i

Tenaga Surya, Angin dan Arus Sungai Sebagai Sumber Pembangkit Listrik

Pada Rumah Apung di Indonesia Berbasis Smart House System

Diusulkan Oleh :

Putri Widya Sari Tama (061330320231)

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2015

i

LEMBAR PENGESAHAN

1. Judul Karya Tulis Ilmiah : Tenaga Surya, Angin, dan Arus Sungai

Sebagai Sumber Pembangkit Listrik Rumah

Apung di Indonesia Berbasis Smart House

System

2. Penulis

a. Nama Lengkap : Putri Widya Sari Tama

b. NIM : 061330320231

c. Jurusan : Teknik Elektro

d. Program Studi : Teknik Elektronika

e. Perguruan Tinggi : Politeknik Negeri Sriwijaya

Palembang, 01 April 2015

Menyetujui,Ketua Jurusan Bahasa Inggris Penulis

(Ir. Ali Nurdin,M.T.) (Putri Widya Sari Tama)NIP.196212071991031001 NIM.061330320231

Pembantu Direktur III Dosen PendampingPoliteknik Negeri Sriwijaya

Ir. Irawan Rusnadi, M.T.) (Masayu Annisa,S.T,M.T.)NIP.196702021994031004 NIP.197012281993032001

iii

SUMMARY

Float house is a traditional house which is coming from Sumatera Selatan.

Unfortunately, in government’s opinion, the existance of this house will distrub

the beauty and the neatness of this city. Even Netherland can optimize the

function of float house as primary tourism sector. Because of that, modification

and innovation in technology are really needed for giving progress and changing

float house in Sumatera Selatan be superior. Problems from the electricities’s

supply from the houses in land, also the using of generator setting (genset) is

really extravagant and destruct the environmant. So, using alternative energy can

solve the problem of global warming which is caused by using energy fossil.

Float house will combine surya energy, wind energy and flow river as

generator to produce the electricities. Each energy can give input to controller

(relay) which have been programmed by microcontroller ATMega 16 (a form of

Integrated Circuit). This controller will turn off the generator when the power

(voltage) has been full from all energies. But when there is decreasing the power,

energy that has the biggest power will supply to the controller.

This float house has as a base of sensor to create easier for human. There

are many circuits, such as laundry automatic, fire alarm, and curtain system

automatic. This circuit has function as security if the house is burned and as a

control to save more consumption of electricities. It will work automatically.

These circuits use light sensor (LDR), liquid sensor, and temperature sensor

(thermistor).

For laundry automatic circuit, if water touch the liquid sensor and the sky

change to be darker, it will activate the circuit to move the canopy. When the

canopy is moving forward, it will close the laundry. And when the canopy is

moving backward, so the laundry will get light from the sun. This circuit also use

2 switchs to give the limitation from the moving this canopy, first switch is in

front of the canopy and second switch is behind of the canopy.

iii

After that, for fire alarm. If the temperature inside house has reached to the

minimum temperature that has been set, so it will be detected by the thermistor as

temperature sensor to activate the circuit. Firstly, this circuit will produce sound

(siren), then the smoker detector will discharge the water to watering the fire.

Here, sound has function as a signal to human, and smoker detector has function

to turn off the fire.

Then, for curtain system automatic circuit has function to control the lamp,

whether it is turn off or turn on. It will be used 2 LDR (light sensor). First LDR

will be placed in front of the wall from this float house, second LDR will be

placed on the pole of this float house. When first LDR get the sunlight, it will

activate the circuit to move motor then open the curtain. When the curtain is open,

second LDR will detect the sunlight. Directly, it will also activate the circuit to

turn off the lamp. Indirectly, it will save the consumption of electricities.

v

KATA PENGANTAR

Dalam penyelesaian karya ilmiah ini, penulis banyak mengalami kesulitan,

terutama disebabkan oleh kurangnya ilmu pengetahuan yang menunjang. Namun,

berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, akhirnya karya ilmiah ini

dapat terselesaikan dengan cukup baik dan tepat pada waktunya. Karena itu, pada

kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T sebagai Ketua Program Studi Teknik

Elektronika yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada

penulis,

2. Ibu Masayu Annisa, S.T., M.T sebagai Dosen Pembimbing yang telah

memberikan arahan, petunjuk, dan saran selama percobaan berlangsung

serta penyusunan karya ilmiah ini,

3. Orang Tua penulis yang telah memberikan dukungan dan membiayai

pendidikan penulis sampai saat ini,

4. Seluruh keluarga dan kepada semua pihak yang telah turut memberikan

bantuan.

Penulis sadar, sebagai seorang mahasiswa yang masih dalam proses

pembelajaran, penulisan karya ilmiah ini masih banyak kekurangannya. Oleh

karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat

positif, guna penulisan karya ilmiah ini.

Palembang, April 2015

Penulis,

v

DAFTAR ISI

hal

Halaman Sampul........................................................................................... i

Kata Pengantar............................................................................................... ii

Daftar Isi ........................................................................................................ iii

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 Deskripsi Produk................................................................................ 3

2.1. Deskripsi Pembangkit........................................................................ 3

2.2. Deskripsi Sistem Kendali ................................................................. 3

2.3. Deskripsi Keseluruhan Smart House System.................................... 3

BAB III Hasil Dan Pembahasan.................................................................... 4

3.1. Cara Kerja Pengombinasian Tenaga Surya, Angin dan Arus Sungai

Sebagai Pembangkit Listrik............................................................... 4

3.2. Proses Pengaplikasian Smart House System pada rumah apung....... 8

BAB IV Kesimpulan dan Saran.................................................................. 10

4.1. Kesimpulan..................................................................................... 10

4.2. Saran............................................................................................... 10

8

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang memiliki kondisi geografis dan letak

astronomis yang strategis, yang menyebabkan Indonesia kaya dengan tanah subur

dan keanekaragaman hayati yang dimilikinya. Selain itu, tidak dapat dipungkiri

pula bahwa Indonesia merupakan negara perairan, dimana terdapat sekitar 5590

buah sungai yang tersebar di seluruh wilayah. (Sumber : http://www.ampl.or.id/).

Sungai memiliki peranan penting dalam kemajuan bangsa. Sumatera

Selatan sebagai salah satu provinsi di Indonesia yang terkenal dengan kekuatan

maritim yang dimiliki oleh Kerajaan Sriwijaya hingga dapat menaklukan hampir

seluruh wilayah ASEAN pada zaman dahulu, yang terletak di pinggiran sungai

Musi.

Tidak hanya itu, sekarangpun sungai Musi memiliki peranan penting

dalam kehidupan masyarakatnya. Terbukti dengan adanya pemukiman di sekitar

sungai ataupun rumah apung yang terapung di atas sungai musi, dimana akan

memudahkan mobilisasi dari setiap aktivitas masyarakat sekitarnya.

Namun sayang, keberadaan rumah apung yang merupakan ciri khas

tersendiri bagu masyarakat Sumatera Selatan, sempat dianggap sebagai

perumahan kumuh yang menganggu keindahan tata kota, yang membuatnya

sempat akan disingkirkan. Padahal, keberadaan dari rumah rakit tersebut dapat

mendongkrak sektor pariwisata seperti yang terjadi di Belanda. Seharusnya rumah

apung tersebut memiliki desain dengan membawa tampilan adat masing-masing

daerah, yang dapat digunakan sebagai restoran, hotel maupun museum yang

menceritakan sejarah dari bangunan ini yang tentunya akan meningkatkan

pendapatan secara ekonomi bagi masyarakat dan pemerintah.

Rumah apung ini biasanya mendapatkan supply listrik yang bersumber

dari genset yang diisi dengan solar. Terkadang pula untuk mendapatkan pasokan

listrik, harus menyupply dari daratan, tetapi tidak memanfaatkan sumber energi

yang ada disekitarnya.

Sungguh ironis, melihat daerah sungai yang memiliki banyak sumber

energi disekitarnya, dimulai dari angin, matahari (surya) dan arus sungai yang

dapat dikombinasikan yang tentunya dapat dijadikan sebagai pembangkit listrik

yang memberikan manfaat bagi masyarakat. Selain itu, pada rumah apung dapat

dipasang suatu sistem pengendali berbasis sensor yang dinamakan dengan smart

house system. Tertarik pada permasalah tersebut, penulis membuat karya tulis

yang berjudul “Tenaga Surya, Angin dan Arus Sungai Sebagai Sumber

Pembangkit Listrik Pada Rumah Apung di Indonesia Berbasis Smart House

System.”

1.1. Rumusan Masalah

Beberapa hal yang akan dibahas pada karya tulis ini, diantaranya:

a. Bagaimana cara kerja dari pengombinasian surya, angin dan arus

sungai sebagai pembangkit listrik?

b. Bagaimana pengaplikasian dari smart house system pada rumah

apung?

1.2. Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan karya ilmiah ini adalah sebagai mengetahui potensi

energi yang terdapat di sungai, serta cara kerja dari pengombinasian tiga

pembangkit listrik dan pengaplikasian dari smart house system pada rumah apung.

1.3. Manfaat Penulisan

Manfaat dari karya ilmiah ini adalah sebagai wadah aspirasi penulis guna

mengembalikan kesadaran masyarakat terhadap energi terbarukan.

8

BAB II

DESKRIPSI PRODUK

2.1. Deskripsi Pembangkit

Pembangkit ini menggunakan sistem kendali beberapa generator motor DC

dengan cara otomasisasi yang dioperasikan melalui jaringan komputer untuk

menghidupkan conveyor melalui program visual basic. Pada sistem ini juga

menggunakan mikrokontroller ATMega 16 berupa IC yang dapat diprogram. Saat

tombol on pada visual basic diklik, maka mikrokontroller ini akan menerima

perintah berupa komunikasi serial sehingga mikrokontroller yang dikoneksikan

dengan komputer akan bekerja menggerakkan motor DC secara bergantian. Saat

energi dari tenaga surya telah habis, maka listrik tersebut akan mendapatkan

supply listrik dari tenaga bayu (angin), namun saat energi tenaga bayu (angin)

juga habis, maka listrik juga akan langsung tersupply dari tenaga arus sungai.

Dapat diketahui bahwa pembangkit dari tenaga arus sungai selalu dapat

memproduksi energi listrik. Namun, tenaga arus sungai akan berhenti menyupply

listrik saat kecepatan angin mendapat kecepatan arus minimum (arus maksimum

mencapai 0.9 m/s dan kecepatan minimum 0 m/s pada muara sungai musi).

2.2. Deskripsi Sistem Kendali

Sistem ini bekerja secara otomatis, dengan menggunakan inputan sensor

dari matahari dan juga suhu panas (api). Sebagai aktivator dari rangkaian sistem

kendali ini penulis menggunakan tegangan AC sebesar 220volt yang diterima oleh

trafo dan menyalurkannya ke masing-masing rangkaian. Sebelumnya, rangkaian

tersebut tidak akan bekerja apabila rangkaian tersebut tidak menerima inputan

seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya.

2.3. Deskripsi Keseluruhan Smart House System

Rumah ini dapat digunakan sebagai restoran, hotel, maupun museum yang

berfungsi sebagai penunjang sektor pariwisata kota. Saat menggunakan

pembangkit surya, membutuhkan biaya sekitar 2 juta rupiah (1 panel surya

17volt), sedangkan saat menggunakan teknologi mikro turbin membutuhkan

biaya sekitar 6 juta rupiah dan juga menggunakan teknologi arus sungai seharga

20 juta rupiah (20 rumah) dengan kapasitas energi yang dihasilkan sebesar 50-

100watt. Biaya awal yang diestimasikan cukup murah, terlebih lagi pemerintah

juga ikut memasok dana karena seperti yang diketahui bahwa rumah ini

menggunakan konsep kota.

Estimasi biaya per-rangkaian seharga 30 ribu, dan digunakan sebanyak 4

rangkaian yang berarti totalnya seharga 120 ribu rupiah. Harga rangkaian ini

diluar dari output yang diberikan oleh rangkaian itu sendiri. Misalkan, mesin

alarm kebakaran, harga dari smoke detector berbeda dengan harga rangkaiann

yakni seharga Rp115.000,00.

Guna meningkatkan pendapatan dari rumah apung ini sebagai salah satu

sektor pariwisata kota, desain dari rumah ini akan mengambl konsep dari daerah

palembang khususnya. Dimana akan menggunakan corak songket dengan warna

emas sebagai ciri khas dari kesultanan darussalam. Rumah ini juga tidak akan

terkendala dengan adanya banjir yang biasanya menjadi masalah tersendiri

khususnya bagi perumahan di pusat kota.

8

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Cara Kerja Pengombinasian Tenaga Surya, Angin dan Arus Sungai

Sebagai Pembangkit Listrik

Gambar 3.1. Skema Rancangan Pengombinasian Pembangkit Surya, Arus Sungai dan

Bayu (Angin)

Sinar matahari yang digunakan sebagai pembangkit listrik menggunakan

panel surya, solar charge controller, aki, dan inverter. Panel surya berfungsi

sebagai pengubah energi matahari menjadi energi listrik. Sinar matahari memiliki

foton yang dapat menghasilkan listrik. Foton beserta sinar lain akan ditampung di

panel surya, yang menyebabkan foton tersebut menabrak elektron yang

sebelumnya berada di panel surya. Elektron ini akan lepas (tereksitasi) bergerak

menjadi arus listrik.

Inverter

Controller (Relay)

Battery/AKI

Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit Listrik Tenaga Arus Sungai

Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (Angin)

Gambar 3.2. Skema sollar system pada rumah tangga

Kemudian solar charge controller pengontrol proses pengisian daya pada

penyimpan daya (battery bank/aki), yang berasal dari panel surya ke aki muatan

dan pengosongan listrik dari aki ke beban. Karena apabila daya pada aki yang

sudah terisi penuh tetap terisi, maka akan memperpendek usia aki tersebut. Atau

dapat juga digunakan charger konvensional yang bekerja secara otomatis saat

charger konvensional hidup maka koneksi aki dan panel surya ke controller akan

putus, ini dapat bekerja otomatis karena dipasang relay.

Aki berfungsi sebagai penyimpan daya, karena energi listrik yang

dihasilkan akan dipakai pada untuk daya pada malam hari. Sedangkan inverter

(pembalik) berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang berasal dari panel surya

menjadi tegangan AC. Satu panel surya mampu menghasilkan energi maksimal

sebesar 17volt, sedangkan tegangan listrik yang dibutuhkan di rumah sebesar

220volt. Oleh karena itu, digunakan rangkaian pembangkit untuk menaikkan

tegangan sehingga satu panel surya cukup untuk menjadi pembangkit.

Pada rumah apung ini juga dapat dipasang pembangkit listrik arus sungai.

Pembangkit ini memiliki keadaan yang lebih stabil, karena tidak dipengaruhi

cuaca. Selain itu, arus sungai juga memiliki aliran yang tetap dan tidak banyak

mengalami perubahan selama ratusan tahun. Berat jenis yang dimilikinya juga

lebih berat daripada udara, sehingga dapat menghasilkan energi yang lebih besar.

Densitas energi angin 830x lebih kuat, sehingga dapat memperkecil ukuran turbin

yang digunakan.

7

(a) (b)

Gambar 3.3. (a). Hasil desain pembangkit yang menggunakan duct (b). Rotor turbin

berputar di dalam duct

Pembangkit listrik arus sungai ini menggunakan duct sebagai pemercepat

aliran, yang dapat juga diaplikasikan di sungai yang mempunyai kecepatan arus

sekitar 2,5m/dt. Penggunaan duct akan berpengaruh pada semakin besarnya

tenaga untuk menghasilkan listrik. Sehingga akan membuat desain dari rotor

semakin kecil, yang juga kan menghemat biaya produksi.

Cara kerja dari pembangkit arus sungai ini ialah dengan mengubah arus

kinetik sungai yang dialirkan ke rotor untuk menggerakkan motor yang berada di

gearbox, yang kemudian dialirkan menuju generator. Pada generator inilah yang

akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Selain itu, digunakan juga

turbin angin yang berfungsi sebagai pembangkit listrik angin. Batas kecepatan

angin yang dapat digunakan adalah angin kelas 3 sebagai batas minimum dan

angin kelas 8 sebagai batas maksimum.

(a) (b)Gambar 3.4. (a) Sketsa turbin angin (b) Mikro Turbin Angin

Cara kerja dari pembangkit ini yaitu, blade (baling-baling) yang akan

berinteraksi secara langsung dengan angin untuk memutar turbin. Kemudian

diteruskan untuk memutar rotor pada generator. Generator inilah yang akan

mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, dengan mengubah torsi denagn

kecepatan putar rotor dari baling-baling menjadi nilai tegangan (v) dan arus (i).

Sedangkan fiin (ekor) akan mengarahkan turbin angin agar menghadap pada

arahan angin.

Kemudian controller, yang berfungsi sebagai alat konversi AC ke DC dan

juga sebagai kontrol tegangan masukan dari generator agar distabilkan sebelum

disimpan ke aki. Setelah itu, aki sebagai media penyimpan energi listrik, yang

bekerja saat aki sebagai beban dan sumber energi yang berasal dari generator

(charging), dan juga baterai dapat menjadi sumber energi untuk pengisian beban

yang lain (discharging).

3.1. Proses Pengaplikasian Smart House System Pada Rumah Apung

Gambar 3.5. Skema Sistem Pengendali Smart House System

Smart House System merupakan sebuah rumah cerdas yang memiliki

sistem kerja otomatis yang menggunakan sensor sebagai pengendali rumah

tersebut. Pada rumah apung ini, digunakan sistem pengendalian berbasis sensor.

Sensor yang digunakan meliputi sensor suhu, sensor LDR (Light Dependent

Resistor) dan sensor air.

AKTIVATOR

Sistem Kendali Rumah

Sistem Kendali Gorden

RangkaianJemuran Otomatis

Rangkaian Alarm Kebakaran

SENSOR

Sensor suhu merupakan yang merubah panas menjadi listrik, antara lain;

Thermokopel, Thermistor, RTD (Resistance Temperature Detectors), dan IC LM

35. (Sumber: http://komponenelektronika.biz) . Pengaplikasian sensor suhu pada

rumah apung ini sebagai alarm kebakaran. Prinsip kerjanya yaitu jika suhu di

dalam ruangan tersebut mencapai/melebihi suhu yang telah ditentukan, maka akan

mengaktifkan rangkaian tersebut, yang menyebabkan sirene berbunyi. Saat

bersamaan pula, akan mengaktifkan emergency shower, yang mengeluarkan

pancuran air untuk memadamkan api, yang terpasang pada plafon rumah tersebut.

Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor) adalah resistor yang dapat

mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan penerimaan

cahaya.(Sumber:http://elektronika-dasar.web.id/). Sensor Air adalah rangkaian

yang memicu dan mengaktifkan alarm audio visual ketika basah (Sumber:

http://rangkaianelektronika.info/)

Sensor LDR dan sensor air akan bekerja pada sistem penjemuran otomatis.

Sensor LDR akan bekerja saat kondisi cuaca gelap/mendung, sedangkan sensor air

akan bekerja saat hujan/gerimis. Cara kerjanya yaitu sensor ini akan menangkap

perubahan cuaca, kemudian akan mengirim signal dengan cara menggerakkan

atap yang berfungsi sebagai penutup jemuran. Pada alat ini, digunakan sakelar

on/off. Saat sakelar tersebut ditekan, mengakibatkan sakelar dalam kondisi on,

membuat jemuran terbuka yang akan menyebabkan jemuran terlindung dari hujan.

Sedangkan saat sakelar tersebut ditekan kembali, akan mengakibatkan sakelar

dalam posisi off, yang membuat atap tersebut menutup, sehingga jemuran tidak

lagi tertutup oleh atap.

Selain itu, pada rumah ini juga menggunakan rangkaian sistem kendali

gorden yang ditempatkan pada dinding depan rumah. Dimana sensor LDR1 akan

menerima cahaya dari matahari, yang akan mengaktifkan rangkaian sehingga

rangkaian akan bekerja untuk membuka gorden dirumah. Kemudian menyebabkan

cahaya masuk menyinari rumah yang akan membuat sensor LDR2 akan

mengaktifkan rangkaian selanjutnya. Rangkaian ini memiliki fungsi untuk

memadamkan lampu di rumah. Sehingga dari rangkaian secara tidak langsung

akan menghemat penggunaan listrik.

BAB IV

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Rumah apung merupakan konsep rumah yang terapung di atas sungai.

Dengan pengkombinasian tenaga surya, angin (bayu), dan arus sungai sebagai

pembangkit listrik rumah tersebut. Setiap penginputan masing-masing tenaga

diatur oleh kontroller (relay) yang telah diprogram sebelumnya dengan

mikrokontroller, sehingga keutamaan dari rumah apung ini tidak pernah padam.

Selain itu, tenaga yang dipakai juga ramah lingkungan, serta dirasa cukup hemat.

Walaupun biaya pembelian cukup mahal, namun untuk seterusnya akan hemat

karena tidak diperlukannya lagi supply listrik dari PLN ataupun pemakaian

genset.

Rumah ini juga berbasis sensor yang akan memudahkan penghuninya.

Dimana terdapat rangkaian jemuran otomatis, alarm kebakaran, serta sistem

kendali gorden. Rangkaian yang digunakan tersebut berfungsi sebagai pengaman

rumah jika terjadi kebakaran, juga berfungsi sebagai penghemat konsumsi listrik

yang berlebihan. Sehingga rumah ini merupakan rumah berbasis teknologi yang

mengangkat tema budaya khususnya Sumatera Selatan yang terkenal akan sungai

Musi-nya, yang nantinya dapat meningkatkan sektor pariwisata kota.

4.2. Saran

Karena biaya pembelian dari pembangkit yang cukup mahal, oleh karena

itu inovasi sangat diperlukan untuk membuat pembangkit listrik alternatif yang

murah, sehingga penggunaan energi fosil berkurang demi menjaga lingkungan.