6
LKTI Engineering Physics Week 5th Edition PERANCANGAN SUSTAINABLE ECO-MOSQUE BERBASIS PHOTOVOLTAIC HELIO SOLAR WORKS 315W MONOCRYSTALLINE SOLAR PANEL, 7T2 SERIES, 7T2 315
Disusun Oleh:
Aris Maulana
10/301116/TK/36816
Angkatan 2010
Atika Nurul Hidayah
10/302407/TK/37350
Angkatan 2010
Ressy Jaya Yanti
10/300984/TK/36743
Angkatan 2010
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2014
7
HALAMAN PENGESAHAN 1. Judul Karya Tulis
: Perancangan Sustainable Eco-Mosque
Berbasis Photovoltaic Helio Solar Works 315w Monocrystalline Solar Panel, 7t2 Series, 7t2 315 2. Bidang Lomba
:Eco-Building
3. Ketua Pelaksana Kegiatan a. Nama Lengkap
:Aris Maulana
b. NIM
:10/301116/TK/36816
c. Jurusan
: Teknik Fisika
d. Universitas
: Universita Gadjah Mada
e. Alamat Rumah
: JL Wakhid hasim no.17-19
f. Alamat E-mail
:
[email protected]
4. Anggota Penulis
: 1. Atika Nurul Hidayah 2. Ressy Jaya Yanti
5. Dosen Pendamping a. Nama Lengkap
: Sentagi Sesotya Utami, S.T., M.Sc., Ph.D
b. NIDN
: 0026027501
c. Alamat Rumah
: Karangtengah 62A, Nogotirto, Yogyakarta Yogyakarta, 2 Januari 2014
Mengetahui, Dosen Pembimbing
Ketua Pelaksana Kegiatan
Sentagi Sesotya Utami, S.T., M.Sc., Ph.D
Aris Maulana
NIDN. 0026027501
NIM. 10/301116/TK/36816 Menyetujui,
Direktur Kemahasiswaan Universitas Gadjah Mada
Wakil Dekan Bidang Akademik dan Kemahasiswaan Fakultas Teknik UGM
Dr.Drs. Senawi, M.P
Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc.,Ph.D.
NIP. 19640310 199003 1 001
NIP. 19680512 199403 1 003
7
LEMBAR ORISINALITAS KARYA TULIS ILMIAH INOVASI 2013
Judul karya tulis
:Perancangan Sustainable Eco-Mosque Berbasis Photovoltaic
Helio
Solar
Works
315w
Monocrystalline Solar Panel, 7t2 Series, 7t2 315 Nama Ketua
: Aris Maulana
Nama Anggota
: Atika Nurul Hidayah Ressy Jaya Yanti
Kami yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwakarya tulis dengan judul tersebut di atas memang benar merupaka karya orisinil yang dibuat oleh penulis dan belum pernah dipublikasikan dan atau dilombakan di luar kegiatan “LKTI Engineering Physics Week 5th Edition” yang dselenggaraka oleh Teknik Fisika Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya. Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya, dan apabila terbukti terdapat pelanggaran di dalamnya, maka kami siap untuk didiskualifikasi dari kompetisi ini sebagai bentuk pertanggungjawaban kami.
Yogyakarta, 2 Januari 2014
Aris Maulana
7
Abstrak:. Indonesia terletak di daerah khatulistiwa yang menyebabkan matahari di Indonesia mampu bersinar hingga 2.000 jam pertahun. Sinar matahari yang jatuh di permukaan panel surya pada kondisi puncak, akan mampu mencapai 900-1000 Watt/m2. Di wilayah Yogyakarta, radiasi matahari mencapai 4.85 kWh/m2. Hal ini mendukung untuk pemanfaatan photovoltaic (PV) sebagai sustainable energy for Eco-Building. Objek perancangan dari Eco-Building ini adalah Masjid Kampus UGM yang merupakan Masjid Kampus terbesar se-Asia Tenggara dengan konsumsi energi listriknya mencapai 6000 kWh per bulan. Dengan demikian, rata-rata konsumsi energi listrik per harinya sekitar 200 kWh. Untuk mendukung terwujudnya Eco-Mosque diperlukan sumber energi listrik yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Sumber energi tersebut salah satunya ialah solar sel jenis “Helios Solar Works 315W Monocrystalline Solar Panel, 7T2 Series, 7T2 315” dengan spesifikasi daya 300 Wp (watt peak) dan efisiensi mencapai 16.1% jika menggunakan perancangan Hybrid Photovoltaic Power System yang dilengkapi dengan baterai dan inventer. Jika kebutuhan energi rata-rata 200 kWh per hari, dan asumsi dalam sehari sinar matahari efektif 8 jam maka jumlah PV yang dibutuhkan 493 buah dengan luas bangunan atap mencapai 3.142 m2. Perancangan Eco-Mosque akan disimulasikan dengan menggunakan sofware HOMER. Software ini dapat memprediksi jumlah energi yang bisa dihasilkan oleh PV sehingga dapat diketahui berapa jumlah PV yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan energi Eco-Mosque. Pemasangan photovoltaic sebagai sumber energi listrik di Masjid Kampus UGM memberi keuntungan dari segi lingkungan yaitu pemasangan photovoltaic sebagai sumber energi listrik menghasilkan lebih sedikit emisi CO2 yaitu sebesar 6,00x10-3 kgCO2/kWh dibandingkan emisi CO2 yang dihasilkan pembangkit listrik PLN yang terdiri dari PLTU, PLT Panas Bumi, dan PLT Air sebesar 7,19x10-3 kgCO2/kWh. Dengan demikian, dalam sebulan penggunaan photovoltaic dapat mengurangi emisi CO2 sebesar 7,00 kgCO2 sehinggan PV lebih ramah lingkungan dan dapat mendukung terwujudnya Masjid kampus berbasis Eco-Building. Selain aspek sumber energi, aspek lain yang dapat mendukung kegiatan Eco-Mosque adalah desain bangunan dengan tata cahaya yang baik. Untuk dapat mengatur cahaya yang masuk ke dalam dapat menggunakan bahan bangunan dengan konduktivitas kalor yang rendah seperti kaca (±1050 w/mK) agar dapat membatasi jumlah cahaya yang masuk sehingga suhu dalam ruangan tetap terjaga dan tidak akan mengalami fluktuasi yang signifikan. Kata Kunci:Eco-Mosque, Photovoltics, Sustainable.
7
KATA PENGANTAR
Puji syukur yang teramat tak mungkin kami lupa haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan banyak kemudahan sehingga karya tulis Kompetisi “LKTI Engineering Physics Week 5th Edition” dengan judul “Perancangan Sustainable Eco-Mosque Berbasis Photovoltaic Helio Solar Works 315w Monocrystalline Solar Panel, 7t2 Series, 7t2 315” ini bisa kami selesaikan dalam rangka Lomba Karya Tulis Ilmiah EPW 2014 Institut Teknologi Sepulh November Surabaya. Shalawat dan salam semoga tercurah kepada Nabi Muhammad SAW. Terselasaikannya penulisan karya tulis ini adalah berkat dukungan dari semua pihak, untuk itu kami menyampaikan terima kasih kepada : 1. Ibu Sentagi Sesotya Utami, S.T., M.Sc., Ph.D selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengoreksi karya tulis ini menjadi lebih layak diajukan dalam Lomba Karya Tulis Ilmiah. 2.
Orang tua kami yang selalu memberikan dukungan dan do’anya.
3.
Sahabat-sahabat kami yang telah mendukung sehingga karya tulis ini bisa diselesaikan tepat pada waktunya.
4.
Segenap pihak yang telah ikut andil dalam proses penyelasaian karya tulis ini yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu.
Tiada gading yang tak retak, mungkin itu sebuah peribahasa yang tepat untuk menggambarkan karya tulis kami, jauh dari sempurna dan banyak perbaikan di sana-sini, akan tetapi dengan kemantapan dan keyakinan hati kami berani mengusulkannya dalam Lomba Karya Tulis Ilmiah EPW 2014 ini. Semoga Allah selalu meridhai segala langkah dan aktivitas kami. Amin. Yogyakarta, 2 Januari 2014 Penyusun
7
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii LEMBAR ORISINALITAS................................................................................ iii ABSTRAK ......................................................................................................... iv KATA PENGANTAR .........................................................................................v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................1 1.1 Latar Belakang ...................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ..............................................................................2 1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................2 1.4 Manfaat Penulisan .......................................................................... ...2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... ..4 BAB III METODE ............................................................................................. .8 BAB IV PEMBAHASAN ..................................................................................11 BAB V PENUTUP ............................................................................ .............. 16 5.1 Kesimpulan ......................................................................................16 5.2 Saran ................................................................................................16 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................17 LAMPIRAN .......................................................................................................18
7
DAFTAR GAMBAR
7
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Indonesia terletak di daerah Khatulistiwa dan memiliki iklim tropis yang menyebabkan matahari di Indonesia mampu bersinar hingga 2.000 jam pertahunnya. Dalam kondisi puncak atau posisi matahari tegak lurus, sinar matahari yang jatuh di permukaan panel surya di Indonesia seluas satu meter persegi akan mampu mencapai 900 hingga 1000 Watt. Lebih jauh, total intensitas penyinaran perharinya di Indonesia mampu mencapai 4.5 kWh/m2. yang membuat Indonesia tergolong kaya sumber energi matahari ini. Potensi ini didukung juga dengan semakin canggihnya teknologi yang menyebabkan biaya investasi pemanfaatan solar cell yang relatif semakin menurun tiap tahunnya sehingga pemanfaatan panel surya dapat menjadi salah satu ladang energi terbarukan skala besar dan sangat bermanfaat bagi seluruh lapisan masyarakat Indonesia. Namun pada kenyataannya daya atau energi surya terpasang hanya sekitar 12,1MW, sehingga masih banyak sumber yang belum dimanfaatkan. Banyak pihak berpendapat bahwa intensitas matahari Indonesia masih tidak stabil dan “kurang terang”. Selain itu Life cycle sistem pembangkit energi surya dianggap masih rendah sehingga belum banyak pihak yang tertarik dengan investasi atau pemanfaatan energi surya. Di wilayah Yogyakarta, dimana radiasi matahari mencapai 4.85 kWh/m2, sangat memungkinkan apabila teknologi panel surya dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif ditengah menipisnya energi fosil yang selama ini digunakan sebagai sumber energi utama untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari. Termasuk salah satunya konsumsi listrik di tempat umum seperti di masjid yang membutuhkan pasokan listrik yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan para jamaahnya. Masjid Kampus UGM sebagai masjid kampus terbesar se-Asia Tenggara, yang memiliki jamaah ratusan per harinya tercatat mengkonsumsi listrik sebesar 200 kWh. . Dengan keadaan seperti ini, maka pemanfaatan panel surya sebagai sustainable eco-mosque sangat memungkinkan. Untuk mendukung terwujudnya Eco-Mosque diperlukan sumber energi listrik
7
yang berkelanjutan dan ramah lingkungan. Sumber energi tersebut salah satunya ialah solar sel jenis “Helios Solar Works 315W Monocrystalline Solar Panel, 7T2 Series, 7T2 315” dengan spesifikasi daya 300 Wp (watt peak) dan efisiensi mencapai 16.1% jika menggunakan perancangan Hybrid Photovoltaic Power System yang dilengkapi dengan baterai dan inventer.
1.2 Rumusan Masalah Di tengah menipisnya persediaan energi fosil di Indonesia, ketergantungan atas pemenuhan kebutuhan energi dari sektor ini masih sangat tinggi. Hal ini menimbulkan kekhawatiran apabila energi fosil nantinya tidak bisa lagi memenuhi kebutuhan energi manusia yang semakin lama semakin meningkat. Sehingga dibutuhkan sumber energi alternatif untuk mengatasi krisis energi ini. Energi surya merupakan salah satu solusi terbaik yang bisa diterapkan khususnya di wilayah Indonesia yang memiliki potensi besar. Fakta ini juga diperkuat oleh makin berkembangnya teknologi panel surya untuk mendukung terwujudnya sustainable energy system.
1.3 Tujuan Penulisan 1. Memberikan solusi untuk mengantisipasi menipisnya energi fosil dengan teknologi panel suryaa 2. Meningkatkan kesadaran masyarakat akan potensi besar energi terbarukan yang dimiliki Indonesia. 1.4 Manfaat Penulisan 1. Menjadikan Masjid Kampus UGM yang merupakan Masjid terbesar seAsia Tenggara sebagai Eco-Mosque guna mengkampanyekan Go Green. 2. Terjaminnya pasokan energi listrik untuk Masjid Kampus UGM tanpa harus bergantung pada PLN. 3. Menerapkan teknologi energi terbarukan yang ramah lingkungan dalam bentuk panel surya.
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mengenal lebih dalam tentang teknologi panel surya Teknologi sel surya ditemukan pada tahun 1883 oleh Charles Fritts. Pada masa itu sel surya menggunakan emas sebagai pelasis semikonduktor selenium dan memiliki tingkat efesiensi sel surya sebesar 1%. Dengan berkembangnya IPTEK dunia para ilmuwan berusaha mengembangakan sel surya, adapun penelitian-penelitian dilakukan melalui mempertimbangkan tingkat efesiensi yang lebih besar dan harga produksi yang relative murah. Cara kerja sel surya mengikuti Prinsip Photoelectric. Prinsip ini berhubungan dengan energi dalam bentuk foton yang terdapat di dalam cahaya matahari. Sel surya terbuat dari material semikonduktor yang mengandung unsur silikon (Si). Unsur silikon ini terdiri dari dua jenis lapisan yang sensitif yakni, lapisan positif (+) dan lapisan negatif (-). Ketika foton mengenai permukaan sel surya, yang juga mengandung unsur silikon, elektron-elektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Di antara sumber energi alternatif yang saat ini banyak dikembangkan seperti turbin angin, pembangkit listrik tenaga air (hydro power) dan lain-lain, sel surya atau solar cell merupakan salah satu sumber yang cukup menjanjikan di Indonesia. Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69% dari total energi sinar matahari yang dipancarkan. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 1024 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt. Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1 persen saja permukaan bumi dengan peralatan sel surya yang memiliki efisiensi 10% maka melalui penggunaan sel surya ini sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Adapun kendala dari proses penggunaan tenaga surya di Indonesia adalah besarnya dana produksi yang dibutuhkan, kurangnya minat masyarakat untuk mengolah informasi yang ada sehingga pada akhirnya mengakibatkan rendahnya
7
tingkat pengetahuan tentang aplikasi dan perkembangan teknologi sel surya, serta rendahnya keinginan masyarakat untuk beralih dari jenis sumber energi fosil ke jenis sumber energi terbarukan. Beberapa keuntungan yang diperoleh dari penggunaan sumber energi matahari di Indonesia melalui aktivasi sel surya: 1.
Bebas polusi udara, suara, dan tidak memiliki efek radiasi yang berbahaya.
2.
Sebagai alternatif bahan bakar fosil yang bersih.
3.
Matahari memiliki persediaan sumber energi tak terbatas.
4.
Energinya dapat disimpan.
5.
Tidak meningkatkan efek Global Warming.
6.
Dapat menjangkau hingga ke pelosok daerah, karena tidak memerlukan transmisi dan transportasi energi.
7.
Biaya yang dibutuhkan dalam proses produksi dapat diperkecil dengan pemanfaatan bahan baku silikon yang banyak terdapat di sekitar perairan Jawa.
8.
Mendukung kebijakan pemerintah terkait dengan Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change (Kyoto, Japan. 16 Februari 2005) dan Perjanjian Climate Change di Nusa Dua, Bali pada tahun 2007 lalu.
9.
Melalui perawatan yang teliti, umur peggunaan sel surya ini dapat mencapai 20 tahun.
10. Dapat dibuat secara sederhana dengan system transmisi yang tidak terlalu rumit (SHS/ Solar Home System). Mengingat bahwa energi matahari merupakan jenis energi terbarukan dengan potensi besar, maka diharapkan aktivasi sel surya sebagai sumber energi sampingan dapat dimaksimalkan berkaitan dengan peningkatan devisa negara dan perbaikan sumber daya alam yang kian lama kian kritis kondisinya.
7
2.2 Pemanfaatan teknologi panel surya pada Eco-Mosque Apabila tuntutan desain harus memenuhi 100% kebutuhan listrik di Masjid Kampus UGM, maka total daya yang harus dihasilkan solar sel adalah sekitar 200 kWh. Dalam desain ini solar sel yang digunakan adalah jenis “Helios Solar Works 300W Monocrystalline Solar Panel, 7T2 Series, 7T2 300” dengan spesifikasi daya 300 Wp dan efisiensi 16.1%. Tipe ini dipilih karena dapat menghemat penggunaan ruang di Masjid Kampus UGM. Dengan asumsi dalam sehari sinar matahari efektif di sekitar Masjid Kampus UGM adalah 8 jam, maka total daya yang mampu dihasilkan oleh 1 panel surya adalah :
300 Wp X 8 hour X 16.1% = 386.4 Wh Untuk memenuhi kebutuhan minimal 200 kWh, maka jumlah minimal panel surya yang dibutuhkan adalah : 200 kWh / 386.4Wh = 518 panel minimal Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya tidak langsung digunakan, tetapi disimpan dalam baterai terlebih tahulu. Tujuan penggunaan aki disini selain untuk menyimpan energi di malam hari juga digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran. Rata-rata daya total yang dapat digunakan baterai adalah 40% dari daya simpan maksimumnya, maka daya simpan total baterai adalah : 40% = 200 kWh 100% = 100/40 X 200 kWh Daya simpan total baterai = 500 kWh Baterai yang digunakan adalah tipe SPG12445W dengan spesifikasi 12Volt 120Ah, baterai disusun secara seri sebanyak 20 buah kemudian diparalel sebanyak N kali.
7
(12 Volt X 20) X (120 Ah X N) > 500 kWh (12 Volt X 20) X (120 Ah X N) > 500 kWh 28,8N kWh > 500 kWh N > 17,36 Total minimal baterai yang dibutuhkan = 18 X 20 = 360 buah Tegangan keluaran dari baterai bersifat DC sedangkan mayoritas beban bersifat AC, karena itu diperlukan inverter. Nilai inverter DC ke AC amannya besarnya 5 kali dari total daya yang diperlukan per jam. Inverter = 5 X 200 / 24 kWh Inverter = 42 kWh
7
BAB III METODE
1. Studi Pustaka Studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan data sekunder yang akan mendukung kegiatan penelitian di lapangan. Data sekunder didapatkan dari pengumpulan isu-isu dan fakta-fakta terkait yang didasarkan pada pengalaman empiris para polisi hutan, serta sumber bacaan berupa buku dan website. 2. Peninjauan Awal Lapangan Sebelum melakukan penelitian, akan dilakukan peninjauan lapangan terlebih dahulu. Hal ini bertujuan untuk menentukan strategi yang tepat sasaran pada saat pengambilan sampel data, pembuatan serta instalasi alat. Peninjauan lapangan dilakukan di beberapa hutan dimana Polisi hutan, PERHUTANI (Perusahaan Hutan Indonesia), maupun Dinas Kehutanan meyakini bahwa lokasi tersebut merupakan titik rawan yang berpotensi terjadinya penebangan liar. Sedangkan peninjauan kedua dilakukan di salah satu wilayah hutan yang ada di Kalimantan. Lokasi kedua ini akan dijadikan tempat instalasi alat setelah data selesai diolah untuk mengamati respon sensor getaran terhadap variasi getara yang diakibatkan oleh gergaji. 3. Pengambilan Sampel Data Variabel yang akan diambil sebagai sampel data adalah rekaman getaran yang dihasilkan oleh gergaji. Data getaran ini akan digunakan juga sebagai pemicu supaya kamera bisa memotret secara otomatis. Data foto yang ada di kamera akan terhubung dengan antenna ntuk kemudian dikirimkan ke antenna penerima yang ada di pos polisi hutan.
Sampel data diambil dengan
menempatkan sebuah sensor piezoelektrik dan kamera digital di pepohonan yang ada di wilayah perhutanan. Selain sampel data langsung, Database foto penebang legal juga akan digunakan. Hal ini bertujuan untuk membuktikan apakah foto yang sudah ada di database Polisihutan benar-benar sesuai dengan data yang dikirim oleh kamera yang dipasang di wilayah hutan. 4. Pengolahan Sinyal Audio
8
Setelah data didapatkan, dilakukan pengolahan sinyal dari variable data tersebut menggunakan software akustik. Beberapa software yang digunakan dalam gagasan ini adalah ADOBE AUDITION dan RTA (Real Time Analyzer). Hasil dari pengolahan sinyal audio berupa beberapa sampel Y frekuensi. Hasil pengolahan sinyal ini akan digunakan sebagai set point dalam menentukan nilai frekuensi yang tepat untuk kamera supaya bisa memotret secara otomatis.
Gambar. 3.1 Pengolahan Audio Menggunakan Software Adobe Audition 5. Perancangan Kit Pemantauan Sederhana Kit pemantauan yang dirancang ini cukup sederhana di mana hanya memberikan keluaran atau
actuator berupa data foto yang akan dikirim
menggunakan antenna UHF (Ultrasonic High Frequensi) dan pengirimannya diatur menggunakan sistem pewaktu untuk terus mengirim data pada rentang waktu tertentu. 6. Instalasi Alat Instalasi alat dilakukan pada wilayah hutan rawan penebangan liar. Instalasi dilakukan dengan
memasang
beberapa kit pemantauan
(sesuai
kebutuhan) yang berisi sensor piezoelektrik, kamera, antenna penerima/antenna receiver (Rx), antenna pengirim/antenna transmitter Tx, dan PC dengan software Adobe Audition.
. Fungsi alat ini dimaksudkan untuk menyimpan dan
mengirimkan data sehingga kasus penebangan liar dapat diminimalisir. 7. Pemantauan Penebangan liar Berbasis Kamera dan Sensor Piezoelektrik Untuk mendapatkan data frekuensi kegiatan penebangan, maka dilakukan pemantauan visual menggunakan kamera dan sensor piezoelektrik yang dipasang di beberapa pohon yang ada di hutan. kamera diinstall dan dihubungkan dengan sensor dan antena yang telah disinkronkan ke dalam perangkat komputer sehingga
9
dapat dilakukan perekaman gambar/foto selama rentang waktu tertentu. Foto ini akan disimpan secara otomatis sehingga bisa dibandingkan dengan database foto penebang ilegal. Flow chart pelaksanaan
10
BAB IV PEMBAHASAN
Luasnya hutan di Indonesia yang tidak diimbangi dengan jumlah sumber daya manusia penjaga atau polisi hutan yang kurang menyebabkan pengawasan hutan tidak maksimal. Dari pengawasan yang tidak maksimal tersebut menyebabkan banyak terjadi kerusakan dan penurunan hasil hutan. Salah satu masalah utma akibat terjadinya kerusakan hutan adalah adanya aktfitas penebangaan liar yang terjadi secara berlebihan. Solusi yang dilakukan pemerintah untuk mengawasi hutan dari penebangan liar sudah banyak dilakukan tetapi hasilnya kurang optimal dan masih saja terjadi penebangan liar setiap tahunnya. Untuk memberikan solusi yang tepat dalam menangani penebangan liar maka diperlukan solusi dari segi teknologinya. Maka dari itu perlu adanya suatu sistem yang dapat mengawasi keadaan hutan yang datanya secara otomatis dapat dikirimkan ke pos polisi hutan. Dari masalah penebangan liar yang terjadi dan belum adanya solusi yang tepat dalam mengatasinya penulis ingin memberikan solusi suatu sistem yang dapat mengawasi keadaan hutan yaitu dengan sensor Peizoelectric berbasis gelombang akustik. Gambar berikut ini merupakan blok diagram yang akan diterapkan dalam memantau terjadinya illegal logging :
Modem
Aktuator
Gambar. 4.1 Blok diagram remote station (stasiun pemantauan lapangan) Fenomena getaran yang diakibatkan oleh gergaji atau alat penebang pohon akan dirasakan oleh sensor. Output dari sensor tersebut berupa tegangan yang akan masuk ke pre-amplifier dan amplifier (untuk proses penguatan sinyal atau daya) sehingga output yang dihasilkan oleh sensor akan lebih besar. Setelah itu sinyal akan diproses pada sinyal conditioning, hal ini bertujuan untuk
11
memanipulasi suatu sinyal agar sinyal tersebut memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan proses selanjutnya. Kemudian setelah sinyal diproses akan masuk ke mikro prosesor yang terhubung dengan HT dan antena. Informasi yang dihasilkan oleh sensor akan menjadi inputan aktuator (kamera) sehingga kamera akan secara otomatis mengambil gambar yan tertangkap.
Gambar. 4.2 Blok diagram Base station (stasiun penerimaan data) Data yang diterima oleh antena akan diproses oleh modem (modulasi demodulasi/TCM3105). Modem berfungsi untuk melakukan proses pengalihan sinyal gelombang menjadi sinyal digital. Sinyal digital tersebut akan masuk ke mikro prosesor supaya diolah dan bisa dibaca oleh komputer dengan bantuan interface (RS232). Sensor merupakan perangkat yang menerima dan menanggapi sinyal dimana inputan dari sensor merupakan fenomena alam seperti cahaya, suara, gerakan dan getaran. Sensor Piezoelectric mengandung bahan yang mengeluarkan muatan listrik ketika mendeteksi perubahan tekanan. Dari obyek ke sensor rentan adanya sinyal noise (suatu sinyal gangguan yang bersifat akustik, elektris maupun elektonik yang ada dalam suatu sistem dan bukan merupakan sinyal yang diinginkan), sehingga dalam sistem ini menggunakan sangkar faraday (cara untuk mengisolasi gelombang elektromagnetik) supaya dapat mengisolasi sinyal yang dianggap noise. Sensor ini memiliki cara kerja yang sebanding dengan inputnya atau sebanding dengan seberapa besar sensor ini terdeformasi, cara kerja sensor ini dapat di lihat pada gambar 4 di bawah ini :
12
Gambar. 4.3 Cara Kerja Vibration Sensor Semakin besar tekanan atau deformasi yang diterima sensor tersebut, dapat menghasilkan output tegangan yang berubah-ubah. Remote station dipasang pada pohon yang masih muda, agar perubahan getaran yang diakibatkan oleh gergaji benar-benar dapat terbaca oleh sensor vibration. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi suara tebangan atau gergajian dan dihubungkan langsung ke kamera dengan menggunakan censhaw maka alat ini akan langsung memotret secara otomatis sesuai sumber suara yang dapat dideteksi alat ini.
Foto yang ada dikamera akan akan mengalami proses
pengolahan sinyal yang terhubung dengan antenna transmitter (antenna pengirim/Tx). Pengiriman data menggunakan gelombang radio pada frekuensi tertentu (tergantung wilayah dan izin ORARI-Organisasi Amatir Radio Indonesia daerah setempat) dan akan di terima oleh antenna receiver yang ada di base station.
Antena penerima (Rx) akan terhubung dengan computer yang akan
menampilkan data foto dan getaran.
Anatara Tx dan Rx harus mempunyai
frekuensi yang sama. Data foto yang diterima dapat dilihat dengan menggunakan software mix-W dengan mode SSTV (SLOW-SCAN TELEVISION), data foto yang diterima akan dicocokan dengan database foto penebang yang resmi sehingga dapat diketahui siapa yang melakukan penebangan (ARRL, 2011). Sementara untuk data getaran dapat menggunakan software Adobe Audition dan dapat diolah sehingga dapat bermanfaat untuk penelitian selanjutnya. Karena remote station jauh dari sumber listrik, maka sumber energi sistem menggunakan solar panel yang ditempatkan di atas pohon. Karena data getaran harus diinformasikan secara aktual, maka sumber energi harus 24 jam. Untuk itu, digunakan baterai sebagai penampungan energi listrik berlebih dari panel surya saat siang hari.
13
Gambar. 4.4 Tampilan data foto yang akan diterima di Base station
Gambar. 4.5 Tampilan data getaran yang akan diterima di Base station
Rangkaian sensor
Kamera
HT
Antena
Piezoelectric
Gambar. 4.6 Alat Transmiter
Antena
HT
TCM 3105
Gambar. 4.7 Alat Receiver
RS 232
Komputer
14
Data getaran yang kita peroleh dari remote station dapat kita olah menjadi data exel yang kemudian dapat diolah untuk mengetahui karakteristik dari kegiatan penebangan secara illegal dan legal.
15
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Early warning system berbasis gelombang akustik dan sensor piezoelectric dapat meminimalisir kegiatan illegal logging. Sehingga produktifitas hasil hutan tidak mengalami penurunan dan ekosistem di hutan akan terjaga. Selain meminimalisir illegal logging penjaga atau polisi hutan akan terbantu pekerjaannya karena dapat memantau keadaan hutan hanya dengan melihat data di base station tanpa harus berkeliling kawasan hutan setiap harinya. Sistem ini sekaligus dapat mengatasi pembohongana apabila ada oknum penebang liar yang bekerja sama dengan penjaga hutan agar dapat diberikan izin dalam menebang pohon. Pengaplikasian sistem early warning berbasis gelombang akustik dan sensor piezoelectric menjadi solusi untuk menjaga kawasan hutan sehingga hutan dapat dikelola dengan baik dan optimal. 5.2 Saran 1. Keberlangsungan penerapan sistem ini dibutuhkan dukungan dari pemerintah daerah, pemerintah pusat khususnya PERHUTANI, polisi hutan dan ORARI supaya kawasan hutan di Indonesia yang tersebar di berbagai daerah dapat terlindungi dan lestari serta terbebas dari kegiatan illegal logging. 2. Sistem ini merupakan tahap awal untuk meminimalisir adanya illegal logging di darat. Perkembangan selanjutnya dari sistem ini yaitu dapat membedakan frekuensi getaran antara legal logging dan illegal logging sehingga diharapkan nantinya dapat tercipta sistem baru yang dapat mendeteksi illegal logging yang berbasis frekuensi getaran tidak hanya di darat tetapi juga di perairan. 3. Diperlukan adanya perawatan terhadap sistem ini supaya dapat terhindar dari kerusakan dan dapat digunakan dalam waktu yang lama.
DAFTAR PUSTAKA
Albest, Paul Malvino. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika. Alqadrie, I.S., Ngusmanto, Budiarto, T. dan Erdi. 2002. Decentraliztaion policy of forestry sector and their impacts on sustainable forests and local livelihoods in district Kapuas Hulu, West Kalimantan. Cifor, Bogor, Indonesia dan Universitas Tanjung Pura, Pontianak, Kalimantan Barat, Indonesia. Anonim. 2011. The ARRL Handbook for Radio Communications. USA: ARRL Fraden, Jacob. 2010. Hanbook of Modem Sensors fourh edition. London: Spinger New York Heidelberg Dordreeht. http://www.id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2287292-pengertian-sensor/ http://www.arifapek.blogspot.com/2011/12/v-behaviorurldefaultvmlo.html http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=rumus+piezoelektrik&source=web&c d=5&cad=rja&ved=0CEUQFjAE&url=http%3A%2F%2Ffisikainstrumentasiukm. files.wordpress.com%2F2011%2F10%2Fksk-
viii
LAMPIRAN
Biodata Ketua Nama Lengkap
: Aris Maulana
Tempat, tanggal lahir : Balikpapan, 25 September 1992 NIM
: 10/301116/TK/36816
Jurusan/Universitas
: Teknik Fisika/ Universita Gadjah Mada
Alamat Rumah
: JL Wakhid hasim no.17-19
Pengalaman Organisasi
:
1. Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknik UGM 2. Keluarga Pelajar Mahasiswa Balikpapan 3. Keluarga Mahasiswa Teknik Fisika (KMTF) Karya Ilmiah yangpernah ditulis
:
Prestasi yang pernah diraih :
Biodata Anggota 1 Nama Lengkap
: Atika Nurul Hidayah
Tempat, tanggal lahir : Sleman, 1 Desember 1992 NIM
: 10/302407/TK/37350
Jurusan/Universitas
: Teknik Fisika/ Universita Gadjah Mada
Alamat Rumah
: Godean
Pengalaman Organisasi
:
1. Keluarga Mahasiswa Sentra Energi UGM 2. Cendikia Teknika Fakultas Teknik UGM 3. Keluarga Mahasiswa Teknik Fisika (KMTF) Karya Ilmiah yangpernah ditulis 1. Evaluasi
solar
: water
pumping
system
di
Panggang,
Gunungkidul. Prestasi yang pernah diraih : 1.
PKM Dikti didanai 2012
2.
PKM Dikti didanai 2013
3.
Finalis Mandiri Young Technopreneurship 2013
ix
Biodata Anggota 2 Nama
: Ressy Jaya Yanti
Tempat, tanggal lahir : Pandeglang, 26 Januari 1993 NIM
: 10/300984/TK/36743
Jurusan/Universitas
: Teknik Fisika/Universitas Gadjah Mada
Alamat
: Pogung Dalangan Sinduadi Mlati Sleman
Pengalaman Organisasi
:
1. Keluarga Mahasiswa Bidik Misi UGM 2. Lembaga Penelitian dan Kajian Teknik Aplikatif (LPKTA) Fakultas Teknik UGM 3. Keluarga Mahasiswa Teknik Fisika (KMTF) 4. Ikatan Mahasiswa Teknologi Instrumentasi Teknik Fisika
Karya Ilmiah yang pernah ditulis 1.
:
Karakterisasi perilaku dan irama bunyi burung walet Menggunakan variasi frekuensi untuk perancangan Elektronik kit pemanggil burung walet berbasis pengontrol audio otomatis (Finalis Program Kreativitas Mahasiswa Bidang Penelitian).
2.
BEP (Bio Energi Pedesaan) : Upaya Pemenuhan Energi Alternatif secara SwadayaMasyarakat
Desa
Pangpajung
melalui Produksi Biogas dan Pupuk Organik dari Kotoran Hewan Ternak (Finalis Program Kreativitas Mahasiswa Bidang Pengabdian Masyarakat). 3.
Pembuatan Sistem Elektronik Kit Pemanggil Burung Walet Untuk Rumah Walet Di Daerah Kabupaten Kulonprogo.
4.
Telemonitoring Kondisi Jembatan Untuk Deteksi Dini Kerusakan
Struktur
Berbasis
Sensor
LVDT
Dan
Thermocouple. 5.
Getah Batang sirsak sebagai Obat Sakit pada Gigi Berlubang.
6.
Early Warning System Untuk Mendeteksi IllegaL Logging Berbasis Gelombang Akustik dan Sensor Piezoelectric.
ix
Prestasi yang pernah diraih : 1. PKM-M Dikti didanai 2013 2. PKM-P Dikti didanai 2013 3. Surveyor Road Map PLN DIY Jateng 2012-2-13 4. Juara II Lomba Karya Tulis Mahasiswa Tingkat Nasional (INOVASI UNHAS 2013)
ix
x
SCAN KTM
xi
