http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.93
Anggorowati, A. A., Sitepu, R. Joewono, A. (2021) Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga  Surya Hybrid-Ongrid di Lahan Tandus Desa Curah Cottok. Buletin Profesi Insinyur 4(1) 013-017

## Penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Hybrid- Ongrid di Lahan Tandus Desa Curah Cottok
Implementasi  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Hybrid-Ongrid  9000  wp  5.5  kW  3  phase  bertujuan untuk  mendapatkan  cadangan  air  pada  lahan pertanian  produktif  di  lahan  tandus.  Pelaksanaan kegiatan  dilakukan  dari  hasil  diskusi  dengan perangkat desa Curah Cottok, masyarakat, serta hasil survei lokasi. Air tanah hasil pemompaan dipergunakan  mengairi  lahan  pertanian,  sewaktu musim  kemarau.  Cara  mendapatkan  air  adalah dengan  membuat  sumur  bor  sampai  kedalaman antara 40 hingga 50 meter. Air ditampung pada lokasi dataran  yang  tinggi  untuk  di  alirkan  ke  lahan pertanian  di  bawahnya.  Untuk  menggerakkan  sistem pemompaan  tersebut  digunakan  pembangkit  listrik energi  surya-hybrid  (On-Grid).  Alat  ini  akan mengubah  energi  sinar  matahari  dengan  panel  surya sebanyak 36 lembar. Setiap keping mampu menghasilkan  energi  sebesar  250Wp.  Serangkaian panel  surya  tersebut  diletakkan  di  dataran  yang mendapatkan  paparan  sinar  matahari  tegas.  Energi sinar  matahari  diubah  menjadi  energi  listrik,  secara langsung  (on-grid),  dengan  alat  inverter  pompa  on- grid,  dan  dikombinasikan  dengan  listrik  PLN/genset (hybrid).  Untuk  menggerakkan  sistem  pemompaan air  yang  terdiri  dari  pompa  celup  berdiameter  4  inci, daya  yang  dibutuhkan  5,5  Hp,  listrik  3  phase.  Hasil pemompaan  air  sampai  di  permukaan  sebanyak  10 liter  setiap  detiknya.  Untuk  keberlanjutan  alih teknologi  dan  pengembangannya,  masyarakat  desa dikenalkan dengan teknologi yang digunakan melalui kegiatan  pelatihan  pembangkit  tenaga  listrik  dari energi sinar matahari yang diaplikasikan pada pompa air sumur dalam.
Kata  kunci  : Pompa  kedalaman,  Tenaga  Surya  (on  grid)- Hybrid, lahan tandus, air tanah
Diajukan: 28 Desember 2020 Direvisi: 10 Februari 2021 Diterima: 3 Maret 2021 Dipublikasikan online: 10 Maret 2021

## Adriana Anteng Anggorowati
1 Rasional Sitepu 2 Andrew Joewono 3
1 Jurusan Teknik Kimia & Mahasiswa PSPPI, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
2 Jurusan Teknik Elektro & Program Studi Pendidikan Profesi Insinyur, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
3 Jurusan Teknik Elektro & Program Studi Pendidikan Profesi Insinyur, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
 andrew_sby@ukwms.ac.id.

## Pendahuluan
Penguatan  pangan  dan  energi  merupakan  suatu kepentingan  masyarakat  yang  utama  didalam  kehidupan ini.  Daerah  yang  ditinjau  untuk  diterapkannya  hasil penelitian  yang  sudah  pernah  dilaksanakan  adalah  desa Curah Cottok, kecamatan Kapongan, kabupaten Situbondo, Jawa  Timur.  Daerah  ini  merupakan  lahan  perkebunan mangga (tanaman buah batang keras), dengan kecenderungan daerah tandus dengan tanah padas, seperti terlihat  di  Gambar  1.  Berdasarkan  observasi  lapangan (wawancara  dengan  masyarakat  dan  kepala  desa),  daerah ini  hanya  dapat  dimanfaatkan  produktif  maksimal  pada waktu  musim  hujan.  Sedangkan,  pada  musim  kemarau tidak  dapat  di  manfaatkan  untuk  pertanian,  karena  lahan ini  merupakan  lahan  yang  kering  (dalam  satu  tahun,  4-5 bulan  musim  penghujan,  7-8  bulan  musim  kering).  Untuk lahan  perkebunan,  kebutuhan  air  didapat  dari  daerah dataran  yang  lebih  rendah,  diangkut  dan  digunakan  untuk menjaga kelembapannya membutuhkan biaya yang besar.
Gambar 1. Kondisi lahan desa Curah Cottok dan lokasi penempatan peralatan yang akan diterapkan
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.93
Beberapa  informasi/data  Desa  Curah  Cottok  sebagai berikut  :
Desa : Curah Cottok Kecamatan : Kapongan Kabupaten : Situbondo Provinsi : Jawa Timur Telp. : 085303380080 Demografi dan Jumlah Penduduk Miskin a. Jumlah penduduk
:  1580 Jiwa
b. Jumlah kepala keluarga :  565 KK
c. Jumlah warga miskin
:  338  KK  (Pendapatan  rata- rata  per  bulan  perkeluarga  antara  Rp.  200.000  s.d  Rp. 500.000,-)
d. Mata pencaharian masyarakat :
i. Petani :  27 % ii. Buruh tani :  40 % iii. PNS :  0.6 % iv. Peternak :  31 %
v. Home Industri :    1 %
vi. Pedagang Keliling :  0.3 %
vii. Pembantu Rumah Tangga :  0.3 % viii. Tukang Batu/kayu
:  0.8 % ix. Sopir,makelar,Tukang Becak  :  1.2 %
Permukaan  tanah  di  desa  ini  mempunyai  ketinggian rata-rata  antara  10  hingga  30  meter  di  atas  permukaan laut.  Peta  lokasi  Desa  Curah  Cottok  seperti  terlihat  dalam Gambar 2 (Cottok, 2017).
Perbandingan  musin  hujan  dan  kemarau  yaitu  4  bulan musim  hujan  dan  musim  kemarau  8  bulan,  dengan  rata- rata curah hujan 795 mm/tahun, suhu udara rata-rata 31 ◦ C. Desa  Curah  Cottok  memiliki  luas  247,890  Ha,  terdiri  dari dataran  rendah dengan luas  131,945 Ha  dan  dataran  yang lebih  tinggi  seluas  115,945  Ha,  dengan  rincian  wilayah terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Luas Wilayah menurut Penggunaan (Cottok, 2017)
No. Wilayah menurut Penggunaan Luas (Ha) 1 Pemukiman 32 2 Persawahan 82 3 Perkebunan 10,05 4 Kuburan 0,8 5 Pekarangan 5,655 6 Taman 0 7 Perkantoran 0,2 8 Lahan pemeliharaan ternak 5 9 Lahan usaha perikanan 0,1 10 Prasarana umum lainnya 115,945 Total luas 247,890
Mata  pencaharian  masyarakat  desa,  kebanyakan sebagai  petani,  buruh  tani  dan  bekerja  serabutan.
Masyarakat melakukan kegiatan bertani dimusim penghujan,  karena  lahan pertanian  dapat  profuktif  dengan adanya air yang memadai. Sewaktu musim kemarau, lahan menjadi  tidak  dapat  produktif  karena  kurangnya  air, sehingga  masyarakat  bekerja  sebagai  buruh  pada perkebunan  mangga,  penjaga  kebun  tanaman  kayu  (kayu jati,  sengon),  serta  bertugas  mencari  air  untuk  pengairan lahan  tersebut.  Dengan  kondisi  tersebut,  kesejahteraan warga  tidak bisa  meningkat dengan pemasukan  yang tidak dapat diprediksikan.
Desa  curah  cottok  merencanakan  pembuatan  embung (area  penyimpan  cadangan  air)  dari  air  di  kedalaman  yang terletak  di  dataran  tertinggi  di  desa  tersebut.  Lokasi disiapkan  di  lahan  tanah  desa,  serta  sudah  direncanakan dalam Rencana Pengembangan Jangka Menengah Desa.
Lokasi embung cadangan air ini terletak di daerah yang belum  teraliri  listrik  PLN.  Namun  karena  lokasi  ada  di dataran  tinggi  maka  mempunyai  keuntungan  mendapat paparan  sinar  matahari  yang  sangat  tegas,  sehingga menjadikan  ide  untuk  mendapatkan  cadangan  air  dengan memompa  air  yang  berada  di  kedalaman  dengan  sistem pembangkit  listrik  tenaga  surya  hybrid.  Ini  dapat dilaksanakan  untuk  mewujudkan  impian  masyarakat  desa tersebut  memiliki  cadangan  air  yang  cukup  untuk kebutuhan pertanian mereka.
Air  didapat  dengan  melakukan  pembuatan  sumur  bor hingga  kedalaman  40  meter  dan  memasukkan  pompa celup/submersibel  ke  dalam  sumur  bor  tersebut.  Energi listrik  yang  diperlukan  didapat  dari  konversi  energi  surya- hybrid (energi listrik dari sinar matahari dan dikombinasikan  dengan  energi  listrik  genset)  yang berteknologi dan bernilai ekonomis jangka panjang.
Teknologi peralatan yang diaplikasikan ini adalah luaran penelitian dengan kapasitas air hasil pemompaan 1 liter per detik (Joewono & Sitepu, 2016) .
Dalam  melaksanakan  kegiatan  ini,  generasi  muda  di desa  diikut  sertakan  pada  kegiatan  pelatihan  pembangkit listrik  energi  surya  dan  aplikasi  pompa  sumur  dalam, sehingga keberlanjutan kegiatan ini siap untuk dilaksanakan.  Dokumentasi  kegiatan  seperti  terlihat  pada Gambar  3.  Peralatan  teknologi  yang  digunakan,  dapat dioperasikan dengan mudah, serta meningkatkan pengetahuan  pengoperasian  dan  pemeliharaan,  sehingga tercipta  alih  teknologi,  ketrampilan  dalam  operasi  tenaga surya untuk pemompaan air.
Gambar 2. Peta Desa Curah Cottok
Gambar 3. Dokumentasi pelatihan pembangkit listrik tenaga matahari, diikuti generasi muda  desa curah Cottok,
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.93
Oleh  karena  itu,  kegiatan  penerapan  produk  teknologi tepat  guna  kepada  masyarakat  ini  dapat  dilaksanakan untuk memberikan solusi dan  harapan, terhadap permasalahan  masyarakat  dalam  memenuhi  kebutuhan cadangan  air  yang  akan  disimpan  di  embung  desa,  untuk melakukan kegiatan pertanian produktif sepanjang musim.
Dengan  adanya  kegiatan  ini,  semangat  dan  harapan masyarakat akan semakin kuat untuk bekerja menghasilkan produk pertanian yang bernilai ekonomis, dan mengakibatkan kesejahteraan masyarakat meningkat.
Prioritas  permasalahan  adalah  mendapatkan  cadangan air  untuk  memenuhi  kebutuhan  pertanian  disaat  musim kemarau, dengan tenaga surya hybrid.
Tujuan  dari  pelaksanaan  program  penerapan  teknologi tepat  guna  kepada  masyarakat  ini  dengan  alat  yang  dapat menyedot/memompa  air  dari  kedalaman  sumur  dalam, dengan  menggunakan  teknologi  tenaga  surya-hybrid  on- grid, dan  airnya  ditampung di  embung (penampungan  air), sehingga air tersebut dapat dialirkan secara gravitasi untuk sarana pertanian produktif.
Alat  yang  diciptakan  merupakan  teknologi  pengolahan energi terbarukan yang tidak memerlukan biaya operasional tinggi, sehingga penggunaan peralatan ini tidak membebani pendanaan dari masyarakat desa mitra. Secara jangka  panjang  mendukung  pelaksanaan  RPJMD  (Rencana Pengembangan  Jangka  Menengah  Desa),  untuk  membuat areal Agrowisata di lokasi penempatan peralatan.
Disamping untuk pertanian, sesuai dengan RPJMD desa mitra,  maka  dengan  adanya  alat  penyedot  air  ini,  maka rencana agrowisata yang dibuat oleh kelompok desa dalam menambah usaha dapat direalisasikan.

## Metode
Pelaksanaan kegiatan yang dilakukan yaitu, mengimplementasikan  pembangkit  listrik  tenaga  surya- hybrid  (ongrid)  untuk  menggerakkan  pompa  air  di kedalaman, dengan langkah berikut (Joewono dkk, 2017a): 1.    Kegiatan ini melibatkan pihak Universitas Katolik Widya Mandala  Surabaya  sebagai  tempat  utama  dalam merancang  peralatan  dan  menyiapkan  peralatan  yang akan diaplikasikan, mitra pemerintahan desa, dan ketua BUMDesnya, sebagai pemilik ide operasional dan lahan tempat peralatan diaplikasikan, serta warga desa, yang membantu  dalam  pelaksanaan  kegiatan  ini,  sehingga masyarakat  desa  dapat  secara  langsung  merasakan dampak positif dari peralatan yang terpasang.
2.   Kegiatan observasi diawali dengan wawancara masyarakat,  serta  penyesuaian  dengan  rencana pengembangan  desa,  yaitu  mencari  dan  mendapatkan air  sebagai  cadangan  untuk  digunakan  kegiatan pertanian produktif, yang ditempatkan didataran tinggi bukit desa.
Pembangkit listrik tenaga surya-hybrid unutk pemompaan  air  dikedalaman  ini  direalisasikan  dengan beberapa  tahapan.  Pada  tahap  perancangan,  disertai pengujian  fungsional  komponen/bagian  yang  dirancang. Diagram blok sistem alat, seperti pada Gambar 4.
Tahapan yang dilakukan meliputi (Joewono dkk, 2019): 1. Perancangan  sistem  Konversi  Energi  Listrik  dari  Panel Surya.
Perancangan  rangkaian  penghubungan  panel  surya 250Wp  dengan  pengatur  tegangan  yang  berfungsi menstabilkan  tegangan  listrik  DC  yang  dihasilkan  dari konversi  panel  surya.  Tegangan  listrik  DC  yang dihasilkan  dinaikkan  dengan  booster  tegangan,  dan dikonversikan menjadi tegangan listrik AC oleh inverter, dan  disalurkan  tegangan  listrik  AC  ke  switch  selektor hingga mampu mengendalikan pompa air celup/submersibel.
2. Perancangan sistem Pembanding Perancangan rangkaian pembanding berfungsi mendeteksi  energi  listrik  yang  akan  digunakan  pada sistem  kelistrikan  hybrid  ini,  jika  energi  listrik  dari sistem  panel  surya,  mampu  untuk  menggerakkan motor  pompa  air  celup/submersibel  tersebut,  maka selektor  akan  menghubungkan  sumber energi  listrik  ke motor pompa tersebut, apabila energi listrik dari sistem panel  surya  tidak  mampu,  maka  sumber  listrik  dari genset/PLN yang akan digunakan, sehingga pada sistem pembangkit  listrik  tenaga  surya  on-grid  hybrid  ini, mempunyai nilai efisiensi penggunaan sumber litrik dari PLN/genset.
3. Perancangan Rangkaian Pengendali Rangkaian pengendali, berfungsi mengendalikan sistem dalam memilih sumber-sumber energi listrik yang akan digunakan  dalam  mengefisiensikan  energi  listrik  yang digunakan.
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.93
4. Perancangan  Rangkaian  Inverter  Penggerak  Motor  AC Pompa Air Celup (Submersibel)
Rangkaian  inverter  pompa,  berfungsi  untuk  mengubah sumber  listrik  DC  dari  sistem  panel  surya,  menjadi sumber  listrik  AC,  sehingga  mampu  menggerakkan motor pompa air tersebut Realisasi peralatan yang dibuat, meliputi :
1. Pembuatan  housing  photovoltaic  luasan  per  paket  72 m 2 (36 keping, 250wp).
2. Pembuatan rangkaian regulator tegangan.
3. Pembuatan rangkaian komparator.
4. Pembuatan rangkaian controller dan selector energi.
5. Pengaturan  sistem  inverter  (konvesi  tegangan  DC  ke AC),  on  grid  untuk  menggerakan  pompa  air dikedalaman.
6. Mengaplikasikan  energi  listrik  yang  dihasilkan  dari pembangkit listrik tenaga surya hyrid, untuk menggerakkan  pompa  air  celup  /  submersibel,  dengan spesifikasi pompa celup/submersibel 4 inci 5.5Hp Teknologi  yang  diaplikasikan,  adalah  peralatan  yang terintegrasi  dalam  satu  operasi:  perangkat  panel  surya terdiri  36  lembar  dengan  kekuatan  250  Wp  perlembar, total  9000Wp,  perangkat  kontroler  tegangan  sistem  panel surya ongrid, dengan hasil maksimum 5,5kW 3 phase 380V, untuk  menggerakkan  pompa  air  dikedalaman  dengan kekuatan  5.5  Hp,  yang  akan  menghasilkan  air  10  liter  per detiknya.
Dengan langkah kerja sebagai berikut :
1.   Pembuatan  rancangan  konstruksi  panel  surya  dan sistem kendali, dilakukan di Kampus Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.
2.   Pembuatan  dan  pemasangan  infrastruktur  pendukung dilakukan di lokasi desa, yaitu membuat tempat sistem pengendali  peralatan  pembangkit  listrik  tenaga  energi surya-hybrid,  sumur  bor  sebagai  sumber  air,  dan embung tempat cadangan air.
3.   Setelah  pekerjaan  pendukung  tersebut  selesai,  maka peralatan dipasang di lokasi sekaligus dilakukan uji coba dengan  masyarakat  yang  sudah  dikenalkan  cara
melakukan  proses  operasi  dan  pemeliharaannya. (sebagai pendampingan proses alih teknologi)
4.   Proses  diseminasikan  kepada  masyarakat  dilakukan secara  paralel,  sewaktu  uji  coba  peralatan,  dan pendampingan  cara  pengoperasiannya  dan  dilakukan serah  terima  peralatan  kepada  pemerintahan  desa (mitra  kepala  desa),  sebagai  aset  desa  dari  hibah RISTEKDIKTI
5.   Monitoring  jarak  jauh  melalui  media  online  secara insidentil,  dan  mencari  pemecahan  masalah,  apabila terdapat masalah dalam pengoperasian peralatan.

## Hasil Kerja
Dari analisa situasi, permasalahan mitra dan rancangan yang  disesuaikan  dengan  kebutuhan  untuk  mencapai tujuan, maka dibuat Pembangkit Listrik Energi Surya-Hybrid (ongrid) Untuk menggerakkan pompa air celup/submersibel.  Sistem  ini  diterapkan  untuk  memompa air  sumur  bor  di  kedalaman,  40  meter  di  bawah  tanah, menggunakan  pompa  submersibel  4  inci,  daya  5.5  hp,  3 phase 380 V. Energi listrik yang dibutuhkan didapatkan dari konversi  energi  sinar  matahari  dikonversikan  menjadi energi  listrik,  menggunakan  panel  surya  250  wp  sebanyak 36  keping  (total  9000  wp).  Energi  listrik  yang  dihasilkan oleh  panel  surya  dikuatkan  dengan voltage  booster yang mendukung inverter  solar  water  pump secara  on-grid, sehingga  pompa  air  dapat  beroperasi.  Ketika  energi  listrik hasil  konversi  energi  sinar  matahari  sudah  memenuhi kebutuhan energinya, secara otomatis, sistem pompa akan beroperasi.  Gambar  konstruksi  peletakkan  panel  surya seperti terlihat di Gambar 5. Sedangkan hasil implementasinya  terlihat  pada  Gambar  6,  Gambar  7,  dan Gambar  8.  Gambar  6  memperlihatkan  peralatan  terpasan panel  surya  250  wp  sebanyak  36  lembar  atau  setara dengan  9000  wp.  Gambar  7  memperlihatkan  proses pemasangan peralatan yang melibatkan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro  Unika Widya Mandala  Surabaya.  Sedangkan Gambar 8 memperlihatkan keterlibatan organisasi Persatuan Insinyur Indonesia dalam kegiatan ini.
Gambar 5. Konstruksi Panel surya 250 wp, 36 lembar ( 9000 Wp)
http://dx.doi.org/10.20527/bpi.v4i2.93

## Kesimpulan
Perancangan  dan  implementasi  pembangkit  listrik dengan  panel  surya  250  Wp  sebanyak  36  lembar  di  desa Curah  Cottok,  Jawa  Timur  telah  dipaparkan.  Hasilnya peralatan yang diciptakan dan terpasang dapat menghasilkan  pemompaan  air,  10  liter  per  detik  dengan waktu  kerja  selama  6  jam,  sehingga  dalam  1  hari mendapatkan  air  216.000  liter,  dan  dapat  ditambahkan dengan energi listrik dari genset/PLN.
Kegiatan  tidak  hanya  terbatas  pada  instalasi,  tapi  juga pelatihan  kepada  masyarakat  khusunya  pemuda  setempat sehingga  kegiatan  pengoperasian  dan  pemeliharaan  dapat dilakukan langsung secara mandiri.

## Ucapan Terimakasih
Terima  kasih  pada  RISTEKDIKTI-Risbang  dengan  program PPTTG 2019, atas bantuan pendanaan kegiatan, Universitas Katolik  Widya  Mandala  Surabaya,  yang  memberikan dorongan dan bantuan sarana kegiatan, dan Pemerintahan desa  serta  masyarakat  Curah  Cottok,  yang  selalu bersemangat untuk memajukan daerahnya.

## Referensi
Cottok,  P.  d.  (2017). https://curahcottok.wordpress.com/ . Retrieved Desember 10, 2020, from https://curahcottok.wordpress.com/: https://curahcottok.wordpress.com/
Joewono,  A.,  &  Sitepu,  R.  (2016). LAPORAN  PENELITIAN HIBAH  BERSAING  dengan  judul  "  Perancangan Sistem  Elektrik  Tenaga  Hybrid  untuk  Pemfilteran Air  Tanah"  . Surabaya:  Universitas  Katolik  Widya Mandala Surabaya.
Joewono,  A.,  Sitepu,  R.,  &  Anteng,  A.  (2019). LAPORAN AKHIR PROGRAM PENERAPAN TEKNOLOGI TEPAT GUNA KEPADA MASYARAKAT  2019, dengan judul "Alat Pembangkit Listrik Energi Surya-Hybrid (ON- GRID)  Untuk  Pemompa  Air  Dikedalaman  Sebagai Pengairan  Lahan  Tandus  Di  Desa  Curah  Cottok, Kan Situbondo Jawa Timur. Surabaya: Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya.
Joewono,  A.,  Sitepu,  R.,  RA,  P.,  &  Pranjoto,  H.  (2017).  Alat Pemompa Air Di Kedalaman Dengan Energi Surya- Hybrid  Untuk  Pengairan  Lahan  Tandus  Di  Desa Curah  Cottok,  Kecamatan  Kapongan,  Kabupaten Situbondo,  Jawa Timur. Seminar  SENDIMAS  2017 (pp. B-16). Bandung: Universitas Kristen Maranatha.
Joewono,  A.,  Sitepu,  R.,  RA,  P.,  &  Pranjoto,  H.  (2017).
LAPORAN  AKHIR  PDPT  KE  MASYARAKAT  2017, dengan  judul  "Alat  Pemompa  Air  di  Kedalaman dengan  Energi  Surya-Hybrid  untuk  Pengairan Lahan  Tandus  di  Desa  Curah  Cottok,  Kec. KAPONGAN,  Kab.  SITUBONDO,  JAWA  TIMUR". Surabaya:  Universitas  Katolik  Widya  Mandala Surabaya.
Gambar 6. Tampak peralatan terpasang; panel surya 250 wp, 36 lembar ( 9000 Wp)
Gambar 7. Proses Pemasangan Peralatan (Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Unika Widya Mandala Surabaya, sebagai calon insinyur Indonesia
Gambar 8. Peranan Insinyur Indonesia dalam membangun masyarakat indonesia (latar belakang peralatan terimplementasi)