SMART GRID HYBRID SYSTEM (FOTOVOLTAIK-PT. PLN ...

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik-Universitas Pakuan 1

SMART GRID HYBRID SYSTEM (FOTOVOLTAIK-PT. PLN) BERBASIS IOT

(INTERNET OF THINGS)

Oleh :

Adi Ardiansyah Saputra1, Didik Notosudjono2, Bloko Budi Rijadi3

Abstrak

Pemanfaatan energi terbarukan sebagai sumber energi alternatif adalah sudah menjadi keharusan,

karena sumber energi tersebut ketersediannya berlimpah dan tidak akan pernah habis. Energi surya

merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang memiliki potensi dengan intensitas radiasi harian

rata-rata sekitar 4,8 kWh/m2. Dengan besarnya potensi tersebut, maka dibuat rancangan prototype

hybrid yang memanfaatkan energi surya dan sumber listrik PLN secara bersamaan (ongrid system)

dengan tujuan untuk memanfaatkan energi surya sebagai sumber tenaga listrik serta meminimalkan

penggunaan energi listrik dari sumber tenaga konvensional. Smart grid hybrid system adalah suatu

sistem hybrid cerdas, yang mempunyai sistem khusus yaitu ongrid system (Spesific), dapat melakukan

pengukuran (Measurement), mempunyai target yang jelas yaitu penghematan energi (Attainable), dapat

mewujudkan penghematan energi (Realistic), serta dapat mengendalikan dan memonitoring sistem

dimana pun dan kapan pun dengan bantuan internet of things (Time). Percobaan yang dilakukan pada

prototype smart grid hybrid system dengan menggunakan beban 95 Watt hour, mewujudkan

penghematan energi sebesar 18,9 % saat kondisi panas terik, dimana tedapat pengurangan energi

sebesar 18 Watt hour yang dihasilkan oleh panel surya dengan kapasitas 20 Watt peak.

Kata Kunci : Energi Terbarukan, PLTS, Hybrid, Internet of Things

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan meningkatnya jumlah penduduk

serta pertumbuhan industri yang semakin

berkembang pesat, menyebabkan kebutuhan

energi yang semakin meningkat setiap tahunnya.

Namun peningkatan kebutuhan energi berbanding

terbalik dengan produksi energi (energi

konvensional) yang semakin menurun.

Kebutuhan energi yang semakin meningkat

disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya

peningkatan jumlah penduduk, peningkatan taraf

hidup masyarakat, jumlah kendaraan yang

semakin meningkat serta pertumbuhan industri

yang semakin berkembang, sehingga

menyebabkan konsumsi energi yang sangat besar.

Pemerintah melalui Menteri Energi dan Sumber

Daya Mineral (ESDM) mengeluarkan beberapa

peraturan untuk mengatasi permasalahan tersebut,

yaitu peraturan Menteri ESDM No. 53 Tahun

2018, dengan melakukan konversi, diversifikasi

dan intensifikasi energi. Salah satu sumber energi

alternatif yang memiliki peluang cukup besar di

Indonesia ialah sumber energi surya. Energi Surya

adalah sumber energi terbarukan yang dihasilkan

oleh matahari dan tidak akan pernah habis

ketersediaannya. Energi surya akan di ubah

menjadi energi listrik, dengan menggunakan

fotovoltaik atau panel surya. [1]

Pemanfaatan energi surya untuk memenuhi

kebutuhan listrik secara keseluruhan dalam rumah

tangga kurang efektif dikarenakan matahari

memiliki waktu penyinaran yang terbatas dan

rata-rata waktu efektif penyinaran hanya 8 jam.

Energi listrik yang dihasilkan tidak mencukupi

untuk kebutuhan tenaga listrik, jadi sistem ini

dianggap tidak memiliki kontinuitas. Dari

permasalahan inilah perlu menerapkan teknologi

smart grid hybrid system. Smart grid hybrid

system adalah suatu jaringan listrik yang

memadukan beberapa jenis pembangkit yang

diintegrasikan melalui mikrokontroler yang dapat

terhubung dengan jaringan internet melalui

mobile hotspot atau accespoint dalam rangka

memberikan suplai listrik secara efisien,

berkesinambungan, ekonomis dan aman. Smart

grid hybrid system disini memadukan antara

PLTS dengan jaringan listrik PLN. [2]

Perkembangan teknologi Internet of Things

(IoT) berkembang sangat cepat dan luas. IoT

merupakan sebuah konsep yang bertujuan untuk

memperluas manfaat dari konektivitas internet.

Pada dasarnya, IoT mengacu pada benda yang

dapat diidentifikasikan secara unik sebagai


representasi virtual dalam struktur berbasis

internet. Dalam penulisan laporan tugas akhir ini

akan dibahas mengenai pengembangan sistem

pengontrolan dan monitor dari sistem konvensioal

menjadi sistem otomatisasi yang berbasis IoT

(Internet of Things). Dengan melakukan

pengembangan sistem kontrol dan monitor

diharapkan dapat terwujud smart grid hybrid

system fotovoltaik-PT. PLN untuk meningkatkan

efektifitas dan mempermudah dalam

pengontrolan. [3]

1.2 Maksud dan Tujuan

Perancangan alat ini bertujuan untuk

memanfaatkan energi matahari sebagai sumber

tenaga listrik terbarukan, sehingga konsumsi daya

listrik PLN dapat diminimalisir serta memberikan

suplai listrik secara efisien, berkesinambungan,

ekonomis dan aman yang dapat dimonitoring

secara langsung maupun melalui internet.

II. TEORI DASAR

2.1 Energi Terbarukan

Energi terbarukan adalah energi yang

berasal dari alam dan ketersediannya tidak

terbatas, karena energi tersebut dapat

memperbaharui energi itu sendiri dalam kurun

waktu yang singkat. Selama ini peranan energi

fosil masih mendominasi pemanfaatan energi di

Indonesia. Diperlukan adanya perubahan

paradigma pengelolaan energi sehingga peranan

energi terbarukan akan lebih maksimal. Energi

terbarukan diharapkan dapat menjadi penopang

utama penyediaan energi nasional di masa depan.

Indonesia mempunyai banyak potensi sumber

energi terbarukan seperti energi matahari, angin,

air, panas bumi dan sebagainya. [4]

2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya

(PLTS)

PLTS adalah suatu pembangkit listrik yang

menggunakan sinar matahari melalui sel surya

(photovoltaic) untuk mengkonversikan radiasi

sinar foton matahari menjadi energi listrik. PLTS

sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu

faktor lingkungan, faktor temperature PV modul,

faktor kondisi cuaca lingkungan dan faktor

Intensitas cahaya matahari. Sel surya merupakan

lapisan-lapisan tipis dari bahan semikonduktor

silikon (Si) murni, dan bahan semikonduktor

lainnya. PLTS memanfaatkan cahaya matahari

untuk menghasilkan listrik DC, yang dapat diubah

menjadi listrik AC melalui inverter apabila

diperlukan. PLTS pada dasarnya adalah pencatu

daya dan dapat dirancang untuk mencatu

kebutuhan listrik yang kecil sampai dengan besar,

baik secara mandiri maupun hybrid

(dikombinasikan dengan sumber energi lain), baik

dengan metode desentralisasi (satu rumah satu

pembangkit) maupun dengan metode sentralisasi

(listrik didistribusikan dengan jaringan kabel).

PLTS merupakan sumber energi terbarukan,

dimana sinar matahari sebagai sumber energi

yang tidak ada habisnya, selain itu PLTS

merupakan pembangkit listrik yang ramah

lingkungan tanpa ada bagian yang berputar, tidak

menimbulkan kebisingan dan tanpa mengeluarkan

gas buangan atau limbah. Sistem PLTS umumnya

diklasifikasikan menurut konfigurasi

komponennya. Ada 3 klasifikasi sistem PLTS

yaitu : [5]

2.2.1 Grid-tied Connected

Komponen yang paling berperan penting

pada sistem ini adalah inverter, inverter yang

berfungsi mengubah daya DC yang dihasilkan

PLTS menjadi daya AC yang sesuai dengan

persyaratan dari jaringan listrik. yang terhubung

(utility grid).

2.2.2 Grid-tied Connected dengan baterai

Sistem PLTS grid-tied connected dengan

baterai sama halnya seperti sistem PLTS grid-tied,

hanya saja ada tambahan baterai yang dapat

digunakan sebagai cadangan daya apabila cuaca

mendung maupun pada saat malam hari sehingga

PLTS dengan sistem grid-tied menggunakan

baterai diharapkan selalu bekerja walaupun tidak

ada cahaya matahari, karena terdapat baterai

sebagai penyimpanan energi.

2.2.3 Stand alone

Sistem ini dirancang beroperasi mandiri

untuk memenuhi beban DC maupun AC. Jenis

sitem ini dapat dioperasikan oleh istem PLTS saja,

maupun dikombinasikan seperti dengan

pembangkit tenaga air, angin ataupun diesel.

2.3 Komponen-komponen PLTS

2.3.1 Panel Surya

Panel surya merupakan komponen yang

berfungsi untuk mengubah energi sinar matahari

menjadi listrik. panel ini terdiri dari beberapa sel

surya yang tersusun baik secara seri maupun

paralel. Kapasitas daya panel surya diukur dalam

satuan Watt peak (Wp) yang merupakan

spesifikasi panel surya yang menyatakan besarnya

daya yang bisa dihasilkan oleh panel dan diterima

sebesar 1000 W/m2. Daya dan arus listrik yang

dihasilkan panel surya berubah-ubah bergantung

pada besarnya intensitas radiasi surya yang


diterima. Jenis panel surya yang umum dipasaran

saat ini adalah : [5]

1) Monokristal Silikon

Monokristal silikon dibuat dari silikon

tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam

bentuk bujur. Panel ini bisa dibuat dengan

ketebalan 200 mikron. Panel surya ini adalah yang

paling efisien. Efisiensi panel surya ini mencapai

angka 16-25 %. Contoh dari panel surya jenis

monokristal silikon dapat dilihat pada gambar

berikut.

Sumber : Muhammad Fahmi, 2017: hal 2

Gambar 1 Panel Surya Monokristal

2) Polikristal silikon

Polikristal silikon terbuat dari peleburan

silikon dalam tungku keramik , kemudian

pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan

campuran siliko yang akan timbul diatas lapisan

silikon. Polikristal merupakan panel yang

memiliki susunan kristal acak. Tipe ini kurang

efektif dibandingkan dengan monokristal silikon

karena hanya memiliki efisiensi 14-18 %, tetapi

biaya pembuatannya lebih murah. Contoh dari

panel surya jenis polikristal silikon dapat dilihat

pada gambar berikut.

Sumber : Muhammad Fahmi, 2017: hal 2

Gambar 2 Panel Surya Polikristal

3) Amorphous Silikon

Panel ini adalah yang paling murah tetapi

efisiensinya yang paling rendah, yaitu antara 9

hingga 10,4 %. Contoh dari panel surya jenis

amorphous dapat dilihat pada gambar berikut.

Sumber : Tomy Engelbertus, 2016: hal 4

Gambar 3 Panel Surya Amorphous

2.3.2 Solar Charge Controller

Solar charge controller berfungsi untuk

mengatur arus dan tegangan pengisian baterai dari

overcharging (kelebihan pengisian baterai karena

sudah penuh) dan kelebihan tegangan

(overvoltage) dari panel surya. Saat baterai sudah

penuh, maka solar charge controller akan

menghentekina proses pengisian listrik dari

modul surya kebaterai, dan akan mengisi kembali

setelah baterai berkurang lebih dari atau sama

dengan 5% dari kapasitas maksimum. Kelebihan

tegangan dan kelebihan pengisian akan

mengurangi umur baterai. tanpa solar charge

controller, baterai akan rusak overcharging dan

ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya di cas

pada tegangan 14-14,7 V. Contoh dari solar

charge controller dapat dilihat pada gambar

berikut : [5]

Sumber : Jepriansyah, 2017: hal 2

Gambar 4 Solar Charge Controller

2.3.3 Baterai

Baterai adalah komponen PLTS yang

berfungsi untuk menyimpan energi listrik yang

dihasilkan oleh panel surya pada siang hari, untuk

kemudian dipergunakan pada malam hari atau

pada saat cuaca mendung. Baterai yang

dipergunakan pada PLTS mengalami proses

siklus mengisi (charging) dan melepaskan

(discharging), tergantung dari ada atau tidaknya

sinar matahari. Selama ada sinar matahari panel

surya akan menghasilkan energi listrik. apabila

energi listrik yang dihasilkan melebihi kebutuhan

beban maka energi tersebut akan mengisi baterai.

sebaliknya jika matahari tidak ada, permintaan

energi listrik akan disuplai dari baterai. proses

pengisisan dan pengosangan ini disebut satu


siklus baterai. Kapasitas baterai umumnya

dinyatakan dalam Ampere hour (Ah). Nilai Ah

dalam baterai menunjukan nilai arus yang dapat

dilepaskan, dikalikan dengan nilai waktu untuk

pelepasan tersebut.berdasarkan hal tersebut maka

secara teoritis, baterai 12 volt, 200 Ah harus dapat

memberikan 200 A selama 1 jam atau 50 A selama

4 jam, atau 1 A selama 200 jam. Ketentuan tingkat

pengosongan (depth of discharge) baterai

dinyatakan dalam persentase. Misalkan baterai

dengan DoD 80 %, ini berarti bahwa 80 % dari

energi yang tersedia dapat dipergunakan dan 20 %

tetap berada dalam cadangan. [5]

2.3.4 Inverter

Inverter adalah perangkat elektronik yang

digunakan untuk mengubah arus listrik searah

(DC) menjadi arus listrik bolak balik (AC).

Pemilihan inverter yang tepat untuk aplikasi

tertentu tergantung pada kebutuhan beban dan

sistem PLTS itu sendiri, apakah sistem terhubung

dengan jaringan PLN atau berdiri sendiri. Ada 3

kategori inverter yaitu grid –tied, grid-tied dengan

baterai cadangan, dan stand alone. Inverter jenis

grid-tied digunakan pada sistem PLTS utility-

connected. Sedangkan inverter jenis stand alone

atau inverter off-grid digunakan pada PLTS yang

berdiri sendiri. Adapun contoh inverter grid-tied

dapat dilihat pada gambar berikut. [6]

Sumber : Ahmad Antares, 2015

Gambar 5 Inverter grid-tied

Penggolongan yang lain dari inverter

adalah berdasarkan jenis dan bentuk

gelombangnya, yaitu sebagai berikut : [5]

- Inverter gelombang persegi

Inverter jenis ini menghasilkan bentuk

gelombang sinus yang sangat sederhana dan

masih menghasilkan cukup banyak noise

(cacat gelombang) Inverter jenis ini hanya

sesuai untuk beban yang berjenis resistif yang

kecil, beberapa peralatan listrik dan lampu

pijar.

- Inverter gelombang persegi modifikasi

Inverter gelombang persegi modifikasi hampir

sama dengan inverter gelobang persegi, namun

pada inverter persegi modifikas outputnya

menyentuh titik 0 untuk beberapa saat sebelum

pindah ke positif atau negatif. Selain itu karena

mempunyai harmonic distortion yang lebih

sedikit dibanding inverter gelombang persegi,

maka dapat dipakai untuk beberapa alat listrik

seperti komputer, tv dan lampu. Namun tidak

bisa untuk beban-beban yang lebih sensitif.

- Inveretr gelombang sinus

Inverter gelombang sinus menghasilkan

gelombang yang hampir menyerupai (bahkan

lebih baik dibandingkan dengan gelombang

sinusoida sempurna pada jaringan listrik

dalam hal ini PLN. Dengan total harmonic

distortion (THD) < 3% sehingga cocok untuk

semua alat elektronik. Oleh sebab itu inverter

gelombang sinus juga disebut “clean power

supply”. Teknologi yang digunakan inverter

jenis ini umumnya disebut pulse width

modulation (PWM) yang dapat mengubah

tegangan DC menjadi AC dengan bentuk

gelombang yang hampir sama dengan

gelombang sinusoidal.

2.4 Sumber Listrik PLN

Sumber listrik PLN merupakan sumber

listrik yang dihasilkan oleh perusahaan listrik

negara yang umumnya dihasilkan oleh

pembangkit listrik konvensional seperti

pembangkit listrik batubara, uap, maupun diesel.

Tegangan yang dihasilkan adalah tegangan AC

(aletrnating current) yang umum didistribusikan

untuk rumah tangga adalah 220V-380V, baik

satu phase maupun 3 phase dengan frekuensi 50-

60 Hz. [7]

2.5 Hybrid System

Pengertian hybrid system secara umum

adalah suatu hal, benda, atau teknologi yang

menggabungkan dua buah hal, benda, atau

teknologi yang berbeda, namun dengan tetap

mempertahankan baik sifat, maupun karakteristik

dari kedua unsur tersebut. Dalam sistem

pembangkitan tenaga listrik hybrid system

didefinisikan sebagai suatu sistem pembangkit

tenaga listrik yang menggabungkan dua atau lebih

pembangkit dengan sumber energi yang berbeda,

umumnya digunakan untuk isolated grid,

sehingga diperoleh sinergi yang memberikan

keuntungan ekonomis maupun teknis. [7]

2.6 Mikrokontrloller

Mikrokontroler adalah sistem

mikroprosesor lengkap dengan piranti elektronik

berupa Integrated Circuit (IC) yang memiliki


kemampuan manipulasi data (informasi)

berdasarkan suatu urutan instruksi (program)

yang di buat oleh programmer dimana di

dalamnya sudah terdapat Electricaly Erasable

Programmable Read Only Memory (EEPROM),

Central Processing Unit (CPU), Random Acces

Memory (RAM), , I/O, Timer dan peralatan

internal lainnya yang sudah saling terhubung.

Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer

dalam satu chip, yang di dalamnya terdapat

mikroprosesor, jalur Input/Output (I/O), memori

dan perangkat pelengkap lainnya. Pada PC

kecepatan mikroprosesor yang digunakan saat ini

telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan

operasi mikrokontroler pada umumnya berkisar

antara 1 – 16 MHz. Olleh karena itu kecepatan

pengolahan data pada mikrokontroler lebih

rendah jika dibandingkan dengan PC. Begitu juga

kapasitas RAM dan ROM pada PC yang bisa

mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan

mikrokontroler yang hanya berkisar pada orde

byte/Kbyte. Penggunaan mikrokontroler sudah

banyak ditemui dalam berbagai peralatan

elektronik, seperti telepon digital, microwave

oven, dan lain-lain. Mikrokontroller juga dapat

digunakan dalam dunia industri seperti: sistem

kendali, otomasi dan lain-lain. [8]

2.7 Arduino Uno Atmega328

Arduino Uno adalah board mikrokontroler

berbasis ATmega328. Memiliki 14 pin input dari

output digital dimana 6 pin input tersebut dapat

digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input

analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB,

jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk

mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan,

cukup menghubungkan Board Arduino Uno ke

komputer dengan menggunakan kabel USB atau

listrik dengan AC ke adaptor DC atau baterai

untuk menjalankannya. Adapun arduino uno

seperti ditunjukkan pada gambar berikut. [9]

Sumber : Afrizal Fitriandi, 2016: hal 91

Gambar 6 Arduino Uno Atmega328

2.8 NodeMCU ESP8266

NodeMCU ESP 8266 adalah sebuah chip

yang sudah lengkap dimana didalamnya sudah

termasuk processor, memori dan juga akses ke

GPIO. Hal ini menyebabkan ESP8266 dapat

secara langsung menggantikan Arduino dan

ditambah lagi dengan kemampuannya untuk

mensupport koneksi wifi secara langsung. Ada

beberapa jenis ESP8266 yang dapat ditemui

dipasaran, namun yang paling mudah didapatkan

di Indonesia adalah type ESP-01,07,dan 12

dengan fungsi yang sama perbedaannya terletak

pada GPIO pin yang disediakan. Tegangan kerja

ESP-8266 adalah sebesar 3.3V, sehingga untuk

penggunaan mikrokontroler tambahannya dapat

menggunakan board arduino yang memiliki

fasilitas tengangan sumber 3.3V, akan tetapi akan

lebih baik jika membuat secara terpisah level

shifter untuk komunikasi dan sumber tegangan

untuk wifi module ini. Adapun NodeMCU

ESP8266 dapat dilihat pada gambar berikut. [10]

Sumber : Asep Muhammad Alipudin, 2017: hal 3

Gambar 7 NodeMCU ESP8266

2.9 Sensor PZEM-004T

PZEM-004T adalah sensor yang dapat

digunakan untuk mengukur tegangan rms, arus

rms dan daya aktif yang dapat dihubungkan

melalui arduino ataupun platform opensource

lainnya. Dimensi fisik dari papan PZEM-004T

adalah 3,1 × 7,4 cm. Modul pzem-004t dibundel

dengan kumparan trafo arus diameter 3mm yang

dapat digunakan untuk mengukur arus maksimal

sebesar 100A. Sensor PZEM-004T dapat dilihat

pada gambar 3 di bawah ini : [10]

Sumber : Asep Muhamad Alipudin, 2017: hal 3

Gambar 8 Sensor PZEM 004-T

2.10 Modul Relay

Relay adalah saklar (switch) yang

dioperasikan secara listrik dan merupakan

komponen elektromekanikal yang terdiri dari 2

bagian utama yakni elektromagnet dan mekanikal.

Relay menggunakan Prinsip elektromagnetik


untuk menggerakkan kontak saklar sehingga

dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat

menghantarkan listrik yang bertegangan lebih

tinggi. Adapun modul relay dapat dilihat pada

gambar berikut. [11]

Sumber : Arafat, 2010

Gambar 9 Modul Relay 4 Channel

2.11 Liquid Crystall Display (LCD)

LCD yang digunakan dalam pembuatan

Tugas Akhir ini adalah LCD 16x2. LCD 16x2 ini

merupakan modul LCD dengan tampilan 16x2

baris yang terdiri dari dua bagian. Bagian pertama

merupakan bagian panel LCD sebagai media

penampil informasi berbentuk huruf maupun

angka. LCD ini dapat menampung dua baris,

dimana masing-masing baris dapat menampung

16 karakter. Bagian kedua merupakan sistem yang

dibentuk dengan mikrokontroler, yang

ditempelkan di balik panel LCD. Bagian ini

berfungsi mengatur tampilan informasi serta

berfungsi mengatur komunikasi LCD dengan

mikrokontroler. Ada pun tampilan fisik dari LCD

yaitu seperti pada gambar 4 di bawah ini : [12]

Sumber : Olivia M. Sinaulan, 2015: hal 63

Gambar 10 Liquid Crystall Display

2.12 Power Supply

Power supply atau catu daya merupakan

bagian yang pening dalam rangkaian elektronika

karena berfungsi sebagai sumber daya untuk

mengaktifkan rangkaian. Catu daya tersusun oleh

transformator, penyearah, kapasitor sebagai filter

dan regulator Tegangan bolak balik diturunkan

nilainya oleh tranformator kemudian disearahkan

dengan rangkaian dioda dan gelombang

outputnya diratakan dengan kapasitor. Setelah

diratakan oleh kapasitor, kemudian tegangan

tersebut distabilkan oleh komponen peregulasi

tegangan. [13]

2.13 Internet of Things

IoT merupakan suatu konsep yang

mempunyai kemampuan untuk mentransfer data

dan memperluas manfaat dari konektivitas

internet yang tersambung secara terus-menerus

tanpa memerlukan interaksi manusia ke

komputer. Metode yang digunakan dalam IoT

adalah nirkabel atau pengendalian secara otomatis

tanpa mengenal jarak. Cara kerja dari IoT yaitu

memanfaatkan sebuah pemrograman yang setiap

perintah dari suatu argument menghasilkan

sebuah interaksi dan komunikasi antara sesama

mesin yang terhubung secara otomatis, yang

menjadi media penghubung antara perangkat

tersebut adalah internet. [14]

2.14 BLYNK

Blynk adalah sebuah layanan aplikasi yang

digunakan untuk mengontrol mikrokontroller dari

jaringan internet. Aplikasi yang disediakan oleh

Blynk sendiri masih harus disusun sesuai dengan

kebutuhan. Penggunaan aplikasi Blynk pada

perancangan alat ini didasari oleh mudahnya

implementasi program Blynk dengan

mikrokontroller. [15]

III. Perancangan Alat

3.1 Umum

Secara garis besar smart grid hybrid sytem

Fotovoltaik-PT.PLN berbasis internet of things

(IoT) mengikuti perkembangan zaman sekarang

industri 4.0 dengan menggunakan ATMega328

yang dihubungkan dengan NodeMcu ESP8266

lalu diintegrasikan oleh internet of things dengan

media smartphone melalui jaringan internet dari

acces point Wi-Fi maupun mobile hotspot. Dalam

perancangan prototipe ini dibagi dalam dua

bagian yaitu perancangan hardware dan

perancangan software pada alat. Untuk lebih

jelasnya mengenai perancangan prototipe smart

grid hybrid system, dapat dilihat pada gambar

blok diagram di bawah ini :


Gambar 11 Blok Diagram

3.2 Perancangan Perangkat Keras

(Hardware)

Dalam perancangan hardware ini, jenis

mikrokontroler yang digunakan pada sistem ini

adalah Arduino Uno Atmega328, yang Memiliki

14 pin input dari output digital dimana 6 pin input

tersebut dapat digunakan sebagai output PWM

dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal,

koneksi USB, jack power, ICSP header, dan

tombol reset. Perancangan hardware terdiri dari

perencanaan dan perancangan panel surya,

perancangan catu daya, perancangan LCD,

Perancangan sensor, perancangan modul Wi-Fi,

dan perancangan modul relay. Dalam

perancangan perangkat keras ini, menggunakan

peralatan-peralatan pendukung diantaranya :

1. Timah solder

2. Solder sry 30Watt

3. Obeng +/-

4. Tang

5. Bor listrik

6. Pisau kater

7. Mur dan baut

8. Lem bakar

9. Lem korea

10. Gergaji

3.3 Perencanaan dan perancangan Panel

Surya

Perencanaan dan perancangan panel surya

merupakan tahap awal dalam membangun sebuah

pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) untuk

mengetahui kemungkinan-kemungkinan dan apa

saja yang diperlukan pada saat merancang sistem

PLTS. Adapun tahapan tahapan dalam

merencanakan dan merancang sistem PLTS

adalah sebagai berikut :

3.3.1 Menghitung beban total

Peralatan listrik yang dinyalakan

memerlukan tegangan dan arus listrik untuk dapat

beroperasi dengan baik. Setiap peralatan listrik

mempunyai spesifikasi daya yang diperlukan

untuk dapat beroperasi. Adapun dalam merancang

prototipe ini, terdapat beban-beban listrik seperti

ditunjukan pada tabel berikut:

Tabel 1 Data Peralatan

Pada tabel diatas total beban peralatan

listrik keseluruhan adalah 95 Watt.

3.3.2 Menentukan kapasitas baterai

Dalam menentukan kapasitas baterai perlu

diperhitukan dan direncanakan waktu otonomi

yang dimiliki oleh baterai. waktu otonomi

merupakan, waktu atau keadaan dimana sistem

dapat menyuplai beban listrik ketika tidak ada

cahaya matahari. Waktu otonomi yang akan di

rancang pada prototipe adalah 1 hari. Baterai tidak

akan dikosongkan sampai habis 100%, tingkat

pengosongan baterai (DoD) yang biasanya

dipakai antara 50%,75%, atau 90%. Maka,

kapasitas baterai dapat dihitung sebagai berikut :

Qbaterai (Ah) = 𝑊𝑎𝑡𝑡

𝑉𝑜𝑝

Qbaterai (Ah) = 95 𝑊ℎ

12 𝑉𝐷𝐶 = 7,916 Ah

Cbaterai (Ah) = Qbaterai (Ah) 𝑡𝑜𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖

𝐷𝑂𝐷 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖

Cbaterai (Ah) = 6,916 Ah 1 ℎ𝑎𝑟𝑖

0,75

= 10,554 Ah

3.3.3 Menentukan jumlah panel surya

Spesifikasi panel surya yang digunakan

pada prototipe ini, menggunakan panel surya

polycrytalline dengan spesifikasi V=18 Volt,

I=0,68 Ampere, PN = 10 WP, Intensitas radiasi

1.000 W/m2, temperature 25o Celcius. Setelah

mengetahui spesifikasi panel surya maka lama

waktu rata-rata dapat diketahui menggunakan

persamaan berikut :

Waktu radiasi = 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 (

𝑊ℎ

𝑚2)

𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑎𝑛 (𝑗𝑎𝑚)

Waktu radiasi = 4.800 (

𝑊ℎ

𝑚2)

1.000 (𝑊ℎ

𝑚2) = 4,8 jam

Dengan mengetahui waktu radiasi, dapat

dihitung energi listrik yang dapat disuplai panel

surya setiap hari adalah sebagai berikut :

Energi modul = 𝑃𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑥 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑠𝑖


Energi modul = 10 𝑊p 𝑥 4,8 𝑗𝑎𝑚

= 48 Wh per hari

Diasumsikan waktu uang dibutuhkan

sistem untuk regenerasi baterai (dikala tanpa

beban) adalah satu hari maka banyak modul yang

digunakan untuk mensuplai kebutuhan beban

sebesar 83 Wh per hari dengan waktu otonomi 1

hari adalah sebagai berikut :

Jumlah modul = 𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑋 𝑡𝑜𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖

𝐸𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑋 𝑡𝑟𝑒𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑠𝑖𝑙

Jumlah modul = 95 𝑊ℎ 𝑥 1 ℎ𝑎𝑟𝑖

48𝑊ℎ

ℎ𝑎𝑟𝑖𝑥 1 ℎ𝑎𝑟𝑖

= 1,9 modul (2 modul)

3.3.4 Menentukan kapasitas solar charge

controller

Kapasitas arus yang mengalir pada solar

charge controller dapat ditentukan dengan

mengetahui beban yang terpasang dan tegangan

operasional dari beban. Yaitu dengan persamaan

berikut ini :

Imax = 𝑃𝑚𝑎𝑥

𝑉𝑜𝑝

Imax = 95 𝑊ℎ

12 𝑉𝐷𝐶 = 7,916 Amper

3.3.5 Menentukan kapasitas inverter

Kapasias inverter yang digunakan harus

disesuaikan dengan sisem yang akan dibuat.

Adapun dalam prototipe ini, menggunakan 2

inverter yaitu inerter on grid dan inverter off grid.

Kedua inverter tersebut kapasitasnya minimal

harus sama atau lebih besar dari kapasitas beban,

sehingga kebutuhan listrik dapat terpenuhi.

3.4 Perancangan power supply

Power supply atau catu daya merupakan

bagian terpenting dari sistem, karena tanpa catu

daya, maka seluruh rangkaian tidak dapat berjalan

dengan semestinya. Pada perancangan catu daya

ini daya keluaran yang di inginkan adalah 5 Volt

1 Ampere, yang digunakan untuk suplai daya

mikrokontroler, modul relai, dan NodeMCU

ESP8266.

3.5 Perancangan liquid crystall display

(LCD)

LCD monitor yang digunakan untuk

menampilkan hasil dari pengukuran sensor

PZEM-004T. LCD yang digunakan adalah LCD

ukuran 16 x 2 yang berarti penampil karakter

dengan jumlah karakter sebanyak 16 pada tiap

kolomnya dan terdiri dari 2 kolom. Dalam

interkoneksi LCD digunakan modul I2C Display

Control dengan maksud untuk penghematan

terhadap port pada board mikrokontroler

Atmega328. Oleh karena itu port yang dugunakan

pada board adalah Vcc, ground, SDA dan SCL.

Untuk pengaturan kontras karakter yang

ditampilkan, dapat diatur pada modul I2C Display

Control.

3.6 Perancangan sensor

Pada perancangan rangkaian sensor ini

terdapat satu buah sensor yaitu sensor PZEM-

004T. Sensor PZEM-004T berfungsi untuk

mengukur beberapa parameter seperti tegangan,

arus, daya, dan energi yang terdapat pada

prototype. Tegangan pada rangkaian sensor ini

disuplai dengan daya 5 Volt DC yang disuplai

oleh catu daya.

3.7 Perancangan modul Wi-Fi

Modul Wi-Fi yang digunakan adalah

NodeMCU ESP8266. Modul ini berfungsi sebagai

penghubung antara prototipe dengan internet

sehingga prototype dapat dimonitoring melalui

sebuah aplikasi (BLYNK). Beberapa parameter

yang dibaca oleh sensor juga dapat diakses

melalui aplikasi tersebut dan dapat menyalakan

atau mematikan peralatan listrik.

3.8 Perancangan Modul Relay

Modul relay yang digunakan pada

prototype memiliki kapasitas 8 channel dimana

modul relai tersebut digunakan untuk mensaklar

peralatan listrik, maupun mensaklar sistem listrik

yang terdapat pada prototype. Modul relai dapat

bekerja secara otomatis melalui perintah

mikrokontroller yang telah di program atau dapat

dikendalikan melalui smartphone. Tegangan

untuk mensuplai modul relai adalah sebesar 5

VDC.

3.9 Flow chart diagram

Secara garis besar perancangan sistem

smart grid hybrid system ini menggunakan

mikrokontroler sebagai kontrolernya yang

berfungsi untuk mengatur kinerja dari seluruh

komponen pada sistem yang terpasang, terdapat

berbagai macam komponen yang digunakan pada

prototipe seperti komponen catu daya, komponen

sensor, komponen inverter dan sebagainya.

Adapun flow chart dari prototype smart grid

hybrid system dapat dilihat pada gambar berikut.


Gambar 12 Flow Chart Diagram

3.10 Perancangan perangkat lunak

Perancangan bahasa program ini

menggunkan software IDE Arduino . Software

IDE Arduino yang digunakan adalah driver dan

IDE,walaupun masih ada beberapa software lain

yang sangat berguna selama pengembangan

Arduino. IDE Arduino adalah software yang

sangat canggih ditulis dengan menggunakan java.

Langkah-langkah mengupload kode program

melalui IDE Arduino terdiri dari :

1. Software Arduino IDE Membuka software

Arduino IDE untuk memulai program.

2. Editor Program Pada langkah ini

merupakan tempat yang digunakan dalam

menulis dan mengedit program dalam

bahasa C.

3. Complier Setelah bahasa C dimasukan lalu

menuju complier yang mengubah kode

program (bahasa C) menjadi kode biner ,

karena sebuah mikrokontroler tidak akan

memahami bahasa C dan hanya bisa

memahami kode biner. Oleh karena itu

complier sangat diperlukan dalam hal ini.

4. Uploader Selanjutnya langkah terakhir

yaitu menuju ke sebuah modul yang

bernama uploader yang memuat kode biner

dari komputer kedalam memori di dalam

papaan Arduino.

IV. PENGUJIAN DAN DATA ANALISIS

4.1 Program Utama

Program dari alat ini dibuat menggunakan

bahasa C yang diunduh ke dalam mikrokontroler

menggunakan software Arduino IDE.

Mikrokontroler yang dipakai adalah

mikrokontroler dengan tipe ATMega328. Berikut

program dari alat ini :

// Smart Grid Hybrid System

#include <SoftwareSerial.h> // Arduino IDE

<1.6.6

#include <ESP8266WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp8266.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <PZEM004T.h>

4.2 Pengujian

Setelah perancangan dan pembuatan alat

maka langkah selanjutnya menguji dan

menganalisa alat yang telah jadi tersebut.

Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui apakah

alat sudah selesai dengan keinginan atau belum

dan untuk mengetahui kekurangan apa saja yang

harus dibenahi. Proses pengujian dilakukan saat

semua rangkaian alat telah dalam keadaan siap.

Untuk melakukan pengujian tersebut diperlukan

alat uji atau alat ukur dan alat pendukung lainnya,

adapun alat-alat tersebut yaitu :

1. smartphone

2. Watt Meter

3. Stopwatch

4. Multitester

5. Stopwatch

6. Obeng +/-

7. Tespen

8. Kabel

4.3 Prosedur Pengoperasian Alat

Prosedur pengoperasian adalah langkah-

langkah yang dilakukan dalam proses pengujian

prototipe. Adapun proses pengoperasian prototipe

smart grid hybrid system dapat dilakukan dengan

langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menyambungkan sumber listrik DC

(baterai) ke soket baterai pada prototipe.

2. Memposisikan switch power ke posisi ON

3. Menyalakan mobile hotspot atau acces

point Wi-Fi.

4. Membuka aplikasi blynk yang terdapat

pada smartphone.

5. Masuk (log in) menggunakan akun blynk

sesuai program yang terdapat pada

NodeMCU ESP8266 untuk

menghubungkan smartphone dengan

prototipe.

6. Menyambungkan sumber listrik 220 Volt

AC dari PLN ke steker penghubung.

7. Menyambungkan soket positif dan negatif

inverter on grid ke soket fotovoltaik out

pada prototipe.


8. Menghubungkan steker out inverter on grid

ke stop kontak pada prototipe.

9. Memposisikan kontak MCB PLN ke posisi

ON untuk mengkoneksikan tegangan PLN

ke prototipe.

10. Memposisikan kontak MCB fotovoltaik ke

posisi ON untuk mengkoneksikan tegangan

out inverter on grid ke jaringan PLN.

11. Dan untuk menghentikan keseluruhan

sistem dengan memposisikan MCB PLN

dan MCB fotovoltaik ke posisi OFF, serta

memposisikan switch power ke posisi off.

4.4 Data Hasil Pengujian Alat dan Analisa

4.4.1 Pengujian power supply

a. Pengukuran tegangan power supply

Pengukuran dilakukan dengan mengukur

daya masukkan dari sumber tegangan DC baterai.

Tegangan input baterai diukur dengan

menggunakan multitester sebelum masuk ke

rangkaian catu daya. Kemudian output daya

keluaran dari power supplay kembali di ukur

untuk mengetahui perbandingan antara tegangan

input dan output pada power supply. Adapun hasil

pengukuran dengan menggunakan multitester

pada rangkaian catu daya dapat dilihat pada tabel

dibawah ini.

Tabel 2 Pengukuran Power Supply

b. Analisis kinerja power supply

Dari data tabel 4.1 diatas, maka dapat

dianalisis kinerja power supply yang digunakan

pada prototipe smart grid hybrid system.

Rangkaian yang telah dibuat diberikan tegangan

input 10,5-13,5 volt DC menghasilkan tegangan

output sebesar rata-rata 4,99 volt DC. Maka

persentase perbandingan antara rating IC

regulator 7805 dengan hasil alat ukur adalah

sebagai berikut.

Persentase = 𝑉𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛

𝑉𝑟𝑎𝑡𝑖𝑛𝑔 𝐼𝐶 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑡𝑜𝑟 x 100%

= 4,99 𝑣𝑜𝑙𝑡

5 𝑣𝑜𝑙𝑡 x 100% = 99,8%

4.4.1 Pengukuran dan analisis pengisisan

(charge) baterai

a. Pengukuran pengisisan baterai

Baterai yang digunakan pada prototipe

smart grid hybrid system mempunyai spesifikasi

tegangan 12 volt DC dan kapasitas 7,2 Ah.


tegangan dan arus input dengan tujuan untuk

mengetahui waktu pengisian baterai. Adapun

hasil pengukuran seperti ditunjukkan pada tabel di

bawah ini :

Tabel 3 Pengukuran Pengisian Baterai

b. Analisis pengisisan baterai

Dari tabel diatas dapat dilakukan analisis

perbandingan dengan hasil perhitungan waktu

pengisian baterai. adapun perhitungan waktu

pengisian baterai adalah sebagai berikut :

Waktu pengisian = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖

𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛

= 7,2 𝐴ℎ

1,2 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒= 6 jam

Persentase = 𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛

𝐻𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 x 100 %

= 6 𝑗𝑎𝑚

6,2 𝑗𝑎𝑚 x 100% = 96,7 %

4.4.2 Pengukuran dan analisis inverter ongrid

a. Pengukuran inverter ongrid

Inverter ongrid yang digunakan pada

prototipe mempunyai kapasitas 600 watt dengan

input tegangan 10,8-28 volt DC. Input inverter on

grid dihubungkan langsung dengan panel surya 20

Wp dan output inverter dihubungkan dengan jala-

jala listrik PLN 220 Vac, kemudian dilakukan

pengukuran daya yang dihasilkan inverter ongrid

dengan menggunakan watt meter, pengukuran

dilakukan selama 7 hari. Adapun hasil

pengukuran inverter ongrid seperti ditunjukkan

pada tabel berikut.

Tabel 4 Pengukuran Hari ke-3


Tabel 5 Pengukuran Hari ke-6

b. Analisis inverter ongrid

Dari tabel diatas dapat dilakukan analisis

output daya yang dihasilkan inverter ongrid.

Adapun perhitungan untuk mencari rata-rata daya

output inverter adalah sebagai berikut :

Daya rata-rata = 7 ℎ𝑎𝑟𝑖 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛

7 ℎ𝑎𝑟𝑖

= 16𝑊+16,2𝑊+16,6𝑊+16,6𝑊+16,2𝑊+16,8𝑊+16,8

𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑗𝑖𝑎𝑛

= 115,2 𝑊

7 ℎ𝑎𝑟𝑖

= 16,46 Watt

4.4.3 Pengukuran dan analisis Sensor PZEM-

004T

a. Pengukuran sensor PZEM-004T

Sensor PZEM-004T membutuhkan

tegangan kerja sebesar 5 Vdc. Pengukuran sensor

PZEM dilakukan dengan menggunakan

multitester DT008 pada input tegangan. Adapun

hasil pengukuran seperti di tunjukkan pada tabel

dibawah ini :

Tabel 8 Pengukuran Sensor Pzem 004-T

Persentase= 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑢𝑘𝑢𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 x 100%

= 4,99 𝑉𝑜𝑙𝑡

5 𝑉𝑜𝑙𝑡 x 100%

= 99,8 %

b. Analisis sensor PZEM 004-T

Analisis hasil pengukuran tegangan input

sensor PZEM-004T menggunakan multitester

DT008 yang dilakukan sebanyak lima kali

pengukuran, didapatkan nilai tegangan input rata-

rata sebesar 4,99 V DC atau sekitar 99,8 %.

4.4.4 Pengukuran dan analisis Arduino uno

a. Pengukuran arduino uno Atmega328

Pada pengukuran rangkaian Arduino uno

nilai tegangan yang dibutuhkan untuk kerja

Arduino adalah 5 V DC. Adapun asil pengukuran

dengan menggunakan multitester dapat dilihat

pada tabel 4.13 berikut ini :

Tabel 9 Pengukuran Arduino UNO



= 4,99 𝑉𝑜𝑙𝑡

5 𝑉𝑜𝑙𝑡 x 100%

= 99,8 %

b. Analisis arduino uno Atmega328

Analisis hasil pengukuran rangkaian

Arduino uno menggunakan multitester DT008

yang dilakukan sebanyak lima kali pengukuran,

didapatkan nilai tegangan input rata-rata sebesar

4,99 V DC atau sekitar 99,8 %.

4.4.5 Pengukuran dan analisis NodeMCU

ESP8266

a. Pengukuran NodeMCU ESP8266

Pada pengukuran rangkaian NodeMCU

ESP8266 nilai tegangan yang dibutuhkan untuk

dapat bekerja adalah 5 VDC. Pengukuran

dilakukan dengan mengukur tegangan input

NodeMCU ESP8266 yang disuplai dari catu daya

dengan tegangan input 5 volt 1 Ampere.

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan

multitester digital DT008. Adapun hasil

pengukuran NodeMCU ESP8266 dapat dilihat

pada tabel 4.14 berikut ini:

Tabel 10. Pengukuran NodeMCU ESP8266




= 4,99 𝑉𝑜𝑙𝑡

5 𝑉𝑜𝑙𝑡 x 100%

= 99,8 %

b. Analisis NodeMCU ESP8266

Analisis hasil pengukuran rangkaian

NodeMCU ESP8266 menggunakan multimeter

DT008 yang dilakukan sebanyak lima kali

pengukuran, didapatkan nilai tegangan input rata-

rata sebesar 4,99 V DC atau sekitar 99,8 %.

4.4.6 Pengukuran dan analisis Modul Relay

a. Pengukuran modul relay

Tegangan kerja yang dibutuhkan modul

relay untuk dapat beroperasi yaitu 4,75-5,25.


tegangan input modul relay menggunakan

multitester DT008. Adapun hasil pengukuran

modul relay dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 11 Pengukuran Modul Relay



= 4,99 𝑉𝑜𝑙𝑡

5 𝑉𝑜𝑙𝑡 x 100%

= 99,8 %

b. Analisis modul relay


untuk komponen modul relay dengan melakukan

lima kali percobaan yang menggunakan

multimeter DT008 didapatkan hasil rata-rata

sebesar 4,99 V DC atau sekitar 99,8 %.

4.4.7 Pengukuran dan analisis Liquid Crystall

Display (LCD)

a. Pengukuran LCD

Pengukuran komponen LCD ini, nilai

tegangan yang dibutuhkan untuk LCD dapat

bekerja yaitu 4,7-5,3 V DC yang berasal dari

output mikrokontroler. Hasil pengukuran LCD

dapat dilihat pada tabel 4.16 di bawah ini:

Tabel 12 Pengukuran Mikrokontroller



= 4,99 𝑉𝑜𝑙𝑡

5 𝑉𝑜𝑙𝑡 x 100%

= 99,8 %

b. Analisis LCD


untuk komponen LCD dengan melakukan lima

kali percobaan yang menggunakan multimeter

FLUKE didapatkan hasil rata-rata sebesar 4,99 V

DC atau sekitar 99,8 %.

4.4.8 Pengujian sistem on grid

a. Pengujian beban saat inverter ongrid belum

terhubung

Pengujian dilakukan dengan tujuan untuk

mengetahui efisiensi dan perbandingan antara

sebelum dan sesudah sistem on grid terhubung.

Pengukuran awal dilakukan dengan menyalakan

beban-beban listrik dengan mengunakan sumber

listrik PLN tanpa menghubungkan sistem on grid

dengan jala-jala listrik. kemudian dilakukan

pengukuran energi listrik yang digunakan oleh

beban. Adapun hasil pengukuran dapat dilihat

pada tabel berikut.

Tabel 13 Pengukuran Energi yang digunakan

Peralatan

Dari tabel diatas energi listrik PLN yang

diperlukan untuk menyalakan beban yang

terdapat pada prototipe tanpa menggunakan listrik

yang dihasilkan dari PLTS adalah 95 Wh.


b. Pengujian beban saat inverter ongrid

terhubung

Pengujian dilakukan dengan

mengkoneksikan sumber listrik PLTS yang telah

dikonversi melalui inverter on grid. Kemudian

output inverter on grid di hubungkan secara

paralel dengan jala-jala listrik PLN. Hasil

pengujian menunjukan penurunan (pengurangan

daya) yang terbaca pada pada sensor sebesar 18

Watt. Penurunan daya tersebut dikarenakan daya

yang dihasilkan panel surya (18 Watt) disalurkan

ke jaringan listrik PLN.

c. Analisis inverter sistem ongrid

Pada saat beban-beban listrik dinyalakan

tanpa menghubungkan inverter on grid dengan

jala-jala listrik PLN energi listrik yang digunakan

beban sebesar 95 Wh. Kemudian pada saat

inverter on grid di hubungkan dengan jaringan

listrik PLN, energi yang dikonsumsi beban

mengalami penurunan menjadi 77 Wh. Untuk

mengetahui prosentase perbandingan antara daya

yang dihasilkan panel surya dan daya yg disuplai

PLN dapat dilihat pada persamaan berikut.

1. Persentase perbandingan PLN dengan

PLTS kondisi belum terhubung

Saat kondidi sistem on grid belum

terhubung, daya yang digunakan beban semuanya

disuplai dari sumber PLN. Adapun untuk

mengetahui persentasenya dapat dilihat pada

persamaan berikut.

PLN = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖 𝑠𝑢𝑝𝑙𝑎𝑖 𝑃𝐿𝑁

𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑘𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 x 100%

Persentase = 95 𝑊ℎ

95 𝑊ℎ x 100 %

= 100 %

PLTS = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖 𝑠𝑢𝑝𝑙𝑎𝑖 𝑃𝐿𝑇𝑆

𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑏𝑢𝑡𝑢ℎ𝑘𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 x


95 𝑊ℎ x 100 %

= 0 %

2. Persentase perbandingan PLN dengan

PLTS kondisi terhubung

Saat kondidi sistem on grid terhubung,

daya yang dihasilkan PLTS akan disalurkan ke

jaringan listrik PLN sesuai dengan daya yang

dihasilkan (18 Watt). Untuk lebih jelasnya

prosentase perbandingan PLN dan PLTS saat

kondisi terhubung (on grid) dapat dilihat pada

persamaan berikut.

PLN = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖 𝑠𝑢𝑝𝑙𝑎𝑖 𝑃𝐿𝑁



95 𝑊ℎ x 100 %

= 81 %

PLTS = 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖 𝑠𝑢𝑝𝑙𝑎𝑖 𝑃𝐿𝑇𝑆



95 𝑊ℎ x 100 %

= 18,9 %

Dari hasil perhitungan diatas diketahui

persentase daya listrik PLN sebesar 81 % dan

daya listrik yang di hasilkan inverter ongrid

sebesar 18,9 %. Artinya dengan menggunakan

inverter tersebut dapat menghemat listrik PLN

sebesar 18 watt.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengujian dan analisis,

selanjutnya dapat diperoleh kesimpulan yaitu :

1. Dari hasil perbandingan pengukuran

tegangan output power supply dengan

rating IC yang terdapat pada datasheet IC

7805 didapatkan persentase sebesar 99,8%,

artinya power supply yang dibuat sesuai

keinginan karena hanya menghasilkan

selisih 0,01 volt atau 0,2%.

2. Daya output rata-rata yang dihasilkan

PLTS selama 7 hari sebesar 16,46 Watt,

dengan menggunakan panel surya jenis

polycrystalline.

3. Dengan meningkatkan kapasitas panel

surya yang lebih besar, daya yang dapat

disalurkan inverter on grid ke jaringan PLN

akan semakin besar. Sehingga potensi

untuk memenuhi kebutuhan listrik secara

mandiri dapat terwujud dan diharapkan

kelebihan energi yang dihasilkan tidak

terbuang karena dapat diekspor ke jaringan

PLN.

4. Baterai yang digunakan pada prototipe

smart grid hybrid system bekerja secara

otomatis pada pukul 18.00 WIB sampai

dengan pukul 06.00 WIB. Dan akan

melakukan backup saat terjadinya

pemadaman listrik.

5.2 Saran

Agar smart grid hybrid system sistem dapat

dikembangkan lagi, terdapat beberapa saran

sebagai berikut :

1. Meningkatan kapasitas panel surya

sehingga dapat memperbesar potensi

penghematan energi listrik, untuk

mewujudkan energi terbarukan sebagai

sumber energi listrik utama.

2. Menambahkan sumber energi listrik

terbarukan lainnya seperti energi air, angin,


dan sebagainya untuk meningkatkan

kapasitas daya yang dihasilkan.

3. Meningkatkan sistem proteksi seperti

menambahkan grounding dan sebagainya

untuk mencegah terjadinya kegagalan atau

kerusakan yang mengakibatkan kerugian.

DAFTAR PUSTAKA

Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya

Mineral. 2018. Pemanfaatan Sumber

Energi Terbarukan Untuk Penyediaan

Tenaga Listrik.

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.

2017. Inovasi Teknologi Smart Grid.

Junaidi, Apri. “Internet Of Things, Sejarah,

Teknologi Dan Penerapannya”. Jurnal

Ilmiah Teknologi Informasi Terapan

Volume I, No 3.

Notosudjono, Didik. 2018. Teknologi Energi

Terbarukan. Bogor: Penerbit Unpak

Press

Engelbertus, Tomy. “Perencanaan Pembangkit

Listrik Tenaga Surya Untuk Catu Daya

Tambahan Pada Hotel Kini Kota

Pontianak”. Jurnal Ilmiah Teknologi

Informasi Terapan Volume I, No 2.

Naim, Muhammad. “Rancangan Sistem

Kelistrikan Plts On Grid 1500 Watt

Dengan Back Up Battery Di Desa

Timampu Kecamatan Towuti”.

Dinamika Jurnal Ilmiah Teknik Mesin

Vol. 8, No. 2.

Suhanda, Wahri. “Desain Sistem Pembangkit

Listrik Tenaga Hybrid Microhydro Pv

Array (Studi Kasus Dusun Sadap

Bangka Tengah)”. Jurnal Arus Elektro

Indonesia (JAEI).

Nazilah, Anna Nur. “Penggunaan Microcontroller

Sebagai Pendeteksi Posisi Dengan

Menggunakan Sinyal Gsm”. Jurnal

Informatika Vol 4, No. 1.

Kadir, Abdul. 2013. Panduan Praktis

Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler

dan Pemrogramannya Menggunakan

Arduino.Yogyakarta: Penerbit Andi.

Alipudin, Asep Muhamad. “Rancang Bangun

Alat Monitoring Biaya Listrik Terpakai

Berbasis Internet Of Things (Iot)”,

Universitas Pakuan, Bogor.

Isfarizky, Zubaili. “Rancang Bangun Sistem

Kontrol Pemakaian Listrik Secara Multi

Channel Berbasis Arduino”. Jurnal

Teknik Elektro Vol 2. No 2.

Fitriandi, Afrizal. “Rancang Bangun Alat

Monitoring Arus dan Tegangan

Berbasis Mikrokontroler dengan SMS

Gateway”. Jurnal Rekayasa dan

Teknologi Elektro Volume 10, No. 2.

Rosman, andi. “Perancangan Power Supply 4.5

Dan 11.5 Volt Menggunakan Rangkaian

Regulator Zener Follower”. Jurnal

Scientific Pinisi, Volume 3 Nomor 1

PENULIS

1. Adi Ardiansyah Saputra, S.T. Alumni

(2019) Program Studi Teknik Elektro,

Fakultas Teknik Universitas Pakuan

Bogor. (E-mail : [email protected])

2. Prof. Dr. Ir. H. Didik Notosudjono,

M.Sc. Staf Dosen Program Studi Teknik

Elektro, Fakultas Teknik Universitas

Pakuan Bogor.

3. Bloko Budi Rijadi, S.T., M.T. Staf

Dosen Program Studi Teknik Elektro,

Fakultas Teknik Universitas Pakuan

Bogor.

SMART GRID HYBRID SYSTEM (FOTOVOLTAIK-PT. PLN ...

Documents

Transcript of SMART GRID HYBRID SYSTEM (FOTOVOLTAIK-PT. PLN ...