## Kinerja Panel Surya Apung Pada Kulong Pasca Tambang Timah
Rika Favoria Gusa 1* , M. Yonggi Puriza 1 , Yuant Tiandho 2 , Wahri Sunanda 1
1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung
2 Jurusan Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung
* Correspondingauthor, e-mail: rikafavoriagusa@gmail.com
Abstrak —  Penambangan  timah  di  Provinsi  Kepulauan  Bangka  Belitung  menyisakan  cekungan  yang disebut  dengan  kulong.  Kulong  memiliki  lanskap  yang  tidak  beraturan  serta  hanya  mengandung  unsur hara dalam jumlah yang sangat kecil. Pada dasarnya kulong dapat menjadi tempat penyimpanan cadangan air untuk  mendukung sektor perikanan. Tetapi seringkali air kulong  memiliki  kadar konsentrasi oksigen terlarut yang buruk sehingga tidak baik bagi pertumbuhan ikan. Oleh karena itu dibutuhkan sistem aerasi yang  dapat  menyuplai  oksigen.  Pengembangan  teknologi  aerasi  yang  terintegrasi  dengan  panel  surya apung  di  area  kulong  adalah  solusi  alternatif  yang  menarik  untuk  dikembangkan.  Sistem  panel  surya apung terdiri dari panel surya 50 Wp yang diapungkan di atas pipa PVC 4” berbentuk persegi panjang dan dihubungkan dengan solar charge controller (MPPT), sealed lead-acid battery 12V 12 Ah dan aerator 12V DC  sebagai  sumber  aerasi. Heatsink berbahan  aluminium  dipasang  di  bawah  panel  surya  untuk mengalirkan panas dari panel surya ke air kulong sehingga suhu turun dan dapat menghasilkan tegangan lebih tinggi daripada panel yang diletakkan di darat. Tegangan panel surya apung dengan heatsink lebih tinggi rata-rata 0,41V sehingga rata-rata daya yang dibangkitkan oleh panel surya apung juga lebih tinggi sekitar 2% dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya di darat.

## Kata Kunci : Panel Surya Apung, Kulong Timah dan Aerasi
Abstract  — Tin  mining  in  the  Bangka  Belitung  Islands  Province,  leaving  a  basin  called  the  kulong. Kulong has an irregular landscape and contains very small amount of nutrients. Basically, kulong can be a storage place for water reserves to support the fisheries sector. But often, kulong water has poor dissolved oxygen concentration so that it is not suitable for fish growth. Therefore  it needs an aeration system that can supply oxygen. The development of integrated aeration technology  with floating solar panels in the kulong area is an interesting alternative solution to be developed. The floating solar panel system consists of  a  50  Wp  solar panel  which  is  floated  on  a  rectangular  4”  PVC  pipe  and  connected  to  a  solar  charge controller (MPPT), sealed lead-acid battery 12V 12 Ah and a 12V DC aerator as a source of aeration. An aluminum  heatsink  is  installed  at  the  bottom  of  the  solar  panel  to  transfer  heat  from  solar  panel  to  the kulong  water  so  that  temperature  gets  drop  and  the  solar  panel  can  produce  higher  voltage  than  solar panel placed on land. The voltage of the floating solar panel with the heatsink is higher on average 0.41V so  that  the  average  power  generated  by  the  floating  solar  panel  is  also  about  2%  higher  than  the  power generated by solar panel on land.
Key Words: Floating Solar Panel, Tin Kulong and Aeration

## 1. Pendahuluan
Kepulauan Bangka Belitung telah lama dikenal sebagai  penghasil  timah  terbesar  di  Indonesia bahkan masuk ke dalam tiga besar penghasil timah di  dunia  [1].  Selama  bertahun-tahun  sektor penambangan  timah  menjadi  tulang  punggung utama  perekonomian  di  provinsi  ini  [2].  Akan tetapi,  dibalik  itu  tersimpan  beberapa  masalah besar  yang  diakibatkan  oleh  tingginya  jumlah penambangan timah diantaranya adalah bertambahnya  lahan  kritis  akibat  berkurangnya hutan serta rusaknya lahan pertanian dan kebun [3]. Ketika suatu lahan telah dilakukan tambang timah
di  atasnya  maka  akan  tersisa  cekungan-cekungan yang kemudian disebut kulong [4]. Banyak kulong dengan  luas  yang  cukup  besar  yang  ditinggalkan begitu saja setelah penambangan selesai tanpa ada upaya  memanfaatkan  kulong  tersebut  untuk kegiatan produktif lain [5].
Upaya  lain  yang  mungkin  untuk  dilakukan adalah  memanfaatkan  kulong  sebagai  tempat untuk  budidaya  perairan  [6].  Lahan  galian  kulong yang  cukup  dalam  sekitar  4-5  meter  dengan kapasitas  air  berkisar  antara  750  juta  liter-10.000 juta  liter  dapat  menyediakan  cadangan  air  yang cukup  bagi  budidaya  perikanan  [7,8].  Sebuah
kulong yang berusia muda seringkali mengandung air  yang  bersifat  asam  dan  mengandung  logam berat. Tetapi untuk kulong yang sudah tua, sekitar 20-40  tahun  ke  atas,  air  yang  tersimpan  sudah kembali netral dan dapat mendukung pertumbuhan organisme di dalam air [9].
Untuk mempercepat pertumbuhan dan menjaga kelangsungan  hidup  ikan,  suatu  kolam  harus dipasangi sistem aerasi untuk menjamin tercukupinya kebutuhan oksigen terlarut dalam air. Kolam  dengan  sistem  aerasi  dapat  meningkatkan pertumbuhan  ikan  hingga  sekitar  380  %  lebih cepat  dibandingkan  dengan  kolam  tanpa  aerasi [10].
Salah  satu  solusi  yang  mungkin  dapat diterapkan  adalah  penggunaan  panel  surya. Layaknya  sebagai  daerah  tropis,  Kepulauan Bangka  Belitung  memiliki  potensi  energi  surya yang tinggi mencapai sekitar 4,79 kWh/m 2 hari di area lahan kosong [11].
Temperatur  merupakan  salah  satu  faktor  yang dapat menurunkan performa panel surya. Semakin tinggi temperatur maka semakin rendah daya yang dapat  dihasilkan  oleh  suatu  panel  surya  [12]. Karena  Kepulauan  Bangka  Belitung  terletak  di daerah  kepulauan  dengan  temperatur  harian berkisar 25-30°C maka dibutuhkan suatu penanganan  untuk  memperbaiki  proses  transfer panas  pada  panel  surya.  Terlebih  apabila  panel surya  akan  digunakan  di  area  kulong  dengan jumlah  vegetasi    yang  rendah.  Oleh  karena  itu dilakukan  pengembangan  panel  surya  apung sebagai  pemasok  energi  bagi  aerator  di  area kulong.  Kontak  antara  air  kulong  dengan  panel surya akan mempercepat proses transfer panas dan menurunkan  temperatur  panel  surya  untuk menjaga performanya tetap baik.

## 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1. Gambaran Kondisi Kulong
Setelah dilakukan kegiatan penambangan timah akan  tersisa  cekungan-cekungan  kulong  dengan lanskap yang tidak beraturan dan didominasi oleh pasir tailing yang memiliki sifat fisika, kimia, dan biologi  yang  buruk  [13].  Sebagai  informasi,  pada Gambar  1  disajikan  contoh  landskap  lahan  bekas tambang timah.

## 2.2. Teknologi Sel Surya Apung
Sel  surya  dapat  menghasilkan  energi  listrik melalui  proses photovoltaic (PV)  [14]. Photo merujuk  kepada  cahaya  dan voltaic mengacu
kepada  tegangan. Photovoltaic  cell dibuat  dari material  semikonduktor  terutama  silikon  yang dilapisi oleh  bahan  tambahan  khusus. Jika  cahaya matahari mencapai sel maka elektron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik  sehingga  energi  listrik  dapat  dibangkitkan [15].
Gambar 1. Kulong / lahan bekas penambangan timah  (Dok. Pribadi)
Sistem  sel  surya  biasanya  dilengkapi  dengan sistem  penyimpanan  energi  listrik  menggunakan baterai basah ( accu ) jenis asam timbal ( lead acid ) [16].  Kelebihan  dari  penggunaan photovoltaic dalam  kerekayasaan  sebagai  sumber  pembangkit energi  listrik  adalah  tidak  menghasilkan  polusi [17] , dapat  menyuplai  listrik  di  daerah  yang  tidak terkoneksi  dengan  sumber  kelistrikan  utama (PLN) serta mudah dalam pengoperasianya.
Suatu  masalah  penting  tentang  instalasi  panel surya di daerah tropis berkaitan dengan temperatur lingkungan  [18].  Berbagai  eksperimen  telah menyatakan  bahwa  performa  sel  surya  menurun seiring  dengan  peningkatan  temperatur.  Untuk menghindari  efek  degradasi  termal  tersebut, pengembangan  teknologi  sel  surya  terapung seperti pada Gambar 2 menarik untuk dikembangkan.  Hal  ini  dikarenakan  air  memiliki konduktivitas  yang  lebih  baik  di  bandingkan dengan tanah pada daratan [19]. Efisiensi rata-rata panel  surya  tipe  mengapung  11%  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  sel  surya  yang  berada  di daratan [18].
(a) (b) Gambar 2. (a) Prototype panel surya terapung [18]
dan (b) Platform sel surya apung tipe Glass Reinforced Plastic [20].

## 3. Metode Penelitian
Dalam  penelitian  ini,  panel  surya  50  Wp  yang digunakan  mempunyai  panjang  78  cm  dan  lebar 50  cm.  Untuk  mengapungkan  panel  tersebut, dibuatlah pelampung dari bahan pipa PVC 4” yang dibentuk  menyerupai  bingkai  berukuran  sesuai dengan  ukuran  panel  surya  seperti  dapat  dilihat pada  Gambar  3.  Pipa  PVC  dipilih  karena  bersifat anti korosi, ringan dan juga murah.
Gambar 3. P anel surya terapung
Proses pengukuran kinerja panel surya dilakukan  untuk  mengetahui  perbandingan  antara kinerja panel surya yang diletakkan di atas kulong dan  panel  surya  yang  diletakkan  di  daratan. Kinerja  panel  surya  yang  diamati  adalah  arus dan tegangan  yang  kemudian  diinterpretasi  sebagai daya.  Juga  diukur  suhu  permukaan  panel  surya baik  yang  diletakkan  di  atas  kulong  maupun  di daratan.
Setelah  panel  surya  dapat  terapung  dengan baik,  panel  surya  kemudian  dihubungkan  dengan komponen  sistem  lainnya  yaitu solar  charge controller 10A  (MPPT), sealed  lead-acid  battery 12V  12  Ah  dan aerator 12V  DC  sebagai  sumber aerasi. Purwarupa sistem aerasi yang dibuat dalam penelitian tampak seperti pada Gambar 4.

## 4. Hasil dan Pembahasan
Pengukuran kinerja panel surya apung maupun panel  surya  yang  diletakkan  di  darat  dilakukan pada  pukul  09.00  WIB  hingga  pukul  15.00  WIB selama  tiga  hari.  Parameter  yang  diukur  ialah tegangan  dan  arus  output  panel  surya.  Selain  itu, juga  diukur  suhu  permukaan  panel  surya  untuk mengetahui  pengaruh  suhu  terhadap  output  panel surya.  Hasil  pengukuran  suhu  permukaan  panel surya  diperlihatkan  pada  Gambar  5  di  mana pengukuran  suhu  permukaan  panel  apung  dan panel  di  darat  dilakukan  secara  bersamaan  dan kedua  panel  dikondisikan  untuk  menerima intensitas matahari yang sama.
Gambar  4.  Purwarupa  sistem  aerasi  bertenaga  sel
surya apung Keterangan gambar: 1 : panel surya apung 50 Wp 2: aerator 12V DC 3: amperemeter
4: solar charge controller 10A 5: sealed lead-acid battery 12V 12 A
Gambar 5. Rata-rata suhu permukaan panel surya
Dari  Gambar  5  terlihat  bahwa  rata-rata  suhu permukaan  panel  surya  apung  lebih  tinggi daripada  rata-rata  suhu  permukaan  panel  surya yang  diletakkan  di  darat.  Hal  ini  disebabkan karena  tidak  ada  bagian  panel  surya  apung  yang kontak  langsung  dengan  air  kulong  ditambah  lagi
dengan  adanya  penguapan  air  kulong  yang menyebabkan  suhu  panel  surya  apung  semakin tinggi.  Rata-rata  selisih  suhu  permukaan  kedua panel surya tersebut sebesar 1,86 o C.
Suhu pada panel surya mempengaruhi besarnya tegangan  ouput  panel  surya  seperti  yang  dapat dilihat pada Gambar 6. Semakin tinggi suhu panel surya,  maka  akan  semakin  rendah  tegangan  yang dihasilkan oleh panel surya tersebut.
Gambar 6. Rata-rata tegangan output panel surya.
Dari  Gambar  6,  terlihat  bahwa  tegangan  yang dihasilkan  oleh  panel  surya  di  darat  lebih  besar daripada  panel  surya  apung.  Hal  ini  disebabkan karena  suhu  panel  di  darat  lebih  rendah  daripada suhu  panel  apung.  Tegangan  panel  surya  di  darat rata-rata lebih tinggi 0,52V.
Gambar 7 menunjukkan bahwa suhu air kulong jauh lebih rendah daripada suhu permukaan panel surya  yang  diapungkan  di  atas  kulong.  Ini  berarti bahwa  ada  potensi  untuk  mendinginkan  panel surya  apung  melalui  transfer  panas  dari  panel surya  ke  air.  Oleh  karena  itu,  dibuatlah  heatsink dari  bahan  aluminium  yang  dipasang  di  bagian bawah  panel  untuk  mengalirkan  panas  dari  panel surya ke air.
Gambar 7. Perbandingan rata-rata suhu permukaan panel surya apung dan suhu air
Heatsink yang  dibuat  dapat  dilihat  pada Gambar  8,  memiliki  tinggi  15cm  dengan  jarak antar  sirip  sekitar  3cm.  Bahan  aluminium  dipilih
karena  memiliki  konduktivitas  termal  yang  cukup tinggi (237 W/mK), ringan dan juga anti korosif.
Heatsink yang dipasang di bagian bawah/belakang  panel  surya  mampu  membuat suhu  permukaan  panel  surya  apung  menurun sehingga rata-rata suhu panel tersebut lebih rendah daripada  rata-rata  suhu  panel  yang  diletakkan  di darat. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 8. Heatsink yang dipasang pada bagian bawah panel surya
Gambar 9. Perbandingan rata-rata suhu panel surya apung dengan heatsink dan suhu panel surya di darat
Turunnya  suhu  panel  surya  apung  dengan heatsink menyebabkan  tegangan  yang  dihasilkan menjadi lebih besar. Perbandingan rata-rata tegangan  yang  dihasilkan  panel  surya  ditunjukkan dalam  Gambar  10.  Tegangan  panel  surya  apung dengan heatsink lebih  tinggi  rata-rata  0,41V dibandingkan dengan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya yang diletakkan di darat.
Gambar  10.  Perbandingan  rata-rata  tegangan ouput  panel  surya  apung  dengan heatsink dan  tegangan  output  panel surya di darat Selanjutnya, panel surya
apung dihubungkan  dengan  beban  berupa  aerator  DC 12V  untuk  kemudian  diukur  arus  output  PV  dan arus bebannya. Dari pengukuran, diperoleh bahwa arus  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya  apung  dan panel  surya  di  darat  tidak  jauh  berbeda  karena solar  irradiance (intensitas  matahari)  yang diterima  oleh  kedua  panel  surya  tersebut  sama. Arus  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya  yaitu  rata- rata  sebesar  0,2A  sedangkan  arus  yang  mengalir ke  beban  (aerator)  yang  digunakan  yaitu  sebesar 0,15A.  Dari  Gambar  11,  dapat  diketahui  bahwa rata-rata daya yang dibangkitkan oleh panel surya apung  lebih  tinggi  sekitar  2%  dibandingkan dengan  daya  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya yang diletakkan di darat.
Gambar  11. Perbandingan  rata-rata  daya  ouput panel  surya  apung  dengan heatsink dan daya output panel surya di darat
5. Kesimpulan
Dari hasil-hasil yang diperoleh dari penelitian  ini,  dapat  disimpulkan  beberapa  hal sebagai berikut:
1. Air  kulong  dapat  dimanfaatkan  untuk menurunkan  suhu  panel  surya  apung
melalui transfer panas dengan menggunakan heatsink dari bahan alumunium.
2. Tegangan  panel  surya  apung  dengan heatsink lebih  tinggi  rata-rata  0,41V dibandingkan  dengan  tegangan  yang dihasilkan oleh panel surya yang diletakkan di darat. 3. Rata-rata  daya  yang  dibangkitkan  oleh panel surya apung lebih tinggi sekitar 2% dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang diletakkan di darat.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Universitas Bangka Belitung yang telah membiayai penelitian ini melalui skema Penelitian Dosen  Tingkat  Jurusan  dengan  nomor  kontrak 337.D/UN50.3.1/PP/2019.

## Daftar Pustaka
[1] Ibrahim,  “Bangka  tin,  and  the  collapse  of the state power”, GSTF Journal of Law and Social Sciences, vol. 5, pp. 1-7, 2016.
[2] C.  Aspinall,  “Small-scale  mining  in Indonesia”, Mining,
Minerals, and Sustainable  Development, September(79),
pp. 1-30, 2001. [3] H. Yuliana, “Analisis dampak pertambangan timah rakyat terhadap bencana  banjir”, Jurnal  Prodi  Manajemen Bencana, 3(1), pp. 57-73, 2017. [4] Pratiwi,  E.  Santoso  dan  M.  Turjaman, “Penentuan dosis bahan pembenah (Ameliorant)  untuk  perbaikan  tanah  dari tailing  pasir  kuarsa  sebagai  media  tumbuh tanaman  hutan”, Jurnal  Penelitian  dan Konservasi Alam, vol. 9, pp. 163-174, 2012. [5] R.F. Gusa, “Pengolahan Citra Digital untuk Menghitung Luas Daerah Bekas Penambangan  Timah”, Jurnal  Nasional Teknik Elektro vol. 2 no. 2, pp. 27-34, 2013.
[6] Y. Tiandho, “Quality improvement of water from  post  tin  mining  based  on  wasted cockle  shell”, IOP  Conference  Series: Materials Science and Engineering 496 (1), p. 012058, 2019.
[7] E.  Susanti,  A.  Ismail  dan  M.  Armanto, “Potensi  sumberdaya  air  kolong  bekas tambang timah di Pulau Bangka”,
Pengelolaan  Lingkungan  &  SDA, 2(3),  pp. 141-145, 2004.
[8] M.  Yusuf,  “Model  Pengembagan  Kolong Terpadu  Pasca  Penambangan  Timah  di Wilayah Bangka-Belitung”, Majalah Ilmiah Sriwijaya, XVIII(11), pp. 669-681, 2011.
[9] Y. Sudiyani, Ardeniswan dan D. Rahayuningwulan,  “Determinasi  arsen  (As) dan merkuri (Hg) dalam air dan sedimen di kolam  bekas  tambang  timah  (air  kolong)  di Propinsi Bangka-Belitung, Indonesia”,
Ecolab, 5(2), pp. 55-67, 2011.
[10]  Zahidah, Masjamsir dan Iskandar,
“Pemanfaatan  teknologi  aerasi  berbasis energi surya untuk memperbaiki kualitas air dan meningkatkan pertumbuhan ikan nila di KJA  Waduk  Cirata”, Jurnal  Akuatika, VI(1), pp. 68-78, 2015.
[11]  Y.  Tiandho,  et  al.,  “ Solar  Energy  Potential in  Bangka  Belitung  Islands,  Indonesia”, International Conference on Future
Environment  and  Energy,  Osaka,  Japan,
2018.
[12]  Y.  Tiandho,  et  al.,  “Accurate  model  for temperature  dependence  of  solar  cell performance  according  to  phonon  energy correction”, Latvian Journal of Physics and Technical Sciences, 55(5), pp. 15-25, 2018.
[13]  Asmarhansyah,  “Karakteristik  dan  strategi pengelolaan  lahan  bekas  tambang  timah  di Kepulauan  Bangka  Belitung”, Prosiding Seminar Nasional Inovasi Teknologi Pertanian , pp. 1423-1430, 2016.
[14]  W.  Sunanda  dan  R.  F.  Gusa,  “Analisis Peluang  Penghematan  Ekonomi  Sistem Fotovoltaik  Terhubung  Jaringan  Listrik Pada Kawasan Perumahan Di Kota Pangkal Pinang”, Prosiding  AVoER  8 ,  pp.  23-30, 2016.
[15]  D.  Dzulfikar  dan  W.  Broto,  “Optimalisasi Pemanfaatan  Energi  Listrik  Tenaga  Surya Skala  Rumah  Tangga”, Prosiding  Seminar Nasional  Fisika  (E-Journal)  SNF, vol.  V, pp. 73-76, 2016.
[16]  K.  Akhmad,  “Solar  Power  Plant  and  the Application  for  Rural  Area”, Dinamika Rekayasa, 1(1), pp. 28-33, 2005.
[17]  Sudiyono  dan  A.  Bambang,  “Perancangan dan Pembuatan Kapal Wisata dengan Motor Generator  Listrik  Tenaga  Surya  Sebagai Energi  Alternatif  Penggerak  Propeler”, Jurnal  Teknik  Mesin, 10(1),  pp.  52-62, 2008.
[18]  A.  Sahu,  N.  Yadav  dan  K.Sudhakar, “Floating  photo  voltaic  power  plant:A review”, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, vol. 66, p. 815–824, 2016.
[19]  V.  A.  Handara,  et  al.,  “Center  for  Solar Photovoltaics  (CPV)  at  Surya  University: Novel  and  Innovative  Solar  Photovoltaics System  Designs  for  Tropical  and  Near- Ocean Regions (An Overview and Research Directions)”, Procedia  Engineering, vol.
139, p. 22–31, 2016.
[20]  J.  J.  F.  Gozálvez,  et  al.,  “ Covering reservoirs  with  a  system  of  floating  solar panels:  technical  and  financial  analysis”, International Congress on Project Engineering, Valencia, 2012.

## Biodata Penulis
Rika  Favoria  Gusa ,  menyelesaikan  program sarjana  di  Jurusan  Teknik  Fisika  Universitas Gadjah  Mada  pada  tahun  2007  dan  program magister  di  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas Gadjah  Mada  pada  tahun  2010.  Saat  ini  beliau adalah  staf  pengajar  di  Jurusan  Teknik  Elektro Universitas Bangka Belitung.
Bidang penelitiannya  terkait  dengan  pemanfaatan  energi terbarukan dan pengolahan citra digital.
M.  Yonggi  Puriza ,  menyelesaikan  program sarjana  di  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas Andalas pada tahun 2012 dan program magister di Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi
Bandung  pada  tahun  2014.  Saat  ini  beliau  adalah staf pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.
Yuant  Tiandho ,  menyelesaikan  program  sarjana di Jurusan Fisika Universitas Lampung pada tahun 2012  dan  program  magister  di  Jurusan  Fisika  di Institut Teknologi Bandung pada tahun 2015. Saat ini  beliau  adalah  staf  pengajar  di  Jurusan  Fisika Universitas Bangka Belitung.
Wahri  Sunanda ,  menyelesaikan  program  sarjana di  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas  Gadjah Mada  pada  tahun  2008  dan  program  magister  di Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas  Gadjah  Mada pada  tahun  2010.  Saat  ini  beliau  adalah  staf pengajar  di  Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas Bangka Belitung.