394
SISTEM KONTROL SMART GRID RENEWABLE ENERGY (SOLAR PANEL
SYSTEM, WIND TURBINE, WATER TURBINE) BERBASI IOT PADA RUMAH
RAKIT DI BANTARAN SUNGAI OGAN
Iqbal Maulana
Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya
e-mail : [email protected] ABSTRACT
The development of technology in combining several electrical resources with the On Grid system which is currently widely carried out, which aims to produce electricity that is environmentally friendly. The power source is still independent, so a tool is needed that can combine several of these resources. With these problems, this research is designed to control many of these resources so that they are stable to be used as the main resource for homes.
Different power sources such as solar power, water resources and PT. PLN which will be controlled by using a microcontroller board as a tool used to regulate the power control system. The parameters that can be controlled by the designed device consist of the transfer of electrical power from different power sources. So that the results from being controlled on the device will be directly distributed to consumers, the amount of power that is distributed will be sent in real time which can be monitored on the web.
Keywords: Smart Grid, Hybrid, Electric, Control ABSTRAK
Perkembangan teknologi dalam menggabungkan beberapa sumber daya listrik dengan sistem On Grid yang pada saat ini sudah banyak dilakukan, yang bertujuan untuk menghasilkan listrik yang ramah lingkungan. Sumber daya listrik tersebut masih berdiri sendiri sehingga dibutuh alat yang bisa melakukan penggabungan beberapa sumber daya tersebut. Dengan adanya permasalahan tersebut maka penelitian ini dirancang agar dapat mengontrol banyak sumber daya tersebut agar stabil digunakan sebagai
sumber daya utama bagi rumah.
Sumber daya listrik yang berbeda seperti sumber daya dari surya, sumber daya dari air dan PT. PLN yang akan di kendalikan dengan menggunakan papan mikrokontoler sebagai alat yang digunakan untuk mengatur sistem pengontrolan daya tersebut. Parameter yang dapat dikontol oleh perangkat yang telah dirancang terdiri dari perpindahan daya listrik dari sumber daya yang berbeda. Sehingga hasil dari yang dikontrol pada perangkat akan langsung disalurkan ke konsumen, jumlah daya yang di salurkan akan dikirim secara real time yang dapat dimonitor di web.
395
PENDAHULUAN
Energi listrik merupakan energi utama yang sangat dibutuhkan di era modern ini. Namun, banyak yang belum menyadari bahwa bahan bakar pembangkit listrik semakin lama semakin menipis. Padahal, segala aktifitas sehari-hari tidak luput dari penggunaan energi listrik. Karena itulah, manusia berlomba-lomba untuk mencari solusi energi terbarukan dimana energi tersebut tidak akan pernah habis walau dipakai secara berkelanjutan dan juga ramah lingkungan.
Beberapa tempat di negara maju sudah mulai beralih ke energi terbarukan sebagai sumber pembangkit utama. Indonesia memiliki potensi pembangkit energi terbarukan yang besar dan dapat dimanfaatkan untuk mengatasi krisis energi seperti surya, angin, air, panas bumi, bioenergi, dan laut. Dimana sumber energi alternatif merupakan sumber yang tidak akan pernah habis dan selalu diperbarui. Untuk mengimplementasikan energi alternatif ini, dirancanglah sistem pembangkit tenaga hibrid (solar cell, wind turbine, dan water turbine) pada rumah rakit di bantaran Sungai Ogan Palembang. Sistem pembangkit tenaga hibrid pada rumah rakit ini juga difungsikan sebagai laboratorium terbuka dengan tujuan untuk meneliti dan memanfaatkan potensi energi alternatif di bantaran Sungai Ogan Palembang.
Dalam memaksimalkan sistem pembangkit tenaga hibrid (solar cell, wind turbine, dan water turbine), diterapkan sistem kontrol dan monitoring yang dapat diakses dengan mudah secara real time dalam jangkauan tidak terbatas dengan syarat terkoneksi ke internet. Internet of Things (IoT) merupakan suatu konsep dari pemanfaatan jaringan internet dengan kemampuan penyaluran informasi data secara real time, pengendalian atas suatu objek atau sistem dari jarak yang tidak ,dan banyak lainnya sesuai dengan kebutuhan pengguna.
Generator adalah bagian dari Water Turbine yang berfungsi mengubah
Energi mekanik kemudian diubah
menjadi energi listrik menggunakan magnet. Prinsip Generator dengan sederhana dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor digerakkan pada medan magnet sehingga memotong garis gaya. Dari persyaratan tersebut, penulis menghadirkan “Sistem Kontrol Smart
Grid Renewable Energy (Solar Panel
System, Wind Turbine, Water
Turbine) Berbasis IoT Pada Rumah Rakit Di Bantaran Sungai Ogan Palembang”. yang diharapkan mampu
dalam memaksimalkan pemanfaatan sumber energi alternatif di bantaran Sungai Ogan Palembang dan dapat memberikan manfaat kepada masyarakat serta menjadi referensi dalam pengembangan pemanfaatan energi alternatif.
Tinjauan Pustaka
Flowchart Sistem Pembangkit
Tenaga Hibrid
Adapun alur Proses Implementasi Sumber Energi Alternatif (Solar Cell, Wind Turbine, dan Water Turbine. Perancangan Software mempersiapkan aplikasi untuk iOS dan OS Android untuk mengontrol aplikasi IoT dalam pengendalian perangkat hardware, menampilkan data sensor, penyimpanan data dan visualisasi serta coding program.
396
Gambar 1 Floewchat System
Tahap Interkoneksi Sistem
Interkoneksi sistem sebagai implementasi perancangan hardware dan software serta untuk mendapatkan parameter data real dari hasil perancangan inovasi.
Gambar 2 Interkoneksi Sistem
Prinsip kerja system PLTHibrid Surya-Bayu-Air (PLTH-SBA) sangat tergantung dari bentuk beban atau fluktuasi pemakaian energi (load profile) yang mana selama 24 jam distribusi beban tidak merata untuk setiap waktunya. Load profile ini sangat
dipengaruhi oleh homogenitas atau selama kondisi baterai masih penuh dan beban disuplai 100 % dari baterai, PLTS, PLTB dan PLTA sehingga supplai dari PLN tidak perlu digunakan. Keempat sumber energi tersebut bekerja secara parallel dalam mensuplai energi listrik ke beban. Jika beban naik sampai diatas 50 % beban puncak dan kondisi baterai sudah berada pada level bawah dari yang disyaratkan, maka suplai dari PLN mulai beroperasi untuk mensuplai beban dan sebagian mengisi baterai sampai beban yang disyaratkan PLN mencapai 70-80 % dari kapasitasnya. Pada kondisi ini inverter bekerja sebagai charger (merubah tegangan AC dari PLN menjadi tegangan DC) untuk mengisi baterai (fungsi bi-directional inverter). Semua proses kinerja tersebut diatur oleh system control power management yang terdapat pada sistem control. Proses control ini bukan sekedar mengaktifkan dan menonaktifkan suplai dari PLN, tetapi yang utama adalah pengaturan energi listrik menjadi lebih efisien menggunakan energi alternative yang bukan hanya sekedar paralel sistem dan atau switch over ke inverter.
Pengujian dan evaluasi
Gambar 3 Pengujian dan Evaluasi
397
Pengujian dan Evaluasi, hal ini dilakukan baik pengujian tanpa beban maupun pengujian dengan menggunakan pembebanan (beban listrik terpakai) serta mengevaluasi dalam setiap tahapan proses sebagaimana gambar berikut.
Pada sistem tersebut dapat dijelaskan saat kondisi low loads (gambar a) sumber dari PLN tidak beroperasi, baterai dan reneable energy (panel surya, bayu dan air) akan langsung mensuplai beban melalui inverter. Saat kondisi medium loads (gambar b) sumber dari PLN akan aktif beroperasi bersamaan penggunaan renewable energy melalui sistem akan mengisi baterai sebagai storage. Pada kondisi peak load (gambar c) sumber dari PLN akan aktif beroperasi, dimana kondisi optimal ini sistem bekerja paralel bersama baterai dan renewable energy (panel surya, bayu dan air) melalui inverter.
KESIMPULAN
Adapun Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan Impelemntasi Sumber Energi Alternatif pada rumah rakit di bantaran Sungai Ogan Palembang yaitu :
1. Pembangkit Listrik Tenaga hybrid pada penelitian ini menggunakan tiga sumber energi alternatif yaitu energi surya, angin, dan air.
2. Inputan yang didapat merupakan daya dari pembangkit listrik tenagan hybrid
3. Pengujian system ini menggunakan Node MCU ESP32 Sebagai mikrokontroler dan pemrosesan nilai tegangan output dan arus output.
4. Pada saat pengujian secara online, koneksi internet memegang peranan penting demi lancarnya penggunaan system menggunakan aplikasi blynk.
REFERENSI
Ibrahim, Malik dan Soeripno. Analisa Potensi Energi Angin dan Estimasi Energi Output Turbin Angin Di
Lebak Banten. Penelitian Pusterapan. 51-59.
Sidik Boedoyo, Muhammad. 2012. Potensi dan Peranan PLTS Sebagai Energi Alternatif Di Indonesia. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia. 14(2) : 146-152.
Yunginger, Raghel. dkk. 2015. Analisis Energi Angin Sebagai Energi Alternatif Pembangkit Listrik di Kota Gorontalo. Universitas Negeri Gorontalo
Mega 2560. Malang: Institut Teknologi Nasional Malang.
Susanto, Eko. 2013. Automatic Transfer Switch. Jurnal Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang. 5(1) : 18-21.
Saleh, Azmi. 2015. Perancangan Sistem Kontrol Hibrid Energi Surya Fotovoltaik (SESF) dengan Sumber Listrik PLN Menggunakan Fuzzy Logic Controller. Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro. 120-126.
Kartika, Christian Cahya. 2017. Rancang Bangun Sistem Kontrol Pembangkit Listrik Hibrida Generator AC-Sel Surya dan Pengisian Baterai Skala Kecil Menggunakan Arduino
Dietzel, Fritz, 1996, Turbin Pompa dan Kompresor, cetakan ke-5, Penerbit, Erlangga, Jakarta. Sularso dan Kiyokatsu Suga 2004, Dasar
Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan ke-11. Jakarta: PT. Pradnya.
Thake, Jeremy, 2000, The Micro-Hydro Pelton Turbine Manual, ITDG, Southampton Row, London. Kueh, T. C., Shiao Lin Beh, Dirk Rilling,
and Yongson Ooi. 2014. “Numerical Analysis of Water Vortex Formation for the Water Vortex Power Plant”. International
398 Journal of Innovation,
Management and Technology. Vol. 5 (2): pp 111-115.
Sandeputra, Atha Firdaus dan Adiwibowo, Priyo Heru. 2017. “Eksperimental Kinerja Turbin Reaksi Aliran Vortex Dengan Variasi Jarak Sudu Dengan Saluran Keluar Basin”. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 5 (2): hal 113-121.
Sihombing, Ray Posdam J. dan Syahril Gultom. 2014. “Analisa Efisiensi Turbin Vortex Dengan Casing Berpenampang Lingkaran Pada Sudu Berdiameter 56 Cm Untuk 3 Variasi Jarak Sudu Dengan Saluran Keluar”. Jurnal e-Dinamis. Vol 10: no.2.
Widiyatmoko. 2012. “Pengaruh Variasi Jumlah Sudu Terhadap Daya Output Listrik Pada Turbin Vortex”. Tesis tidak diterbitkan. Yogyakarta: Universitas Gajah Mada.
Yani, Ahmad., Mihdar, dan Rudi Erianto. 2016. “Pengaruh Variasi Bentuk Sudu Terhadap Kinerja Turbin Air Kinetik (Sebagai Alternatif Pembangkit Listrik Daerah Pedesaan).” TURBO. Vol. 5 (1): hal 8- 13.
Pratama, Bhella. 2014. “Pengaruh Tinggi Sudu Terhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Savonius Type L.” Malang: Universitas Brawijaya. Munson, Bruce, R., Young, Donald, F.,
Okiishi, Theodore, H., “Fundamentals of Fluid Mechanics Fifth Edition”. Jhon Wiley & Sons Inc., 2006.
Kurniawan, Hudan Achmad dan Adiwibowo, Priyo Heru. 2017. “Pengaruh Sudut Inlet Notch Pada Turbin Reaksi Aliran Vortex Terhadap Daya dan Efisiensi”. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 5 (2): hal 61-69.
Renerconsys, “Digital Load Controller (DLC) for Induction Generator (IGC) & Synchronous
Kapoor P., Phunchok L., Kumar S., Rahi O. P., “Frequency Control Of Micro Hydro Power Plant Using Electronic Load Controller,“ International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), vol. 2, no. 4, pp. 733-737, 2012.
