JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI
JAKARTA RAYA
DESIGN OF A SOLAR ROOFTOP FOR PEVCS AT PLN
DISTRIBUTION MAIN UNIT IN GREATER JAKARTA
Sriyadi1*.
Yanuar Z.
Arief2.
Sinka Wilyanti3.
Rosyid R.
Al-Hakim4
1,2,3,4
Jurusan Magister Teknik Elektro.
Universitas Global Jakarta.
Depok.
Indonesia sriyadi@student.
id, yanuar@jgu.
id, 3sinka@jgu.
id, rosyidridlo10@gmail.
Abstrak Energi terbarukan adalah sumber energi yang berasal alam yang mampu digunakan dengan bebas, mampu diperbarui terus-menerus serta tak terbatas jumlahnya.
Indonesia memiliki potensi energi surya yang melimpah.
Meskipun potensi melimpah namun pemanfaatan energi surya untuk Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sampai 2020 baru 153,8 MW atau 0,07% dari potensi yang ada.
Selain itu pemerintah terus mendorong transformasi energi di Indonesia dari energi fosil ke Energi Baru Terbarukan (EBT), salah satunya melalui pembangunan Stasiun Pengisian Kendaraan Listrik Umum (SPKLU) yang bersumber dari Energi terbarukan.
Penelitian ini bertujuan untuk membuat desain PLTS atap 300 kWp untuk SPKLU di PLN Unit Induk Distribusi Jakarta Raya.
Kajian desain meliputi kelayakan aspek teknis, lingkungan, dan ekonomi dengan menggunakan Software Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) PRO Versi Hasil penelitian menunjukkan konfigurasi sistem terbaik secara on grid dengan kelayakan ekonomi NPC(R.
= 1,06B.
COE = 69,96 Rp/kWh, dan PBP = 16 tahun.
Tersedianya potensi energi matahari yang cukup besar dengan rata-rata 4,76 kWh/m2/hari dan pemanfaatan EBT yang besar dengan renewable fraction 68,6%.
Total produksi energi .
Wh/tahu.
dari PLTS atap 632,038 atau 72,3% dari sistem.
Dampak penurunan emisi gas rumah kaca berupa karbon dioksida 313,96 Kg/tahun, sulfur dioksida 4,583 Kg/tahun, dan nitrogen oksida 361,7 Kg/tahun.
Kata kunci : Emisi Gas Rumah Kaca.
Energi baru dan terbarukan (EBT).
Kendaraan listrik.
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS).
Simulasi HOMER.
Abstract Renewable energy is a source of energy of natural origin that is able to be used freely, capable of being updated continuously and infinitely in number.
Indonesia has abundant solar energy potential.
Although the potential is abundant, the utilization of solar energy for Solar Power Plant (SPP) until 2020 is only 153.
8 MW or 0.
07% of the existing potential.
In addition, the government continues to encourage the transformation of energy in Indonesia from fossil energy to New and Renewable Energy (NRE), one of which is through the construction of Public Electric Vehicle Charging Stations (PEVCS) sourced from renewable energy.
This study aims to design a 300 kWp Solar Rooftop for PEVCS at PLN Distribution Main Unit in Greater Jakarta.
The design study includes the feasibility of technical, environmental, and economic aspects using the PRO Version 3.
2 Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) Software.
The results showed the best system configuration on grid with economic feasibility NPC(R.
= 1.
COE = 69.
95 Rp/kWh, and PBP = 16 years.
The availability of considerable solar energy potential with an average of 4.
kWh/m2/day and large NRE utilization with a renewable fraction of 66.
Total energy production .
Wh/yea.
from rooftop solar power plants is 632.
038 or 72.
3% of the system.
The impact of reducing greenhouse gas emissions is in the form of carbon dioxide 313.
96 Kg/year, sulfur dioxide 4.
584 Kg/year, and nitrogen oxides 361.
7 Kg/year.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Keywords: Electric vehicle.
GHGs Emissions.
HOMER simulation.
New and renewable energy (NRE).
Solar Power Plant (SPP).
PENDAHULUAN
Pemerintah Indonesia melalui Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM) menetapkan target bauran energi primer yang berasal dari energi baru dan terbarukan (EBT) sebesar 23% pada 2025, hal ini dilakukan sebagai upaya pengurangan emisi sekitar 29-41% pada 2030 dan Net Zero Emission (NZE) pada 2060 .
, .
Salah satu potensi EBT di Indonesia berupa tenaga surya .
, .
Disisi lain.
Indonesia mempunyai potensi teknis tenaga surya sebesar 207 gigawatt per 2017 .
Meskipun demikian, pemanfaatan tenaga surya di Indonesia didominasi oleh Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) dengan hanya sekitar 0,07% atau 153,8 megawatt per 2020 .
Pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh emisi karbon dari hasil pembakaran bahan bakar .
kendaraan telah terjadi di kota-kota besar di Indonesia .
, hal ini tentunya menjadi perhatian bagi pemerintah.
Disisi lain, secara terjadinya peningkatan emisi karbon secara global disebabkan oleh dampak dari penggunaan kendaraan berbahan bakar bensin .
Beberapa upaya untuk mengurangi tingkat emisi karbon .
, salah satunya dengan konversi penggunaan kendaraan konvensional berbahan bakar bensin ke kendaraan listrik .
Ae.
, yang diberi nama oleh Pemerintah Indonesia dengan sebutan Kendaraan Bermotor Listrik Berbasis Baterai (KBLBB).
Bagi pengguna KBLBB, perihal utama yang penting adalah tempat pengisian bahan bakar listriknya .
Secara umum, pengisian ulang dapat dilakukan secara mandiri di rumah .
atau di stasiun pengisian publik .
tasiun pengisian kendaraan listrik umum.
SPKLU).
Sistem SPKLU umumnya memanfaatkan fotovoltaik .
PV) pada panel surya sebagai sumber penyerapan energi surya .
Selain itu, karena PV tertanam pada panel surya, tentunya jika PLTS dimanfaatkan sepenuhnya dapat melalui pilihan terhubung dalam jaringan .
, terpisah dalam jaringan .
ff-gri.
, dan berbasis baterai .
Pembangunan infrastruktur SPKLU khususnya di Indonesia masih dalam tahap perkembangan, hal ini dapat dilihat dari jumlah SPKLU yang masih terbatas.
Disisi lain, permintaan akan kebutuhan SPKLU bagi pengguna KBLBB semakin meningkat, mengingat tren terkini pengguna KBLBB juga semakin meningkat dewasa ini .
Atas dasar inilah, penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis secara tekno-ekonomi SPKLU yang terhubung dalam jaringan .
n-gri.
Perusahaan Listrik Negara (PLN), dengan penelitian studi kasus berada di PLN Distribusi Jakarta Raya.
PERANCANGAN
1 Menentukan Lokasi dan Pengambilan Data Metode penelitian ini terdiri atas beberapa tahapan yang dapat dilihat pada Gambar 1.
Penelitian ini dilaksanakan di PT PLN (Perser.
Unit Induk Distribusi Jakarta Raya.
Sumber data primer adalah beban SPKLU periode bulan Maret hingga Oktober 2022 dan data sekunder berupa Solar GHI (Global Horizontal Irradianc.
NASA (Gambar .
dan Temperature Resource NASA (Gambar .
dengan lokasi koordinat 06A14A49,32 LS.
106A 49A 59,65 BT.
Tabel 1 menjelaskan detail data sekunder yang diperoleh.
Tahapan berikutnya merupakan konfigurasi sistem sebagai bagian dari desain sistem dan simulasi.
Tabel 1.
Data Sumber Daya Energi yang Dikutip dari Data Sekunder Solar GHI NASA.
Bulan Indeks Kejernihan Parameter Sumber Daya Energi
Radiasi Harian (Daily Suhu
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Januari Februari Maret April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November Desember (Clearness Indek.
0,399 0,395 0,449 0,483 0,516 0,533 0,550 0,550 0,539 0,490
0,439
0,421
Radiatio.
Wh/m2/har.
4,250 4,240 4,720 4,760 4,670 4,580 4,820 5,210 5,500 5,200
4,670
4,450
(Temperatur.
(AC) 25,480 25,380 25,810 26,170 26,280 25,800 25,380 24,480 26,230 26,720
26,510
25,920
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Gambar 1.
Diagram alir penelitian yang terdiri atas beberapa tahapan yang sistematis.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Gambar 2.
Cuplikan sumber data sekunder Solar GHI Resource NASA.
Gambar 3.
Cuplikan sumber data sekunder Temperature Resource NASA.
2 Desain Sistem dan Simulasi Gambar 4 merupakan ilustrasi konfigurasi sistem .
esain beserta simulasiny.
yang diajukan pada penelitian ini.
Desain sistem dan simulasinya diawali dengan perancangan PLTS atap yang terdiri atas tahapan perancangan energi yang dibutuhkan dan perancangan sistem PLTS.
Parameter yang digunakan antara lain perhitungan kebutuhan energi siang harian, perhitungan kapasitas sistem optimal PLTS atap, perhitungan daya puncak sistem, perhitungan luas area efektif, perhitungan kebutuhan jumlah modul surya, penentuan inverter, dan penentuan baterai.
Setelah parameter-parameter perancangan PLTS atap dilakukan, proses simulasi menggunakan perangkat lunak Software Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources (HOMER) PRO Versi 3.
2 dapat Gambar 4.
Ilustrasi desain sistem dan simulasinya pada penelitian ini.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
3 Perhitungan Kebutuhan Energi Siang Harian Perhitungan kebutuhan energi siang harian didasarkan pada data beban realisasi penjualan kWh SPKLU periode bulan Maret hingga Oktober 2022 (Tabel .
Perencanaan beban terdiri atas 50% beban ditampung PLN dan 50% beban ditampung oleh PLTS atap, sehingga perkiraan beban harian PLTS atap dapat dilihat pada Persamaan 1.
Tabel 2.
Penjualan kWh SPKLU Periode Maret hingga Oktober 2022 .
alam puluha.
4 Perhitungan Kapasitas Sistem Optimal PLTS Atap Salah satu parameter penting dalam perhitungan sumber daya energi bagi PLTS atap untuk kepentingan simulasi ialah perhitungan kapasitas optimal sistem PLTS atap.
Perhitungan kapasitas optimal sistem PLTS atap ini didasarkan pada data iradiasi di sekitar lokasi data dikumpulkan, yaitu pada titik koordinat 06A14A49,32 LS.
106A 49A 59,65 BT.
Data iradiasi yang dikumpulkan berupa nilai Peak Sun Hour rataan sebesar 4,76 kWh/m2/hari dengan temperatur tahunan rataan sebesar 25 AC (Persamaan .
5 Perhitungan Daya Puncak Sistem Perhitungan daya puncak sistem dilakukan dengan memasukkan data daya masukan yang diterima modul surya dari radiasi matahari tidak 100% yang masuk ke inverter, hal ini disebabkan adanya rugi-rugi .
komponen dan sistem.
Selain itu, pertimbangan spesifikasi unit SPKLU yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.
Dalam hal perhitungan daya puncak sistem perlu juga mempertimbangkan jenis-jenis rugi-rugi .
pada PV itu sendiri, hal ini dapat dilihat pada Tabel 4.
Perhitungan daya puncak sistem hingga energi yang dihasilkan disajikan pada Persamaan 3.
Tabel 3.
Spesifikasi Unit SPKLU dalam Penelitian Ini.
Spesifikasi Input Input Voltage Range Max.
rated input current & Power factor .
ull loa.
Frequency Output Max.
power output Output voltage range Max.
Output current
ABB Terra 53
CJG
Delta Ultra Fast Charger Schneider DC Fast Charger 400VAc A10% 400VAc A10% 380 - 480 Vac 143A, 98kVA E 0.
50 or 60 Hz
kWDc 65kW AC) 50 or 60 Hz
70 - 78A
50 - 60Hz 150KW dc 2 X 24kW 50-500 VDc 200 - 500 Vdc 200 - 500Vdc 63A Dc 500Adc @300Vdc, 375Adc @400Vdc 1.
5 - 65A
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Tabel 4.
Jenis-jenis Losses PV dalam Penelitian Ini.
Daya PV Jenis Losses Losses Manufacture (Power Toleranc.
Losses dirt atau kotoran .
ebu, kotoran burung, dsb.
Losses temperature module Losses kabel Total Losses Total Daya Output PV 460 Wp Besarnya Nilai Losses Daya (W) 3% .
5% .
5,7% .
396,98 5% .
373,98 18,7% .
460 Ae 86 W 6 Perhitungan Luas Area Efektif Perhitungan luas area efektif didasarkan pada nilai efisiensi modul surya.
Nilai efisiensi modul surya ditentukan berdasarkan spesifikasi pabrikan (Tabel .
Jika lokasi yang direncanakan untuk pembangunan PLTS atap tidak memenuhi luasan yang dibutuhkan, maka perlu dipilih modul surya dengan efisiensi yang lebih tinggi.
Berdasarkan data Electrical Data (STC) pada beberapa merek pabrikan panel surya, nilai efisiensi rata-rata sebesar 20 %, sedangkan nilai daya puncak sistem .
didasarkan pada hasil perhitungan daya puncak sistem.
Hasil perhitungan luas area efektif dapat dilihat pada Persamaan 4.
Tabel 5.
Efisiensi Modul Panel Surya.
7 Perhitungan Kebutuhan Jumlah Modul Surya Perhitungan kebutuhan jumlah modul surya didasarkan pada spesifikasi pabrikan pasar dan dalam penelitian ini ditetapkan kapasitas sebesar 460 Wp.
Nilai Peak Sun Hour (PSH) rataan sebesar 4,76 kWh/m2/hari atau dibulatkan menjadi 5 kWh/m2/hari.
Hasil perhitungan jumlah modul surya (Persamaan .
selanjutnya digunakan untuk menghitung biaya pengadaan panel surya yang termasuk dalam keluaran simulasi perangkat lunak HOMER.
8 Penentuan Inverter dan Baterai Penentuan inverter dalam perancangan PLTS atap ini dilakukan sesuai perhitungan pada persamaan 6 yang menjelaskan proses penentuan inverter dalam studi ini.
Disisi lain, penentuan jumlah baterai dalam studi ini dilakukan dengan menggunakan perhitungan sesuai Persamaan 7.
Spesifikasi baterai yang digunakan dalam studi ini menggunakan spesifikasi tegangan 48 Volt/327 Ah atau sebesar 15,696 Wh .
ebih rinci dapat dilihat pada Tabel .
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
= 22 buah Tabel 6.
Spesifikasi Baterai yang Digunakan dalam Penelitian Ini.
No.
Parameter Spesifikasi Nominal Voltage Nominal Capacity Maximum Capacity Capacity Ratio Rated Constant Roundtrip Efficiency Maximum Charge Current Maximum Discharge Current Maximum Charge Rate Nilai 15,7 kWh 327 Ah 0,266 2,63 .
/ja.
1 (A/A.
PEMBAHASAN 1 Hasil Simulasi Teknis Proses simulasi dilakukan untuk mendapatkan konfigurasi sistem terbaik melalui proses optimasi yang dilakukan dengan perangkat lunak HOMER.
Proses simulasi memodelkan dan merancang konfigurasi sistem secara khusus, maka proses optimasi dilakukan untuk menentukan kemungkinan terbaik dalam konfigurasi sistem.
Pada simulasi penelitian ini menggunakan profil beban harian SPKLU di PLN Unit Induk Distribusi Jakarta Raya di mana secara lebih rinci ditampilkan pada Gambar 5.
Berdasarkan hasil input data variabel sensitivity pada aplikasi HOMER diperoleh 12 konfigurasi sistem yang merupakan kombinasi berbagai variabel sensitifity (Tabel .
HOMER selanjutnya melakukan optimasi untuk menentukan konfigurasi yang dianggap layak berdasarkan kriteria nilai Net Present Cost (NPC) dan Cost of Energy (COE) terendah.
Dari hasil optimasi tersebut diperoleh 2 konfigurasi sistem yang dianggap layak dan dipilih yang paling optimal .
inning syste.
Gambar 6 menjelaskan hasil konfigurasi sistem yang telah memenuhi kriteria optimasi pada perangkat lunak HOMER.
Gambar 5.
Hasil simulasi profil beban harian SPKLU berdasarkan perangkat lunak HOMER dengan beban rata-rata harian sebesar 1,428 kW.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Gambar 6.
Hasil simulasi konfigurasi sistem SPKLU dari optimasi perangkat lunak HOMER.
Tabel 7.
Hasil Variabel Sensitivity.
Realisasi energi yang dihasilkan sistem PLTS atap .
alam kWh/tahu.
adalah 632,038 kWh atau 72,3% dari total energi sistem.
Berdasarkan hasil simulasi dengan perangkat lunak HOMER, konsumsi daya untuk beban SPKLU 521,2 kWh/tahun atau 67,6% dari total beban sistem.
Renewable fraction 68,6%.
Secara lebih rinci, tampilan hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 7.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Gambar 7.
Hasil simulasi konfigurasi sistem SPKLU dari optimasi perangkat lunak HOMER.
Hasil Simulasi Lingkungan PLTS atap memberikan kontribusi terhadap penurunan emisi gas karbon dioksida ( sebesar 313,96 Kg/tahun, sulfur dioksida ( ) sebesar 4.
583 Kg/tahun, dan nitrogen oksida ( sebesar 361,76 Kg/tahun .
uplikan perhitungan emisi yang dapat dilihat pada Gambar .
Gambar 9 merupakan cuplikan simulasi emisi gas rumah kaca dari perangkat lunak HOMER.
Gambar 8.
Cuplikan perhitungan emisi pada penelitian ini.
Gambar 9.
Hasil simulasi emisi gas rumah kaca dari perangkat lunak HOMER.
Sumber: World Resources Institute (WRI) Hasil Simulasi Ekonomi Konfigurasi sistem yang pertama terdiri dari komponen fotovoltaik, baterai, grid, dan inverter lebih optimal dibandingkan dengan konfigurasi sistem yang kedua .
anpa batera.
, hal ini diketahui dari indikator simulasi ekonomi antara lain:
Konfigurasi Sistem Pertama Sistem pertama mempunyai initial capital Rp.
925M lebih tinggi dari sistem kedua, tetapi mempunyai COE sebesar 69,96 Rp/kWh dan operating cost Rp.
6,72M/tahun yang lebih rendah dari sistem kedua.
Sistem ini mempunyai nilai NPC sebesar Rp 1.
057M detail biaya per komponen
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
ditunjukkan pada Gambar 10.
NPC berdasarkan tipe biaya dibagi menjadi biaya investasi .
apital cos.
dan biaya operasi dan pemeliharaan (O&M), detail komposisi biaya ditunjukkan pada Gambar Gambar 10.
Komposisi biaya per komponen.
Gambar 11.
Komposisi biaya berdasarkan tipe.
Konfigurasi Sistem Kedua Sistem kedua mempunyai initial capital Rp.
920M lebih rendah dari sistem pertama, mempunyai COE sebesar 73,02 Rp/kWh dan operating cost Rp.
7,07M/tahun lebih tinggi dari sistem pertama.
NPC sistem kedua lebih tinggi dibandingkan sistem yang pertama mempunyai nilai sebesar Rp.
Secara lebih rinci dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12.
Ringkasan cuplikan biaya dan metrik ekonomi.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
Kedua konfigurasi sistem mempunyai nilai ekonomi yang selisihnya tidak terlalu signifikan.
Secara umum, kedua konfigurasi sistem dari indikator ekonomi sudah memenuhi.
Pemanfaatan energi terbarukan pada kedua sistem cukup besar .
i atas 50%) masing-masing yaitu 68,6% dan 64,5%.
Secara lebih rinci, komparasi dari konfigurasi sistem pertama dan kedua dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8.
Komparasi Konfigurasi Sistem Pertama dan Kedua.
No.
Uraian Production .
Wh/y.
Consumption .
Wh/y.
COE (Rp/kW.
NPC (Rupia.
- Capital - O&M Emission (Kg/y.
Renewable Fraction (%) Excess Electricity (%) Winning System (Konfigurasi .
Base Case (Konfigurasi .
69,96 73,02 153,112 165,849 9,43 Kelayakan investasi dalam studi ini diukur dengan menggunakan tiga parameter yaitu Net Present Cost (NPC).
Pay Back Period (PBP), dan Benefit-Cost Ratio (B-CR).
Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 9.
Tabel 9.
Analisa Kelayakan Investasi pada Penelitian Ini.
DESAIN PLTS ATAP SPKLU DI PLN UNIT INDUK DISTRIBUSI JAKARTA RAYA
JELC Vol.
9 No.
Jurnal Elektro Luceat [Jul.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian perancangan desain PLTS atap untuk SPKLU, dapat di simpulkan bahwa:
C Desain PLTS atap dapat diimplementasikan untuk SPKLU di kantor PT PLN Unit Induk Distribusi Jakarta Raya menggunakan konfigurasi sistem on grid dengan kelayakan ekonomi NPC(R.
= 1.
COE = 69,95 Rp/kWh.
PBP = 16 tahun.
C Potensi sumber daya matahari yang cukup besar dengan rata-rata 4,76 kWh/m2/hari dan pemanfaatan energi terbarukan yang besar dengan nilai renewable fraction 66,7%.
Total produksi energi .
Wh/tahu.
dari PLTS atap sebesar 632,038 atau 72,3% dari sistem.
C Terdapat penurunan emisi gas rumah kaca (GRK) seperti karbon dioksida 153,1 Kg/tahun, sulfur dioksida 664 Kg/tahun, nitrogen oksida 325 Kg/tahun.
DAFTAR PUSTAKA