RANCANG BANGUN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH SOLAR …
Transcript of RANCANG BANGUN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH SOLAR …
RANCANG BANGUN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH
PADA SOLAR HOME SYSTEM UNTUK MENDUKUNG
PROSES MONITORING SECARA REALTIME
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik (S.T.)
Putu Gandhi Aditya Bayuntara
00000022154
PROGRAM STUDI TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNIK DAN INFORMATIKA
UNIVERSITAS MULTIMEDIA NUSANTARA
TANGERANG
2021
Kerangka Penulisan
ii
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah karya ilmiah saya
sendiri, bukan plagiat dari karya ilmiah yang ditulis oleh orang lain atau lembaga
lain. Semua karya ilmiah orang lain atau lembaga lain yang dirujuk dalam Tugas
Akhir ini telah disebutkan sumber kutipannya serta dicantumkan di Daftar Pustaka.
Jika di kemudian hari terbukti ditemukan kecurangan / penyimpangan, baik dalam
pelaksanaan Tugas Akhir maupun dalam penulisan laporan Tugas Akhir, saya
bersedia menerima konsekuensi dinyatakan TIDAK LULUS untuk mata kuliah
Tugas Akhir yang telah saya tempuh dan status kesarjanaan strata satu yang sudah
diterima akan dicabut.
Tangerang, 2 Juni 2021
Putu Gandhi Aditya Bayuntara
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul
“Rancang Bangun Automatic Transfer Switch Pada Solar Home System Untuk
Mendukung Proses Monitoring Secara Realtime”
oleh
Putu Gandhi Aditya Bayuntara
telah diujikan pada hari Rabu, 16 Juni 2021,
pukul 08.00 s.d. 9.30 dan dinyatakan lulus
dengan susunan penguji sebagai berikut.
Ketua Sidang
Muh. Salehuddin, S.T., M.T.(SMIEEE)
Penguji
Caesar O. Harahap, Ph.D.
Dosen Pembimbing
Dr. Eng. Niki Prastomo
Disahkan oleh
Ketua Program Studi Teknik Fisika
Universitas Multimdia Nusantara
Muh. Salehuddin, S.T., M.T.(SMIEEE)
iv
RANCANG BANGUN AUTOMATIC TRANSFER SWITCH PADA
SOLAR HOME SYSTEM UNTUK MENDUKUNG PROSES
MONITORING SECARA REALTIME
ABSTRAK
Oleh : Putu Gandhi Aditya Bayuntara
Usaha pemerintah Indonesia dalam Kebijakan Energi Nasional membuahkan hasil
yang positif, yaitu bertambahnya penggunaan energi baru terbarukan terutama
energi surya. Penggunaan panel surya di Indonesia lebih condong kearah sistem on-
grid dikarenakan sistem ini memiliki nilai investasi yang lebih rendah jika
dibandingkan dengan sistem off-grid. Rendahnya investasi pada on-grid ini
diakibatkan tidak menggunakan baterai yang menyebabkan tidak dapat digunakan
pada malam hari, saat beban puncak PLN terjadi.
Untuk menghindari hal tersebut maka sistem hybrid merupakan pilihan yang bijak.
Untuk memaksimalkan penggunaan listrik yang disimpan pada sistem off-grid
dibutuhkan sebuah alat untuk memindahkan sumber listrik saat terjadi beban
puncak yaitu, Automatic Transfer Switch (ATS). Penulis mengembangkan ATS
berbasis Arduino yang dapat memindahkan sumber listrik dengan fitur memantau
dan menyimpan data penggunaan sistem hybrid pada Solar Home System.
Proses pembangunan dan pengujian ATS yang dapat memindahkan sumber 11 kali
dalam 30 detik dengan rata rata jeda 163 ms dan dapat mencatat data Solar Home
System setiap 2 detik. Harga ATS yang dibangun sebesar 19% dari ATS yang dijual
dipasaran dengan merk SMARTGEN HGM420N.
Kata kunci: automatic transfer switch, jeda, off-grid
v
DESIGN,ASSEMBLY AUTOMATIC TRANSFER SWITCH IN SOLAR
HOME SYSTEM FOR SUPPORTNG REALTIME MONITORING
PROCESS
ABSTRACT
By : Putu Gandhi Aditya Bayuntara
The Indonesian government's efforts in the National Energy Policy have yielded
positive results, namely the increased use of new and renewable energy, especially
solar energy. The use of solar panels in Indonesia is more inclined towards on-grid
systems because this system has a lower investment value when compared to off-
grid systems. The low investment in on-grid is due to not using the battery which
makes it unusable at night, when PLN's peak load occurs. To avoid this, hybrid
system is a wise choice.
To maximize the use of electricity stored in an off-grid system, a device is needed
to switch the power source during peak loads, namely, Automatic Transfer Switch
(ATS). The author developed an ATS that can switch a power source with a feature
to monitor and store data of hybrid system on Solar Home System
The process of building and testing ATS which can move the source 11 times in 30
seconds with an average delay of 163 ms and can record Solar Home System data
every 2 seconds. The price of the ATS that was built was 19% of the ATS sold in the
market under the SMARTGEN HGM420N brand.
Keywords: automatic transfer switch, delay, off-grid
vi
KATA PENGANTAR
Puji Untuk mengawali tugas akhir ini, penulis hendak mengucap puji dan syukur
kepada Tuhan Yang Maha Kuasa sehingga tugas akhir yang berjudul” Rancang
Bangun Automatic Transfer Switch Pada Solar Home System Untuk Mendukung
Proses Monitoring Secara Realtime ” dapat selesai tepat pada waktunya. Dalam
penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan
dari berbagai pihak. Penulis hendak mengucapkan terima kasih kepada Universitas
Multimedia Nusantara yang telah memberikan kesempatan untuk dapat
menjalankan proses pembelajaran pada jenjang kuliah selama ini.
Selain itu, pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih
pula yang sebesar-besarnya kepada:
1. Kedua orang tua penulis yaang telah memberikan doa dan bantuan untuk
menyelesaikan tugas akhir dengan baik.
2. Dr. Eng. Niki Prastomo sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang selalu
memberikan bimbingan, saran, serta berbagai masukan yang membangun
guna membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir dengan baik.
3. Bapak Muhammad Salehuddin, S.T., M.T. selaku Ketua Program Studi
Teknik Fisika Universitas Multimedia Nusantara yang telah memberi
panduan dan arahan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.
vii
4. Bapak/Ibu Dosen dan teman-teman di Program Studi Teknik Fisika angkatan
2017 telah memberikan semangat dan doa kepada penulis dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
5. Evan Rizky Suyana Nur, S.T. selaku asisten laboratorium Fakultas Teknologi
dan Informatika Universitas Multimedia Nusantara yang telah mengajarkan
dan membantu penulis dalam merancang dan membuat produk tugas akhir
ini.
6. Markus Aminius Gielbert selaku rekan kerja penulis yang telah bersedia
bekerja sama dalam membantu dan melengkapi pelaksanaan tugas akhir ini.
7. Nadya Laurencya selaku rekan kerja penulis yang telah bersedia bekerja sama
dalam membantu dan melengkapi pelaksanaan tugas akhir ini.
8. Nadhira Aisyah Priyatna yang telah membantu penulis menulis tugas akhir.
9. Hanif dan Diza yang telah memberikan motivasi untuk menyelesaikan tugas
akhir.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan informasi dan inspirasi yang
bermanfaat bagi para pembaca.
Tangerang, 31 Mei 2021
Putu Gandhi Aditya Bayuntara
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERNYATAAN .................................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii
ABSTRAK ............................................................................................................ iv
ABSTRACT ............................................................................................................ v
KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi
DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR RUMUS ............................................................................................. xiii
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 4
1.3. Tujuan Tugas Akhir ............................................................................ 5
1.4. Batasan Masalah ................................................................................. 5
1.5. Sistematika Penulisan ......................................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI ................................................................................ 7
2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................................. 7
2.2. Dasar Teori........................................................................................ 12
2.2.1. Panel Surya ........................................................................... 12
2.2.2. Charge controller ................................................................. 14
2.2.3. Inverter ................................................................................. 15
2.2.4. Baterai................................................................................... 16
2.2.5. Arduino ................................................................................. 18
2.2.6. Relai ...................................................................................... 19
2.2.7. Sensor Tegangan dan Arus ................................................... 21
2.2.8. Real Time Clock (RTC) ....................................................... 23
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN .................................................... 24
3.1. Alur penelitian .................................................................................. 24
3.2. Kebutuhan Desain ............................................................................. 26
ix
3.3. Cara Kerja Perangkat ATS................................................................ 26
3.4. Alur Perancangan .............................................................................. 28
3.5. Pemilihan Komponen........................................................................ 29
3.5.1. Pemilihan Arduino................................................................ 30
3.5.2. Pemilihan Panel Surya .......................................................... 30
3.5.3. Pemilihan Aki ....................................................................... 31
3.5.4. Pemilihan Inverter ................................................................ 32
3.5.5. Pemilihan Relai .................................................................... 33
3.5.6. Pemilihan Sensor Tegangan dan Arus. ................................. 33
3.5.7. Pemilihan kartu memori ....................................................... 34
3.6. Rancangan Pemograman. .................................................................. 34
3.6.1. Bagian Inisiasi ...................................................................... 37
3.6.2 Bagian Setup .......................................................................... 38
3.6.3 Switching Program ................................................................ 39
3.6.4 Bagian Perhitungan Arus AC ................................................ 39
3.6.5. Print ...................................................................................... 40
3.7. Pengujian Rancangan ATS ............................................................... 42
BAB IV HASIL DAN ANALISIS ....................................................................... 43
4.1. Ujicoba Lab ....................................................................................... 43
4.1.1. Inisiasi pengujian dengan power supply ............................... 43
4.1.2. Cara pengujian ...................................................................... 44
4.1.3. Hasil Pengujian Pertama....................................................... 46
4.1.4. Hasil Pengujian kedua .......................................................... 47
4.2 Uji coba lapangan .............................................................................. 50
4.2.1. Inisiasi Pengujian.................................................................. 50
4.2.2 Cara pengujian ....................................................................... 55
4.2.3. Hasil ...................................................................................... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 65
5.1. Kesimpulan ....................................................................................... 65
5.2 Saran ................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66
LAMPIRAN .......................................................................................................... 70
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Grafik Pelanggan PLTS Atap di Indonesia [3] ................................... 3
Gambar 2.1. Cara Kerja dari Panel Surya [17] ...................................................... 12
Gambar 2.2. Cara Kerja dari Panel Surya [17] ...................................................... 13
Gambar 2.3. Gambar Sistem Panel Surya Hybrid [6] ............................................ 14
Gambar 2.4. Charge Controller [20] ..................................................................... 15
Gambar 2.5. Rangkaian Inverter [18] .................................................................... 16
Gambar 2.6 Rangkaian dan Cara Kerja Lead Acid [18] ........................................ 17
Gambar 2.7. Arduino Mega [22] ............................................................................ 19
Gambar 2.8. Gambar Cara Kerja Relai [23] .......................................................... 20
Gambar 2.9. Gambar Relai [24] ............................................................................. 20
Gambar 2.10 Sensor Tegangan INA219 [26] ........................................................ 22
Gambar 2.11 Sensor Tegangan ACS 712 [27] ....................................................... 22
Gambar 2.12. Gambar RTC DS3231 [29] ............................................................. 23
Gambar 3.1. Alur Penelitian................................................................................... 25
Gambar 3.2. Blok Diagram Dari Modul ATS Blok Diagram I Untuk Proses
Monitoring Dan Blok Diagram II Untuk Proses Switching ................................... 27
Gambar 3.3. Skema Perancangan ATS .................................................................. 29
Gambar 3.4. Aki INCOE N100T [33] .................................................................... 32
Gambar 3.5. Inverter Mitsuyama 1500 W [34] ..................................................... 33
Gambar 3.6. MicroSD V-Gen 4 Gb [35] ............................................................... 34
Gambar 3.7. Diagram Alur Pemograman I Untuk Proses Monitoring .................. 35
Gambar 3.8. Diagram Alur Pemograman II Untuk Proses Switching ATS ........... 36
Gambar 3.9. Koding bagian Inisiasi ....................................................................... 37
Gambar 3.10. Koding bagian Setup ....................................................................... 38
Gambar 3.11. Koding switching Program .............................................................. 39
Gambar 3.12. Koding bagian Perhitungan Arus AC ............................................. 40
Gambar 3.13. Koding Print Serial Monitor ............................................................ 41
Gambar 3.14. Koding Print LCD ........................................................................... 41
Gambar 3.15. Koding Print SD Card ..................................................................... 42
xi
Gambar 4.1. Flowchart Ujicoba Lab ...................................................................... 45
Gambar 4.2. Grafik Hasil Ujicoba 1 ...................................................................... 47
Gambar 4.3. Grafik Hasil Ujicoba 2 ...................................................................... 48
Gambar 4.4. Peletakan Solar Home System dan Panel surya ................................. 51
Gambar 4.5. Kemiringan Panel surya .................................................................... 52
Gambar 4.6. Hasil rangkaian ATS ......................................................................... 53
Gambar 4.7. ATS ketika ditutup ........................................................................... 53
Gambar 4.8. Tampilan Pada LCD .......................................................................... 55
Gambar 4.9. Grafik Perbandingan Temperatur Dengan Tegangan Baterai ........... 57
Gambar 4.10. Grafik Perbandingan Penggunaan Inverter Dengan PLN ............... 58
Gambar 4.11. Grafik Temperatur Dan Persentase Baterai ..................................... 61
Gambar 4.12. Grafik Regresi Penggunaan Daya ATS ........................................... 62
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tabel Tinjauan Pustaka ........................................................................... 7
Tabel 4.1. Tabel Delay Switch ............................................................................... 49
Tabel 4.2. Tabel Menit Penggunaan Inverter ......................................................... 59
Tabel 4.3. Rincian Harga Pembuatan ATS ............................................................ 64
xiii
DAFTAR RUMUS
Rumus 4.1. Rumus perhitungan pemakaian energi ATS. ...................................... 63