## PEMBUATAN ALAT DESTILASI AIR BERTENAGA PANEL SURYA BAGI WARGA PENGHUNI DAERAH BERSUMBER AIR ASIN

## Mochamad Nizar Palefi Ma’ady, Cornelia Angela Caezaria, Tabina Shafa Nabila Syahda,
Rizqy Athiyya Nafi’atus Sa’idah
Program Studi Sistem Informasi, Fakultas Teknologi Informasi dan Bisnis, Institut Teknologi Telkom Surabaya, Indonesia nizar@ittelkom-sby.ac.id

## INFO ARTIKEL
ABSTRAK Riwayat Artikel : Diterima : 16 April 2023 Disetujui : 20 September 2023 Air dianggap menjadi kebutuhan dasar bagi manusia, namun saat ini  krisis  air  bersih  masih  menjadi  permasalahan  di  Pedesaan salah  satunya  desa  Kedanyang,  kabupaten  Gresik.  Adanya  air sumur  asin  dapat  menyebabkan  dampak  negatif  bagi  warga. Maka dari itu, dirancang suatu alat prototype dari implementasi teknologi Internet of Things (IoT) dengan protokol MQTT untuk proses distilasi. Proses ini dilakukan untuk menghilangkan kadar garam  berlebih  pada  air  dengan  mengambil  uap-uap  air  dari proses  destilasi.  Adanya  protokol  MQTT  mendukung system hybrid untuk  memaksimalkan  sistem  agar  dapat  bekerja  pada siang  dan  malam  hari  menggunakan  energi  baterai.  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  alat  prototype  ini  dapat membantu  proses  distilasi  secara  maksimal  baik  siang  maupun malam hari.
Kata Kunci :
Teknologi  IoT,  Air  Layak,  Sistem Hybrid , Protokol MQTT

## ARTICLE INFO

## ABSTRACT
Article History : Received : 16 April 2023 Accepted : 20 September 2023
Water is considered a basic need for humans, but currently the clean water crisis is still a problem in rural areas, one of which is Kedanyang village, Gresik district. The existence of salty well water  can  cause  negative  impacts  on  residents.  Therefore,  a prototype tool was designed from the implementation of Internet of  Things  (IoT)  technology  with  the  MQTT  protocol  for  the distillation process. This process is carried out to remove excess salt content in water by taking water vapor from the distillation process. The existence of the MQTT protocol supports a hybrid system to maximize the system to work during the day and night using battery energy. The results showed that this prototype tool can help the distillation process optimally both day and night.
Keywords: IoT Technology, Adequate Water and Sanitation, Hybrid Systems, MQTT Protocol.

## 1. PENDAHULUAN
Krisis air minum masih menjadi masalah di  banyak  daerah  pedesaan  di  Indonesia. Khususnya  di  Desa  Kedanyang,  Kecamatan Kebomas,  Gresik,  Jawa  Timur.  Kebutuhan  air layak  dan  sanitasi  untuk  rumah  tangga  masih belum  terpenuhi  akibat  air  asin  di  Desa Kedanyang.  Hal  ini  disebabkan  oleh  kondisi geografis  desa  yang  dulunya  merupakan  lahan tambak  dan  penduduk  setempat  tidak  memiliki air terfiltrasi yang cukup baik karena bergantung pada  air  dari  sumur  bor.  Persediaan  akan  air konsumsi  dirasakan  semakin  berkurang,  Jika ketersediaan air layak pakai terus menurun akan membawa  dampak  negatif,  terutama  bidang kesehatan.  Perlu  adanya  teknologi  untuk mendaur ulang air.
Pengolahan air asin dapat dilakukan dengan sistem  distilasi.  Distilasi  adalah  proses  yang terjadi ketika sampel cair diuapkan, menciptakan uap yang kemudian mengembun menjadi cairan yang  lebih  mudah  menguap  daripada  sampel aslinya. Proses penguapan biasanya melibatkan pemanasan  cairan,  tetapi  juga  dapat  dilakukan dengan  mengurangi  tekanan,  atau  kombinasi keduanya  (Galiano  F,  2018)  Proses  destilasi dapat  diwujudkan  dengan  pemanfaatan  energi bersih yang diambil dari matahari menggunakan solar panel untuk menghasilkan daya, mengingat Indonesia  memiliki  iklim  tropis  sehingga pemasangan  panel  surya  dapat  berjalan  dengan optimal dan maksimal. Selain itu, proses distilasi dapat  dioptimalkan  bahkan  pada  malam  hari dengan  menambahkan  sistem  pengisian  yang diperoleh  dari  baterai,  penggunaan  kedua sumber  daya  ini  disebut  sistem  hybrid.  Untuk mendukung sistem hybrid, diperlukan penerapan teknologi IOT dengan protokol MQTT.
MQTT dikenal sebagai protokol unik untuk Internet  of  Things.  Keunikan  dari  protokol MQTT adalah menggunakan publish- subscribe . Sistem publish-subscribe dapat mempublikasikan  dan  menerima  pesan  sebagai klien.  Ini  memfasilitasi  komunikasi  antara beberapa  perangkat  (Biswajeeban  Mishra, 2020). Pada beberapa proses distilasi sebelumnya, protokol MQTT jarang digunakan. Biasanya, energi matahari yang diubah menjadi listrik  oleh  panel  surya  langsung  digunakan tanpa  perlu  mendistribusikan  listrik  dan menyimpannya  di  baterai,  tetapi  cara  kerja
sistem  hybrid  dengan  MQTT  dalam  hal penyimpanan  listrik  dapat  dilakukan  sekaligus. Intinya,  ketika  panel  surya  diisi  oleh  sinar matahari,  konsumen  lain  yaitu  baterai  juga otomatis  terisi.  Namun  saat mikrokontroller bekerja  dan  dalam  keadaan  solar  panel  masih memiliki daya serta di siang hari  maka sumber daya  yang  digunakan  tetap  dari  solar  panel, karena pola komunikasi MQTT adalah asinkron Dimana  konsumsi  listrik  saat  ini  tertunda  atau tidak  bersamaan,  karena  MQTT  menerapkan model  komunikasi  yang  hemat bandwidth dan hemat energi. Selain hemat, fitur lain dari MQTT ini  adalah  kita  bisa  menambah  sumber  daya dengan beberapa baterai atau solar panel.
Pemanfaatan  teknologi  dari  implementasi ide yang dirancang, diharapkan dapat membantu penduduk  dalam  pemenuhan  kebutuhan  air minum  yang  memenuhi  standar  baku  mutu  air bersih  (Kemkes,  2017).  Penerapan  teknologi yang  kami  usulkan  adalah  distilasi  air  dengan pengisian solar-battery berbasis  IOT  yang terintegrasi  dengan  pengisian  baterai-panel surya sebagai sistem hybrid untuk memaksimalkan  sistem  distilasi  bekerja  siang dan malam, dimana pada malam hari menggunakan  energi  dari  baterai.  Ini  menjadi bagian  dari  inovasi  tim  untuk  membantu pemenuhan  kebutuhan  air  secara  maksimal untuk penduduk Desa Kedanyang.

## 2. METODE
Alat  destilasi  kami  terdiri  dari  beberapa komponen  yakni  panel  surya,  ACCU,  inverter, mikrokontroller,  teko  dan  elemen  pemanas, MQTT. Berikut merupakan penjelasan spesifikasi masing-masing alat :

## 1. Panel Surya
Pada alat ini dibutuhkan 2 buah panel surya yang  masing-masing  memiliki  berat  7.25  kg, dimensi  1020  x  670  x  30  mm,  tegangan  pada Pmax (Vmp) : 18 VDC, Arus pada Pmax (lmp) 5.55 A.

## 2. ACCU
Baterai  /  ACCU  memiliki  spesifikasi tegangan 12 volt, 26 AH, 20 HR. Berukuran 165 (L) x 126 (W) x 175(H) mm terminal berukuran T6. Alat ini hanya membutuhkan 1 baterai.

## 3. Inverter
Inverter  yang  digunakan  dengan  kapasitas 1000  W,  tegangan  input  DC  12V,  tegangan output  AC220V,  frekuensi  50  Hz,  berdimensi 185, 95, 55 mm.

## 4. Mikrokontroller
Mikrokontroller  yang  digunakan  yakni Arduino  UNO.  Batas  tegangan  input  6-20V, tegangan input 7-12V, tegangan operasional 5V DC, kabel data USB A ke USB B, flash memori 32 kb.

## 5. Teko dan Elemen Pemanas
Teko dan elemen pemanas listrik berkapasitas  2  liter  dengan  daya  1500  watt, berukuran 16 x 16 x 225 cm, diameter mulut teko 13.5 cm.

## 6. MQTT
MQTT  berspesifikasi  maksimal  pengisian daya  60  A,  tegangan  sistem  12V/24V/36V48V (fleksibel),  tegangan  PV  maksimal  (Voc) 150Vdc,  suhu  Operasi:  -25  ~  60  C,  tegangan operasi  tenaga  surya:  tegangan  baterai  +  5V  – 150Vdc, daya inputan PV
12V: 800W
24V: 1600W
36V: 2400W
48V: 3200W

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  dari  pengabdian  yang bertempat di Desa Kedanyang, dirancang sebuah alat distilasi berbasis IoT. Dalam merancang alat distilasi, melalui beberapa proses  tahapan yaitu tahap  survei  langsung  dan  tahap  development alat. Berikut adalah rincian dari tahapannya:

## Development Tools
Tahapan  development  berlangsung  sekitar satu  bulan  melalui  kerjasama  dengan  jasa prototype. Penyusunan alat dilakukan menggunakan  beberapa  bahan  seperti  panel
surya, inventer, baterai, mikrokontroller dan alat sensor untuk pengukuran kadar garam.
Alat prototype ini  dirancang  dengan protokol MQTT yang mendukung sistem hybrid . Maksudnya,  system  dapat  beroperasi  dan memproses air  meskipun tanpa energi matahari melainkan dengan bantuan dari daya baterai.

## Survei Langsung ke Lokasi Pengabdian
Kunjungan  pertama  ke  Desa  Kedanyang bertujuan  untuk sharing dengan  ketua  RW  05 desa Kedanyang mengenai kondisi air pada desa tersebut  serta  permasalahan  yang  ada  pada sanitasi air nya. Setelah  itu, ketua RW 05 serta warga  menawarkan  untuk  menyediakan  lahan tempat instalasi alat destilasi dengan panel surya.
Kunjungan kedua dilakukan untuk memasang  alat  destilasi  pada  lahan  kecil disebelah  masjid.  Pemasangan  alat  destilasi dimulai  dengan  menyambungkan  alat  dengan kabel  panel  surya  sesuai  dengan  jalurnya,  lalu panel  surya  akan  secara  otomatis  menyala dengan indikator yang tampak di terminal, selain itu daya yang dihasilkan panel surya juga terisi di ACCU. Selanjutnya  inverter dinyalakan dan mengaktifkan mikrokontroler, lalu secara otomatis  mikrokontroler  akan  menyalakan elemen pemanas / heater dan memanaskan teko untuk  proses  destilasi.  Sebelum  dilakukan destilasi,  teko  yang  sudah  berisi  air  sumur  asin dicek  kadar  garamnya  dengan  sensor  TDS (mencapai 900 ppt). Proses destilasi didapatkan dari  panas heater yang  membuat  air  didalam teko  mendidih  lalu,  uap  air  tersebut  disalurkan melalui  selang  penghubung  pada  kepala  teko yang  akan  disalurkan  ke  dalam  wadah penampungan  air  layak  minum  (selesai  proses destilasi).  Air  hasil  destilasi  dicek  lagi  dengan sensor TDS mencapai kadar 98 ppt yang artinya aman untuk dikonsumsi.

## 3.1. Singkatan dan Akronim
• TDS = Total Dissolved Solid
• IOT = Internet Of Things
• MQTT = Message Queuing Telemetry Transport

## 3.2. Tabel dan Gambar
Gambar 1. Pengendali tenaga surya, MQTT.
Gambar 2. Rangkaian IoT dan Bejana Air Asin.
Gambar 3. Tutorial Alat ke Kepala Desa
Gambar 4. Survei Tim ke Desa Kedanyang.

## 3.3. Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terimakasih  disampaikan  ke  Prodi
Sistem  Informasi  Institut  Teknologi  Telkom Surabaya  (ITTS)  dan  Ketua  RW  5  Desa
Kedanyang sebagai fasilitator kegiatan pengabdian masyarakat.

## 4. PENUTUP 4.1. Kesimpulan
Tujuan  dari  pembuatan  alat  destilasi  ini untuk memberi pengetahuan dan edukasi tentang pemanfaatan energi alternatif seperti energi dari panas  matahari  yang  dapat  mengolah  air  asin menjadi air tawar. Tim menyadari bahwa alat ini memiliki banyak kekurangan seperti desain yang masih minim (masih berupa kerangka), alat yang masih  belum  sempurna,  dan  penggunaan  yang belum  maksimal  (skala  kecil).  Besar  harapan kami, alat destilasi ini dapat terus dikembangkan dan  juga  dilakukan  improvisasi.  Acara  serah terima  berlangsung  dengan  lancar  dan  khidmat dari  awal  hingga  akhir.  Apresiasi  yang  tinggi diberikan  oleh  para  warga  yang  berharap  alat tersebut dapat dimanfaatkan dan disempurnakan lagi  hingga  memiliki  manfaat  dan  keefektifan dalam penggunaanya, membuat kami berterimakasih karena pihak warga mengapresiasi ide yang kami berikan.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Biswajeeban Mishra, A. K., 2020. The Use of MQTT in M2M and IoT. 4 November. Francesco Galiano, F. F. A. F., 2018. Chapter 13 - Methanol Separation From Liquid Mixtures Via Pervaporation Using Membranes. Science and Engineering, Issue Methanol, pp. 361-380. Galiano F, F. F. a. F. A., 2018. Methanol Separation From Liquid Mixtures Via Pervaporation Using Membranes. Methanol:Science and Engineering.
Kemkes, 2017. Peraturan Menteri Kesehatan tentang Standar Baku Mutu Kesehatan Lingkungan dan Persyaratan Kesehatan Air Untuk Keperluan Higiene Sanitasi,
Kolam Renang, Solus Per Aqua, dan Pemandian Umum.
s.l.:BN.2017/NO.864, kemkes.go.id : 7 hlm..