## Studi  Evaluasi  PLTS Off-Grid di  Gedung  Jurusan  Teknik Politeknik Negeri Jember
Widha Z. Z. Muna 1 , Risse E. Rachmanita 1* , Mochammad Nuruddin 1 , Nur Faizin 1
1 Teknik Energi Terbarukan, Politeknik Negeri Jember, Indonesia

## ABSTRAK
Batu bara merupakan bahan bakar yang tidak dapat diperbarui dan masih mendominasi peran sebagai bahan bakar utama Pembangkit Listrik di Indonesia. Sumber energi yang dapat diperba- rui  seperti  matahari  mulai  dikembangkan  sebagai  alternatif.  PLTS  merupakan  sistem  yang mampu  mengkonversi  energi  radiasi  cahaya  matahari  menjadi  listrik  menggunakan  modul semikonduktor fotovoltaik. Gedung Teknik Politeknik Negeri Jember memiliki PLTS di atapnya yang terdiri dari 4 kWp PLTS off-grid dan 6 kWp PLTS on-grid . Namun, hanya sistem off-grid sebe- sar 4 kWp saja yang sudah dioperasikan. Pada penelitian ini dilakukan studi evaluasi pada PLTS off-grid terkait berdasarkan Panduan Studi Kelayakan PLTS dan IEC 61724. Pengujian dilakukan selama 3 hari mulai pukul 09.00 – 14.30 dengan interval 30 menit menggunakan 2 lampu halogen dengan  total  daya  800  W.  Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  PLTS  memiliki  nilai efisiensi PV 43 %, inverter 92 %, SCC 95 %, dan rasio performansi 44%. Selama proses pengujian tidak didapati kendala yang fatal dan kondisi fisik komponen secara keseluruhan baik. Optimasi yang  dapat  dilakukan  adalah maintenance seperti cleaning secara  berkala,  penambahan perangkat monitoring seperti pyranometer yang terintegrasi dengan sistem PLTS untuk memu- dahkan pemantauan sistem. Untuk meningkatkan efisiensi modul surya, penambahan alat pem- buang panas pada modul atau sistem pendinginan dapat dilakukan.
Keywords: PLTS, modul surya, performa, studi evaluasi
risse_rachmanita@polije.ac.id

## 1. Pendahuluan
Menurut  keputusan  Menteri  ESDM  Nomor 143K/20/MEM/2019 rasio pertumbuhan ke- butuhan energi listrik nasional diproyeksikan akan  mengalami  kenaikan  sekitar  6,9%  per tahun, sedangkan mayoritas pembangkit lis- trik di Indonesia saat ini masih menggunakan batu bara sebagai bahan bakar utamanya. Pa- dahal, batubara merupakan bahan bakar yang tidak  dapat  diperbaharui.  Sumber  energi  al- ternatif yang ramah lingkungan dan dapat di-
perbarui  seperti  matahari  mulai  dikem- bangkan.  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya (PLTS) adalah sistem yang mampu mengkon- versi  eneri  radiasi  cahaya  matahari  menjadi energi listrik menggunakan modul semi kon- duktor fotovoltaik. Indonesia sendiri memili- ki potensi energi surya mencapai 4,8 kWh/m 2 tiap harinya dan saat ini hanya 0,08 % yang telah  dimanfaatkan.  Gedung  Jurusan  Teknik Politeknik  Negeri  Jember  adalah  salah  satu yang  telah  memanfaatkannya,  yang  terdiri dari PLTS off-grid sebesar 4 kWp dan on-grid sebesar  6  kWp.  Namun  semenjak  dibangun
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
pada tahun 2020, hanya sistem off-grid sebe- sar 4 kWp saja yang sudah dioperasikan hing- ga  saat  ini.  Usia  PLTS  yang  masih  terbilang baru menjadikan studi evaluasi PLTS off-grid di  Gedung  Jurusan  Teknik  Politeknik  Negeri Jember  perlu  dilakukan  untuk  mengetahui performa sistem PLTS, mengidentifikasi ken- dala, dan mengetahui optimasi yang dapat di- lakukan untuk meningkatkan performa PLTS terkait.
Penelitian serupa telah dilakukan, salah satu- nya pengkajian sistem kinerja PLTS Off-grid 1 kWp di STT PLN yang dilakukan oleh [1]. Pada penelitian tersebut rasio performansi sistem PLTS  dibandingkan  antara  sebelum  dan  se- sudah dilakukannya maintenance . Hasil pene- litian menunjukkan rasio performansi meng- alami kenaikan sebesar 27,51% setelah main- tenance .  Penurunan  rasio  performani  PLTS off-grid 1  kWp  di  STT  PLN  disebabkan  oleh jaringan kabel dan kondisi panel surya yang dipenuhi  debu  dan  kotoran.  Pada  penelitian [2]  dilakukan  studi  untuk  mengetahui  efi- siensi  dan  energi  optimum  yang  dihasillkan oleh panel surya di PLTS PT Indonesia Power Unit  Bisnis  Pembangkitan  Bali.  Berdasarkan penelitian  tersebut,  didapatkan  efisiensi  pa- nel  surya  sebesar  9,56%  dan  daya  keluaran optimum  sebesar  240  Watt  pada  bulan  No- vember  dan  Desember  2018.  Penelitian  [2] hanya terbatas pada efisiensi dan energi opti- mum yang dihasilkan oleh panel surya. [3] ju- ga melakukan analisa performansi berdasar- kan  standar  Internasional  IEC  61724  yang cukup lengkap terhadap PLTS “Syeikh Zayed” di Mauritania Afrika. Berdasarkan penelitian tersebut, hasil rata-rata radiasi matahari pa- da  PV  tertinggi  terjadi  pada  bulan  Oktober 2014  dan  April 2015  sebesar  7,12  kWh/m 2 . Menurut  penelitian  tersebut  rata-rata  para- meter nilai yang lain seperti array yield, final yield, dan reference yield mengalami kenaikan dan penurunan yang sama dengan radiasi ma- tahari selama studi karena saling berkaitan.
Pada  penelitian ini dilakukan  Studi  Evaluasi PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya) Off-
grid di  Gedung  Jurusan  Teknik  Politeknik Negeri Jember. Penelitian dilakukan mengacu pada panduan studi kelayakan PLTS Terpusat yang diterbitkan oleh Kementrian Energi dan Sumber  Daya  Mineral  serta  Standar  Inter- nasional IEC 61724 ( dalam [3]). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi performa sis- tem PLTS, kendala yang terjadi, dan optimasi yang  dapat  dilakukan  untuk  meningkatkan performa  PLTS Off-grid  di Gedung  Jurusan Teknik Politeknik Negeri Jember.

## 2. Metode
Penelitian  ini  dilakukan  di  Gedung  Jurusan Teknik  Politeknik  Negeri  Jember  yang terle- tak  pada  titik  koordinat – 8,1580697  LS  dan 113,7228278 BT dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya berkapasitas 10 kWp yang ter- diri dari 4 kWp PLTS off-grid dan 6 kWp PLTS on-grid di bagian atapnya. Studi evaluasi dil- akukan pada 4 kWp PLTS Off-grid yang sudah beroperasi  namun  belum  sepenuhnya  digu- nakan. PLTS Off-grid di Gedung Jurusan Tek- nik Politeknik Negeri Jember tersusun dari 12 modul surya yang disusun secara seri paralel dengan total kapasitas 4 kWp. Rangkaian mo- dul surya yang terinstal menghadap ke utara dengan kemiringan 13 o . Untuk memantau ke- adaan  sistem,  digunakan  sistem monitoring berbasis  IoT  ( Internet  of  Things) meng- gunakan  “ Growatt  shine  Wifi-F ”  yang  terhu - bung dengan inverter.
Pengujian dilakukan selama 3 hari mulai pu- kul 09.00 – 14.30 dengan interval waktu pe- ngambilan data selama 30 menit. Penentuan waktu  pengambilan  dilakukan  berdasarkan Peak Sun Hour lokasi site yang dapat diukur menggunakan Persamaan (1) [4]. Energi ira- diasi rata-rata matahari pada permukaan lo- kasi dalam 1 hari didapatkan melalui data GHI melalui  laman  globalsolaratlas.info  seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Gambar Data GHI Lokasi Site pada Laman globalsolaratlas.info.
𝑃𝑆𝐻 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑚𝑎𝑡𝑎ℎ𝑎𝑟𝑖 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 1 𝑘𝑊/𝑚 2 (1)
Sehingga didapatkan nilai PSH sebagai berikut:
𝑃𝑆𝐻 = 5,151 𝑘𝑊ℎ/ 𝑚 2
1 𝑘𝑊/𝑚 2 =  5,15 ℎ𝑜𝑢𝑟
Dikarenakan interval pengambilan data yang digunakan adalah 30 menit, maka untuk me- mudahkan pengambilan data PSH dibulatkan ke atas menjadi 5,5 jam. Sehingga, data diam- bil  mulai  pukul  09.00 – 14.30  WIB.  Adapun data  yang  diukur  adalah  energi output DC (Edc), Energi Output AC (Eac), Reference Yield (Yr), Array Yield (Ya), Final Yield (Yf), efisiensi modul  surya,  inverter,  baterai,  SCC,  dan  sis- tem,  Rasio  Performansi,  dan  kehilangan  en- ergi pada sistem dan array . Selama pengujian, PLTS  dihubungkan  dengan  lampu  800  Watt sebagai beban. Data-data yang digunakan un- tuk menguji performa PLTS didapatkan lang- sung  dari  sistem monitoring yang terpasang pada  sistem,  yaitu  inverter hybrid merk Growatt  tipe  SPF  5000  TL  HVM-P  yang  ter- hubung  dengan  jaringan  WiFi  melalui  Gro- watt  Shine  Wifi-F.  Adapun  data  lain  seperti iradiasi matahari, kecepatan angin, dan tem- peratur  permukaan  modul  surya  diukur menggunakan alat ukur terpisah yang mam- pu merekam data.
A. Energi Output yang Dihasilkan Oleh Panel Surya (E dc )
Panel surya menghasilkan arus DC, sehingga total nilai harian energi output DC (E dc ) ada- lah:
E dc = P dc × T (kWh) (2)
Nilai P dc dapat dicari menggunakan rumus:
P dc = V dc ×   I dc (kW) (3)

## B. Energi  Output  yang  Diumpankan  ke Jaringan utilitas (Eac)
Energi  yang  dibangkitkan  oleh  sistem  panel surya (E ac ) merupakan besar energi dari out- put inverter. Nilai E ac dapat dicari dengan me- ngalikan daya AC dikalikan dengan PSH. Ada- pun rumus yang dapat digunakan untuk men- cari  total  nilai  harian  E ac menurut  [3]  di- tunjukkan pada persamaan (4)
E ac = P ac × 𝑇 (kWh) (4)
Nilai  P ac dapat  dicari  menggunakan  Persa- maan (5)
𝑃 𝑎𝑐 = 𝑉 𝑎𝑐 ×   𝐼 𝑎𝑐 (Watt) (5)
C. Reference Yield (Y r )
Hasil acuan atau reference yield yang juga se- but sebagai reference efficiency (Y r ) merupa- kan  rasio  total  radiasi  H t (kWh/m 2 )  yang diterima oleh permukaan panel surya dengan
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
acuan iradiasi G 0 (1 kWh/m 2 ). Ini menggam- barkan bahwa jumlah waktu selama iluminasi sama dengan acuan. Y r mendefinisikan sum- ber daya surya dari sistem PV. Menurut [3], Y r dapat dicari menggunakan persamaan:
𝑌 𝑟 = 𝐻 𝑡 𝐺 0 (6)

## D. Array Yield (Ya)
Array yield (Y a ) merupakan rasio antara total energi  yang  dihasilkan  panel  surya  (E dc ) dengan total  daya  terinstal dari  panel  surya efisiensi harian dari bidang PV (Y a ) dapat di- hitung menggunakan persamaan (7) [3]:
𝑌 𝑎 =
𝐸 𝑑𝑐 𝑃 𝑃𝑉(𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑)
(7)
E. Final Yield (Yf) Efisiensi akhir (Y f ) berhubungan dengan total energi  yang  dihasilkan  oleh  sistem  PV  (E ac ) dibagi  total  daya  yang  terinstal  dari  panel surya.  Nilai  Y f berdasarkan  [3]  dapat  dicari menggunakan persamaan (8).
𝑌 𝑓 = 𝐸 𝑎𝑐 𝑃 𝑃𝑉(𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑)
(8)

## F. Efisiensi Modul Surya
Energi  efisiensi  dari  modul  surya  ( η PV ) merepresentasikan  energi  efektif  yang  di- hasilkan  oleh  modul  surya  dengan  radiasi yang  tersedia  [3].  Efisiensi  modul  surya  di- nyatakan dengan rasio energi output array PV dengan  energi input- nya  [5].  Untuk  menghi- tung efisiensi modul surya per harinya, dapat digunakan persamaan (9) [3]:
𝜂 𝑃𝑉 = 𝐸 𝑑𝑐 𝐺 × 𝐴 𝑚 × 100 (9)

## G. Efisiensi Inverter (ηinv)
Efisiensi inverter diharapkan lebih tinggi da- ripada  efisiensi  modul  dan  sistem.  Efisiensi inverter  juga  disebut  sebgaai  efisiensi  kon- versi  yang  dinyatakan  sebagai  rasio  antara daya AC yang dihasilkan oleh inverter dengan daya  DC  yang  dihasilkan  oleh  sistem  panel surya  [3].  Untuk  mencari  efisiensi  inverter, dapat digunakan persamaan (10).
𝜂 𝑖𝑛𝑣 = 𝑃 𝑎𝑐 𝑃 𝑑𝑐 × 100 (10)

## H. Efisiensi  Solar  Charge  Controller
( 𝜼 𝑺𝑪𝑪 )
Efisiensi SCC ( Solar Charge Controller ) meru- pakan  rasio  perbandingan  daya  baterai dengan daya. Semakin efisien suatu SCC maka semakin  baik  kemampuannya  untuk  mem- batasi arus dan tegangan listrik yang menuju atau  keluar  baterai  sesuai  dengan  sistem PLTS yang terinstal. Efisiensi SCC dapat dihi- tung menggunakan persamaan (11) [6].
𝜂 𝑆𝐶𝐶 = 𝑃 𝐴ℎ 𝑃 𝑃𝑉 −× 100 (11)

## I. Rasio Performansi
Kualitas  suatu  sistem  PLTS  dapat  diukur dengan  rasio  performansi  ( Performance  Ra- tio ). Performance Ratio (PR) umumnya dinya- takan  dalam  persentase  yang  menunjukkan rugi  total  pada  sistem  ketika  mengkonversi arus DC menjadi AC. Apabila nilai PR sistem berkisar antara 70 – 90 %, maka sistem dapat dinyatakan  layak  [5].  PR  dapat  diketahui menggunakan persamaan (12).
𝑃𝑅 = 𝑌 𝑓 𝑌 𝑟 × 100 (12)

## J. Kehilangan Energi Sistem
Kerugian energi sistem disebabkan oleh kerja konversi inverter DC menjadi AC, yang diten- tukan  oleh  perbedaan  antara  hasil array PV ( array yield ) dan hasil akhir ( final yield ) [3]. Kerugian  energi  sistem  dapat  dicari menggunakan persamaan (13).
𝐿 𝑠 = 𝑌 𝑎 − 𝑌 𝑓 (12)

## K. Kehilangan Energi Array PV
Kehilangan  energi array PV  merupakan perbedaan antara reference yield (Y r ) dengan array  yield (Y a ).  Kehilangan  energi array di- asumsikan mewakili  kerugian yang disebab- kan  oleh  suhu  modul  surya,  kabel, shading , debu, dan hal lain yang dapat menyebabkan penurunan kinerja array PV [3]. Untuk meng- hitung  kehilangan  energi array PV dapat  di- gunakan persamaan (14).
𝐿 𝑃𝑉 = 𝑌 𝑟 − 𝑌 𝑎 (13)

## 3. Hasil & Pembahasan

## A. Kondisi Lapangan
Lokasi site yang terletak pada gedung dengan ketinggian  22  m  dengan  bantuk site seperti yang ditunjukkan pada  Gambar 2. Berdasar- kan  gambar  tersebut,  hanya  digunakan  12 modul  surya off-grid dari  28  modul  surya
yang dipasang karena 14 sisanya adalah un- tuk  sistem on-grid .  Lokasi site yang  berada pada ketinggian 22 m di atas gedung 5 lantai memungkinkan modul surya untuk terhindar dari  resiko shading . Shading atau  bayangan yang  menutupi permukaan  modul  surya  da- pat  mengakibatkan  penurunan  daya  output yang  signifikan  [7].  Berdasarkan  studi  yang dilakukan  oleh  Rahman et  al (2012),  debu yang  mengotori  panel  selama  satu  bulan mampu  mengurangi  efisiensi  sistem  hingga 35%.  Oleh  karena  itu,  pembersihan  modul surya secara berkala perlu dilakukan.

## Gambar 2. Gambar Dimensi Lokasi Site
Berdasarkan observasi yang telah dilakukan, konstruksi  yang  digunakan  sebagai  pondasi modul surya pada PLTS adalah lantai dak be- ton. Dak beton merupakan struktur konstruk- si  yang  terbuat  dari  bahan  beton  bertulang [8].  Penggunaan  dak  beton  sebagai  lahan yang  digunakan  pada  PLTS  sangat  mengun- tungkan  karena  ketahanannya terhadap api, berbagai  cuaca,  dan  biaya  perawatan  yang tergolong mudah dan murah. Karena sifat dak beton yang kedap air, lokasi berdirinya PLTS dilengkapi dengan drainase untuk mengalir- kan  air  hujan  berlebih  agar  tidak  meng- genangi lokasi PLTS.
Lokasi  PLTS Gedung  Jurusan  Teknik  Poli- teknik  Negeri  Jember  berada  di  Kabupaten Jember,  Jawa  Timur  yang  berada  di  sebelah
selatan  garis  khatulistiwa.  Karena  berada  di sebelah  selatan  garis  khatulistiwa,  idealnya modul  surya  diarahkan  menghadap  kearah utara  agar  tidak  terhalang  bayangan.  Ber- dasarkan  Gambar  2,  panel  surya  yang terpasang di Gedung Jurusan Teknik Politek- nik  Negeri  Jember  berorientasi  ke  utara  de- ngan  sudut  kemiringan  sebesar  13 o meng- hadap  ke  arah  utara.  Padahal,  sudut  ke- miringan  modul  surya  di  Indonesia  secara umum berkisar antara 6 – 11 o sesuai dengan letak geografis Indonesia, yaitu pada 6 o LU – 11 o LS.  Ketidaksesuaian  besar  sudut  kemi- ringan  ini  dapat  menyebabkan  kurang  opti- malnya penerimaan sinar matahari sehingga energi  yang  dihasilkan  juga  kurang  optimal. Sepanjang tahun, matahari seolah-olah berge- rak ke utara dan selatan di daerah sekitar ga-
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
ris  khatulistiwa  yang  menyebabkan  terja- dinya perubahan musim. Sebagai dampak da- ri gerak semu tahunan matahari, penerimaan sinar  matahari pada  modul  surya  sepanjang tahun juga mengalami perubahan. Untuk me- maksimalkan penerimaan sinar matahari, pe- nyesuaian sudut kemiringan optimum dapat dilakukan secara berkala. Berdasarkan pene- litian  yang  telah  dilakukan  [9],  penyesuaian sudut  kemiringan  optimum  yang  dilakukan secara  berkala  dapat  meningkatkan  peneri- maan  energi  matahari  sekitar  7,74  %  di- bandingkan dengan sudut miring tetap.

## B. Kondisi Lingkungan
Kondisi  lingkungan  seperti  cuaca,  lokasi  ba- ngunan  sekitar,  dan  kecepatan  angin  mem- iliki  pengaruh  yang  besar  terhadap  kinerja PLTS.  Ketika  kondisi  cuaca  berawan,  inten- sitas  cahaya  matahari  yang  seharusnya diterima oleh modul surya tidak maksimal ka- rena  tertutup  awan.  Begitu  pula  dengan bangunan atau benda yang ada di sekitar lo- kasi  PLTS.  Matahari  tidak  hanya  meng-
hasilkan  energi  cahaya,  namun  juga  energi panas. Energi panas yang dihasilkan matahari cenderung  bersifat  merugikan  terhadap  ki- nerja modul surya. Pada penelitian ini, diukur iradiasi matahari, kecepatan angin yang me- ngenai permukaan modul surya, dan tempe- ratur modul surya.
Grafik Iradiasi Matahari Terhadap Waktu se- lama penelitian ditunjukkan pada Gambar 3. Pada pukul 11.00 nilai iradiasi matahari yang diterima mengalami penurunan yang drastis dengan  nilai  yang  berkisar  antara  324,2 – 384,1 W/m 2 dan rata-rata 380,1 W/m 2 . Pada interval waktu selanjutnya, yaitu pada pukul 11.30  WIB  nilai  iradiasi  matahari  kembali mengalami kenaikan. Besar nilai iradiasi ma- tahari  sangat  dipengaruhi  oleh  cuaca.  Pen- gujian  dilakukan  ketika  cuaca  sebagian  be- rawan  tidak  sepenuhnya  cerah.  Awan  yang terus  bergerak  menghalangi  sinar  matahari sehingga iradiasi matahari pada modul surya tidak maksimal.

## Gambar 3. Grafik Iradiasi Matahari Terhadap Waktu
Visualisasi  perubahan  Temperatur  Permu- kaan Modul Surya terhadap waktu ditunjuk- kan  pada  Gambar  3.  Rata-rata  temperatur permukaan pada modul surya berkisar antara 30,5 – 32,8 o C. Padahal, agar dapat bekerja se- cara optimal temperatur yang baik adalah 25 o C.  setiap  10 o C  kenaikan  temperatur  sel surya, mampu menurunkan energi yang diha-
silkan  hingga  dua  kali  lipat  [10].    Kenaikan Temperatur  pada  modul  surya  disebabkan oleh  suhu  lingkungan  dan  bahan  dasar  dari panel surya itu sendiri yang merupakan sili- con  sehingga  mampu  menyerap  energi  ca- haya sekaligus energi panas dari radiasi ma-
tahari [11]. Untuk mengatasi hal ini, dapat dil- akukan optimasi seperti sistem pembuangan panas atau pendingin pada modul surya.
Kecepatan  angin  rata-rata  selama  pengujian ditunjukan pada Gambar 4. Kecepatan angin berkisar dari 0 – 2,7 m/s. Lokasi PLTS yang berada pada atap gedung dengan ketinggian 22 m memungkinkan untuk mendapatkan an- gin dengan kecepatan lebih tinggi dibanding PLTS  tipe ground  mounted yang  berada  di atas tanah. Angin yang mengenai modul surya mampu  berperan  sebagai  pendingin  modul
surya alami, namun pengaruh kecepatan an- gin  terhadap  efisiensi  panel  surya  ternyata hanya  sekitar  2,81  %  dan  sisa  97,19  %  di- pengaruhi oleh faktor lain seperti iradiasi ma- tahari, kemiringan, dan lain sebagainya [12]. Sehingga,  untuk  mendinginkan  modul  surya demi  meningkatkan  kinerjanya,  mengandal- kan angin alami saja tidak cukup. Puncak dari masing-masing parameter tidak terjadi pada waktu  yang  sama  karena  angin  tidak  selalu berhembus  lebih  kencang  ketika  cuaca  se- dang berawan, begitu pula sebaliknya.
Gambar 4. Grafik Temperatur Permukaan Modul Surya Terhadap Waktu

## C. Daya yang Dihasilkan
Daya  yang  dibangkitkan  oleh  modul  surya erat kaitannya dengan iradiasi matahari yang diterima  oleh  modul surya.  semakin  berlim- pah  sumber  energi  (iradiasi  matahari)  yang diterima,  maka  semakin  besar  pula  potensi energi  surya  yang  akan  dibangkitkan.  Pen- gujian  dilakukan  mulai  pukul  09.00 – 14.30 WIB dengan 3 kali pengulangan yang dilaku- kan selama 3 hari. Beban yang digunakan da- lam pengujian ini adalah 2 lampu halogen 400 Watt  dan  SOC  baterai  100%  pada  hari  pen- gujian. Daya yang diukur pada penelitian ini
adalah daya dan energi yang dihasilkan oleh Modul  surya  (Pdc),  serta  daya  dan  energi yang dihasilkan oleh inverter (Pac). Gambar 5 menunjukkan  grafik  daya  output  yang  di- hasilkan oleh modul surya. Nilai Pdc bergan- tung  pada  beban  dan  iradiasi  yang  diterima oleh modul surya. Rata-rata Pdc selama peng- ujian berkisar antara 611 – 997 W. Perubahan nilai  Pdc  sangat  dipengaruhi  oleh  kondisi lingkungan,  utamanya  iradiasi  matahari  se- bagai  sumber  daya  utama  yang  digunakan oleh modul surya.
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
Gambar 5. Grafik Daya Output Modul Surya terhadap Waktu
Grafik  daya  output  yang  dihasilkan  oleh  in- verter ditunjukkan pada Gambar 6. Berdasar- kan grafik, nilai Pac  bergantung pada beban yang digunakan.  Berdasarkan Gambar 6, nilai Pac relatif stabil berkisar antara 795 – 799 W dengan rata-rata nilai Pac sebesar 796,86 W. Energi  output  yang  dihasilkan  oleh  inverter
(Eac) ditunjukkan pada  Gambar 7.  Nilai  Edc dan Eac dihitung menggunakan Pers. (4) dan Pers. (5). Berdasarkan gambar tersebut, nilai Edc tertinggi terdapat pada hari ke 3 sedang- kan  nilai  Eac  relatif  sama  selama  pengujian yaitu berkisar antara 4,38 – 4,39 kWh.
Gambar 6. Grafik Daya Output Modul Surya terhadap Waktu

## Gambar 7. Grafik Energi Output terhadap Waktu
Grafik  nilai Reference  Yield (Yr), Array  Yield (Ya),  dan Final  Yield (Yf)  ditunjukkan  pada Gambar 8. Parameter yang dipengaruhi oleh iradiasi matahari dalam hal ini adalah Yr dan Ya.  Selama  penelitian,  cuaca  pada  hari  ke-3 paling  cerah  dibandingkan  hari  pengujian yang lain, sehingga menyebabkan nilai Yr dan
Ya yang lebih tinggi pula dibandingkan pada hari pengujian yang lain. Nilai Yf selama pen- gujian  berdasarkan  grafik  bernilai  sama  ka- rena beban yang digunakan selama pengujian relatif stabil.
Gambar 8. Grafik Efisiensi PV, Inverter, dan SCC terhadap Waktu

## D. Efisiensi Sistem
Efisiensi sistem suatu PLTS bergantung pada keseimbangan sistem yang erdiri dari modul surya, inverter, baterai, dan Solar Charge Con- troller (SCC).  Grafik  efisiensi  modul  surya (η scc ), inverter ( η inv ), dan SCC (η scc ) terhadap waktu ditunjukkan pada  Gambar 8. efisiensi modul surya tertinggi terjadi pada hari ke 3 yaitu sebesar 54% dengan rata-rata efisiensi
modul surya sebesar 43%. η PV merepresenta- sikan  energi  efektif  yang  dihasilkan  oleh modul  surya  dengan  radiasi  yang  tersedia. Berdasarkan grafik, η inv rata-rata cukup tinggi yaitu  sebesar  92%  sedangkan  η scc rara-rata adalah  95%  dimana,  hal  ini  merupakan  hal yang  bagus.  Baterai  yang  digunakan  pada PLTS  mampu  menyalakan  beban  berupa lampu  halogen  800  W  dari  pukul  17.00 – 05.00  WIB  tanpa  bantuan  energi  dari  panel surya. Lampu yang digunakan sebagai beban
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
mati  pada  pukul  05.00  ketika  SOC  baterai mencapai  10%  dan  lampu  kembali  menyala ketika SOC baterai yang tertera pada sistem monitoring mencapai 100% pada siang hari.

## E. Rasio Performansi
Rasio  performansi  atau Performance  Ratio (PR)  merupakan  parameter  yang  digunakan untuk menentukan kualitas sistem PLTS. Ber- dasarkan grafik nilai PR pada Gambar 9, Nilai PR  berkisar  antara  27 – 54  %  dengan  rata- rata  nilai  PR  sebesar  44%.  Padahal,  untuk dapat  dinyatakan  layak  nilai  PR  harus  ber- kisar antara 70 – 90 %. Berdasarkan analisa
yang telah dilakukan, sistem PLTS Off-grid di Gedung  Jurusan  Teknik  Politeknik  Negeri Jember perlu dilakukan investigasi lebih lan- jut  karena  rasio  performansi  yang  rendah. Berdasarkan  Gambar  9,  nilai  PR  sangatlah rendah  yaitu  27%.  Hal  ini  dikarenakan  oleh nilai  Yf  yang  relatif  sama  seperti  hari  sebe- lumnya namun nilai Yr lebih tinggi pada saat pengujian  hari  ke-3  jika  dibandingkan  pen- gujian  di  hari  lainnya.  Nilai  rata-rata  inten- sitas  iradiasi  matahari  pada  pengujian  hari ke-3  relatif  lebih  tinggi  daripada  hari  yang lain  menyebabkan  nilai  Yr  lebih  tinggi  pula dibandingkan hari yang lain.
Gambar 9. Grafik Rasio Performansi PLTS terhadap Waktu
Gambar 10. Grafik Kehilangan Energi pada Sistem terhadap Waktu

## F. Kehilangan Energi
Kehilangan  energi  pada  sistem  merupakan kerugian  yang  terjadi  ketika  konversi  in- verter  dari  AC  menjadi  AC.  Gambar  10  me- nunjukkan  grafik  kehilangan  energi  sistem
dan Gambar 11 menunjukkan grafik kehilang- an energi pada PV. Berdasarkan grafik terse- but,  rata-rata  kehilangan  energi  pada  PV dengan rata-rata sebesar1,58 kWh/kWp cen- derung  lebih  tinggi  daripada  kehilangan  en- ergi  pada  sistem  dengan  rata-rata  sebesar
0,09  kWh/kWp.  Hal  ini  sesuai  dengan penelitian yang dilakukan oleh [3] bahwa ke- hilangan  energi  pada  PV  cenderung  lebih
tinggi  daripada  kehilangan  energi  pada  sis- tem.
Gambar 11. Grafik Kehilangan Energi pada PV terhadap Waktu

## 4. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, PLTS Off-grid di   Gedung Jurusan Teknik Poli- teknik Negeri Jember memliliki nilai efisiensi PV 43%, efisiensi inverter 92%, efisiensi SCC 95% dan Rasio Performansi 44%. Kinerja in- verter  dan  SCC  dapat  disimpulkan  baik  ka- rena  nilai  efisiensinya  yang  tinggi,  namun nilai  efisiensi  PV  dan  rasio  performansinya rendah.
Selama proses pengujian tidak didapati ken- dala  yang  fatal  dan  kondisi  fisik  komponen secara  keseluruhan  baik.  Namun,  semenjak dibangun pada Desember 2020 belum pernah dilakukan cleaning dan maintenance pada modul surya karena belum beroperasi secara efektif,  sehingga  modul  surya  berdebu  dan kotor.  Perangkat  monitoring  yang  ada  pada PLTS  juga  kurang  lengkap,  tidak  ada  ane- mometer dan pyranometer yang terintegrasi dengan sistem PLTS secara langsung.
Optimasi  yang  dapat  dilakukan  diantaranya adalah kegiatan maintenance seperti cleaning secara berkala, penambahan perangkat moni- toring seperti pyranometer yang terintegrasi dengan  sistem  PLTS  secara  langsung  untuk memudahkan pemantauan sistem. Untuk me- ningkatkan  efisiensi  modul  surya,  dapat  dil- akukan  penambahan  alat  untuk  membuang panas pada modul atau sistem pendinginan.

## Daftar Pustaka
[1] Koerniawan,  T.,  dan  Hasanah,  A.  W. “Kajian  Sistem  Kinerja  PLTS  Off -grid 1 kWp  di  STT- PLN”  Jurnal  Energi  dan Kelistrikan, 10 (1), 38 – 44. 2018
[2] Fibrina,  I.  K.  R.  F.,  Kusuma,  I.  G.  B.  W.,
dan Adnyana, I. W. B. “Pengujian Kinerja
Panel Surya Pembangkit Listrik Tenaga Surya di PT Indonesia Power Unit Bisnis
Pembangkitan  Bali”  Jurnal  METTEK
Volume 5 (2), 105 – 109. 2019.
[3] Jed,  M.  E.  H.,  Ihaddadene,  R.,  Ihad- dadene, N., Sidi, C. E. E., and Bah, M. E. “Performance analysis of 954,809 kWp PV  array  of  Sheikh  Zayed  solar  power plant  (Nouakchott,  Mauritania).”  Re- newable Energy Focus, 32, 45-54. 2020.
[4] Sari, T. T. “Studi Perencanaan Pembang- kit Listrik Tenaga Surya On Grid di Sau- mata  Suites  Apartment  Alam  Sutera (Tangerang  Selatan).”  Skripsi.  Institut Teknologi PLN. 2021.
[5] Yadav, S. K., and Bajpai, U. “Performance evaluation  of  a      solar  photovoltaic power plant in Northern India.” Energy for  Sustainable  Development,  43,  130- 138. 2018.
[6] Nugraha,  A.  “Analisis  Perbandingan Efisiensi dan Karakteristik Solar Charge Controller (SCC) Tipe PWM dan MPPT." Skripsi. Institut Teknologi PLN. 2020. [7] Al-Chaderchi, M., Sopian, K., Salameh, T., Zhang,  D.,  & Alghoul,  M. A.  “Enhancing
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 Hari ke-1 Hari ke-2 Hari ke-3 K ehi lng an E ner gi P V (kW h/ kW p) Waktu
Indonesian Journal of Energy and Mineral (2022) Vol. 2 No. 2 https://doi.org/10.53026/IJoEM/2022/2.2/1017
the performance of PV panel undergo- ing shading effects.” International Jour- nal of Power Electronics and Drive Sys- tems, 9(4), 1937. 2018.
[8] Sary, R. K., dan Jaya, M. A. “Kajian Keru- sakan  Beton  pada  Atap  Dak  Rumah Tinggal.” Arsir, 5(2), 177 -185. 2021.
[9] Pandria, T. A., & Mukhlizar, M. “Penen- tuan  Kemiringan  Sudut  Optimal  Panel Surya.” Jurnal Optimalisasi, 3(5). 2018.
[10]  Yuliananda, S., Sarya, G., & Hastijanti, R. R. “Pengaruh Perubahan Intensitas Ma- tahari  terhadap  Daya  Keluaran  Panel Surya. ”  JPM17:  Jurnal  Pengabdian
Masyarakat, 1(02). 2015.
[11] Khwee, K. H. “Pengaruh temperatur ter- hadap kapasitas daya panel surya (Studi Kasus:  Pontianak).”  ELKHA,  Jurnal Teknik Elektro, 5(2). 2013.
[12]  Dahliya, D., Samsurizal, S. dan Pasra, N. “Efisiensi  Pa nel  Surya  Kapasitas  100 Wp  Akibat  Pengaruh  Suhu  Dan  Ke- cepatan  Angin”.  SUTET,  11(2),  pp.71 - 80. 2021.
Daftar Simbol
A :Luas permukaan, m 2 T in :Temperatur masuk, K  termal :Tegangan thermal , Pa
 :Viskositas,  Ns/m
 :Massa jenis, Kg/m 3 T : waktu 𝑃 𝑑𝑐 : daya DC yang dihasilkan. L PV : Losses atau kerugian energi array (kWh/kWp) Y a : array yield (kWh/kWp) Y f : final yield (kWh/kWp) L a : Losses atau kerugian energi (kWh/kWp) Y a : array yield (kWh/kWp) Y f : final yield (kWh/kWp) PR       : rasio performansi (%) Y f : final yield (kWh/kWp) Y r : reference yield (kWh/kWp) 𝜂 𝑆𝐶𝐶 : efisiensi Solar Charge Controller 𝑃 𝐴ℎ : Daya baterai 𝑃 𝑃𝑉 : Daya modul surya η inv : efisiensi inverter (%) P ac : daya inverter (W) P dc : daya array PV (W) 𝜂 𝑃𝑉 : efisiensi modul surya (%) 𝐸 𝑑𝑐 : energi keluaran array PV per hari (kWh)
𝐺 : radiasi matahari (Wh/m 2 )
𝐴 𝑚 : luas total modul surya (m 2 ) 𝑌 𝑓 : final yield (kWH/kWp/d) 𝐸 𝑎𝑐 : energi output yang dihasilkan PV (kWh) 𝑃 𝑃𝑉(𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑) : total daya modul yang terinstal (kWp) 𝑌 𝑟 : reference yield (kWh/m 2 /kWp) 𝐻 𝑡 : total iradiasi di bidang array (kWh/m 2 ) 𝐺 0 : iradiasi acuan (kW/m 2 ) 𝑉 𝑎𝑐 : Tegangan AC (volt)
𝐼 𝑎𝑐 : Arus AC (A) T : waktu 𝑃 𝑎𝑐 : daya AC yang dihasilkan.
V dc : Tegangan DC (volt) I dc : Arus DC (A)