Pembuatan Perangkat Monitoring Potensi Energi Surya Berbasis Mikrokontroler

AbstrakPembangunan pembangkit listrik energi surya (PLTS) akan lebih efisien jika dilakukan di tempat yang memiliki potensi energi surya yang tinggi. Potensi energi surya dapat diketahui melalui data-data irradiasi surya, temperatur, dan kelembapan relatif. Di Indonesia data-data tersebut diterbitkan oleh BMKG. Akan tetapi, data-data yang tersedia hanya untuk kota-kota besar di Indonesia. Data-data dalam lingkup yang lebih kecil diperlukan untuk analisis lebih lanjut tentang pembangunan PLTS di suatu daerah. Untuk itulah pada penelitian ini dibuat perangkat monitoring potensi energi surya berbasis mikrokontroler yang dapat mengukur irradiasi surya, temperatur, dan kelembapan relatif dalam lingkup yang kecil.Alat yang dibuat menggunakan Arduino sebagai mikrokontroler, baterai sebagai catu daya, pyranometer sebagai sensor irradiasi surya, modul SHT1x sebagai sensor temperatur dan kelembapan relatif, dan modul GPS sebagai sensor posisi dan waktu. Hasil pengukuran ditampilkan dengan LCD dan disimpan di SD card.Dari hasil kalibrasi dengan Automatic Weather System (AWS) diketahui bahwa alat yang dibuat memiliki full scale error rata-rata untuk pengukuran irradiasi surya sebesar 1,33%; temperatur sebesar 5,12%; dan kelembapan relatif sebesar 4,45%. Sedangkan standar deviasi kesalahan mutlak untuk pengukuran irradiasi surya sebesar 19,82; temperatur sebesar 0,33; dan kelembapan sebesar 1,42. Selain itu diukur juga potensi energi surya di beberapa tempat di Kota Bandung dengan nilai insolasi rata-rata di Antapani 3,79 kWh/m2/hari; di Kiaracondong 3,70 kWh/m2/hari; dan ITB 2,30 kWh/m2/hari.Kata kunci: pengukuran, irradiasi surya, insolasi, temperatur, kelembapan relatif, Arduin

Perancangan Mobile Application untuk Pemantauan Boiler dan Heat Exchanger Training System Berbasis Web dengan Framework Jquery Mobile

Pesatnya perkembangan teknologi informasi dan perangkat cerdas seperti smartphone, tablet, laptop, dsb. memungkinkan dilakukannya monitoring kondisi suatu dari jarak jauh. Perangkat-perangkat canggih tersebut difungsikan sebagai HMI (human machine interface) yang terkoneksi dengan plant. HMI pada mobile devicetersebut dapat dibuat dengan menggunakan berbagai software tergantung mobile deviceapa yang akan dipakai. Dengan ini, plantdapat dipantau dari jarak jauh dengan mudah meskipun melalui berbagai perangkat. Pada penelitian ini, mobile applicationdigunakan untuk memantau miniplant Boiler Drum & Heat Exchanger Training System yang terdapat di program studi Teknik Fisika ITB. Metoda perancangan sistem monitoring ini menggunakan berbagai perangkat keras, maupun lunak, seperti database, OPC, web, dan framework jquerymobile. Jquerymobile merupakan suatu web framework pengembangan dari jquery yang merupakan kumpulan javascript library yang cepat dan ringan untuk digunakan pada perangkat berjalan seperti smartphone dan tablet. Jquery mobile menggunakan antarmuka pengguna yang berbasis HTML 5.Boiler dan heatexchanger merupakan salah satu komponen yang sangat penting dalam berbagai industri proses dan pembangkit listrik sebagai penghasil uap. Uap yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan listrik. Monitoring terhadap kondisi boiler dan heat exchanger ini menjadi sangat penting khususnya temperatur, efisiensi, dan performa yang tergantung dari variabel-variabel terkait dari boiler yang akan diukur sebelumnya. Untuk menjaga efisiensi dan performa yang baik dari boiler dan heat exchanger diperlukan kontrol dengan monitoring yang baik.Hasil yang diperoleh dari pengerjaan penelitian ini yaitu berupa mobile applicationyang dapat memantau kondisi Boiler Drum & Heat Exchanger Training Systemsecara online dan realtimeserta menampilkannya dalam bentuk grafik. Data-data yang didapatkan juga digunakan untuk assessment performa Boiler Drum & Heat Exchanger System. Dari hasil kalkulasi, diperoleh nilai rata-rata efisiensi per komponen miniplant, yaitu efisiensi Boiler Drum (Tangki 11) sebesar 44 %, efisiensi Preheater (Tangki 12) sebesar 47 %, effectiveness Heat Exchanger sebesar 40 %, dan efisiensi Pompa 11 sebesar 12 %, serta efisiensi sistem keseluruhan sebesar 52 %. Pengujian aplikasi web menghasilkan nilai rata-rata kinerja/kecepatan fasilitas-fasilitas pada aplikasi sebesar 27.946 MB/s, serta rerata waktu terimanya sebesar 10,7ms.Kata kunci: boiler, heat exchanger, monitoring, mobile applicatio

Studi Pemodelan Bond Graph dan Perancangan Pengontrol Proportional + Integral untuk Level Boiler dan Temperatur Penukar Kalor pada Sistem Miniplant

AbstrakTujuan penelitian ini adalah menurunkan model level Boiler dan temperatur keluaran penukar kalor pada sistem miniplant untuk memahami dinamika proses dan perancangan pengontrol proportional dan integral. Penurunanmodeldilakukan dengan metode Bond Graph. Titik operasi dipilih berdasarkan kondisi kesetimbangan proses. Miniplant Boiler tank  dan penukar kalor memiliki dua proses utama yaitu level Boiler dan temperature produk penukar kalor. Proses level Boiler dimodelkan menjadi sistem orde satu. Didapatkan akar kuadrat rata "“rata kesalahan model level yaitu 5.7 mm pada titik operasi aliran masuk 4.3 m3/jam dan aliran keluar 4 m3/jam. Proses temperatur penukar kalor dimodelkan menjadi sistem orde dua. Didapatkan akar kuadrat rata-rata eror model temperatur sebesar 0.4oC.Level Boiler merupakan proses non self-regulatory, pada kondisi aliran masuk sama dengan aliran keluar maka level akan tetap. Level Boiler harus dikontrol karena aliran keluar dari boiler digunakan sebagai manipulated variable bagi proses temperature penukar kalor.  Temperatur penukar kalor merupakan proses self-regulatory dengan empat input. Variable yang ingin dikontrol adalah temperatur produk dengan manipulated variable adalah aliran keluar dari Boiler Tank. Pengontrolan level Boiler dan temperatur penukar kalor dilakukan dengan penambahan parameter proportional dan integral. Penentuan proportional band (Pb) dilakukan menggunakan kurva karakteristik statis untuk mendeskripsikan daerah operasi control valve sebelum mencapai saturasi dan metode pole placement agar letak pole mendekati sumbu riil. Penentuan Ti dilakukan dengan meletakkan satu pole berhimpit dengan zero sehingga pengaruh zero menjadi kecil. Pengontrolan level dilakukan di titik operasi 50%-60%. Pengontrolan temperatur penukar kalor dilakukan di titik operasi temperatur pemanas = 45oC, temperatur air suplai batch tank = 23.4oC dan aliran produk divariasikan  di 1 m3/jam, 1.6 m3/jam, 2.12 m3/jam dan 3.3 m3/jam. Pengontrolan Pb = 10% dan Ti =  20 s pada level Boiler memberikan respon dengan rise time (2%) 9 s dan settling time (2%) 39 s dengan integral kesalahan absolut model = 107.1 dan plant = 132. Pengontrolan Pb = 25% dan Ti=40 s pada temperatur penukar kalor memberikan integral kesalahan absolut model = 62.3 dan plant = 77.4. Sedangkan pengontrolan Pb=20% dan Ti=40 s memberikan integral kesalahan absolut model =  43.6 dan plant = 66.5. Untuk penelitian selanjutnya direkomendasikan menambah parameter pengontrolan derivative untuk mengurangi overshoot dan perbaikan pemanas agar rentang operasi semakin lebar. Kata Kunci: Level Boiler Tank dan temperatur penukar kalor, Pemodelan Bond Graph, dan Pengontrol P

Perancangan Sistem Pendeteksi Kehadiran Manusia Menggunakan Sensor Kinect

AbstrakSistem pendeteksi kehadiran manusia dirancang dengan menggunakan sensor kinectyang berfungsi sebagai sensor okupansi.Sistem bekerja dengan cara mendeteksi dan mengidentifikasi setiap objek yang berada dalam area pengawasan. Apabila dalam area pengawasan terdapat objek yang terkategorikan sebagai manusia, maka sensor akan memberikan data lokasi manusia yang nantinya akan diproses oleh perangkat lunak untuk menentukan arah pergerakan dan jumlah manusia dalam suatu ruangan.Setelah diimplementasi dan diuji, sistem yang telah dirancang memiliki kemampuan untuk mendeteksi sampai dengan enam orang secara bersamaan. Sistem memiliki tingkat keberhasilan  sebesar 91.34% apabila digunakan untuk mengawasi dua ruangan yang berseberangan sejauh 1.95 meter. Sedangkan sistem memiliki tingkat keberhasilan sebesar 91% apabila digunakan untuk mengawasi satu ruangan saja apabila menggunakan sistem dengan kemampuan mendeteksi maksimal enam orang sekaligus dan tingkat keberhasilan mencapai 100% apabila menggunakan sistem dengan kemampuan mendeteksi maksimal dua orang.Kata Kunci: Sistem pengawasan, sensor okupansi, kinect, pendeteksian manusia

Dynamic Model of Chloralkali Membrane Process

Chloralkali is one of the most important and energy intensive processes in the chemical industry. The process produces chlorine through electrochemical conversion. The process's energy consumption is a major production cost for the chloralkali industry. Since the demand for energy efficiency and environmentally friendly processes in industry increases, ion exchange membranes are used intensively in the process. One of the prospective energy sources for this process is renewable energy, which shows strong fluctuations and highly unpredictable behavior. Dynamic behavior of the process becomes important to measure and predict the feasibility of the process. Therefore, modelling of the process dynamics is required. Rigorous model of material balance and voltage balance of the process are developed and investigated in this paper. The material transport phenomena inside the electrolyser are modelled considering a number of driving forces. The developed model also predicts the voltage and current density of the cell. The process simulation result is compared to experimental data

Audit Energi pada Data Center Kampus untuk Efisiensi Energi Berbasis Digital Twin

The research was developed using digital twin techniques to predict thermal loads through real-time data on the HVAC system in the data center. The physical device system was digitalized using IoT (Internet of Things) technology, and through this technology, a digital space was created to represent the prediction model. Instrumentation for data acquisition and real-time monitoring systems was created using IoT techniques, as well as an analysis of the performance of the data center cooling system. The aim of this research was to obtain thermal load predictions for the data center energy system and then analyze them using the heat balance method to determine the ratio of thermal load to the performance (cooling capacity) of the existing data center cooling devices. This was done to determine the potential for energy savings. The average predicted thermal load was 30.66 kW/h on October 25, 2022, and 29.88 kW/h on October 26, 2022. Therefore, the heat balance value against the nominal cooling capacity of the installed cooling devices was 40.95% for PAC 1 and 49.21% for PAC 2.Penelitian dikembangkan menggunakan teknik digital twin untuk membuat prediksi beban termal melalui data real time pada sistem HVAC di data center. Digitalisasi sistem perangkat fisik dilakukan dengan menggunakan teknologi IoT (Internet of Things), melalui teknologi IoT ini ruang digital dibuat untuk merepresentasikan model prediksi. Membuat instrumentasi akuisisi data dan sistem pemantauan real time melalui teknik IoT serta analisis kinerja sisem pendingin data center. Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah mendapatkan prediksi beban termal sistem energi data center, kemudian dianalisis menggunakan metode heat balance agar dapat diketahui rasio beban termal terhadap kinerja (kapasitas pendinginan) perangkat pendingin data center yang ada. Hal ini dilakukan agar dapat mengetahui potensi penghematan energi listrik. Hasil prediksi beban termal didapat nilai rata-rata 30,66 kW/jam untuk tanggal 25 Oktober 2022 dan 29,88 kW/jam untuk tanggal 26 Oktober 2022. Sehingga nilai kesetimbangan beban panas (heat balance) terhadap kapasitas pendinginan nominal perangkat pendingin terpasang yaitu 40, 95 % untuk PAC 1 dan 49,21 % untuk PAC 2

Perancangan Fitur Aplikasi pada Perangkat Mobile untuk Pengukuran Bising Lingkungan dan Posisi

Perangkat mobile yang digunakan masyarakat kini sudah memiliki fitur lengkap dan terdapat beberapa sensor yang terpasang, misalnya GPS dan mikrofon. Kelengkapan fitur ini dapat dimanfaatkan sebagai perangkat pemantauan tingkat kebisingan lingkungan. Perancangan fitur aplikasi sebaiknya sederhana, mudah digunakan, dapat mengukur tingkat tekanan suara, sehingga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan partisipasi masyarakat dalam penentuan soundscape pada lingkungan masing-masing.  Fitur aplikasi pengukuran bising dan posisi ini ditujukan untuk perangkat mobile Android. Fitur aplikasi ini dibuat dengan melakukan pengolahan gelombang akustik yang ditangkap mikrofon. Gelombang akustik tersebut diolah dengan metode Fast Fourier Transform (FFT) untuk mendapatkan nilai tekanan suara dalam domain frekuensi. Nilai tekanan suara digunakan untuk menghitung LAeq yang disesuaikan dengan waktu pemantauan yang dimasukkan penggunadantekanan suara setiap frekuensi. GPS digunakan untuk menampilkan posisi pengguna, sehingga, modul dapat memberikan informasi tingkat tekanan suara pada posisi tertentu.Nilai LAeq yang dihasilkan aplikasi memiliki selisih maksimum sebesar ±2 dBA jika dibandingkan dengan nilai yang dihasilkan SLM terkalibrasi terhadap sumber suara yang sama, sedangkan nilai posisi yang ditunjukkan aplikasi memiliki tingkat kesalahan >10 m jika pemantauan dilakukan didalam ruangan. Nilai-nilai yang dihasilkan oleh fitur aplikasi  ini disimpan dalam memori eksternal, sehingga untuk pengembangan selanjutnya, informasi ini dapat dikirimkan ke sebuah basis data dalam web.Kata kunci : bising, perangkat mobile, soundscape, posisi

On Active Surge Control of Compression Systems Via Characteristic Linearization and Model Nonlinearity Cancellation

A simple approach of active surge control of compression systems is presented. Specifically, nonlinear components of the pressure ratio and rotating speed states of the Moore-Greitzer model are transferred into the input vectors. Subsequently, the compressor characteristic is linearized into two modes, which describe the stable region and the unstable region respectively. As a result, the system\u27s state and input matrices both appear linear, to which linear realization and analysis are applicable. A linear quadratic regulator plus integrator is then chosen as closed-loop controller. By simulation it was shown that the modified model and characteristics can describe surge behavior, while the closed-loop controller can stabilize the system in the unstable operating region. The last-mentioned was achieved when massflow was 5.38 per cent less than the surge point

Compensation of INS/LBL Navigation Errors in a Polynomial Sound-Speed-Profile

This paper presents an autonomous underwater vehicle (AUV) navigation scheme that pairs an inertial navigation system (INS) and a long baseline (LBL) acoustic positioning system. The INS is assigned to be the main navigation aid because of its faster rate. Meanwhile, the LBL provides position reference for compensation of the INS’ main inherent drawback, i.e., accumulating errors. However, the LBL has to deal with time-of-flight (ToF) measurements that may not be carried out under line-of-sight (LoS) circumstances. This is because the propagation speed of underwater acoustic waves is subject to the sound-speed-profile (SSP) of the area in question. This paper’s contribution is to consider the SSP in ToFs while addressing the above scheme. Specifically, the discrete approach to raytracing was implemented. For a given ToF, the Snell’s parameter of the wave is estimated and subsequently used to compute the horizontal range. The ToF results are then used to estimate the position of the AUV, while the  position is obtained from a depth sensor. It was shown by simulation that the estimators can provide navigation with accuracy <0.5 m2, as it manages to compensate for errors. Since the estimation of Snell’s parameter is prone to exhibit imaginary numbers, future work should consider a more robust method to tackle this problem

Performance Analysis of Energy Storage in Smart Microgrid Based on Historical Data of Individual Battery Temperature and Voltage Changes

In this work, a historical data based battery management system (BMS) was successfully developed and implemented using an embedded system for condition monitoring of a battery energy storage system in a smart microgrid. The performance was assessed for 28 days of operating time with a one-minute sampling time. The historical data showed that the maximum temperature increment and the maximum temperature difference between the batteries were 4.5 °C and 2.8 °C. One of the batteries had a high voltage rate of change, i.e. above 3.0 V/min, and its temperature rate of change was very sensitive, even at low voltage rate of changes. This phenomenon tends to indicate problems that may deplete the battery energy storage system's total capacity. The primary findings of this study are that the voltage and temperature rates of change of individual batteries in real operating conditions can be used to diagnose and foresee imminent failure, and in the event of a failure occurring the root cause of the problem can be found by using the historical data based BMS. To ensure further safety and reliability of acceptable practical operating conditions, rate of change limits are proposed based on battery characteristics for temperatures below 0.5 °C/min and voltages below 3.0 V/min