ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG

ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN)
UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG

TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1
Pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh :
DWI ARIODARMA
20120120025

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
2016

ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN)
UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG


TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1
Pada Prodi Teknik Eletro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

DWI ARIODARMA
20120120025

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
2016

i

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR
ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN)
UNTUK PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG

Disusun Oleh:
DWI ARIODARMA
20120120025
U

Telah diperiksa dan disetujui:

Dosen Pembimbing 1

Dosen Pembimbing 2

Ir. Slamet Suripto, M.Eng.
NIP. 19611118199209123010
U


U

Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng.
NIP. 197511112005011002
U

ii

HALAMAN PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama

: DWI ARIODARMA

NIM

: 20120120025

Program Studi


: Teknik Elektro

Fakultas

: Teknik

Universitas

: Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “ Analisis Potensi
PLTH (Surya & Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di Pulau
Ketapang” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di Perguruan Tinggi
dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata
cara dan etika penulisan karya tulis ilmiah yang lazim.

Yogyakarta, 30 Desember 2016

Penulis

Dwi Ariodarma

iii

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN) UNTUK PENYEDIAAN
ENERGI LISTRIK DI PULAU KETAPANG

Disusun Oleh:
DWI ARIODARMA
20120120025
Telah Dipertahankan di Depan Tim Penguji Pada Tanggal 30 Desember 2016
Susunan Tim Penguji:
Dosen Pembimbing 1

Dosen Pembimbing 2

Ir. Slamet Suripto, M.Eng.

NIP. 19611118199209123010
U

U

Rahmat Adiprasetya A.H, S.T., M.Eng.
NIP. 197511112005011002
U

Penguji

Karisma Trinanda Putra, S. ST., M.T.
NIP. 19900619201604123092
U

Tugas Akhir ini telah dinyatakan sah sebagai salah satu persyaratan untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Mengesahkan
Ketua Program Studi Teknik Elektro


Ir. Agus Jamal, M.Eng.
NIK. 19660829199502123020
U

iv

MOTTO

“Kamu sukses, teman-teman mu tau siapa dirimu.
Kamu gagal, kamu tau siapa teman-teman mu”
Dalam menjalani hidup selalu belajar untuk
mensyukuri nikmat yang telah di anugerahkan Tuhan
kepada kita, karena orang lain belum tentu seberuntung
kita”


“Setinggi apapun pangkat yang dimiliki, anda tetap seorang
pegawai… Sekecil apapun usaha yang anda punya anda
adalah bos nya…”
(Bob Sadino)


v

INTISARI

Tujuan utama dari skripsi ini adalah mengetahui potensi angin dan
matahari sebagai sumber alternatif pembangkit listrik (PLTH) sebagai penyedia
energi listrik yang optimal di Pulau Ketapang. Matahari dan angin merupakan
sumber energi altenatif terbarukan pengganti sumber bahan bakar fosil.
Dalam mengetahui potensi angin dan matahari di Pulau Ketapang sebagai
pembangkit listrik dilakukan dengan cara melakukan penelitian berupa
mengetahui data intensitas cahaya, kecepatan angin ,dan profil beban listrik di
Pulau tersebut kemudian dilakukan simulasi menggunakan Sofware HOMER
untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik yang optimal.
Dalam hasil penelitian ini di dapat bahwa Potensi pembangkit listrik
hybrid (Surya & Angin) tidak cocok di lokasi penelitian dikarenakan pembangkit
listrik tersebut tidak efesien dalam penggunaan dan pengoperasian mengingat
biaya investasi dan nilai NPC yang lebih besar ($254.624) serta kecepatan angin
rata-rata di tempat tersebut sangat kecil, karna dalam 1 tahun hanya menghasilkan
rata-rata kecepatan angin sebesar 2,35 m/s, sehingga dibanyak hari dan bulan

wind turbin tidak menghasilkan produksi listrik dan total hasil produksi energi
listrik yang dihasilkan dari Wind turbin hanya sebesar 109 Kwh/yr yaitu (0%) dari
total pembangkit. Potensi pembangkit listrik yang sesuai untuk kondisi di lokasi
penelitian adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Konfigurasi
pembangkit listrik yang teroptimal adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) yang terdiri dari PV 30kW, 120 battery S6CS25P, converter 30 kW
dengan nilai NPC ($253.448).
Kata Kunci : PLTH, Pulau Ketapang , Homer.

vi

LEMBAR PERSEMBAHAN

Skripsi ini penulis persembahkan untuk :
1. Ibuku tersayang, Ibu Maryati S.Pd yang sangat aku sayangi dan aku
cintai dan juga selalu mendo’a kan ku.
2. Bapakku terhebat, Bapak Dirwan Hiba yang selalu memberi motivasi
dan selalu memberi apa yang selalu aku inginkan.
3. Kakakku Eko Suyetno S.Pd sebagai salah satu sumber motivasi untuk
saya berjuang dan membanggakan orang tua.

4. Keluarga besar kakekku Marzuki dan nenek ku Norpisa yang terus
mendoakan cucu ya berhasil.
5. Keluarga besar kakek (Alm) Hatenan dan nenek ku Sujana.
6. Paman saya Dr. Suartin Marzuki S.T., M.T, kakak saya Nabila Dani
S.pd, Mega Tuslima, Sudarti, Komandala Putra, dan sodara-sodara
lainnya terimakasih atas nasehat nasehatnya yang luar biasa dan
terimakasih juga telah mendoakan.
7. Sahabat- sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.Ip, Ikhsanul Irawan S.P,
Yandi, Zuni, dan teman-teman dari Belitung lainnya terimakasih
selalu memberikan semangat pada Saya.
8. Orang Spesial Elvi Triani yang selalu ada hingga saat ini untuk selalu
mendukung dan memberi semangat.

vii

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb.
Dengan mengucapkan Puji dan Syukur penulis panjatkan akan kehadirat
Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis

dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi dengan judul:
“ Analisis Potensi PLTH (Surya/Angin) Untuk Penyediaan Energi Listrik di
Pulau Ketapang ”
Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan skripsi ini,
tetapi karena keterbatasan kemampuan penulis, maka penulis memohon maaf
yang sebesar-besarnya karena masih banyak kekurangan-kekurangan dalam
penyusunan laporan skripsi ini, baik dalam susunan kata, kalimat maupun
sistematika pembahasannya. Penulis berharap laporan skripsi ini dapat
memberikan sumbangan yang cukup positif bagi penulis khusunya dan pembaca
sekalian pada umumnya.
Terwujudnya laporan Skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan
berbagai pihak yang sangat artinya. Dan dalam kesempatan ini, penulis
menyampaikan ucapan rasa terimakasih kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan karunia, rahmat, dan hidayah Nya.
2. Rasulullah SAW yang telah menunjukan jalan terang benderang.
3. Ibu saya, Ibu Maryati S.Pd dan Bapak Saya, Bapak Dirwan Hiba yang
selalu mendoakan dan mendukung. Keluarga yang tak pernah lelah
memberikan dorongan untuk penyusunan tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Agus Jamal, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Muhammadyah Yogyakarta.
5. Bapak Ir. Slamet Suripto, M.Eng. sebagai Dosen Pembimbing I yang
dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan mengarahkan penulis
selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir hingga dapat menyelesaikan
penulisan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Rahmat Adiprasetya Al Hasibi, S.T., M.Eng. sebagai Dosen
Pembimbing II yang dengan sabar membimbing, membagi ilmunya dan
mengarahkan penulis selama melaksanakan penelitian Tugas Akhir
hingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini.
7. Bapak Karisma Trinanda Putra, S.T. M.T. sebagai penguji pada saat
pendadaran.

viii

8. Segenap Dosen pengajar di jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiya Yogyakarta, terimkasih atas segala bantuan yang selama
ini telah diberikan.
9. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
10. Staf Laboratorium Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta.
11. Teman–teman mahasiswa teknik elektro 2012 A dan B
12. Teman teman seperjuangan Dhanies, Dani, Deny, Redi, Bram, Irul, Irwan,
Rudi, Gandhi, Jery kalian luar biasa kawan. semoga suatu hari nanti kita
bisa berkumpul lagi.
13. Sahabat saya Eko Bagus Sholihin S.ip, Ikhsanul Irawan S.p, Yandi, Zuni
dari dulu kini dan nanti, terimakasih kawan atas saran dan motivasinya.
14. Pacar saya Elvi Triani yang selalu mendukung saya dan memberi
semangat dalam kebaikan saya untuk segera menyelesaikan tugas akhir
ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih jauh
dari sempurna, hal ini mengingat kemampuan dan pengalaman dalam
penyusunan skripsi ini yang sangat terbatas.
Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan memberi
tambahan ilmu bagi para pembaca. Semoga Allah SWT meridhoi kita
semua, aamiin.
Wassalammu’alaikum Wr. Wb.
Yogyakarta, 30 Desember 2016
Yang menyatakan,

Dwi Ariodarma

ix

DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL...........................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ii
HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................iii
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ................................................................iv
MOTTO ..............................................................................................................v
INTISARI............................................................................................................vi
LEMBAR PERSEMBAHAN .............................................................................vii
KATA PENGANTAR ........................................................................................viii
DAFTAR ISI .......................................................................................................x
DAFTAR TABEL ...............................................................................................xiii
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah .....................................................................................4
1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................................4
1.4 Batasan Masalah .......................................................................................5
1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................5
1.6 Metode Penelitian .....................................................................................6
1.7 Sistematika Penulisan ...............................................................................6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI....................................8
2.1

Tinjauan Pustaka .....................................................................................8

2.2

Landasan Teori ......................................................................................9
2.2.1

Hybrid Power Sistem ...................................................................9

2.2.2

Sel Surya ......................................................................................10

2.2.3

Keutungan dan Kelebihan Sel Surya............................................12

2.2.4

Jenis Sel Surya .............................................................................12

2.2.5

Karakteristik Sel Surya ................................................................14

2.2.6

Parameter Sel Surya .....................................................................17

2.2.7

Sistem Penyimpanan Energi ........................................................18

2.2.8

Inverter .........................................................................................20

2.2.9

Energi Angin ................................................................................21

2.2.10 Jenis-jenis Angin ..........................................................................22
2.2.11 Syarat Kecepatan Angin .............................................................23
2.2.12 Pembangkit Listrik Tenaga Angin ...............................................24
2.2.13 Turbin Angin (Wind Turbine) ......................................................24
2.2.14 Komponen Utama Wind Turbine .................................................26
2.2.15 HOMER .......................................................................................30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN............................................................33
3.1 Alat Penelitian ..........................................................................................33
3.2 Bahan Penelitian .......................................................................................33
3.3 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................................33
3.4 Langkah Penelitian ...................................................................................34
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN .............................................................39
4.1 Potensi Energi Angin dan Energi Matahari ..............................................39

4.1.1 Objek Penelitian.............................................................................39
4.1.2 Profil Beban ...................................................................................40
4.1.3 Potensi Energi Angin .....................................................................45
4.1.4 Potensi Energi Matahari ................................................................46
4.2 Perancangan Sistem Pembangkit Listrik ..................................................48
4.2.1 Desain Sistem Wind Turbine .........................................................49
4.2.2 Desain Sistem PV ..........................................................................52
4.2.3 Desain Converter ...........................................................................54
4.2.4 Desain Baterai ................................................................................56
4.3 Konfigurasi dan Analisis Optimasi Pembangkit Listrik ............................57
4.3.1 Hasil Perancangan dan Konfigurasi Homer...................................58
4.3.2 Analisa Konfigurasi Sistem Optimal .............................................62
4.3.3 Hasil Pembangkit Sistem Optimal .................................................64
4.4 Analisi Biaya Sistem Pembangkit ............................................................69
4.4.1 Biaya Tiap Komponen ...................................................................70
4.4.2 Biaya Berdasarkan Type ................................................................71
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN..............................................................72
5.1 Kesimpulan ...............................................................................................72
5.2 Saran .........................................................................................................73
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................74
LAMPIRAN .......................................................................................................76

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tingkatan kecepatan angin 10 meter di atas permukaan tanah ........... 23

Tabel 4.1 Konsumsi listrik rata-rata harian sampel pada 1 rumah ................... 41
Tabel 4.2 Konsumsi listrik rata-rata pada 42 rumah .......................................... 42
Tabel 4.3 Kecepatan angin rata-rata perbulan ditahun 2015............................... 44
Tabel 4.4 Radiasi matahari perbulan di pulau Ketapang .................................... 45
Tabel 4.5 spesifikasi turbin angin HY-1000 (1KW) ........................................... 49
Tabel 4.6 Spesifikasi PV Suniva OPT340-72-4-100 .......................................... 53
Tabel 4.7 Spesifikasi inverter LPT5000-224 ...................................................... 54
Tabel 4.8 Spesifikasi Batteray Surette Rolls S6CS25P ...................................... 56
Tabel 4.9 Hasil konfigurasi system optimal Homer (Wind Turbin) ................... 60
Tabel 4.10 Hasil konfigurasi system optimal Homer ......................................... 60
Tabel 4.10 Kurva daya Wind Turbin dan kecepatan angin tahun 2015 ........... 62

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hubungan Sel Surya, Panel Surya................................................... 11
Gambar 2.2 Susunan pembuatan panel surya, dari sel surya, modul dan panel . 11
Gambar 2.3 Sel dan Modul fotofoltaik (PV) Jenis Monokristal ......................... 13
Gambar 2.4 Sel dan Modul Sel Surya Jenis Polikristal ...................................... 13
Gambar 2.5 Modul Fotovoltaik Jenis Amorfous................................................. 14
Gambar 2.6 Kurva arus dan tegangan ................................................................. 15
Gambar 2.7 Grafik Arus Terhadap Temperatur .................................................. 16
Gambar 2.8 Grafik Arus Terhadap Insolation .................................................... 16
Gambar 2.9 Skema terjadinya angin ................................................................... 21
Gambar 2.10 Komponen turbin kecil .................................................................. 26
Gambar 2.11 Gaya –gaya angin pada sudu ......................................................... 27
Gambar 2.12 Tampilan utama Homer ................................................................. 30
Gambar 2.13 Pemilihan tipe beban dan komponen ............................................ 31
Gambar 2.14 Proses input data beban ................................................................. 31
Gambar 2.15 Bagian Utama Arsitektur HOMER ............................................... 32
Gambar 3.1 Letak Dusun Pulau Ketapang .......................................................... 34
Gambar 4.1 Pulau Ketapang ............................................................................... 40
Gambar 4.2 Grafik Konsumsi Listrik Rata-rata harian ....................................... 43
Gambar 4.3 Komponen di homer ........................................................................ 46

Gambar 4.4 Kondisi pemodelan Sistem PLTH ................................................... 46
Gambar 4.5 Perancangan beban primer di homer ............................................... 47
Gambar 4.6 Profil beban listrik bulanan dalam satu tahun 2016 ........................ 48
Gambar 4.7 Perancangan wind turbin pada homer ............................................. 49
Gambar 4.8 Wind Turbin HY-1000 .................................................................... 50
Gambar 4.9 perancangan PV pada homer ........................................................... 53
Gambar 4.10 inverter LPT5000-224 ................................................................... 54
Gambar 4.11 Perancangan konverter pada homer .............................................. 55
Gambar 4.12 baterai surette rolls S6CS25P ........................................................ 56
Gambar 4.13 Perancangan baterai pada homer ................................................... 57
Gambar 4.14 Konfigurasi Optimasi Sistem Pembangkit .................................... 58
Gambar 4.15 Hasil Perancangan konfigurasi Homer Energy ............................. 58
Gambar 4.16 Hasil kalkulasi konfigurasi Homer Energi .................................... 59
Gambar 4.17 Produksi Wind Turbin HY-1000 ................................................... 63
Gambar 4.18 Produksi listrik pada masing-masing pembangkit ........................ 63
Gambar 4.19 Daya dan Produksi Listrik ............................................................. 64
Gambar 4.20 Grafik produksi PV dan konsumsi listrik ...................................... 65
Gambar 4.21 Grafik input battery dan output inverter........................................ 66
Gambar 4.22 Grafik kekurangan energi listrik ................................................... 67
Gambar 4.23 Grafik produksi listrik dengan kondisi (charge) battery .............. 68
Gambar 4.24 biaya tiap komponen ..................................................................... 69
Gambar 4.25 Biaya keseluruhan komponen selama 25 tahun ............................ 70

ANALISIS POTENSI PLTH (SURYA & ANGIN)
DALAM PENYEDIAAN ENERGI LISTRIK
DI PULAU KETAPANG
(Studi kasus di Pulau Ketapang, Belitung Timur)
Dwi Ariodarma
20120120025

ABSTRAK

Tujuan utama dari skripsi ini adalah mengetahui potensi angin dan
matahari sebagai sumber alternatif pembangkit listrik (PLTH) sebagai penyedia
energi listrik yang optimal di Pulau Ketapang. Matahari dan angin merupakan
sumber energi altenatif terbarukan pengganti sumber bahan bakar fosil.
Dalam mengetahui potensi angin dan matahari di Pulau Ketapang sebagai
pembangkit listrik dilakukan dengan cara melakukan penelitian berupa
mengetahui data intensitas cahaya, kecepatan angin ,dan profil beban listrik di
Pulau tersebut kemudian dilakukan simulasi menggunakan Sofware HOMER
untuk membantu pemodelan dari sebuah sistem tenaga listrik yang optimal.
Dalam hasil penelitian ini di dapat bahwa Potensi pembangkit listrik
hybrid (Surya & Angin) tidak cocok di lokasi penelitian dikarenakan pembangkit
listrik tersebut tidak efesien dalam penggunaan dan pengoperasian mengingat
biaya investasi dan nilai NPC yang lebih besar ($254.624) serta kecepatan angin
rata-rata di tempat tersebut sangat kecil, karna dalam 1 tahun hanya menghasilkan
rata-rata kecepatan angin sebesar 2,35 m/s, sehingga dibanyak hari dan bulan
wind turbin tidak menghasilkan produksi listrik dan total hasil produksi energi
listrik yang dihasilkan dari Wind turbin hanya sebesar 109 Kwh/yr yaitu (0%) dari
total pembangkit. Potensi pembangkit listrik yang sesuai untuk kondisi di lokasi
penelitian adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Konfigurasi
pembangkit listrik yang teroptimal adalah Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS) yang terdiri dari PV 30kW, 120 battery S6CS25P, converter 30 kW
dengan nilai NPC ($253.448).
Kata Kunci : PLTH, Pulau Ketapang , Homer.

vi

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Energi listrik adalah energi yang tersimpan dalam arus listrik, dimana
energi listrik ini di butuhkan peralatan elektronik agak mampu bekerja seperti
kegunaannya. Sehingga menurut dalam pemanfatannya energi listrik sangat
dibutuhkan untuk setiap orang guna untuk menunjang segala aktifitas
berkaitan dengan peralatan yang menggunakan energi listrik.
Merupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi listrik semakin
meningkat ditambah seiring dengan pesatnya pertumbuhan dan pembangunan
di bidang teknologi, industi dan informasi. Namun pelaksanaan penyediaan
energi listrik yang di lakukan oleh PT.PLN (Persero), selaku lembaga resmi
yang ditunjukkan oleh pemerintah untuk mengelolah masalah kelistrikan di
Indonesia, sampai saat ini masih belum dapat memenuhi kebutuhan
masyarakat akan energi listrik secara keseluruhan. Menurut (Ramani, 1992)
Kondisi geografis negara Indonesia yang terdiri atas ribuan pulau dan
kepulauan, tersebar dan tidak meratanya pusat-pusat beban listrik, rendahnya
tingkat permintaan listrik di beberapa wilayah, tingginya biaya marginal
pembangunan sistem suplai energi listrik, serta terbatasnya kemampuan
finansial, merupakan faktor-faktor penghambat penyediaan energi listrik
dalam skala nasional. Sehingga masih terdapat cukup banyak daerah-daerah
maupun pulau-pulau terluar Indonesia yang masih belum mendapatkan
pasokan energi listrik.
Semakin dengan meningkatnya kebutuhan energi listrik hal ini
menyebabkan adanya indikasi terhadap krisis energi di dunia. Salah satu
penyebab dari krisis energi tersebut adalah masih besarnya tingkat
ketergantunggan pada sumber energi fosil terutama minyak bumi. Seperti
diketahui bahwa cadangan minyak bumi yang tersedia dibumi terbatas.
Semakin berkurangnya ketersediaan sumber daya energi fosil, khususnya
minyak bumi, yang sampai saat ini masih merupakan tulang punggung dan
komponen utama penghasil energi listrik di Indonesia, serta makin

1

2

meningkatnya kesadaran akan usaha untuk penghasil energi listrik di
Indonesia, serta makin meningkatnya kesadaran akan usaha untuk
melestarikan lingkungan, menyebabkan kita harus berpikir untuk mencari
alternatif penyediaan energi listrik yang memiliki karakter, dapat mengurangi
ketergantungan terhadap pemakaian energi fosil, khususnya minyak bumi
dapat menyediakan energi listrik dalam skala lokal regional maupun
memanfaatkan potensi sumber daya energi yang ada.
Sistem penyediaan energi listrik yang dapat memenuhi kriteria di atas
adalah sistem konversi energi yang memanfaatkan sumber daya energi baru
atau energi terbarukan yang ada, seperti: nuklir, matahari, angin, air, biomasa
dan

lain

sebagainya

(Djojonegoro,

1992).

Sistem

ini

merupakan

penggunanaan energi alternatif sebagai solusi untuk meningkatkan peran
energi baru dalam rangka menjamin keamanan pasokan energi untuk
memenuhi kebutuhan energi nasional yang semakin meningkat secara
berkelanjutan. Kecendrungan untuk mengembangkan dan memanfaatkan
potensi sumber-sumber daya energi baru ini telah meningkat dengan pesat,
khususnya di negara-negara maju atau berkembang yang telah menguasai
rekayasa dan teknologinya, serta mempunyai dukungan finansial yang kuat.
Oleh sebab itu, merupakan hal yang menarik untuk disimak lebih lanjut,
bagaimana peluang dan kendala pemanfaatan sumber-sumber daya energi
baru ini di negara-negara sedang berkembang, khususnya di Indonesia.
Energi Bayu (angin) dan Surya merupakan salah satu dari sumber daya alam
yang perlu dipertimbangkan sebagai sumber energi alternatif mengingat di
Indonesia merupakan negara yang memiliki garis pantai yang paling luas
serta ribuan pulau kecil yang dikelilingi oleh lautan, Indonesia juga memiliki
panas matahari yang bersinar dengan intensitas rata-rata sangat tinggi dan
waktu relatif lebih lama per harinya (karena daerah tropis). Dari kedua
potensi tersebut dapat dikembangkan dan dimanfaatkan langsung oleh
masyarakat sebagai sumber pembangkit listrik energi terbarukan untuk
memenuhi kebutuhan listrik, Namun energi angin ini memiliki kekurangan
pada sumber energi berupa angin yang kurang dapat diandalkan untuk ada
terus-menerus dan tidak mudah diprediksi. Sedangkan Energi surya adalah

3

energi yang berupa sinar dan panas dari matahari. Energi ini dapat
dimanfaatkan dengan menggunakan solar cell. Solar cell sendiri adalah alat
konversi cahaya atau radiasi matahari menjadi listrik dengan menggunakan
photovoltaic. Solar cell produksinya sangat dipengaruhi oleh cuaca, hal ini di
sebabkan karena solar cell memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber
pembangkit listriknya. Untuk menutupi kekurangan dari masing-masing
pembangkit, bisa di gunakan cara penggabungan dua atau lebih pembangkit.
Cara ini dikenal dengan nama hybrid power system.
Kondisi kelistrikan di Pulau Belitung saat ini sebenarnya hampir semua
rumah penduduk telah disuplai listrik oleh PT.PLN. Namun masih ada
sejumlah rumah penduduk yang masih belum dialiri listrik terutama rumah
penduduk di pulau-pulau kecil di Belitung. Belitung Merupakan wilayah yang
kepulawan terdiri dari 2 Kabupaten (Belitung & Belitung Timur) yang terdiri
beberapa pulau kecil salah satunya adalah Pulau Ketapang .
Berdasarkan dalam (Direktori pulau-pulau kecil Indinesia), Pulau
Ketapang secara geografis terletak pada 3˚24’57,59” LS, 107˚57’28,79” BT
dan 3˚24’36,94” LS, 107˚57’43,2” BT, Pulau ini termasuk ke dalam Desa
Tanjung Kelumpang, Kecamatan Simpang Pesak, Kabupaten Belitung Timur.
Pulau yang terletak di luar daratan utama ini, berada berbatasan langsung
dengan Laut Jawa ini memiliki luas pulau kurang lebih mencapai 6 ha. Secara
umum kondisi klimatologi pulau ketapang beriklim tropis, sama dengan
kondisi di Kecamatan Simpang Pesak dengan kecepatan angin rata-rata pada
tahun 2013 berfariasi antara 3 – 6 knot (Kabupaten Belitung Timur dalam
angka 2015). Jumlah penduduk di Pulau Ketapang sebanyak 153 jiwa yang
dikelompokkan menjadi 42 KK. Seluruh penduduk di Pulau ketapang
bermata pencaharian sebagai Nelayan. Untuk kebutuhan listrik di pulau ini,
punduduk Pulau Ketapang hanya menggunakan disel milik pribadi untuk
memenuhi kebutuhan listrik sehari-hari, sehingga penduduk pulau ketapang
sangat bergantung pada ketersediaan bahan bakar minyak ini tidak efektif
untuk kemajuan tingkat ekonomi penduduk Ketapang yang merupakan
penduduk dengan mata pencaharian sebagai nelayan.

4

Dilihat dari banyak faktor yang telah disebutkan maka diperlukan adanya
sebuah sistem pembangkit listrik yang dapat memenuhi kebutuhan listrik
Pulau Ketapang dengan memanfatkan potensi sumber daya berupa panas
matahari dan angin yang digambungkan yaitu sistem pembangkit hybrid,
nantinya dari sistem pembangkit ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan
energi listrik penduduk Pulau Ketapang, dan secara tidak langsung dapat
meningkatkan pertumbuhan tingkat ekonomi penduduk nelayan yang tidak
bergantung lagi dengan bahan bakar minyak untuk memenuhi kebutuhan
listrik dengan menggunakan disel pribadi.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas maka diambil rumusan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana pola beban konsumsi listrik penduduk Pulau Ketapang dan
seberapa besar potensi dari sumber daya energi matahari dan energi
angin sebagai pembangkit tenaga listrik di Pulau Ketapang.
2. Bagaimana merancang sebuah sistem pembangkit listrik tenaga hybrid
untuk penduduk Pulau Ketapang
3. Bagaimana

konfigurasi

sistem

pembangkit

listrik

yang

dapat

menghasilkan jumlah produksi energi listrik yang optimal untuk
memenuhi kebutuhan listrik Pulau Ketapang.
4. Bagaimana analisis

ekonomi

berupa biaya

pembangunan dan

operasional dari sistem pembangkit listrik pada simulasi optimalisasi
menggunakan perangkat lunak HOMER.
1.3 Tujuan Penelitan
Dalam penelitian yang diusulkan untuk tugas akhir ini memiliki tujuan utama
sebagai berikut:
1. Mengetahui profil pola beban listrik penduduk Pulau Ketapang dan
potensi dari intensitas cahaya matahari serta kecepatan angin untuk
pembangkit listrik tenaga hybrid dalam penyediaan energi listrik di
Pulau Ketapang

5

2. Merancang sebuah sistem pembangkit listrik tenaga hybrid di Pulau
Ketapang.
3. Mendapatkan konfigurasi sistem pembangkit yang teroptimal dan
mengetahui hasil produksi dari system pembangkit teroptimal tersebut
4. Mengetahui

biaya

yang

diperlukan

dalam

pembangunan

dan

operasional sistem pembangkit listrik di Pulau Ketapang.
1.4 Batasan Masalah
Pembahasan dalam tugas akhir ini lebih fokus untuk tercapainya tujuan
penelitian maka perlu adanya beberapa batasan masalah sebagai berikut:
1. Perencanaan sistem PLTH berupa skema pada HOMER.
2. Pembangkit listrik hybrid yang disimulasikan adalah (PLTS-PLTB).
3. Pengambilan data beban hanya di kawasan warga penduduk Pulau
Ketapang.
4. Pengambilan data di lakukan dengan metode sampling acak beberapa
rumah.
5. Analisis biaya terpusat hanya dibatasi dalam segi teknis dari hasil
perhitungan simulasi menggunakan software Homer
1.5 Manfaat Penelitian
1. Dapat memberikan informasi tentang penyediaan energi alternatif yang
mandiri dan tidak tergantung pada energi fosil.
2. Dapat memberikan informasi terhadap para investor, Pemerintah
Daerah, Atau pihak PLN setempat terhadap solusi permasalahan
penyediaan energi listrik bagi penduduk di Pulau yang letaknya di luar
daratan utama wilayah Kabupaten.
3. Dapat di jadikan acuan sebagai penyedia energi listrik terbarukan yang
ramah lingkungan.
4. Dapat menambah informasi kepada masyarakat tentang teknologi baru
yang di manfaatkan sebagai alternatif penghasil energi listrik.

6

1.6 Metode Penelitian
1. Metode Studi Pustaka
Metode studi pustaka yaitu suatu cara untuk mengumpulkan data atau
atau tulisan dengan cara mencari sumber-sumber pustaka ataupun buku
dari berbagai perpustakan yang ada dan berguna sebagai referensi dalam
penulisan tugas akhir.
2. Metode interview
Interview adalah suatu cara untuk mengumpulkan data dengan
mengajukan pertanyaan secara langsung lepada seorang informan atau
otoritas (ahli yang berwenang dalam suatu sejarah masalah). Dalam hal
ini penyusun mengajukan pertanyaan secara langsung kepada masyarakat
dusun Pulau Ketapang dan pihak terkait untuk mendapatkan data-data
penelitian.
3. Metode Observasi
Metode observasi adalah suatu cara untuk mengumpulkan data
pengamatan secara langsung kepada suatu objek yang diteliti. Untuk itu
penulis melakukan pengamatan secara langsung di tempat penelitian
guna melengkapi data yang diperlukan.
4. Metode Bimbingan
Untuk mendapatkan pengarahan dan petunjuk pembuatan Tugas Akhir
dari Dosen Pembimbing ataupun dari pihak lainya, sehingga pembuatan
skripsi dapat berjalan lancar.
5. Penyusunan Tugas Akhir
Setelah didapatkan data-data yang diperlukan, data tersebut akan
dianalisa dan disusun dalam penyusan sebuah laporan tertulis.

1.7 Sistematika Penulisan
Dalam penulisan tugas akhir ini susunannya terdiri dari lima bab yang
masing-masing bab menguraikan hal-hal sebagai berikut :

7

BAB I

PENDAHULUAN
Membahas mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan
masalah, tujuan penulis, manfaat penelitian, metode penelitian,
dan sistimatika penulisan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA & LANDASAN TEORI
Tinjauan pustaka memaparkan mengenai berbagai hasil dari penelitian
yang dilakukan oleh para peneliti/cendekiawan sebelumnya yang
berkaitan dengan pokok pembahasan judul dan selanjutnya
membahas

tentang teori-teori yang mendukung dari masing-

masing bagian dan juga menjadi panduan atau dasar dari
pembuatan tugas akhir ini.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN
Berisi metodologi penelitian yang akan dilakukan yang meliputi studi
literatur, survey lapangan dan pengambilan data, perancangan
model system pembangkit, simulasi sistem dan analisis terhadap
data yang di peroleh.

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Berisi analisis serta pembahasan terhadap masalah yang di ajukan
dalam tugas akhir.

BAB V

PENUTUP
Pada akhir pengerjaan Tugas Akhir ini akan didapatkan suatu
kesimpulan yang menyatakan pernyataan akhir dari uraian dan
penjelasan pada bab-bab sebelumnya.

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka
Semakin menipisnya sumber energi fosil yang tersedia, menuntut para
cendikiawan memikirkan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.
Sebelumnya telah banyak para cendikiawan yang melakukan Penelitian
tentang pembangkit listrik alternatif. Purwanto Eko Nugroho melakukan
penelitian tentang “rancang bangun turbin angin sumbu vertikal mikro wind
energy skala rumah tangga” Pada pengujian turbin angin Mikro Wind
Energy didapatkan sudut optimal sudu turbin angin adalah 10º. Turbin angin
mampu berputar pada kecepatan range angin >0,8 m/s. Turbin angin tanpa
pembebanan mampu berputar dengan kecepatan 238 rpm, dan dengan
pembebanan sebesar 226 rpm pada kecepatan angin 3,8 m/s. Turbin angin
dengan penghasil listrik Alternator mampu mengeluarkan arus sebesar 3,4
ampere dengan voltase 12 Volt DC, saat kecepatan angin >3m/s.
Kalitbang Prof. Jateng bekerja sama dengan PT Karsa Halyamulya
melakukan penelitian tentang “ Pengembangan energi listrik tenaga angin di
Jawa Tengah”. Dalam penelitiannya di dapat kecepatan rata rata angin
tahunan di kawasan pantai Selatan Pulau Jawa Kabupaten Purworejo Provinsi
Jawa Tengah adalah 6,1 m/s pada ketinggian 100 m dengan kecepatan angin
efektif sebanyak 77,83%. Kecepatan angin tersebut dapat menghasilkan daya
289,4 W/m2, dengan produksi energi angin tahunan 2335,75 Kwh/m2.
Dengan kecepatan yang ada maka dilokasi penelitian dimungkinkan untuk
membangun pembangkit listrik tenaga angin dengan kapasitas besar ( >100
Kwh/turbin).
Wasana Saputra melakukan penelitian tentang “rancang bangun solar
tracking system untuk mengoptimalkan penyerapan energi matahari pada
solar cell”. Dalam penelitiannya, dia berhasil membuat prototype solar
tracking system yang terdiri dari solar tracker yang berfungsi untuk

8

9

mengoptimalkan penerimaan energi matahari oleh solar cell. Meskipun hasil
pengujian belum berfungsi dengan baik, karena belum menemukan posisi
peletakan LDR yang benar.
Selain itu Puloeng Raharjo, juga melakukan penelitian yang berhubungan
dengan pembangkit listrik, yaitu tentang “ perancangan sistem hibrid solar
cell-baterai-pln menggunakan programmable logic controllers”. Dengan
menggunakan sistem hibrid yang terdiri dari 2 buah sumber pembangkitan
dari solar cell dan dari PLN, pemakaian ini bertujuan untuk saling bantu antar
pembangkit. Dengan menggunakan solar cell sebesar 100wp dan mengalami
beban puncak pada pukul 13.00 dengan menghasilkan tegangan 20,03v, arus
4,52v dan daya sebesar 90,52W. Keadaan baterai 100% ketika tegangan
mencapai 12,7v dan dilakukan pengisian ketika keadaan baterai 30%-40%
dengan tegangan sebesar 11,8V. Semua sistem dikontrol dengan PLC
menggunakan bahasa ladder diagram.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Hybrid Power Sistem
Hybrid power sistem adalah suatu sistem pembangkit tenaga listrik
yang menggunakan dua atau lebih pembangkit dengan sumber energi
berbeda sehingga dapat saling menutupi kelemahan masing-masing dan
dapat dicapai keandalan supply dan efisiensi ekonomis pada beban
tertentu.. Tujuan utama dari sistem ini adalah untuk memaksimalkan
energi dengan harga murah, bebas polusi, kualitas daya yang bagus, dan
Dengan adanya kombinasi dari sumber-sumber energi tersebut,
diharapkan dapat menyediakan catu daya listrik yang kontinyu dengan
efisiensi yang paling optimal. Hybrid power system ini memiliki
beberapa kelebihan dari konfigurasinya yaitu (Juwito, 2012):
a. Dapat menjadi solusi untuk mengatasi krisis bahan bakar fosil.
b. Dapat memenuhi beban listrik secara optimal terutama pada
daerah-daerah yang tidak tersentuh oleh jaringan listrik PLN.
c. Meningkatkan efisiensi ekonomi pembangkit.

10

d. Meningkatkan keandalan (reliability) sistem pembangkit.
e. Meningkatkan waktu layanan listrik secara ekonomis.
f. Meningkatkan umur operasi sistem.
g. Tidak menimbulkan polusi dan limbah (ramah lingkungan).
h. Biaya pengoperasian dan pemeliharaannya relatif murah.
i. Biaya produksi energi listrik atau Cost of Energy (Rp/kWh) per
tahun relatif murah.
Di samping kelebihan-kelebihan di atas konfigurasi sistem Pembangkit
Listrik Tenaga Hibrid tersebut juga mempunyai beberapa kekurangan,
diantaranya (Juwito, 2012):
a. Produksi energi baru dan terbarukan sangat tergantung pada siklus
alam.
b. Biaya investasi awal sistem ini lebih mahal.
c. Tidak dapat menangani beban puncak dengan baik tanpa
penyimpanan energi.
2.2.2 Sel Surya
Sel surya adalah sebuah komponen elektronik yang dapat mengubah
energi cahaya gelombang pendek menjadi energi listrik, perubahan energi
ini disebabkan sebuah proses yang di sebut efek photovoltaic. Efek
photovoltaic sendiri adalah pelepasan muatan positif dan negatif dalam
material padat melalui cahaya. Jadi secara tidak langsung output berupa
arus dan tegangan dipengaruhi oleh besarnya intensitas cahaya. Pada sel
surya terdapat sambungan (junction) antara dua lapisan tipis yang terbuat
dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai
semikonduktor jenis “P” (positif) dan semikonduktor jenis “N” (Negatif).
Silikon jenis P merupakan lapisan permukaan yang dibuat sangat tipis
supaya cahaya matahari dapat menembus langsung mencapai junction.
Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk cincin, sebagai terminal
keluaran positif. Dibawah bagian P terdapat bagian jenis N yang dilapisi
dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatif. Ketika cahaya

11

mengenai permukaan sel surya, beberapa fhoton dari cahaya diserap oleh
atom semikonduktor untuk membebaskan electron dari ikatan atomnya,
sehingga menjadi electron yang bebas bergerak. Adanya perpindahan
electron inilah yang menyebabkan terjadinya arus listrik. (Quaschning,
2005)

Gambar 2.1 Hubungan Sel Surya, Panel Surya (Quaschning, 2005 )
Array adalah Gabungan dari beberapa sel surya disebut panel surya.
Sebuah panel surya umumnya terdiri dari 32-40 sel surya, tergantung
ukuran panel (Quaschning, 2005). Gabungan dari panel-panel ini akan
membentuk suatu “Array”.

Gambar 2.2 Susunan pembuatan panel surya, dari sel surya, modul dan
panel (array) (Tutun dan Didik Sunardi, 2012.)

12

2.2.3

Keuntungan dan Kelebihan Sel Surya
a. Keuntungan
Sel surya dapat memberikan keuntungan dibandingkan dengan
sumber-sumber tenaga lainnya, seperti generator diesel, fosil dan lainlain. Berikut adalah keuntungannya:
1. Tidak membutuhkan bahan bakar untuk beroperasi. Hal ini
menguntungkan karena tidak menyebabkan gangguan pada
lingkungan karena tidak menyebabkan polusi akibat proses
pemakaian bahan bakar, dan tidak mengeluarkan suara mesin
yang bergerak sehingga tidak mengganggu lingkungan.
2. Sel surya memiliki ketahanan dan kestabilan yang sudah teruji
waktu operasinya cukup lama.
3. Sel surya dapat dengan mudah di bangun di daerah terpencil dan
dapat di pindahkan peletakannya.
b. Kerugian
Di samping memiliki keuntungan sel surya juga memiliki
beberapa kerugian, yaitu
1. Terlalu bergantung pada matahari, sehingga sangat terpengaruh
oleh keadaan cuaca dalam produksi listriknya.
2. Biaya pembangunannya cukup mahal.
3. Membutuhkan komponen tambahan untuk mengonversi dan
memperbesar output listriknya.

2.2.4

Jenis Sel Surya
a. Monokristal

Sel surya yang terdiri atas p-n Junction monokristal silicon atau
yang disebut juga monocrystalline PV, mempunyai kemurnian yang
tinggi yaitu 99,999%. Efisiensi sel fotovoltaik jenis silicon
monokristal mempunyai efisiensi konversi yang cukup tinggi yaitu

13

sekitar 16 sampai 17%. Berikut contoh modul fotovoltaik (PV) jenis
monokristal seperti yang terlihat pada gambar 2.3

(a) Sel fotovoltaik

(b) Modul fotovoltaik

(Sumber: Laporan Kerja Praktek Ega dan Pandu di PT Surya Utama Putra)

Gambar 2.3 Sel dan Modul fotofoltaik (PV) Jenis Monokristal

b. Polikristal

Polikristal PV atau sel surya yang bermateri polokristal
dikembangkan atas alasan mahalnya materi monokristal per kilogram.
Efisiensi konversi sel surya jenis silicon polikristal berkisar antara
12% hingga 15%. Berikut contoh modul fotovoltaik jenis polikristal
seperti yang terlihat pada gambar 2.4

(a) Sel Fotovoltaik

(b) Modul
Fotovoltaik

(Sumber : Laporan Kerja Praktek Ega dan Pandu di PT Surya Utama Putra)

Gambar 2.4 Sel dan Modul Sel Surya Jenis Polikristal

14

c. Amorfous
Sel surya bermateri Amorphous Silicon merupakan teknologi
fotovoltaik dengan lapisan tipis atau thin film. Ketebalannya sekitar
10µm (micron) dalam bentuk modul surya. Efisiensi sel dengan
silicon amorfous berkisar 6% sampai dengan 9%. Berikut contoh
fotovoltaik jenis amorfous seperti yang terlihat pada gambar 2.5

(Sumber Laporan Kerja Praktek Ega dan Pandu di PT Surya Utama Putra)

Gambar 2.5 Modul Fotovoltaik Jenis Amorfous
2.2.5

Karakteristik Sel Surya
Sel Surya diproduksi dari bahan semikonduktor berupa silikon yang
berperan sebagai insulator pada temperatur rendah dan sebagai konduktor
bila ada energi dan panas. Sebuah Sel Surya dalam menghasilkan energi
listrik (energi sinar matahari menjadi photon) tidak tergantung pada
besaran luas bidang Silikon, dan secara konstan akan menghasilkan energi
berkisar ± 0.5 volt — max. 600 mV pada 2 amp , dengan kekuatan radiasi
solar matahari 1000 W/m2 = ”1 Sun” akan menghasilkan arus listrik (I)
sekitar 30 mA/cm2 per sel surya. Sel Surya akan menghasilkan energi
maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus
listrik maximum pada nilai volt = nol, Isc berbanding langsung dengan
tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol,
Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini
yang memungkinkan Sel Surya untuk mengisi accu.

15

Gambar 2.6 Kurva arus dan tegangan
(Wulandari Triyas Ika,2010)
Keterangan:
Isc = Short-circuit current
Vsc = Open-circuit voltage
Vm = Voltage maximum power
Im = Current maximum power
Pm = Power maximum-output dari PV array (watt)

Sebuah Sel surya dapat beroperasi secara maximum jika temperatur
sel tetap normal (pada 25 derajat celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi
dari temperatur normal pada sel surya akan melemahkan voltage (Voc).
Setiap kenaikan temperatur sel surya 1 derajat celsius (dari 25 derajat)
akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan 8 atau
akan melemah 2x lipat untuk kenaikan temperatur sel per 10 derajat C.
Gambar 2.8 merupakan grafik pengaruh temperatur pada solar cell dalam
°C.

16

Gambar 2.7 Grafik Arus Terhadap Temperatur
(Wulandari Triyas Ika, 2010)

Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan
sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Intensitas matahari
akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada volt. Semakin
rendah intensitas cahaya yang diterima oleh sel surya, maka arus akan
semakin rendah. Hal ini membuat titik Maximum Power Point berada pada
titik yang semakin rendah. Gambar 2.8 merupakan grafik pengaruh
temperatur pada solar cell dalam W/m2.

Gambar 2.8 Grafik Arus Terhadap Insolation
(Wulandari Triyas Ika, 2010)

17

Efisiensi dari konversi energi surya dari sel surya di deskripsikan
melalui persamaan:
���� � �� �

η = ����

� � �

x 100%.........................(2.1)

Dimana:

η = efisiensi
Tentunya dengan semakin tingginya nilai efisiensi maka semakin
tinggi pula daya keluaran sel surya yang di dapatkan.
2.2.6 Parameter Sel Surya
Pengoperasian maximum Sel Surya sangat tergantung pada :
a. Ambient air temperature
Sebuah Sel Surya dapat beroperasi secara maximum jika
temperatur sel tetap normal (pada 25 derajat Celsius), kenaikan
temperatur lebih tinggi dari temperature normal pada sel surya akan
melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan temperatur Sel Surya1
derajat celsius (dari 25 derajat) akan berkurang sekitar 0.4 % pada
total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah 2x lipat untuk
kenaikan temperatur Sel per 10 derajat C.
b. Radiasi solar matahari (insolation)
Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable,
dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation
solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada
volt.
c. Kecepatan angin bertiup
Kecepatan tiup angin di sekitar lokasi sel surya (array) dapat
membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca sel surya
(array).
d. Keadaan atmosfer bumi
Keadaan atmosfer bumi—berawan, mendung, jenis partikel debu
udara, asap, uap air udara(Rh), kabut dan polusi sangat menentukan
hasil maximum arus listrik dari deretan sel surya (array).

18

e. Orientasi panel atau sel surya (array)
Kecepatan tiup angin di sekitar lokasi sel surya (array) dapat
membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca sel surya
(array). Keadaan atmosfer bumi—berawan, mendung, jenis partikel
debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat
menentukan hasil maximum arus listrik dari deretan sel surya.
Orientasi dari rangkaian sel surya (array) ke arah matahari secara
optimum adalah penting agar panel/deretan sel surya dapat
menghasilkan energi maximum.
Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar
matahari dengan bidang sel surya, maka penambahan luas bidang
panel sel surya dibutuhkan (bidang panel sel surya terhadap sun
altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).
2.2.7 Sistem Penyimpanan Energi
Sistem penyimpanan energi yang biasanya di pakai pada sel surya
adalah baterai, dari segi penggunaannya baterai dapat diklasifikasikan
menjadi 2 jenis yaitu:
a. Baterai Primer
Baterai primer adalah baterai yang hanya digunakan atau di pakai
sekali saja. Pada waktu baterai dipakai, material dari salah satu
elektroda

menjadi

larut

dalam

elektrolit

dan

tidak

dapat

dikembalikan dalam keadaan semula.

b. Baterai Sekunder
Baterai sekunder adalah jenis baterai yang dapat digunakan dan
di diisi ulang beberapa kali, komposisi awal elektroda dapat
dikembalikan dengan arus berkebalikan.

19

Baterai berperan sangat penting dalam sistem sel surya karena baterai
di gunakan untuk membantu agar sel surya dapat memenuhi kestabilan
suplai daya ke beban. Baterai pada sel surya mengalami proses siklus
mengisi (Charging) dan mengosongkan (Discharging), tergantung pada
ada tidaknya sinar matahari. Selama ada sinar matahari, panel surya akan
menghasilkan listrik. Apabila energi listrik yang dihasilkan tersebut
melebihi kebutuhan bebannya, maka energy listrik tersebut akan segera
dipergunakan untuk mengisi baterai. Sebaliknya, selama matahari tidak
ada maka permintaan energi listrik akan di suplai oleh baterai. Proses
pengisian dan pengosongan ini disebut satu siklus baterai. Karakteristik
daya keluaran sel surya sendiri tidak stabil, daya keluaran akan terus naik
turun sesuai dengan intensitas cahaya matahari yang jatuh pada
permukaan sel surya. Berikut adalah beberapa hal yang harus di
perhatikan dalam baterai:
a. Tegangan baterai
Tegangan baterai adalah karakteristik dasar dari baterai,
yang di tentukan oleh reaksi kimia dalam baterai.
b. Kapasitas baterai
Kapasitas baterai adalah ukuran muatan yang disimpan
pada suatu baterai. Kapasitas menggambarkan sejumlah energi
maksimum yang di keluarkan dari sebuah baterai dengan
kondisi tertentu. Kapasitas baterai umumnya dinyatakan dalam
Ampere Hour (Ah). Nilai Ah pada baterai menunjukkan nilai
arus yang dapat dilepaskan, dikalikan dengan nilai waktu untuk
pelepasan tersebut. Berdasarkan hal tersebut maka secara
teoritis, baterai 12 V, 200 Ah harus dapat memberikan baik 200
A selama satu jam, 50