Abstrak —Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan analisis kelayakan teknis dan ekonomi pemasangan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) atap on grid pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS. Pemodelan PLTS dilakukan pada simulasi dengan area atap yang digunakan masing-masing  seluas  432 m 2 . Berdasarkan simulasi, kapasitas instalasi maksimal yang direkomendasikan sebesar 66 kWp  pada sisi atap timur laut. Energi yang dihasilkan sistem PLTS pada kelistrikan Gedung Perpustakaan  Kampus  ITS dalam kurun waktu satu tahun sebesar 108.282 kWh. Persentase energi dari sistem PLTS yang digunakan  untuk  memenuhi kebutuhan beban kelistrikan sebesar 18,38% dari total beban perhari. Nilai kelayakan teknis ditinjau dari performance ratio (PR) yang didapatkan sebesar 87,2%. Sedangkan untuk hasil analisis ekonomi menunjukkan nilai cost of energy (COE) sebesar Rp 706,31/kWh, net present value (NPV) menghasilkan nilai positif sebesar Rp 414.656.910, nilai interest rate of return (IRR) sebesar 8,8% dan benefit cost ratio (BCR)  sebesar 1,44. Hasil tersebut mengindikasikan bahwa investasi untuk proyek sistem PLTS atap on grid pada sisi atap timur laut Gedung Perpustakaan Kampus ITS layak untuk direalisasikan.
Kata Kunci —Energi Terbarukan, Performance Ratio  (PR), PLTS Atap On Grid, Tekno Ekonomi.

## I. PENDAHULUAN
NERGI  terbarukan telah menjadi salah satu topik penelitian  populer di banyak negara. Eksistensi energi terbarukan diharapkan dapat mengurangi penggunaan energi fosil yang menghasilkan beberapa kerugian seperti dampak lingkungan, risiko kelangkaan pasokan, dan ketidakstabilan harga pasar bahan bakar fosil  [1].  Kondisi tersebut telah mendorong pemerintah Indonesia untuk memanfaatkan segala potensi energi terbarukan yang dimiliki untuk mengurangi dampak buruk penggunaan energi fosil kedepannya  [2].  Sebagai negara yang terletak di garis khatulistiwa, Indonesia memiliki potensi sumber energi terbarukan yang melimpah [3]. Hal ini membuat Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral  (ESDM)  menargetkan pemanfaatan energi terbarukan di Indonesia dapat mencapai 23% pada tahun 2025 [4].
Diantara berbagai sumber yang ada, energi matahari dinilai menjadi alternatif terbaik untuk menghasilkan energi listrik dari sumber energi terbarukan [5]. Konversi energi matahari menjadi energi listrik dapat dilakukan menggunakan modul photovoltaic (PV).  Dalam konfigurasi yang lebih besar, susunan modul PV dapat menjadi sistem pembangkit listrik tenaga surya (PLTS)  [6]. Sistem PLTS telah  banyak diterapkan baik secara komunal maupun terhubung ke sistem jaringan ( on grid ) [7]. Selain Indonesia memilki potensi yang cukup  besar, PLTS merupakan sistem  pembangkit yang
cukup mudah dalam proses pembangunannya. Selain itu, upaya lanjutan yang dilakukan oleh pemerintah Indonesia untuk mendorong pengembangan PLTS yaitu dengan menerbitkan Peraturan Menteri No. 49 tahun 2018 tentang penggunaan PLTS atap yang dapat tersambung dengan jaringan PLN [8].
Beberapa penelitian berkaitan dengan studi penerapan PLTS atap juga telah dilakukan. Penelitian yang dilakukan Aprilia dan Rigoursyah  menginvestigasi  kelayakan sistem PLTS skala atap rumah di wilayah Bandung. Penelitian yang dilakukan menggunakan perangkat lunak HOMER dan Helioscope untuk mencukupi kebutuhan rumah dengan kapasitas listrik 450 VA [9]. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan mengimplementasikan sistem PLTS skala atap rumah, maka akan sangat membantu mencukupi kebutuhan listrik yang digunakan sehari-hari. Persentase kebutuhan listrik rumah tangga yang dapat ditangani PLTS tersebut mencapai 42% dari total kebutuhan listrik sehari-hari.
Penelitian selanjutnya dilakukan oleh Mubarok dan Yoga tentang kelayakan penggunaan diesel, turbin angin, inverter , dan baterai untuk desain pembangkit listrik cadangan pada perhotelan  [10]. Penelitian ini menggunakan pendekatan simulasi dengan perangkat lunak HOMER untuk memperoleh desain yang optimal dan ekonomis sehingga bisa

## Studi Kelayakan Teknis dan Ekonomi Pemasangan PLTS Atap On-Grid pada Sistem Kelistrikan Gedung Perpustakaan ITS
Ferdinand Rico Firaldi, Rony Seto Wibowo, dan Sjamsjul Anam Departemen Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : ronyseto@ee.its.ac.id
E Gambar 1. Data penggunaan energi listrik harian.
Gambar 2. Data iradiasi dan suhu lingkungan di lokasi penelitian.
0 25 50 75 100 125 150 00. 00 01. 00 02. 00 03. 00 04. 00 05. 00 06. 00 07. 00 08. 00 09. 00 10. 00 11. 00 12. 00 13. 00 14. 00 15. 00 16. 00 17. 00 18. 00 19. 00 20. 00 21. 00 22. 00 23. 00 Penggunaan Energi Listrik Harian (kWh) 26,5 27 27,5 28 28,5 29 29,5 30 30,5 0 50 100 150 200 250 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Suh u o C Ira di an si k W h/ m 2 Iradiasi dan Suhu di Lokasi Penelitian Nilai iradiansi kWh/m²/Bulan
Suhu °C
untuk direalisasikan. Lokasi hotel yang dipilih berada di Queen of the South Beach Resort, Yogyakarta. Hasil penelitian menujukkan bahwa kombinasi pembangkit listrik menggunakan diesel dan turbin angin lebih ekonomis dibandingkan hanya menggunakan diesel sebagai cadangan pembangkit listrik pada hotel sebagai langkah antisipasi ketika terjadi pemadaman listrik PLN.
Selain itu, PLTS atap dalam penerapannya dapat dilakukan pada gedung-gedung akademik seperti di dalam lingkungan kampus [11-13]. Hal tersebut sekaligus menjadi strategi yang dapat dilakukan untuk mengurangi biaya pembelian energi listrik dari PLN. Selain itu, menjadi langkah untuk mengurangi emisi karbon sehingga dapat mewujudkan kampus hijau.
Pada penelitian ini, studi tentang kelayakan teknis dan ekonomi pembangunan PLTS on grid di Gedung Perpustakaan Kampus Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) dilakukan.  Penelitian  dilaksanakan  menggunakan pendekatan simulasi dengan  perangkat lunak. Pemodelan gedung dilakukan pada simulasi sesuai dengan denah Gedung Perpustakaan Kampus ITS. Kapasitas PLTS yang dirancang merujuk pada rekomendasi hasil simulasi dengan mempertimbangkan luas ketersediaan area atap gedung dan potensi iradiasi matahari yang dapat dimanfaatkan dengan sistem PLTS. Beberapa parameter yang akan dicari meliputi besar energi yang dihasilkan oleh sistem PLTS atap untuk mencukupi kebutuhan beban kelistrikan gedung, nilai kelayakan teknis yang ditinjau dari performance ratio (PR). Sedangkan untuk analisis ekonomi ditinjau dari cost of energy (COE), net present value (NPV), interest rate of return (IRR) dan benefit cost ratio (BCR).

## II. PROFIL GEDUNG PERPUSTAKAAN KAMPUS ITS

## A. Data Penggunaan Energi Listrik
Pengukuran  data  penggunaan  energi  listrik harian di Gedung Perpustakaan Kampus ITS menggunakan data logger . Pengukuran dilakukan pada hari kerja aktif, yaitu Senin sampai dengan Jumat. Hasil pengukuran selengkapnya ditunjukkan pada Gambar 1. Dapat dilihat bahwa pada jam operasional  pukul  08.00 hingga 16.00 WIB, penggunaan energi listrik mengalami peningkatan. Rata-rata energi listrik yang digunakan sebesar 1.634 kWh/hari.

## B. Iradiasi Matahari dan Suhu  Lingkungan
Gedung Perpustakaan Kampus ITS terletak di Kecamatan Sukolilo, Surabaya, Jawa Timur dengan koordinat lokasi 7° 16' 57.738'' S 112° 47' 44.7433'' E. Merujuk pada koordinat tersebut, data pendukung seperti global iradiasi matahari dan suhu lingkungan dapat diperoleh melalui Meteonorm, yang merupakan database pada simulasi yang digunakan. Gambar 2 menunjukkan data iradiasi dan suhu lingkungan di lokasi penelitian.
Berdasarkan profil iradiasi dan suhu lingkungan yang ditunjukkan pada Gambar 2, dapat diketahui bahwa tren iradiasi tertinggi terjadi pada interval bulan Agustus hingga Oktober. Iradiasi tertinggi diperoleh sebesar 195,42 kWh/m 2 pada bulan Oktober. Sedangkan iradiasi terendah terjadi pada bulan Februari sebesar 147,29 kWh/m 2 .

## C. Ketersediaan Luas Area Atap
Gambar  3  menunjukkan denah lokasi atap Gedung Perpustakaan Kampus ITS. Terdapat dua luasan  area  atap, sisi  A dan B,  yang dapat digunakan untuk pembangunan sistem PLTS on grid . Kedua luasan area atap tersebut memiliki ukuran yang sama, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

## III. PERANCANGAN SISTEM PLTS ATAP ON GRID

## A. Pemodelan Gedung Perpustakaan Kampus ITS
Berdasarkan informasi denah yang telah diperoleh, maka tahap awal perancangan sistem PLTS atap on grid adalah memodelkan terlebih dahulu Gedung Perpustakaan Kampus ITS sebagai lokasi yang akan digunakan untuk pemasangan PLTS. Ukuran, tinggi, kemiringan atap, dan sudut azimuth gedung dimodelkan  dengan  simulasi 3D sederhana pada perangkat lunak  simulasi. Simulasi ini dilakukan untuk mengestimasi potensi iradiasi di lokasi penelitian yang dapat dimanfaatkan dengan modul PV, energi yang dihasilkan, serta losses shading yang diakibatkan adanya bayangan dari struktur bangunan atau utilitas bangunan di atap yang digunakan untuk pemasangan PLTS. Gambar 4 menunjukkan pemodelan Gedung Perpustakaan Kampus ITS.

## B. Pemilihan Modul PV
Kapasitas total daya  instalasi PLTS akan dihitung berdasarkan simulasi, dengan tipe modul PV yang digunakan dalam penelitian ini  yaitu JAM72S30-550/MR.  Spesifikasi modul PV ditunjukkan pada Tabel 2. Sedangkan Gambar 5 menunjukkan kurva karakteristik modul PV yang digunakan berdasarkan hasil simulasi.
(a)
(b)
Gambar 3. Denah atap gedung perpustakaan kampus ITS (a) tampak atas (b) tampak depan.

## C. Pemilihan Inverter
Tipe inverter yang digunakan adalah SMA sunny tripower 25000TL dengan spesifikasi yang ditunjukkan pada Tabel 3.

## D. Konfigurasi Sistem PLTS On Grid
Pemasangan modul PV pada sistem PLTS yang dirancangan ditentukan berdasarkan konfigurasi seri-paralel. Konfigurasi seri digunakan untuk menentukan besar tegangan luaran yang dihasilkan susunan modul PV, sedangkan konfigurasi paralel digunakan untuk menentukan besar arus luaran yang dihasilkan susunan modul PV. Keduanya akan menjadi input bagi perangkat inverter yang digunakan.
Selain total kapasitas daya terpasang  pada konfigurasi keseluruhan  sistem PLTS,  besar  daya  yang dihasilkan dipengaruhi juga oleh nilai iradiasi matahari, efisiensi modul PV, dan rugi-rugi atau losses dari komponen dan sistem. Energi yang akan dihasilkan sistem PLTS pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1).
𝑃𝑃 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 = 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 × 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 × 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑎𝑎𝑒𝑒𝑒𝑒 − 𝑃𝑃 𝑙𝑙𝑜𝑜𝑙𝑙𝑙𝑙 (1) dengan 𝑃𝑃 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 =  Daya luaran sistem PLTS 𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺 =  Iradiasi total pada permukaan modul PV 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 =  Luas total area permukaan modul PV 𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑎𝑎𝑒𝑒𝑒𝑒 =  Efisiensi modul PV 𝑃𝑃 𝑙𝑙𝑜𝑜𝑙𝑙𝑙𝑙 = Losses total sistem PLTS (PV dan Inverter) Dari daya yang dapat dibangkitkan oleh sistem PLTS, maka persentase beban kelistrikan di Gedung Perpustakaan Kampus ITS yang dapat dilayani oleh sistem PLTS dapat dihitung menggunakan persamaan 2.
% 𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴
𝐿𝐿𝑜𝑜𝑎𝑎𝐿𝐿 𝐶𝐶𝑜𝑜𝐶𝐶𝑙𝑙𝑜𝑜𝐶𝐶𝐶𝐶𝑜𝑜𝐶𝐶𝑜𝑜𝐶𝐶 (2)
(a) (b) (c) (d)
Gambar 4. Pemodelan gedung perpustakaan kampus ITS dengan (a) arah hadap timur laut (b) tampak atas (c) tampak samping (d) arah hadap barat daya.
(a) (b)
Gambar  5. Kurva karakteristik modul PV JAM72S30-550/MR (a) efisiensi (b) I-V.
dengan % 𝐸𝐸𝐸𝐸 =  Persentase energy coverage / cakupan energi 𝐴𝐴𝐸𝐸𝑃𝑃 = Actual Energy Production / produksi energi PLTS 𝐿𝐿𝐸𝐸 = Load Consumption / beban kelistrikan gedung

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Rekomendasi Kapasitas PLTS Atap On grid
Simulasi yang dilakukan pada perangkat lunak  dengan luasan area atap 439 m 2 , merekomendasikan sisi atap gedung
yang digunakan yang mengarah ke sisi timur laut dengan azimuth 45°. Iradiasi matahari pada atap arah timur laut memiliki potensi nilai iradiasi lebih tinggi dibandingkan dengan arah barat daya dengan penurunan nilai iradiasi pada arah barat daya sebesar 9,6 persen. Hal ini dikarenakan posisi Kota  Surabaya yang terletak di selatan garis khatulistiwa sehingga atap pada arah timur laut mendapat intensitas iradiasi yang lebih tinggi.  Hasil pemodelan gedung menghadap arah timur laut dengan PLTS on grid ditunjukkan pada Gambar 6.
Pemasangan modul PV secara vertikal, dengan jarak antar modul sebesar 0,02 meter untuk pemasangan mid clamp dan batas tepi atap sejauh 1 meter untuk memudahkan proses maintenance di kemudian hari. Berdasarkan penempatan modul PV pada luasan area atap gedung, simulasi perangkat lunak  merekomendasikan kapasitas PLTS yang diinstalasi sebesar 66 kWp per satu sisi atap. Merujuk pada rekomendasi kapasitas dan spesifikasi modul per unit, maka jumlah modul PV yang dibutuhkan sebanyak 120 unit untuk satu sisi atap.
Selanjutnya, berdasarkan tipe inverter yang digunakan, maka jumlah inverter yang dibutuhkan sebanyak 2 unit sehingga besaran DC/AC ratio yang digunakan adalah 1,32. Mempertimbangkan jumlah MPPT pada 2 inverter yang digunakan, maka terdapat 4 MPPT dengan 2 input string per MPPT yang dapat dimanfaatkan untuk memperoleh ekstraksi daya pada 120 modul PV. Konfigurasi modul PV dan inverter yang diusulkan yaitu setiap 15  modul PV disusun menjadi satu string, sehingga diperoleh total string untuk kedua inverter adalah 8 string. Gambar 7 menunjukkan konfigurasi PLTS yang diusulkan.

## B. Hasil Pembangkitan Energi dan Reduksi Karbon
Hasil energi yang dibangkitkan oleh sistem PLTS pertahun ditunjukkan pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Gambar 6. Hasil pemodelan gedung perpustakaan kampus ITS pada kedua sisi atap.
Gambar 7. Konfigurasi modul PV untuk 1 unit inverter.
(a) (b)
Gambar 8. Distribusi output energi sistem PLTS on grid per bulan (a) sistem PLTS arah hadap timur laut (b) sistem PLTS arah hadap barat daya.
7383,2 7416 8308 9114,6 9578,5 9943,9 10361,6 10355,2 9809,3 9762,6 8355,3 7919 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Hasil Energi Perbulan (kWh) 8650,9 7921,3 7920 7703,2 7060,2 6416,8 6928,8 7861,6 8565,5 10221,7 9421,19630,6 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Hasil Energi Perbulan (kWh) (a) (b)
Gambar 9. Distribusi output energi sistem PLTS on grid per hari (a) arah hadap timur laut (b) arah hadap barat daya. 0 20 40 60 80 100 120 140 00 .00 01 .00 02 .00 03 .00 04 .00 05 .00 06 .00 07 .00 08 .00 09 .00 10 .00 11 .00 12 .00 13 .00 14 .00 15 .00 16 .00 17 .00 18 .00 19 .00 20 .00 21 .00 22 .00 23 .00 Perbandingan Beban Listrik Dengan Energi PLTS Harian (kWh) Beban Listrik Harian (kWh)
Energi PLTS (kWh)
Suplai dari grid (kWh)
Hasil energi yang dibangkitkan dari sistem PLTS atap on grid tidak sepenuhnya mampu menyuplai kebutuhan beban kelistrikan Gedung Perpustakaan Kampus ITS. Hal ini dikarenakan terdapat rugi-rugi sistem yang mempengaruhi energi yang dihasilkan. Parameter-parameter yang mempengaruhi hasil pembangkitan energi meliputi kenaikan suhu dari kondisi standard test condition (STC)  sehingga berdampak pada penurunan output daya, dan losses mismatch yang diakibatkan karena ketidaksesuaian dari manufaktur [14-15].  Selain itu, jam operasional PLTS yang hanya
berfungsi pada siang hari menyesuaikan dengan ketersediaan energi matahari.
Berdasarkan Tabel 4 dan 5, dapat diketahui bahwa sistem PLTS on grid pada Gedung Perpustakaan  Kampus  ITS dengan kapasitas 66  kWp  per  satu sisi atap  mampu menghasilkan energi sebesar 108,282 kWh/tahun pada sistem PLTS arah hadap timur laut, sedangkan pada sistem PLTS arah hadap Barat Daya mampu menghasilkan energi sebesar 98.227 kWh/tahun. Distribusi output energi dari sistem PLTS on grid setiap bulannya ditunjukan pada Gambar 8. Dari energi yang dihasilkan tersebut, kebutuhan beban kelistrikan pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS yang dapat disuplai oleh sistem PLTS atap on grid dapat dilihat pada Gambar 9.
Total penggunaan beban perhari 1634,4 kWh pada hari aktif dan hasil rata-rata energi harian PLTS sebesar 300,47 kWh, maka diperoleh  persentase  cakupan  energi sebesar 18,38% perharinya pada sistem PLTS arah hadap timur laut, sedangkan pada sistem PLTS arah hadap barat  daya  hasil rata-rata energi harian PLTS sebesar 273,43  kWh, maka diperoleh persentase cakupan energi sebesar 16,72%. Sistem PLTS bekerja efektif pada pukul 07.00 hingga pukul 17.00 WIB,  Sedangkan  pada malam hingga pagi hari,  beban kelistrikan akan disuplai penuh dari grid . Hal ini sekaligus menunjukkan  bahwa  pemilihan sistem PLTS atap on  grid sudah tepat untuk direncanakan pada Gedung Perpustakaan Kampus  ITS karena profil kebutuhan  beban  kelistrikan meningkat pada siang hari. Selain itu, energi yang dihasilkan
(a)
(b) Gambar 10. Nilai performance rasio (PR) sistem PLTS atap on grid pada gedung perpustakaan kampus ITS (a) arah hadap timur laut (b) arah hadap barat daya. (a) (b)
Gambar 11. Arus kas kumulatif 25 tahun masa proyek (a) sistem PLTS arah hadap timur laut (b) sistem PLTS arah hadap barat daya.
88,6 88,3 87,5 86,2 86,3 87,0 86,9 86,5 86,2 87,1 88,0 88,6 84,0 85,0 86,0 87,0 88,0 89,0 90,0 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Performa Rasio 86,4 87,4 88,1 88,3 88,5 89,1 88,9 88,5 87,6 86,8 86,6 86,7 84,0 85,0 86,0 87,0 88,0 89,0 90,0 Jan Feb Mar Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Performa Rasio -Rp1.500.000.000 -Rp1.000.000.000 -Rp500.000.000 Rp0 Rp500.000.000 Rp1.000.000.000 Rp1.500.000.000 Rp2.000.000.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Kumulatif (Rp) -Rp1.500.000.000 -Rp1.000.000.000 -Rp500.000.000 Rp0 Rp500.000.000 Rp1.000.000.000 Rp1.500.000.000 Rp2.000.000.000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Kumulatif (Rp)
Tabel 1.
Ukuran luas area atap 1 sisi (A/B) Parameter Spesifikasi Panjang Atap 36 m Tinggi 7 m Lebar Alas 10 m Sudut Kemiringan 35º Luas 439 m 2 Tabel 2. Spesifikasi modul PV JAM72S30-55-/MR Parameter Elektrik Nominal power 550 Wp Nominal power voltage (Vmpp) 41,96 V Nominal  power current (Impp) 13,11 A Open circuit voltage (Voc) 49,9 V Short circuit current (Isc) 14 A Parameter Mekanik Dimensi 2.279 mm × 1.134 mm Luas 2,58 m 2 Berat 28,6 Kg Tabel 3. Spesifikasi inverter SMA sunny tripower 25000TL DC Input Max input voltage 1000 V Operating voltage range 390 – 800 V Rated input voltage 600 V Maximum input current per MPPT 33 A Number of MPP tracker 3 String per MPPT input 2 AC Output Grid Connection 3φ Rated power output 25 kW Maximum apparent power 25 kVA Rated output voltage 220 Vac / 380 Vac Rated AC grid frequency 50 Hz, 60 Hz Maximum output current 36,2 A Maximum total harmonic distortion <3% Efficiency Maximum Efficiency 98,3%
oleh PLTS bisa langsung digunakan pada beban tanpa harus didistribusikan ke grid dan tidak ada energi sisa yang dapat disimpan menggunakan perangkat penyimpan energi seperti baterai.
Selain penghematan dari segi pembelian energi listrik, pembangunan sistem  PLTS atap on grid pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS juga memberikan dampak positif berupa  pengurangan emisi CO 2 secara global. Besar emisi gas rumah kaca di region Jawa, Madura, Bali tahun 2021 sebesar 0,894 kg CO 2 /kWh jika mengacu pada RUPTL PT PLN tahun 2021-2030. Sedangkan dari pemasangan PLTS 66 kWp pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS yang diusulkan dalam penelitian ini berkontribusi mereduksi karbon sebesar 96,82 ton CO 2 /tahun pada sistem PLTS arah hadap timur laut dan sebesar 87,87  ton CO 2 /tahun pada sistem PLTS arah hadap  barat  daya. Distribusi reduksi CO 2 setiap bulannya secara lengkap ditunjukkan pada Tabel 6.

## C. Analisis Teknis
Analisis teknis ditinjau berdasarkan hasil performance ratio (PR) dari sistem PLTS atap on grid pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS. Nilai PR didapatkan dari
perbandingan energi ideal ( E ideal ) terhadap hasil energi sistem PLTS ( E yield ). Besaran nilai PR sangat bergantung pada nilai keseluruhan losses yang terjadi pada sistem PLTS. Semakin tinggi nilai losses, maka akan semakin rendah nilai PR yang dihasilkan sistem PLTS.
Dari perbandingan energi ideal ( E ideal ) terhadap hasil energi sistem PLTS ( E yield ), maka didapatkan besaran nilai PR perbulannya yang ditunjukkan pada Gambar  10. Nilai PR tertinggi terjadi pada bulan Januari dengan nilai performa 88,6% dan terendah terjadi pada bulan September  dengan nilai performa sebesar 86,2%. Nilai rata-rata performa dalam satu tahun adalah 87,2% pada sistem PLTS arah hadap timur laut,  sedangkan  pada sistem PLTS arah hadap Barat Daya Nilai PR tertinggi terjadi pada bulan Juni  dengan nilai performa 89,1% dan terendah terjadi pada bulan Januari dengan nilai performa sebesar 86,4%  dengan rata-rata performa  dalam satu tahun adalah 87,7%. maka secara teknis sistem PLTS atap on grid yang direncanakan pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS dapat dikatakan layak pada kedua sisi arah hadap untuk direalisasikan karena memiliki nilai performa melebihi 0,6 atau 60%.

## D. Kelayakan Ekonomis
Aspek biaya yang dibutuhkan dalam realiasi proyek, meliputi biaya investasi awal ( capital cost ), operation and maintenance (O&M) cost , dan life cycle cost (LCC)  dari 25 tahun masa operasi proyek sistem PLTS atap on grid pada
Tabel 4. Hasil pembangkitan energi per tahun sistem PLTS arah hadap timur laut Parameter Nilai Satuan Losses (%) Iradiasi Global 1881,9 kWh/m 2 Radiasi Pada PLTS 583.613 kWh Konversi Energi Pada Modul PV Efisiensi Modul PV (21,29 %) - 459.389 kWh -78,71 % Hasil Energi Modul PV 124.224 kWh Partial shading -0 kWh -0% Low light perfomance -463,41 kWh -0,37% temperature -9734,6 kWh -7,87% Manufacturing Mismatch -2508,6 kWh -2% Konversi Energi Pada Inverter Energi pada inverter 111.517 kWh Mpp matching -89,02 kWh -0,08% Clipping losses -746,48 kWh -0,67% Konversi DC/AC 2.359,8 kWh -2,13% Konsumsi daya inverter -24,20 kWh -0,02% Total Perolehan Energi Hasil Total Energi 108.307 kWh Hasil Energi minus Konsumsi Energi Inverter 108.282 kWh Tabel 5. Hasil pembangkitan energi pertahun sistem PLTS arah hadap barat daya Parameter Nilai Satuan Losses (%) Iradiasi Global 1.699,49 kWh/m 2 Radiasi Pada PLTS 527.056 kWh Konversi Energi Pada Modul PV Efisiensi Modul PV (21,29 %) -414.870 kWh -78,71 % Hasil Energi Modul PV 112.185 kWh Partial shading -0 kWh -0% Low light perfomance -570,33 kWh -0,51% temperature -8.478,95 kWh -7,6% Manufacturing Mismatch -2.269 kWh -2% Konversi Energi Pada Inverter Energi pada inverter 100.867,5 kWh Mpp matching -104,99 kWh -0,1% Clipping losses -348,05 kWh -0,35% Konversi DC/AC -2.097,69 kWh -2,09% Konsumsi daya inverter -24,18 kWh -0,02% Total Perolehan Energi Hasil Total Energi 98.301 kWh Hasil Energi minus Konsumsi Energi Inverter 98.277 kWh
Tabel 6. Kontribusi hasil reduksi CO 2 Bulan Reduksi CO 2 (Ton) PLTS timur laut Reduksi CO 2 (Ton) PLTS barat daya Januari 6,6 7,7 Februari 6,6 7,0 Maret 7,4 7,0 April 8,1 6,8 Mei 8,5 6,3 Juni 8,8 5,7 Juli 9,2 6,1 Agustus 9,2 7,0 September 8,7 7,6 Oktober 8,7 9,1 November 7,4 8,4 Desember 7,0 8,6 Total Pertahun 96,82 87,87 Tabel 7. Aspek biaya pelaksanaan Parameter Biaya (Rp) Capital Cost 933.670.000 Operation and Maintenance C ost 9.336.720 Life Cycle Cost 1.062.441.766 Tabel 8. Parameter kelayakan ekonomi sistem PLTS arah hadap timur laut Parameter Hasil Cost of Energy (COE) Rp 706,31 / kWh Net Present Value (NPV) Rp 414.656.910 Interest Rate of Return (IRR) 8,8% Benefit Cost Ratio (BCR) 1,44 Tabel 9. Parameter kelayakan ekonomi sistem PLTS arah hadap barat daya Parameter Hasil Cost of Energy (COE) Rp 778,21 / kWh Net Present Value (NPV) Rp 278.214.097 Interest Rate of Return (IRR) 7,7% Benefit Cost Ratio (BCR) 1,29
Gedung Perpustakaan Kampus ITS,  selengkapnya ditunjukkan Tabel 7.
Dari data yang ditampilkan di Tabel 7, maka kelayakan ekonomis dari sistem PLTS atap on grid yang direncanakan pada Gedung Perpustakaan Kampus ITS  dapat diperoleh berdasarkan beberapa parameter penentu yang ditampilkan pada Tabel 8 dan Tabel 9.
Sistem PLTS arah hadap timur laut memiliki Nilai COE diperoleh sebesar Rp 706,72/kWh, yang mana nilai ini lebih murah jika dibandingkan dengan tarif energi yang dibayarkan pihak ITS ke PLN, yaitu sebesar Rp 735 /kWh (Tarif Golongan S3). Sedangkan pada sitem PLTS arah hadap barat daya Nilai COE nya diperoleh sebesar 778,21/kWh, yang mana nilai tersebut  lebih tinggi dari tarif energi yang dibayarkan pihak ITS ke  PLN.  NPV menghasilkan nilai positif sebesar Rp 414.656.910, Nilai IRR sebesar 8,8% dan BCR diperoleh sebesar 1,44 pada sistem PLTS sisi timur laut. Pada sistem PLTS sisi barat daya didapatkan  nilai NPV sebesar Rp 278.214.097, Nilai IRR sebesar 7,7% dan BCR diperoleh sebesar 1,29. Dari seluruh parameter ekonomi menunjukkan bahwa investasi untuk proyek sistem PLTS atap on grid pada sisi atap timur laut Gedung Perpustakaan Kampus ITS layak untuk direalisasikan, sedangkan sistem PLTS arah hadap barat laut didapatkan nilai COE yang lebih tinggi dari tarif energi yang dibayarkan pihak ITS ke PLN. Merujuk pada hasil periode balik modal ( payback period ), diperoleh durasi selama 12 tahun  pada sistem PLTS  arah hadap timur laut dan selama 13 tahun pada sistem PLTS arah hadap barat daya dari 25 tahun masa operasi proyek dengan arus kas kumulatif seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.

## V. KESIMPULAN
Analisis implementasi PLTS atap on grid pada  sisi atap timur laut Gedung Perpustakaan Kampus ITS menunjukkan hasil layak secara teknis maupun ekonomi. Ketersediaan area atap gedung seluas 432 m 2 yang menghadap sisi timur laut, menghasilkan rekomendasi dari simulasi untuk instalasi kapasitas sebesar 66 kWp. Besar energi yang dihasilkan dari total kapasitas terinstal sebesar 108.282  kWh/tahun. Dari total energi tersebut, dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan beban kelistrikan gedung sebesar 18,38% dari total beban perhari. Nilai kelayakan teknis dari PR didapatkan sebesar  87,2%. Sedangkan untuk COE sebesar Rp 706,31/kWh, NPV menghasilkan nilai positif sebesar Rp 414.656.910, nilai IRR sebesar 8,8% dan nilai BCR sebesar 1,44. Hasil tersebut mengindikasikan bahwa investasi untuk proyek sistem PLTS atap on grid pada  sisi atap timur laut
Gedung Perpustakaan Kampus ITS layak untuk direalisasikan dengan estimasi payback period 12 tahun dari 25 tahun masa operasi proyek.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M. M. Khan et al. , “Triangular relationship among energy consumption, air pollution and water resources in Pakistan,” J. Clean. Prod. , vol. 112, pp. 1375–1385, 2016, doi: 10.1016/j.jclepro.2015.01.094.
[2]  R. A. Aprilianto and R. M. Ariefianto, “Peluang dan tantangan menuju net zero emission (NZE) menggunakan variable renewable energy (VRE) pada sistem ketenagalistrikan di Indonesia,” J. Paradig. , vol. 2, no. 2, pp. 1–13, 2021.
[3]  S. M. Ho, A. Lomi, E. C. Okoroigwe, and L. R. Urrego, “Investigation of solar energy: The case study in Malaysia, Indonesia, Colombia and Nigeria,” Int. J. Renew. Energy Res. , vol. 9, no. 1, 2019.
[4]  R. A. Aprilianto and R. M. Ariefianto, “Assessment of Renewable Energy Power Generation in Tegal Regency, Indonesia Using HOMER Simulation,” in Mastering Energy Supply for Isolated Areas (MESfIA) 2021 International Conference , 2021, pp. 225–230.
[5]  T. Sutikno, H. Satrian Purnama, R. A. Aprilianto, A. Jusoh, N. Satya Widodo, and B. Santosa, “Modernisation of DC-DC converter topologies for solar energy harvesting applications: A review,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci. , vol. 28, no. 3, p. 1845, Dec. 2022, doi: 10.11591/ijeecs.v28.i3.pp1845-1872.
[6]  L. El Iysaouy, M. Lahbabi, and A. Oumnad, “A novel magic square view topology of a PV system under partial shading condition,” Energy Procedia , vol. 157, pp. 1182–1190, 2019.
[7]  A. Mansur, “Analisa kinerja PLTS  on grid 50 kwp akibat efek bayangan menggunakan software pvsyst,” Transm. J. Ilm. Tek. Elektro , vol. 23, no. 1, pp. 28–33, 2021.
[8]  M. Nazar, T. Zulfadli, and M. Abd, “Kajian unjuk kerja plts atap on grid di Dayah Ulee Titi sebagai upaya penghematan biaya operasional dayah,” J. Ilm. Tek. Unida , vol. 2, no. 2, pp. 20–27, 2021.
[9]  B. S. Aprillia and M. A. Foury Rigoursyah, “Design On-Grid Solar Power System for 450 VA Conventional Housing using HOMER Software,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. , vol. 771, no. 1, 2020, doi: 10.1088/1757-899X/771/1/012011.
[10]  H. Mubarok and T. K. Yoga, “Economic Studies of the Wind Turbin- Diesel Hybrid Power Generation System (Case Study at: Queen of the South Beach Resort Hotel, Yogyakarta, Indonesia),” in 2018 International Seminar on Application for Technology of Information and Communication , 2018, pp. 591–596.
[11]  S. Barua, R. A. Prasath, and D. Boruah, “Rooftop solar photovoltaic system design and assessment for the academic campus using PVsyst software,” Int. J. Electron. Electr. Eng. , vol. 5, no. 1, pp. 76–83, 2017.
[12]  A. S. Baitule and K. Sudhakar, “Solar powered green campus: a simulation study,” Int. J. Low-Carbon Technol. , vol. 12, no. 4, pp. 400– 410, 2017.
[13]  M. A. Hapsari and S. Subiyanto, “Fuzzy AHP based optimal design building-attached photovoltaic system for academic campus,” Int. J. Photoenergy , vol. 2020, 2020.
[14]  N. H. Zaini, M. Z. Ab Kadir, M. Izadi, N. I. Ahmad, M. A. M. Radzi, and N. Azis, “The Effect of Temperature on A Mono-Crystalline Solar PV  Panel,” in 2015 IEEE Conference on Energy Conversion (CENCON) , 2015, pp. 249–253.
[15]  R. M. Smith, M. Matam, and H. Seigneur, “Mismatch losses in a PV system due to shortened strings,” Energy Convers. Manag. , vol. 250, p. 114891, 2021.