Top Banner
86 RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN AEROGEL SILICA BERTENAGA WIND TURBIN BERBASIS IoT SKRIPSI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro Strata Satu (S-1) Disusun oleh : Irdavlan Mohamad Yahya NIM.21601053013 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ISLAM MALANG 2021
10

RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

Oct 15, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

86

RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI

UDARA DENGAN AEROGEL SILICA BERTENAGA

WIND TURBIN BERBASIS IoT

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro Strata

Satu (S-1)

Disusun oleh :

Irdavlan Mohamad Yahya

NIM.21601053013

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ISLAM MALANG

2021

Page 2: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

x

ABSTRAKSI

IRDAVLAN MOHAMAD YAHYA, 21601053013. ” RANCANG BANGUN ALAT

PENURUN POLUSI UDARA DENGAN AEROGEL SILICA BERTENAGA WIND

TURBIN BERBASIS IoT “.Pembimbing Bambang Minto Basuki dan Oktriza

Melfazen. Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Islam Malang.

Rancangan alat pengurang polusi udara dengan silika aerogel yang digerakkan oleh

turbin angin berbasis iot merupakan alat yang berfungsi untuk mendeteksi gas

karbon monoksida (CO), asap, partikel debu PM2.5, dan dapat mengadsorbsi

kandungan polusi udara pada permukaan silika aerogel. . Sistem ini akan aktif

ketika konsentrasi pencemaran udara yang diterima sensor melebihi batas normal

yang telah ditentukan, dan akan berhenti ketika konsentrasi paparan gas kembali

normal. Untuk membersihkan pencemaran udara dari gas Co, asap dan PM2.5

digunakan kipas DC sebagai kipas pembuangan yang mengarah ke saringan silika

aerogel sehingga paparan pencemaran udara terserap pada silika aerogel. Dan untuk

mengetahui tingkat pemaparan konsentrasi gas Co, asap dan PM2.5 akan

ditampilkan pada LCD dan juga Blynk. Sedangkan energi listrik yang digunakan

berasal dari turbin angin savonius, dimana energi tersebut disimpan pada baterai

Kata Kunci : Turbin Angin, Arduino Uno R3, ESP8266-01, Sensor Polusi Udara,

Aerogel Silika.

ABSTRACT

The design of air pollution reducing equipment with silica airgel powered by iot-

based wind turbines is a tool that functions to detect carbon monoxide (CO) gas,

smoke, PM2.5 dust particles, and can adsorb air pollution content on the silica airgel

surface. This system will activate when the air pollution concentration received by

the sensor exceeds the predetermined normal limit, and will stop when the

concentration of gas exposure returns to normal. To clean air pollution from Co,

smoke and PM2.5 gases, a DC fan is used as an exhaust fan that leads to the silica

airgel filter so that exposure to air pollution is adsorbed on the silica airgel. And to

determine the level of exposure to the concentration of gas Co, smoke and PM2.5

will be displayed on the LCD and also Blynk. While the electrical energy used

comes from the savonius wind turbine, where the energy is stored in the battery.

Keywords : Wind Turbin, Arduino Uno R;3, ESP8266-01, Air Pollution Sensor,

Aerogel Sillica

Page 3: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Penelitian

Polusi udara secara tidak langsung dapat menjadi penyebab kematian tiap

tahunya terjadi di negara berkembang yang terjadi akibat dari terpaparnya polusi

udara luar ruangan[1]. Angka kematian absolut akibat polusi udara oleh partikel

padat dan ozon (O3) yang terjadi di indonesia di tahun 2010 sebesar 71.372

kematian, setelah itu meningkat kembali tahun 2016 sebesar 80.650 kematian[2].

Pada laman berita kompas.com menyatakan perihal peyampaian dari Gubernur

DKI Jakarta bahwa “Pakar mengatakan 5,5 juta kasus penyakit disebabkan oleh

pencemaran udara per tahunya di Jakarta. Itu hampir 11 kasus setiap menitnya dan

biaya kesehatan akibat ini (pecemaran udara) sekitar Rp 6,8 triliun,” kata anise

dalam webinar yang di siarkan melalui zoom, Rabu (23/9/2020).[3]

Pada laman Liputan6 mengambil data dari 2019 World Air Quality yang di

terbitkan IQAir AirVisual, Jakarta termasuk kualitas udara terburuk di asia yakni

pada daerah Tanggerang Selatan dengan rata-rata PM2.5 sebesar 81,3 µg/𝑚3

dengan kualitas udara seperti itu dapat mengakibatkan penyakit pernapasan seperti

asma, kanker paru-paru, hingga penyakit jantung. Hal ini tentu di sebabkan oleh

banyaknya pabrik-pabrik industri, pembangkit listrik, dan kendaraan bermotor yang

setiap harinya selalu menghasilkan polutan serta kebakaran hutan yang mencemari

udara bersih. Setiap polutan memiliki dampak yang berbeda-beda antara jenis satu

dengan jenis yang lainya. Zat yang dapat menyebabkan pencemaran udara diantara:

Karbon Monoksida (CO), Karbon Dioksida (CO2), Sulfur Dioksida (SO2),

Nitrogen Dioksida (NO2), Hidrokarbon (HC), Chlorouorcarbon (CFC), Timbal

(Pb), dan Partikular (PM10)[4].

Udara merupakan komponen esensial bagi kehidupan, baik manusia maupun

makhluk hidup lainya. Udara merupakan campuran dari gas, yang terdiri dari

sekitar 78% Nitrogen; 20% Oksigen; 0,9% Argon; 0,03% Karbon Dioksida (CO2);

Page 4: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

2

dan sisanya terdiri dari Neon (Ne), Metan (CH4) dan Hidrogen (H2). Udara di

katakan “Normal” dan dapat mendukung kehidupan manusia apabila komposisinya

seperti tersebut di atas. Udara sudah tercemar apabila terjadi penambahan gas-gas

lain yang dapat menimbulkan gangguan serta perubahan pada komposisi udara

tersebut.[5]

Pada penelitian ini akan di buat sebuah alat untuk mengurangi polusi udara

menggunakan arduino sebagai mikrokontroller sistem monitoring polusi udara dan

memanfaatkan energi terbarukan berupa turbin angin sebagai sumber daya dari alat

tersebut. Alat ini natinya akan mendeteksi kandungan polusi udara pada masing-

masing sensor gas yang terpasang, apakah kandungan udara tersebut aman atau

tidak. Ketika kandungan udara yang terdeteksi oleh alat memiliki kandungan polusi

udara yang berbahaya maka alat tersebut akan bekerja untuk mengurangi

kandungan polutan yang berbahaya tersebut. Penyaring udara terseut menggunakan

aerogel silica sebagai media untuk mengikat kandungan polusi udara.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah di kemukakan di atas, maka secara rinci

masalah yang akan di teliti adalah :

1. Bagaimana merancang dan membangun sistem untuk mengurangi polusi udara

dengan pembangkit listrik tenaga angin sebagai sumber daya energi listrik.

2. Bagaimana Penerapan yang optimal turbin angin sebagai pembangkit listrik pada

sistem penurun polusi udara.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian yang akan di lakukan adalah sebagai berikut :

1. Menerapkan generator turbin angin sebagai sumber energi terbarukan.

2. Menciptakan lingkungan yang aman dari polusi udara.

3. Membuat sebuah alat untuk dapat mengurangi polusi udara

1.4 Batasan Penelitian

Adapun batasan masalah yang di miliki:

1. Menggunakan modul dengan output DC 12-18V 30 watt

2. Memerlukan waktu untuk dapat mengurangi polusi udara.

3. Perangkat di gunakan pada ruangan tertutup.

Page 5: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

3

4. Menggunakan jenis turbin angin savonius.

5. Menggunakan Aerogel silica sebagai penurun polusi udara.

1.5 Manfaat Penelitian

Berdasarkan tujuan di atas maka manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Dapat menerapkan sistem untuk mengurangi polusi udara.

2. Dapat mengetahui sistem generator wind turbin skala kecil yang mudah di gunakan.

3. Dapat menciptakan alat yang berguna bagi orang lain.

1.6 Luaran

1. Sebagai media alternatif untuk menguragi dampak ari polusi udara.

2. Sebagai bahan referensi untuk bahan pengembangan penelitian selanjutnya.

Sistematika Penulisan

Sistematika yang akan di gunakan sebagai penelitian ini yaitu:

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab 1 berisi tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan

masalah, manfaat penelitian, sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab 2 ini menguraikan tentang teori dasar yang di lakukan untuk menunjang

penelitian yang akan di lakukan, membantu permasalahan yang di lakukan dalam

penelitian ini dan solusi untuk menyelesaikan masalah yang di bahas dalam

penelitian ini.

BAB III : METODE PENELITIAN

Pada bab 3 ini akan menguraikan metode dan langkah kerja yang akan di lakukan

dalam pengambilan data, analisis dan pengambilan kesimpulan dan saran.

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHSAN

Pada Bab 4 ini akan membahas tentang pengujian alat berdasarkan perencanaan

sistem yang dibuat, dengan menguji setiap komponen sistem pada masing-masing

sub-blok sistem.

BAB V: PENUTUP

Pada Bab 5 membahas tentang kesimpulan dari peneliti tentang penelitian yang

telah dibuat.

Page 6: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

131

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh hasil tentang Rancang Bangun

Alat Penurun Polusi Udara Menggunakan Aerogel Silica Bertenaga Wind Turbin

Berbasis Iot sebagai berikut :

1. Peggunaan aerogel silica pada sistem penurun polusi udara terbukti efektif

untuk dapat mengurangi pencemaran udara di sekitar alat tersebut. Sistem

monitoring jarak jauh sebagai media untuk dapat memantau kondisi udara

disekitar alat dengan memanfaatkan IoT dapat memberikab akses yag lebih

mudah ketika ingin memantau kondisi polusi udara di daerah tersebut dan

data yang dikirim dari masing-masing sensor dapat diterima aplikasi denga

cukup baik. Sensor CO dapat mendeteksi kenaikan kadar CO dan

penurunanya. Alat dapat mengurangi kadar CO dari 15,74 menjadi 7,64

yaitu sebesar ±50%. Akan tetapi untuk sensor debu PM2.5 yang digunakan

masih kurang begitu responsif ketika mendeteksi partikel debu ketika alat

mendeteksi kandungan polusi udara.

2. Energi listrik yang dihasilkan wind turbin selama 8 hari dengan rata-rata

energi yang didapat sebanyak 154,44 watt jam dengan kebutuhan energi alat

selama satu hari sebanyak 161,28 watt jam.

5.2 Saran

Berikut merupakan saran tentang alat penurun polusi udara dengan pembangkit

wind turbin dan monitoring berbasis iot:

1. Membutuhkan 2 turbin angin serupa untuk dapat memenuhi kebutuhan

energi alat penurun polusi udara tiap harinya.

2. Dapat menggunakan Aerogel silika dengan beberapa campuran tambahan

untuk meningkatkan efisiensi dalam mengikat kandungan polusi udara pada

bagian permukaan aerogel silica.

3. Alat penurun polusi udara lebih cocok di tempatkan pada ruangan tertutup

sedangkan turbin angin di tempatkan pada ruangan terbuka.

Page 7: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

132

DAFTAR PUSTAKA

[1] WHO. (2015). Exposure to Air Pollution: A Major Public Health Concern. Int.

http://www.who.int/ipcs/features/air_pollution.pdf

[2] Ritchie H, R (2019). Mental Health. Our World in Data.

http://ourworldindata.org/mental-health

[3] https://megapolitan.kompas.com/read/2020/09/23/11301841/anies-sebut-55-juta-

kasus-penyakit-di-jakarta-disebabkan-pencemaran-udara diakses 14-1-2021 , 9.12

PM

[4] Jainal Abidin, Ferrawati Artauli Hasibuan; Pengaruh Dampak Pencemaran Udara

Terhadap Kesehatan Untuk Menambah Pemahaman Masyarakat Awam Tentang

Bahaya Dari Polusi Udara. 7 September 2019)

[5] Soedeomo, Moestikahadi. Pencemaran Udara. Bandung: ITB Bandung.2001.

[6] Ratna Ika Putri, Supriatna Adhisuwignjo, M.Rifa’I (2018). Design Of Simple Power

Converter For Small Scale Wind Turbine System For Battery Charger

[7] Greg dan Sing. 1967 dalam Basuki,2007.

[8] diakses tanggal 9-12-2020 , jam 3.16 PM

http://repository.umy.ac.id/bitstream/handle/123456789/20048/BAB%202.pdf?se

quence=6&isAllowed=y

[9] diakses tanggal 10-12-2020, 13.00 PM

https://staff.ui.ac.id/system/files/users/chairul.hudaya/material/presentasittlkelomp

ok1.pdf

[10] Muhammad Faiz Abdurahman Hanur (2016). Rancang Bangun Alat Pemutus KWH

Meter Sebagai Proteksi Berbasis Arduino. Program Studi Strata 1 Teknik Elektro,

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jember.

[11] http://www.cets-

uii.org/BML/Udara/ISPU/ISPU%20(Indeks%20Standar%20Pencemar%20Udara).

htm diakses 5-12-2020, 1.30 PM

[12] Komarudin, A. 2014. Desain dan Analisis Proposional Kontrol Buck-Boost

Converter Pada Sistem Photovoltaik. Jurnal ELTEK 12(20:78-89.

[13] Data Pribadi

[14] Ambrosio 2010

[15] Rangga Pangestu, Sandri Ayu Andriani H (2017). Perancangan Turbin Angin

Savonius Bertingkat Dengan Variasi Blade “Savonius Helical L Rotor”.

Page 8: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

133

[16] Wan Novri Saputra, Dikpride Despa, Noer Soedjawanto, Ahmad Saudi

Samosir,(2016). Prototipe Generator DC Dengan Penggerak Tenaga Angin.

[17] Prio Handoko (2017). Sistem Kendali Perangkat Elektronika Monolitik Berbasis

Arduino Uno R3.

[18] Jurnal Kajian Teknik Elektro.vol.3 No.2. Hal.67-172. September-Febuari 2019.

Universitas 17 agustus 1945.

[19] Daryanto, Y.(2007).Kajian Potensi Angin Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Bayu.

Balai Pptagg-Lagg.

[20] Austin E, Novosselov I, Seto E, Yost MG.(2015). Laboratory Evaluation Of The

Shinyei PPD42NS Low-Cost Particulate Matter Sensor.

[21] Kadir, Abdul.(2016). Simulasi Arduino

[22] DFRobot (2012). DHT11 Temperature and Humidity Sensor

).https://www.dfrobot.com/product-174.html / 4 April 2020

[23] PRANA DUTA INTI (2015). SISTEM ANTARMUKA PADA MIKROSKOP

REFLEKSI DIGITAL BERBASIS ARDUINO UNO

[24] Sadewo, R. A., E. Kurniawan, dan K. B. Adam. (2017). Perancangan dan

Implementasi Pengisian Baterai Lead Acid Menggunakan Solar Cell dengan

Menggunakan Metode Three Steps Charging. E-Proceeding of Engineering 4(1):

26-35.

[25] Hasan Asy’ari. 2019. Pengisian Baterai Menggunakan Buck-Boost Converter Pada

Sistem Energi Surya.

[26] Dominico Argo Wikan A.S(2017). Sistem Pemantauan Tingkat Karbon Monoksida

Pada Suatu Ruangan Tertutup Menggunakan ESP8266.

[27] Mosey, R.I.H 2016. Simulasi dan Pembuatan Rangkaian Sistem Kontrol Pengisian

Baterai untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jurnal Ilmiah Sains 16(1):31-34.

[28] https://artofcircuits.com/wp-content/uploads/2017/03/xl6009-buck-boost-

regulator.jpg diakses 12-7-2020, 4.06 PM.

[29] https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/1132228/XLSEMI/XL6009.html

diakses 6-12-2020, 6.18 PM

[30] diakses 12-11-2020, https://inkuiri.com/site/bukalapak.com/elektronik/komponen-

elektronik/budi-elektronik-kipas-fan-high-speed-12v-

9x9.90c4c5cc50bf5955ffc124807d6e5c96a42349a3.id, 6.39 PM

[31] http://saptaji.com/2016/06/27/bekerja-dengan-i2c-lcd-dan-arduino/ diakses 14-

11-2020, 8.40 AM

Page 9: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

134

[32] http://at-moproduction.blogspot.com/2018/01/membuat-penetas-telur-

menggunakan.html diakses 27-11-2020, 2.44 PM

[33] Di lihat https://wiki.seedstudio.com/Grove-TemperatureAndHumidity_Sensor/ ..

02-07-2020, 6:59 PM.

[34] https://otomasi.sv.ugm.ac.id/2018/12/20/penerapan-sensor-mq-2-sebagai-

pembersih-udara-dalam-ruangan/ di akses 9-12-2020, 5.04 PM

[35] Muhammad Syahwill (2013) Panduan Mudah Simulasi dan Praktik

Mikrokontroller Arduino. Yogyakarta:Andi Offset

[36] Abdul Kadir(2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan

Pemrogramanya Menggunakan Arduino .Yogyakarta:Andi Offset.

[37] Ardian Widyatama (2013). Alat Pengekstrak Kunyit Otomatis Berbasis Arduino

Uno.

[38] https://www.mouser.com/datasheet/2/321/605-00008-MQ-2-Datasheet-

370464.pdf diakses, 4-12-2020, 8.29 PM

[39] https://datasheetspdf.com/pdf/694312/Hanwei/MQ7/1 diakses 5-12-2020, 12.30

PM

[40] Elena Austin etc 2015. Laboratory Evaluation of The Shinyei PPD42NS Low-Cost

Particulate Matter Sensor

[41] http: //www.seeedstudio.com/wiki/Grove – Dust Sensor diakses 27-10-2020, 9.00

AM

[42] Azizah, 2019; Indiana Department of Environmental Management, 2014)

[43] S.Muthukumar, W.Sherine Mary, Jayanthi.S, Kiruthiga.R, Mahalakshmi.M.(2018).

Iot Based Air Pollution Monitoring And Control System.

[44] Arindam Ghosh, Prithviraj Pramik, Kartick Das Banerjee, Ashutosh Roy, Subrata

Nandi, Sujoy Saha.(2018). Analyzing Corellation Between Air And Noise Pollution

With Influence On Air Quality Prediction

[45] Nur Afifa Zubair et.al., 2019; Aerogel-Based Material for Adsorbent Applications

in Material Domain.

[46] Thirafi, H.(2019). Data BMKG Menjelaskan Penurunan Kualitas Udara di Jakarta

Biasa Terjadi Saat Musim Kemarau. http://www.bmkg.go.id/press

Page 10: RANCANG BANGUN ALAT PENURUN POLUSI UDARA DENGAN …

135

release/?p=data-bmkg-menjelaskan-penurunan-kualitas-udara-di-jakarta-biasa-

terjadi-saat-musim-kemarau&tag=press-release&lang=ID

[47] US-EPA. (2014). Air Quality Index: A Guide to Air Quality and Your Health.

http://www.epa.gov/airnow/aqi_brochure-02_14.pdf

[48] http://www.howmuchsnow.com/arduino/airquality/grovedust/ diakses 15-11-2020,

2.14 PM

[49] Bishop, O.,2004, Dasar-Dasar Elektronika, Erlangga, Jakarta.

[50] Aegeter et al

[51] J.L.Gurav, A.V. Rao, D. Y.Nadargi, H.H Park, Ambient Pressure Dried TEOS-

based Silica Aerogels: Good Absorbents of Organi Liquids. Journal Materials

Science, vol.45, no.2, hal.503-510,2010.

[52] Shallowsky.2016 Arduino: Piezzo Speakers (Buzzers).

http://shallowsky.com/arduino/class/buzzer.jpg diakses 28-11-2020, 4.23 PM

[53] http://duinoelektronik.blogspot.com/2018/11/upload-data-enggunakan-esp8266-

01.html diakses 4-12-2020, 9.56 PM.

[54] Yuan-Kang Wu, Cheng-Zang Tsai, Yi-Hua Li .(2018).Design Of Wind Power

Generators : Summary And Comparison

[55] L.Zuo, et al., Polymer/carbon-based hybrid aerogels:preparation, properties, and

application, mamterials 8 (2015) 6806-6848

[56] Diakses pada tanggal 3-12-2020, jam 2.40PM

https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/ESP8266%20

Datasheet.pdf

[57] https://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/

diakses 2-12-2020, 3.56 PM

[58] Achmad Faiz Sanusi (2018). Dengan judul Skripsi PROTOTIPE SISTEM

PEMANTAU KETINGGIAN LEVEL AIR SUNGAI JARAK JAUH BERBASIS IOT

(INTERNET OF THINGS) DENGAN NODEMCU

[59] Divya, A., Kiruthika, R., & gayathri, D.(2019). Detecting And Analysing The

Quality Of Air Using Low Cost Sensor To Reduce Air Pollution In Urban Areas