SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika STUDI PENYEDIAAN AIR BERSIH DI DESA SULAMU MENGGUNAKAN TEKNOLOGI PHOTOVOLTAIC- SEA WATER REVERSE OSMOSIS
STUDY OF CLEAN WATER SUPPLY IN SULAMU VILLAGE USING
PHOTOVOLTAIC - SEAWATER REVERSE OSMOSIS TECHNOLOGY
Arbye S.
Achmad Aziizudin.
Agung Purnomo.
Cahyo Wibi Yogiswara.
Dimas Ardiansyah Halim.
Setya Drana Harry Putra.
1,2,3,4,5,6Program Studi Teknik Mesin.
Universitas Tidar.
Magelang.
Indonesia email: arbye.
s@untidar.
*, aziizudin@untidar.
, agungpurnomo@untidar.
wibiyogiswara@untidar.
, dahalim@untidar.
, sdhputra@untidar.
Received:
13 September Accepted:
25 November Published:
28 Desember Abstrak Kekurangan air bersih diprediksi akan menjadi ancaman serius bagi Indonesia di masa mendatang, khususnya di daerah dengan curah hujan rendah, serta kawasan pesisir yang memiliki sumber daya air tawar terbatas.
Penelitian ini mengkaji penyediaan air bersih melalui teknologi desalinasi air laut di Desa Sulamu.
Kupang.
Nusa Tenggara Timur, hingga tahun 2032.
Teknologi yang digunakan adalah desalinasi air laut berbasis Photovoltaic (PV) yang menggerakkan sistem Sea Water Reverse Osmosis (SWRO).
Teknologi ini diajukan sebagai solusi berkelanjutan untuk memenuhi kebutuhan air bersih di wilayah tersebut.
Penelitian ini mencakup analisis kebutuhan air yang disesuaikan dengan proyeksi pertumbuhan penduduk dan estimasi konsumsi energi dari sistem PV-SWRO.
Metode yang digunakan untuk memproyeksi jumlah penduduk sampai dengan tahun 2032 adalah geometrik, dengan hasil estimasi penduduk berkisar 8.
210 jiwa, maka kebutuhan air bersih mencapai 769 mA/tahun, dan konsumsi energinya antara 496 hingga 1.
MWh/tahun.
Dengan potensi energi matahari yang melimpah di Desa Sulamu, diharapkan teknologi ini dapat memberikan jaminan pasokan air bersih yang stabil dan ramah lingkungan.
Data estimasi perhitungan kebutuhan air dan energi diharapkan dapat menjadi acuan bagi para pemangku kepentingan dalam merancang strategi yang mendukung keberlanjutan program desalinasi berbasis energi terbarukan kedepannya.
Kata Kunci:
kebutuhan air.
PV-SWRO, desalinasi, konsumsi energi, pertumbuhan penduduk Abstract The scarcity of clean water is predicted to become a serious threat for Indonesia in the future, particularly in regions with low rainfall, and coastal regions with limited freshwater resources.
This study examined clean water provision using seawater desalination technology in Sulamu Village.
Kupang.
East Nusa Tenggara, projected until 2032.
The technology used was seawater desalination powered by Photovoltaic (PV) systems, which drive the Sea Water Reverse Osmosis (SWRO) process.
This technology was proposed as a sustainable SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika solution to meet the clean water needs of the region.
The research included an analysis of water demand, adjusted for projected population growth, and an estimation of energy consumption from the PV-SWRO system.
A geometric method was applied to project the population up to 2032, estimating 210 residents.
Based on this projection, the clean water demand was expected to reach 215.
769 mA per year, with energy consumption estimated between 496 and 1.
554 MWh per year.
Given the abundant solar energy potential in Sulamu Village, this technology is anticipated to provide a stable and environmentally friendly supply of clean water.
The estimated data on water and energy needs is intended to serve as a reference for stakeholders in developing strategies that support the sustainability of renewable energybased desalination programs in the future.
Keywords: water demand.
PV-SWRO, desalination, energy consumption, population growth DOI:10.
20527/sjmekinematika.
How to cite: S.
Arbye.
Aziizudin.
Purnomo.
Yogiswara.
Halim.
, & Putra.
AuStudi Penyediaan Air Bersih di Desa Sulamu Menggunakan Teknologi Photovoltaic- Sea Water Reverse OsmosisAy.
Scientific Journal of Mechanical Engineering Kinematika, 9.
, 214-228, 2024.
PENDAHULUAN
Krisis air bersih merupakan salah satu tantangan terbesar yang dihadapi dunia saat ini.
Permintaan akan air bersih terus meningkat seiring dengan pertumbuhan penduduk, industrialisasi, dan perubahan iklim.
Permasalahan utama dalam pemenuhan kebutuhan air bersih secara global mencakup beberapa aspek, diantaranya yaitu penurunan kualitas air, kelangkaan air yang dipicu oleh perubahan iklim, pengelolaan sumber daya air yang kurang efektif, pertumbuhan populasi yang cepat, serta terjadinya konflik penggunaan air antara sektor pertanian, industri, dan kebutuhan domestik yang semuanya memperebutkan sumber daya air yang terbatas.
Laporan dari United Nations World Water Development pada tahun 2018 memprediksi bahwa hampir 6 miliar orang di seluruh dunia akan kesulitan mendapatkan air bersih pada tahun 2050.
Indonesia, sebagai negara kepulauan dengan kekayaan sumber daya alam yang melimpah, seringkali dianggap memiliki sumber daya air yang tak terbatas.
Padahal faktanya.
Indonesia juga menghadapi tantangan terkait pemenuhan kebutuhan air bersih.
Berdasarkan studi komprehensif oleh World Resources Institute .
Indonesia teridentifikasi sebagai salah satu negara yang sangat rentan terhadap krisis air bersih di masa Kondisi ini diperkuat oleh data Badan Perencanaan Pembangunan Nasional (BAPPENAS) pada tahun 2020 yang menunjukkan bahwa sejumlah besar wilayah di Indonesia, termasuk pulau-pulau seperti Bali.
Jawa, dan Nusa Tenggara, telah mengalami kekurangan air bersih.
Krisis air bersih ini akan menjadi ancaman yang cukup serius bagi Indonesia kedepannya, terutama untuk daerah-daerah dengan karakteristik tingkat curah hujan yang rendah, daerah-daerah kepulauan yang terisolasi, serta area pesisir yang memiliki fresh water resources yang terbatas.
Salah satu solusi potensial yang diusulkan untuk mengatasi permasalahan krisis penyedian air bersih di Indonesia adalah desalinasi air laut.
Teknologi desalinasi telah menarik perhatian sebagai alternatif penyediaan air bersih bagi daerah dengan fresh water resources yang terbatas.
Teknologi ini memungkinkan dilakukannya proses konversi air laut menjadi air tawar yang layak konsumsi.
Namun, implementasi teknologi desalinasi air laut tidak lepas dari berbagai tantangan, diantaranya adalah kebutuhan energi dan biaya produksi yang cukup tinggi.
Saat ini kombinasi teknologi desalinasi air laut dengan berbagai jenis energi terbarukan menjadi salah satu skema penyediaan air bersih yang cukup SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika menjanjikan.
, karena dianggap ramah terhadap lingkungan dan dapat diaplikasikan untuk daerah isolated yang tidak memiliki akses terhadap grid energi listrik nasional.
Saat ini sudah cukup banyak penelitian mengenai penyediaan air bersih berbasis proses desalinasi air laut di Indonesia, akan tetapi penelitian-penelitian tersebut umumnya terbatas untuk skala mikro dan berupa prototype.
Pada Tabel 1 disajikan beberapa penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan studi ini:
Tabel 1.
Cuplikan penelitian sebelumnya yang berhubungan dengan studi yang dikerjakan Tahun Objek/Ruang Lingkup Penelitian dan Skala/Kapasitas Rancangan Ref.
Analisis unjuk kerja Prototype alat desalinasi tipe solar still dengan proses kondensasi, kapasitas volume 6 l Analisis unjuk kerja prototype alat desalinasi dengan proses evaporasi, kapasitas volume 5 l Analisis unjuk kerja alat destilasi prisma kaca dengan kapasitas volume 100 ml Uji eksperimen pengolahan air laut menjadi air bersih dengan menggunakan RO Analisis unjuk kerja dan analisis energi untuk alat prototype dengan prinsip Analisis unjuk kerja alat desalinasi jenis MSF-Thermal Energy Storage, kapasitas 53,78 l/jam Uji performansi prototype alat desalinasi dengan prinsip evaporasi Berdasarkan tinjauan pustaka pada Tabel 1, penelitian mengenai desalinasi air laut di Indonesia masih terbatas pada studi kasus yang spesifik.
Penelitian ini akan memberikan kontribusi signifikan dengan melakukan analisis kebutuhan air secara makro dan mengevaluasi potensi desalinasi yang dikombinasikan dengan energi terbarukan (PVSWRO).
Selain itu, melalui penelitian ini diharapkan juga dapat memberikan rekomendasi berupa langkah-langkah strategis untuk mendukung pengembangan desalinasi air laut berbasis PV-SWRO untuk daerah pesisir terisolasi seperti Desa Sulamu.
Kabupaten Kupang.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah studi analitis yang memanfaatkan data sekunder, serta studi kasus yang berfokus pada Desa Sulamu.
Penelitian ini tidak secara mendalam membahas analisis teknis terkait proses desalinasi dan tidak dilakukan survei lapangan terkait kebutuhan air, melainkan lebih menitikberatkan pada pemanfaatan studi literatur sebagai referensi, terutama terkait analisis energi dan perhitungan lainnya.
Pada Gambar 1 disajikan tahapan penelitiannya.
SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika Gambar 1.
Tahapan penelitian pada studi yang dikerjakan Tahapan dalam penelitian ini disajikan dalam bentuk flowchart penelitian pada Gambar 1, secara umum tahapannya dimulai dengan proses identifikasi masalah dan tujuan penelitian, dilanjutkan dengan tahapan pengumpulan data, proses perhitungan, dan seleksi metode proyeksi jumlah penduduk.
Selanjutnya setelah metode proyeksi terpilih, maka dilakukan analisis perhitungan terkait kebutuhan air bersih dan analisis kebutuhan energi dengan skema proses desalinasi air laut Photovoltaic (PV)-Sea Water Reverse Osmosis (SWRO).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambaran Umum Desa Sulamu Desa Sulamu merupakan salah satu desa yang termasuk dalam bagian daratan Pulau Timor.
Luas daerahnya yaitu berkisar 33,03 km 2 dan merupakan ibukota kecamatan dari Kecamatan Sulamu, dengan jarak kurang kebih 48 km dari ibukota kabupaten (Kota Kupan.
Koordinat lokasinya yaitu 10A1'15" Lintang Selatan dan 123A36'0" Bujur Timur.
Pada Tabel 2 disajikan informasi mengenai kondisi eksisting jumlah penduduk Desa Sulamu dalam rentang tahun 2012-2022.
Tabel 2.
Data jumlah penduduk Desa Sulamu tahun 2012-2022.
Tahun Jumlah Penduduk Pertumbuhan Jumlah Penduduk (%) Pertumbuhan Jumlah Penduduk (Jiw.
SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika Tahun Average Jumlah Penduduk Pertumbuhan Jumlah Penduduk (%) 2,762 Pertumbuhan Jumlah Penduduk (Jiw.
Data jumlah penduduk Desa Sulamu periode 2012-2022 menunjukkan adanya Secara umum terlihat adanya tren peningkatan jumlah penduduk, namun pertumbuhannya tidak konsisten dari tahun ke tahun.
Beberapa tahun mengalami pertumbuhan yang pesat, sementara tahun lainnya justru mengalami penurunan.
Akan tetapi secara faktual, tren pertumbuhan penduduk yang meningkat secara signifikan tentu saja akan berdampak langsung pada ketersediaan air bersih.
Analisis Proyeksi Penduduk Proyeksi jumlah penduduk merupakan salah satu langkah awal yang krusial dalam perencanaan pengelolaan air bersih.
Informasi proyeksi jumlah penduduk sangat penting sebagai bagian dari perencanaan pembangunan infrastruktur air bersih.
Oleh karena itu, pada langkah awal dilakukan seleksi terhadap 4 metode proyeksi jumlah penduduk.
Variabel yang digunakan untuk proses seleksi adalah nilai standar deviasi dan korelasi dari setiap metode.
Penjelasan mengenai metode proyeksi yang digunakan adalah sebagai berikut :
Regresi Linear Metode regresi linear adalah salah satu metode statistik yang umum digunakan untuk memprediksi nilai suatu variabel berdasarkan nilai variabel lainnya.
Persamaan matematis yang digunakan pada regresi linear adalah sebagai berikut:
ycUC = a bX Selanjutnya, untuk menghitung nilai a dan b dapat menggunakan persamaan .
A) Ae .
nxA Ae .
A n xy Ae .
A) Ae .
A .
Dimana ycUC adalah Nilai Variabel yang diprediksi .
umlah penduduk dalam jiw.
, x adalah Variabel independen (Tahu.
, y adalah Jumlah penduduk yang sudah diketahui .
ata eksisting dalam jiw.
, a adalah Konstanta, b adalah Koefisien regresi .
ilai peningkatan atau penuruna.
Aritmatika Metode aritmatika adalah metode perhitungan yang diasumsikan bahwa pertumbuhan penduduk setiap tahunnya adalah konstan, atau dengan kata lain, jumlah penduduk bertambah dengan jumlah yang sama setiap tahunnya.
Persamaan matematis yang digunakan adalah sebagai berikut:
Pn = Po Ka (Tn-T.
Dengan nilai Ka dapat dihitung dengan persamaan .
Ka = P2 Oe P1 T2 Oe T1 Dimana Pn adalah Jumlah penduduk pada tahun 2022 .
Po adalah Jumlahpenduduk pada tahun yang akan dihitung .
Tn adalah Tahun 2022.
To adalah Tahun yang akan SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika dihitung.
Ka adalah Konstanta aritmatik.
P1 adalah Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke-I (Tahun 2.
P2 adalah Jumlah penduduk yang diketahui pada tahun ke-II (Tahun 2.
T1 adalah Tahun ke-I yang diketahui (Tahun 2.
T2 adalah Tahun ke-II yang diketahui (Tahun 2.
Geometrik Metode geometrik adalah metode yang mengasumsikan bahwa pertumbuhan penduduk setiap tahunnya adalah persentase tetap dari jumlah penduduk pada tahun-tahun Persamaan matematis yang digunakan adalah sebagai berikut .
Pn = Po .
n Dimana Pn adalah Jumlah penduduk pada tahun 2022 .
Po adalah Jumlah penduduk pada tahun yang akan dihitung .
, n adalah Periode waktu proyeksi, r adalah rata-rata persentase pertumbuhan penduduk data eksisting (%).
Eksponensial Metode ini mengasumsikan bahwa pertumbuhan penduduk terjadi secara kontinu dan proporsional terhadap jumlah penduduk pada waktu tertentu.
Dengan kata lain, semakin besar jumlah penduduk, semakin cepat pula pertumbuhannya.
Persamaan matematis yang digunakan adalah sebagai berikut.
Pn = Po x er n Dimana Pn adalah Jumlah penduduk pada tahun 2022 .
Po adalah Jumlah penduduk pada tahun yang akan dihitung .
N adalah Periode waktu proyeksi, r adalah rata-rata persentase pertumbuhan penduduk data eksisting (%).
Hasil perhitungan jumlah penduduk untuk tahun 2012-2022 dengan menggunakan 4 metode proyeksi dibandingkan dengan data eksisting disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3.
Perbandingan jumlah penduduk dengan 4 metode proyeksi dan data eksisting Proyeksi Jumlah Penduduk Tahun Jumlah Penduduk .
Regresi Linear .
Aritmatika .
Geometrik .
Eksponensial .
Tabel 3 menyajikan data perbandingan antara jumlah penduduk aktual dengan proyeksi penduduk yang dihasilkan oleh empat metode berbeda.
Pada metode proyeksi regresi linear terlihat data yang dihasilkan cenderung underestimate .
enghasilkan nilai proyeksi yang lebih renda.
dibandingkan dengan data aktual, terutama pada tahun-tahun Selanjutnya pada metode proyeksi aritmatika data yang dihasilkan cenderung SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika underestimate pada awal periode dan overestimate .
enghasilkan nilai proyeksi yang lebih tingg.
pada akhir periode.
Pada proyeksi geometrik umumnya memberikan hasil yang cukup baik, tetapi bisa meleset jika terjadi perubahan signifikan dalam faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan penduduk.
Sedangkan hasil proyeksi eksponensial cenderung mirip dengan proyeksi geometrik, terutama untuk jangka waktu yang pendek.
Dari Tabel 3 terlihat juga bahwa metode geometrik dan eksponensial umumnya memberikan proyeksi yang lebih akurat dibandingkan metode aritmatika dan regresi linear, terutama untuk jangka waktu yang lebih panjang, akan tetapi disisi lain metode regresi linear dan aritmatik juga memiliki keunggulan.
Oleh karena itu penggunaan variabel standar deviasi dan nilai korelasi dibutuhkan untuk mendefinisikan metode mana yang akan digunakan untuk proyeksi sampai dengan tahun 2032.
Penyajian hasil perhitungan dalam bentuk grafik, disajikan dalam Gambar 2.
Jumlah Penduduk (Jiw.
Jumlah Penduduk .
Proyeksi Jumlah Penduduk Regresi Linear .
Proyeksi Jumlah Penduduk Aritmatika .
Proyeksi Jumlah Penduduk Geometrik .
Proyeksi Jumlah Penduduk Eksponensial .
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Tahun Gambar 2.
Grafik perbandingan hasil perhitungan 4 metode proyeksi dan data eksisting BPS Selanjutnya setelah melakukan perhitungan jumlah penduduk tahun 2012-2022 dengan 4 metode berbeda, maka langkah berikutnya adalah melakukan perhitungan standar deviasi dan nilai korelasi masing-masing hasil perhitungan untuk memilih metode forecasting sampai dengan tahun 2032.
Persamaan matematis yang digunakan dalam melakukan perhitungan standar deviasi adalah sebagai berikut.
Oc.
cUycnOeycUI) s = Oo[ .
cuOe.
] .
Sedangkan untuk perhitungan nilai korelasi .
dilakukan dengan menggunakan persamaan .
ycu (Oc ycUycU)Oe(Oc ycU)(Oc ycU) Oo.
cu(Oc ycU 2 )Oe(Oc ycU)2 ].
cu(Oc ycU 2 )Oe(Oc ycU)2 ] .
Pada Tabel 4 disajikan hasil perbandingan kinerja empat metode proyeksi penduduk .
egresi linear, aritmatika, geometrik, dan eksponensia.
berdasarkan nilai standar deviasi dan koefisien korelasi.
Kedua metrik ini digunakan untuk mengukur seberapa baik model proyeksi dapat menjelaskan data aktual.
Nilai standar deviasi .
menunjukkan seberapa jauh SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika penyebaran data aktual dari nilai proyeksi.
Semakin kecil nilai standar deviasi, semakin dekat proyeksi dengan data aktual.
Sedangkan koefisien korelasi .
menunjukkan kekuatan hubungan antara data aktual dan nilai proyeksi, nilai yang mendekati 1 menunjukkan korelasi yang kuat.
Tabel 4.
Hasil perhitungan standar deviasi dan korelasi data perhitungan tahun 2012-2022 Nilai Standar Deviasi Nilai Korelasi Metode Proyeksi Geometrik Eksponensial Hasil (Urutan Peringka.
Regresi Linear Aritmatik Geometrik .
AeEksponensial .
Ae Aritmatik .
Ae Regresi Linear .
Geometrik dan Eksponensial .
Ae Aritmatik dan Regresi Linear .
Jumlah Penduduk (Jiw.
Pada Tabel 4 terlihat bahwa metode geometrik memiliki nilai standar deviasi terkecil, yang berarti proyeksi yang dihasilkan lebih dekat dengan data aktual dibandingkan dengan metode yang lainnya.
Disamping itu nilai koefisien korelasinya juga merupakan nilai tertinggi dibanding yang lainnya, hal ini menunjukkan hubungan yang sangat kuat antara proyeksi dan data aktual.
Berdasarkan hasil analisis ini, maka metode geometrik dianggap merupakan metode yang paling baik dalam kasus proyeksi jumlah penduduk di wilayah Desa Sulamu, karena metode ini mampu menangkap pola pertumbuhan penduduk yang lebih kompleks dan memberikan proyeksi yang lebih akurat dibandingkan dengan 3 metode Dengan menggunakan persamaan .
, maka dapat dilakukan perhitungan proyeksi jumlah penduduk sampai dengan Tahun 2032.
Hasil perhitunganya disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 3.
Tahun Jumlah Penduduk Proyeksi Jumlah Penduduk Gambar 3.
Hasil proyeksi penduduk dengan metode geometrik sampai dengan tahun 2032 Pada Gambar 3 terlihat hasil proyeksi penduduk Desa Sulamu sampai dengan tahun 2032, yaitu berkisar 8.
210 jiwa.
Data hasil proyeksi penduduk ini akan digunakan sebagai referensi dalam menghitung jumlah kebutuhan air bersih.
Analisis Proyeksi Kebutuhan Air Analisis proyeksi kebutuhan air berdasarkan data jumlah penduduk merupakan suatu kajian untuk memperkirakan berapa banyak air yang dibutuhkan di masa depan dengan mempertimbangkan pertumbuhan populasi.
Semakin banyak jumlah penduduk, maka semakin besar pula kebutuhan akan air untuk berbagai aktivitas.
Secara umum kebutuhan SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika air dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu kebutuhan air domestik dan non domestik.
Air domestik mengacu pada penggunaan air untuk keperluan sehari-hari di rumah tangga, seperti minum, memasak, mandi, dan mencuci.
Karakteristiknya adalah konsumsi yang lebih individu dan fluktuatif.
Di sisi lain, kebutuhan air non-domestik meliputi penggunaan air di sektor industri, pertanian, perkotaan, dan pariwisata.
Persamaan matematis yang digunakan untuk melakukan perhitungan kebutuhan air adalah sebagai berikut.
Pr = SI Sb Kn Lo SI = 0,8 x Cp Cp = 0,8 x Pn Sb = 0,2 x Cp Kn = 15% x (SI S.
Lo = 0,2 x Pr Ss = f1 x Pr Qp= f2 x Pr Dimana SI adalah Kebutuhan air domestik .
iter/hari atau liter/deti.
Sb adalah Kebutuhan air bersih untuk bak umum .
iter/hari atau liter/deti.
Kn adalah Kebutuhan air bersih untuk non domestik .
iter/deti.
Pr adalah Total proyeksi kebutuhan air bersih .
iter/deti.
Pn adalah Jumlah Penduduk x kebutuhan air ( liter/har.
Lo adalah Kehilangan air .
iter/deti.
Ss adalah Kebutuhan harian maksimum .
iter/deti.
Qp adalah Debit waktu puncak .
iter/deti.
, f1 adalah Faktor pengali kebutuhan air harian maksimum .
, f2 adalah Faktor pengali kebutuhan air harian jam puncak .
Nilai kebutuhan air 75 liter/hari/orang.
Pada Gambar 4 disajikan hasil perhitungan SI.
Sb.
Kn, dan Lo untuk tahun Debit Air .
iter/deti.
Kehilangan Air (L.
iter/deti.
Kebutuhan Air Bersih Untuk Non Domestik (K.
iter/deti.
Kebutuhan Air Bersih Untuk Bak Umum (S.
iter/deti.
Kebutuhan Air Domestik (SI) .
iter/deti.
Tahun Gambar 4.
Hasil proyeksi kebutuhan air Desa Sulamu tahun 2025-2032 Pada Gambar 4 terlihat hasil proyeksi kebutuhan air, dimana komponennya terdiri dari jumlah kebutuhan air domestik (SI).
Kebutuhan air bersih untuk bak umum (S.
Kebutuhan air bersih untuk non domestik (K.
, dan Kehilangan air (L.
Selanjutnya hasil perhitungan nilai total kebutuhan air bersih (P.
, kebutuhan harian maksimum (S.
, dan debit waktu puncak (Q.
untuk tahun 2025-2032 disajikan pada Tabel 5.
SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika Tabel 5.
Proyeksi kebutuhan air bersih total (P.
, kebutuhan harian maksimum (S.
, dan debit waktu puncak (Q.
tahun 2025-2032 Tahun Total air bersih (P.
iter/deti.
Kebutuhan harian maksimum (S.
iter/deti.
Debit waktu puncak (Q.
iter/deti.
5,689 6,827 5,846 7,016 6,008 7,209 6,174 7,409 6,344 7,613
6,520
7,824
6,700
8,040
6,885
8,262
9,103
9,354
9,612
9,878
10,151
10,431
10,719
11,016
Terdapat tren peningkatan yang konsisten pada ketiga variabel (Pr.
Ss, dan Q.
dari tahun ke tahun.
Hal ini mengindikasikan bahwa kebutuhan air bersih di wilayah tersebut akan terus meningkat dalam dekade mendatang.
Peningkatan kebutuhan air menuntut adanya perencanaan yang matang dalam pembangunan dan pengembangan infrastruktur air bersih, seperti waduk, jaringan pipa, dan fasilitas pengolahan air.
Dengan proyeksi kebutuhan air yang terus meningkat, penting untuk mengantisipasi potensi krisis air di masa Langkah-langkah mitigasi seperti diversifikasi sumber air dan pengembangan teknologi baru perlu dipertimbangkan.
Salah satu rekomendasi potensi penyediaan air bersih yang bisa diimplementasikan di wilayah Desa Sulamu adalah desalinasi air laut.
Analisis Kebutuhan Energi Analisis kebutuhan energi pada proses desalinasi merupakan langkah penting dalam upaya pemenuhan kebutuhan air bersih yang terus meningkat.
Proses mengubah air laut menjadi air tawar ini sangat bergantung pada energi.
Faktor-faktor seperti teknologi desalinasi yang digunakan, kualitas air laut, kapasitas produksi, dan kondisi lingkungan secara signifikan mempengaruhi konsumsi energi.
Data proyeksi kebutuhan air masa depan dan konsumsi energi teknologi desalinasi dapat digunakan sebagai dasar untuk menghitung estimasi kebutuhan energi total sistem penyediaan air bersih.
Disisi lain data estimasi ini dapat digunakan sebagai rujukan dalam perencanaan sistem penyediaan energi yang bersumber dari energi terbarukan seperti matahari, angin, atau yang lainnya.
Dalam penelitian ini, resources energi terbarukan yang digunakan hanya dibatasi oleh jenis energi matahari saja, dikarenakan potensi energi matahari di wilayah Desa Sulamu cukup potensial dan perkembangan teknologi solar-desalinasi yang cukup signifikan dalam beberapa tahun Clearnes Indexx dan Temperature (AC) Daily Radiation kWh/m2/day Clearness Index Temperature ( AC) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Bulan Gambar 5.
Data GHI, temperatur, dan clearness index Desa Sulamu Potensi energi matahari di Desa Sulamu disajikan pada Gambar 5 yang diinterpretasikan dalam data Global Horizontal Irradiation (GHI), clearness indeks, dan SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika temperatur lingkungan.
Sumber data ini menggunakan referesni dari NASA surface meteorology and solar energy yang di unduh melalui software Hybrid Optimization of Multiple Electric Renewables (HOMER) dari NREL.
Berdasarkan Gambar 5 terlihat bahwa nilai radiasi harian di Desa Sulamu cukup berfluktuasi sepanjang tahun, tetapi secara umum berkisar antara 5,5 kWh/mA/hari hingga 7,5 kWh/mA/hari.
Selanjutnya nilai Indeks kecerahan berfluktuasi dari 0,50 hingga 0,72, dan suhu lingkungan bervariasi dari 25,5AC hingga 29AC sepanjang tahun.
Secara geografis Desa Sulamu merupakan daerah dengan karakterisitik cukup bervariasi, terdiri dari daerah bergelombang yang miring, tetapi juga terdiri dari dataran rendah yang dekat dengan pantai.
Akan tetapi pusat perekonomian desa berada sangat dekat dengan pesisir pantai, dikarenakan pekerjaan utama masyarakatnya adalah nelayan, sehingga aktifitas masyarakat cenderung terkonsentrasi di daerah dataran rendah.
Saat ini Desa Sulamu memang sudah dialiri jaringan listrik PLN, sehingga pembiayaan listriknya akan mengikuti Peraturan KESDM tentang Tarif Tenaga Listrik yang disediakan oleh PT PLN (Perser.
Akan tetapi kondisi pelayanan penyediaan listrik yang ada memang cukup terbatas, termasuk didalamnya kondisi kualitas dan kuantitas penyediaan.
, bahkan pabrik ice maker yang ada di Sulamu juga tidak menggunakan PLN sebagai provider listrik, tetapi menggunakan PV off grid.
Berdasarkan data yang disajikan pada Gambar 5, dapat disimpulkan juga bahwa Desa Sulamu memiliki potensi energi matahari yang sangat baik, hal ini dapat dikonfirmasi dari data potensi energi matahari di daerah sekitarnya, yaitu sebagai referensi di lokasi PLTS Oelpuah, didapatkan data bahwa pengukuran tingkat radiasi matahari mencapai nilai 1.
W/mA.
Besarnya radiasi matahari di Desa Sulamu relatif cukup tinggi sepanjang tahun, dengan puncaknya terjadi pada bulan Oktober.
Selanjutnya ditinjau dari Indeks Kejernihan, nilainya selalu berada di atas 0.
5, hal ini menunjukkan bahwa langit di Desa Sulamu cukup cerah sepanjang tahun, serta suhu udara yang tidak terlalu ekstrem juga mendukung penggunaan PV di daerah ini.
Dengan demikian, potensi energi matahari ini sangat mendukung penerapan teknologi desalinasi air laut berbasis energi surya (PV-SWRO) untuk memenuhi kebutuhan air bersih hingga tahun 2032.
Pemilihan teknologi PV-SWRO pada proses desalinasi air laut dalam studi ini tentu saja didasarkan pada beberapa alasan, antara lain yaitu terkait potensi energi matahari yang baik di Desa Sulamu dan sebaran penggunaan teknologi PV-SWRO yang cukup signifikan .
erkisar 32% dari total proses desalinasi air laut yang ad.
Penggunaan teknologi PVSWRO yang cukup mendominasi dapat mengindikasikan bahwa teknologi ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknologi desalinasi berbasis energi EBT lainnya, seperti PV-ED.
Solar-MED.
Solar-MSF.
Wind-RO, dan Wind-MVC.
Kombinasi panel surya (PV) yang menghasilkan listrik untuk mengoperasikan sistem reverse osmosis (RO) membuat teknologi ini efisien dan ramah lingkungan.
PV-SWRO
mampu menghasilkan air minum berkualitas tinggi dengan menghilangkan hampir semua garam dan mineral dari air laut.
Fleksibilitasnya memungkinkan teknologi ini diterapkan dalam berbagai skala, mulai dari rumah tangga hingga industri.
Selain itu, ketergantungan pada energi surya dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan membuatnya menjadi sistem yang berkelanjutan.
Meskipun memiliki biaya investasi awal yang cukup tinggi, namun dalam jangka panjang, biaya operasional PV-SWRO relatif rendah.
Dengan demikian.
PV-SWRO menjadi solusi yang menarik untuk mengatasi masalah kekurangan air bersih di daerah pesisir seperti di Desa Sulamu.
Dengan mempertimbangkan faktor ketersediaan potensi energi matahari dan kesiapan teknologinya, dapat direkomendasikan bahwa teknologi PV/RO merupakan pilihan yang sangat tepat.
Teknologi ini diharapkan tidak hanya memberikan solusi jangka panjang untuk masalah kekurangan air bersih, tetapi juga berkontribusi pada pelestarian lingkungan.
Selanjutnya dalam studi ini, pada Tabel 6 disajikan juga literatur yang dapat dijadikan SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika sebagai benchmarking terkait penentuan tingkat konsumsi energi pada teknologi PVSWRO.
Data referensi ini dapat digunakan untuk melakukan perhitungan konsumsi energi dalam rangka pemenuhan kebutuhan air bersih di Desa Sulamu.
Tabel 6.
Referensi kebutuhan energi dengan pada proses desalinasi PV-SWRO Kapasitas Instalasi .
3/har.
Kebutuhan energi .
Wh/m.
2,3- 7,2 Referensi Studi yang dikerjakan (Desa Sulam.
Selanjutnya untuk mendapatkan pemahaman yang komprehensif terkait skema yang digunakan pada penelitian ini, maka pada Gambar 6 disajikan informasi mengenai diagram skematik sistem desalinasi air laut menggunakan teknologi PV-SWRO.
Gambar 6.
Diagram skematik sistem desalinasi air laut menggunakan teknologi PV-SWRO.
Skema PV-SWRO yang disajikan pada Gambar 6 menggambarkan sebuah sistem mandiri yang mengubah air laut menjadi air tawar dengan memanfaatkan energi matahari.
Prosesnya dimulai dari panel surya yang menangkap sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik.
Listrik ini kemudian disimpan dalam baterai atau digunakan langsung untuk mengoperasikan pompa.
Pompa akan mengalirkan air laut dari sumbernya menuju sistem reverse osmosis (RO).
Di dalam sistem RO, air laut dipaksa melewati membran semipermeabel dengan tekanan tinggi.
Proses ini memisahkan garam dan mineral lain dari air murni sehingga menghasilkan air tawar yang siap konsumsi.
Air garam yang tertinggal kemudian dibuang.
Metode RO mampu mengubah air laut yang sangat asin .
engan kadar garam sekitar 35.
000 pp.
menjadi air tawar berkualitas tinggi dengan kadar garam kurang dari 500 ppm.
Meskipun memiliki potensi yang besar, sistem PV-SWRO juga memiliki beberapa tantangan, seperti biaya investasi awal yang tinggi dan ketergantungan pada kondisi cuaca.
Namun, dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat, sistem ini diyakini akan menjadi solusi yang semakin populer untuk mengatasi masalah kekurangan air bersih di masa depan.
Setelah mendapatkan gambaran mengenai bagaimana proses desalinasi air laut dengan menggunakan teknologi PV-SWRO, maka langkah selanjutnya dilakukan perhitungan konsumsi energi dengan rentang nilai 2,3-7,2 kWh/mA.
Nilai konsumsi energi ini menunjukkan jumlah energi listrik yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu meter kubik air tawar melalui proses desalinasi air laut.
Hasil perhitungan konsumsi energi untuk pemenuhan kebutuhan air bersih di Desa Sulamu sampai dengan tahun 2032 disajikan pada Tabel 7.
SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika Tabel 7.
Konsumsi energi penyediaan air bersih berbasis PV-SWRO sampai dengan tahun 2032
Kebutuhan air
5,689
5,846
6,008
6,174
6,344
6,520
6,700
6,885
iter/deti.
Kebutuhan air 179.
bersih dalam 1 .
3/tahu.
Kebutuhan 413424436447459472484496Energi untuk (MWh/tahu.
Data pada Tabel 7 menyajikan informasi mengenai bagaimana korelasi antara peningkatan kebutuhan air bersih yang secara langsung berbanding lurus dengan peningkatan kebutuhan energi.
Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak air yang diproduksi, semakin banyak pula energi yang dibutuhkan.
Informasi ini sangat penting untuk perencanaan yang efektif dalam pengelolaan sumber daya air dan energi.
Namun, untuk mendapatkan pemahaman yang lebih detail, maka tentu saja perlu dilakukan analisis yang lebih mendalam dengan mempertimbangkan berbagai faktor yang mempengaruhi kebutuhan air bersih dan energi.
Kebutuhan energi pada sistem PV-SWRO ini terkadang memang dirasa cukup tinggi, terutama jika volume air yang diproduksi berjumlah cukup besar, dalam penelitian lainnya, disebutkan bahwa untuk memproduksi freshwater dengan kapasitas100 m3/hari dibutuhkan energi sebesar 7,2 kWh per meter kubiknya .
Namun, hal ini tidak harus menjadi hambatan signifikan.
Seiring dengan perkembangan teknologi, efisiensi sistem desalinasi akan semakin meningkat, yang berarti tingkat konsumsi energi dapat berkurang dari waktu ke waktu.
Inovasi dalam teknologi panel surya, seperti peningkatan efisiensi konversi energi matahari dan pengembangan metode desalinasi yang lebih hemat energi, juga dapat memberikan kontribusi positif.
KESIMPULAN
Penelitian ini menunjukkan bahwa Desa Sulamu berpotensi menghadapi tantangan serius dalam penyediaan air bersih akibat keterbatasan sumber air tawar dan pertumbuhan penduduk yang diproyeksikan mencapai 8.
210 jiwa pada tahun 2032, dengan kebutuhan air bersih sebesar 215.
769 m3/tahun.
Teknologi desalinasi berbasis PV-SWRO diusulkan sebagai solusi berkelanjutan dengan estimasi konsumsi energi antara 496 hingga 1.
MWh per tahun, yang didukung potensi energi matahari melimpah di wilayah tersebut.
Data estimasi kebutuhan air dan energi dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan bagi para pemangku kepentingan dalam merancang strategi yang mendukung keberlanjutan program desalinasi berbasis energi terbarukan.
Beberapa rekomendasi yang dapat diusulkan sebagai langkah strategis pengembangan, antara lain yaitu, terkait perlunya kajian lebih lanjut mengenai optimasi efisiensi energi pada sistem PV-SWRO, termasuk penggunaan teknologi pemulihan energi untuk mengurangi konsumsi energi per meter kubik air yang Selanjutnya, perlu dilakukan juga penelitian lapangan lebih mendalam terkait kondisi lokal Desa Sulamu, seperti kualitas air laut dan kebutuhan air bersih secara spesifik, dengan tujuan mendapatkan data yang lebih akurat.
Di samping itu, untuk mengatasi tantangan biaya investasi awal yang tinggi, serta mendorong pengembangan kebijakan yang mendukung teknologi berbasis energi terbarukan, maka perlu dikembangkan model pembiayaan yang melibatkan kolaborasi antara pemerintah, swasta, dan masyarakat.
SJME KINEMATIKA Vol.
9 No.
2, 28 Desember 2024, pp 214-228 https://kinematika.
id/index.
php/kinematika REFERENSI