Infotekmesin Vol.
No.
Juli 2025 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10.
35970/infotekmesin.
2800, pp.
Perancangan dan Simulasi Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Atap On Grid Pada Gedung Kuliah dan Laboratorium Surpiyono1*.
Purwiyanto2.
Sugeng Dwi Riyanto3.
Ipung Kurniawan4 1, 2, 3 Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika.
Politeknik Negeri Cilacap 4 Jurusan Rekayasa Mesin dan Industri Pertanian.
Politeknik Negeri Cilacap 1,2Jln.
Dr.
Soetomo No.
1 Karangcengis Sidakaya.
Kabupaten Cilacap, 53212.
Indonesia E-mail: supriyono@pnc.
id1, purwi_power@pnc.
id2, sugengdr@pnc.
id3, ipunk.
poltec@gmail.
Abstrak Info Naskah:
Naskah masuk: 30 Mei 2025 Direvisi: 20 Juli 2025 Diterima: 24 Juli 2025 Indonesia memiliki potensi energi surya yang besar, dengan rata-rata radiasi 4,5-4,8 kWh/mA setiap harinya.
Politeknik Negeri Cilacap (PNC) dapat memanfaatkan peluang ini untuk mengembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).
Studi ini mengkaji kemungkinan pembangunan PLTS atap on-grid di Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika.
Penelitian ini menggunakan Homer untuk mensimulasikan desain PLTS.
Parameter-parameter yang dibahas adalah total produksi energi .
Wh/tahu.
, renewable fraction, net present cost/NPC (R.
yang merupakan semua biaya yang digunakan dalam pembangunan, baik dalam pemasangan maupun pengoperasian PLTS serta Cost of energy/COE (Rp/kW.
yang merupakan biaya yang dikeluarkan untuk menghasilkan energi listrik per 1 kWh.
Hasil penelitian yang didapatkan antara lain rata-rata energi surya di PNC 4,66 kWh/m2/hari.
Berdasarkan hasil simulasi Homer, total energi yang dihasilkan PLTS sebesar 149.
056 kWh/tahun dengan rincian 68.
599 kWh/tahun dari photovoltaic dan 80.
457 kWh/tahun dari grid PLN.
Renewable fraction sebesar 44,8%.
NPC sebesar Rp 1.
000,- dan CoE sebesar Rp 1.
000,-/kWh.
Abstract Keywords:
PLTS on grid.
net present cost.
cost of energy.
renewable fraction.
Indonesia has a large solar energy potential, with an average radiation of 4.
8 kWh/mA every day.
Politeknik Negeri Cilacap (PNC) can take advantage of this opportunity to develop a Solar Power Plant.
This study examines the possibility of building an on-grid rooftop solar power plant in the Department of Electrical and Mechatronics Engineering.
This study uses Homer to simulate the solar power plant design.
The parameters discussed are total energy production .
Wh/yea.
, renewable fraction, net present cost/NPC (R.
which is all costs used in construction, both in installation and operation of the solar power plant and Cost of energy/COE (Rp/kW.
which is the cost incurred to produce electrical energy per 1 kWh.
The results of the study include an average solar energy at PNC of 4.
66 kWh/mA/day.
Based on Homer's simulation results, the total energy generated by the solar power plant is 149,056 kWh/year, with 68,599 kWh/year from photovoltaic and 80,457 kWh/year from the PLN grid.
The renewable fraction is The NPC is Rp 1,880,000,000, and the CoE is Rp 1,000/kWh.
*Penulis korespondensi:
Supriyono E-mail: supriyono@pnc.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Energi terbarukan adalah jenis energi yang berasal dari sumber daya alam yang bisa diperbarui jika dikelola dengan Contohnya adalah panas bumi, angin, energi dari makhluk hidup, cahaya matahari, aliran air dan air terjun, serta perbedaan gerakan dan suhu antar lapisan laut .
Indonesia memiliki potensi yang cukup besar untuk pengembangan energi terbarukan, terutama yang bersumber pada sinar matahari.
Potensi energi matahari yang cukup besar di Indonesia dengan radiasi harian rata-rata 4,5 Ae 4,8 kWh/m2 dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit energi Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) adalah sistem pembangkit listrik yang menggunakan energi dari sinar Energi tersebut diubah menjadi listrik melalui sel Sel fotovoltaik bekerja dengan menerima radiasi matahari, dan semakin kuat radiasi yang mengenai sel tersebut, semakin besar daya listrik yang dihasilkan .
Kebijakan pemerintah Indonesia terkait penggunaan energi terbarukan juga sangat mendukung pengembangan PLTS, melalui Peraturan Presiden No.
79 tahun 2014, yang menetapkan kebijakan peningkatan pangsa energi terbarukan hingga 23% dalam bauran energi nasional pada tahun 2025.
Berdasarkan potensi energi matahari yang ada di Indonesia dan kebijakan pemerintah Indonesia tentang pemanfaatan energi matahari, maka Politeknik Negeri Cilacap (PNC) sebagai salah satu institusi pendidikan di Indonesia sangat potensial untuk mengembangkan PLTS di lingkungan kampus Politeknik Negeri Cilacap.
PLTS yang bisa dikembangkan di lingkungan kampus PNC bisa berupa PLTS atap.
PLTS atap merupakan proses pembangkitan energi listrik yang menggunakan modul fotovoltaic, dan diletakkan di atap, dinding, atau bagian lain dari bangunan milik pelanggan PLN .
Pada penelitian sebelumnya, penulis telah melakukan penelitian berupa simulasi PLTH Photovoltaic-Wind Turbine Generator .
urya-angi.
menggunakan perangkat lunak Homer.
Simulasi yang dilakukan menggunakan parameter-parameter PLTH Emas Bayu, di Dusun Bondan.
Desa Ujungalang.
Kecamatan Kampung Laut.
Kabupaten Cilacap Pada simulasi tersebut didapatkan Total Produksi Energi/tahun PLTH Emas Bayu hasil simulasi homer sebesar 285 kWh/tahun.
Produksi energi dari Photovoltaic mencapai 85,31 % dan produksi dari Wind Turbine Generator sebesar 14,69 % dari total produkasi energi.
Nilai Net present cost (NPC) sebesar Rp 1.
000,- dan nilai Cost of energy (CoE) sebesar Rp 14.
266,-/kWh .
Penelitian lainnya yang telah dilakukan adalah penelitian tentang simulasi PLTS on grid di Gedung Kuliah Bersama PNC.
Simulasi dilakukan dengan 2 skenario, skenario 1 menggunakan PLTS on grid sebagai sumber energi listrik di Gedung Kuliah Bersama (GKB) kampus Politeknik Negeri Cilacap (PNC), sedangkan skenario 2 hanya menggunakan grid PLN sebagai perbandingan.
Dari hasil simulasi skenario 1 didapatkan total energi sebesar 753 kWh/tahun dengan rincian 48.
020 kWh/tahun dari PV dan 503.
733 kWh/tahun dari grid PLN, sedangkan skenario 2 total energi sebesar 536.
964 kWh/tahun yang berasal dari grid PLN.
Renewable fraction pada skenario 1 sebesar 8,46%, sedangkan pada skenario 2 tidak ada karena hanya menggunakan grid PLN.
Selisih NPC antara skenario 1 dan skenario 2 cukup kecil, dimana NPC skenario 1 sebesar Rp 7.
000,- dan skenario 2 sebesar Rp 000,-.
CoE skenario 1 sebesar Rp 1.
087,-/kWh sedangkan skenario 2 sebesar Rp 1.
115,-/kWh .
Penelitian tentang PLTS untuk sistem desalinasi juga telah dilakukan.
Penelitian tersebut membahas tentang performa PLTS yang digunakan sebagai sumber energi listrik untuk menjalankan sistem desalinasi Sidesi Mas di Dusun Bondan.
Kampung Laut.
Cilacap.
Pada penelitian tersebut menggunakan bantuan perangkat lunak Homer untuk mensimulasikan PLTS.
Homer melakukan perhitungan analitik berdasarkan data lokasi pemasangan, potensi energi surya, kapasitas dan biaya-biaya komponen serta data beban listrik.
Hasil simulasi menunjukkan produksi energi 535 kWh/tahun, nilai CoE Rp 21.
975,-/kWh dan biaya produksi untuk memproduksi air bersih Rp 183,13,-/liter .
Pada penelitian lainnya.
Pradana .
melakukan simulasi PLTH dengan sumber energi tenaga surya dan angin serta grid PLN menggunakan perangkat lunak Homer di Fakultas Teknik Industri Universitas Islam Indonesia.
Pada simulasi tersebut dibandingkan nilai ekonomis Net present cost/NPC dan Cost of energy/COE antara sumber energi listrik dari grid PLN dengan sumber energi listrik dari PLTH surya angin dan grid PLN.
Hasil simulasi yang didapatkan dari penelitian tersebut nilai NPC dari PLTH lebih tinggi dibandingkan dengan nilai NPC dari grid PLN karena sistem PLTH memerlukan komponen yang lebih banyak, namun nilai CoE PLTH lebih rendah dibandingkan nilai CoE dari grid PLN.
Persentase penggunaan energi terbarukan pada simulasi PLTH surya, angin dan grid PLN tersebut sebesar 71%.
Penelitian lainnya.
Gifson .
membahas tentang perancangan sistem PLTS on grid dengan membangkitkan 60 % dari kapasitas beban pada area Learning Farm Ecopark Ancol.
PLTS tersebut didesain untuk mengurangi pemakaian listrik dari PLN di Ecopark Ancol.
Daya yang dibangkitkan sebesar 68,17 kWp dengan menggunakan 100 modul sel Brahmantya Aji Pramudita, dkk.
juga sudah melakukan penelitian tentang analisis aspek ekonomi PLTS pada beban listrik rumah dengan kapasitas 2200 VA.
Menggunakan analisis ekonomi metode Net Present Cost (NPC) dan Break Event Point (BEP).
Dalam penelitian tersebut dibandingkan hasil pemakaian daya sebelum dan sesudah menggunakan PLTS on-grid.
Hasil dari penelitian tersebut adalah penurunan hingga 21,89% konsumsi daya pada rumah yang sudah terpasang sistem PLTS on-grid dibandingkan rumah yang belum terpasang PLTS.
NPC
13,12%-15,31%.
Hasil menunjukkan sistem PLTS on-grid pada rumah percobaan lebih baik dibandingkan rumah pembanding yang tidak menggunakan sistem PLTS.
Berdasarkan penelitian-penelitian dilakukan, penggunaan PLTS atap on grid sangat layak untuk diterapkan di lingkungan kampus sebagai salah satu pilihan penggunaan energi baru dan terbarukan.
Pada penelitian ini, dibahas kelayakan penggunaan PLTS atap on grid di Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC.
Sebuah sistem PLTS atap on grid akan dirancang dan disimulasikan menggunakan perangkat lunak Homer.
Datadata potensi energi matahari dan beban listrik di Gedung p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika digunakan untuk merancang PLTS.
Parameter-parameter yang akan dibahas dan dianalisis pada penelitian ini adalah total produksi energi .
Wh/tahu.
yang dihasilkan oleh produksi grid PLN maupun dari produksi renewable energy, renewable fraction, dan parameter ekonomis berupa Net present cost/NPC (R.
yang merupakan total biaya yang digunakan dalam pembangunan komponen baik dalam pemasangan maupun pengoperasian suatu proyek PLTS serta parameter Cost of energy/COE (Rp/kW.
yang merupakan biaya yang dikeluarkan untuk menghasilkan energi listrik per 1 kWh.
Metode Pada penelitian ini, sistem PLTS yang dirancang adalah jenis on-grid .
erkoneksi dengan jaringan listrik PLN).
Desain PLTS kemudian disimulasikan menggunakan aplikasi Homer untuk mendapatkan informasi kinerja PLTS yang telah dirancang.
Homer adalah software yang digunakan untuk merancang dan menganalisis bagian teknis dan ekonomi dari mikrogrid dan sistem tenaga terdistribusi lainnya yang menggabungkan berbagai sumber energi seperti surya, angin dan lainnya.
Software ini memungkinkan pemakai untuk mengevaluasi kelayakan berbagai kombinasi teknologi energi terbarukan dan konvensional, sistem penyimpanan, dan manajemen beban .
Diagram alir proses perancangan dan simulasi PLTS on grid pada gedung kuliah Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC ditunjukan pada Gambar 1.
Mulai Simulasi
Identifikasi Lokasi
PLTS
Analisis Produksi Total Energi.
Renewable Fraction.
CoE dan NPC Pengumpulan Data Kesimpulan Perancangan PLTS Selesai Gambar 2.
Tampak Atap Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC Langkah kedua dari penelitian ini adalah pengambilan Data yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah data beban listrik di gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC dan data komponen-komponen PLTS.
Data beban listrik diperoleh dengan mengukur langsung pada lokasi penelitian.
Data komponen PLTS terdiri dari data teknis dan data ekonomi, seperti data harga pengadaan komponen dan biaya perawatan komponen.
Langkah ketiga dalam penelitian ini adalah perancangan PLTS dengan cara membuat skematik simulasi PLTS dan memasukan data-data yang telah didapatkan menggunakan perangkat lunak Homer serta menjalankan Diagram skematik simulasi PLTS on grid dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 1.
Diagram Alir Perancangan PLTS Atap Tahap pertama dalam melakukan penelitian ini adalah identifikasi lokasi pemasangan PLTS.
Lokasi pemasangan PLTS on grid terletak pada Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC yang beralamat di Jalan Dr.
Sutomo.
Sidakaya.
Cilacap.
Titik koordinat lokasi adalah (-7.
Lokasi pemasangan PLTS digunakan untuk mendapatkan data potensi energi surya di sekitar lokasi pemasangan PLTS.
Pemasangan photovoltaic direncanakan berada di atap gedung kuliah Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC.
Bentuk atap gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC tempat pemasangan PLTS ditunjukkan pada gambar 2 berikut ini.
Gambar 3.
Skematik PLTS On Grid untuk Simulasi Terdapat empat parameter yang diteliti dalam penelitian ini.
Parameter pertama adalah total produksi energi yang dihasilkan oleh jaringan PLN dan PLTS.
Total energi dihitung dalam satu tahun dan dinyatakan dalam satuan kWh/tahun.
Parameter kedua adalah renewable fraction (RF).
RF didefinisikan sebagai fraksi energi yang disalurkan ke beban yang berasal dari sumber energi Secara sederhana RF bisa dihitung dengan persamaan berikut ini.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 ya ycIya = .
Oe ycuycuycuycyceycu ) ycu100% yaycyceycycyceycc Dimana:
yaycuycuycuycyceycu = Produksi energi listrik dari sumber non-renewable .
Wh/tahu.
yaycyceycycyceycc = Total beban listrik yang dilayani .
Wh/tahu.
Parameter ketiga adalah Cost of energy/CoE (Rp/kW.
CoE adalah biaya yang diperlukan untuk memproduksi energi listrik setiap 1 kWh.
Nilai CoE diperoleh dengan membagi biaya tahunan dengan produksi energi tahunan pembangkit listrik.
CoE dapat dicari dengan yaycuya = ycNycayca yaycycuycycayco ycyceycycyceycc Dimana.
Tac .
otal annualized cos.
= biaya total tahunan pembangkit listrik Etotal served = total energi tahunan beban .
Parameter keempat adalah Net present cost (NPC).
NPC adalah semua biaya yang digunakan dalam pembangunan pembangkit listrik, yang meliputi biaya dalam pemasangan maupun biaya operasional suatu pembangkit .
NPC dapat dicari dengan persamaan.
ycAycEya = yaya ycIya ycC & ycA ycaycuycyc yaya Oe ycI Gambar 4.
Potensi Energi Surya di Lingkungan Kampus PNC Dimana.
CC (Capital cos.
= biaya komponen.
RC (Replacement cos.
= biaya pergantian komponen.
O&M cost = biaya operasional dan perawatan.
FC (Fuel cos.
= biaya bahan bakar.
S (Salvag.
= sisa biaya dari komponen.
Hasil dan Pembahasan 1 Potensi Energi Surya di Lingkungan Kampus PNC Energi surya merupakan energi yang diperoleh dengan cara mengubah energi panas dari matahari melalui perantara media tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain .
Data potensi energi surya di Lingkungan kampus PNC yang akan dipakai untuk simulasi PLTS menggunakan data potensi energi matahari yang diambil dari NASA Surface meteorology and solar energy yang ada pada aplikasi Homer.
Rata-rata energi matahari yang dapat dihasilkan dalam rentang satu tahun adalah 4,66 kWh/m2/hari.
Grafik data potensi energi selama satu tahun dapat dilihat pada Gambar 4.
2 Data Beban Listrik di Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC Beban listrik merupakan semua yang energinya ditanggung oleh pembangkit listrik.
Data beban listrik Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC diambil selama 7 hari mulai Senin 9 September 2024 sampai dengan Minggu 15 September 2024, dengan asumsi hari senin sampai dengan jumat merupakan data beban listrik pada saat hari aktif perkuliahan dan hari sabtu dan minggu merupakan data beban listrik pada saat libur perkuliahan.
Data diambil setiap jam mulai pukul 06.
00 sampai dengan 00 dengan cara pengukuran langsung pada instalasi listrik gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika.
Beban listrik setelah pukul 18.
00 sampai dengan pukul 05.
pada hari berikutnya diasumsikan nilainya sama dengan beban listrik pada pukul 18.
Grafik beban listrik di Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5.
Data Beban Listrik di Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika 3 Pengaturan Parameter Komponen PLTS dan Hasil Simulasi Komponen utama sistem PLTS on grid pada penelitian ini adalah photovoltaic, konverter, dan grid PLN.
Photovoltaic (PV) merupakan alat yang dapat mengkonversi energi surya .
menjadi energi listrik .
Biaya operasional dan perawatan untuk setiap komponen PLTS diasumsikan 2% per tahun dari biaya pengadaan awal dan p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 biaya penggantian komponen diasumsikan tidak ada serta lifetime 15 tahun untuk semua komponen PLTS.
Parameter ekonomi seperti kapasitas photovoltaic, biaya pengadaan, biaya penggantian, biaya operasional dan perawatan serta lifetime dari photovoltaic yang digunakan untuk simulasi ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1.
Parameter Photovoltaic PLTS Parameter Kapasitas Biaya pengadaan Biaya penggantian Biaya operasional dan Lifetime Nilai 50 kWp Rp 500.
Rp 10.
000/tahun 15 tahun Komponen utama lainnya dari sistem PLTS adalah konverter/inverter.
Solar Inverter/konverter berfungsi untuk mengubah listrik DC, yang intermittent dari PLTS, menjadi AC agar bisa digunakan untuk beban listrik AC .
Konverter digunakan karena beban listrik adalah beban listrik AC sedangkan output dari photovoltaic adalah listrik DC dan sistem PLTS terhubung dengan grid PLN.
Grid PLN untuk simulasi dibatasi berkapasitas 50 kW.
Parameter ekenomi konverter/inverter untuk simulasi PLTS ditunjukkan pada Tabel 2.
Hasil simulasi Homer untuk PLTS on grid di Gedung Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 2.
Parameter konverter PLTS Parameter Nilai Kapasitas 33 kW Biaya pengadaan Rp 75.
Biaya penggantian Biaya operasional dan perawatan Rp 1.
Efisiensi Lifetime 15 tahun Tabel 3.
Hasil simulasi Homer Parameter Nilai Hasil Total Energi/tahun .
Wh/tahu.
kWh/tahun Produksi Energi PV/tahun .
Wh/tahu.
599 kWh/tahun Energi dari Grid/tahun .
Wh/tahu.
457 kWh/tahun renewable fraction (%) 44,8 % Net present cost (NPC) 000,Cost of energy (CoE) Rp 1.
000,-/kWh Total energi listrik yang dihasilkan oleh PLTS on grid berdasarkan hasil simulasi Homer adalah 149.
kWh/tahun dengan rincian produksi energi dari photovoltaic 599 kWh/tahun dan energi dari grid PLN 80.
kWh/tahun.
Produksi energi listrik PLTS on grid baik dari grid PLN maupun dari photovoltaic ditunjukkan pada Gambar 6.
Renewable fraction hasil simulasi yang dihitung berdasarkan persamaan 1 sebesar 44,8 %.
Nilai CoE dan NPC hasil simulasi Homer berdasarkan persamaan 2 dan 3 sebesar Rp 1.
000,-/kWh dan .
Rp 1.
Gambar 6.
Energi listrik yang dihasilkan PLTS on grid hasil Kesimpulan Dari kegiatan penelitian yang telah dilaksanakan ini, dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain.
Rata-rata energi matahari yang dapat dihasilkan dalam rentang satu tahun di lingkungan Politeknik Negeri Cilacap adalah 4,66 kWh/m2/hari.
PLTS atap on grid yang dirancang dengan kapasitas photovoltaic 50 kWp, grid PLN 50 kW, dan konverter 33 kW, didapatkan hasil simulasi berupa total energi yang dihasilkan sebesar 149.
056 kWh/tahun dengan 599 kWh/tahun dari PV dan 80.
457 kWh/tahun dari grid PLN dan Renewable fraction sebesar 44,8 %.
NPC
PLTS on grid sebesar Rp 1.
000,- .
CoE PLTS on grid sebesar Rp 1.
000,-/kWh.
Berdasarkan hasil simulasi.
PLTS on grid untuk gedung kuliah Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika PNC sangat layak dikembangkan.
Ucapan Terimakasih Terima Kasih kepada P3M dan Jurusan Rekayasa Elektro dan Mekatronika Politeknik Negeri Cilacap yang telah memberi dukungan dan memfasilitasi kegiatan penelitian dengan nomor kontrak 082/PL43/AL.
04/2024, sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik.
Daftar Pustaka