## ANALISIS PENGGUNAAN PHOTOVOLTAIC DALAM PENGEMBANGAN TEKNOLOGI SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID UNTUK RUMAH TINGGAL DI KABUPATEN ACEH TENGGARA
Oleh:
Dewi Sholeha 1)
Muchsin Harahap 2) Universitas Darma Agung 1)
Prodi Teknik Pendingin Dan Tata Udara 2)
E-mail: alkhansadewi@gmail.com 1)
faizaawan496@gmail.com 2)

## ABSTRACT
Population  growth,  economic  growth  and  electricity  consumption  patterns  in  the  world, especially in Indonesia have increased. Electrical energy that has been used so far in various places, especially in residential homes, still depends on fossil energy where the availability of this  fossil  energy  is  decreasing  in  the  world.  Renewable  energy  is  a  solution  to  help  the diminishing availability of fossil energy through the development of hybrid power generation system  technology  in  electricity  consumption  activities,  especially  for  residential  homes. Solar energy is a renewable energy that can be used as a solar power plant, namely by using photovoltaic.  The  use  of  photovoltaic  can  be  used  for  the  development  of  hybrid  power generation  system  technology  for  residential  homes.  Hybrid  Power  Generation  or  Hybrid System  is  a  way  that  is  used  as  another  way  in  a  generating  system  that  is  applied  to residential homes and combined with photovoltaic. The method used in this study is the field research  method  by  conducting  field  research  to  collect  data  in  the  form  of  direct measurements of the output power of photovoltaic applied to residential homes. The results of this  research  make  photovoltaic  a  hybrid  power  generation  system  by  working  optimally when energy consumption is especially in power outages and the position of the house where it gets very sunlight so that it supports this hybrid system to work optimally Keywords: Photovoltaic, Hybrid System, Hybrid Power Plant

## ABSTRAK
Pertambahan  penduduk,  pertumbuhan  ekonomi  dan  pola  konsumsi  energi  listrik  di  dunia, khususnya di Indonesia mengalami peningkatan. Energi listrik yang digunakan selama ini di berbagai tempat khususnya pada rumah tinggal masih bergantung pada energi fosil dimana energi  fosil  ini semakin berkurang ketersediaannya di  dunia. Energi  terbarukan merupakan solusi  untuk  membantu  ketersediaan  energi  fosil  yang  semakin  berkurang  melalui pengembangan  teknologi  sistem  pembangkit  listrik  hybrid  dalam  kegiatan  aktivitas pemakaian energi listrik, khususnya untuk rumah tinggal. Energi matahari merupakan energi terbarukan  yang dapat dijadikan Pembangkit Listrik Tenaga Surya,  yakni  dengan memakai photovoltaic. Penggunaan photovoltaic ini dapat digunakan untuk pengembangan teknologi sistem  pembangkit  listrik  hybrid  untuk  rumah  tinggal.  Pembangkit  Listrik  Hybrid  ataupun Sistem hybrid merupakan salah satu cara yang digunakan sebagai satu cara lain pada sistem pembangkit  yang  diterapkan pada rumah tinggal  dan dikombinasikan dengan photovoltaic. Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  dengan metode  field  research dengan melakukan penelitian lapangan untuk mengumpulkan data-data berupa pengukuran langsung terhadap  daya  output  dari  photovoltaic  yang  diaplikasikan  pada  rumah  tinggal.  Hasil  dari
peneltian    ini  menjadikan  photovoltaic  sebagai  sistem  pembangkit    listrik  hybrid  dengan bekerja optimal pada saat pemakaian energi khususnya dalam pemadaman listrik dan posisi letak  rumah  tinggal  sangat  mendapatkan  cahaya  matahari  sehingga  mendukung  sistem hybrid ini bekerja optimal.
Kata Kunci:  Photovoltaic, Sistem Hybrid, Pembangkit Listrik Hybrid

## 1. PENDAHULUAN
Sumber daya alam terdiri dari dua jenis, yaitu  sumber  daya  tak  terbarukan  dan sumber  daya  tak  terbarukan.  Energi terbarukan adalah bentuk energi yang tidak memiliki  batas.  Salah  satu  sumber  energi terbarukan  yang  dapat  digunakan  sebagai sumber listrik adalah matahari.
Memanfaatkan  manfaat  energi  terbarukan dengan memiliki banyak sumber yang tidak terbatas,  dan  ramah  terhadap  lingkungan, artinya energi terbarukan dapat mengurangi polusi  udara  akibat  penggunaan  energi fosil. Perkembangan teknologi yang memadukan  dua  jenis  listrik  ini  disebut dengan pembangkit listrik hybrid.
Dikatakan  genset  karena  suatu  pembangkit listrik  menggunakan  lebih  dari  satu  jenis genset.  Sistem  hybrid  adalah  salah  satu pembangkit  energi  alternatif  yang  paling cocok untuk memasukkan energi terbarukan  ke  dalam  surplus.  Berdasarkan konsep  dan  gagasan  di  atas,  penelitian dilakukan untuk mengevaluasi aspek teknis dan ekonomi penelitian :
1. Menganalisa  bagaimana  peranan photovoltaic  sebagai  sumber  energi yang ramah lingkungan
2. Mengoptimalkan kinerja dari system  hybrid  antara  photovoltaic dengan PLN
3. Menganalisa tingkat efektifitas penggunaan system pembangkit listrik hybrid
4. Menghitung  besarnya  energi  yang dibangkitkan  solar  photovoltaic  di
Kabupaten Aceh Tenggara menggunakan metode probabilistic

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Berada di dalam geografis garis khatulistiwa dan matahari bersinar sepanjang tahun, dapat dimanfaatkan sebagai bentuk manfaat dari sinar matahari. Dengan  memanfaatkan  energi  matahari tersebut,  yang  menjadikan  energi  tidak terbatas  untuk  memenuhi  engeri  listrik  di Indonesia  serta  populasi  penduduk  yang meningkat setiap tahunnya. Bentuk penelitian ini di ambil dari  untuk beberapa penelitian  dan  bentuk  cara  pemasangan photovoltaic
serta bentuk pengembangannya. Energi matahari merupakan  sumber  energi  alternatif    yang ada.  Dan  bentuk  jenis  penerapan  energi matahari dapat diterapkan dengan
mengubah  cahaya  panas  sinar  matahari menjadi energi listrik yang disebut photovoltaic sebagai alat kerja tersebut. Sel surya  sangat  bagus  dalam  menghasilkan listrik  dari  matahari  karena  sangat  tipis. Empat  pengujian  yang  dilakukan  dengan menggunakan  sel  surya  menghasilkan energi  yang  bervariasi,  dengan  pengujian arah  utara  menghasilkan  energi  paling banyak  pada  19,08  Wh.  Pengujian  arah timur menghasilkan energi terbanyak secara keseluruhan,  dengan  nilai  26,43  Wh.  Uji arah  selatan  menghasilkan  jumlah  energi terendah  sebesar  8,88  Wh.  Uji  arah  barat menghasilkan  energi  paling  sedikit  pada 18,24 Wh. Berdasarkan hasil tersebut dapat dilihat bahwa panel surya memiliki efisiensi panel  sebesar  13%.  Kekurangan  pada  solar cell  ini  ialah  Efisiensi  lebih  rendah, Degradasi  awal  yang  indah,  instalasi  sulit karena  tidak  ada  bingkai,  kurang  stabil, umur  pengguanaan  yang  lebih  pendek, membutuhkan area yang lebih luas.
Faktor  internal  dan  eksternal  terhadap daya keluaran
Arus  dan  tegangan  out  yang  dihasilkan photovoltaic  pada  pengoperasiannya  sangat dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor,  internal atau  komponen  peralatan  PLTS  itu  sendiri maupun  dari  eksternal  yang  berasal  dari peralatan itu sendiri
 Faktor Internal yang sangat berpengaruh terhadap daya keluaran dari
photovoltaic antara lain:
a. Losses  pada  kabel  instalasi:  Kabel yang  digunakan  berbeda  dengan kabel yang digunakan, dimana dapat mengakibatkan  panas  pada  kabel dan  terjadi  kehilangan  daya  (losses power)  yang  berujung  bisa  terjadi kerusakan pada perangkat sistem. b. Losses  pada  Inverter:  Efisiensi inverter  kisaran  93%-98%.  Jenis grid  inverter  khususnya  yang  tanpa trafo memiliki efiisiensi >96%(umum), sedangkan tipe inverter  Off  Grid  (with  trafo) memiliki efisiensi >93% (umum). c. Posisi  Photovoltaic  (PV)  array terhadap  cahaya  matahari  yang diterima dengan menentukan jumlah energi  cahaya  matahari  yang  akan diserap  oleh  PV  array.  Tetapi  untuk daerah khatulistiwa termasuk Indonesia  meletakkan  posisi  PV array secara mendatar akan menghasilkan energi yang maksimum .
 Faktor Eksternal
Pada  tahun  1876,  William  Grylls  Adam bersama  asistennya  Richard  Evan  Day menemukan  bahwa  selenium,  yaitu  unsur sangat  berat,  serta  mampu  menimbulkan energi  listrik  disaat  terkena  sinar  matahari. Sehingga  dalam  percobaan  yang  dilakukan, meskipun  dikatakan  gagal  dikarenakan
selenium  tidak  bisa  diubah  menjadi  jumlah yang  dibutuhkan,  hal  ini  terbukti  bahwa energi  listrik    dihasilkan  dari  bahan  padat tanpa perlu memanaskan cahaya atau bagian yang bergerak.
a) Keadaan atmosfer bumi
b) Orientasi Photovoltaic (PV) array
c) Keadaan atmosfer bumi
d) Orientasi Photovoltaic (PV) array
Seorang  ahli  fisika  dai  kebangsaaan  Prancis bernama  Alexandre  Edmond  Becquerel tahun  1839  berhasil  menemukan  efek  dari penggunaaan pemakaian photovoltaic dimana  satu  sel  photovolataic  mampu menyerap energi sinar panas cahaya matahari  dan  dirubah  energi  listrik.  Hal  ini bisa  dikatakan  dari  efek  dari  kinerja photovoltaic  tersebut  karena  energi  listrik yang  dihasilkan  berupa  tegangan  VOLT. Efek dari photovoltaic tersbut disederhanakan  menjadi  suatu  fenomena yang  munculnya  voltase  listrik  dengan dihubungankan 2 elektroda yang dihubungkan dua system padatan atau cairan saat diletakkan  bawah cahaya matahari
a. Irradiance (Radiasi matahari)
Besar daya listrik yang dihasilkan bergantung  tingkatan  radiasi  matahari, apabila  nilai  yang  didapatkan  besar  pada radiasinya, maka  semakin besar  energi  daya yang didapatkan.
b. Temperatur udara
Photovoltaic  dapat  beroperasi  secara
maksimum jika temperature normal pada 25 derajat Celcius
c. Shading atau bayangan
Shading  merupakan  salah  satu  atau  lebih sel  silikon  dari  photovoltaic  panel  tertutup dari  sinar  matahari.  Kemudian  Shading akan mengurangkan pengeluaran daya dari photovoltaic panel.
Parameter photovoltaic, sangat bergantung pada:
a) Suhu udara normal
b) Radiasi Matahari(insolation)
c) Kecepatan angina bertiup
d) Keadaan atmosfer bumi
e) Orientasi Photovoltaic (PV) array

## Cara Kerja Sistem Hybrid
System  hybrid  PLN  mempunyai  prinsip kerja  satu  arah  yaitu  pada  saat  PLTS  on maka  PLN  off  dan  begitu  pula  sebaliknya. Cara  kerja  system  ini  dapat  dilihat  pada diagram berikut
Tujuan  utama  dari  proses  ini  adalah  untuk mencoba  menggabungkan  dua  atau  lebih kekuatan  sehingga  menutupi  kelemahan yang  lain  dan  dapat  mencapai  keandalan pasokan  dan  efisiensi  ekonomi  dalam  satu jenis beban (profil beban)

## Perhitungan Kebutuhan System Hybrid
Sebaiknya  sebelum  dilakukan  pemasangan perlu  dilakukan  perhitungan  berapa  beban yang  dibutuhkan,  karena  hal  ini  sangat menentukan  PV  dengan  kapasitas  berapa yang akan dipasang dan berapa jumlahnya.
Menghitung  besarnya  daya  yang  mampu dihasilkan sebuah panel photovoltaic dengan persamaan berikut:
Wpv = W baterai ……… (1)
( ᵑpv. N mod - bat )
Keterangan:
Wpv
:  Nilai  daya  yang  dihasilkan PV W baterai : kapasitas penuh baterai ᵑpv : efisiensi PV ᵑmod -bat : nilai  efisiensi  rugi-rugi  pada modul dan baterai
Dapat juga ditentukan dengan persamaan
EP= Wp x IH x ᵑp………………………………   (2) Keterangan EP : Energi panel (watt-jam/hari) Wp : Nilai energi puncak (wattpeak) IH : nilai
insolasi/harian
(kWh/m 2 /
hari)
ᵑp : nilai rugi-rugi panel.
Jumlah  panel  yang  dibutuhkan  dalam system  dapat  dihitung  memakai  persamaan dibawah ini
JMP= ……………………    (3) JMP  : jumlah  nilai  minimum  pada panel Bt : Nilai  total  (Nilai  konsumsi energy) EP : kapasitas/energi pada panel
Rjbat  : efisiensi baterai

## 3. METODE PENELITIAN
Untuk  metode  yang  dilakukan  pada penelitian ini menggunakan metode penelitian lapangan (field research), dimana observasi  mengumpulkan  data-data  berupa pengukuran  langsung  terhadap  daya  output dari  photovoltaic  yang  dihasilkan  pada rumah  tinggal  kemudian  library  research melalui  berbagai  refrensi  dan  teori  yang relevan
Gambar 1. Flowchart Penelitian
pelaksanaan  kegiataan  penelitian  ini    dan nilai radiasi matahari dalam sehari di ambil yang di uraikan pada gambar 2 dibawah ini .
Gambar  2.  skema  pelaksanaan  kegiataan penelitian  dan  grafik  radiasi  matahari dalam sehari.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis  data  Output  Ideal  dengan Pengukuran Langsung Berdasarkan hasil pengamatan dan pengukuran  yang  dilakukan  pada  salah satu  warga  di  jl  Ahmad  Yani  Gg  Roma No  35  Kuta  Cane  Kab  Aceh  Tenggara. Penggunaan  solar  home  system  dirumah bapak  Daniel  Saragih  hanya  sebagai cadangan listrik PLN atau sewaktu terjadi pemadaman listrik. Rumah itu menggunakan  solar  home  system  dengan daya  100  Wp  jenis  monocrystalline dengan  spesifikasi  pada  tabel  1  sebagai berikut: Table  1.  spesifikasi  peralatan PLTS yang digunakan.
Daya Maksimal 100 Wp Tegangan Optimum 22,70 Volt Arus Optimum (Amp) 4,39A Tegangan Sirkuit Terbuka (Voc) 29.13 V Arus Pendek Sirkuit (Isc) 3.30A Ukuran Solar Cell 125 x 125 Mono Ukuran Nomor Cell (Pcs) 6x8 Model Ukuran Modul (mm) 1065*808*35 Ukuran Tebal kaca (mm) 3.2 mm Nilai  Koefisien  Temperatu  Suhu  Isc (%) o C
+0.04
Nilai  Koefisien  Temperatu  Suhu  Voc (%) o C
-0.38
Nilai  Koefisien  Temperatu  Suhu  Pm
(%) o C
-0.47
Nilai  Koefisien  Temperatu  Suhu  Im (%) o C
+0.04
Nilai  Koefisien  Temperatu  Suhu  Vm (%) o C
-0.38

## Ruangan Suhu Temperatur
-40 o C to +85 o C Toleransi Watt(e.g.+/-5%) ±5% Berat per lembar (Kg) 13 KG Efisiensi sel (%) 14.00% Efisiensi modul (%) 11.66% Backing (Brand Type) BELL Standa kondisi percobaan AMI.51000W/m 2 25+/-2 o C FF(%) 70-76% Solar Charge Controller 12/24 V 10 A “sinkobe” Baterai (accu)VRLA AGM 12 V-100Ah Inverter 12 VDC-220VAC 500Watt
Dengan  kondisi  normal  pada  radiasi matahari  antara  1000W/m2,  seharusnya photovoltaic  dapat  menghasilkan  daya  90- 100 Wp. Hal ini berbeda dengan hasil yang ditemukan  di  lapangan,  dengan  melakukan pengukuran  langsung  terhadap  modul photovoltaic dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan  multimeter  digital  sehingga didapatkan hasil melalui table dibawah ini :
Tabel  2.  Data  Nilai  Pengukuran  Hasil Modul
Photovoltaic menggunakan
multimeter Tenaga Maksimal 78 Wp Tenaga Optimum Voltage 21.40 V Tenaga  Optimum  Arus (Imp) 3.89 A
Tenaga  Sirkuit  Terbuka
(Voc) 26.20 V
Arus pendek sirkuit (Isc)  3.30 A Toleransi  watt  (e.g.+/- 5%) ±5%
Hal  ini  dipengaruhi  oleh  beberapa  factor dari  segi  internal  maupun  eksternal, diantaranya:
1. Posisi  photovoltaic  yang  mungkin terhalang  pohon  karena  lokasi  PV ditempatkan
dipohon-pohon
sehingga  mempengaruhi  daya  yang dihasilkan
2. Penggunaan solar home system yang hanya sebagai cadangan listrik PLN
3. Kurangnya perawatan yang dilakukan  secara  berkala  terhadap komponen PLTS
4. Pengaruh dari cuaca .

## 5. SIMPULAN
Adapun  untuk  kesimpulan  dapat  diuraikan pada berikut ini :
1. Penggunaan  photovoltaic  pada solar home  system  on  grid sebagai  aplikasi dari  sistem  dari  pembangkit  listrik hybrid belum optimal
2. Jika  digunakan  secara  maksimal solar home  system dapat  menjadi  salah  satu solusi  untuk  mengatasi  krisis  energi apalagi dengan kondisi seringnya terjadi pemadaman  listrik  yang  merata  di wilayah Aceh Tenggara
3. Letak Geografis dan lintang
khatulistiwa Indonesia masih
memperoleh  sinar  matahari  serta  sangat mendukung prospek
penggunaan photovoltaic  sebagai  salah  satu  sumber energi.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Aberl, Armin G.2004, Crystalline Silicon Solar  Cells  Advanced  Surface
Passivation
and Analysis,
University of New South Wales.
G.  Galeano  and  C.  Roche,  “Study  of
Photovoltaic  System  Integration  in Microgrids  through  Modeling  and Supervision  of  its  Components Using HiLes,” 2019.
J. Gosumbonggot and G. Fujita,
“Partial  shading  detection  and
global maximum power point tracking  algorithm  for  photovoltaic with  the variation of irradiation  and temperature,” Energies, vol.  12, no. 2, 2019.
D.  Ngakan,  K.  Putra,  J.  T.  Mesin,  U.
Udayana,  K.  Bukit,  and  J.  Badung, “Kajian  Potensi  Pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro  Memanfaatkan  Aliran Sungai Kelampuak di Desa Potency of  Micro  Hydro  Power  Plant Development  Use  of  Kelampuak River  Flow  Located  in  Tamblang Village  –  Buleleng,”  vol.  3,  no.  1, 2009.
G.  Dwiyoko,  T.  Sukisno,  and  E.  S.
Damarwan,  “Proyeksi  Kebutuhan Energi Listrik Kabupaten Purbalingga Tahun 2030
Menggunakan  Software  Leap,”  J. Edukasi  Elektro,  vol.  4,  no.  1,  pp. 29–40, 2020.
Hadiyanto,  Widayat,  and  A.  C.  Kumoro,
“Potency of microalgae as biodiesel source  in  Indonesia,” Int.  J.  Renew.
Energy  Dev.,  vol.  1,  no.  1,  pp.  23–
27, 2012. Hasan H. 2012. “Perancangan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya
Di  Pulau  Saugi”.  Jurnal  Riset  dan
Teknologi Kelautan (JRTK)
Volume  10,  Nomor  2,  Juli  -
Desember 2012
Harahap, M., Nugraha, Y. T., Adam, M.,
& Nasution, M. S. (2021). Pengaruh
Perubahan Variasi Eksitasi Tegangan  Terhadap  Daya  Reaktif Pada  Generator.  RELE  (Rekayasa Elektrikal dan Energi): Jurnal
Teknik Elektro, 3(2), 71-76.
Janter  Napitupulu,  Dewi  Sholeha,  I.  M.
(2017). SOLAR PANEL MODULE
OUTPUT  ENERGY  ANALIYSIS USING FLAT MIRROR.
International  Journal  of  Advanced Research  (IJAR),  5(10),  25–30. https://doi.org/10.21474/IJAR01/16 198