Kata kunci :pembangkitan, ThinkSpeak, tegangan, arus.

Pemantauan Sistem Pembangkitan Energi Angin Melalui Pembacaan Sensor dengan Menggunakan Aplikasi Berbasis IoTwe-0errr=--------Diki Dirgiantara.1, Kiki Kananda, S.T., M.T.2, Swadexi Istiqphara, S.T., M.T.3 1,2,3 Program Studi Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Informatika dan Sistem Fisis Institut Teknologi Sumatera diki.13116041@student.itera.ac.id, kiki.kananda@el.itera.ac.id, swadexi.istiqphara@el.itera.ac.id Abstract—Berdasarkan hasil pengimplementasian pemantauan sistem pembangkitan energi angin yang menggunakan sistem bantuan dari sensor menyatakan bahwa terdapat kemudahan bagi pengguna dalam pengoprasian. Kemudahan yang diberikan kepada pengguna berupa pemanfaatan teknologi komunikasi nirkabel yang dapet memberikan informasi kepada pengguna. Sensor utama yang digunakan berupa sensor tegangan, arus, dan kecepatan angin. Sensor-sensor tersebut akan membaca data dan diolah melalui mikrokontroller. Hasil dari pengolahan data tersebut akan di kirimkan melalui jaringan Wi-Fi melalui bantuan software ThinkSpeak. Data yang diinformasikan akan memudahkan pengguna dalam mengetahui daya bangkit dan terpaan angin.. Kata kunci :pembangkitan, ThinkSpeak, tegangan, arus.. I. PENDAHULUAN Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di era sekarang semakin maju. Kemajuan era sekarang mendorong masyarakat peka terhadap energi yang berada di sekitarnya. Masyarakat semakin tergerak untuk melakukan upaya pemanenan energi yang disediakan gratis oleh alam. Energi yang disediakan gratis seperti halnya energi angin. Dalam perkembangannya energi angin dapat dikonversikan menjadi sebuah energi listrik yang dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga. Proses pembangkitan energi listrik dari energi angin melalui beberapa tahapan. Tahapan pertama, angin yang berhembus akan dipanen oleh bilah. Bilah turbin angin angin akan berputar yang kemudian akan menggerakkan generator turbin angin. Generator akan menghasilkan listrik 3 fasa yang akan mengalir ke dalam wind chager controller. Dalam wind chager controller listrik 3 fasa diubah menjadi 1 fasa dalam bentuk arus DC untuk pengisian baterai. Aki yang terisi kemudian dapat digunakan untuk keperluan listrik lainnya melalui inverter. Fungsi keberadaan inverter sebagai pengubah arus DC menjadi arus AC dengan tegangan 220V yang biasa digunakan dalam listrik rumah tangga. Pembangkitan energi listrik dari angin tidak selalu konstan. Oleh karena itu, perlu dilakukan proses monitoring terhadap arus, tegangan, dan kecepatan angin. Hal ini bertujuan agar pengguna dapat mengetahui seberapa besar energi yang dibangkitkan dan seberapa energi yang tersimpan dalam baterai. Dalam monitoring manual, pengguna akan merekam data dan disimpan ke dalam multimedia card. Metode monitoring ini mengharuskan pengguna harus mengambil data setiap hari. Timbul sebuah masalah dalam monitoring yang masih manual. Masalah tersebut berupa pengguna harus mengambil data setiap hari di dalam multimedia card. Pengambilan data tersebut mengharuskan proses monitoring harus terhenti. Selain itu, pengambilan data dengan metode monitoring manual tidak bersifat real-time. Oleh karena itu, perlu adanya sistem monitoring yang secara real-time dengan otomatis mengelola data sendiri. monitoring tersebut terotomasi tanpa. adanya manusia di dalam pengelolaan data yaitu dengan monitoring berdasarkan Internet of Think (IoT). Dalam prose monitoring ini, pengguna dapat melihat data-data pembangkitan beserta beban secara real-time dengan berbentuk grafik maupun angka. II.. DASAR TEORI. A. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Pembangkit Listrik Tenaga Bayu atau angin adalah pembangkit listrik yang yang memanfaatkan keberadaan angin sebgai sumber utama untuk menghasilkan listrik. Dalam proses pembangkitan, angin terhitung sebagai energi terbarukan dan ramah terhadap lingkungan. Dalam proses pembangkitan energi listrik, fungsi generator merupakan hal vital. Peran generator sebagai penonversi energi mekanik menjadi energi listrik. Poros pada generator ketika berputar akan menghasilkan perubahan fluks. Perubahan inilah yang dapat menyebabkan timbul tegangan dan arus. Tegangan dan arus yang dibangkitkan oleh generator turbin angin berupa Alternating Current (AC) 3 fasa yang berupa listrik bolak-balik yang berbentuk sinusoidal. Dalam penyimpanannya perlu disearahkan terlebih dahulu menggunakan rectifier 3 fasa. Arus listrik akan mengalir ketika terdapat beban. Pergerakan arus dari potensial tinggi ke potensial rendah. Baterai yang dipasang di dalam Pembangkit Listrik Tenaga Bayu akan menyimpan muatan-muatan yang dihasilkan oleh generator. Secara matematis jumlah muatan dinyatakan oleh Q. Jumlah muatan yang tersimpan/terlepas arus listrik (I) selang waktu tertentu (t) akan berbanding lurus dengan kapasitas muatan (Q). 𝑄 = 𝐼. 𝑡 Q = Jumlah muatan (C) I = Arus Listrik (A) t = Waktu (s) Ketika terdapat arus yang mengalis dalam suatu rangkaian, tentu terdapat beda potensial di dalamnya. Beda potensial listrik yyang dihasilkan berbanding lurus dengan arus listrik (I). Beda potensial ini dapat disebut juga sebagai tegamgan dengan satuan V. Secara matematis beda potensial dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: 𝑉 = 𝐼. 𝑅 V = Beda potensial listrik (V) I = Arus listrik (A) R = Hambatan listrik (Ω) Adanya arus dan tegangan listrik dalam sebuah rangkaian, maka akan timbul laju hantaran energi listrik. Hantaran energi listrik dapat didefinisikan sebagai daya listrik. Satuan SI dari laju hantaran listrik adalah Watt. Secara matematis laju hantaran listrik dinyatakan dalam persaan: 𝑃 = 𝑉. 𝐼.

P = Daya listrik (Watt) V = Beda potensial litrik (V) I = Arus listrik (A). B. Mikrokontoller Mikrokontoller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik. Mikrokontoller akan menjalan intruksi sesuai intruksi yang diberikan. Intruksi tersebut berupa program yang di masukkan ke dalam mikrokontroller. Mikrokontroller umumnya terdiri atas CPU (Central Processing Unit), memori, I/O, dan pendukung lainnya seperti ADC (Analog-to-Digital Converter) yang telah terintegrasi di dalamnya.. Proses perancangan bagian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) diletakkan di daerah berpotensi angin dan minim akan turbulensi. Berdasarkan gambar 3.1 dapat dilihat bahwa besi bawah dan besi atas dihubungkan melalui besi pengunci pada bagian tengah. Masing-masing sisi tiang turbin angin diberi seling penguat yang di rentangkan antara tiang dan dudukan pancang yang telah melalui proses pengecoran. Bagian cakar ayam dicor sedalam 1 meter dengan penampang 30 cm 2. Bagian turbin angin direkatkan dengan menggunakan baut yang telah disediakan. Sedangkan anemometer diletakkan pada bagian bawah sejauh 1 meter agar menghindari sapuan baling-baling.. Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet)[4]. Arduino memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Papan ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, dengan mudah terhubung ke komputer dengan kabel USB atau kabel power dengan adaptor AC-DC atau baterai. Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal itu tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega8U2 diprogram sebagai konverter USB-to-serial. C.. Sensor Arus. Sensor arus Allergo ™ ACS712 memberikan kemudahan bagi pengguna untuk melakukan pembacaan arus. Sensor ini relatif ekonomis dan dapat digunakan untuk pembacaan arus AC maupun DC. Arus ini telah digunakan di industri, komersial, dan sistem komunikasi. Dalam perangkat ACS712 presisi offsett rendah, linear Hall sirkuit dengan jalur konduksi tembaga terletak di dekat permukaan mati. Arus diaplikasikan mengalir melalui jalur konduksi tembaga ini menghasilkan medan magnet yang mengubah Hall IC menjadi tegangan yang proporsional. Akurasi perangkat dioptimalkan melalui proximity terdekat dari sinyal magnetik ke Hall transduser. Sebuah ketepatan, tegangan proporsional disediakan oleh offset rendah, chopper-stabilized BiCMOS Hall IC rendah offset, yang diprogram untuk akurasi setelah dikemas. D.. Sensor Pembagi Tegangan. Pembagi tegangan merupakan rangkaian sederhana yang dapat mengubah tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah. Dengan hanya menggunakan dua resistor yang dipasang secara seri dan dengan sebuah input tegangan, kita dapat membuat tegangan output yang mana teganan output ini merupakan hasil perhitungan dari tegangan input. III.. PERANCANGAN SISTEM. Gambar 3.1 Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu B. Sistem Pengontrol Sistem pengontrol digunakan sebagai pusat kendali dari proses pembangkitan. Sistem kontrol yang digunakan terdiri atas wind charge controller, layout PCB, mikrokontroller, inverter, ATS, sensor arus, dan sensor tegangan. Wind charge controller digunakan sebagai penyearah listrik 3 fasa yang berasal dari generator. Selain itu, wind charge controller digunakan sebagai pemutus arus balik. Fungsi wind charge controller yang terpenting adalah sebagai pengatur arus yang digunakan untuk pengisian baterai, menghindari arus berlebih, dan menghindari tegangan berlebih. Ketika daya dibangkitkan dari generator, daya akan mengalir ke dalam wind charge controller. Daya diketahui melalui tegangan dan arus yang dibaca menggunakan sensor. Peran mikrokontroller yang akan membaca informasi dari sensor pembacaan. Sensor tegangan dan sensor arus akan menyampaikan informasi ke dalam mikrokontroller. Mikrokontroller akan mengolah data yang kemudian dapat dibaca oleh pengguna.. A. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Perancangan sistem pembangkit listrik tenaga bayu menggunakan tiang dengan ketinggian 10 meter di atas permukaan tanah. Besi yang digunakan dalam perancangan ini terdiri atas 2 besi. Besi bagian atas merupakan besi pipa yang dilakukan proses pengelasan tataran untuk berdiri. Besi pada bagian atas berdiameter 3 inchi dengan kondisi besi berongga. Bagian atas pada besi tersebut dibuat tempat sebagai dudukan tempat turbin angin. Kondisi besi dibentuk 4 sisi sebagai tempat tali penguat. Besi ini dilengkapi dengan tataran untuk berdiri pada sisi kanan dan sisi kiri. Besi bagian bawah merupakan besi hollow dengan panjang 6 meter. Ukuran besi hollow yang digunakan sebesar 10 inchi. Bentuk besi bagian dilas membentuk tataran. Pada bagian atas diberi 2 lubang. Kedua lubang ini digunakan untuk Gambar 3.2 Kerangka sistem pengontrol pengunci sekaligus penyambung antara besi bagian bawah dan besi bagian atas. Proses pengelasan terdapat pada besi yang digunakan Inverter digunakan sebagai pengubah tegangan DC yang untuk pijakan dan tempat untuk tali penguat. Bagian pangkal dari besi tersimpan di dalam baterai menjadi tegangan AC. Inverter yang bawah dibuat cakar ayam..

digunakan sebesar 300 Watt digunakan untuk menyuplai daya yang dapat digunakan beban sekunder. Kondisi ini akan memanfaatkan sistem kerja ATS untuk mengatur arah laju daya untuk beban sekunder. ATS akan mengatur sumber yang digunakan antara aki ataupun PLN. ATS yang digunakan sebayak 2 buah dengan memanfaatkan kinerja normaly open dan normaly close. Penggunaan ATS karena daya bangkit dari generator turbin angin yang tidak konstans sehingga untuk menjaga kontinuitas sumber beban sekunder maka digunakan sumber konstan. Sumber konstan dalam hal ini adalah listrik dari PLN. Adapun diagram alir dari perancangan sistem pengontrol dapat dilihat pada gambar 3.2.. Gambar 3.3 Perancangan antarmuka Berdasarkan gambar 3.3 informasi yang akan disampaikan kepada pengguna berupa tegangan pembangkitan, arus pembangkitan, dan kecepatan angin yang berhembus. Selain ini, pengguna juga dapat melihat tampilan dalam bentuk grafik sehingga memudahkan untuk melihan jejak rekam sebelumnya.. IV.. IMPLEMENTASIAN DAN HASIL PENGUJIAN. A. Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Hasil implementasi sistem pembangkit listrik tenaga bayu dapat dilihat seperti pada gambar 4.1.. Gambar 4.1 Hasil Implementasi rangkaian baterai Berdasarkan gambar 4.1 subsistem ini terdapat tiang turbin angin, turbin angin, penguat, dan pondasi. Pengimplementasian sistem ini dilakukan dengan proses pengecoran dan pengelasan. Pengecoran C. Sistem Antarmuka dilakukan pada bagian bawah tiang turbin angin dan pada tiang Perancangan sistem antarmuka bertujuan sebagai antar muka penguat. Pengecoran dilakukan dengan menggunakan semen, pasir, kepada pengguna dimana pada bagian ini akan dibuat sebuah aplikasi dan koral. Kedalaman tiang pengecoaran pada tiang turbin angin dengan menggunakan MIT App Inventor untuk menampilkan data adalah 1 meter. Hal ini untuk mengantisipasi adanya terpaan angin kepada pengguna yang sebelumnya akan diolah dan disimpan pada kuat yang memungkinkan tiang roboh. Selain itu, penguat juga sebuah cloud data yang menggunakan ThingSpeak. dilakukan pengecoran. Pengecoran dilakukan pada 4 sisi. Pada ThingSpeak adalah platform IoT terbuka yang mendukung penguat diberikan besi yang dilakukan proses pengecoran kemudian Matlab. Inti dari platform ini adalah IoT analytics dan visualisasi data. dibentangkan dengan seling tembaga. Pemasangan penguat keempat Menyediakan visualisasi data secara real – time dan dengan dukungan sisi bertujauan agar tiang dapat menjaga kesemimbanngannya ketika matlab, memungkinkan untuk menambahkan data untuk keperluan terdapat terpaan angin. analisis dan pemrosesan. Penggunaan ThinkSpeak mendukung B. Sistem Pengontrol penggunaan Arduino dan ESP. Pengimplementasian sistem pengontrol dilakukan dengan menggunakan box yang diletakkan secara terpisah dari tiang turbin angin. Box control yang berisi sistem pengontrol dilengkapi dengan port untuk input sumber dari PLTB, baterai, PLTS, PLTA, dan PLN. Daya yang dibangkitkan dari generator akan dihubungkan dengan terminal block bagian wind charge controller. Wind charge controller akan mengubah arus dari AC menjadi DC untuk pengisian baterai. Peran dari wind charge controller adalah pengendali arus listrik yang mengalir dari generator menuju aki agar selalu stabil sehingga tidak cepat menyebabkan kerusakan pada aki. Selain itu wind charge controller memiliki fungsi sebagai pengonversi tegangan AC dari pembangkitan listrik generator menjadi tegangan DC sehingga dapat disimpan ke dalam aki. Aki berperan dalam penyimpanan energi yang telah diubah ke dalam bentuk DC oleh wind charge controller. Hasil penyimpanan energi kemudian akan dialirkan ke beban melalui serangkaian kendali. Kendali tersebut meliputi kendali waktu, tegangan Gambar 3.3 Diagram Sistem Pengontrol.

baterai, dan tegangan suplai. Kendali-kendali tersebut memanfaatkan sistem logika relay arduino dan relay bantu Ketika kondisi baterai di atas 12,5volt dan sumber PLN dalam kondisi mati maka, aki akan terhubung dengan inverter melalui logika relay bantu. Kondisi switch pada inverter akan diaktifkan melalui relay bantu sehingga kondisi inverter akan menyala dan akan menyuplai tegangan beban. Kondisi ini akan berlaku ketika pukul 17.00 hingga pukul 22.00WIB, ketika tegangan aki di atas 12,5volt maka relay bantu akan mengaktifkan switch pada inverter. Kendali waktu diperoleh melalui Real Time Clock (RTC) yang dikendalikan oleh arduinoUno. Mikrokontroller digunakan sebagai pengontrol rangkaian elektronik sehingga data dari sensor tegangan, arus, dan kecepatan angin dikoneksikan melalui jaringan Wi-Fi. Tampilan sistem pengontrol dapat dilihat pada gambar 4.2. Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dan sistem pengontrol. 1. Pengujian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Hasil pengujian sistem Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dinyatakan dalam tabel sebagai berikut:. Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Tegangan, Arus dan Daya Bangkit. Selasa, 25 Agustus 2020 150 100. 50 0. Tegangan (V). Arus (A). Daya (W). Rabu, 26 Agustus 2020 100 80 60 40 20 0. Gambar 4.2 Hasil Implementasi Sistem Pengontrol C. Sistem Antarmuka Perangkat lunak sub-sistem antarmuka pengguna adalah sebuah aplikasi smartphone yang berfungsi untuk memudahkan pengguna dalam memantau kondisi pembangkitan daya yang dihasilkan oleh tiap pembangkit serta beberapa pembacaan sensor-sensor pendukung yang menjadi parameter kinerja alat MESH & LOOP ini. Dengan aplikasi ini, pemantauan dapat di kontrol dengan mudah. Progres pembuatan tampilan interface dari aplikasi MESH & LOOP menggunakan MIT app inventor yang merupakan software development dengan memanfaatkan coding block sehingga pembuat hanya perlu melakukan penataan widget yang telah disediakan lalu melakukan pemrograman. Berikut adalah tampilan dari aplikasi MESH & LOOP terdapat pada gambar 4.3.. Tegangan (V). Arus (A). Daya (W). Kamis, 27 Agustus 2020 50 40 30 20 10 0. Tegangan (V). Arus (A). Daya (Watt). Jumat, 28 Agustus 2020 150 100 50 0. Gambar 4.3 Hasil Implementasi Sistem Pengontrol D.. Hasil Pengujian Hasil pengujian yang dilakukan terdiri atas pengujian sistem. Tegangan (V) Daya (Watt). Arus (A).

80 60 40 20. 8:30 10:30 12:30 14:30 16:30 8:30 10:30 12:30 14:30 16:30 8:30 10:30 12:30 14:30 16:30. 0. Tegangan (V). Grafik 4.1 Hasil kecepatan angin dalam m/s. Kecepatan angin (m/s). Sabtu, 29 Agustus 2020. Arus (A). Daya (Watt). 8 6 4 2 0 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30. Waktu Selasa, 25. Rabu, 26. Kamis, 27. Jumat, 28. Sabtu, 29. Minggu, 30. Senin, 31. Minggu, 30 Agustus 2020 40. V.. 1.. 20. 2. 8:30 10:00 11:30 13:00 14:30 16:00 17:30 9:00 10:30 12:00 13:30 15:00 16:30 18:00. 0. Tegangan (V). 3.. Arus (A). 4.. Daya (Watt). VI.. Senin, 31 September 2020 40 30 20 10 0. Tegangan (V). Arus (A). Daya (Watt). 2. Pengujian anemometer Pengujian sensor kecepatan angin menggunakan sensor anemometer yang diletakkan pada tiang turbin. Sensor tersebut berada pada ketinggian 9 meter di atas permukaan tanah. Data sensor kecepatan angin yang dikirimkan, akan memberikan informasi kepada pengguna bahwa turbin dalam kondisi berputar ataupun tidak. Berdasarkan spesifikasi turbin dengan kecepatan starting sebesar 2,5 m/s menunjukan bahwa turbin akan mulai berputar pada kecepatan 2,5 m/s. Berdasarkan grafik 4.1 diketahui bahwa kecepatan angin yang berhembus pukul 12.30 WIB di hari Jumat, 28 Agustus 2020. Kecepatan tersebut sebesar 6,9 m/s dengan daya bangkit sebesar 116,025 watt. Spesifikasi turbin angin dapat mengonversi hingga kecepatan 25 m/s dengan daya bangkit mencapat 400Watt. Kecepatan 6,9 m/s tidak terlalu cocok untuk baling-baling dengan spesifikasi angin kencang.. KESIMPULAN. Penggunaan sistem kontrol memudahkan pengguna dalam proses pemantauan kinerja daya bangkit turbin angin. Penentuan lokasi tiang turbin di area MKG mempertimbangkan tingkat turbulensi angin. Daya maksimum yang dibangkitkan selama pengukuran seminggu diperoleh sebesar 116,025Watt pada hari Jumat, 28 Agustus 2020 pukul 12.30 WIB Penggunaan aplikasi ThinkSpeak harus REFERENSI. 1. Abdillah. Hanif. Erfianto, Bayu, Wirawan, catur, " Sistem Monitoring Secara Real-Time Penyimpanan Energi Listrik Dari Wind Turbinelentera Angin Nusantara (LAN)," Jurnal Teknologi Rekayasa, vol. II, no. 2, pp. 6387, 2015. 2. E. Sorongan, Q. Hidayati and K. Priyono, "Thinkspeak sebagai Sistem Monitoring Tangki SPBU Berbasis Internet of Think," Jurnal Teknologi Rekayasa, vol. III, no. 2, pp. 219-224, 2018. 3. E. Sorongan, Q. Hidayati and K. Priyono, "Thinkspeak sebagai Sistem Monitoring Tangki SPBU Berbasis Internet of Think," Jurnal Teknologi Rekayasa, vol. III, no. 2, pp. 219224, 2018..