Dalam eksplorasi kami terhadap lanskap energi global yang terus berkembang. Kami menyadari pentingnya pergeseran menuju sumber energi yang berkelanjutan, yang terdorong karena keharusan untuk mengurangi emisi karbon. Pembangkit listrik hibrid terbarukan telah muncul sebagai jalan yang menjanjikan untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat akan energi yang bersih. Namun, distribusi energi yang efektif dari berbagai sumber ini menghadirkan tantangan yang berat, karena sifat operasinya yang rumit.

Sistem pemantauan kabel konvensional sering kali bergulat dengan keterbatasan yang melekat. Keterbatasan tersebut, seperti prosedur pemasangan yang rumit, biaya yang terlalu tinggi, dan kendala fleksibilitas penempatan sensor. Sebaliknya, usulan sistem telemetri sinyal jaringan radio bisa menawarkan banyak keuntungan. Dengan meniadakan kebutuhan akan infrastruktur kabel yang ekstensif. Sistem ini memberikan kebebasan untuk pemosisian sensor yang dapat disesuaikan sekaligus merampingkan jadwal pemasangan. Selain itu, arsitektur nirkabel dari sistem ini memfasilitasi pemantauan parameter beban tanpa gangguan di seluruh pembangkit listrik. Sehingga memudahkan deteksi anomali atau ketidakefisienan secara cepat.

Tujuan utama dari penelitian kami terletak pada keampuhan usulan sistem pemantauan dalam mengoptimalkan distribusi energi dan meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan. Melalui studi kasus pada pembangkit listrik tenaga hibrida terbarukan. Kami berusaha untuk menggali potensi sistem telemetri IoT, dan menguji kemampuan sistem tersebut untuk memperkuat keberlanjutan dan keampuhan operasional pembangkit listrik tersebut.

Analisa

Dalam penelitian ini, kami secara garis besar menguraikan tahapan metodologis ke dalam tiga fase: desain perangkat keras, desain firmware, dan desain aplikasi seluler. Pertama, tahap desain perangkat keras meliputi skema dan koneksi elektrik, tidak termasuk integrasi dengan basis data. Selanjutnya, fase desain firmware melibatkan pemanfaatan bahasa pemrograman C++ untuk mengembangkan dan menyempurnakan arsitektur firmware. Terakhir, fase desain aplikasi seluler mencakup pembuatan antarmuka pengguna untuk aplikasi seluler, pengambilan data dari basis data, dan visualisasinya di dalam UI.

Kerangka kerja operasional sistem ini mencakup akuisisi parameter kelistrikan dari setiap jaringan beban oleh masing-masing perangkat PZEM. Parameter ini kemudian dikirim ke mikrokontroler ESP32 melalui protokol komunikasi serial. Selanjutnya, data pemantauan mengalami pemrosesan, visualisasi pada modul layar LCD, dan penyimpanan realtime database. Aplikasi seluler mengambil data yang tersimpan ini dari basis data untuk ditampilkan dalam aplikasi atau UI.

Implementasi

Dalam penelitian kami, kami menyusun implementasi ke dalam beberapa komponen utama: desain sistem kelistrikan perangkat keras, desain firmware, dan desain aplikasi Android. Mengenai desain sistem kelistrikan perangkat keras. Tujuan kami adalah untuk mengintegrasikan semua komponen untuk konstruksi perangkat, termasuk perencanaan, perancangan, dan pengujian. Kami melakukan pembacaan PZEM-004T melalui komunikasi serial perangkat keras dengan ESP32, memanfaatkan Serial2. Setiap pin akan menghubungkan pemancar (TX) PZEM-004T ke pin IO 17 ESP32. Sedangkan pin penerima akan menghubungkan (RX) setiap PZEM dengan cara yang sama. Parameter tegangan akan kami ukur dengan koneksi langsung ke jaringan beban 220V, dilengkapi dengan pengukuran arus menggunakan trafo arus (CT).

Beranjak ke desain firmware, kami menguraikan operasi firmware, mulai dari inisialisasi perangkat keras, pin I/O, dan pustaka yang desain perlukan. Selanjutnya, setiap sensor mengalami pengkondisian dan pengoperasian. Setelah mendapatkan nilai tegangan dan arus, ESP32 menghitung parameter beban listrik tambahan. Terakhir, hasilnya ditampilkan pada layar LCD dan dikirim ke database dengan pengenal unik.

Untuk desain aplikasi Android, kami menggunakan platform MIT App Inventor untuk membuat antarmuka pengguna, yang menampilkan berbagai distribusi beban yang dipantau. Setelah proses pemilihan, aplikasi akan berlanjut ke halaman berikutnya yang menampilkan nilai daya (kW) dan arus (A) dalam antarmuka berbasis pengukur. Bersama dengan parameter lain, seperti tegangan (V), energi (kW), frekuensi (Hz), dan faktor daya dalam format yang disederhanakan dan mudah ditafsirkan.

Pembahasan

Beralih ke hasil dan pembahasan, kami melakukan tes pengukuran tegangan dan arus untuk menilai kinerja sistem. Grafik kalibrasi tegangan menggambarkan hubungan antara nilai tegangan yang terukur dan nilai tegangan yang sebenarnya untuk setiap perangkat PZEM, yang menunjukkan berbagai tingkat akurasi dan presisi. Sebagai contoh, persamaan kalibrasi untuk PZEM 1 adalah y = 0,3579x + 148,2282 dengan kesalahan rata-rata 0,44V dan Mean Absolute Percentage Error (MAPE) sebesar 0,1899.

Demikian pula, keakuratan dan keandalan pembacaan arus dari setiap perangkat PZEM, menyoroti persamaan kalibrasi masing-masing, kesalahan rata-rata, akurasi (MAPE), dan presisi. Sebagai contoh, PZEM 1 menunjukkan persamaan kalibrasi y = 0.0133x + 225.9233, dengan kesalahan rata-rata 0.52V dan MAPE 0.2263.

Selain itu, kami mengevaluasi efisiensi transmisi data ke Firebase Realtime Database. Pengujian kami menunjukkan pengunggahan data yang cepat, hanya membutuhkan waktu 8 mikrodetik untuk kumpulan data 100 byte dengan kecepatan Wifi 100 Mbps . 

Informasi detail dari riset ini terdapat pada tulisan kami di: 

https://ieeexplore.ieee.org/document/10455928

https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85187801877&origin=resultslist

BACA JUGA: Kepatuhan ODHA Terhadap Terapi ART