BAB I PENDAHULUAN 1. 1.1
Latar Belakang Energi merupakan salah satu aspek penting dalam aktivitas manusia.
Pemanfaatan energi harus dilakukan dengan bijaksana, terlebih untuk sumber energi tidak terbarukan yang masih didominasi oleh sumber energi fosil. Tidak hanya dari aspek ekonomi, namun juga dari aspek lingkungan karena proses pemanfaatan energi fosil memiliki dampak negatif pada lingkungan, seperti pelepasan gas CO2 di lingkungan. Oleh karena itu, pemanfaatan energi harus dilakukan secara efisien dan efektif.
Gambar 1.1 Biaya antara dan nilai output PLN tahun 2014[1]
Selama tiga tahun terakhir ini terjadi peningkatan nilai output listrik yang cukup besar. Bila pada tahun 2011 nilai output perusahaan-perusahaan listrik sebesar 116,49 trilyun rupiah, pada tahun 2014 nilainya menjadi 195.71 trilyun
1
2
rupiah. Bila dibandingkan dengan biaya antara yang dikeluarkan perusahaan, maka pendapatan perusahaan listrik masih defisit. Biaya Antara pada tahun 2014 mencapai 256,99 trilyun rupiah[1]. Pada tahun 2014 subsidi listrik dari pemerintah kepada PLN sebesar 99,30 trilyun rupiah dan dapat dilihat pada Gambar 1.1. Apabila terjadi pemborosan listrik, beberapa biaya yang telah dikeluarkan oleh PLN tersebut akan menjadi sia-sia. Salah satu hal yang dapat mengakibatkan pemborosan energi pada bangunan adalah permasalahan kualitas daya listrik. Permasalahan kualitas daya listrik semakin mendapat perhatian akhir-akhir ini, baik dari sisi pelanggan maupun dari sisi pengelola sistem kelistrikan. Kualitas daya listrik dapat dikatakan baik jika tegangan atau arus yang terdapat di gedung selalu konstan[2]. Tetapi pada kenyataannya tegangan dan arus di gedung tidak selalu bernilai konstan, tergantung pada peralatan listrik yang dipakai dan pengaturan sistem distribusi listrik gedung. Penurunan kualitas daya listrik mempengaruhi operasi peralatan dan karakteristik pemakaian energi dari beban gedung.
Sebagai lembaga pendidikan perguruan tinggi, DTETI FT UGM memberikan berbagai bentuk layanan untuk menunjang kinerja mahasiswa, dosen serta karyawan DTETI FT UGM. Fasilitas yang ada meliputi laboratorium, tempat pelatihan, ruang kelas, perpustakaan dan ruang referensi dan ruangan penunjang lainnya. Tentu terdapat komputer, printer, scanner, dan lain sebagainya yang merupakan beban non-linear. Oleh karena itu bisa dibayangkan, bila di gedung DTETI FT UGM terdapat ratusan komputer, ditambah lampu TL, air conditioner dan peralatan elektronik lainnya, seberapa besar penggunaan listrik dan kemungkinan terjadinya pemborosan energi yang terjadi. Berdasarkan hal
3
tersebut, maka akan dirancang sistem monitoring energi pada gedung DTETI FT UGM yang dapat memantau penggunaan energi dan dapat memberikan referensi data monitoring untuk tahap manajemen energi. Salah satu sistem monitoring energi listrik yang dapat diterapkan pada gedung DTETI dapat didasari oleh smart system. Smart system adalah sistem dimana fungsi
seperti
deteksi,
aktuasi,
dan kontrol
digunakan
untuk
menggambarkan dan menganalisis sebuah keadaan, dan membuat keputusan berdasarkan data yang tersedia secara prediktif atau adaptif. Smart system menerapkan IoT (Internet of Things), dimana sistemnya terintegrasi dan dapat diakses dengan Internet. Smart system berbasis wireless sensor network jaringan ZigBee terdiri dari tiga bagian, yaitu coordinator, router, dan end device. Coordinator adalah bagian dimana operator berada dan tempat dikumpulkannya data dari end device, sementara end device adalah bagian yang dikontrol dan tempat mengambil data untuk dikirimkan pada coordinator. Router pada sistem berfungsi sebagai perantara coordinator dan end device, juga dapat berfungsi sebagai end device. Smart system yang berfokus pada operasional energi listrik disebut dengan smart grid. Konsep smart grid telah banyak digunakan untuk industri-industri dan juga dalam lingkup rumah tangga maupun perkantoran. Smart grid pada umumnya dapat diterapkan sebagai sistem pengiriman energi listrik untuk teknologi digital dan jaringan transmisi luas untuk mengoptimasi penggunaan energi, juga membuka proses baru untuk produksi dan distribusi energi[3]. Sistem ini dapat digunakan untuk jaringan listrik, mulai dari powerplant dan windfarm
4
menuju ke konsumen. Smart grid memberikan banyak keuntungan pada utility dan konsumer, terlebih pada bidang pengembangan efisiensi energi pada jaringan listrik. Smart grid yang dibangun di dalam penelitian ini adalah membangun sebuah monitoring unit yang dapat memantau penggunaan energi listrik gedung dengan memanfaatkan microcontroller Arduino Mega 2560 yang dapat dimanfaatkan fungsinya sebagai pengirim dan penerima data dan sistem ZigBee sebagai komunikasi perantara. Pengukuran daya berbasiskan ZigBee digunakan untuk memonitor penggunaan energi pada peralatan rumah dan pencahayaan[4]. Dengan dikembangkannya smart grid berbasis wireless sensor network diharapkan dapat menyelesaikan permasalahan-permasalahan yang muncul dari pemborosan penggunaan energi listrik. Langkah tersebut dapat dicapai apabila setiap pengguna listrik merencanakan penggunaannya dengan melihat data hasil rekaman yang didapat dari sistem yang dibuat. 1.2
Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dijelaskan sebelumnya,
disusun rumusan masalah sebagai berikut. 1. Penggunaan energi listrik gedung DTETI membutuhkan pemantauan secara akurat untuk mencegah pemborosan listrik. 2. Diperlukan sistem yang dapat memberikan data penggunaan energi listrik dan data hasil monitoring dapat diakses oleh pengguna.
5
1.3
Batasan Masalah Batasan masalah yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah sebagai
berikut. 1. Sensor node yang dirancang berjumlah satu untuk penelitian ini. 2. Tampilan data dari monitoring energi pada web page dalam bentuk chart dan tabel yang dibatasi 100 data terakhir. 3. Fokus utama dari penelitian adalah dapat melakukan monitoring energi dengan Arduino dan power meter PM800. 4. Penulis tidak membahas akurasi nilai data yang didapat dari penelitian kecuali arus. 1.4
Manfaat dan Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Rancang bangun sistem monitoring energi berbasis wireless sensor network yang dapat membaca penggunaan energi di suatu ruangan gedung DTETI FT UGM. 2. Rancang bangun sensor node yang merupakan bagian sistem monitoring energi menggunakan Arduino dan power meter PM800. 3. Rancang bangun web server sebagai tampilan untuk menunjukkan hasil data sistem monitoring energi. Manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Mempermudah pengguna dalam melihat data penggunaan energi listrik tanpa perlu melakukan pengukuran manual secara berkala.
6
2. Memberikan informasi kepada pengguna apabila terdapat kejanggalan dalam penggunaan energi listrik dalam kurun waktu tertentu. 3. Menjadi bahan acuan untuk penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan monitoring energi dan smart grid. 1.5
Sistematika Penulisan Sistematika penulisan pada penelitaian ini dibagi menjadi lima bab dengan
rincian sebagai berikut. 1. BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini berisi tentang hal-hal yang mencakup latar belakang masalah, perumusan masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian, metode penelitian, dan sistematika penulisan. 2. BAB II : DASAR TEORI Pada bab ini berisi tentang landasan pengetahuan utama yang digunakan pada penelitian ini. 3. BAB III : METODE PENELITIAN Pada bab ini akan membahas konsep perancangan secara umum, perancangan sensor node, perancangan gateway, dan perancangan database. 4. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini berisi analisis kinerja sistem monitoring energi yang telah diuji. 5. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang telah dilakukan.
