PENGEMBANGAN SISTEM KONTROL DAN MONITORING ENERGI PADA MINI PLTS OFF-GRID

Abstract

Penelitian ini mengembangkan sistem kontrol dan monitoring energi pada mini Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) off-grid berkapasitas 100 W berbasis embedded system dengan komunikasi LoRa, protokol MQTT, dan platform otomasi Home Assistant. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh tiga keterbatasan sistem monitoring PLTS off-grid yang ada: ketergantungan pada koneksi internet, tidak adanya mekanisme pengendalian beban otomatis berbasis kondisi sistem secara real-time, serta belum tersedianya validasi performa sistem terintegrasi secara end-to-end. Sistem yang dikembangkan terdiri dari tiga lapisan: lapisan energi (panel surya monokristalin 100 Wp, charge controller MPPT Epever Tracer 3210AN, baterai LiFePO₄ 12V 20Ah, dan inverter pure sine wave 300W), lapisan akuisisi dan komunikasi (sensor INA219, PZEM-004T, mikrokontroler ESP32-WROOM, dan modul LoRa SX1276), serta lapisan kontrol dan visualisasi (gateway LoRa lokal berbasis laptop/PC, broker MQTT Mosquitto, dan Home Assistant). Sistem menerapkan pendekatan rule-based control dengan mekanisme load shedding tiga tingkat berbasis State of Charge (SOC) baterai dan beroperasi sepenuhnya tanpa koneksi internet menggunakan arsitektur edge computing lokal. Pengujian dilakukan di Gedung Techno Politeknik Negeri Batam dengan empat skenario: akurasi sensor, keandalan komunikasi LoRa, efektivitas load shedding, dan stabilitas sistem. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor INA219 mencapai MAE tegangan 0,82% (target ≤±1%), komunikasi LoRa mempertahankan Packet Loss Rate 5% pada jarak 3 km kondisi NLOS (target <5%), sistem load shedding otomatis menghasilkan penghematan energi 24% (target ≥20%), dan sistem beroperasi dengan uptime 99,7% selama 7 hari pengujian kontinu (target >99%). Penelitian ini membuktikan kelayakan arsitektur edge computing lokal berbasis LoRa dan Home Assistant sebagai solusi monitoring dan kontrol PLTS off-grid yang mandiri, hemat biaya operasional, dan dapat direplikasi di wilayah terpencil tanpa infrastruktur internet.