Ide-ide telah diusulkan untuk membangun sistem fotovoltaik bersama dengan beberapa beban aktual. Pemanfaatan mikrokontroler untuk mengukur tegangan dan arus merupakan praktik umum dalam pemantauan matahari. Panel surya tidak menimbulkan polusi saat menghasilkan listrik sebagai bentuk energi terbarukan. Penerapan teknologi fotovoltaik dalam kehidupan sehari-hari antara lain menyalakan lampu taman, lampu jalan, sinyal lalu lintas, dan perangkat sejenis lainnya.
Adapun kombinasi Arduino Mega 2560 sebagai pembaca sensor dengan modul WIFI ESP8266 untuk digunakan dalam monitoring fotovoltaik, kombinasi tersebut dilakukan karena mikrokontroler Arduino Mega 2560 belum mampu melakukan transfer data berbasis Internet of Things , jadi diperlukan modul WIFI. Hingga saat ini telah terdapat modul WIFI Arduino UNO R4 yang dilengkapi dengan modul WIFI ESP32- S3 sehingga mudah digunakan karena tidak memerlukan modul WIFI lainnya. ESP8266 memiliki resolusi ADC 10-bit, sedangkan ESP32 memiliki resolusi 12-bit. Pada Arduino UNO R4, WIFI memiliki peningkatan ADC sebesar 14 bit, dan input USB sudah menggunakan tipe C.
Sistem monitoring fotovoltaik (PV) dirancang menggunakan Arduino UNO R4 sebagai inti mikrokontroler. Arsitektur sistem terdiri dari papan Arduino R4 yang berinteraksi dengan berbagai sensor, antara lain sensor tegangan DC, tegangan AC, dan arus AC. Selain itu, kabel data tipe C terintegrasi dengan laptop untuk visualisasi dan pencatatan data secara real-time.
Diagram skema sistem ditunjukkan pada Gambar 1. Menggunakan panel surya dengan spesifikasi 50 Wp, tegangan rangkaian terbuka sebesar 22,68 volt, sedangkan kondisi hubung singkat mempunyai tegangan keluaran sebesar 19,12 volt dan arus sebesar 2,62 ampere. Baterai yang dipasang paralel menghasilkan output 12 v 14 ah. Parameter beban yang digunakan adalah kipas mini 5 watt dan speaker 5 watt yang dihubungkan dengan inverter 220 watt.
Kinerja sistem monitoring berbasis Arduino R4 dinilai dari segi akurasi dan stabilitas dalam menangkap dan menampilkan data PV secara real-time. Analisis komparatif dilakukan antara nilai yang dicatat sistem dan pengukuran referensi standar menggunakan multimeter untuk memvalidasi keandalan sistem.
Metode dan Hasil
Pertama, kinerja sistem fotovoltaik ditentukan oleh keberhasilan perangkat keras dalam menjalankan tugasnya. Pada subbagian ini dinilai kemampuannya dalam membaca tegangan dan arus. Untuk beban kipas mini ditunjukkan pada Gambar 2 yaitu grafik tegangan. Pola yang sama juga terlihat dengan rata-rata pembacaan antara multimeter dan sensor mempunyai selisih 1 volt.
Tabel 1 Persentase Error dari Pembacaan DC Voltage dengan Beban Kipas
Tabel I menunjukkan total persentase error hasil pembacaan tegangan DC dengan nilai rata-rata error sebesar 0,094%. Secara keseluruhan, analisis perbandingan persentase kesalahan penggunaan sensor sesuai dengan spesifikasinya dan menunjukkan nilai yang hampir sama dengan multimeter, sehingga mencerminkan kinerja sensor yang baik dalam pembacaan tegangan.
Artikel ini menyajikan perancangan dan implementasi sistem monitoring fotovoltaik menggunakan Arduino R4. Sistem ini dirancang untuk memantau kinerja panel surya dengan memanfaatkan berbagai sensor dan mikrokontroler Arduino UNO R4.
Penggunaan sensor cukup presisi ditunjukkan dengan tingkat error yang sangat baik dengan margin kurang dari 0,1% antara sensor dan multimeter. Sensor tegangan DC yang digunakan memiliki nilai rata-rata error sebesar 0,094%, dan sensor ZMPT101B memiliki nilai rata-rata error sebesar 0,069%. Pengujian sistem dilakukan dalam berbagai kondisi lingkungan untuk mengevaluasi kinerja sistem. Hasilnya menunjukkan respons yang cepat dan akurat terhadap perubahan kondisi.
Secara keseluruhan, penerapan sistem ini memberikan solusi pemantauan yang efektif dan andal untuk instalasi fotovoltaik. Pengguna dapat dengan mudah mengakses dan menganalisis data kinerja panel surya, sehingga meningkatkan efisiensi penggunaan energi surya dalam aplikasi praktis. Sistem ini dapat menjadi dasar pengembangan lebih lanjut dalam monitoring energi terbarukan dengan menggunakan teknologi terkini yaitu Arduino UNO R4.
Penulis: Erwin Sutanto, S.T., M.Sc.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
