## PERANCANGAN MESIN  ES BALOK BERSUMBER LISTRIK TENAGA MATAHARI  DI DESA MUNTAI KABUPATEN BENGKALIS
Fardin Hasibuan 1 , Bastul Wajhi Akramunnas 2 , Trijaya Widagdo 3
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kepulauan, Indonesia
2 Program Studi Teknik Elektro, Institut Teknologi Bisnis Riau, Indonesia
3 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, STT YBS Internasional, Indonesia Email : fardin.hasibuan123456@gmail.com 1 , bastulwajhiakramunnas@gmail.com 2 , trijayaw@gmail.com 3

## ABSTRAK
Ikan merupakan kebutuhan pangan sebagai sumber protein bagi kehidupan manusia. Desa muntai Kecamatan Bantan Kabupaten Bengkalis Provinsi Riau, merupakan daerah yang berada di pantai Selat Malaka. Sebagian besar penduduk desa tersebut berprofesi sebagai nelayan baik sebagai nelayan perairan air asin dan sebagian sebagai nelayan air tawar. Produksi  utama  nelayan  yaitu  ikan  hasil  tangkapan  dari  laut.  Produksi  hasil  tangkapan  ikan    laut  dari  Kecamatan Bantan pada tahun 2021 sebesar 101 ton. Balok es merupakan salah satu komponen yang dibutuhkan oleh nelayan yang berada di Desa Muntai. Jarak dari desa ke perkotaan yang memakan waktu sekitar 1 sampai 1,5 jam menjadi kendala dalam penyediaan es balok bagi nelayan di desa tersebut. Instalasi listrik yang belum juga sampai ke pinggir pantai  tempat  nelayan  menyandarkan  kapalnya  menjadi  salah  satu  hambatan  juga  dalam  penyediaan  es    balok. Perancanagn  pembuatan  mesin  es  balok  bersumber  listrik  PLTS  menjadi  salah  sasatu  alternatif  solusi  dalam penyediaan es balok bagi masyrakat nelayan Desa Muntai. Perancangan mesin es balok berkapasitas  3 ton per 24 jam dengan kebutuhan daya listrik sebesar 13 kW dan bersumber PLTS dengan jumlah modul solar cell menjadi layak untuk dipertimbangkan diimplementasikan. Kebutuhan biaya investasi yang dibutuhkan sebesar Rp 833.051.670,00.
Kata Kunci: ikan, desa muntai, mesin balok es, PLTS, biaya investasi

## ABSTRACT
fish  is  a  food  necessity  as  a  source  of  protein  for  human  life.  Muntai  Village  in  the  Bantan  District  of  Bengkalis Regency,  Riau  Province,  is  an area  located on  the  Malacca  Strait  coast.  Most  of  the  village's  population  work  as fishermen, both in saltwater and freshwater fishing. The primary production of fishermen is fish caught from the sea. The production of sea fish catches in the Bantan District in 2021 was 101 tons. Ice blocks are one of the components needed by the fishermen in Muntai Village. The distance from the village to the town, which takes around 1 to 1.5 hours,  is  a  constraint  in  providing  ice  blocks  for  the  fishermen  in  the  village.  The  lack  of  electricity  installation reaching the coastal area where the fishermen dock their boats is also one of the obstacles in providing ice blocks. The plan to create a solar-powered ice block machine is one of the alternative solutions to address the ice block supply issue for the fishermen in Muntai Village. The design of the ice block machine has a capacity of 3 tons per 24 hours with a power requirement of 13 kW and is sourced from solar panels with a specific number of solar cell modules. The investment cost required is Rp 833,051,670.00
Keywords: fish, muntai village, ice block machine, solar power panel, investment cost

## P ISSN 2614-5979

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Ikan  dan  sumber  protein  lainnya  yang  berasal  dari laut  sangat  dibutuhkan  oleh  makhluk  hidup,  protein dibutuhkan  manusia  sebagai  pembentuk  sel-sel  tubuh guna  menjaga  fungsi,  bentuk,  serta  cara  kerja  jaringan tubuh.  Protein  tersusun  dari  beberapa  ratus  hingga beberapa ribu senyawa kecil yang dikenal dengan nama asam amino, asama amino ini terdiri atas 20 asam amino yang  saling  berikatan  satu  sama  lain  dan  membentuk senyawa yang disebut protein, sehingga protein ini sangat dibutuhkan  oleh  makhluk  hidup  untuk  membentuk  dan memelihara  fungsi  sel  tubuh,  disamping  hal  tersebut kegunaan  protein  juga  sebagai  pembentuk  enzim  bagi makhluk  hidup  [1].    Kebutuhan  protein  bagi  manusia tergantung kepada umur, jenis kelamin dan aktivitas yang dilakukan,  Permenkes  RI  No  28  tahun  2019  tentanag Angka  Kecukupan  Gizi  Yang  Dianjurkan  Untuk Masyarakat Indonesia telah mengantur tentang kebutuhan protein bagi masyarakat Indonesia [2].
Masyarakt Desa Muntai Kecamatan Bantan Kabupaten  Bengkalis  Provinsi  Riau  sebagian  besar masyarakatnya  berprofesi  sebagai  nelayan,  yaitu penangkap ikan dan hewan tangkapan lainnya di sekitar Selat  Malaka.    Profesi  Nelayan  ini  sudah  dilakukan masyarakat  setempat  sejak  generasi  sebelumnya  atau minimal 100 tahun yang lalu.  Proses penangkapan ikan yang  dilakukan  oleh  masyarakat  menggunakan  perahu atau  sampan  kecil  dan  secara  tradisional.  Nelayan tradisional  ini  umumnya  berangkat  ke  lauat  untuk menangkap ini sekitar pukul 17.00 dan kembali ke darat sekitar  pukul  02.00  pagi  diesok  harinya.  Bagi  Nelayan yang  mempunyai  kapal  diatas  2  Ton  berangkat  pada pukul  22.00  dan  akan  dilaut  sekitar  24  jam  dan  akan kembali kedaratan esok harinya sekitar pukul 05.00 Pagi.
Salah  satu  pendukung  utama  dalam  menjaga  mutu ikan  atau  hasil  tangkapan  lainnya  adalah  es  balok.  Es balok ini digunakan untuk mendinginkan ikan dan hasil tangkapan  lainnya  sehingga  kesegaran  ikan  dan  hasil tangkapan lainnya dapat dijaga  dan nilai ekonomis atau harga  jual  ikan  dan  tangakapan  lainnya  tersebut  dapat tetap tinggi. Saat ini nelayan Desa Muntai mendapatkan es  balok  di  ibukota  Kabupaten  Bengkalis  yang berjarak kurang lebih 70 km atau sekitar 2 jam berkendaraan dari Desa Muntai,  hal ini dapat menyebabkan es balok dapat mencair sebagian dan biaya transportasi yang
dikeluarkan  oleh  nelayan  untuk  membeli  es  balok tersebut.
Kebutuhan  es  blok  rata-rata  yang  dibutuhkan  oleh nelayan  Desa  Muntai  sebesar  2-3  ton  perhari,  sehingga jika suplai es balok dari kota kabupaten berkurang maka kualitas  tangkapan  yang  sampai  di  darat  juga  menurun, dan  berdampak  kepada  harga  jual  ikan  yang  menurun, yang selanjutnya pendapatan nelayan pada saat tersebut berkurang.
Hasil tangkapan nelayan desa ini biasanya akan dijual pada  tempat  pelelangan  ikan  yang  disediakan  oleh kecamatan,  sehingga  harus  tersedia  juga  es  balok  untuk mendinginkan  hasil  tangkapan  tersebut  dalam  menjaga kesegaran ikan dan hasil tangkapan lainnya.
Salah  satu  daerah  yang  merupkan  potensial dikembangkan  sebagai  daerah  penghasil  ikan  adalah Kabupaten Bengkalis yang merupkan daerah yang berada dikawasan  pesisir  pantai  Selat  Malaka,  Kabupaten Bengkalis  merupakan  salah  satu  Kabupaten  di  Provnisi Riau.  Kabupaten  Bengkalis    terletak  secara  astronomis berada  diantara  2 0 7’37,2”    sampai  0 0 55’33,6”  Lintang Utara dan 100 0 57’57,6” - 102 0 30’25,2” Bujur Timur dan berdasarkan  posisi  geografisnya,  Kabupaten  Bengkalis memiliki batas-batas, disebelah utara berbatasan dengan Selat  Malaka,  disebelah  selatan  berbatasan  dengan Kabupaten  Siak  dan  Kabupaten  Kepulauan  Meranti, disbelah  Barat  berbatasan  dengan  Kabupaten  Rokan Hilir,  Kabupaten  Rokan  Hulu,  dan  Kota  Dumai, sedangakan  disebelah  Timur  berbatasan  dengan  Selat Malaka dan Kabupaten Kepulauan Meranti [3].
Berdasarkan data BPS tahun 2021 [3] jumlah rumah tangga  perikanan  atau  nelayan  dan  produksi  ikan  pada tahun 2021 seperti tabel berikut.
Tabel 1 . Jumlah rumah tangga perikanan
No Kecamatan Perikanan (Ton) Laut Perairan 1 Mandau
2 Pinggir
3 Bathin Solapan
4 Talang Mandau
5 Bukit Batu 23 49 6 Siak Kecil 2 25 7 Bandar Laksamana 1 32 8 Rupat 1 110 9 Rupat Utara 28 203

## P ISSN 2614-5979
10 Bengkalis 166 364 11 Bantan 101 71 Kab. Bengkalis 322 854
Sedangkan produksi ikan  berdasarkan BPS tahun 2021 sebagai berikut.
Tabel 2 . Jumlah tangkapan ikan laut No Kecamatan Ikan Laut/Sea Fish (Ton) Tangkap  Tambak KJA 1 Mandau
2 Pinggir 3 Bathin Solapan 4 Talang Mandau 5 Bukit Batu 122 192,3 6 Siak Kecil 63,64 7 Bandar Laksamana 105,88 20,01 8 Rupat 967 434,58 9 Rupat Utara 1607,44 80,58 10 Bengkalis 1105,26 617,98 11 Bantan 1578,46 671,71 Kab. Bengkalis 5649,19 2017,46
Dari  data  diatas  terlihat  bahwa  produksi  ikan  di Kecamatan Bantan sebesar lebih dari 2000 Ton pertahun atau sekitar rata-rata 6 ton perhari menjadikan tantangan agar produksi tangkapan dan produksi ikan lebih banyak lagi,  mengingat  luasan  area  tangkapan  ikan yang  cukup luas  dan  luasan  untuk  pembuatan  kolam  dan  tambak masih sangat luas.  Kebutuhan es balok sebagai material pendingin  ikan  haruslah  tersedia  setuap  saat  sehingga nelayan dalam melaksankan usahanya termudahkan dan berdampak  kepada  semangat  nelayan  untuk menangkap dan budidaya ikan lebih banyak lagi.
Kebutuhan  es  balok  yang  dibutuhkan  untuk  proses pendinginan ikan  ini cukup besar ini untuk mendukung kualitas  ini  tetap  baik  dalam  rangka    kebutuhan  protein bagi  masyarkat  Kabupaten  Bengkalis  dan  pendapatan bagi  nelayan.  Ketersediaan  es  balok  sebagai  salah  satu material  yang  digunakan  oleh  nelayan  harus  dapat
tersedia  secara  berkelanjutan  dan  dapat  dijangkau  oleh masyarakat dalam memperolehnya.
Pembangunan mesin balok es yang bersumber listrik dari  tenaga  surya  merupakan  salah  satu  alternatif penyediaan blok es bagi nelayan di Desa Muntai tersebut. Listrik  yang  diperoleh  dari  matahari  dapat  digunakan sebagai  sumber  listrik  untuk kebutuhan  mesin balok  es. Matahari yang hampir bersinar cerah setiap harinya mulai pukul  07.  Pagi  hinggal  pukul  17  sore  menjadi  faktor positif  untuk  menghasilkan  lsitrik  tersebut.  Jaringan listrik  yang  belum  tersedia  secara  optimal  ke  wilayah tempat  bersandar  kapal  nelayan  dapat  diatasi  dengan menggunakan  PLTS  ini.  Listrik  yang  dihasilka  oleh PLTS  ini dapat  digunakan untuk  lampu penerangang di area  tempat  sandar  perahu  nelayan  dan  kebutuhan lainnya.

## 1.2 Permasalahan
Luasan  lautan daerah  penangkapan  ikan  sangat  luas tetapi sarana dan prasarana pendukung untuk meningkatkan perolehan tangakapan ikan dan pendukung lainnya  sangat  terbatas,  penelitian  ini  bertujuan memberikan  usulan  dalam  penyediaan  es  balok  sebagai media pendingin ikan dan tangkapan nelayan lainnya. Beberapa  rumusan  masalah  yang perlu  dikaji  dan dianalisis yaitu:
1. Ketersedian es balok secara berkesinambungan (kontiniu).
2. Ketersediaan peralatan atau mesin penyedia es balok
3. Ketersediaan listrik sebagai sumber energi mesin es balok

## 1.3 Objective Dan Target
Tersedianya es balok  secara berkesinambungan bagi  nelayan  Desa  Muntai,  sehingga  beberapa  target penelitian ini adalah:
1. Mengevaluasi  kebutuhan  es  balok  bagi  nelayan Desa  Muntai  untuk proses  pendinginan  ikan dan tangkapan lainnya
2. Merancang sistem mesin es balok.
3. Merancang sumber listrik yang dibutuhkan mesin balok es tersebut
4. Menghitung  perkiraan investment  cost yang dibutuhkan.

## P ISSN 2614-5979

## 1.4 Kontribusi Hasil Riset
Hasil  yang  diperoleh  dari  riset  ini  memberikan kontribusi pada ketersediaan es balok secara berkesinambungan  bagi  nelayan,  mengurangi  biaya  dan waktu untuk pembelian balok es ke Kota Bengkalis, dan menjamin kesegaran hasil tangkapan ikan dan tangkapan lainnya. Dampak lanjutan peneliltian ini akan meningkatkan  pendapatan  nelayan  dan  kandungan protein serta gizi pada ikan dan tangkapan lainnya  dapat terjaga  sehingga  tingkat  kesehatan  masyarakat  dapat meningkat.  Disamping  memberikan  kontibusi  langsung bagi  nelayan,  pembangunan  PLTS  di  Desa  Muntai  ini juga mendukung program pemerintah yaitu mencapai nol emisi karbon Net Zero Emissions pada 2060, tersedianya listrik juga membantu PLN dalam penyediaan listrin bagi masyarakat.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Assesmen Kondisi Lapangan
Nelayan  dan  budidaya  perikanan  merupakan pekerjaan  utama  masyarakat  yang  bermukim  di  Desa Muntai,  disamping  sebagai  nelayan  masyarakat  juga sebagai  petani  dan  home  industri.  Belum  tersedianya pabrik  atau  mesin  pembuat  es  balok  untuk  kebutuhan nelayan dan kontinuitas suplai es balok sangat diperlukan dalam menunjang pencapaian jumlah tangkapan ikan dan produksi laut lainnya.

## 2.2 Perancangan Instalasi Sistem Mesin Es Balok

## 2.2.1 Prinsip Proses Pembekuan Air
Pengkondisian  atau  perubahan  air  dari  bentuk cair ke bentuk padat  mengikuti langkah-langkah dalam siklus  pendinginan,  yang  sering  dikenal  sebagai  proses refrigerasi. Sistem refrigerasi ini merupakan suatu sistem yang  dikenal  sebagai  kompresi  uap/gas  (vapor compression).  Zat  atau  gas  yang  dimanfaatkan  dalam sistem  ini  dikenal  sebagai  refrigerantt,  dan  saat  ini terdapat banyak jenis refrigerantt yang beragam, dengan berbagai merek dagang seperti R22, R134a, HCR22, dan lainnya. Langkah-langkah dalam sistem pendinginan ini yaitu proses pengambilan panas (energi) dari media yang akan  diubah  menjadi  padat  atau  dibekukan. Panas  yang diambil  ini  kemudian  dialirkan  atau  disimpan  dalam refrigerant.  Setelahnya,  panas  yang  terdapat  dalam
refrigerantt  akan  dilepaskan  ke  lingkungan  sekitarnya. Proses  ini  berulang  secara  terus-menerus  hingga mencapai kondisi yang diinginkan, yakni terbentuknya es balok.  Skema  perubahan  suhu  dan  tekanan  refrigerantt selama  proses  ini  dapat  dianalogikan  dalam  bentuk diagram tekanan-entalpi atau pun diagram suhu-entropi.
Diagram pressure-enthalpy proses  refrigerasi seperti gambar dibawah ini

## Gambar 1. Daigram Pressure-enthalpy
Gambar 2. Skema siklus proses refrigerasi pada peralatan
Ilustrasi  di  atas  memvisualisasikan  diagram  p-h atau  pressure  –  enthalpy  dari  siklus  refrigerasi  (siklus pendinginan).  Sumbu  y  menggambarkan  tekanan, sedangkan sumbu x menggambarkan entalphy. Diagram p-h  ini  merupakan  alat  yang  umum  digunakan  untuk menganalisis  dan  menghitung  jumlah  kalor,  usaha (kerja),  serta  perpindahan  energi  dalam  suatu  siklus refrigerasi.  Satu  siklus  pendinginan  terdiri  dari  dua bagian,  yaitu  daerah  bertekanan  tinggi  (high  side)  yang ditunjukkan oleh garis 2-3, dan daerah bertekanan rendah (low  side)  yang  ditunjukkan  oleh  garis  1-4.  Perubahan tekanan  terlihat  dengan  jelas  dalam  diagram  p-h  ini.
November 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Proses pengambilan panas (energi) dari objek yang akan didinginkan oleh refrigerant terjadi di daerah evaporator, sedangkan  daerah  refrigerant  membuang  panasnya  ke lingkungan  sekitar  i  di  daerah  kondensor.  Perpindahan energi  dan  panas  dapat  dihitung  sebagai  perubahan "enthalpy," yang jelas tergambarkan dalam diagram p-h tersebut.
Gambar  di  atas  menggambarkan  skema  dari sistem  kompresi  uap.  Sistem  ini  terdiri  dari  beberapa komponen utama, yakni kompresor, kondenser, perangkat  ekspansi  ( expansion device ),  dan evaporator . Bagian compressor-delivery  head , discharge  line , condenser ,  dan liquid  line membentuk  jalur  tekanan tinggi  ( high-pressure  side )  dalam  sistem  ini.  Sementara bagian expansion  line , evaporator , suction  line ,  dan compressor-suction  head membentuk  jalur  tekanan rendah ( low-pressure side ) dalam sistem tersebut.

## 2.2.2  Proses Kerja Peralatan
Prilaku  refrigerant  pada  setiap  komponen tercermin dalam diagram sebagai berikut:
Compressor : Refrigerant dalam  bentuk  gas  dengan tekanan  rendah  dikompresikan  menjadi  gas  dengan tekanan  tinggi  dengan  bantuan  energi  eksternal  (input power).
Condenser : Refrigerant dalam  bentuk  gas  dengan tekanan  tinggi  diubah  menjadi  cairan  dengan  tekanan tinggi  yang  konstan  melalui  pelepasan  panas  ke lingkungan sekitar.
Expansion  line : Refrigerant dalam  bentuk  cair  dengan tekanan  tinggi  mengalami  penurunan  tekanan  dan berubah menjadi cairan yang bercampur dengan sejumlah kecil  gas.  (Pembentukan  gelembung  gas  terjadi  akibat penurunan tekanan).
Evaporator : Refrigerant dalam  bentuk  cair  diubah menjadi  gas/uap  dengan  menyerap  panas  dari  ruangan yang akan didinginkan Refrigerant yang berfase gas/uap kemudian dihisap oleh kompresor dan proses sirkulasi berulang kembali. Siklus refrigerasi dan prilaku refrigerant pada mesin refrigerasi dapat diuraikan seperti berikut.

## 2.2.2.1 Proses Evaporasi
Proses evaporasi terjadi dalam evaporator, yang umumnya  berbentuk  pipa  dengan  sirip-sirip  pelat. Refrigerant mengalami penguapan pada titik ini. Selama
mengalir  melalui  pipa  evaporator,  refrigerant  menyerap panas  dari  udara  di  sekitarnya.  Ini  mengakibatkan pendinginan udara di area yang akan didinginkan. Proses ini  berlangsung  secara  bertahap  karena  refrigerant menyerap kalor latennya selama penguapan di dalam pipa evaporator.  Proses  penyerapan  panas  ini  berlangsung berkelanjutan  selama  pendinginan  dilakukan  hingga mencapai pembentukan es balok yang diinginkan.
Pada diagram yang ditunjukkan dalam gambar 1. Dan gambar2., proses evaporasi terlihat pada proses 4-1. Dalam  konteks  ini,  kinerja  evaporator  dapat  diukur dengan menghitung selisih antara entalpi pada titik 1 dan titik 4:
q e = h 1 - h 4 (1)

## 2.2.2.2 Proses Kompresi
Refrigerant yang  meninggalkan  evaporator selanjutnya  menuju  kompresor.  Di  dalam  kompresor, refrigerant ini akan mengalami proses kompresi, di mana tekanannya  ditingkatkan  hingga  mencapai  tingkat tekanan  yang  diinginkan.  Kenaikan  tekanan  pada refrigerant  ini  bertujuan  untuk  memfasilitasi  proses pelepasan  panas  di  kondensor.  Energi  yang  dibutuhkan untuk melakukan kompresi disediakan oleh motor listrik yang  menggerakkan  kompresor.  Pada  saat  proses kompresi  berlangsung,  energi  akan  ditransfer  ke  dalam refrigerantt  yang  berfase  gas.  Pada  diagram  yang digambarkan  dalam  gambar  2  dan  3,  tahap  kompresi terjadi pada proses 1-2. Performa kompresor dapat diukur dengan menghitung perbedaan entalpi antara titik 2 dan titik 1:
q w = h 2 - h 1 (2)

## 2.2.2.3 Proses Kondensasi
Gas refrigerant yang memiliki tekanan dan suhu tinggi  setelah  melewati  proses  kompresi  dapat  dengan mudah  didinginkan  oleh  media  pendingin  atau  udara sekitar yang berada pada suhu normal. Dalam kata lain, uap refrigerant melepaskan panas (kalor laten kondensasi)  ke  media  pendingin  atau  udara  sekitar kondensor,  sehingga  refrigerant  berubah  menjadi  cair. Karena  media  pendingin  atau  udara  mengambil  panas dari refrigerant, maka media tersebut akan menjadi lebih panas saat keluar dari kondensor.

## P ISSN 2614-5979
Pada diagram yang ditunjukkan dalam gambar 2 dan 3, proses kondensasi terjadi pada tahap 2-3. Kinerja kondensor  dapat  diukur  dengan  menghitung  perbedaan entalpi antara titik 2 dan titik 3.
q c = h 2 – h 3 (3)

## 2.2.2.4 Proses Ekspansi
Refrigerantt yang keluar dari kondesor selanjutnya mengalir ke katup ekspansi atau pipa kapiler. Proses  yang  terjadi  yaitu  proses  penurunan  tekanan sehingga  refrigerant  tadi  mengalami  proses  perubahan fase  dari  fase  cair  menjadi  fase  uap. Refrigerant dari katup  ekspansi  kemudian  mengalir  kedalam evaporator, tekanannya  turun  dan  menerima  kalor  penguapan  dari udara, sehingga mengalami penguapan secara berangsur- angsur. Selanjutnya, proses siklus tersebut di atas terjadi secara  berulang-ulang.  Pada  gambar  2  dan  3,  proses ekspansi dapat dilihat pada proses 3-4.

## 2.2.2.5 Coefficient of Performance (COP)
Koefisien  kinerja  atau  COP  berhubungan  dengan kapasitas  pendinginan  dan  daya  yang  diperlukan  dan menunjukkan  konsumsi  daya  keseluruhan  untuk  beban yang  diinginkan.  Nilai  COP  yang  tinggi  menunjukkan konsumsi  energi  rendah  untuk  penyerapan  daya pendinginan  ruang  yang  sama  untuk  didinginkan.  Nilai COP dapat diketahui dari perbandingan antara refrigerasi bermanfaat terhadap kerja bersih.
Tahap-tahap  siklus  yang  telah  dijelaskan  di  atas berlangsung  secara  berulang-ulang  dalam  sistem refrigerasi,  memungkinkan  transfer  panas  dari  satu komponen  ke  komponen  lainnya  untuk  mencapai  efek pendinginan yang diinginkan.

## 2.3 Perancangan Pembangkitan Listrik PLTS
Setelah menyelesaikan perancangan mesin pembuat balok  es,  langkah  berikutnya  adalah  merancang Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sebagai sistem untuk menghasilkan tenaga listrik yang akan digunakan sebagai  penggerak  kompresor  dan  peralatan  lain  pada mesin pembuat balok es. Pada perancangan PLTS ini, ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan, seperti:
1. Intensitas  Matahari:  Dalam  merancang  PLTS, perlu memperhatikan tingkat intensitas matahari di  lokasi  yang  dituju.  Ini  akan  mempengaruhi seberapa  efisien  PLTS  dalam  menghasilkan listrik.
2. Sudut  Penangkapan  Sinar  Matahari:  Sudut penangkapan  sinar  matahari  oleh  panel  surya harus  diatur  agar  mendapatkan  paparan  sinar matahari optimal sepanjang hari.
3. Pemilihan  Panel  Surya:  Pemilihan  jenis  dan kapasitas panel surya sangat penting. Panel surya harus  sesuai  dengan  kapasitas  listrik  yang dibutuhkan oleh kompresor dan peralatan mesin balok es.
4. Susunan  Modul  Solar  Cell:  Modul  solar  cell (panel  surya)  perlu  diatur  secara  efisien  untuk mendapatkan  energi  maksimal  dari  sinar matahari. Pengaturan ini juga harus mempertimbangkan  ukuran  dan  bentuk  area yang tersedia.
5. Inverter:  Inverter  digunakan  untuk  mengubah listrik  DC  (arus  searah)  yang  dihasilkan  oleh panel surya menjadi listrik AC (arus bolak-balik) yang lebih cocok untuk digunakan pada peralatan listrik.
6. Peralatan  Lainnya:  Selain  mesin  balok  es, peralatan lain yang memerlukan listrik juga harus dipertimbangkan  dalam  perancangan  sistem PLTS ini.
7. Penyimpanan  Energi:  Sebagian  listrik  yang dihasilkan dapat disimpan dalam baterai. Baterai ini  akan  berperan  sebagai  sumber  cadangan ketika  intensitas  matahari  rendah,  sehingga operasi mesin balok es dapat terus berjalan.
8. Pemanfaatan  Listrik:  Energi  listrik  yang dihasilkan  tidak  hanya  digunakan  untuk menggerakkan mesin balok es, tetapi juga dapat digunakan  untuk  penerangan  di  sekitar  area mesin balok es dan bahkan mungkin penerangan di daerah sandar kapal.
9. Rangkaian Instalasi Listrik: Instalasi listrik harus dirancang dengan baik dan aman, menghubungkan  panel  surya,  inverter,  baterai, dan peralatan lainnya dengan benar.
Perancangan  PLTS  ini  penting  untuk  memastikan pasokan  tenaga  listrik  yang  stabil  dan  dapat  diandalkan bagi operasi mesin pembuat balok es, serta

## P ISSN 2614-5979
memaksimalkan  pemanfaatan  energi  terbarukan  dalam lingkungan tersebut.

## 2.3 Perancangan  Susunan Seri dan  Paralel Modul Surya
Penentuan jumlah modul solar panel  yang disusun secara  seri dan  paralel dapat menggunakan persamaan dibawah ini.
• Minimum Seri = V min inverter / V oc PV
(4)
Minimum seri  = susunan minimum modul secara seri V min inverter = tegangan input minimum inverter V oc PV = tegangan open circuit modul solar cell
• Maximum Seri = V max inverter /V max PV
(5)
Maximum Seri = maksimum susunan seri modul V max inverter = tegangan maximum inverter V max PV = tegangan maximum modul solar cell
• Maximum Paralel = I max inverter / I max PV
(6)
Maximum Paralel  = maksimum susunan paralel I max inverter = arus maximum input inverter I max PV = arus maximum modul solar cell

## 2.3.1  Losses pada Sistem PLTS
Kerugian pada sistem PLTS terjadi ketika jumlah energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  PLTS  yang selanjutnya  dialirkan  tidak  sebanding  dengan  jumlah energi yang diterima di sisi penerima [4]. Besarnya losses daya pada PLTS disajikan dalam tabel 4.
Tabel 4. Loses pada PLTS
Dengan mengacu  informasi yang diberikan di atas, kita dapat menghitung total kerugian aktual daya PLTS yang akan dihasilkan.
P actual ={ (1-L1) x (1-L2) x  (1-L3) x …..(1-Ln)} x P max (7)
2.3.2 Perhitungan Modul Pembangkit Tenaga Surya
PLTS    yang  beroperasi  menghasilkan  energi listrik  arus  searah  (direct  current),  mengambil  manfaat dari  radiasi  foton  yang  berasal  dari  matahari.  Dalam perancangan  kapasitas  yang  dibutuhkan  (Wp)  panel surya,  hal  ini  dapat  ditentukan  dengan  mengetahui besarnya  daya  listrik  yang  diperlukan  oleh  beban  serta intensitas  radiasi  matahari  di  lokasi  pemasangan  PLTS. Oleh karena itu, perhitungan jumlah modul sel surya yang diperlukan  dapat  dilakukan  menggunakan  rumus  yang sesuai seperti dibawah ini Jumlah modul (N modul )  = Daya yang dibutuhkan beban (P)  / Daya nominal modul surya (P mod ) (8) N modul = Jumlah modul P = Daya yang dibutuhkan beban P mod
= Daya nominal modul surya

## 2.3.2 Sudut  Tangkap  Pemasangan  Modul  Solar Cell
Solar cell dapat menghasilkan daya maksimum akan terjasi jika dipasang dengan sudut tegak lurus terhadap sudut datang  radiasi matahari.
Kemiringan pemasangan modul surya dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
δ =90 0 +lat- α (9)
β = 90 0 – δ (10)
dimana δ  = ketinggian sudut maksimum matahari lat = garis lintang daerah pemasangan PLTS
(lokasi)  (°)
α = sudut deklinasi matahari (23,45°) β = sudut kemiringan pemasngan panel surya (°)

## 3.  METODOLOGI PENELITIAN
Perancangan mesin pembuat es balok bersumber listrik  tenaga  matahari  di  area  Desa  Muntai  Kecamatan Bantan Kabupaten Bengkalis Provinsi Riau dilaksanakan
sesuai alur berikut:
No
Type Losses Persentase 1 Losses Temperature (L1) 14 % 2 Mismatch (L2) 2 % 3 Losses Kabel (L3) 1,2 % 4 Inverter (L4) 3 % 5 Soiling (L5) 3 % 6 Kualitas Modul Solar Cell (L6) 1,5 %
November 2023 E-ISSN 2599-0616

## P ISSN 2614-5979

## Gambar 3. Alur Metodologi Perancangan
Langkah-langkah Perancangan sistem ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Brain Storming Idea dan Pengumpulan Data Pada tahap ini peneliti/perancang melakukan diskusi dengan  pihak-pihak  pemangku  kepentingan  seperti nelayan,  perangkat  desa  dan  melakukan  pengamatan terhadap  kehidupan  dan  prilaku  nelayan  dalam melakukan proses penyediaan es balok untuk penggunaan pengawetan ikan.
2. Studi Literatur Tahap  selanjutnya  mengumpulkan dan  menperoleh informasi  melalui  referensi-referensi  tentang  pemilihan mesin  pembuat  balok  es  dan  pembangkit  listrik  tenaga surya.
3. Tahap Pemilihan Mesin Pembuat Es Balok Tahap pemilihan mesin pembuat es balok, yaitu memlih mesin pembuat es balok yang tersedia di lapangan, mesin ini banyak tersedia di pasar dan dapat dengan mudah di install  di  lapangan  dan  dengan  penambahan  auxiliary equipment  untuk  mendukung  pengoperasian  mesin pembuat es balok.
4. Tahap Perancangan PLTS Dilakukan tahap perancangan PLTS yang akan dibangun di areal persawahan
5. Perhitungan Biaya yang Dibutuhkan
Pada  tahap  ini  dilakukan  perhitungan  perkiraan  biaya yang  dibutuhkan  untuk  pembangunan  sistem  pengairan artificial tersebut. Perhitungan cash flow dan benefit tidak dilakukan, karena program ini adalah merupkan kegiatan untuk  memberikan  penghasilan  pendapatan  bagi masyrakat  tersebut,  untuk  memenuhi  kehidupan  dasar masyarakat Desa Siraisan
6. Kesimpulan Berdasarkan langkah-langkah kegiatan yang
dilaksanakan diatas dapat ditarik kesimpulan dari sistem pompa air PLTS yang dirancang.
.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Kebutuhan Balok ES
Berdasarkan  Pengamatan  dan  diskusi  dengan para nelayan di lapangan bahwa kebutuhan es balok yang dibutuhkan sekitar 3 ton perhari.

## 4.2 Pemiliham Mesin Refrigerantt
Mesin balok es yang digunakan pada perancangan  sistem  ini  yaitu  mesin  yang  tersedia dipasaran,  menggunakan  listrik  AC.  Kebutuhan  listrik mesin tersebut yaitu untuk :
1. Mesin  produksi  es  balok  berkapasitas  3  ton dengan daya listrik 13 kW.
2. Penerangan  dan  support  lainnya  sebesar  2 kW.

## 4.3 Perancangan PLTS
Panel  solar  cell  yang  dirangkai  secara  seri  akan meningkatkan  tegangangan  listrik  sedangkan  sel  surya yang  dirangkai  secara  paralel  akan  meningkatkan  arus listrik.  Matahari  mulai  bersinar  pukul  sekitar  pukul  07 hingga pukul 17, dan paling efektif pukul 10 pagi hingga pukul 15 sore.
Solar  Panel  yang  dipiih  dengan  spesifikasi  yang tersedia di pasaran.  Berikut type photo cell yang dipilih [6].
Tabel 5. Type Photo Cell [6] No Uraian Nilai Satuan 1 Maximun Power 260 Watt 2 Voltage at Pmax 30,7 Volt
November 2023 E-ISSN 2599-0616

## P ISSN 2614-5979
3 Current at Pmax 8,47 Ampere 4 Open Circuit Voltage 37,7 Volt 5 Shor-Circuit Current 8,8 Ampere 6 Operating Temperature -40 - 85 derajat Celcius 7 Maximum system voltage 1000 VDC 8 Cells Mono Cristalline 9 Power Tolerance +- 3 %
Sedangkan  inverter  yang  dipilih  dengan  daya  listrik sebesar minimal 13 KW berdasarkan kebutuhan tersebut maka dicari inverter  yang tersedia dipasaran dan dipilih three phase on-grid solar inverter  dengan type  JO-15K- T2 dengan rated output 15 KW, diproduksi Jhonray  [6].
Tabel 6. Spesifikasi Inverter Input Data (DC) Max DC Power 19,2 Kilo Watt Max. DC Volatge 1100 Volt Rated DC Volatge 200-1000 Volt Number of MPPT / Strings per MPPT: 2 / 1+2 Volt Max. Current per MPPT: 14 A / 28 A Ampe re Max. Short Circuit Current per MPPT: 18 A / 36 A Volt Output Data (AC) Max AC Power 16,5 Kilo Watt Rated AC Power 15 Kilo Watt Rated AC Volatge 380/400 V / ±20% Volt Max. AC Current 21 Ampe re Rated. AC Current 22 Ampe re Max. AC Current 24 Ampe re Frequency 50/60 Hz / ±5Hz Hertz Power Factor (cos phi) -0.8~+0.8 (adjustable) Distortion (THD) <3 (Nominal Output) % Max Efficiency 98,2 % 4.3.1 Perancangan Susunan Seri dan Paralel Modul
PLTS
• Minimum Seri = V min inverter / V oc PV Minimum seri   = 200 / 37,7 =  6 unit
• Maximum Seri = V max inverter /V max PV Maximum Seri = 1100 / 30, 7 = 36 unit
• Maximum Paralel = I max inverter / I max PV Maximum Paralel  =  24/ 8,47 = 3 unit

## 4.3.2 Losses pada sistem PLTS
Rugi-rugi (losses) PLTS = {(1-0,14) x (1-0,02) x (1- 0,012) x (1-0,03) X (1- 0,03) x (1-0,015)} = 0,771 Sehingga           P actual = 0,771 x 260 = 200,6 Wp

## 4.3.3 Perhitungan Modul Pembangkit Tenaga
Surya
Jumlah modul   (N modul )  = Daya yang dibutuhkan beban (P)/ Daya nominal modul surya (P mod ) N modul =  15000/200,6 = 75 Jumlah modul solar cell yang dibutuhkan 75 Modul, karena terdapat 3 string paralel, maka satu stringnya 25 modul cell, sehingga jumlah modul cell sebanyak 75 unit.
4.3.4 . Sudut Tangkap Pemasangan Modul Solar Cell
Kemiringan pemasangan modul surya dapat ditentukan dengan persamaan berikut: α=90 0 +lat-δ β = 90 0 – α α=90 0 +lat-δ = 90 + 1,52 0 – 23,45 0 = 68,07
β = 90 0 – α = 90-68,07 = 21,93 0
Kemiringan  optimal  panel  surya  yang  dipasang Di Desa Muntai Kecamatan Bantan Kabupaten Bengkalis adalah sebesar 21,93°.

## 4.4 Rangkaian Listrik PLTS
Design  rangakaian  komponen  PLTS  sebagai power  supplai  mesin  balok  es  di  areal  nelayan  Desa Muntai,  dapat  dijelaskan  sebagai  berikut,  modul  surya disusun  menjadi  tiga  string,  setiap  string  terdiri  atas  22 modul,  modul  surya  pada  setiap  string  disusun  secara seri.  Ketiga  string  tersebut  kemudian  diaparalel  untuk mendapatkan  tegangan  dan  arus  yang  dipersyaratkan untuk  mendapatkan daya  yang  dibutuhkan  menjalankan mesin pembuat balok es, sehingga total modul surya yang digunakan  sebanyak  66  modul.  Selanjutnya  rangkaian yang  keluar  dari  modul  surya  masuk  ke  solar  change controller.  Selanjutnya  daya  DC  yang  dihasilkan  akan masuk ke inverter untuk diubah menjadi daya AC. Listrik dengan daya yang cukup dan tegangan AC sudah dapat digunakan oleh motor-motor untuk dapat menggerakkan equipment  mesin pembuat  balok  es  jika  mesin  balok  es sudah  selesai  beroperasi  maka  listrik  yang  dihasilkan oleh modul solar cell dapat disimpan pada batterai  atau listrik  AC  nya  dapat  digunakan  untuk  menggerakkan peralatan listrik lainnya. Detail rangkaian peralatan PLTS dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 4. Rangkaian Peralatan PLTS

## 4.4 Mesin Pembuat Balok Es
Mesin balok es dipilih dengan kapasitas 3 Ton yang ada dipasaran, salah satunya yitu mesin yang diproduksi oleh PT. Koller Indonesia seperti berikut [8],
Gambar 5. Mesin es balok kapasitas  3 ton perhari
dengan kebutuhan sebesar 13 kW dengan tegangan 380 VAC.

## 4.5 Kebutuhan Biaya yang Dibutuhkan
Harga satuan perancangan ini diperoleh  melalui aplikasi  Tokopedia,    yang  bisa  diakses  secara  umum, berdasarkan  spesifikasi  dan  kebutuhan  equipment  maka dapat dilakukan perkiraan biaya yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan perancangan ini. Perkiraan kebutuhan biaya seperti pada tabel dibawah ini

## Tabel 7. Kebutuhan Biaya
No Uraian Equipment Jlh. Sat. Harga (Rp) Total (Rp)
A Material 1 Mesin pembuat balok es 1 unit
421.800.000   421.800.000
2 Sistem Pemipaan
3 Pipa PVC 4 inchi 315 meter 315 meter 36.000     11.340.000 4 Pipa PVC 4 inchi 30 meter 20 meter 84.500 1.690.000 5 Filter inlet 1 pc 265.000 265.000 6 Valve Inlet 4 inch 1 pc 472.500 472.500 7 Check Valve 4 inchi 1 pc 530.000 530.000 8 T Connection 4 inch 250.000 250.000 9 Modul Solar Cell 260 Wp 2.600.000 195.000.00 10 Inverter Jhonray 15 kW 380 Volt 1 unit 6.700.000 6.700.000

## P ISSN 2614-5979
11 Solar Charge Controller-
15000W 380 V 1 Unit 21.0000.000 21.000.000
12 Cable  4 mm 100 meter 7.500 750.000 13 MCB 16 A 2 unit 50.000 100.000 14 MCB 40 A 1 unit 502.000 502.000 15 Fuse 5 pc 25.000 125.000
16 Battery 12 V DC 65 AH 10 unit 650.000 6.500.000
17 Consumable material elektrik ( socket, isolasi, paku dan lain- lain) 1 Lot
2.000.000 2.000.000
18 Consumabvle material Mekanik( Lem
Pipa, perekat connector dll) 1 lot 2.000.000 2.000.000 B Jasa 1 Biaya Instalasi Mesin pencetak balok es 1 Lot
6.500.000 6.500.000
2 Biaya Instalasi PLTS dan elektrikal system 1 Lot 5.000.000 5.000.000 3 Biaya Transportasi
dan Penyimpanan Peralatan 1 Lot
2.500.000 2.500.000
4
Management Fee dan Lainnya 1 lot 65.000.000 65.000.000 C Jumlah 750.497.000 D PPN11 % 82.554.670 E Total 833.051.670

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Perancangan  mesin  balok  es  dan  PLTS  yang  akan dipasang  di  areal    Desa  muntai  Kecamatan  Bantan Kabupaten  Bengkalis  Provinsi  Riau    dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1. Mesin balok es yang dirancang yaitu mesin balok es berkapasitas  3 ton perhari , berdaya listrik  13 000 watt tiga phase tegangan 380 V AC
2. PLTS yang diperlukan untuka dapat menggerakkan pompa dengan spesifikasi, jumlah  modul  solar  cell  yang  dibutuhkan sebanyak  66  unit,  dan  terdapat  3  string  yang
diparalel, setiap string berisi 22 modul solar cell yang diseri.
3. Kebutuhan  biaya  untuk  pembagunan  pompa beserta PLTS sebesar Rp 833.051.670,00.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  https://www.siloamhospitals.com/informasi- siloam/artikel/mengenal-fungsi-protein
[2] Permenkes RI No 28 tahun 2019
[3]  KABUPATEN  BENGKALIS  DALAM  ANGKA  2022, Badan  Pusat  Statistik  Kabupaten  Bengkalis, KATALOG/CATALOG: 1102001.1408
[4]  Ogik Azis Bukhori, I Nyoman Setiawan , I Wayan Arta Wijaya,  ”  Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya Sebagai Suplai Daya  Pompa Air Submersible Inoto 2 Hp Di Dusun Leran” Jurnal SPEKTRUM Vol.
8, No. 4 Desember 2021
[5]    Amrullah, Zuryati Djafar, Wahyu H. Piarah (September 2017), Analisa kinerja mesin refrigerasi rumah tangga dengan variasi refrigeran, Jurnal Teknologi Terapan | Volume 3, Nomor 2,
September 2017,
h ttps://jurnal.polindra.ac.id/index.php/jtt/article/v ie wFile/5 5/23 [6]  www.jarwinn.com [7]  www. tokopedia.com [8]  www.indotrading.com [9]   https://id.aliexpress.com/item/4000147879949.html [10] https://www.johnrayenergy.com/products/21 [11] Sastradiangga, I.M.A, Giriantari, I.A.D, Sukerayasa,
I.W.  2020.  “Solar  PV  Plant  as  a  Replacement  for Power  Supply  of  Irrigation  Water  Pump”. International  Journal of Engineering and Emerging Technology Vol. 5, No.2
[12]  Larasakti,  A.  A.,  Himran,  S.,  &  Syamsul,  A,” Pembuatan  dan  Pengujian  Pembangkit  Listrik Tenaga Mikrohidro Turbin Banki Daya 200 Watt”, Jurnal Mekanikal, Vol. 3 No. 1, pp 245-253, 2012
[13] PT. Teach Integration, Siklus Refrigerasi,
https://teachintegration.wordpress.com/hvac- forum/basic/siklus-refrigerasi/
[14] I Made Suradita,  Achmad Wibolo, I Dewa Made Susila, “Pengembangan rancangan mesin es balok kristal dengan bantalan bio-PCM”, Politeknik Negeri Bali, September 2022