RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMBILAN DATA PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA BERBASIS WIRELESS FIDELITY

RANCANG BANGUN SISTEM PENGAMBILAN DATA PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA BERBASIS WIRELESS

FIDELITY

Riza Hadi Saputra¹

,

Ain Sahara²

1,2Dosen Teknik Instrumentasi dan Elektronika Migas STT Migas Balikpapan KM.8, Karang Joang, Balikpapan Utara, Kota Balikpapan, Kalimantan Timur 76127,

Telp. 0542-860468

*E-mail: riza.hadi@gmail.com

ABSTRACT

The solar cell module absorbs electrons from sunlight where the electrons are converted through a semiconductor intermediary in the solar cell module. In Kalimantan, in particular, it has the potential to install a Solar Power Plant because it is traversed by the equator. However, there are various disadvantages of the Solar Power Plant, namely the building is quite large, so it needs extra monitoring so that all the conditions of the Solar Power Plant can be known. One of the data communication methods in question is using the telemetry method or long distance communication.

There are many ways for the telemetry method, one of which is to use a wireless system with a connection to a cloud storage database. In short, data in the field can be sent to users wherever they are. Data sent to previous users is sent through a cloud storage database where the data can be accessed by anyone. For data sent from the Solar Power Plant in the form of incoming and outgoing voltages as well as incoming and outgoing currents. Based on the research results, it is known that the design of the data transmission system for incoming and outgoing voltages as well as incoming and outgoing currents is made from a variety of component tools used are the solar cell module, Robotdyn Mega Wi-Fi, voltage sensor, current sensor, SCC, inverter, and battery. In the process of sending data using a Wi-Fi router, data originating from the sensor is sent to Robotdyn where inside Robotdyn there is a Wi-Fi module which will then be assisted to be forwarded via a Wi-Fi router whose internet network source uses GSM. The data sent to the cloud storage database is assisted by the PHP programming language and to display the website using the HTML programming language.

Keywords: solar cell, Robotdyn Mega Wi-Fi, GSM, PHP, HTML

PENDAHULUAN

Salah satu energi yang paling besar dan yang paling masih banyak digunakan adalah energi fosil, dimana energi ini masih menjadi favorit untuk membangkitkan energi listrik. Diprediksi bahwa cadangan energi fosil sudah mencapai batasnya. Diketahui dari data Kementerian ESDM Republik Indonesia bahwa cadangan batu bara akan habis di tahun 2036 dengan nilai cadangan 7,3 – 8,3 miliar ton. Sedangkan untuk minyak bumi akan habis di tahun 2028 dengan nilai cadangan 4,7 miliar barel dan nilai cadangan gas akan habis di tahun 2027. Sementara itu, efek samping dari pemakaian energi fosil yang berlebih berdampak pada lingkungan sepertinya menipisnya lapisan ozon dan hal negatif lainnya. Oleh karena itu, perlu pengembangan energi listrik yang ramah lingkungan untuk mengatasi permasalahan ini (Wiratmaja & Elisa, 2020).

Banyak sekali jenis energi listrik yang ramah lingkungan seperti halnya air, angin, dan cahaya matahari yang keadaannya bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik (Saputra et al., 2019). Air diperlukan suatu aliran air alami yang deras sehingga hanya didaerah tertentu yang bisa dipasang. Begitu pula dengan energi angin dimana perlu dataran tinggi yang anginnya sangat kuat

Jurnal Teknovasi Volume 07, Nomor 02, 2020, 67 – 75 ISSN : 2540-8389

menjadi energi listrik melalui modul sel surya. Modul sel surya menyerap elektron – elektron dari cahaya matahari dimana electron tersebut diubah melalui perantara semikonduktor yang ada pada modul sel surya. Di Kalimantan, khususnya, sangat berpotensi untuk memasang PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) dimana selain intensitas cahayanya bagus, juga dilalui oleh garis khatulistiwa.

Namun ada bermacam kekurangan dari PLTS yaitu bangunannya yang cukup luas sehingga perlu pemantauan ekstra agar semua kondisi PLTS bisa diketahui.

Perlu adanya komunikasi data yang handal terkait penyampaian informasi yang disampaikan di lapangan PLTS dan di ruang kendali. Salah satu metode komunikasi data yang dimaksud adalah menggunakan metode telemetri atau komunikasi jarak jauh (Pratama, 2017). Banyak cara untuk metode telemetri salah satunya adalah menggunakan sistem nirkabel dengan koneksi ke database cloud storage (penyimpanan awan basis data). Secara singkat, data yang ada di lapangan dapat dikirim kepada pengguna dimanapun berada dengan syarat mempunyai koneksi yang stabil. Data yang dikirimkan ke pengguna sebelumnya dikirimkan melalui database cloud storage dimana data tersebut bisa diakses siapa saja (Shorina, 2018). Untuk data yang dikirim dari PLTS berupa tegangan masuk dan keluar serta arus masuk dan keluar. Tegangan masuk yang dimaksud adalah tegangan dari modul sel surya sedangkan tegangan keluar adalah tegangan yang digunakan dari baterai setelah melalui proses penyimpanan dari modul sel surya. Hal ini juga berlaku utuk arus listrik (Taufik et al., 2019).

Pada penelitian sebelumnya, telah dilakukan proses komunikasi data menggunakan GSM (Global System for Mobile) (Saputra et al., 2019). Namun ada beberapa kendala ketika menggunakan GSM dan masalah yang paling sering terjadi adalah sering terputusnya koneksi jaringan internet dikarenakan sinyal dan catu daya yang kurang stabil. Selain itu, Arduino yang bertugas mengambil seluruh data tersebut tidak bisa bekerja secara bersama – sama dikarenakan terjadi kerusakan pada Arduino ketika tegangan atau arus masuk dan keluar dihubungkan secara bersamaan pada satu Arduino.

Oleh karena itu, pada penelitian ini adalah memperbarui sistem yang sudah ada dengan memisahkan masing – masing untuk tegangan dan arus masuk serta tegangan dan arus keluar sehingga bisa bekerja secara paralel dengan baik.

Sistem Pengiriman Data Nirkabel

Metode pengiriman data jarak jauh atau biasanya yang disebut sebagai telemetri adalah metode yang sangat efektif ketika data yang dibutuhkan adalah di tempat yang sulit dijangkau oleh manusia.

Sistem ini sudah banyak digunakan khususnya di bidang pembangkit listrik (Wicaksono, 2017).

Bermacam – macam pembangkit listrik yang ada misalnya pembangkit listrik tenaga air, tenaga angin, dan tenaga surya atau cahaya matahari. Untuk pembangkit listrik tenaga air biasanya dilakukan pengawasan secara jarak jauh dikarenakan wilayahnya biasanya di dalam hutan atau di aliran sungai yang jauh dari pemukiman penduduk. Untuk pembangkit listrik tenaga angin biasanya sulit dijangkau karena berada di dataran tinggi jadi diperlukan sistem pengiriman data jarak jauh ini.

Untuk pembangkit listrik tenaga surya dilakukan pengiriman data secara nirkabel dikarenakan wilayahnya yang sangat luas sehingga diperlukan suatu sistem otomatis untuk mengambil datanya (NURYASIN et al., 2020). Data yang biasanya diambil adalah tegangan dan arus yang dihasilkan dari suatu pembangkit tersebut. Tidak jarang juga ada yang mengukur kecepatan air dan angin serta intensitas cahaya pada masukan dari setiap pembangkit (Doni Anibta et al., 2019). Banyak metode nirkabel mulai dari Bluetooth, GSM, dan Wi-Fi (Wireless Fidelity) yang dimana semua metode ini tentunya tidak memerlukan kabel sebagai media penyalur data. Salah satu yang paling banyak digunakan dan paling stabil digunakan adalah metode Wi-Fi dimana metode ini bisa digunakan sebagai metode lokal maupun interlokal. Media ini biasanya menggunakan router sebagai media penyebaran jaringan nirkabelnya. Untuk lebih jelasnya, berikut pada Gambar 1 adalah router yang digunakan pada saat penelitian. Router digunakan untuk mengirimkan data yang diperoleh dari alat akuisisi data menuju ke tempat penyimpanan awan (cloud storage) yang datanya akan ditampilkan pada website.

Gambar 1. Router sebagai Media Pengiriman Data

Robotdyn Mega Wi-Fi

Ketika membuat suatu proyek yang berkaitan dengan Arduino, maka yang paling mudah adalah menggunakan Arduino Uno. Namun, jika dirasa modul I/O (input-output) masih kurang, maka silahkan menggunakan Arduino Mega (Wahyono et al., 2018). Ada banyak pilihan terkait tipe dan fungsi dari Arduino sendiri sehingga bsia bebas dipilih. Bagaimana dengan modul komunikasi seperti Ethernet atau Wi-Fi? Tentu Arduino punya modul khususnya namun hal ini berada diluar dari rangkaian Arduino itu sendiri atau bisa disebut sebagai modul eksternal sehingga perlu disambungkan dengan beberapa kabel agar mendapatkan fungsi tersebut (Kurniawan et al., 2020).

Berbeda dengan Robotdyn yang fungsinya semua sudah ada di dalam satu modul. Robotdyn sendiri diciptakan untuk menjawab solusi dari permasalahan yang ada (Suryawinata et al., 2017).

Robotdyn yang digunakan pada penelitian ini modul I/O seukuran dengan Arduino Mega yaitu sekitar 54 I/O dengan pembagian masukan dan keluaran tertentu (Siregar et al., 2017). Selain itu, pada Robotdyn juga sudah termasuk modul Wi-Fi dimana jika ingin menggunakannya secara bersamaan, maka ada semacam switch yang harus diatur sehingga bisa bertukar modul (Chamdareno

& Azharuddin, 2017). Modul Wi-Fi yang digunakan adalah ESP8266 dimana modul ini juga berfungsi sebagai IoT (internet of things) (Hanafie et al., 2020). Untuk lebih jelasnya, berikut pada Gambar 2 adalah Robotdyn Mega Wi-Fi.

Gambar 2. Robotdyn Mega Wi-Fi

Jurnal Teknovasi Volume 07, Nomor 02, 2020, 67 – 75 ISSN : 2540-8389

Rancangan Kegiatan

Penelitian ini dimulai dari melakukan studi literatur dimana mencari sumber referensi yang tepat untuk penelitian Rancang Bangun Sistem Pengambilan Data pada PLTS berbasis Wi-Fi. Setelah mendapatkan beberapa referensi, selanjutnya adalah membuat dan memperbarui sistem tersebut sehingga bisa dilakukan pengambilan data. Jika pembuatan sistem berhasil, maka selanjutnya adalah mengadakan uji coba sistem lalu melakukan analisa dan kesimpulan. Berikut pada Gambar 3 adalah diagram alir penelitian yang dilakukan.

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

Sistem pengambilan data pada PLTS ini menggunakan dua buah Robotdyn dimana masing – masing Robotdyn mempunyai tugas masing – masing. Data dari PLTS diberikan ke database cloud storage dimana dari database tersebut akan ditampilkan di website sebagai hasil keluarannya. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4 yang berupa diagram blok sistem untuk cara kerja alat penjernihan air.

Perancangan Sistem Pengambilan Data secara Wi-Fi

Ada dua Robotdyn yang digunakan dalam penelitian ini dengan fungsi yang berbeda, yang pertama digunakan untuk mengambil data yang masuk yang berasal dari modul sel surya dimana data yang diambil adalah tegangan dan arus dan yang kedua digunakan untuk mengambil data yang keluar dari baterai atau yang menuju beban dimana data yang diambil adalah tegangan dan arus.

Variabel yang masuk melalui SCC (solar charge controller) dimana SCC ini sebagai terminal tempat keluar masuknya tegangan dan arus yang berasal dari modul sel surya serta penyebarannya ke beban dan penyimpanan ke baterai. Diantara proses tersebut, terdapat 4 sensor dimana masing – masing berjumlah dua buah yaitu sensor tegangan dan sensor arus. Setelah data diambil dari sensor, lalu diteruskan ke Robotdyn dimana ada modul Wi-Fi melalui router Wi-Fi. Baterai yang dipasang berjumlah dua buah dimana masing – masing baterai mempunyai spesifikasi 12VDC dengan kapasitas 100Ah (Mainaki et al., 2020). Baterai tersebut dirangkai secara seri dan menghasilkan tegangan 24VDC dengan kapasitas baterai 100 Ah (Sugeng & Saputra, 2019).

Gambar 4. Cara Kerja Alat Penjernihan Air

Lokasi Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Instrumentasi Program Studi D3 Teknik Instrumentasi dan Elektronika Migas kampus STT Migas Balikpapan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Seluruh alat komponen sistem dipasang di satu papan kayu tebal yang disusun dengan rapi dengan kabel yang sesuai dengan standar. Komponen tersebut terdiri dari dua buah Robotdyn, dua buah sensor tegangan, dua buah sensor arus, SCC, Inverter 24VDC to 220VAC, Router Wi-Fi, modul sel surya dengan total 600 Wp dan baterai. Berikut pada Gambar 5 adalah serangkaian sistem yang telah berhasil dibuat dengan sistem baterai dan Gambar 6 adalah lanjutan rangkaian sistem pengiriman data melalui Wi-Fi.

Sistem pengambilan data menggunakan sensor tegangan untuk mengukur tegangan

dengan rentang pengukuran 0 – 25 VDC dan sensor ACS712-20A untuk mengukur arus

listrik yang nilai maksimalnya adalah 20 A. Khusus untuk sensor tegangan, sebelum

memasuki sensor dibuat terlebih dahulu untuk rangkaian pembagi tegangan dimana terdiri

dari dua buah resistor berukuran 1k Ohm dengan daya 10 W. Hal ini dilakukan karena

tegangan yang ada disekitar 40 VDC dimana nilai ini adalah nilai yang tidak bisa diterima

oleh sensor tegangan dikarenakan nilai maksimal untuk tegangan adalah 25 VDC. Untuk

lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 7 adalah modul sistem yang telah dirancang di satu

papan kayu dan Gambar 8 adalah rangkaian pembagi tegangan.

Jurnal Teknovasi Volume 07, Nomor 02, 2020, 67 – 75 ISSN : 2540-8389

Gambar 5 (kiri). Rancang Bangun Sistem Baterai

Gambar 6 (kanan). Lanjutan Rancang Bangun Sistem Pengiriman Data melalui Wi-Fi

Gambar 7 (kiri). Alat Komponen Sistem yang dipasang di Papan Kayu

Gambar 8 (kanan). Rangkaian Pembagi Tegangan

Setelah sistem sudah berjalan, maka selanjutnya adalah meneruskan data tersebut ke dalam database cloud storage yang dimana nanti akan ditampilkan di website. Penggunaan database ini menggunakan MySQL dengan bantuan Bahasa PHP untuk koneksi datanya dan tampilan websitenya menggunakan Bahasa HTML (Hypertext Markup Language). Untuk alamat websitenya bisa dilihat di http://plts.infomateri.com. Berikut pada Gambar 9 adalah tampilan pada website untuk data tegangan dan Gambar 10 adalah tampilan pada website untuk data arus (Data diambil pada Hari Minggu 13 September 2020).

Gambar 9. Tampilan Tegangan Masuk dan Keluar

Gambar 10. Tampilan Arus Masuk dan Keluar

Jurnal Teknovasi Volume 07, Nomor 02, 2020, 67 – 75 ISSN : 2540-8389 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa perancangan sistem pengiriman data tegangan masuk dan keluar serta arus masuk dan keluar dibuat dari berbagai alat komponen yang digunakan adalah modul sel surya, Robotdyn Mega Wi-Fi, sensor tegangan, sensor arus, SCC (solar charge controller), inverter, dan baterai. Dalam proses pengiriman data menggunakan router Wi-Fi, data yang berasal dari sensor dikirim ke Robotdyn dimana di dalam Robotdyn terdapat modul Wi-Fi yang selanjutnya akan dibantu diteruskan melalui router Wi-Fi yang sumber jaringan internetnya menggunakan GSM. Data yang dikirim ke database cloud storage dibantu dengan Bahasa pemrograman PHP dan untuk tampilan websitenya menggunakan Bahasa pemrograman HTML.

DAFTAR PUSTAKA

Chamdareno, P. G., & Azharuddin, F. (2017). Sistem Monitoring Energi Listrik Sel Surya Secara Realtime dengan Sistem Scada. Elektum : Jurnal Teknik Elektro, 14(2), 35–42.

https://doi.org/10.24853/elektum.14.2.35-42

Doni Anibta, E., Hasan, H., & Syukriyadin, S. (2019). Perancangan Sistem Monitoring dan Switching Kontrol Hubungan Seri-Paralel Panel Surya. In snete.unsyiah.ac.id.

http://snete.unsyiah.ac.id/2019/wp-content/uploads/2019/12/Naskah-12-Enga-Doni.pdf Hanafie, A., Chintami, A., Aksa, D., Alam, N., & Sandy, A. (2020). ILTEK : Jurnal Teknologi

RANCANG BANGUN SISTEM KONVEYOR PENGHITUNG TELUR OTOMATIS.

ILTEK : Jurnal Teknologi, 15(1), 1–4. http://journal-uim- makassar.ac.id/index.php/ILTEK/article/view/498

Kurniawan, A. R. D., Muslim, M. A., & Nusantoro, G. D. (2020). PERANCANGAN PENGENDALI SUHU AIR PANAS PADA DISPENSER BERBASIS LOGIKA FUZZY DENGAN MODE PREFERENSI PENGGUNA. Jurnal Mahasiswa TEUB, 8(3).

http://elektro.studentjournal.ub.ac.id/index.php/teub/article/view/1401

Mainaki, M., Sahara, A., Saputra, R. H., & Huda, A. M. M. (2020). ANALISIS PENGISIAN BATERAI MENGGUNAKAN SEL SURYA 20 WP. Teodolita, 21(1), 41–44. http://e- journal.unwiku.ac.id/teknik/index.php/JT/article/view/337

NURYASIN, M. F., WIBAWA, B. M., & TAUFIK, M. (2020). Wireless Sensor Network (WSN) untuk Predictive Maintenance Lampu Sinyal Kereta Api. ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, & Teknik Elektronika, 8(2), 418.

https://doi.org/10.26760/elkomika.v8i2.418

Pratama, R. P. (2017). APLIKASI WEBSEaRVER ESP8266 UNTUK PENGENDALI PERALATAN LISTRIK. INVOTEK: Jurnal Inovasi Vokasional Dan Teknologi, 17(2), 39–44. https://doi.org/10.24036/invotek.v17i2.87

Saputra, R. H., Huda, A. M. M., Sahara, A., & Deky Rohie, Y. R. (2019). Analysis of Voltage and Electric Current in a Web-based Solar Power Plant. Proceedings of the 1st International Conference on Industrial Technology - Volume 1: ICONIT, 191–199.

Shorina, U. J. (2018). Analisis Kinerja Pengiriman Data Modul Transceiver NRF24l01. Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer, 2(4), 1510–1517. http://j- ptiik.ub.ac.id

Siregar, R. R. A., Wardana, N., & Luqman. (2017). Sistem Monitoring Kinerja Panel Listrik Tenaga Surya Menggunakan Arduino Uno. JETri Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, 14(2), 81–100.

Sugeng, B., & Saputra, R. H. (2019). Estimasi State-Of-Charge Menggunakan Simulink Pada Baterai Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jurnal ELTIKOM, 3(1), 1–8.

https://doi.org/10.31961/eltikom.v3i1.89

Surya Menggunakan Data Logger Berbasis Atmega 328 Dan Real Time Clock DS1307.

Jurnal Teknik Elektro, 9(1), 30–36. https://doi.org/10.15294/jte.v9i1.10709

Taufik, A., Saputra, R. H., & Huda, A. M. M. (2019). ESTMASI STATE OF CHARGE BATERAI REGULATED LEAD ACID DEEP-CYCLE 12V DENGAN METODE. Jurnal JIEOM, 2(1), 6–9. https://ojs.uniska-bjm.ac.id/index.php/jieom/article/view/2075

Wahyono, B., Soedjarwanto, N., Zebua, O., & Haris, A. (2018). Rancang Bangun Peralatan Pengoptimal Pengecasan Baterai Dengan Sel Surya Berbasis Mikrokontroler Arduino.

Prosiding Seminar Nasional SINTA FT UNILA, 1, 124–129.

http://repository.lppm.unila.ac.id/10669/

Wicaksono, M. F. (2017). IMPLEMENTASI MODUL WIFI NODEMCU ESP8266 UNTUK SMART HOME. Jurnal Teknik Komputer Unikom - Komputika, 6(1), 9–14.

http://search.unikom.ac.id/index.php/komputika/article/view/339

Wiratmaja, I., & Elisa, E. (2020). Kajian Peluang Pemanfaatan Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Utama Kendaraan Masa Depan Di Indonesia. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha, 8(1), 1–8. https://ejournal.undiksha.ac.id/index.php/JPTM/article/view/27298