364
SISTEM MONITORING DAN KONTROL BEBAN PADA PEMBANGKIT
LISTRIK ALTERNATIF SOLAR CELL DAN WIND TURBINE PADA SMKN 1
INDRALAYA SELATAN
M Dandy Ramadhan1, Yudi Wijanarko2, Johansyah Al Rasyid3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Sarjana Terapan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Sriwijaya e-mail: dandir16@gmail.com
ABSTRACT
Alternative Power Plants are a solution to the limited source of electrical energy and dependence on electricity from PLN. Alternative power plants can be in the form of utilizing solar energy and wind energy. the author applies the use of alternative energy in the form of solar energy and wind energy or hybrid power at SMK N 1 Indralaya Selatan which is one of the schools in the South Sumatra region, precisely in South Indralaya. As for monitoring and controlling the system using ESP 32 as microcontroller, as well as using current and voltage sensors and also using IOT technology with a display on the Blynk application so that Blynk can monitor and control the use of the load used so that it can detect if there is interference so that it is maintained to provide electrical energy to AC loads and DC loads and can monitoring remotely without having to go to the location of the tool installation.
Key words: DC load, AC load, Solar Cells, Wind Turbines
ABSTRAK
Pembangkit Listrik Alternatif merupakan solusi dari keterbatasan sumber energi listrik dan ketergantungan listrik dari PLN. Adapun Pembangkit listrik Alternatif dapat berupa pemanfaatan energi matahari dan energi angin. penulis mengaplikasikan pemanfaatan energi alternatif berupa energi cahaya matahari dan energi angin atau tenaga hibrid ini pada SMK N 1 Indralaya Selatan dimana merupakan salah satu sekolah yang berada di wilayah Sumatera Selatan tepatnya berada di Indralaya Selatan. Adapun untuk memonitoring serta mengontrol sistem tersebut menggunakan ESP 32 sebagai mikrokontroler, serta menggunakan sensor arus dan tegangan dan juga mengunakan teknologi IOT dengan tampilan pada aplikasi Blynk sehingga pada Blynk tersebut dapat memonitoring serta mengontrol penggunaan beban yang dipakai sehingga dapat mendeteksi apabila terdapat gangguan sehingga tetap terjaga untuk memberikan energi listrik menuju beban AC maupun beban DC.serta dapat memonitoring secara jarak jauh tanpa harus menuju lokasi pemasangan alat.
365
PENDAHULUAN
Penggunaan energi sangat dibutuhkan seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk yang sangat tinggi dan juga ketergantungan terhadap energi yang ada, salah satunya energi yang sangat dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan manusia adalah energi listrik. Pemakaian energi listrik sangat bergantung dari sumber energi listrik yang berasal dari PLN, oleh karena itu sumber energi listrik PLN berdampak menjadi tingginya jumlah produksi listrik dan menyebabkan tinginya biaya yang dikeluarkan untuk pemakaian energi listrik.
Pemanfaatan energi alternatif sangat dibutuhkan guna mencegah keterbasan sumber energi, adapun energi alternatif yang sering dimanfaatkan yaitu sumber energi listrik tenaga surya dimana sumber energi listrik ini menghasilkan listrik dengan memanfaatkan cahaya matahari. Energi angin dapat dimanfaatkan bersamaan dengan energi matahari dimana energi matahari akan menghasilkan energi listrik pada siang hari dan energi angin bisa digunakan ketika malam hari atau terdapat energi angin yang cukup. Kedua energi ini akan saling membackup energi listrik apabila salah satu energi mengalami kendala atau terdapat masalah.
Monitoring biasanya dilakukan untuk mengamati sistem yang akan dibuat dan monitoring biasanya masih secara manual dengan mengamabti serta menganilasa langsung parameter yang akan dinilai, tetapi pengamatan secara manual masih banyak kekurangan seperti data yang diperoleh terbatasserta tidak lengkap dan juga harus berada di lokasi dimana pembangkit itu dibuat.
Adapun Teknologi IOT dikembangkan seiring untuk mengatasi masalah atau keterbatasan seperti pada penelitian [1] dan [2] melakukan monitoring daya listrik dengan media internet dimana data diperoleh dari sensor yang kemudian dikirim ke mikro menggunakan website. Penelitian
selanjutnya melakukan monitoring beban listrik dengan menggunakan beban induktif dan beban resistif yang dapat dimonitoring melalui internet dimana media yang digunakan menggunakan aplikasi di handphone yaitu Blynk[3].
Pada penelitian ini akan dibangun sebuah sistem monitoring dan kontrol Untuk memudahkan monitoring serta mengontrol sistem tersebut dengan mengunakan teknologi iot sehingga dapat memonitoring serta mengontrol beban yang digunakan, baik beban AC maupun beban DC. Dimana system ini dapat dimonitoring dan dikontrol secara jarak jauh tanpa harus menuju ke lokasi dan juga dapat mengetahui penggunaan beban yang dipakai sehingga dapat mendeteksi apabila terdapat gangguan sehingga tetap terjaga untuk memberikan energi listrik menuju beban AC maupun beban DC.
TINJAUAN PUSTAKA
Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Pembangkit Listrik Tenaga Surya adalah suatu sistem atau pembangkit listrik yang memanfaatkan sumber cahaya matahari yang diubah melalui panel surya sehingga dapat menghasilkan energi listrik. Adapun macam-macam pembangkit listrik tenaga surya berdasarkan pemasangannya yaitu PLTS off Grid dan PLTS on Grid. PLTS Off Grid bisa dikenal juga sebagai PLTS stand alone atau sistem yang berdiri sendiri dan PLTS on grid adalah sistem PLTS yang terhubung atau terkoneksi melalui jaringan.
Adapun juga PLTS berjenis Hibrid dimana PLTS ini merupakan gabungan dari dua atau lebih sumber energi yang saling memadukan sehingga dapat bekerja sama sehingga dapat menghasilkan listrik. Sistem Hibrid ini juga biasanya merupakan gabungan dari PLTS on grid dan PLTS off Grid dimana sistem ini terhubung ke jaringan listrik PLN dan juga terdapat sumber lain untuk memback up jika pembangkit terdapat suatu masalah.[4]
366
Monitoring
Monitoring adalah kegiatan rutin untuk mengumpulkan data dan mengukur kemajuan menuju tujuan yang direncanakan. Monitoring akan memberikan informasi tentang status dan kecenderungan, dimana pengukuran dan evaluasi dilakukan secara berulang-ulang dari waktu ke waktu. Monitoring bisa disebut juga sebagai kemajuan dari suatu kegiatan apa pun dengan mengumpulkan serta menganalisa data atau informasi yang dilakukan secara sistematis. Monitoring biasanya dilakukan untuk mencapai tujuan tertentu untuk memeriksa suatu proses atau kondisi evaluasi suatu objek atau
mengembangkan serta
mempertahankan ke arah pencapaian hasil.[3]
Beban listrik
Beban listrik adalah segala suatu komponen atau bagian dari rangkaian listrik yang memerlukan energi/ daya listrik. Adapun pada keseluruhan sistem beban listrik adalah total daya yang berasal dari jumlah semua daya aktif dan daya reaktif yang dipakai peralatan yang menggunakan energi listrik. Jadi dapat dikatakan bahwa dalam penggunaan di rumah tangga, jumlah beban listrik dapat dilihat dari total dari semua daya yang dikonsumsi atau dipakai oleh peralatan listrik yang aktif karena pada peralatan tertentu ketika kondisi mati tidak menggunakan daya listrik. Adapun pada beban Alternating Current (AC) terdapat 3 jenis daya diantaranya yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya nyata.
Sensor Arus
Sensor arus adalah perangkat yang digunakan untuk membaca serta mengukur arus yang mengalir pada suatu komponen listrik. Sensor arus ini dapat digunakan untuk membaca nilai Arus DC dan Arus AC yang dimana arus listrik merupakan jumlah muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik yang terbaca dalam satuan waktu tertentu yang akan mengirimkan sinyal berupa data analog atau berupa data
digital. Pada sistem ini menggunakan sensor arus ACS712 atau biasa disebut Hall Effect curent, sensor ini mendeteksi berupa sinyal ADC sehingga keluaran dari sensor ini akan dikirimkan ke kontroler dan mikrokontroller akanmemproses data yang terbaca ersebut sehingga mendapatkan nilai yang sesungguhnya.[2]
Gambar 15 Sensor Arus
Sumber:https://www.andalanelektro.id/2018/11/karakteri stik-sensor-suhu-acs-712.html )
Sensor Tegangan
Sensor tegangan adalah suatu komponen yang digunakan untuk menkonversi suatu besaran atau nilai tegangan pada rangkaian listrik atau komponen listrik menjadi besaran analog dengan memperkecil nilainya menjadi tegngan referensi yang dapat dibaca pada rangkaian istrik. Sensor ini juga digunakan untuk mengukur atau membaca data dari suatu tegangan dimana tegangan listrik terjadi karena adanya perbedaan potensial diantara kedua titik pada rangkaian listrik. Sensor tegangan ini membaca serta menghasilkan tegangan dengan menggunakan konsep pembagi tegangan pada resistor dimana dapat membuat range antara 0-5 v sesuai dengan nilai tegangan input yang diatur.[5]
ESP32
ESP32 adalah sebuah mikrokontroler yang berasal dari espressif system serta pengembangan dari ESP8266 dimana pada ESP 8266 berfungsi untuk konektifitas jaringan wifi antara mikrokontroler dengan jaringan
367
wifi yang ada sedangkan pada ESP32 sudah tersedia modul wifi serta modul bluetooth sehingga mendukung untuk mengaplikasikan sistem yang menggunakan internet of things. Adapun Port yang terdapat pada ESP 32 sebagai berikut:
Pada Pin out terdiri dari:
1. 18 ADC (analog digital Converter, berfungsi sebagai pengubah sinyal analog menjadi digital
2. 2 DAC (Digital Analog Converter, berfungsi mengubah sinyal digital menjadi analog
3. 16 PWM (Pulse Width Modulation) 4. 10 Touch Sensor
5. 2 jalur antarmuka UART
6. Pin antarmuka I2c, I2S, dan SPI[6]
Gambar 16 ESP32
Sumber: https://www.reichelt.com/ws/en/development-
boards-esp32-wi-fi-and-bluetooth-module-debo-jt-esp32-p219897.html Liquid Cristall Display (LCD)
LCD biasanya digunakan untuk menampilkan data atau nilai serta memberikan informasi yang berasal dari mikrokontroler. LCD biasanya terdiri dari dua bagian bagian pertama merupakan bagian panel LCD yang berisi media untuk menampilkan informasi atau menampilkan data yang berbentuk huruf maupun angka dan pada bagian kedua merupakan bagian dimana sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler di balik panel LCD dan juga bagian kedua ini berfungsi sebagai pengatur tampilan informasi yang akan diberikan serta untuk mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler.[7]
Gambar 17 LCD
Sumber: https://components101.com/displays/16x2-lcd-pinout-datasheet
Relay
Relay merupakan saklar atau swich yang memiliki bagian yang berisi coil (elektromangnetik) dan baagian mechanikal yang dijalankan secara elektrik. Relay bekerja dengan memanfaatkan prinsip elektromagnetik untuk menggerakan saklar dengan arus yang kecil agar dapat menghantarkan energi listrik yang memiliki tegangan tinggi. Biasanya relay bekerja pada tegangan 5V untuk menggerakkan saklar yang dapat mengantarkan listrik hingga tegangan 220V.[6]
Blynk
Blynk merupakan platform atau aplikasi yang dibuat untuk menggunakan Internet of things (IOT) dimana blynk ini dapat mengendalikan atau mengontrol perangkat keras dari jarak jauh, dapat menampilkan data, serta dapat menyimpan data dan melihat secara visual. Adapun pada blynk terdapat tiga komponen utama yaitu aplikasi blynk, server blynk, dan library blynk. Pada aplikasi blynk memungkinkan kita sebagai antarmuka untuk proyek yang ingin dibuat, server blynk berfungsi sebagai komunikasi antara smartphone dan perangkat keras yang diatur. Pada server ini juga dapat menggunakan server pada Blynk cloud atau server sendiri. Library blynk digunakan pada perangkat keras sebagai komunikasi antara server dan sebagai proses semua perintah dari input dan output.[3]
368 METODE PENELITIAN
Adapun untuk memperoleh hasil yang maksimal, penulis menggunakan metode penulisan sebagai berkut:
1. Metode studi Pustaka
Penulis mengambiil dan mengumpulkan sumber-sumber berupa buku- buku referensi , jurnal penelitian, serta situs-situs internet yang mendukung penelitian ini.
2. Metode Observasi
Metode yang merupakan peninjauan terhadap aspek yang dapat dijadikan bahan acuan untuk pembuatan alat dan aspek yang dapat mempengaruhi jalannya sistem.
3. Metode Wawancara
Merupakan metode tanya jawab langsung kepada beberapa sumber serta dosen-dosen khususnya dosen pembimbing guna mendapatkan informasi yang diharapkan.
Adapun pada penelitian ini variabel yang diamati adalah beban daya listrik dimana hubungan arus, tegangan dan daya listrik seperti pada persamaan berikut ini:
P = V x I
Persamaan 10. Rumus Daya
Dimana P adalah daya(watt), V adalah tegangan(volt) dan I adalah arus (ampere), sehingga untuk mendapatkan nilai daya maka data yang terdapat atau yang terbaca pada sensor arus dikalikan dengan data pada sensor tegangan
Untuk menguji seberapa efisiensi dan keakuratan alat ini untuk memnitoring beban listrik yang dipakai dapat membandingkannya dengan multimeter sebagai alat standar dalam pengukuran. Adapun terdapat nilai error yang terdapat sebagai petunjuk seberapa keakuratan sistem monitoring ini.berikut ini rumus untuk menghitung nilai error tersebut dengan persamaan dibawah ini
E= a-b/ax 100 %
Persamaan 11. Rumus efisiensi
Dimana nilai E adalah error dalam persen dan a adalah nilai arus dalam alat ukur dan b adalah nilai atau data yang berasal dari sensor .[1]
PERANCANGAN SISTEM Blok diagram
Pada gambar 5 merupakan diagram blok dari sistem monitoring dan kontrol pembangkit listrik alternatif. Terdapat Beban AC an DC, Node MCU ESP32, Sensor arus dan tegangan dan aplikasi blynk
Gambar 18 Blok Diagram
Dimana pada gambar 5 tersebut diketahui bahwa input berupa data yang terbaca pada sensor arus dan tegangan pada beban AC dan DC yang kemudian data tersebut akan di proses dan dilanjutkan menuju ke mikrokontroller NODE MCU ESP32 dan akan mengirimkan ke server melalui modul wifi sehingga dapat di tampilkan melalui aplikasi blynk di smartphone.
Flowchart Rangkaian
369
Pada sistem pembangkit listrik tenaga hibrid ini menggunakan dua sumber energi alternatif yaitu energi surya dan angin. Solar cell digunakan untuk memanfaatkan energi surya yang berupa intensitas cahaya matahari, sedangkan wind turbine untuk memanfaatkan energi angin, dan Kedua input tersebut saling membackup untuk memenuhi kebutuhan daya yang diperlukan. Kedua input tersebut masuk ke controller yang mengatur energi listrik yang dihasilkan. Energi listrik tersebut masuk ke baterry charger yang kemudian mengisi baterai.
Energi listrik tersimpan di dalam baterai yang akan digunakan untuk kebutuhan sumber tegangan DC. Untuk kebutuhan sumber tegangan AC, digunakan inverter untuk mengubah tegangan DC menjadi AC. Kontrol dan monitoring berguna untuk mengendalikan dan memantau besaran energi listrik berupa tegangan, arus, dan daya dari kedua masukan sumber energi alternatif (surya, dan angin), baterai, beban DC dan beban AC. Kontrol dan monitoring dapat menggunakan smartphone aplikasi Blynk yang tersedia di playstore. Kontrol dapat dilakukan secara manual ataupun otomatis dan juga berfungsi sebagai proteksi seperti memutuskan solar cell dan wind turbine, ketika terjadi gangguan ataupun kurangnya energi alternatif untuk membangkitkan energi listrik
KESIMPULAN
1. Pada penilitian ini dapat disimpulkan bahwa sistem kontrol dan monitoring menggunakan ESP 32 sebagai mikrokontroler dan sensor arus serta tegangan untuk membaca arus da tegangan dan juga software Blynk di smartphone.
2. Adapun penggunaan Internet of things dapat memudahkan untuk memonitoring melalui smarthpone secara jarak jauh tanpa harus ke lokasi perancangan.
3. Dapat mendeteksi apabila terdapat gangguan sehingga tetap terjaga untuk memberikan energi listrik menuju beban AC maupun beban
DC yang dihasilkan Pembankit Listrik Alternatif Solar cell dan Wind turbine di SMK N 1 Indralaya Selatan.
REFERENSI
M. A. Gumilang and H. Rakhmad, “Rancang Bangun Monitoring Daya Listrik untuk Aplikasi Sistem Tenaga Surya Berteknologi Smart Grid pada Skala Rumah Tinggal,” J. Teknol. Inf. dan Terap., vol. 7, no. 2, pp. 66–70, 2020, doi: 10.25047/jtit.v7i2.134.
D. R. Alwy, Rancang Bangun Sistem Monitoring Dan Kontrol Kinerja Panel Surya Berbasis Internet of Things (Iot). 2019.
A. D. Pangestu, F. Ardianto, and B. Alfaresi, “Sistem Monitoring Beban Listrik Berbasis Arduino Nodemcu Esp8266,” J. Ampere, vol. 4, no. 1, p. 187, 2019, doi: 10.31851/ampere.v4i1.2745. A. Effendi and A. Yuana, “Pembangkit
Listrik Sistem Hibrida Sel Surya Dengan Energi Angin,” JTE-ITP ISSN No.2252-3472, vol. 5, no. 2252, 2016.
D. G. A. Putri and R. N. Hidayatullah, “Monitoring Tegangan Dan Arus Pada Battery Housing Menggunakan Mikrokontroler Dan Wifi,” p. 111, 2016.
N. Y. Sapriyanto, “SISTEM KONTROL DAN MONITORING DAYA LISTRIK RUMAH BERBASIS INTERNET OF THINGS,” vol. 44, no. 8, pp. 1–9, 2020, doi: 10.1088/1751-8113/44/8/085201
A. A. Saputra, D. Notosudjono, B. B. Rijadi, I. Pendahuluan, and L. Belakang, “SMART GRID HYBRID SYSTEM ( FOTOVOLTAIK-PT. PLN ) BERBASIS IOT ( INTERNET OF THINGS ) Oleh : Abstrak Program
370
Studi Teknik Elektro,Fakultas Teknik-Universitas Pakuan Program Studi Teknik Elektro,Fakultas Teknik-Universitas Pakuan,” pp. 1– 14.
