  Th ey  we r e   in te r c onn e c t e d  v i a   U S B th roug h  th e i r r e l a ted  Tx , Rx ,  and  gr oun d.  Pro lif ic   U S B  S e ri al A d ap t e r   h a s b e e n   u s ed   as  th e d r i v er   o f  th e   US B TT L .  Th e  De lph i  wo rk e d  as a n  in te rfa ce  an d   ma ste r ,  whil e t h e m i c r o c o n t r o ll e r   wo r k ed   a s   t h e   pr oce s s o r  o f  se nso r s dat a   a n d  cont rol   t h e s w it c h  o f   mot o r  d r i v er.   The   s o ft wa re  desi g n   i n cl u d e s   t h e  desi g n  of   i n t e rfa ce  pr o g r a m o n   the  Del p hi  B o rl a n d a ppl i c a t i on  syst em a n d t h e  desi g n  of  the  mi cr oc o n tr ol le r p r og ra m t o   p r oce ss t h e se ns or i n p u t - o u tp ut  dat a  u s i n g CV AV R   a ppli c a t io n.   T h e  De l phi  pr og ra m wa s Wi n dow s O S - b a s e d ,  a s   i t  was  r u n  o n  P C .   The fl o w cha r t  of     th e   co mpu t e r  pr og r a m m ing i s  g i v e n  i n   Fi gu r e  3,  wh e r eas t h a t   o f  t h e   mic r o c on t r o l le r  pr og r a m m ing i s   sh own  in  Figur e   4 .              F i gu re  3.  Fl o w cha r t  of  the  c o mp ut er  pr o g ra mmi n g   F i gur e  4.  Fl o w cha r t  of  the  mi croc o n t r o l l e r   p r o g r a mmi n g       The  De l p hi  i n t e rf ace  h a s  bee n   di vi de d  i n t o   t h ree  Ta bshee t s,  as  see n  i n   Fi gu re  5 .  T h e  f i r s t Ta b s heet   ( a ) ha s bee n  u s e d   as  t h e ho mepa ge , w h e r e   the  user c o u l d co nt r o l the  t i me  t h e   sola r   pa ne l  t o  be  mo ve d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :  74 3  – 75 1   74 6 The sec o n d  Ta bsh e e t  (b )  ha s bee n  use d  as the   p o we r g r a phi c fe at ure ,  whi c h w o ul d di spla y  p o we r  gra p hi c  afte r t h e a c t iva t i on  o f   mi croc ont rol l e r, se ns ors  a n d  t h e   D e l phi a p pli c a t ion.  T h e  re s u l t ed  da ta  co ul d   be  st ore d   and  ope ne d   us ing  Mi croso f t  Exc e l  p r o g ra m  f o r fu rt he r p r oce s s.   T h e   t h i r d   Ta bs he et  (c ) has  bee n  use d   a s     t h e ma nua l   co n t rol  feat ure ,   wh ic h wa s ma de  s o  t h at  t h e  s o la r pa nel s  c oul d  b e  mo ve d  as  de si re d.        (a)    (b )     (c)       F i gu re  5. Del p hi i n te rfa ce,   (a ) h o me pa ge  co n t rol ,  (b ) p o we r  g r a p hi c fea t ure ,  (c )  ma n u a l  c o nt rol   fe at u r e       2.3.  Si mu l a tio n   o f   th e Wh ole   S y stem  Desi gn   The   w hole  sys t em co mp ri ses  t h e  u n ific at i o n of  the   hard wa re  de si g n  a n d  t h e  s u p p o rt ing  so ft wa re  desi g n .  It   ha s   be en  si mul a t e d u s i n g the  P r ot e u s soft w a re   a n d by c o n n ec ti n g  the   D e l p hi ap pl i cat i o n .     The sim u l a t i o n  ci rc u i t  de sig n   usi n g  P r ot eus   s o ft wa re i s  gi ve n  i n   F i g u r e  6.           F i gu re  6. The  w hol e s y ste m   ci rc uit   de si g n   usi n g P r ot eus  soft wa re  si mul a t i o n       De lph i  pr og ra m  to ok  th e  ro le  as  th e  u s er  in te rf a c e  to   d e t e r m in e  th e tim in g   o f   m i cr o c on tr o l l e r  ac ti vat i n g   t o   d r ive   m o t o r. Mot o r was   to  be   act i v at ed  base d o n   t h e   A D C   dat a   re cei ve d by   L D R .   T w o   L D R   sens ors   we re i n st al l e d  t o   d e te ct   t h e hi g h es t   sol a r int e nsi t y. M o t o r w a s st oppe d once  t h e  o p t i m i z e d  sola r  i n te nsi t y  wa s  fo u n d .   P r ot e u s   si mul a te d  t h e   fu nc ti o n  of hard wa re c o mp on e n ts suc h   as mi cro c o n tr oll e r,  sens ors ,  mot o r  dri v er,   a n d DC   mot o r .       3 .   R E S U LTS A ND D I SC U SSI ON  3.1.  Pr ogr am  settin g   Ex pe ri me nt h a s bee n  do ne  b y  c o n n ec ti n g  a l l c o mp o n ent s   of  Fi g u re  1 .  S o la r  Pane l   Ti me Cha n ger  w a s  u s ed   to set- up   th e Se tt ing  an d  ad ju st th e p o r t  i n t o  Pro lif ic  US B TTL  Se r i a l  Por t , as  se en  in  Figu r e  7,   con n ec t i n g  t h e   De l phi  a p pl ic at i on  t o   t h e  m i c r oc ont rol l e r.  A f t e r t h e   c o n n ect i on of al l  c o mpo n e n ts  has   be e n   succe e d ed , a c t i va ti ng t h e  Se tt i ng ma de  t h e pr ogra m   w o rk  t o   moni t o r t h e  cu rre n t ,  v o l t a ge  a n d   po we r  gene rat e d  b y  t h e s o l a r  panel .   Base d  on t h e  cho s en t i m e  i n te rval ,  the  sy st em mo d u l c h an ge d t h e  p o s i t ion   ac cordi n g t o  t h e  sola r  int e n s i t y   ca ptu r ed  b y   t h e  L D R  se nsor s.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J Po w El ec   &  Dr i  S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Com p u t e r - base d  s o l a r  t r ac ki ng  syst em   f o r  PV e n e r gy   yi el d i m pr ove m ent  (Rini   N u r  H a s a n a h )  7 47      Fi g u re  7 .   Se t-up  s e t ting      3 . 2 .  Mo t o r pow e r  c o n s ump t io n  Mot o r t o  ac t u a t e t h e t r a c k i n g s y st e m   ha s  been   te ste d   by  o p era t in g i t  i n   no -l oa d a nd  u n de r l o a d   con d i t i on s. S o l a r  pa ne l  has b e en use d  as mot o r loa d . The   re s u lt s  of   m o tor  l o adi n g   ex p e ri me nt a r e  gi ven  i n   Tabl e 1.      Ta ble  1.  T h e  p o we r usa g e  by  mot o r   V a ria b le N o -loa d  condit i on   L o adi n g  conditio n   Pow e r  ( w a tt)  2. 4 - 5. 4  4- 9  Curr e n t (am p er e)   0. 2 - 0. 3  0. 23- 0. 75  Volt age  (volt)  1 2 - 1 8   12- 19       A s  i ndi ca te d  by  Ta bl e  1, t h e   po w e r c o n s u m ed  b y  m o tor  was  re l a t i ve l y  s m al l ,  a s  mot o r  wa s  not     t h e mai n   act uat o r. It  has  be e n   use d   onl y i n  t h e  h y d r a u l i c  flui d  pu mp  o f  t h e  a c t u at or.     3.3.  Tr ac ki n g   ex p e r i me nt   The   st at i c  co n d i t ion  of sola r pan e l  was  fa c i ng   n o rt h w a r d s   a t  a n  a n g l e  of  a bout   3 0 °.  The t r ac kin g   con d i t i on  ha s  been   st a r t e d  w i t h  i n it i a l  posi t i on  of  fac i ng  e a st war d s.  The   tracki n g e x pe ri me nt  has  bee n  d one  by  co nsi d e r i n g  three  di ffere nt  p o si ti ons  o f  t h e  sola r pa ne l;  fa ci ng  so ut h w ar ds,  fa ci n g  n o rt hwa r ds, a n d d u ri ng   t h e  trac ki n g   from  e a st  t o   we s t  di re ct io n.  Th e  p o w e r  ge ner a t e d  by  t h e   sol a r  panel   is  gi v e n i n   Ta bl e  2.  T h e  dat a   have  bee n  ta ke n  i n   Ba nt ur vi ll age ,  Ma la n g   re ge nc y of E a st Ja va   p r o v i n c e , wit h   t h e  e a rth   c o ordi n a t e s o f   8° 18 ’29 . 7” N  112 °3 4 ’ 4 1 . 0 ”E.  The  te mpe r at u r e   durin g t h e e xpe ri me nt w a s  arou n d   2 4 ° -  33°C .   The  al ti t ude   of  th e  lo c a ti on   w a s 36 0m a b o v e   sea  le v e l.         Tabl e  2. T h e  p o we r  ge nera te d  b y  s o l a r  pa ne l    Ti m e   Pow e r   gene ra ted by  sta tic  solar   p an e l   Pow e r   g e ner a ted by  tra c ke d solar   p an e l      Ti m e   Po wer   gene ra te d b y   sta tic  sola r  p ane l   Po wer   gene ra te d b y   tr ac ked sola r  p ane l   09:52: 59  53. 77   47. 43     13:30: 09   57. 9   50. 78   10:10: 38  40. 21   50. 48     13:40: 46   53. 72   56. 62   10:20: 01  56. 94   50. 18     13:50: 35   57. 56   57. 58   10:30: 03  60. 66   50. 48     14:00: 44   53. 72   40. 44   10:41: 23  20. 68   29. 96     14:10: 36   49. 59   45. 24   10:50: 02  43. 43   76. 84     14:20: 44   41. 2   37. 02   10:57: 47  23. 02   78. 15     14:31: 54   33. 3   36. 81   11:11: 23  53. 77   82. 72     14:40: 56   29. 23   36. 4   11:14: 48  53. 17   64. 34     14:51: 32   25. 09   36. 6   11:51: 06  79. 8   81. 34     15:01: 14   13. 97   32. 17   12:12: 17  66. 8   78. 15     15:11: 41   14. 06   31. 43   12:15: 37  62. 87   73. 62     15:21: 07   14. 06   19. 65   12:30: 51  24. 93   71. 14     15:31: 40   13. 88   31. 62   12:40: 36  62. 87   66. 8     15:41: 48   10. 34   27. 5   12:52: 11  62. 87   63. 24     15:51: 29   6. 8  15. 44   13:01: 47  62. 87   67. 58     15:59: 20   3. 33   3. 75   13:10: 26  62. 5   70. 73     15:59: 21   3. 33   3. 75   13:21: 36  62. 13   66. 02           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
          I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st ,  V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :  74 3 –  75 1   74 8 Ta b l e   2  sh ows t h at po we r g e n e ra ted  by  so l a r   p a n e ls  i n   stati c   c o n d iti on  wa s  goo d  en ou gh ,   an d  al s o   in d i c a t ed  th a t  th e   so lar   p a n e l   w a s in  goo d  po siti o n  t o   re c e ive  th e co ming  su n lig h t . H o w e v e r, th e tr ac k e d   so l a r   pa nel  re s u lt ed i n  hi g h er  ge ner a t e d po w e r ,   a s   i n   t h is c o ndi ti o n  the   s o l a r  pan e l s   r ece i v e   l o n g er   su nl ig ht .     3. 4.   C o mp ari s on  o f  s t a t ic  p a ne l  and  tr ac k e d  p a n e l   The  gra p hic a l  re sul t s   of  ge ne r a t e d  po we r   un der t h e st at i c  p a ne l c o ndi t i on f a c i n g  s out hwa r ds ,  fac i n g   no rt h w a r ds , a n d usi n g  t h e tr ac k e d   s o l a r  pane l ,   a r e  gi ve n   i n  F i gu r e  8.   Usi n g   t h e   tr ac ki n g   s y ste m ,   t h e  gene r a t e d p o we r  c oul d be i n cr ease d  or  o p ti miz e d.  This opt i m i z a t io n   wo ul d   r e s u l t   i n   mo re ge ner a t e d pow e r  per da y.   The   o p ti mi zat i on  pe rce n ta g e   c o uld be f o u n d   o u t   usi n g  (1 ) .         %           10 0%  (1 )           Fi gu re  8.   Com p ar is on  be t w ee n  sta t ic  pa ne l  a n d   tr ac ke d  pa ne l  re su l t s       Usi n g ( 1 ), t h e r e sul t e d  o p t i mi za ti on of   t h e  ge ner a t e d po we r   is give n  i n   F i g u r e   1 1 .           Fi gu re  9.  G r a p hic a l   r e s u lt s of  t h e ge ne r a t e d  pow e r   o p ti miz a t i on       As s how n  i n  F i gu re  9 ,  at  09: 00: 00 a n d 1 0 : 1 0:0 0  t h e r e we r e  no  p o we r o p t i mi za t i on bec a u se a t  t h o s e   mome nt s  t h e  sol a r  pa ne ls t r ac kin g   w oul d f ace   e a st war d s  b u t  not  be  c o m p le te l y   i l l u m i n at ed  bec a u se o f     th e   w a ll  sh adow  on   t h e   te sting  si te .  In  th e   af te rnoo n  t h e   sol a r  p a n e ls woul d  fa c e  no r t h w a r d s  an d  sta r ted  no t   ge tt i ng su nl ig h t , maki ng t h e po we r  va l u e  d r o p p e d .  H o we ver ,  un de r   t h e  t r ac kin g   p o si t i on t h e pa nel   st il l   got   sunl i ght ,   so   t h e  o p ti mi zed  val u e  was q u i t e  la rge .   To  fi nd  out  t h e  p r o d u c e d  ene r gy pe r  d a y, t h e  o b ta ine d  po w e r  val u e s h oul d  be m u lt i p li e d  b y  the  ti me  du ri n g   w h i c h t h e   s o l a r  pa ne l  wa s w o r k i n g.  U nde r   t h e   t r a c ki n g  po si ti on,  t h e  val u e  mu st  be  re duc e d   b y  t h e   en e r gy   c o n s ume d  by  t h e  mo t o r a nd  micr o c on tr o lle r. Th e t o ta l g e ne r a t e d  e n e r g y   p e r   d a y  h a s b e e n   a p p r oxima te d usi n g  t h e R i e m a n n  su m me tho d ,  gi vi n g   t h e o p t i mi zed  gene rat e d  e n e r gy  per  da y [ 2 7- 3 0 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t  J  P o w  Elec  & Dri  Sy st   I SSN : 208 8-8 6 9 4       C o m put er - bas ed  s o lar  t r ack i ng   syst em   for   PV e n e r gy  y i el d i m pr ove m ent  (Ri n i  N u r  H a s a n a h )   7 49  The   i m pl ement a t i on o f  t h e R i e m a n n  s u m me tho d  o n  t h e  g r a phi ca l re sult s o f  ge ner a t e d  po wer  usi n g th e   s t at i c   pa nel   a nd t h at  usi n g  t h e tr ac k e d pane l a r e gi ven  in  Fi g u re   1 0  a n d   1 1  c o nse c ut i v el y.           F i gu r e  1 0 .   R i e m an n  s u m   met h o d  o n  the   ge n e rat e d p o we r  u s i ng t h e st at i c   panel           Fi g u r e  11 .  Ri e m ann   su m  me t h od  on  t h e   g e ner a te d   po w e r usin g th e   tra c k e d   p a n e l      A s  se en  in F i gu r e   10  an d 11 , th e  li n e a r  reg r ess i o n  mad e  the  po w e r   v a lu e s  lo ok  more  st a b l e  w i t h  n o   dr ast i c ,   b u t  g r adua l  dr o p   or  i n cr ea se   o f  p o w er . T h e st ep - b y - ste p   c a l c ul at i on r e sul t s  o f  the   dai l y  p r oduc e d   e n er g y  is sh o w n  in  Tabl e 3.   B a sed  o n   Ta b l e 3, c o m p a r i n g  t h e  tot a l  ge n e ra te d  e n e r g y  usi n g  t h e st a t i c  pa nel   an d  th e  tra c k e d   p a n e l  r e su lte d  i n  th e op tim iz ati o n  a s   mu c h  as  16 .5 1% .      Tabl e  3. T o ta l  ene r g y  ge ne ra t e d by  the  pa ne l   T i m e   U s ing sta tic   pa nel   U s ing t r a c ke d  pa nel   09.00 – 10. 00  15. 99   51. 08   10.00 – 11. 00  57. 26   78. 15   11.00 – 12. 00  68. 77   81. 34   12.00 – 13. 00  70. 73   81. 34   13.00 – 14. 00  62. 5   57. 58   14.00 – 15. 00  53. 4   36. 99   15.00 – 16. 00  20. 88   17. 58   T o tal  352. 86  W- da y  4 24. 05  W-da y       4 .  C O NC LU SION  Th e   u s e of  a  co mp u t e r -b as e d  t r a c k i n g sy st em  mad e  th e  o b s er v a tion of  th e po w e r prod uce d   b y  so l a r  pa nel s  a nd  t h e  da ta  st ori ng e a si er.  The   use  of a  l i n ea r  a c t u at o r   as a  d r i v er  wa s t h e  ri g h t  ch oi ce  bec a u se  o f     th e  sma ll p o we r u s ag e  by  the   mo tor .  Th e  mo t o r  c o u l d be   c o n t ro lle d w ith   an  A t meg a 16 -con tr o l l e d H- Br idg e   c i r c ui t ,  a n d  a   t i me cha nge r s o l a r  pa nel  p r o g ra m as t h e m a st er   mi n d .  T h e pe rf or ma nce   of t h e t r a c k i n g  syst em   wa s  q u i t e  g o od,  beca use the   t r a c ki n g   s y st em e n abl e d the   s o l a r   pa nel   r ece i v e   sunl i ght l o n g e r  t h a n   w h e n  it  was  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
         I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 ,  N o .  2, Ju ne  20 2 0   :  74 3  – 75 1   75 0 i n   a  st a t i c  c ondi t i on.  When  u s i ng  a  sin g l e -a xi s t r a c ki ng , t h e r e   w a s a n  inc r ea se i n   ge nera t e d ene r gy c o mpa r e d   t o  st at ic  sol a r  p a ne l, me a n i n g   an  opt i m i z at io n  of sol a r  po w e r  prod uc ti o n .      RE FERE NC E S   [1]   K i rari  J. K . ,   et a l , “ S u p p o r t i ng In d o n e si a ’ s  ren e wa b l e e n e r g y   de v e lo pm e n t   in  re m o te   a n d  ru ra l a r e a s   t h r ough   inn ovativ e  fun d i ng, ”  Ind o n e sia  Develop men t  Fo ru m  2 0 1 8 . Jakar t a,  p p .  10-1 1   J u l 20 18 .   [2]   P w C Ind ones i a  P o wer Indu stry Survey–A PLSI,   “ Al te rna t in g  c u r r e n t s : In do ne sian   p o we r in du st ry   surv e y  20 18 ,”  Ju ly  20 18 – 2 n d  ed it io n. Ja kart a: P T  Price w a t e r ho u s e  Coo p e r s Ind one sia .  2 0 1 8 .  [3]   K i ta ev a M . V . ,  et  al , “S o l ar t r ack e r ,”  Sib e ri an J o u r n a l  of Sc ie nc e ,  vol .   3,  no. 4,   2 0 1 2 .   [4]   Sm i r no v A. A,   et a l , “D esigning   in tegr ated  P V  fa cili ty w i th  d u a l -a xi s so la r t r ac kin g  syste m  m o u n t e d  on th e sou t h  b u ilding  fac e , ”   I E EE Conferen ce s , Ch ely a bin s k :   S o uth U r al S t ate  U n iversity , Ru s s ian  Fed e r a tion ,  pp . 1 - 4 ,   201 7 .     [5]   S h a r ma V . , Tay a l V.K,  “H ard w are imp l e m en tati on  of su n track in g so lar p a ne l u s ing   8 0 5 1 -micro con t ro ller, ”   20 1 7   6t h  Int e rn a t i onal  Co nf e r e n c e   o n  Re lia b ilit y,   Inf o c o m Te c h n o lo gi e s  an d  O p ti mi zat i o n  ( T re n d s a n d  F u t u re   D i recti o ns ) (IC RITO) , p p .  48 3 –486 ,   2 0 1 7 .   [6]   N a nda  L. ,  D a sg upta  A . ,   Rou t   U.K . ,   “S mart  s o lar  tr acking   sy stem  fo r  op ti m a l  po wer  g e n e r a tion ,”   2 0 17 3 r d  In tern atio na l Co nfer enc e  o n  Co mp utation a l  Inte llig en ce  &  Co mmu nication  T ech n o log y   (CICT ) ,   pp . 1 – 5 ,  20 17 .   [7]   D a s S ., S a dh u  P .,  Pa l N . ,  Mu kh erje e S ,   “S in gle  axis   a u tom a t i c so l a r  t r a c k ing sy ste m  usin g  m i c r oc ontro lle r,  Ind o n e s ia n J o urna l   o f  E l e c t r ic a l   E n g i n e e r i n g an d  Co mpu t e r  Sci e n c e ,  v o . 12 ,  n o .  12,  pp.  80 28 -80 32,  20 14.  [8]   Hasanah R. N.,  Put r i S. I.,  Suyono H,  “Opt i m i z ati o n of  sun-t r acker positioni ng usi n g  takagi-su g eno  fuzzy-logic  method ,”   App l ie d  Mech an ics  an d M a teria l s ,  vol. 7 8 5 ,   p p . 2 3 1 - 235,  2 0 1 5 .  [9]   Whava l e   S ,   D h aval ik ar   M . ,   “A  rev i ew of  ad ap tive  so lar  tr acki n g   fo r  p e rform a n ce  enhan c e m en t o f  s o lar  po wer   p l ant , ”  Pro c e e d i n g s  of th e 20 18  IEEE  Int e rn ation a l Con f er en ce on  Sm ar t  City a n d  Em e r ging  T echn o lo g y   (ICSCET) ,  Mu mba ,  Indi a, p p .  1-8 ,  20 18.  [10]   Sha r m a  A, Va idya   V,  Jam u n a   K. ,   “ D e s i gn o f   a n  a u t o ma tic  sol a r t r a c k in g  c ontro l l er: So la r t r ac ki ng c o n t rolle r,”  Proceed in gs  of  th e 20 17  I E E E   In tern atio na l C o nfer enc e  o n   P o wer  an d Embe d d ed  Dr ive  Co n t r o l (ICPEDC) ,  Che n n a i,  Indi a ,   p p .  50 5- 51 0 ,  201 7.  [11]   Mo ha i m in AH,   et a l , “ D e s ig n  a n d  fa b r ic at io n of  si ng le -a xi s  a n d  du a l -a x i s  so la r  tra c k in g sy st e m s, “ Proceed in gs  o f   the  2 0 1 8   IE EE S t uden t  Co nferen ce  on   Res e arch  an d Deve lo pm e n t ( SCO R eD), Se l a ng or, M a lays ia,   p p .  1-4 ,   20 18 .   [12]   S a la m a  HA E,   Taha  ATM ,  “P rac t ic al imp l em enta tion of  du a l   ax is  so lar po wer   tr ac king sy stem ,”   Pr oceed in gs  of  th e   2 018  IEEE  T w entie t h In ter natio na l  M i d d le  East Pow e r  Sys t ems  Co nfer ence  (M EPCO N) ,  Ca iro ,   E gyp t,    pp .  4 4 6 -4 51,  2 018 .  [13]   M u s t afa F I ,  et a l , “Dir ec t  and   in direc t  s e n s ing   t w o - axis so lar  tr a c king  sys t em,”   Pr oceed in gs o f  th e  2 0 1 7  IEEE 8t h  In tern atio na l R e newab l e  Ener g y   Co ngr ess  (IREC ) ,  Am ma n, Jord an,  pp. 1-4 ,   2 0 1 7 .   [14]   S a njaya J ,   et a l ,  “Implementation of sol a r tr ack in g s y s t em to  max i m i z e  en erg y   abso rptio n  in  w i reless  sens or   ne t w ork , ”   Pr oc eeding s  of th e  20 18   10 th   In tern atio na l Co n f er ence  on   Infor m a t ion T echno lo g y  and   E l ec tr ica l   Engine er in g (IC IT EE) ,   pp.  5 7 7 -580 ,  2 0 18.  [15]   Zhang  Q - X.,  Y u   H-Y., Zhang  Q-Y.,  Zha ng Z - Y.  Sha o   C-H.,   Ya ng  D, “ A  sola r a u t o ma t i c t r ac ki ng sy st e m  t h a t   g e nera tes  po wer   fo r ligh ting  gr ee nh ou ses , ”  En erg i es ,  vo l.   8,   pp.  7 3 6 7 - 738 0,  20 15 .   [16]   Sa la so vi c h  J. ,  et al ,   “ F e a s ib ill it y  st ud y of ec on om ic s  a n d  pe rfo rm a n ce   p hoto v o l t a ic s.   NREL,”   T P -7 A4 0-5 8 4 8 0 ,   2 013 .   [17]   J a li l S M ,   et al , “D esig n of m a x i mum po wer po int  tr acking  fo r  s o lar col l e c tor d r y i ng  sys t em:  A n  exp e riment al  s t u dy, ”  Inte rn at io na l  J o urna l o f  P o we r  El e c tr on ics  an d D r iv e Sys t ems  (IJPEDS ) ,   vo l.  9 ,   no . 4 ,  pp .  1 799 -18 0 3 , 20 18 .   [18]   A bdu lrazz aq   A A , A l i A H .,   “ E f f icien c y  perfo r m ances  o f   two   M P P T   algo rithms  fo r  P V  sys t em   with  diff eren t so lar  pa n e l s  irra dia n ce s, ”   Internation a l Journal  of  P o w e r  Ele c t r o nics  an d  D r i v e S y ste m s  ( I J PE D S ) ,  vo l.  9 ,  no.   4, pp.   17 5 5 -1 76 4,  20 18.   [19]   A r if  EM H,   et  a l ,  “An eff i c i ent   micro c o n troller- bas e d su n track er  co n t rol   fo r s o lar  cell s y s t e m s,”   In ter natio na l  J o u r na l o f  Ele ctri c a l  an d  Co mp ut e r   E ngi ne e r in g  (IJ E C E ) ,  v o l .   9, no .  4,  P a rt  I ,  pp .   2 7 4 3 - 27 50 , 2 0 19.    [20]   Y ogan a nd in i AP , An itha  GS , “A  cost  eff e c t iv e c o mp uta tiona l d e sign  o f  max i mu m  po wer  poin t  tr acking  fo r  ph oto - v o ltaic  ce ll,”  Inter n a t ion a l Jour na l  o f  Ele c tri c al and   Com p u t er  En gin e ering   (I JECE) ,  v o l. 9, no.  2 ,  pp . 85 1-8 60,  2 019 .   [21]   Ka sse m  A,  H a ma d M.,   “ A  mi c r o c on tro lle r-b a s ed  m u lt i-fu nct i o n   so la r t r ac ki ng sy ste m ,”   Pr oceed in gs of  the  201 1   I E E E  I n te rn ationa l  S y ste m s  C o nf e r e n ce , Mon t re a l , QC,  Ca n a d a ,  pp .  13 -16,   2 0 11.  [22]   Lokes h  A,   et  a l , “ S ol a r   Trac k i n g  Sy st e m   usin g  Mic r o c on trol le r, ”  P r o c eed in gs  of  th e 2 0 1 8  In tern atio na l Co nf e r enc e   o n  In ven tiv e   Res e ar ch in  Co mputing A ppli c a t ions  (ICIR CA) ,  pp.  1 0 94 -1 09 8,  20 18.    [23]   Stj e p a no vi ć  A,  et  al , “Mi c ro co ntro ll er   b a sed  so lar  tr ack ing   s y s t em ,”   Pr oc eeding s  of   the  20 09  IEE E  9 t h  Int e rnati o nal C o nference  on  Tel e co mmunication  in Modern Sat e llit e, Ca ble, and  Broadc ast i ng Servi c e s ,  Nis,  S e rbia,   p p .  51 8- 52 1, 20 09 .   [24]   Morón C,   et a l ,   “ N e w   p r ot ot ype  of  ph ot ov o lta ic   s o la r  t r a c k e r   ba sed  o n  a r d u i n o , ”  Ene r gi e s ,  vo l.  1 0 , n o .  9 ,  p p .  12 98 ,   2 017 .   [25]   Zuhal ER,   M a r a ng ozo g lu , S. , “N ew  d e sign f o r solar  p a nel  track ing  s y stem  b a sed  on  so la r  calcul a tion s , ”   Proceed in gs  of  th e 20 18  IEEE  61s t  Inter n a t io na l  Midwest S y m p o s ium  on  Cir c uits  an d S y stem s  ( MWSCA S ) .   Wind so r, O N ,  C a n a da ,  pp .  10 42 -1 04 5,  20 18 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t  J Po w El ec   &  Dr i  S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       Com p u t e r - base d  s o l a r  t r ac ki ng  syst em   f o r  PV e n e r gy   yi el d i m pr ove m ent  (Rini   N u r  H a s a n a h )  7 51  [26]   X i ng  Z.,  “Res ea rch  and  d e sign   of con t ro l sy ste m   o f  th e   s o la r p a nel  tr acking , ”   P r o c e e d in gs o f  t h e  20 16 IEEE  Ad v a nce d  In fo r m at io n  Ma na ge me n t ,  Co mmu n ic at e s ,   E l e c t ron i c  a n d  A u t o ma tion  Co nt ro l C o n f e r e n ce  (IMCEC) ,  X i ’an,  Ch ina ,   pp .  13 84 -138 8 ,   20 16.   [27]   M a saro va R,  Ku rn ato v a J . ,  “G en eralized  Rieman n integr al  in   the   a n aly s is o f  dy n a mic s y s t ems , ”  Pr ocee eding s  o f   the  20 12  15 th   I n ter n a tio na l Co n f er e n c e   o n  Inte ra c t iv e  Colla b o r ativ e L e ar ning  ( I CL ) .  Vill ac h,  Au st ria ,  p p .   1-3 ,   2 012 .   [28]   S u  C - L,  C h en  C - J ,  L e e C - C . ,  “F ast  Ev a l u a t i on  M e th ods  f o r  V o l t a ge  S a gs   in  S h i p  E l e c tr i c a l   Po wer   S y s t ems, ”  IEEE  T r a n s a ctio ns on  Ind u stry Ap plica t io ns , v o l .   4 9 , n o .  1 ,  pp.   2 3 3 -2 41, 20 13 .  [29]   Etien e  T ,  Jö ns so n D ,  Ro pin s k i   T, S c h e id egger  C,  Co mba JLD,  Nonato LG , K i r b y  RM ,  Ynn e rm an A ,  S i lva  C T ,  “V erifying  Vo lu me   R e nder i ng   Us in g D i s c retiz a tio n  Error  A n a l ysis, ”   IEEE  T r a n s a ctio ns on  Visu aliza t ion   an d  Computer  Gr aphic s , v o l .  2 0 ,  n o .  1,   pp .  14 0-1 5 4 ,   20 14 .   [30]   Li u W,   T a ra si uk T,  Su C-L ,  Gorn ia k  M,   Sa vag h e b i M,   Va squ e z   JC,  Gue rre ro  JM. ,  “ A n  E v a l ua t i o n  Met h o d  fo r  V o ltage D i ps   in a S h ipb o ard   M i cro g rid Un de r Qu as i-Ba l a nce d  an d  Un bal a n ced  Voltage Co ndit ions,”  IEEE  T r a n s a ctio ns on  Ind u strial  Elec t r o n i cs ,  vo l.   66 ,  n o .  1 0 ,   pp .  76 83 - 7 6 93,  20 19 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.