## S I L I T E K
ISSN 2808-5825 (Online)

## Jurnal Teknik
Vol. 03 No.02 Oktober 2023 Page : 60-67

## PERENCANAAN POMPA AIR TENAGA SURYA DI DESA PLOLI KECAMATAN KAO TELUK KABUPATEN HALMAHERA UTARA
Suparman 1 * , Muhammad Natsir Rahman 2 , Sunarto Nasrun 3
1 Program Studi Teknik Elektro Universitas Khairun, suparmanunkhair@gmail.com 2,3 Program Studi Teknik Elektro Universitas Khairun

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilakukan  bertujuan  untuk  merencanakan  secara  teknis  pompa  air  tenaga  surya  (PATS)  di  desa Ploli, Desa Ploli memiliki 53 rumah dan jumlah penduduk sebanyak 267 jiwa, aspek teknis dalam perancangan meliputi: menghitung total kebutuhan air, menghitung dimensi bak air, menghitung kebutuhan pompa air celup, menghitung  kebutuhan  inverter,  menghitung  kebutuhan  panel  surya.  Dari  hasil  penelitian  diperoleh  bahwa kebutuhan air bersih di Desa Ploli adalah 16 m3 /hari, Dimensi bak air 3m x 3m x 2m = 18 m3, Pompa air celup 300 Watt 1 Unit, Inverter 400 Watt 1 Unit dan panel surya sebanyak 7 lembar dengan kapasitas daya 410 wp.
Kata kunci : pompa air, panel surya inverter, ekonomis, energi
@2021 Penerbit : Fakultas Teknik Universitas Pasifik Morotai

## 1 PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Kebutuhan  listrik  semakin  hari  semakin  meningkat,  penyediaannya  hingga  saat  ini  masih  terbatas.  Kenaikan kebutuhan listrik diperkirakan tumbuh rata-rata 6,5% per tahun hingga tahun 2020. Konsumsi listrik yang begitu besar dapat berubah menjadi masalah bila dalam penyediaannya tidak seimbang dengan kebutuhan[1]. Matahari merupakan sumber energi yang potensial bagi kebutuhan manusia. Radiasi matahari yang sampai di permukaan bumi  mencapai  3  x  1024  joule/tahun.  Jumlah  energi  itu  setara  dengan  10.000  kali  konsumsi  energi  di  seluruh dunia  pada  saat  ini.  Di  Indonesia  hampir  seluruhnya  mendapatkan  sinar  matahari  secara  langsung  sepanjang tahun  dan  merupakan  sumber  energi  listrik  yang  sangat  potensial  dan  bersifat  terbarukan.  Pembangkit  listrik tenaga surya menyerap cahaya matahari melalui solar sel sebagai sumber energinya, kemudian di rubah menjadi energi  listrik  oleh  panel  surya.  Listrik  tenaga  surya  memiliki  kelebihan  yaitu  ramah  lingkungan  dan  sebagai salah  satu  energi  alternatif  untuk  menggantikan  listrik  yang  dihasilkan  dengan  penggunaan  bahan  bakar  fosil. Solar  Sel  mulai  digalakkan  pada  wilayah  terpencil  dan  pesisir,  energi  matahari  mulai  digunakan  dan dikonversikan  untuk  penerangan,  pertanian,  atau  juga  perikanan.  Pemanfaatan  energi  surya  merupakan komitmen nasional yang tertuang dalam buku Kebijakan Umum Bidang Energi[2].

## 2.1 Energi
Energi bisa diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja, atau daya yang diperlukan untuk melakukan berbagai macam proses kegiatan[3]. Energi berdasarkan  sumbernya dibagi menjadi : 1). Energi tak  terbarukan merupakan sumber energi yang tidak tersedia secara terus menerus, tidak  berkesinambungan, dan pada saatnya sumber  energi  tersebut  akan  habis.  2).  Energi  terbarukan  merupakan  energi  yang  bersumber  dari  alam  dan secara  berkesinambungan  dapat  terus  diproduksi  tanpa  harus  menunggu  waktu  jutaan  tahun  layaknya  energi berbasis fosil. Sumber alam yang dimaksud dapat berasal dari matahari, panas bumi, angin, air dan biomassa.

## 2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
PLTS dapat di desain dengan dua cara yaitu  : 1). PLTS dengan sistem Pemusatan Energi Surya menggunakan lensa atau cermin dan sistem pelacak untuk memfokuskan energi matahari dari luasan area tertentu ke satu titik. Panas  yang  terkonsentrasikan    lalu    digunakan  sebagai  sumber  panas  untuk  pembangkitan  listrik.  2).  PLTS dengan  sistem  modul  surya,  sejumlah  sel  surya  yang  dirangkai  secara  seri  dan  paralel,  untuk  meningkatkan tegangan dan arus yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban[4].
PLTS  mengubah  (konversi)  energi  elektromagnetik  dari  sinar  matahari  menjadi  energi  listrik.  Konversi  ini terjadi  pada  panel  surya  yang  terdiri  dari  sel-sel  surya.  Energi  listrik  yang  dihasilkan  PLTS  berbentuk  DC ( Direct  Current ).  Bentuk  DC  ini  bisa  dirubah  ke  bentuk  AC  dengan  menggunakan inverter .  PLTS  adalah pencatu daya yang dirancang untuk mencatu  kebutuhan listrik dari yang  kecil sampai dengan  yang besar, baik secara mandiri maupun hibrida[5].
PLTS  secara  garis  besar  terdiri  dari:  1).  Solar  Sel  merupakan  perangkat  yang  dapat  mengubah  energi  cahaya matahari  menjadi  energi  listrik  dengan  prinsip  efek photovoltaic .  Solar  Sel  tersusun  dari  dua  lapisan Semikonduktor  yang berbeda muatan. Lapisan bagian atas bermuatan negatif sedangkan  lapisan bagian bawah bermuatan positif. Bahan semikonduktor yang umum digunakan untuk Solar Sel adalah silikon. Ketika Solar Sel terkena  sinar  matahari,  partikel  foton  pada  matahari  menghantam  atom  semikonduktor  pada  sel  surya. Hantaman  ini,  menghasilkan  energi  yang  cukup  besar  untuk  memisahkan  elektron  dari  struktur  atomnya, sehingga  menjadi  elektron  yang  bergerak  bebas.  Adanya  perpindahan  elektron  inilah  yang  mengalirkan  arus dengan jumlah tertentu[6]. 2). Solar controller , 3). Baterai, 4). Inverter .)

## 2.3 Sumber Air
Air  yang  didistribusikan  dalam  sistem  penyediaan  air  bersih/minum  haruslah  memenuhi  baku  mutu  tertentu sebagai bahan baku untuk air bersih/minum. Air ini disebut air baku. Air baku diperoleh dari berbagai sumber air, antara lain adalah air permukaan, air hujan, air tanah dan mata air dan sumur air. Untuk menentukan sumber air baku mana yang dipakai perlu diperhatikan kualitas, kuantitas dan kontinuitas sumber air baku[7].
Gambar 2. Sumber Air Dangkal

## 3 METODE PENELITIAN

## 3.1 Metode Perancangan
Perancangan  yang  digunakan  dalam  penyusunan  penelitian  ini  adalah  metode  kuantitatif.  Metode  kuantitatif merupakan metode yang berisi tentang pengolahan data berupa angka. Di mana pada penyusunan penelitian ini akan  mengumpulkan  data  primer  dan  sekunder  kemudian  diolah  menggunakan  rumus  yang  berkaitan  dengan penelitian ini.
Komponen-komponen dalam metode kuantitatif adalah sebagai berikut:
a) Metode  pustaka  dilakukan  dengan  membaca  beberapa  referensi  atau  jurnal  yang  berkaitan  dengan penelitian yang akan dilakukan: 1). Jumlah total jumlah jiwa, 2). Jumlah rumah, 3). Total kebutuhan air, 4). Dimensi bak air, 5). Kapasitas inverter 6). Jumlah panel surya.
b) Analisis Data-data

## 3.2 Rancangan Alir Penelitian Perencanaan Pompa Air Tenaga Surya
Skema  perancangan  merupakan  sebuah  informasi  yang  menjelaskan  secara  garis  besar  tentang  konsep perancangan yang mulai dari tahap awal hingga akhir di uraikan secara rinci di bawah ini:

## 3.3 Perencanaan Teknis

## A. Menghitung Total Orang Di Desa
Untuk menghitung jumlah total orang di Desa Ploli maka dipakai rumus sebagai berikut Jumlah Total Orang = Jumlah Orang × Jumlah rumah.............................................................. (1)

## B. Menghitung Total kebutuhan air
Untuk menghitung total kebutuhan air di Desa Ploli maka dipakai rumus sebagai berikut :
Total Kebutuhan Air = Orang/Rumah × Liter/orang/hari = Liter/hari/rumah = Rumah × L/H/R = L/H = m3 /H  ................................................................................................... (2) C. Menghitung Dimensi Bak Air Volume bak (m3) = Panjang (m) × Lebar (m) ×Tinggi (m) = Panjang× Lebar × Tinggi = m3  ......................................................................................................... (3) D. Menghitung kebutuhan pompa air celup Pompa Air = ( L/menit) × (menit/jam) = L/jam = m3/jam  .................................................................................................... (4) Jika Volume air yang dipompa selama 5 jam maka: Volume air = L/jam × jam = Liter = m3   .......................................................................................................... (5) Volume Pompa Air = PA Liter/jam × Durasi Nyala Pompa Air = Liter/jam × jam = m3   ...........................................................................................................  (6) Banyaknya Pompa         = Rumah × Liter/Hari/Rumah Volume Pompa Air ............................................................................  (7)

## E. Menghitung Kebutuhan Inverter
P inv = P pompa ×1,1 eff inv = W  ......................................................................................................................... (8)

## F. Menghitung Kebutuhan Panel Surya
P pv = P inv ×1,1 eff pv = W
Banyaknya =
W Wp ..................................................................................................................................... (9)

## 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahapan  dalam  pembahasan  pada  studi  perencanaan  teknis  PATS  di  Desa  Ploli  Kecamatan  Kao  Teluk Kabupaten Halmahera Utara yaitu:

## 4.1. Perencanaan Teknis

## A. Tetapan Kebutuhan Air
Untuk mencari tetapan kebutuhan air dapat dilakukan dengan menggunakan data Badan Pusat Statistik (BPS). Dalam penelitian inibesarnya nilai kebutuhan air bersih rumah tangga tergantung dari kategori kota berdasarkan jumlah  penduduk  yang  dinyatakan  dalam  satuan  Liter/Orang/Hari  (L/O/H),  lihat  pada  Tabel  Kebutuhan  air bersih rumah tangga .

## Tabel 1. Kebutuhan Air Bersih Rumah Tangga Per Orang Per Hari
Kategori Kota Jumlah Penduduk Kebutuhan Air Bersih Semi Urban (Ibu Kota Kecamatan) 3.000 – 20. 000 60 - 90 Kota Kecil 20. 000 – 100.000 90 - 110 Kota Sedang 100.000 – 500.000 100 – 125 Kota Besar 500.000 – 1.000.000 120 – 150 Metropolitan >1.000.000 150 – 200 (Sumber: Dirjen Cipta Karya,DPU,2006)

## B. Menghitung Jumlah Orang Di Desa
Dari hasil observasi lapangan jumlah penduduk di Desa Persiapan Ploli sebanyak 267 jiwa, jumlah tersebut di bagi atas dua bagian yaitu dewasa dan anak- anak,
Jumlah orang = 267 Orang Jumlah Rumah = 53 Rumah Rata-rata jumlah rumah per orang = 267/53 = 5 Orang per rumah

## C. Menghitung Total Kebutuhan Air
Untuk mendapatkan total kebutuhan air O/L/H maka  kita harus kalikan jumlah kebutuhan air  dan jumlah jiwa di Desa Tersebut. Jumlah kebutuhan air yang di pakai ialah pada tabel 4.1  poin ke 1 yaitu semi urban ( Ibu Kota Kecamatan / Desa ), dengan jumlah  kebutuhan air yang di pakai ialah 60 L/O/H. Sehingga total kebutuhan air untuk Desa Ploli ( 53 Rumah ) adalah sebesar : 5 Orang / rumah × 60 Liter /orang /hari = 300 L/H/R = 53 × 300 = 15.900 L/H = ~16.000 L /hari  = 16 m3 /hari

## D. Menghitung Dimensi Bak Air
Berdasarkan  perhitungan  total  kebutuhan  air  di  atas  maka  direncanakan  ukuran  bak  penampung  air  adalah sebagai berikut: Volume bak (m3) = Panjang (m) x Lebar (m) x Tinggi (m) = 3 m x 3 m x 2 m = 18 m3

## E. Menghitung Kebutuhan Pompa Air Celup
Memilih  jenis  pompa  dari  hasil  perhitungan  dimensi  bak  yaitu  18  m3  sehingga  jenis  pompa  yang  digunakan sesuai kebutuhan tersebut sebagai berikut:
Tabel 2. Spesifikasi Pompa Air
Spesifikasi Pompa Air Jenis Shimizu JET-300 BIT Debit Pompa Air 55 liter/menit Daya Hisap 11 meter Daya Dorong 38 meter Power Input 680 Watt Power Output 300 Watt Model Semi jet (Sumber: Dirjen Cipta Karya,DPU,2006) DPA diubah ke liter/jam   = (55 L/menit) × (60 menit/menit) = 3300 L/jam = 3,3 m3/jam Volume air yang dipompa selama 5 jam : Volume air = 3300 L/jam × 5 jam = 16.500 Liter = 16,5 m3 Volume Pompa Air (VPA)  = DPA Liter/jam× Durasi Nyala Pompa Air = 3.300 Liter/jam × 5 jam = 16.500 m3
Banyaknya pompa                     = Rumah × Liter/Hari/Rumah
Volume Pompa Air
= 16.000/16.500
= 0,9  dibulatkan menjadi 1

## F. Menghitung Kebutuhan Inverter
Inverter  yang  digunakan  diupayakan  mempunyai  kapasitas  kerja  yang  mendekati  kapasitas  daya  yang  akan dilayani  (Pompa)  agar  kerja  inverter  menjadi  maksimal.  Untuk  mendapatkan  energi  yang  maksimal  maka pemasangan  rangkaian  panel  surya  ke  arah  yang  penting  untuk  diperhatikan.  Daya  inverter  harus  lebih  besar
atau  sama  dengan  daya  pompa  air  di  mana  efesiensi  inverter  90%  dan  factor  keamanan  inverter  adalah  10%. Sehingga daya inverter yang dibutuhkan adalah sebesar:
Tabel 3. Spesifikasi Inverter Spesifikasi Inverter Output Power 400 Watt AC Output Voltage 210-230 VAC Frekwency 50 Hz Efficiency > 90% Weight 615 gRAM (Sumber: Dirjen Cipta Karya,DPU,2006) P iv = 𝑃 𝑃𝑜𝑚 x 1,1) 𝐸𝑓𝑓 𝐼𝑛𝑣 = 300 𝑥 1,1 0.9 = 367 W
Kebutuhan inverter adalah 1 unit dengan spesifikasi tegangan masukan 210-230 VAC dan daya 400 W.

## G. Menghitung Kebutuhan Panel Surya
Kebutuhan daya PV yang akan digunakan yaitu:
𝐏 𝐩𝐯 = 𝐏 𝐢𝐧𝐯 ×𝟏,𝟏 𝐞𝐟𝐟 𝐩𝐯 = 𝟒𝟎𝟎 ×𝟏,𝟏 𝟎,𝟐 = 2.200 W
Kebutuhan PV yang diperlukan adalah panel surya yang memiliki spesifikasi daya maksimum keluaran sebesar 410 W 24VDC per panel. Sehingga kebutuhan daya dengan efisiensi 20% dan faktor keamanan 10%.

## 5 KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini  diperoleh  kebutuhan  teknis  PATS  di  Desa  ploli  adalah  jumlah  penduduk sebanyak  267  orang  dan  jumlah  rumah  sebanyak  53  dan  Jumlah  PV  410  Wp  adalah  sebanyak  7  unit,  jumlah inverter adalah 1 unit dengan kapasitas 400 W, jumlah pompa air adalah sebanyak 1 unit dengan kapasitas 300 W, jumlah bak  air adalah 1 unit  dengan dimensi Panjang 3 m × lebar 3 m × tinggi 2 m, dengan kapasitas  air adalah sebanyak 16 m3, volume bak air 18 m3 dengan tinggi air maksimum 16 m3.

## 5.2 Saran
Harapan  untuk  penelitian  selanjutnya  hendaknya  juga  melakukan  studi  sosial  dari  program  desa  untuk meyakinkan pompa air  tenaga  surya ini dapat diterima masyarakat secara lebih baik agar  pompa air  kita tidak selalu bergantung pada PLTD, dan yang penting adalah bagaimana PATS ini yang dibangun berkelanjutan.
Untuk  penelitian  selanjutnya  harus  menggunakan  control  otomatis  on-off  pengoperasian  PATS  untuk menghindari kerja peralatan lebih dari 5 jam karena dapat menyebabkan over kapasitas bak penampung.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Nurdyastuti 2011. Analisis Pemanfaatan Energi Pada Pembangkit Listrik di Indonesia . 25 Januari 2019
[2] Daywin, F. J., R. G., Sitompul, dan I., Hidayat, 1992. Mesin-mesin budidaya pertanian . Institut Pertanian Bogor. 1992
[3] Silitonga A Susan., Ibrahim Husin 2020. Energi Baru dan Terbarukan . Deepublish., Medan 2020
[4] Penangsang,  O,  dkk,  2014. PLTS  Untuk  Pemenuhan  Ketersediaan  Air  Penyiram  Tanaman .  Jurnal Pengabdian Masyarakat Lppm ITS, Vol. 2 No. 1
[5] Roza, Emilia, and Mohammad Mujirudin. 2019. Perancangan Pembangkit Tenaga Surya Fakultas Teknik UHAMKA . Ejournal Kajian Teknik Elektro 4(1):16–30.
[6] Setiawan,  I.N.  and  Wijaya,  I.W.A.  2021. Tenaga  Surya  Sebagai  Suplai  Daya  Pompa  Air  Submersible Inoto 2 HP di Dusun Leran , pp. 117–125
[7] Fauzi.,  Muhammad  2017, Perencanaan  Jaringan  Distribusi  Pada  Peningkatan  Sistem  Penyediaan  Air Minum di Kota Balikpapan . Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945.
[8] Permen  PUPR  No.  25/PRT/M/2016 Tentang  Pelaksanaan  Penyelenggaraan  Sistem  Penyediaan  Air Minum untuk Memenuhi Kebutuhan Sendiri . Badan Usaha Dirjen Cipta Karya Tahun 2016