bab i pendahuluan 1.

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.