Jurnal: Elektrika Borneo (JEB) Vol.
No.
Oktober 2025, hlm.
p-ISSN 2443-0986
e-ISSN 2685-001X
PERANCANGAN SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
MENGGUNAKAN PVSYST DI GEDUNG LABORATORIUM SENTRAL
ILMU HAYATI UNIVERSITAS BORNEO TARAKAN
Abil Huda1 Universitas Borneo Tarakan.
Tarakan.
Kalimantan Utara.
Indonesia 1abil@borneo.
AbstractAiThe increasing need for energy encourages the use of renewable energy, one of which is solar energy.
This study discusses the design of a rooftop PLTS system at the Central Laboratory of Life Sciences (LSIH) Building.
Borneo Tarakan University.
Using PVsyst software, the technical design of the system is simulated to adjust to the actual load needs of the building.
The design results show the use of 32 250Wp solar modules and 2 inverters with a total output power 2 kWh.
This system is capable of supplying 8 kWh of power and producing energy up to 11,958 kWh/year.
Untuk membantu dalam perencanaan sistem, perangkat lunak seperti PVsyst dapat digunakan untuk memodelkan performa PLTS secara rinci dan memprediksi potensi produksi energi .
Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem PLTS atap on-grid pada Gedung Laboratorium Sentral Ilmu Hayati (LSIH) Universitas Borneo Tarakan, dengan mempertimbangkan aspek teknis dan potensi kerugian sistem berdasarkan simulasi menggunakan PVsyst.
KeywordsAiPLTS, solar energy.
PVsyst, on-grid II.
LANDASAN TEORI
IntisariAiPeningkatan kebutuhan energi mendorong pemanfaatan energi terbarukan, salah satunya adalah energi Penelitian ini membahas perancangan sistem PLTS atap pada Gedung Laboratorium Sentral Ilmu Hayati (LSIH) Universitas Borneo Tarakan.
Dengan menggunakan perangkat lunak PVsyst, desain teknis sistem disimulasikan untuk menyesuaikan dengan kebutuhan beban aktual Hasil perancangan menunjukkan penggunaan 32 modul surya 250Wp dan 2 inverter dengan total daya keluaran mencapai 8,2 kWh.
Sistem ini mampu menyuplai daya sebesar 8 kWh dan menghasilkan energi hingga 11.
kWh/tahun.
Kata KunciAiPLTS, energi surya.
PV Syst, on-grid
PENDAHULUAN
Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat seiring pertumbuhan penduduk dan aktivitas industri telah mendorong pencarian sumber energi alternatif yang Salah satu sumber energi terbarukan yang paling potensial di Indonesia adalah energi surya karena letak geografis Indonesia yang berada di garis khatulistiwa .
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) atap merupakan salah satu solusi implementatif dalam mendukung transisi energi bersih dan efisiensi energi di sektor bangunan publik maupun industri .
Sistem PLTS on-grid banyak digunakan karena efisiensinya, kemudahan dalam instalasi, serta biaya yang relatif rendah dibanding sistem off-grid .
Namun, sistem ini tetap memiliki tantangan teknis berupa kerugian daya yang disebabkan oleh suhu modul yang tinggi, efisiensi inverter, serta kerugian pada kabel dan komponen lainnya .
Studi sebelumnya menunjukkan bahwa desain sistem PLTS yang optimal perlu memperhitungkan orientasi panel, intensitas iradiasi matahari, suhu lingkungan, dan efisiensi sistem Modul Surya Modul surya merupakan perangkat utama dalam sistem PLTS yang berfungsi mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik melalui efek fotovoltaik.
Efek ini terjadi ketika foton dari sinar matahari mengenai material semikonduktor .
mumnya siliko.
dan melepaskan elektron, sehingga menghasilkan arus listrik .
Jenis modul surya yang banyak digunakan meliputi monocrystalline, polycrystalline, dan thin-film, masingmasing dengan karakteristik efisiensi dan harga yang Modul surya dirangkai dalam konfigurasi seri dan paralel untuk mendapatkan tegangan dan arus yang Beberapa modul disusun menjadi array yang dipasang pada struktur penyangga untuk mendapatkan paparan maksimum terhadap sinar matahari .
Gambar 1.
Modul Surya Desain PLTS On Grid Sistem PLTS on-grid adalah sistem yang terhubung langsung ke jaringan listrik PLN tanpa penyimpanan energi berupa baterai.
Sistem ini sangat efisien dan ekonomis karena tidak memerlukan komponen penyimpanan energi yang mahal dan memiliki usia terbatas .
PLTS on-grid bekerja dengan mengalirkan listrik dari panel surya ke inverter, lalu ke beban dan jaringan listrik secara paralel.
Pada siang hari saat produksi listrik melebihi konsumsi, kelebihan energi dapat disalurkan ke Abil Huda.
Perencanaan Sistem PembangkitA.
Sebaliknya, saat malam atau cuaca mendung, konsumsi dipenuhi dari jaringan PLN .
Dalam perancangannya, penting memperhatikan faktor lokasi, orientasi panel, sudut kemiringan, serta data iradiasi matahari tahunan .
PVsyst sebagai perangkat lunak simulasi dapat digunakan untuk memprediksi kinerja sistem, mengidentifikasi kerugian, dan mengoptimalkan desain sebelum implementasi .
Gambar 2.
Sistem PLTS i.
METODE PENELITIAN
Prosedur pada penelitian adalah sebagai berikut :
Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan guna untuk menentukan kapasaistas sistem.
Data-data yang dibutuhkan seperti jenis beban.
Jumlah beban, dan lama pemakaian akan diketahui setelah meninjau langsung lokasi penelitian.
Metode pengambilan data berupa wawancara atau observasi di lokasi penelitian.
Pada PVSyst data yang dibutuhkan berupa data project, data climate, grid, tipe sistem, data konsumsi, data cable, design, dan diagram.
Pengolahan Data Tahap ini peneliti melakukan pemrosesan data-data yang diperlukan dari pengambilan data sebelumnya untuk mempermudah dalam menghitung total daya beban keseluruhan dan untuk memenuhi parameter software PVSyst.
Penginputan Data Hasil dari pengolahan data akan digunakan pada aplikasi PVsyst sebagai penginputan data untuk penentuan kapasitas komponen yang digunakan pada PLTS Atap.
Desain PLTS dengan software PVSyst Desain PLTS dilakukan menggunakan software PVsyst sebagai gambaran dari perancangan yang ingin dilakukan Apabila kebutuhan beban terpenuhi maka lanjut ke langkah berikutnya.
Hasil.
Analisa & Kesimpulan Tahap terakhir adalah analisa dan kesimpulan, dilakukan untuk menjawab tujuan penelitian dari hasil simulasi yang dijalankan.
Dan pembahasan mengenai cara mendapatkan hasil tujuan.
Maka akan dilakukan penarikan kesimpulan dari hasil penelitian, berisi hasil apakah sesuai dengan yang diinginkan atau tidak.
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Lokasi Penelitian Lokasi penelitian adalah Gedung Laboratorium Sentral Ilmu Hayati (LSIH) Universitas Borneo Tarakan Jl.
Amal lama RT.
1 Pantai amal Tarakan timur Kota Tarakan Kalimantan Utara yang terletak pada koordinat 304175,117.
Gambar 3.
Flowchart Penelitian Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan studi literatur untuk mengkaji dan mengetahui secara teori metode yang di gunakan dalam metode pemecah masalah.
Pada penelitian ini menggunakan metode kuantitatif.
Dasar teori yang menunjang dalam proses penelitian diambil dari buku, artikel penelitian, jurnal dan situs internet.
Gambar 4.
Lokasi Pemasangan PLTS Panel surya akan dipasang diatap Gedung Laboratorium Sentral Ilmu Hayati (LSIH) dengan luas area atap sebesar 1287 yco2.
Abil Huda.
Perencanaan Sistem PembangkitA.
Gambar 5.
Gedung LSIH Menentukan Kapasitas Modul Surya Menentukan modul surya diperlukan data Global Horizontal Irradiation (GHI) yang didapat dari metronome PVsyst.
Data ini digunakan untuk menghitung nilai Peak Sun Hour (PSH).
Nilai Peak Sun Hour (PSH) dan data beban digunakan untuk menghitung kapasitas daya PLTS yang diperlukan.
Tabel I Data Cuaca Pertahun Metronom Month January February March April May June July August September October November December Year Global .
Wh/m2/m.
Horizontal Temperature (AC) Wind .
Linke Relative (%) Dari tabel GHI/radiasi matahari pertahun selanjutnya data tersebut akan dikelola untuk mengetahui nilai Peak Sun Hour (PSH) dengan PSH = 365 hari Total GHI Tahunan = 5,27 jam 365 Eaycaycycn Berdasarkan data yang dikelola, nilai PSH di lokasi Gedung LSIH UBT adalah sebesar 5,27 jam per hari.
Nilai ini tergolong baik dan berada di atas rata-rata nasional, di mana umumnya Indonesia memiliki PSH berkisar antara 4,05,5 jam per hari (ESDM, 2.
Dengan nilai PSH yang tinggi, sistem PLTS memiliki potensi untuk menghasilkan energi yang lebih besar setiap harinya.
Tabel II Data Beban Tim Beban Lampu downlight (LED) 9 W Lampu downlight (LED) 18 W Lampu IRM 2y22W AC Indoor 1 PK AC Indoor 1.
5 PK
AC Indoor 2 PK AC Indoor 2.
5 PK
Exhaust Fan
Memert oven
Lemari Pendingin Jumlah Beban
Daya
(W)
Total
Daya
(W)
Lama Penggunaan (Ja.
Total Konsumsi Daya (W.
Abil Huda.
Perencanaan Sistem PembangkitA.
Tabel II
Data Beban
Tim
Beban
Jumlah Beban
Daya
(W)
Total
Daya
(W)
Lama Penggunaan (Ja.
Total Konsumsi Daya (W.
Total Water bath HS-3001 Electric Aspirator Clean bench Air compressor Autoclave SX-500 Dari pengelolaan data pada tabel II tentang beban listrik pada gedung dapat kita simpulkan bahwa total penggunaan listrik perharinya adalah sebesar 33,507,504 Wh atau 33,508 kWh.
Penentuan kapasitas modul surya berfungsi untuk mengetahui berapa besar daya .
alam kilo Wattpeak/kW.
yang dibutuhkan agar sistem PLTS bisa memenuhi kebutuhan energi pengguna adalah arah hadap panel terhadap matahari agar bisa mendapatkan daya yang maksimal dari matahari.
yaycN Gambar 7.
Orientasi & Titik Azimuth Modul Surya
PPV =
ycEycIya
x FA
33,508
5,27
1,25
= 7.
947,82 Wp Dari perhitungan kapasitas modul surya maka didapatkan nilai minimal kapasitas modul surya yang digunakan adalah sebesar 7.
947,082 Wp.
Selanjutnya melalui hasil perhitungan kapasitas modul surya maka dapat dikelola untuk mencari berapa jumlah modul surya yang akan di gunakan dengan menggunakan persamaan Jumlah Modul Surya = Pemilihan Komponen PLTS Dalam merancang PLTS pemilihan komponen sistem adalah hal yang paling penting, pemilihan jenis yang salah dan penyusunan rangkaian yang salah dapat berakibat fatal dalam PLTS seperti terjadinya losses yang besar pada 947,82 = 31,79 = 32 modul Jadi total modul surya yang digunakan pada desain PLTS ini adalah 32 modul surya 250Wp.
Sehingga kapasitas panel surya adalah 8 kWp.
Gambar 8.
Sistem PLTS Gambar 6.
Lokasi Gedung LSIH PVsyst Perancangan PLTS menggunakan Software PVSyst Perancangan pada PVsyst dimulai dengan memasukan koordinat Lokasi Gedung yang bisa didapat dari google map dan menghasilkan denah seperti gambar 6.
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 Dari gambar 8.
Dapat terlihat total modul surya yang digunakan adalah 32 modul surya 250Wp mono dengan penggunaan area sebesar 52 m2 adapun susunan modul surya adalah 8 seri per 4 strings modul surya sehingga menghasilkan daya sebesar 8 kWp.
2 inverter 4,2 kW pada saat kondisi STC menghasilkan kapasitas inverter 8,4 kW.
Gambar 9.
Single Line Diagram Abil Huda.
Perencanaan Sistem PembangkitA.
Hasil Simulasi PVsyst Hasil simulasi sistem PLTS menggunakan perangkat lunak PVsyst menunjukkan kinerja dan potensi energi dari sistem PLTS yang dirancang.
Hasil dari simulasi PVsyst adalah sebagai berikut:
Tabel i Potensi Energi Listrik PLTS di LSIH UBT Month January February March April May June July August September October November December Year GlobHor DiffHor T_Amb GlobInc GlobEff E_Array E_Grid Dari tabel i Tentang potensi energi listrik PLTS di Gedung LSIH UBT dapat terlihat adanya 10 hasil dari potensi energi tersebut.
Global incident in coll plane adalah radiasi matahari yang diterima oleh permukaan modul PV .
engan kemiringan 25A) nilai tertinggi didapat pada bulan November dengan jumlah 172,1 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.
806,1 kWh/m2.
E_array adalah Energi DC yang dihasilkan oleh PV sebelum masuk ke inverter dengan jumlah pertahunnya sebesar 12.
kWh/tahun.
E_Grid adalah Energi yang dikirim ke jaringan PLN 11.
958 kWh per tahun.
Gambar 11.
Grafik Performance Ratio PVsyst Gambar 10.
Grafik Produksi Energi Listrik PLTS PVsyst Dari gambar 10.
Tentang grafik produksi PLTS di Gedung LSIH UBT dapat terlihat hasil energi setiap bulannya berbeda-beda.
Lc yang berwarna ungu adalah kehilangan daya dari PV seperti efek suhu, mismatch, shading, dll dengan total daya 0,87 kWh/kWp/hari.
Collection Loss yang berwarna hijau adalah daya yang hilang di sistem/inverter (System Los.
yang berjumlah 0,15 kWh/kWp/hari.
Yf yang berwarna cokelat tua adalah Energi listrik yang dihasilkan setelah inverter Produced useful energi dengan rata-rata 4,1 kWh/kWp/hari.
Gambar 12.
Diagram Rugi-rugi PLTS Pertahun Gambar 11.
grafik performance rasio yang ditampilkan, nilai PR tahunan sistem adalah 0,801 atau 80,1%.
Ini berarti bahwa sistem menghasilkan 80,1% dari potensi maksimalnya setelah memperhitungkan berbagai kerugian Abil Huda.
Perencanaan Sistem PembangkitA.
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.
Grafik bulanan menunjukkan PR yang relatif stabil dari Januari hingga Desember, dengan fluktuasi kecil yang wajar, seperti penurunan pada bulan September serta kenaikan di bulan Oktober.
Stabilitas ini mencerminkan bahwa sistem berjalan dengan performa yang konsisten sepanjang tahun.
Dari gambar 12 tentang loss diagram pertahun atau rugi-rugi PLTS dalam setahun dapat terlihat bahwa energi yang dihasilkan PV pada saat STC selama setahun adalah 442 kWh/tahun namun energi PLTS yang sampai ke pengguna hanya sebesar 11.
958 kWh/tahun ini berarti ada daya yang hilang selama proses ke beban dengan jumlah 2.
484 kWh/tahun hal ini di sebabkan karena nilai rugi-rugi pada PLTS.
Total rugi rugi Array sebesar 14,53% dengan PV Loss due to Irradiance Level sebesar 0.
57% 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 11.
59% rugi-rugi ini di sebabkan karena suhu tinggi yang mengakibatkan tegangan output panel menurun sehingga daya listrik yang dihasilkan tidak Module Quality Loss ( 0.
75%) 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.
Module Array Mismatch Loss 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 .
07%) Energi listrik dalam bentuk arus DC mengalir melalui kabel menuju inverter namun sebagian energi hilang sebagai panas karena adanya tahanan listrik dalam Total rugi-rugi pada inverter sebesar 3,52 %, rugi-rugi inverter Loss .
uring operatio.
adalah 3,51 % 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.
Berikut ini merupakan perhitungan dari daya yang hilang menggunakan persamaan:
PV conversion:
Daya hilang = Pin - Pout = 1.
=116 kWh Jadi daya pertahunnya yang hilang sebelum masuk ke PV adalah sebesar 116 kWh.
Selanjutnya adalah menghitung persentase dari rugi-rugi yang terjadi dengan menggunakan persamaan:
Persentase rugi- rugi
= 6,04 %
Jadi persentase rugi-rugi yang hilang adalah sebanyak 6,04%.
Berikut ini merupakan tabel kehilangan daya dari rugi-rugi array sampai dengan ke pengguna.
Efisiensi Biaya Listrik Gedung LSIH Dengan menggunakan PLTS gedung LSIH dapat menghemat listrik sebesar 11.
958 kWh/pertahun sehingga daya listrik yang perlu dibeli pada PLN hanya sebanyak 081 kWh/tahun.
Penghematan biaya pertahunnya dapat di hitung menggunakan persamaan Total Biaya Listrik = Jumlah Konsumsi PLTS y Tarif Listrik per kWh Diketahui:
Listrik 3 Phase = Rp1.
114,74 per kWh Jumlah Konsumsi PLTS = 11.
958 kWh/pertahun Sehingga:
Total Biaya Listrik = 11.
958 y 1.
114,74
= Rp.
Jadi dengan menggunakan PLTS sebagai sumber listrik utama gedung LSIH UBT dapat menghemat biaya listrik sebesar Rp.
474 pertahunnya.
Dengan menggunakan PLTS Selain menghemat biaya listrik juga dapat mengurangi emisi yang ada sehingga gedung tersebut bisa menjaga lingkungan sekitar.
KESIMPULAN
Sistem PLTS atap dengan konfigurasi 32 panel surya 250 Wp dan 2 inverter 4,2 kW pada Gedung LSIH UBT mampu menghasilkan energi hingga 11.
958 kWh/tahun.
Dengan sistem on-grid, sebagian kebutuhan energi gedung dapat terpenuhi secara langsung, serta mendukung inisiatif energi bersih pada sektor pendidikan.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada dewan redaksi jurnal Elektrika Borneo yang telah meluangkan waktu mengevaluasi artikel penelitian ini.
REFERENSI