Jurnal: Elektrika Borneo (JEB) Vol.
No.
April 2026, hlm.
p-ISSN: 2443-0986
DESAIN DAN ANALISA KERUGIAN SISTEM PLTS ATAP ON-GRID
MENGGUNAKAN SOFTWARE PVSYST DI GEDUNG DINAS
LINGKUNGAN HIDUP KABUPATEN MALINAU
Fitriani Said1.
Abil Huda2.
Priskah Melati3
1,2,3
Universitas Borneo Tarakan.
Kota Tarakan.
Kalimantan Utara.
Indonesia 1fitrianiubt22@gmail.
fitriani@borneo.
2aby16666@gmail.
3priskahmelati8@gmail.
AbstractAiCurrent energy demand still largely relies on fossil energy sources such as petroleum, coal, and natural gas.
However, the availability of fossil energy is gradually decreasing, thus a transition to renewable energy sources such as solar energy is necessary.
PLTSA (Solar Power Plan.
is a solar energy-based power generation system.
The PLTSA system was designed for the Environmental Agency Office Building of Malinau Regency using PVsyst software with an on-grid system connected to the utility grid (PLN).
The DLH building consumes 318 kWh of energy per day.
The PLTSA was designed with a capacity of 69.
8 kWp using a total of 128 solar modules installed on both sides of the roof, with 65 battery units and 4 inverters.
From this design, the PLTSA is capable of producing 127,955 kWh/year.
However, due to energy losses of 21.
15%, the amount of electricity that actually reaches the user is only 100,886 kWh per year.
By utilizing the PLTS, the DLH building can reduce its electricity expenses by up to IDR 112,461,660 per year.
Tantangan besar yang dihadapi dunia saat ini adalah bagaimana memenuhi kebutuhan energi yang terus bertambah sambil menjaga keseimbangan lingkungan dan menekan dampak emisi yang ditimbulkan .
Perlu disadari bahwa sumber energi berbasis fosil suatu saat akan habis.
Oleh sebab itu, cepat atau lambat Pemerintah harus meninggalkan sumber energi fosil dan beralih pada sumber energi baru dan terbarukan .
KeywordsAiPLTSA, energy losses, renewable energy.
PVsyst.
Environmental Agency.
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Atap (PLTSA) Sistem pembangkit listrik tenaga surya atap atau PLTSA adalah proses pembangkitan tenaga listrik menggunakan modul fotovoltaik yang dipasang dan diletakkan pada atap dari bangunan milik pelanggan PLTSA serta menyalurkan energi listrik melalui sistem sambungan listrik pelanggan PLTSA .
Atap geydung meynjadi salah satu oypsi strateygis dalam instalasi PLTS, peymasangan PLTS atap oyn-grid meymiliki banyak keyuntungan diantaranya seypeyrti meyngurangi dampak dari eyfeyk rumah kaca, ramah lingkungan, meyngheymat biaya bulanan listrik, tidak meymbutuhkan bateyrai dalam instalasinya, dan proyseys moynitoyring leybih mudah dan eyfeyktif .
Pada gambar 2.
dapat terlihat contoh bentuk Panel Surya yang terpasang pada atap rumah.
IntisariAiKebutuhan energi saat ini sebagian besar masih bergantung pada sumber energi fosil seperti minyak bumi, batu bara, dan gas alam.
Namun, ketersediaan energi fosil semakin menurun oleh karena itu diperlukannya peralihan ke energi terbarukan seperti energi matahari.
PLTSA
merupakan pembangkit listrik tenaga surya yang memanfaatkan energi matahari, desain PLTSA dilakukan pada Gedung Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Malinau menggunakan perangkat lunak PVsyst dengan sistem PLTS on grid atau terhubung PLN.
Gedung DLH menggunakan energi berjumlah 318 kWh/d.
PLTSA dirancang dengan kapasitas 69,8 kWp menggunakan total 128 modul surya yang dipasang pada setiap sisi atap dengan jumlah penggunaan baterai sebanyak 65 unit dan 4 inverter.
Dari pendesaianan tersebut PLTSA menghasilkan daya sebanyak 127.
kWh/tahun, namun dikarenakan adanya rugi-rugi sebanyak 21,15 % maka daya yang sampai ke pengguna hanya 886 kWh pertahunnya.
Dengan menggunakan PLTS gedung DLH dapat mengurangi biaya konsumsi listrik hingga Rp.
660 pertahunnya.
Kata KunciAiPLTSA, rugi-rugi, energi terbarukan.
Pvsyst.
Dinas Lingkungan Hidup.
PENDAHULUAN
Energi merupakan kebutuhan pokok karena sumber energi adalah kunci utama dalam segala aspek kehidupan.
II.
LANDASAN TEORI
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) PLTS memanfaatkan energi matahari untuk kemudian dikonversi menjadi energi listrik menggunakan sel surya .
Gambar 1.
PLTS Atap PLTS On-grid PLTS on-grid dimana PLTS ini terhubung dengan sistem jaringan perusahaan listrik negara (PLN) .
Dari skema ini, pelanggan dapat langsung terhubung dengan Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 46 penyedia listrik negeri atau PLN dan melalui skema ini juga pelanggan bisa mendapatkan impor tenaga listrik sehingga ketika PLTS tidak dapat memenuhi kebutuhan konsumen, maka PLN dapat menyuplai daya ke pelanggan sehingga beban dapat terpenuhi.
Secara teknis besaran listrik yang terimpor diketahui melalui kWh yang telah disediakan oleh PLN.
PLTS Atap dapat dipasang dengan menyambungkan baterai ataupun tanpa baterai .
Pada gambar 2.
dapat terlihat cara kerja dari sistem PLTS on-grid yaitu Panel surya menangkap energi matahari dan mengubahnya menjadi listrik searah (DC), yang kemudian diubah menjadi arus bolak-balik (AC) oleh inverter untuk digunakan dalam perangkat rumah tangga.
Kelebihan energi yang dihasilkan oleh sistem PLTS disimpan dalam baterai untuk digunakan pada malam hari atau saat cuaca mendung.
jika produksi surya tidak mencukupi untuk kebutuhan beban, maka sistem dapat mengambil pasokan listrik dari PLN.
Pengaturan sistem dilakukan oleh charge controller yang terdapat pada inverter, untuk mengelola aliran energi antara panel surya, baterai, inverter, dan jaringan PLN.
Dengan kombinasi ini, sistem PLTS menawarkan fleksibilitas, efisiensi, dan keandalan yang lebih tinggi, memastikan pasokan listrik yang stabil dan berkelanjutan.
arus searah untuk transportasi publik (DC-gri.
PVsyst memiliki kemampuan untuk memodelkan sistem PLTS secara rinci dengan memperhitungkan berbagai faktor, seperti intensitas cahaya matahari, kondisi cuaca, arah dan kemiringan panel surya, dan jenis panel surya yang PVsyst merupakan perangkat lunak yang sangat berguna bagi para pekerja di industri energi surya untuk memperkirakan kinerja sistem PLTS secara akurat .
Pada di bawah dapat terlihat tampilan dari aplikasi Pvsyst.
Gambar 3.
Aplikasi Pvsyst Komponen PLTS Modul Surya (Solar PV Module.
Photovoltaic atau PV modul adalah peralatan yang digunakan oleh pembangkit listrik tenaga surya untuk merubah energi surya menjadi energi listrik .
Modul surya terdiri dari kumpulan sel surya .
olar cell.
yang bekerja dengan memanfaatkan efek fotovoltaik, yaitu fenomena di mana material semikonduktor .
mumnya siliko.
mengubah foton dari sinar matahari menjadi aliran Modul surya tersedia dalam berbagai jenis, yang masing-masing memiliki karakteristik dan efisiensi berbeda.
Setiap unit modul surya dilengkapi dengan junction box permanen yang di dalamnya terdapat bypass diode.
fungsi dari bypass diode adalah apabila terjadi kerusakan pada salah satu modul surya pengisian dari modul lain masih dapat berjalan .
Di bawah ini merupakan gambar dari modul surya.
Gambar 2.
Sistem PLTS On-Grid System Losses System losses atau kerugian sistem pada PLTS On-Grid adalah energi yang hilang selama proses konversi, transmisi, dan distribusi listrik dari panel surya hingga sampai ke jaringan listrik .
Beberapa penelitian menunjukkan produksi listrik yang dihasilkan photovoltaic mengalami penurunan karena adanya efek bayangan, hal ini yang menyebabkan losses terjadi cukup besar karena semakin besar losses yang terjadi, maka semakin kecil produksi daya listrik yang dihasilkan .
Pada PLTS, terdapat berbagai faktor yang dapat menurunkan kinerja sistem seperti rugi-rugi kabel, debu pada permukaan modul, rugi-rugi suhu, efek bayangan, kerugian pada komponen lain, mismatch loss.
PVsyst PVsyst adalah sebuah perangkat lunak yang dapat digunakan dalam proses pembelajaran, perencanaan dan analisis data dari sistem PLTS secara lengkap.
PVsyst dibuat dan dikembangkan oleh Universitas Genewa.
PVsyst memiliki fitur simulasi sistem terinterkonesi jaringan .
, sistemhh berdiri sendiri .
tand-alon.
, dan jaringan Gambar 4.
modul surya Inverter Pengkondisian tenaga listrik .
ower conditio.
dan sistem kontrol pada PLTS diperankan oleh inverter, yang memiliki fungsi merubah arus listrik searah .
irect curren.
yang dihasilkan oleh solar modul menjadi listrik arus bolak balik .
lternating curren.
dan dikontrol kualitas dari daya listrik yang dikeluarkan untuk dikirim ke beban atau ke jaringan listrik.
Pada PLTS penggunaan inverter satu fasa biasanya untuk sistem yang bebannya kecil, sedangkan untuk sistem yang besar dan terhubung dengan jaringan utilitas (PLN) biasanya digunakan inverter 3 fasa .
Dari gambar 2.
5 dapat melihat salah satu contoh dari bentuk dari inverter yang yang biasanya digunakan pada sistem PLTS On-Grid.
Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 47 peralatan yang digunakan.
Rumus dasar yang digunakan untuk menghitung total beban terdapat pada persamaan .
Total Beban = P1 P2 P3 A Pn Mengkonversinya daya menjadi kilowatt-jam .
menggunakan persamaan .
Gambar 5.
Inverter Baterai Baterai digunakan dalam sistem PLTS untuk menyimpan energi yang dihasilkan oleh modul surya di siang hari, lalu mengalirkan ke beban pada saat cuaca berawan dan tidak ada suplai daya dari PLN .
ati lamp.
Energi yang tersimpan dalam baterai tidak boleh sampai keadaan habis, maka ada faktor lain yang perlu diperhitungkan yaitu depth of discharge (DOD).
Besarnya DOD pada baterai lithium ion umumnya 80%, artinya energi yang dapat diberikan hanya 80% dari kapasitas baterai .
Pada gambar 2.
6 dapat terlihat contoh dari baterai VRLA, diseybut VRLA kareyna ia punya koynstruksi teyrtutup deyngan katup peyleypas teykanan agar meynceygah keyluarnya gas.
Jadi di dalam aki ada katup khusus yang fungsinya agar cairan aki atau eyleyktroylit sulit meynguap walaupun ada guncangan atau geytaran.
Ini meymbuat risikoy akan keyboycoyran cairan aki dapat diantisipasi .
kWh = Px T .
Keterangan :
P = daya dari masing-masing peralatan (Wat.
T = Waktu penggunaan Rata-rata Penyinaran Matahari Nilai PSH merupakan nilai puncak dari radiasi, dengan mengetahui rata-rata penyinaran matahari di lokasi tertentu, kita dapat memperkirakan seberapa besar energi yang dapat dihasilkan oleh panel surya.
Adapun persamaan Menghitung rata-rata penyinaran matahari terdapat pada persamaan .
sebagai berikut:
PSH =
GHI
GSTC
Keterangan :
PSH = Peak Sun Hour (Ja.
GHI = Global Horizontal Irradiance (Wh/m.
GSTC = GHI dalam STC .
0W/m.
Menentukan Kapasitas Modul Surya Daya yang dibangkitkan oleh modul surya dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya adalah nilai intensitas radiasi matahari disuatu daerah.
Sehingga kapasitas daya modul surya dapat dinyatakan dalam persamaan .
Gambar 6.
Baterai VRLA (Valve Regulated Lead Aci.
kWh Meter Dalam sistem PLTS on-grid, penggunaan kWh meter berfungsi untuk mengukur konsumsi energi listrik dari PLN.
Pada gambar 2.
7 kita dapat melihat bentuk dari kWh Advanced:
EyT
PSH
Keterangan :
PPV = kapasitas modul surya yang dibutuhkan (W.
yaT = kebutuhan energi (W.
PSH = Peak Sun Hour (Ja.
FA = 1,25 Ppv = .
Jumlah modul surya yang digunakan dapat di nyatakan pada persamaan .
Jumlah Modul = yaycaycyycaycycnycycayc ycAycuyccycyco ycIycycycyca yaycaycyca ycAycuyccycyco ycIycycycyca Menghitung Kapasitas Baterai Untuk menentukan kapasitas batrai yang dibutuhkan untuk sistem PLTS Atap adalah sebagai berikut:
Gambar 7.
kWh Advanced Metering Infrastructure (AMI) Tahap Perancangan Matematis PLTS On-Grid Menghitung Beban Listrik Untuk menghitung total keseluruhan beban listrik, langkah pertama adalah mencatat daya listrik dari setiap EyL VB .
DOyD.
Keterangan :
= Kapasitas baterai = Besar pemakaian energi listrik .
Wh/ har.
= Tegangan baterai (V) Bc = .
Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 48 DOD = Kedalaman Pengosongan baterai = Efisiensi Inverter .
Daya Hilang dan Persentase Rugi-rugi Daya hilang merujuk pada jumlah energi listrik yang tidak sampai ke beban akhir akibat berbagai faktor teknis, seperti resistansi kabel, konversi inverter, shading pada panel, dan kondisi suhu lingkungan.
Daya hilang tersebut dapat di hitung menggunakan persamaan .
Daya hilang = Pin Ae Pout Setelah mengetahui total daya yang hilang, maka tahap selanjutnya menghitung berapa nilai persentase rugi- rugi dari PLTS tersebut, dengan menggunakan persamaan .
Peyrseyntasey Rugi Oe rugi = daya hilang Pin pengeluaran biaya listrik dibandingkan dengan penggunaan listrik dari sumber konvensional (PLN) dalam jangka waktu Maka untuk menghitung efisiensi biaya listrik tersebut dapat menggunakan persamaan .
Biaya Listrik = Esolar y Tarif Listrik perkWh
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan Laptop Software Pvsyst Termometer temperature Power solar meter Data Beban, luas, dan radiasi Alur Metode Penelitian Keterangan:
Pin = daya masuk .
Wh/pertahu.
Pout = daya keluar .
Wh/pertahu.
Menghitung Energi Keluaran Energi yang diterima modul surya berdasarkan intensitas radiasi matahari tidak sepenuhnya dapat diterima oleh beban karena dipengaruhi rugi-rugi .
komponen dan sistem.
Total rugi-rugi sistem PLTS dinyatakan dalam persamaan .
dan daya keluaran dari sistem PLTS dinyatakan dalam persamaan .
Rugi-rugi PLTS = ycEPVSTC y total rugi-rugi % .
Daya keluaran = ycEPV STC Oe .
ugi-rugi PLTS) .
Keterangan:
Rugi-rugi PLTS= Rugi-rugi sistem PLTS (W) PPV STC = Daya modul surya pada saat STC (W) Daya Keluaran = Daya keluaran sistem PLTS dengan rugirugi (W) Rasio Performansi (Performance Rati.
Kelayakan PLTS ditentukan berdasarkan rasio performansi, apabila sistem tersebut nilai rasio performansinya berkisar 70- 90%, maka sistem tersebut dapat dikatakan layak.
(Sivertsen.
Christer, & Soyland.
Untuk menghitung rasio performa terdapat pada persamaan .
PR =
Egrid Esolar globinc y pnom PV Keterangan :
ycEycI = Performance Rasio Egrid = Energy injected into grid .
Wh/tahu.
Esolar = Energy from the sun .
Wh/tahu.
Globinc = Global incident in coll.
Plane .
Wh/m2/tahu.
Pnom PV =Power Nominal Photovoltaic .
Efisiensi Biaya Listrik Efisiensi biaya listrik menilai kelayakan dan kinerja sistem pembangkit listrik (PLTSA), terutama dalam konteks sejauh mana sistem mampu mengurangi Gambar 8.
Flowchart Penelitian IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Beban Listrik Berikut tabel data beban listrik pada gedung DLH Kabupaten Malinau.
Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 49
Tabel I Beban Listrik Gedung
Beban
Dispenser Wifi
Kipas Angin
Laptop
Laptop
Acer
Laptop
Asus
Printer
Komputer Asus
Monitor
Komputer Komputer Acer
CPU
Proyektor
Sidik Jari
,5PK)
AC .
PK)
Lampu Lampu Lampu Lampu Lampu Lampu Jumlah (Wat.
Lama Penggunaan (Ja.
Total
Konsumsi
Daya
5,22 0,72 4,41 0,91 1,26 1,575 1,28 7,56 0,546 Jumlah Beban
Daya
5,46
90,06
17,136
1,308
2,16144
30,96
4463,81
203,58
0,216
17,472
2,24
4,032
Radiasi Matahari Kabupaten Malinau adalah sebuah daerah tropis yang menerima radiasi matahari cukup tinggi sepanjang tahun, berikut ini merupakan gambar data cuaca pertahun kabupaten Malinau tersebut teyrdapat berbagai data, mulai dari bulan Januari sampai deyngan bulan Deyseymbeyr.
Data Global Horizontal Irradiation (GHI) menggambarkan jumlah energi matahari yang diterima per satuan luas permukaan horizontal, dengan nilai rata-rata tahunan sebesar 2032,4, kWh/mA/tahun.
Sementara itu.
Horizontal Diffuse Irradiationn (DHI) atau radiasi difus horizontal adalah radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi tanpa melalui jalur langsung dari matahari, melainkan setelah mengalami hamburan oleh partikel di atmosfer dengan rata-rata nilai DHI sebesar 882,9 kWh/mA/tahun.
Suhu udara rata-rata tahunan tercatat sebesar 27,0AC, sedangkan kecepatan angin rata-rata mencapai 1,8 m/s.
Tingkat kekeruhan atmosfer yang diwakili oleh nilai Linke Turbidity menunjukkan rata-rata 3,442.
Adapun kelembaban relatif udara rata-rata tahunan adalah sebesar 84,1%.
Dari data GHI/radiasi matahari pertahun selanjutnya data tersebut akan dikelola untuk mengetahui nilai Peak Sun Hour (PSH) dengan persamaan .
365 hari Toytal GHI Tahunan 365 hari = 5,57 jam PSH = Berdasarkan data yang dikelola, nilai PSH di lokasi Gedung DLH Kabupaten malinau adalah sebesar 5,57 jam per hari.
Nilai ini tergolong baik dan berada di atas rata-rata nasional, di mana umumnya Indonesia memiliki PSH berkisar antara 4,0 hingga 5,5 jam per hari (ESDM, 2.
Dengan nilai PSH yang tinggi, sistem PLTS memiliki potensi untuk menghasilkan energi yang lebih besar setiap Menentukan Kapasitas Modul Surya Penentuan kapasitas modul surya berfungsi untuk mengetahui berapa besar daya .
alam kilo Watt-peak/kW.
yang dibutuhkan agar sistem PLTS bisa memenuhi kebutuhan energi pengguna dengan menggunakan persamaan .
Ppv = PSH
x FA
1,25
5,57
= 69.
703,07 Wp Dari perhitungan kapasitas modul surya maka didapatkan nilai minimal kapasitas modul surya yang digunakan adalah sebesar 69.
703,07 Wp.
Selanjutnya melalui hasil perhitungan kapasitas modul surya maka dapat dikelola untuk mencari berapa jumlah modul surya yang akan di gunakan dengan menggunakan persamaan .
703,07
= 127,89 = 128 modul Jumlah Moydul Surya = Gambar 9.
Data Cuaca Pertahun dari Metenorm Dalam gambar 9.
merupakan data yang bersumber dari metenorm pvsyst pada tahun .
di dalam tabel Jadi total modul surya yang digunakan pada desain PLTSA ini adalah 128 modul yang kemudian dibagi menjadi 4 sub array menyesuaikan 4 sisi gedung, adapun pembagian modul surya didasarkan dengan luas area atap persisi dan Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 50 penyinaran maksimal matahari sehingga di dapatkan hasil pembagian sebagai berikut:
Sub array 1 : 40 modul surya .
,8 kW.
Sub array 2 : 32 modul surya .
,4 kW.
Sub array 3 : 28 modul surya .
,3 kW.
Sub array 4 : 28 modul surya .
,3 kW.
Sehingga total keseluruhan modul surya pada setiap sub array adalah 140 modul surya dengan daya 69,8 kWp.
Menentukan Kapasitas Baterai Perhitungan kapasitas baterai tentunya sangat berguna agar daya lebih yang dihasilkan oleh modul surya dapat di simpan pada baterai, berikut merupakan perhitungan dari kapasitas baterai menggunakan persamaan .
Tanjung Belimbing dengan Latitude 3.
5708 dan Longitude Orientasi dan Titik Azimuth Modul surya Pemilihan orientasi panel dan titik azimuth sangat penting untuk mengoptimalkan penangkapan energi Orientasi panel adalah sudut kemiringan panel surya pada saat diletakkan di atap, sedangkan azimuth adalah arah hadap panel terhadap matahari agar bisa mendapatkan daya yang maksimal dari matahari.
Berikut ini merupakan gamabr dari ttik azimuth dan orientasi panel:
EyL VB .
DOyD.
317,846
0,8.
= 1.
839 Ah Bc = Sehingga kapasitas baterai untuk penyimpanan daya 317,846 watt adalah sebesar 1,839 Ah.
Dikarenakan baterai digunakan untuk bisa menyuplai daya beban selama 2 hari maka penyimpan baterai dikali 2, sehingga:
Bc 2 hari = 1.
839 x 2 = 3.
678 Ah Dari perhitungan tersebut maka minimal kapasitas baterai yang harus digunakan untuk menyimpan daya selama 2 hari adalah sebesar 3.
678 Ah.
Perancangan PLTSA menggunakan PVSyst Memasukan Detail Lokasi Gedung Langkah awal dalam perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Atap menggunakan Software PVSyst yaitu memilih lokasi gedung yang akan digunakan sebagai pendesainan PLTS atap, fungsi dari hal ini adalah agar titik kordinat dari lokasi tersebut dapat terlihat.
Berikut ini merupakan gambar dari lokasi gedung DLH kabupaten Malinau:
Gambar 11.
Orientasi dan Titik Azimuth Orientasi dan titik azimuth modul surya diletakkan menyesuai dengan bentuk atap dari gedung yaitu dengan orientasi kemiringan atap 25 dan untuk arah azimuth panel di buat menjadi 4 sisi sesuai dengan bentuk atap gedung.
Peletakan modul surya sub array 1 menghadap pada 7 arah utara, sub array 2 menghadap pada 97 arah timur, sub array 3 menghadap pada -173 arah selatan, dan sub array 4 menghadap pada -83 arah barat.
Gambar 12.
Sistem sub array 1 Gambar 10.
Denah Lokasi Dari gambar 10.
dapat terlihat lokasi yang dipilih untuk desain PLTS adalah gedung Dinas Lingkungan Hidup Kabupaten Malinau, gedung tersebut terletak di Desa Dari gambar 12.
Dapat terlihat total modul surya yang digunakan adalah 40 modul surya dengan penggunaan area sebesar 105 m2 adapun susunan modul surya adalah 10 seri per 4 strings modul surya sehingga menghasilkan daya sebesar 21,8Wp pada saat kondisi STC dan kapasitas inverter yang digunakan adalah 20 kW menyesuaikan dengan daya yang dihasilkan oleh modul surya.
Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 51 10 series modul surya, sub array 2 memiliki 4 strings dengan 8 seri modul surya, sub array 3 dan 4 memiliki 4 strings dengan 7 seri modul surya.
Modul surya kemudian dihubunngkan dengan combiner box, selanjutnya dihubungkan dengan masing-masing inverter persub array.
Setelah mengetahui SLD maka tahap selanjutnya yaitu mendesain peletakan modul surya pada atap menyesuaikan jumlah modul, berikut ini merupakan desain peletakan modul surya pada atap:
Gambar 13.
Sistem sub array 2 Dari gambar 13.
Dapat terlihat total modul surya yang digunakan adalah 32 modul surya dengan susunan modul surya 8 seri per 4 strings modul surya sehingga menghasilkan daya sebesar 17,4 kWp.
Gambar 15.
Desain Modul Surya Pada Atap Menggunakan Autocad Gambar 13.
Sistem Sub Array 3 dan 4 Dari gambar 13.
Dapat terlihat total modul surya yang digunakan pada sub array 3 dan 4 adalah 28 modul surya dengan susunan 7 seri per 4 strings modul surya sehingga menghasilkan daya sebesar 15,3 kWp pada saat kondisi STC.
Total keseluruhan modul surya yang digunakan berjumlah 128 modul surya dengan penggunaan area seluas 334 m2.
Berikut ini merupakan hasil gambar single line diagram (SLD) desain komponen sistem PLTSA yang diberikan Setelah pemilihan modul surya dan inverter maka tahap selanjutnya yang akan di pilih adalah baterai, untuk pemilihan baterai kita harus masuk ke dalam pemilihan storage yang ada pada aplikasi Pvsyst berikut ini merupakan pemilihan jenis baterai.
Gambar 16.
Pemilihan Sistem Baterai Gambar 14.
Single Line Diagram Komponen Dari gambar 14.
dapat terlihat bentuk dari SLD pada desain sistem PLTS sub array 1 memiliki 4 strings dengan Pemilihan jenis baterai dan kapasitas baterai pada sistem PLTS didasarkan dengan kebutuhan penyimpanana kapasitas dari modul surya, dari gambar 16.
dapat terlihat bahwa pada saat summer clear day/cuaca baik modul surya mendapatkan daya listrik 373 kWh perharinya, yang artinya Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 52 daya tersebut dapat mencukupi kebutuhan gedung sebesar 317 kWh kelebihan dari daya listrik tersebut akan disimpan menggunakan baterai.
Dikarenakan kapasitas baterai ingin digunakan cukup untuk menyimpan daya listrik selama 2 hari maka baterai di rancang dengan stored energy 80% 2 kali lipat dari beban listrik yaitu 749 kWh.
Hasil Simulasi PVsyst Hasil simulasi sistem PLTSA menggunakan perangkat lunak PVsyst menunjukkan seberapa baik kinerja dan potensi energi dari sistem PLTSA yang dirancang.
Berikut ini merupakan Hasil potensi PLTSA dari simulasi aplikasi :
Dari gambar 18.
dapat terlihat Lc yang berwarna ungu adalah kehilangan daya dari PV seperti efek suhu, mismatch, shading, dll dengan total daya 0,89 kWh/kWp/hari.
Collection Loss yang berwarna hijau adalah daya yang hilang di sistem/inverter (System Los.
yang berjumlah 0,18 kWh/kWp/hari.
Yf yang berwarna cokelat tua adalah Energi listrik yang dihasilkan setelah inverter Produced useful energi dengan rata-rata 4,16 kWh/kWp/hari.
Berikut ini grafik performance ratio dari sistem PLTSA yang di Gambar 19.
Grafik Performance Ratio Berdasarkan PVsyst Gambar 17.
Potensi energi Listrik PLTS di Gedung DLH Kabupaten Malinau Berdasarkan Pvsyst Dari gambar 17.
terlihat Global incident in coll plane nilai tertinggi didapat pada bulan Agustus dengan jumlah 170,9 kWh/m2.
Effective Global, corr.
for IAM and shadings adalah radiasi efektif yang benar-benar bisa dikonversi menjadi listrik oleh modul, setelah memperhitungkan shading, losses, dan efek lainnya dengan rata-rata 1.
834,6 kWh/m2.
E_array adalah Energi DC yang dihasilkan oleh PV dengan jumlah pertahunnya sebesar 101 kWh/tahun.
E_User adalah Energi yang digunakan oleh pengguna .
dalam kurun waktu setahun yaitu 967 kWh/tahun.
E_Solar adalah Energi dari sistem PV yang digunakan untuk memenuhi beban selama setahun sebanyak 100.
886 kWh/tahun.
E_Grid adalah Energi yang dikirim ke jaringan PLN.
Nilai 0 menunjukkan sistem ini tidak mengirim listrik ke PLN.
EfrGrid adalah Energi yang diambil dari jaringan untuk memenuhi kekurangan dari PV, ini artinya berapa banyak energi dari PLN yang digunakan ketika PLTS tidak cukup, yaitu 081 kWh/tahun.
Gambar 18.
Grafik Produksi Energi Listrik PLTSA Berdasarkan Pvsyst Pada gambar 19.
terlihat nilai PR tahunan sistem adalah 0,754 atau 75%.
Ini berarti bahwa sistem menghasilkan 75% dari potensi maksimalnya setelah memperhitungkan berbagai kerugian dalam sistem.
Secara umum, nilai PR sebesar ini tergolong baik, khususnya untuk sistem PLTS on-grid dengan baterai yang dipasang tetap .
ixed til.
di wilayah tropis.
Gambar 20.
Diagram Berdasarkan Pvsyst Rugi-rugi PLTS Pertahun Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 53 Dari gambar 20.
dapat terlihat bahwa energi yang dihasilkan PV pada saat STC selama setahun adalah sebesar 955 kWh/tahun namun energi PLTS yang sampai ke pengguna hanya sebesar 100.
886 kWh/tahun ini berarti ada daya yang hilang selama proses ke beban dengan jumlah 069 kWh/tahun hal ini di sebabkan karena nilai rugi-rugi pada PLTS.
Kebutuhan gedung selama setahun adalah 967 kWh/tahun namun dikarenakan rugi-rugi tersebut maka sistem PLTS membutuhkan bantuan daya dari PLN untuk mencukupi kebutuhan gedung sebesar 081 kWh/tahun.
Toytal rugi-rugi Gloybal Hoyrizoyntal Irradiatioyn (GHI) adalah seybanyak 10,02 % Keyrugian ini teyrjadi kareyna beybeyrapa faktoyr, yaitu Gloybal incideynt in coyll planey keyhilangan akibat sudut keymiringan dan oyrieyntasi paneyl yang kurang ideyal seybeysar 5.
6%, rugi-rugi IAM factoyr oyn gloybal seybeysar 2.
4% akibat sudut datang matahari, seyrta keyrugian akibat deybu atau koytoyran pada peyrmukaan paneyl .
Total rugi rugi Array sebesar 13,7% dengan PV Loss due to Irradiance Level sebesar 0.
6% hal ini di sebabkan karena panel surya tidak mencapai pada kondisi standar yaitu 1000 W/mA iradiasi, ketika iradiasi aktual lebih rendah, efisiensi konversi panel juga menurun.
PV Loss due to Temperature 9.
2% rugi-rugi ini di sebabkan karena suhu tinggi yang mengakibatkan tegangan output panel menurun sehingga daya listrik yang dihasilkan tidak sesuai.
Module Quality Loss ( 0.
2%) Simulasi ini menunjukkan peningkatan performa kecil dibandingkan nilai yang ditetapkan oleh pabrik dalam kondisi STC, artinya modul yang digunakan memiliki kualitas lebih baik dari standar rata-rata.
Light Induced Degradation (LID) sebesar 2.
rugi-rugi ini menyebabkan penurunan kinerja permanen yang terjadi ketika modul pertama kali terkena cahaya matahari, terjadi dalam beberapa hari pertama operasi.
Module Array Mismatch Loss sebesar 2.
0% rugi-rugi ini disebabkan karena panel surya tidak mendapatkan daya yang sama antara setiap modulnya di karenakan efek shading antar modul.
Ohmic Wiring Loss .
0%) Energi listrik dalam bentuk arus DC mengalir melalui kabel menuju inverter namun sebagian energi hilang sebagai panas karena adanya tahanan listrik dalam kabel.
Total rugi-rugi pada inverter sebesar 3,8 %, rugi-rugi inverter Loss .
uring operatio.
adalah 3,7 % rugi-rugi ini disebabkan pada saat proses inverter mengubah arus DC menjadi AC sebagian energi hilang sebagai panas dan rugi Night consumption loss sebesar 0.
1% rugi-rugi ini di sebabkan konsumsi inverter saat malam .
tandby mod.
Total Battery Loss sebesar 5,7%, dengan rugi-rugi Battery IN .
harger los.
sebesar 1,9% yang disebabkan Energi hilang saat mengisi baterai (DCAeDC converter atau charger los.
Battery storage loss sebesar 1.
3% adalah Energi hilang secara internal saat penyimpanan .
esistansi interna.
Battery OUT .
nverter los.
2,5% adalah Energi hilang saat mengubah DC dari baterai ke AC.
Battery energy balance 0,4% adalah penyesuaian energi baterai yang menunjukkan bahwa tidak semua energi yang masuk ke baterai benar-benar hilang sebagian bisa dikembalikan ke sistem.
Berikut ini merupakan perhitungan dari daya yang hilang menggunakan persamaan .
PV conversion:
Daya hilang = Pin - Pout
= 2032-1835
=197 kWh Jadi daya pertahunnya yang hilang sebelum masuk ke PV adalah sebesar 197 kWh.
Selanjutnya adalah menghitung persentase dari rugi-rugi yang terjadi dengan menggunakan persamaan .
daya hilang
y 100% Pycnycu
= 9,69 %
Peyrseyntasey Rugi Oe rugi = Jadi persentase rugi-rugi yang hilang adalah sebanyak 9,96%.
Berikut ini merupakan tabel kehilangan daya dari rugi-rugi array sampai dengan ke pengguna.
Tabel II Losses Array to User Daya Keluar .
Daya Hilang .
Array Virtual Energi at MPP 127.
Inverter Battery System Total Energi Hilang 069 kWh Komponen Daya Masuk .
Dari data Tabel II maka dapat dihitung total berapa persen rugi-rugi yang hilang dari array sampai dengan beban menggunakan persamaan .
y 100% = 21,15 % Jadi persentase rugi-rugi yang hilang dari array sampai dengan beban adalah sebanyak 21,15%.
Dari perhitungan tersebut maka dapat dibuktikan rugi-rugi PLTS menggunakan persamaan .
Rugi-rugi PLTS = ycEPV STC y 21,15 % = 127.
955 y 21,15 % = 27.
062 kWh Sehingga total rugi-gi PLTS adalah sebanyak 27.
kWh pertahunnya, daya keluaran PLTS dapat di buktikan menggunakan persamaan .
Daya keluaran PLTS = ycEPV STC Oe .
ugi-rugi PLTS) = 127.
955 - 27.
062 kWh = 100.
886 kWh Dari perhitungan tersebut dapat dibuktikan bahwa daya yang diterima oleh pengguna adalah sebanyak 100.
886 kWh Fitriani Said, dkk.
Desain dan Analisa Kerugian Sistem PLTS Atap On-Grid A 54 Berikut ini merupakan perhitungan dari Performance ratio dengan menggunakan persamaan .
REFERENSI
Egrid Esolar
PR =
gloybinc y pnom PV 1918,3 y 69,8 = 0,754 Dari perhitungan tersebut dapat dibuktikan bahwa nilai performa dari desain PLTS di lakukan adalah sebanyak 0,754.
Efisiensi Biaya Listrik Gedung DLH Dengan menggunakan PLTS gedung DLH dapat menghemat listrik sebesar 100.
886 kWh/pertahun.
Penghematan biaya pertahunnya dapat di hitung menggunakan persamaan .
Biaya Listrik = Esolar y Tarif Listrik perkWh Diketahui:
Listrik 3 Phase = Rp1.
114,74 per kWh Jumlah Konsumsi PLTS = 100.
886 kWh/pertahun Total Biaya Listrik = 100.
886 y 1.
114,74
= Rp.
Terbilang .
eratus dua belas juta empat ratus enam puluh satu ribu enam ratus enam puluh rupia.
Jadi dengan menggunakan PLTSA sebagai sumber listrik utama gedung DLH dapat menghemat biaya listrik Rp.
Dengan menggunakan PLTS Selain menghemat biaya listrik juga dapat mengurangi emisi yang ada sehingga gedung tersebut bisa menjaga lingkungan sekitar, sesuai dengan program kerja dari Dinas Lingkungan Hidup.
IV.
KESIMPULAN
Deysain PLTS dirancang pada atap geydung Dinas Lingkungan Hidup Kabupateyn Malinau deyngan daya 69,8 kWp meynggunakan toytal 128 moydul surya meyreyk AEyG ASM3457-S(G.
-545-HV 545 Wp, oyrieyntasi moydul surya deyngan keymiringan 25.
Deysain PLTSA meynggunakan inveyrteyr beyrjumlah 4 unit, 3 unit inveyrteyr daya 15.
0 kW dan 1 unit inveyrteyr daya 20.
0 kW.
Batteyry yang digunakan pada PLTS beyrjeynis lithium deyngan kapasitas peynyimpanan 749 kWh.
Deysain moydul surya meyndapatkan daya 127.
kWh/tahunnya, namun di kareynakan ada loysseys seybanyak 21,15 % yang teyrjadi pada saat proyseys daya sampai key peyngguna, maka ada seykitar 27.
069 kWh /tahun daya yang hilang seyhingga daya yang sampai pada peyngguna adalah seybanyak 100.
886 kWh/tahun.
UCAPAN TERIMA KASIH