Teknologi dan Isu Global - Dasar teknik ketenagalistrikan

Alam yang terus berubah dan dunia yang semakin berkembang membuat banyak hal terjadi, dan manusia harus menyesuaikan. Isu besar pada abad ini adalah pemanasan global, yang mengakibatkan perubahan iklim. Pemanasan global terjadi karena efek rumah kaca yang dihasilkan dari banyaknya gas karbon dioksida. Gas karbon dioksida bersumber dari aktivitas manusia yang menggunakan transportasi, kegiatan industri, dan penggundulan hutan. 

Salah satu bidang yang terkait dengan pemanasan global adalah listrik. Pembangkitan listrik ada yang bersumber dari bahan bakar fosil. Untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, pembangkitan listrik akan diprioritaskan ke energi terbarukan. Gerakan elektrifikasi di berbagai bidang pun digalakkan; transportasi berbahan bakar fosil diubah ke transportasi berenergikan listrik, solar cell digunakan untuk penerangan jalan, serta efisiensi penggunaan alat elektronik yang ditingkatkan. Penggunaan lampu pijar digantikan oleh lampu LED, yang menggunakan energi listrik lebih rendah dengan tingkat pencahayaan yang sama. Selain itu, dengan efisiensi energi, penggunaan media hantar dan proteksi bisa dihemat. Dunia bekerja keras untuk menemukan alternatif sumber energi yang tidak menghasilkan karbon dioksida.

Karena pentingnya listrik dalam isu global, berbagai bidang di kelistrikan akan selalu berubah dan berkembang. Sisi baiknya adalah pekerjaan di berbagai bidang kelistrikan akan memunculkan kesempatan- kesempatan baru untuk profesi ketenagalistrikan. Oleh sebab itu, bersemangatlah mempelajari ketenagalistrikan, dan cintailah bidangmu. Kalian akan menjadi bagian yang membangun negeri ini menjadi lebih maju dan berkembang.

Dalam bidang ketenagalistrikan, terdapat beragam isu global dan teknologi, sebagaimana dibahas di bawah ini.

Electricity 4.0 dan Digitalisasi di Berbagai Bidang 

Electricity 4.0 muncul seiring dengan era Industri 4.0. Era ini membawa era baru dalam ketenagalistrikan dengan mengarah pada kelistrikan yang lebih efisien, berkelanjutan, dan tangguh. Semakin berkembang bidang kelistrikan, transformasi kelistrikan tidak akan terelakkan. Ilmu ketenagalistrikan akan terus terjadi. Ilmu ketenagalistrikan akan terus diperbaharui seiring dengan arus perubahan, dan tenaga manusia akan berganti peran menjadi pelayan mesin dan pengendali.

Dahulu, pengukuran energi listrik di rumah pelanggan PLN menggunakan kWh meter dengan sistem kerja induksi magnet. Sekarang ini sudah mulai berganti ke arah digital dan sistem prabayar. Apa yang bisa dipetik dari perubahan ini?

Bukan hanya sekedar pergantian alat ukur yang terjadi, namun lebih dari itu, perubahan tersebut mencakup perubahan sistem. Dari segi alat ukur, awalnya alat bekerja menggunakan prinsip induksi medan magnet yang kemudian akan menggerakkan piringan yang terbuat dari aluminium. Putaran piringan tersebut lalu menggerakkan angka pada counter digit sebagai tampilan jumlah penggunaan kWh-nya. Namun, cara kerja kWh meter dengan sistem pulsa sekarang berbeda. Terdapat mikroprosesor berprogram di dalamnya. Program dan data disimpan di memori. Alur program bekerja dengan cara mendeteksi besaran konsumsi energi melalui sensor, kemudian mengolah dan menampilkannya dalam bentuk digital. Selain itu, terdapat indikasi LED dan bunyi sebagai penanda. Pelanggan dapat memasukkan pulsa melalui keypad. Jika pulsa telah habis, maka kWh ini secara pintar akan memutuskan aliran listrik ke pelanggan. Tampilannya tidak hanya memperlihatkan konsumsi energi namun juga nilai pulsa. Pelanggan dapat memasukkan token pada kWh meter untuk menambah nilai energi.

Secara garis besar, sistem kWh meter sekarang berkembang dari yang awalnya bersifat mekanis menjadi suatu sistem digital yang di dalamnya terdapat input berupa sensor, pemroses berupa mikroprosesor, dan penampil berupa tampilan digital. Sistem tersebut juga pintar karena dapat memutuskan apakah aliran listrik terputus atau tidak berdasarkan nilai pulsa. Selain itu, ada interaksi antara pelanggan dan perangkat kWh meter saat memasukan token. Lebih dari itu semua, yang berubah adalah sistem kerja keseluruhan. Token yang merupakan kunci untuk menambah pulsa kWh meter diperjualbelikan secara daring (online) dan dapat dibeli melalui internet. Data-data pelanggan dikumpulkan dan dapat tercatat pola konsumsi pelanggan. Dengan sistem yang baru ini, toko penjual barang dan jasa berkembang di internet.

Beberapa ciri utama era Industri 4.0 adalah keberadaan kontroler yang mengatur, sensor yang mengindera, memori yang menyimpan data, interaksi ke pengguna, koneksi ke server pusat, serta kemudahan- kemudahan yang didapat oleh pelanggan, dan semua ini akan terus berkembang. Perhatikanlah sekelilingmu. Apakah sudah dirasakan perubahan-perubahan di atas? Bandingkan televisi dahulu dan smart TV sekarang, atau sepeda motor masa lalu dengan sepeda motor sekarang yang sudah menggunakan sistem injeksi. Begitu banyak perubahan yang terjadi di era digital ini.

Kerjakan latihan berikut  klik latihan

Internet of Things

Revolusi Industri Keempat (atau Industrial Revolution 4.0) adalah keadaan industri abad ke-21 yang diwarnai oleh perubahan besar-besaran di berbagai sektor dikarenakan penggunaan teknologi yang mengurangi sekat-sekat antara dunia fisik, digital, dan biologi. Revolusi ini ditandai dengan kemajuan teknologi yang melibatkan kecerdasan buatan, robot, blockchain, teknologi nano, komputer kuantum, bioteknologi, Internet of Things, percetakan 3D, dan kendaraan tanpa awak.

Revolusi Industri Keempat memungkinkan otomasi manufaktur tradisional dan praktek industri menggunakan teknologi smart modern. Komunikasi mesin- ke-mesin (M2M) dan Internet of Things (IoT) skala besar terintegrasi untuk peningkatan otomatisasi, peningkatan komunikasi dan pemantauan mandiri, serta produksi mesin pintar yang dapat menganalisis dan mendiagnosis masalah tanpa perlu campur tangan manusia.

Sebagaimana revolusi terdahulu, Revolusi Industri Keempat berpotensi meningkatkan kualitas hidup masyarakat di seluruh dunia. Namun, kemajuan di bidang otomatisasi dan kecerdasan buatan telah menimbulkan kekhawatiran bahwa mesin-mesin suatu hari akan mengambil alih pekerjaan manusia. Berbeda dari revolusi-revolusi sebelumnya yang masih dapat menghasilkan lapangan kerja baru untuk menggantikan pekerjaan yang diambil alih oleh mesin, kali ini kemajuan kecerdasan buatan dan otomatisasi dapat menggantikan tenaga kerja manusia secara keseluruhan, digantikan oleh teknologi robotik.

Peralatan-Peralatan Cerdas

Manusia selalu berinovasi untuk kehidupan yang lebih mudah, lebih baik dan lebih bermanfaat. Dengan berbagai kecanggihan teknologi di zaman Revolusi Industri Keempat ini, alat-alat saling dikombinasikan dengan berbagai fasilitas, sehingga mempermudah kehidupan manusia. Sebagai contoh, dahulu sering kita temui peralatan seperti jam tangan konvensional yang digerakkan secara mekanik. Namun, kini sudah berubah menjadi jam ‘pintar’, yang tidak hanya berlaku sebagai penunjuk waktu tetapi juga bisa untuk mencatat langkah, menyimpan data, berkomunikasi dengan telepon pintar, serta kemampuan lainnya.

Gambar di atas adalah salah satu contoh ‘peralatan cerdas’ berupa tempat sampah. Tempat sampah tersebut ‘cerdas’ karena dapat membuka sendiri ketika tangan dilambaikan di atas sensor tempat sampah. Bila dibandingkan dengan tempat sampah konvensional, tempat sampah ini sangat manfaat terutama di masa pandemi ini; ia akan mengurangi kontak tangan saat akan membuang sampah.

 

Gambar Penyedod debu cerdas

Tahukah kalian apa gambar yang ditunjukkan di atas? Itu adalah sebuah alat penyedot debu (vacuum cleaner). Dibandingkan dengan penyedot debu konvensional, alat ini memiliki berbagai keunggulan, dari segi bentuk sampai kemampuannya. Alat ini dapat bergerak sendiri secara autopilot dan dapat menghindari berbagai halangan selama bekerja. Penyedot debu cerdas tersebut menggunakan tenaga baterai. Jika dayanya habis, maka penyedot debu akan bergerak ke tempat pengisian baterai dan mengisi baterainya sampai penuh, dan kemudian melanjutkan pekerjaannya lagi. Canggih, bukan?

Peralatan-peralatan di atas tentunya akan mempengaruhi berbagai sektor kehidupan, khususnya sektor ketenagalistrikan, karena ia harus mampu menyuplai berbagai kebutuhan listrik untuk berbagai keperluan. Sebagai contoh, dengan adanya tempat pengisian baterai untuk penyedot debu cerdas di atas, kalian juga harus menyesuaikan instalasinya. Begitu juga untuk peralatan-peralatan lain yang akan muncul di masa mendatang.

Smart Meter

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) menargetkan sebanyak satu juta pelanggan listrik akan memasang smart meter pada tahun 2022. Smart meter adalah pengganti meter listrik konvensional, yang merupakan bagian dari pembangunan jaringan tenaga listrik atau smart grid. Smart grid diproyeksikan pemerintah untuk dapat membuat sistem tenaga listrik secara optimal dan efisien, dengan memanfaatkan interaksi dua arah antara produsen listrik dan konsumen. Semakin canggih alat ukur yang digunakan, semua aktivitas penggunaan energi listrik akan termonitor dan dapat dipantau secara real-time, sehingga dapat meningkatkan pelayanan. 

Gambar Smart Kwh Meter dan Kwh Meter Konvensional

Smart meter tidak hanya diterapkan oleh PLN, namun juga di industri-industri dalam memantau pengukuran. Smart meter kadang diberikan fasilitas untuk komunikasi dengan perangkat lain secara dua arah, sehingga data dapat diakuisisi di server. Dengan adanya data pengukuran secara real-time, aktivitas produksi dapat diketahui lebih dini jika terjadi ketidaknormalan dan dapat dijadikan data acuan untuk mengefektifkan aktivitas produksi dalam industri.

Smart Sensor

Jika kalian pernah melihat tayangan video streaming, baik berupa iklan atau film, mungkin kalian pernah melihat sensor gerak pintar, sensor yang menjaga keamanan suatu rumah. Smart sensor berkembang pesat dengan adanya Internet of Things (IoT), yang menjadikan berbagai hal lebih efisien dan mudah. Lalu, apa artinya smart sensor?

Gambar Sistem Smart Sensor

Smart sensor adalah perangkat yang dapat mengambil informasi dari lingkungan sekitar dan menggunakan mikroprosesor/mikrokontroler untuk memantau, memeriksa, dan memelihara berbagai sistem. Smart sensor memiliki kemampuan mengumpulkan data dari lingkungan sekitar secara lebih akurat. Smart sensor digunakan di berbagai jenis aplikasi dan sering digunakan pada pekerjaan pemantauan (monitoring) seperti smart grid, kebutuhan ilmiah, industri, serta sistem keamanan. Sebagai contoh, jika smart sensor diaplikasikan di rumah, maka ketika penghuni rumah masuk ke rumah, sensor akan mendeteksi gerakan dan akan menyalakan lampu. Selain itu, suhu sistem pendingin dan penghangat akan menyesuaikan kondisi suhu yang nyaman, serta sistem smart sensor lain yang dapat diaplikasikan.

Smart sensor bekerja menggunakan mikroprosesor untuk menjalankan berbagai fungsi, seperti pengolahan digital, pengolahan kode, konversi analog ke digital, fungsi antarmuka, dan perhitungan. Smart sensor memiliki empat fungsi utama, yaitu pengukuran, konfigurasi, verifikasi dan komunikasi. Fungsi pengukuran dilakukan dengan cara mendeteksi besaran di lingkungan dan mengubahnya menjadi besaran listrik. Fungsi konfigurasi digunakan sensor untuk mendeteksi bila terjadi kesalahan. Fungsi verifikasi digunakan untuk melakukan pengawalan secara terus- menerus pada sensor. Fungsi komunikasi digunakan untuk berhubungan dengan perangkat lain.

Smart Appliances and Devices

Sudahkah kalian menemui smart appliances and devices di kehidupan sehari-hari? Kadang kita temui sebuah peralatan atau perangkat yang dapat terhubung dengan telepon pintar atau tablet untuk pengendalian yang lebih baik, lebih nyaman, dan untuk pengumpulan informasi. Biasanya di dalamnya terdapat mikrokontroler sebagai pusat pengendali peralatan, sehingga alat-alat semakin pintar. Smart appliances and devices diartikan sebagai peralatan dan perangkat pintar. Smart appliances and devices dapat berhubungan dengan perangkat lain dan juga internet untuk mengakses informasi, menjalankan perintah atau mengirimkan data. Sebagai contoh, dengan dukungan dari Alexa atau Google Assistant, sebuah saklar pintar dapat kalian matikan atau nyalakan menggunakan perintah suara.

Gambar Saklar Pintar

Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) 

Sekarang ini bukanlah hal aneh jika kalian dapat menyalakan dan mematikan lampu dengan menggunakan telepon pintar. Tidak hanya itu, melalui telepon pintar kalian juga dapat memperoleh laporan penggunaan listrik harian dan lampu mana saja yang sedang dalam keadaan menyala atau mati, serta konsumsi dayanya. Bila diketahui ada yang tidak efisien, kalian dapat mengatur dan menjadwalkan lampu mana saja yang akan dinyalakan dan dimatikan sesuai dengan sensor cahaya yang dipasang di rumah. Betapa canggihnya! Seperti itulah SCADA yang akan kita bahas sekarang.

SCADA merupakan singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition. SCADA merupakan suatu sistem yang dapat mengumpulkan informasi dari perangkat di lapangan yang berasal dari sensor-sensor, kemudian dikirimkan ke pusat kendali untuk dilakukan pengendalian dan pengolahan data. Pada Gambar 1.14 terlihat petugas sedang memantau nilai pada layar sistem SCADA.

Gambar SCADA Control Centre

Sistem SCADA terdiri dari field devices, Remote Terminal Unit (RTU), Master Terminal Unit (MTU), komputer sebagai server pusat kendali, dan Human Machine Interface (HMI). Bagian-bagian tersebut terpisah jauh, sehingga untuk menghubungkannya menggunakan jalur komunikasi. Field device merupakan aktuator dan sensor yang berhubungan dengan RTU. RTU akan mengumpulkan data sensor dan mengirimkannya ke pusat kendali (MTU). RTU juga dapat diperintah MTU.

MTU merupakan pengendali utama, dan di sinilah terjadi proses pengolahan data untuk dilaporkan dan diawasi. Semua aktifitas MTU tercatat. Sebagai contoh, sebuah mesin pemanas yang dipantau suhunya di MTU diberikan penyetingan suhu pemanasan sampai suhu 70 derajat celcius. Maka di sistem SCADA, pemanas akan dinyalakan sampai suhu tersebut serta dijaga sesuai penyetingan, dan ini bersifat otomatis. Semua data suhu terdapat grafiknya dan data tersebut terlihat di HMI. Operator dapat melihat dan memerintahnya secara manual. Operator dapat melaporkan proses yang terjadi secara komplit menggunakan data yang ada di MTU.

Human Machine Interface (HMI)

HMI adalah singkatan dari human machine interface, yang berarti perangkat yang menghubungkan manusia dan mesin dengan cara menampilkan grafis dan memberikan fasilitas pengendalian dari mesin yang dioperasikan. Pada sistem SCADA, HMI berada pada sisi operator di pusat kendali, di mana HMI terdapat pada komputer dengan fungsi:

• menampilkan simbol-simbol dari visualisasi suatu proses;
• menampilkan menu pengendalian, data, dan grafik dari keadaan di lapangan (plant);
• mengkonfigurasi nilai-nilai pengendalian mesin di lapangan;
• memberikan peringatan jika terjadi kesalahan berupa alarm bahaya.

Location:

Berbagi :