p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934

## Penerapan Panel Surya sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif pada Gedung Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar
T. M. Azis Pandria 1* , Nissa Prasanti 2
1,2 Program Studi Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar * Koresponden email : azispandria@utu.ac.id Diterima: 7 September 2021 Disetujui: 9 Oktober 2021

## Abstract
After  turning  into  a  state  university,  Universitas  Teuku  Umar  continues  to  improve  a  number  of infrastructures including the addition of a number of buildings. Currently the only source of electricity used to  run  all  facilities  in  the  building  only  from  PLN,  so  that  in  the  face  of  obstacles  such  as  blackouts, suspension of electricity supply, or other technical constraints will result in the cessation of all activities so that it has an impact on the decline in the performance of the Faculty of Engineering in general. Research on  the  application  of  solar  panels  installed  on  the  roof  of  the  building  (rooftop)  as  Building  Applied Photovoltaic (BAPV) was conducted. The purpose of the study is to find out the number of solar panels and other devices needed for the application of PLTS in the Faculty of Engineering Building. PVsyst V7.2 software It is used to obtain daily solar radiation values at the locations reviewed. The existing Total Energy (TE)  value  calculation  method  is  used  to  determine  the  capacity  of  solar  panels  and  other  supporting equipment. Results show an existing TE value of 20,422 Wh/day or equivalent to 20,422 kWh/day. Based on  te  value  the  number  of  solar  panels  needed  as  much  as  33  units  of  capacity  120  Wp,  Solar  Charge Controller (PWM) 12 V-250 A 1 unit, VRLA Gel Battery Brand VOS 12V - 150 Ah 41 units, Inverter Pure Sine Wave (PSW) Split Phase Inverter Charger Series power 1-6 KW 1 unit. Keywords: solar panel, solar energy, renewable energy, EBT, Universitas Teuku Umar

## Abstrak
Pasca penegerian, Universitas Teuku Umar terus membenahi sejumlah infrastruktur termasuk penambahan sejumlah gedung. Saat ini satu – satunya sumber energi listrik yang digunakan untuk menjalankan semua fasilitas  pada  gedung  hanya  dari  PLN,  sehingga  bila  terjadi  kendala  seperti  pemadaman,  terhentinya pasokan  energi  listrik,  atau  kendala  teknis  lainnya  akan  berakibat  pada  terhentinya  seluruh  kegiatan sehingga berdampak pada penurunan kinerja Fakultas Teknik secara umum. Penelitian terhadap penerapan panel  surya  yang  dipasang  pada  atap  gedung  ( rooftop) sebagai Building  Applied  Photovoltaic (BAPV) dilakukan. Tujuan penelitian guna mengetahui jumlah panel surya dan perangkat lainnya yang diperlukan untuk  penerapan  PLTS  pada  Gedung  Fakultas  Teknik.  Aplikasi  PVsyst  V7.2.  digunakan  untuk mendapatkan nilai radiasi matahari harian pada lokasi yang ditinjau. Metode perhitungan nilai Total Energi (TE) eksisting digunakan untuk menentukan kapasitas panel surya dan peralatan pendukung lainnya. Hasil menunjukkan nilai TE eksisting 20.422 Wh/hari atau setara 20,422 kWh/hari. Berdasarkan nilai TE jumlah panel surya yang  dibutuhkan sebanyak 33 unit kapasitas 120 Wp, Solar Charge Controller (PWM) 12 V- 250 A 1 unit, Baterai VRLA Gel Merk VOS 12V – 150 Ah 41 unit, Inverter Pure Sine Wave (PSW) Split Phase Inverter Charger Series daya 1-6 KW 1 unit.
Kata Kunci: panel surya, energi listrik, energi terbarukan, EBT, Universitas Teuku Umar

## 1. Pendahuluan
Letak Indonesia yang berada pada garis khatulistiwa memberikan keuntungan tersendiri, terutama intensitas  radiasi  matahari  dengan  nilai  rata-rata  mencapai  4,8  kWh/m2  per  hari  di  seluruh  wilayah Indonesia [1]. Kabupaten Aceh Barat berada  dekat dengan garis khatulistiwa, atau disisi utara dari garis ekuator dan memiliki intensitas penyinaran matahari cukup tinggi. Aceh Barat sangat diuntungkan dengan kondisi  ini,  dimana  intensitas  matahari  tersebut  dapat  dimanfaatkan  untuk  mengembangkan  sistem pembangkit  listrik  tenaga  matahari  atau  PLTS.  Pemanfaatan  energi  surya  atau  matahari  dapat  dijadikan solusi untuk mencukupi kebutuhan energi listrik terutama dari sumber energi terbarukan. Namun hingga saat ini potensi radiasi matahari yang berlimpah ini belum dimanfaatkan secara optimal, terutama di wilayah Aceh Barat [2].
Perkembangan  kebutuhan  akan  energi  listrik  yang  terus  meningkat  di  Aceh  Barat  terutama  pada pusat-pusat  layanan  umum  seperti  rumah  sakit,  perhotelan,  pusat  perbelanjaan  dan  fasilitas  pendidikan
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
seperti  kampus  [3].  Konsumsi  energi  yang  dibutuhkan  cukup  besar  dan  harus  dapat  diakomodir  oleh penyedia layanan energi listrik seperti PT. PLN. Konsumsi energi listrik dengan karakteristik operasional 24 jam menuntut tersedianya pasokan energi yang memadai. Selama ini selaku operator penyedia listrik PT.  PLN  telah  membangun  fasilitas  pembangkit  listrik  untuk  menyuplai  kebutuhan  konsumen  dengan menggunakan pembangkit yang mengonsumsi energi fosil (BBM) sebagai sumber energi primernya  [4]. Untuk  jangka panjang penggunaan  energi  fosil  tidak  lagi  diprioritaskan,  kondisi  ini  sejalan  dengan  peta rencana  pengembangan  energi  nasional  yang  telah  digariskan  pemerintah  [5].  Agar  dapat  mencukupi kebutuhan akan energi listrik, konsumen atau pihak pengguna energi membutuhkan energi listrik secara kontinu  dan  handal  [6].  Pemanfaatan  energi  surya  sebagai  sumber  listrik  dapat  dimulai  dari  lingkungan terbatas,  seperti  memanfaatkan  sistem Building  Applied  Photovoltaic (BAVP)  yang  dipasang  di rooftop pada fasilitas hotel, rumah sakit dan kampus [7].
Fakultas Teknik Universitas Teuku Umar merupakan salah satu kampus yang berada di wilayah Aceh Barat  dengan  jumlah  pertumbuhan  mahasiswa  yang  cukup  besar  selama  ditetapkan  sebagai  salah  satu Universitas Negeri pada Tahun 2014 silam [8]. Pasca penegerian, Universitas Teuku Umar terus berbenah terutama  dari  sisi  infrastruktur.  Umumnya  pembenahan  tersebut  dilakukan  di  berbagai  bidang,  seperti peningkatan  kualitas  SDM,  infrastruktur  dan  administrasi.  Khusus  dibidang  infrastruktur,  penambahan gedung  untuk  memenuhi  fasilitas  perkuliahan  menjadi  prioritas  yang  dilakukan  pasca  penegerian. Pertambahan jumlah gedung berimbas pada meningkatnya konsumsi energi listrik untuk menunjang semua proses  akademik  di  setiap  fakultas.  Fakultas  Teknik  merupakan  salah  satu  fakultas  di  lingkungan Universitas  Teuku Umar  yang  selama  ini  menggunakan  fasilitas  Gedung  Laboratorium  Terpadu  sebagai pusat akademis dan perkuliahan.
Untuk  mencukupi  kebutuhan  energi  listrik,  Gedung Fakultas  Teknik  menggunakan  sumber  energi listrik dari PT. PLN sebagai satu-satunya sumber primer untuk menjalankan semua fasilitas pada gedung tersebut. Kendala yang sering dialami adalah saat terjadi pemadaman atau terhentinya pasokan energi listrik dari PLN, baik yang diakibatkan oleh gangguan alam maupun kerusakan lainnya. Semua peralatan yang menggunakan  energi  listrik  menjadi  terhenti  bekerja  karena  ketiadaan  listrik.  Kondisi  yang  tidak menguntungkan ini, terutama bagi konsumen menjadi kendala yang dapat mempengaruhi kinerja Fakultas Teknik  secara  umum.  Penggunaan  panel  surya  sebagai  sumber  Energi  Baru  Terbarukan  (EBT)  menjadi salah  satu  sumber  energi  alternatif  yang  diharapkan  mampu  memenuhi  kebutuhan  energi  listrik  pada gedung  Fakultas  Teknik,  Universitas  Teuku  Umar.  Aplikasi  panel  surya  yang  dapat  dilakukan  seperti pemasangan pada atap atau rooftop, dimana panel surya diletakkan pada atap gedung. Pemasangan dengan model ini bertujuan untuk memanfaatkan ruang kosong pada atap bangunan atau yang lebih dikenal dengan Building Applied Photovoltaic (BAPV) [7].
Radiasi matahari dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi listrik yang bersumber dari energi  baru  terbarukan  (EBT),  dan  panel  surya  mengubah  radiasi  tersebut  menjadi  energi  listrik  [9]. Berdasarkan penerapannya sistem penempatan panel surya sebagai pembangkit listrik dibagi menjadi dua model, pertama yang disebut sebagai solar park (panel surya yang diletakkan diatas permukaan tanah) dan rooftop photovoltaic system (panel surya diletakkan diatas atap bangunan)[10]. Berdasarkan instalasi, panel surya dibedakan menjadi off grid system dan on grid system connected . Panel surya off grid system identik dengan stand-alone  system ,  sedangkan on  grid  system terhubung  dengan grid  utility (jaringan  eksisting PLN)[11].  Panel  surya  dengan  konfigurasi  baterai  dan  peralatan  pendukung  lainnya  dikenal  sebagai Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS),  dan  merupakan  suatu  jenis  pembangkit  listrik  yang  bekerja dengan prinsip mengonversi cahaya matahari menjadi energi listrik, dan proses konversi ini terjadi pada panel  surya  yang  terdiri  dari  sejumlah  sel  surya[12].  Panel  surya  memanfaatkan  cahaya  matahari  dan mengubahnya  menjadi  listrik  DC  ( Direct  Current )  dan  dapat  diubah  kembali  menjadi  listrik  AC ( Alternating Current ). PLTS di ibaratkan sebagai catu daya yang dirancang untuk kebutuhan listrik skala kecil hingga besar dengan model stand-alone maupun hybrid [1].
Tujuan  penelitian  ini  adalah  (1)  mengetahui  hasil  evaluasi  jumlah  daya  listrik  eksisting  yang dibutuhkan pada Gedung Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar, (2) menentukan jumlah panel surya dan peralatan aksesoris instalasi lainnya yang dibutuhkan untuk mendukung kebutuhan daya listrik pada Gedung Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar, dan (3) menentukan model instalasi panel surya yang sesuai untuk diterapkan pada Gedung Fakultas Teknik, Universitas Teuku Umar.

## 2. Metode Penelitian

## Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada Gedung Lama Fakultas Teknik Universitas, Teuku Umar, Desa Alue Peunyareng, Kecamatan Meureubo, Kabupaten Aceh Barat. Penelitian dilaksanakan dalam kurun waktu 4
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
bulan.  Jenis  penelitian  bersifat  deskriptif  dengan  metode  eksperimen  dan  analisis  data.  Penelitian  ini menggunakan data primer dan juga data sekunder. Data primer penelitian diperoleh dari proses pengamatan langsung di lapangan dengan data yang diperoleh berupa layout Gedung Fakultas Teknik dan daya listrik eksisting  yang  digunakan  pada  gedung  tersebut.  Data  sekunder  penelitian  ini  merupakan  data  intensitas radiasi  matahari,  suhu,  kondisi  atmosfer,  pada  titik  lokasi  sesuai  koordinat  Gedung  Fakultas  Teknik, Universitas  Teuku  Umar  yang  diperoleh  dari  Software  Pvsyst  [13].  Adapun  lokasi  dan  gedung  tempat penelitian dilakukan dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2 .
Gambar 1 . Lokasi Penelitian Sumber: Solar Global Atlas, 2021
Gambar 2. Tampak depan dan belakang gedung Sumber: Foto penelitian, 2021

## Alat dan Bahan
Beberapa alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya dapat dilihat pada Tabel 1 .
Tabel 1. Alat dan bahan yang digunakan Nama Alat dan Bahan Spesifikasi Teknis Panel Surya Merk GH Solar Model: GH120P-18 ( Polycristalline )
Vmax (V mp ) 18,4 V Imax (I mp ) 6,53 A V oc : 22,6 V I sc : 6,98 A Solar Charge Controller (SCC) Merk MUST Tegangan : 12/24/36/48V
Arus : 60/80/100/150/250A Jenis : MPPT
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Baterai Merk VOS Jenis : VRLA Gel tegangan :12V Kapasitas :150 Ah Inverter Merk MUST Type EP3300 TLV Low Frequency Pure Sine Wave (PWM) Split Phase Inverter
Charger Series daya 1-6KW Sumber: Pengolahan data, 2021

## Prosedur penelitian
Tahapan penelitian dimulai dengan melakukan studi pendahuluan berupa studi lapangan (observasi gedung  tempat  penelitian)  dan  studi  literatur  sehingga  diperoleh  masalah  yang  akan  uraikan  pada  latar belakang penelitian hingga tujuan dari penelitian ini [14]. Selanjutnya dilakukan pengumpulan data primer dan juga data sekunder. Data primer dalam penelitian ini diperoleh melalui observasi lapangan, sedangkan data  sekunder  diperoleh  dari software yang  mendukung  penelitian  ini. Prosedur  penelitian  akan menjelaskan tahapan atau langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian. Adapun prosedur penelitian ini secara garis besar dapat dilihat pada Gambar 3 .
Mulai
Estimasi Kebutuhan Energi Listrik Harian Hitung rata – rata radiasi matahari pada lokasi yang ditinjau Hitung panel surya yang dibutuhkan
Observasi Lapangan Hitung Kapasitas
Peralatan Pendukung sistem PLTS Hitung total biaya yang diperlukan untuk
keseluruhan sistem PLTS
Hitung Biaya energi yang dihasilkan PLTS Penentuan Kelayakan Penerapan PLTS Selesai
Gambar 3. Prosedur Penelitian
Sumber: Pengolahan data, 2021
Berdasarkan Gambar 3 , prosedur penelitian ini dapat dijelaskan sebagai berikut.
1. Observasi lapangan dilakukan untuk melihat kondisi gedung yang rencananya akan ditempatkan panel surya.
2. Estimasi  kebutuhan  energi  listrik  harian  diperlukan  untuk  melihat  seberapa  besar  penggunaan penggunaan  energi  listrik  pada  gedung. Kebutuhan  jumlah  Energi  dapat  dilihat  dari  seberapa  besar daya yang digunakan olah beban eksisting pada gedung.
3. Nilai  rata-rata  radiasi  matahari  pada  lokasi  gedung  penelitian  akan  diperoleh  dari software PVsyst Versi 7.2.4. Data tersebut berasal dari meteonorm 8.0 yang memberikan beberapa jenis radiasi seperti Global Horizontal, diffuse Horizontal, Extrateresterial, dan beberapa data pendukung lainnya seperti nilai Clearness Index , Ambient Temperature dan Wind Velocity .
4. Jumlah panel surya yang dibutuhkan akan dihitung berdasarkan nilai Total Energi (TE) per hari dengan menggunakan persamaan 1:
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
∑ = 𝑇𝐸 𝑐𝑎𝑝.𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑥 𝑃𝑆𝐻 𝑝 (1)
5. Beberapa  kapasitas  dari  peralatan  pendukung  sistem  PLTS  akan  dihitung  untuk  mendapatkan keakuratan nilai sehingga tidak mengalami kegagalan sistem ke depannya. Adapun peralatan tersebut seperti Solar Charge Controller (SCC), baterai, dan inverter.
a) SCC merupakan bagian yang cukup penting dalam instalasi PLTS dan juga dengan penyebutan yang beragam, diantaranya Battery Control Unit (BCU), Battery Control Regulator (BCR) dan SCC itu sendiri. Fungsi utama dari SCC adalah untuk melindungi dan mengatur pengisian baterai secara  otomatis,  hal  ini  bertujuan  untuk  mengoptimalkan  sistem  dan  menjaga  baterai  agar memiliki masa pakai maksimal [15].
b) Perhitungan  terhadap  baterai  dilakukan  untuk  mengetahui  seberapa  banyak  jumlah  baterai  dan kapasitas  daya  yang  dibutuhkan  untuk  menangani  beban  berdasarkan  nilai  konsumsi  energi. Penentuan jumlah dan kapasitas baterai sangat berpengaruh terhadap sistem PLTS dan dihitung menggunakan persamaan 2:
∑ =   ( 𝑇𝐸 𝑐𝑎𝑝.𝑏𝑎𝑡 𝑥 𝐷𝑜𝐷 )  𝑥 𝑜𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑦. 𝑑𝑎𝑦 𝐵 (2)
c) Inverter  merupakan  perangkat  elektronik  yang  digunakan  untuk  mengubah  tegangan Direct Current (DC) menjadi tegangan Alternating Current (AC).
6. Energi  keluaran  yang  dihasilkan  panel  surya  akan  dihitung  menggunakan  asumsi  bahwa  radiasi matahari yang diterima panel yaitu selama 12 jam per hari dengan nilai maksimal.
7. Model diagram rangkaian PLTS yang akan digunakan yaitu menggunakan sistem off grid , yaitu sistem kelistrikan  tidak  terhubung  ke  jaringan  listrik  perusahaan  listrik  negara,  atau  sepenuhnya  akan bergantung pada penggunaan PLTS.
8. Total  biaya  investasi  sistem  PLTS  yang  akan  dibangun  pada  Gedung  Fakultas  Teknik  dihitung berdasarkan harga persatuan peralatan yang digunakan.
9. Penentuan kelayakan penerapan PLTS dinilai berdasarkan total nilai investasi yang dikeluarkan untuk instalasi sistem PLTS off grid pada gedung Fakultas Teknik dengan perbandingan nilai penggunaan energi dari PLN saat ini, dan masih dalam katagori layak untuk perkiraan penggunaan dalam jangka waktu 20 tahun.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Estimasi Kebutuhan Energi Listrik Harian
Hasil  observasi  yang  telah  dilakukan  pada  gedung  Fakultas  Teknik,  Universitas  Teuku  Umar, diperoleh beberapa data diantaranya jenis beban, lama waktu operasional beban dan besaran daya listrik yang digunakan seperti ditampilkan pada Tabel 2 (beban disimulasikan dengan jumlah tunggal).
Tabel 2. Data beban eksisting pada gedung Fakultas Teknik Jenis Beban Daya/unit (Watt) Waktu Operasional (Jam) Energi (Wh) Lampu TL fluorescent 40 Watt 40 12 480 Air Conditioner 2 PK 1.740 W 1.740 10 17.400 Dispenser 180 W 180 5 900 Komputer PC 90 W 90 10 900 Switch Multi port 24 Chanel 8 W 8 24 192 Printer 10 W 10 5 50 Pompa Air Shimizu 125 W 125 4 500 Total Energi (TE) 20.422 Sumber: Pengolahan data, 2021
Nilai Total Energi (TE) yang ditampilkan pada Tabel 2 merupakan konsumsi energi harian sebesar 20.422 Wh/hari atau setara 20,422 kWh/hari. Saat melakukan perancangan penerapan panel surya dengan sistem PLTS harus diperhitungkan juga factor losses . Factor losses bisa diakibatkan oleh berbagai faktor seperti  sistem  instalasi  kabel  yang  panjang,  kehilangan  tegangan  pada  konektor  dan  efisiensi  dari  panel surya itu sendiri dan juga tingkat radiasi matahari. Untuk itu perlu ditambahkan nilai daya sebesar 20% dari nilai awal (20.422 x 20% = 24.506).

## Nilai Rata-Rata Radiasi Matahari pada Lokasi Gedung
Berikut beberapa data radiasi matahari pada lokasi gedung Fakultas Teknik sesuai koordinat 4.144 LU, 96.196 BT seperti pada Tabel 3 dan Tabel 4 .
Tabel 3. Nilai rata-rata harian radiasi matahari pada lokasi gedung
Bulan Global (kWh/m 2 /day) Diffuse (kWh/m 2 /day) Temperatur (  C) Januari 5,80 2,06 26,9 Februari 6,07 2,44 27,3 Maret 5,92 2,61 27,7 April 5,56 2,65 27,7 Mei 5,49 2,55 28,4 Juni 5,04 2,56 28,1 Juli 5,62 2,53 28,2 Agustus 5,08 2,67 28,0 September 5,06 2,70 27,2 Oktober 4,63 2,65 27,2 November 5,08 2,29 26,5 Desember 4,93 2,33 26,8 Sumber: Meteonorm 8.0, 2021
Tabel 4. Nilai rata-rata bulanan radiasi matahari pada lokasi gedung Bulan Global (kWh/m 2 /day) Diffuse (kWh/m 2 /day) Temperatur (  C) Januari 179,7 63,9 26,9 Februari 170,0 68,4 27,3 Maret 183,6 81,0 27,7 April 166,7 78,4 27,7 Mei 170,3 79,0 28,4 Juni 151,3 76,8 28,1 Juli 174,1 78,3 28,2 Agustus 157,6 82,7 28,0 September 151,9 81,0 27,2 Oktober 143,5 82,2 27,2 November 152,5 68,7 26,5 Desember 152,8 72,3 26,8 Sumber: Meteonorm 8.0, 2021

## Perhitungan Jumlah Panel Surya yang dibutuhkan
Berdasarkan data beban eksisting yang ditampilkan pada Tabel 2 , diketahui Total Energi (TE) harian pada Gedung Fakultas Teknik dengan memperhitungkan factor losses sebesar 24.506 Wh/hari atau setara dengan 24,506 kWh/hari. Berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan 1, diperoleh jumlah sebanyak 33 unit panel  surya  dengan  kapasitas  daya  120 Wp.  Nilai Peak  Sun  Hours (PSH) berpatokan pada  nilai lokasi gedung Fakultas Teknik yang berada di kawasan Alue Peunyareng. Untuk mengetahui besaran nilai tegangan  yang  dihasilkan  panel  surya  dengan  kapasitas  120  Wp  pada  saat  PSH,  dilakukan  pengukuran langsung pada lokasi yang ditentukan seperti tampak pada Gambar 4 .
Gambar 4 . Proses Pengukuran Tegangan Keluaran saat Peak Sun Hours (PSH) Sumber: Foto penelitian, 2021
Hasil pengukuran langsung diketahui bahwa nilai rata-rata tegangan pada saat PSH di lokasi yang dihasilkan panel surya sebesar 21 Volt, atau mendekati nilai tegangan maksimum panel surya pada kondisi Open  Circuit  Voltage (VOC)  sebesar  22,6  Volt.  Panel  surya  yang  digunakan  pada  saat  pengukuran  di lapangan menggunakan jenis polycrystalline model GH120P-18 dengan kapasitas 120 Wp.

## Perhitungan Kapasitas Peralatan Pendukung Sistem PLTS
Penelitian ini menggunakan SCC jenis MPPT karena sistem yang direncanakan pada penelitian ini memiliki  daya  cukup  besar.  Penentuan  nilai  SCC  jenis  MPPT  yang  digunakan  pada  penelitian  ini menggunakan daya 250 Ampere. Nilai ini digunakan dengan pertimbangan daya SCC harus lebih tinggi dibanding nilai daya maksimum sistem sebesar 215 Ampere.
Berdasarkan  perhitungan  dengan  menggunakan  persamaan  2,  nilai  TE  menggunakan  nilai  total energi yang telah ditambahkan dengan nilai losses sebesar 20% sebesar 24.506 Wh/hari. Nilai kapasitas baterai menggunakan nilai 900 Ah yang diperoleh dari tegangan 12V- 150 Ah yang dikalikan dengan nilai Deep of Charge (DoD) 50% = 0,5. Untuk nilai outonomy day menggunakan nilai 3 hari, dan nilai tersebut dianggap  sudah  cukup  ideal  untuk  nilai backup .  Hasil  perhitungan  tersebut  diperoleh  13,61,  nilai  ini kemudian dikalikan 3 ( outonomy day ) sehingga menjadi 40.8 dibulatkan menjadi 41  unit baterai dengan kapasitas  daya  150  Ah.  Jenis  baterai  yang  digunakan  adalah  VRLA  Gel  Merk  VOS  12V  –  150  Ah. Kelebihan baterai ini tahan terhadap kondisi chargin g berulang kali, over charging dan juga tahan terhadap guncangan dari luar.
Berdasarkan  jenis  dan  variasi  nilai  beban pada  gedung Fakultas  Teknik,  maka  digunakan  inverter Low Frequency Pure Sine Wave Split Phase Inverter Charger Series daya 1-6KW dengan kode EP3300 TLV. Pemilihan kapasitas inverter berpedoman pada kapasitas baterai sebanyak 33 unit sebesar 215,49 A, dan jika di konversikan ke dalam Watt menjadi 2.58 kW.

## Energi Keluaran yang dihasilkan Panel Surya
Hasil perhitungan terhadap energi keluaran yang dihasilkan oleh panel surya dapat dilihat pada Tabel 5 .
Tabel 5. Energi keluaran panel surya Spesifikasi Panel Surya Keluaran Panel Surya Tipe GH120P-18 − Rated Maximum Power (Pm) 120 W,
Voltage at Pmax (Vmp) 18,4 V,
− Current at Pmax (Imp) 6,5 A − Open Circuit Voltage (Voc) 22,6 V
− Daya/hari = 119,6 Watt (1 panel)
− Daya total/hari = 3.946 Watt (33 panel)
− Energi total/hari = 47.361 (Wh/hari) (33 panel)

## Sumber: Pengolahan data, 2021
Nilai keluaran tersebut dihitung berdasarkan asumsi panel dapat menerima radiasi matahari selama 12 jam per hari dengan nilai maksimal.

## Model Diagram Rangkaian PLTS Off Grid yang digunakan
Model  diagram  rangkaian  panel  surya  yang  tersusun  dalam  sistem  PLTS  pada  gedung  Fakultas Teknik  menggunakan  system off  grid .  Kondisi  ini  sesuai  dengan  simulasi  perhitungan  daya  yang  telah dilakukan dan system off grid yang digunakan seperti tampak pada Gambar 5 .
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
Beban Total dengan daya terpakai 2193 Watt Low  Frequency  Pure  Sine Wave  Split  Phase  Inverter Charger Series 1 – 6 kW Baterai VLRA Gel 12V-150 Ah Merk VOZ Solar Charge Controller (MPPT) MUST Panel Surya Type GH120P-18
Gambar 5. Model diagram sistem PLTS Off Grid pada gedung Fakultas Teknik Sumber: Pengolahan data, 2021

## Total Biaya yang diperlukan untuk Keseluruhan Sistem PLTS
Total  biaya  investasi  sistem  PLTS  yang  akan  dibangun  pada  Gedung  Fakultas  Teknik  dihitung berdasarkan  harga  persatuan  peralatan  yang digunakan.  Detail  biaya  yang dikeluarkan ditampilkan  pada Tabel 6 .
Tabel 6. Estimasi biaya peralatan PLTS ( Off Grid ) Nama Alat Spesifikasi Harga satuan (Rp) Jumlah Alat (Unit) Total (Rp) Panel Surya Merk GH Solar Model: GH120P-18 ( Polycristalline )
Vmax (V mp ) 18,4 V Imax (I mp ) 6,53 A V oc : 22,6 V I sc : 6,98 A
800.000,- 33 26.400.000,- Solar Charge Controller (SCC) Merk MUST Tegangan : 12/24/36/48V Arus : 60/80/100/150/250A Jenis : MPPT 4.100.000,- 1 4.100.000,- Baterai VLRA Gel Merk VOS Jenis : VRLA Gel tegangan :12V Kapasitas :150 Ah 3.800.000,- 41 155.800.000,- Inverter Merk MUST Type EP3300 TLV Low Frequency Pure Sine Wave (PWM) Split Phase Inverter Charger Series daya 1- 6KW 7.200.000,- 1 7.200.000,- Total 193.500.000,- Sumber: Pengolahan data, 2021
Berdasarkan Tabel 6  terlihat  nilai  total  investasi  awal  yang  harus  dikeluarkan  untuk  membangun sistem PLTS pada Gedung Fakultas Teknik sebesar RP. 193.500.000,-. Nilai tersebut belum termasuk biaya pemasangan dan juga biaya preventive maintenance yang harus dilakukan setiap 6 bulan.

## Penentuan Kelayakan Penerapan PLTS
Nilai  investasi  total  yang  dibutuhkan  untuk  instalasi  sistem  PLTS off  grid pada  gedung  Fakultas Teknik dengan perbandingan nilai penggunaan energi dari PLN saat ini masih dalam katagori layak untuk perkiraan penggunaan maksimal dalam jangka waktu 20 tahun. Beberapa peralatan yang dapat ditentukan berdasarkan  perhitungan  diantaranya  panel  surya  jenis polycristalline 33  unit, Solar  Charge  Controller
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934
MPPT) 12V- 250A, baterai jenis VLRA Gel 12V-150 Ah 41 buah, Inverter Low Frequency Pure Sine Wave (PWM) Split Phase Inverter Charger Series daya 1-6 KW.
Hasil perhitungan Total Energi (TE) pada gedung sebesar 20,422 kWh/hari, dan  berdasarkan nilai tersebut  dibutuhkan  sebanyak  33  unit  panel  surya  untuk  menyuplai  daya  listrik  pada  gedung  tersebut. Jumlah tersebut merupakan nilai aman untuk mendukung system off grid yang akan dibangun. Beberapa faktor  yang  menjadi  pertimbangan  diantaranya spare  energy dan  juga losses yang  mungkin  terjadi  di beberapa titik seperti pada terminal panel surya, perkabelan dan kotoran pada permukaan panel itu sendiri. Selain panel surya, peralatan lainnya yang ikut diperhitungkan adalah Solar Charge Controller . Alat  ini merupakan pusat dari system control off grid , dimana energi yang dihasilkan panel surya disimpan pada baterai melalui alat ini untuk selanjutnya digunakan sebagai sumber charging baterai.  Lama masa pakai unit baterai sangat tergantung dari Solar Charge Controller , dengan kondisi baterai terus menerima arus yang besar tanpa pembatas dan pengatur maka dapat dipastikan baterai akan cepat rusak. Oleh karena itu kondisi baterai harus diperhatikan dengan baik, dan salah satu caranya adalah dengan menggunakan Solar Charge  Controller yang  sesuai  dengan  kapasitas  produksi  energi  dari  panel  surya.  Jenis Solar  Charge Controller yang cocok digunakan pada instalasi PLTS pada Gedung Fakultas Teknik adalah menggunakan jenis (MPPT) 12V- 250A. Jenis ini digunakan dengan pertimbangan nilai arus yang dapat digunakan SCC cukup besar atau diatas nilai maksimum sistem sebesar 215 A.
Selain  itu  untuk  untuk  mendukung  sistem  agar  dapat  bertahan  selama  3  hari  masa outonomy  day (estimasi bila sinar matahari tidak bersinar sepenuh hari), maka digunakan baterai VLRA Gel 12V-150 Ah sebagai media storage . Jenis baterai VLRA dapat bekerja lebih baik dibanding jenis baterai lead acid atau lainnya, kondisi ini karena baterai VLRA dapat melakukan charge – discharge hingga kedalaman 50% dari kapasitas tersedia dan tidak mengakibatkan baterai rusak. Proses charge – discharge tersebut juga dikenal dengan  istilah Deep  of  Discharge (DoD),  dan    merupakan  faktor  yang  sangat  diperhatikan  pada  sistem instalasi PLTS off grid . Kondisi ini karena sistem off grid sangat tergantung pada baterai, dan bila baterai tidak  handal  akan  mengakibatkan system  blank  out .  Jika  terjadi blank  out lebih  cepat  dari  perkiraan outonomy  day ,  maka  sistem  tersebut  dianggap  gagal.  Pemilihan  baterai  dengan  kapasitas  150  Ah  telah disesuaikan  dengan  nilai  Total  Energi  (TE)  berdasarkan  nilai  beban  keseluruhan  pada  Gedung  Fakultas Teknik. Nilai TE yang digunakan adalah nilai maksimal beban harian yang dipakai dalam waktu maksimal perhari per beban. Peralatan lainnya yang menjadi tinjauan perencanaan ini adalah inverter yang berfungsi untuk mengkonversi arus listrik dari arus searah Direct Current DC menjadi Alternating Current AC. Untuk sistem PLTS off grid yang menggunakan jenis beban AC seperti lampu, air conditioner (AC) , motor  listrik  dan  Televisi  sangat  membutuhkan  inverter.  Sistem  yang  direncanakan  ini  menggunakan inverter jenis Pure Sine Wave (PSW) frekuensi rendah dengan pertimbangan beban yang digunakan pada gedung cukup beragam dan memerlukan daya yang cukup besar sehingga jenis PSW sangat sesuai untuk digunakan.

## 4. Kesimpulan
Hasil  penelitian  dan  simulasi  perhitungan  yang  telah  dilakukan,  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa total daya eksisting yang digunakan pada Gedung Fakultas Teknik selama ini sebesar 2.193 W/hari, dan saat  dikalikan  dengan  lama  waktu  penggunaan  beban  diperoleh  besaran  energi  yang  digunakan  sebesar 20.422  Wh/hari.  Berdasarkan  jumlah  Energi  Total  (TE)  per  hari,  ditentukan  jumlah  panel  surya  yang dibutuhkan  untuk  menangani  beban  eksisting  yaitu  sebanyak  33  unit.  Untuk  menyesuaikan  jumlah kebutuhan  beban,  maka  digunakan  jenis  panel  surya  dengan  kapasitas  daya  120  Wp.  Selain  panel, ditentukan juga peralatan pendukung lainnya untuk membangun sistem PLTS off grid diantaranya; Solar Charge Controller (SCC) tegangan 12V- arus 250A jenis MPPT, Pure Sine Wave (PSW) sebanyak 1 unit, Baterai VRLA Gel 12V kapitas 150 Ah sebanyak 41 unit, dan inverter Low Frequency Pure Sine Wave (PWM) Split Phase Inverter Charger Series daya 1 – 6 kW sebanyak 1 unit. Model instalasi panel surya yang diterapkan pada Gedung Fakultas Teknik menggunakan sistem off grid dengan masa outonomy day 3 hari. Instalasi jenis ini tidak membutuhkan PLN sebagai backup energi listrik, dan satu-satunya sumber arus berasal dari baterai.

## 5. Ucapan Terima Kasih
Penelitian ini dibiayai oleh Universitas Teuku Umar (Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset dan  Teknologi)  sesuai  dengan  Surat  Perjanjian  Penugasan  Pelaksanaan  Penelitian  Asisten  Ahli  Tahun Anggaran 2021 Nomor: 031/UN59.7/PT.01.03/2021.
p-ISSN : 2528-3561 e-ISSN : 2541-1934

## 6. Referensi
[1] G. H. Sihotang, “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Rooftop di Hotel Kini Pontianak.”
[2] S. Ali and T. . Aziz Pandria, “Penentuan Sudut Kemiringan Optimal Panel Surya Untuk Wilayah Meulaboh,” J.  Mekanova  Mek.  Inov.  dan  Teknol. ,  vol.  5,  no.  1,  pp.  21–29,  2019,  doi: 10.35308/jmkn.v5i1.1621.
[3] L.  Adam,  “Dinamika  Sektor  Kelistrikan  di  Indonesia :  Kebutuhan  dan  Performa  Penyediaan Dynamics of Electricity Sector In Indonesia : The Needs And Performance of Supply,” pp. 29–41, 2011.
[4] Gita Amanda, “PLN Meulaboh Segera Aliri Listrik ke Desa Sikundo,” www.republika.co.id , 2019. https://www.republika.co.id/berita/ekonomi/korporasi/19/02/12/pmt8na423-pln-meulaboh-segera- aliri-listrik-ke-desa-sikundo.
[5] H. Suyanto, “Kajian Potensi Energi Surya Di Provinsi Nusa Tenggara Barat,” Issn 1979-0783 , vol. 8, p. 2, 2016.
[6] T.  M.  A.  Pandria,  “Optimalisasi  Penggunaan  Energi  Listrik  Pada  Fakultas  Teknik  Universitas Serambi Mekkah Menggunakan Metode Genetik Algoritma,” vol. IV, no. 13, 2019.
[7] R. Ikhsan, I. D. Sara, and R. S. Lubis, “Studi Kasus Kelayakan Penerapan Sistem Hybrid Building Applied Photovoltaics (BAPV)-PLN pada Atap Gedung Politeknik Aceh,” J. Rekayasa Elektr. , vol. 13, no. 1, p. 48, 2017, doi: 10.17529/jre.v13i1.6071.
[8] Muzakkir,  “2018,  Pelamar  UTU  Mencapai  6.562  Orang,  Daya  Tampung  1.670  Mahasiswa,” utu.ac.id , 2018. http://utu.ac.id/posts/read/2018-pelamar-utu-mencapai-6562-orang-daya-tampung- 1670-mahasiswa.
[9] T.  M. A.  Pandria  and  E.  Mawardi,  “Penentuan  Sudut  Kemiringan  Optimum  Berdasarkan  Energi Keluaran Panel Surya,” vol. VI, no. 1, pp. 1655–1661, 2021.
[10] J. Windarta, E. Wista Sinuraya, A. Zaenal Abidin, A. Era Setyawan, and Angghika, “Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya ( PLTS ) Berbasis Homer Di SMA Negeri 6 Surakarta Sebagai Sekolah Hemat Energi Dan Ramah Lingkungan,” Pros. Semin. Nas. MIPA 2019 Univ. Tidar , pp. 21–36, 2019.
[11] M.  Naim,  “Rancangan  Sistem  Kelistrikan  Plts  Off  Grid  1000  Watt    Di  Desa  Loeha  Kecamatan Towuti,” Vertex  Elektro ,  vol.  12,  no.  1,  pp.  17–25,  2020,  [Online].  Available: https://journal.unismuh.ac.id/index.php/vertex/article/view/4013.
[12] R. Sitepu and A. Gunadhi, “Kajian Potensi Pembangkit Listrik Tenaga Surya pada Atap Gedung Kota Surabaya : Studi Kasus Gedung Perkuliahan,” pp. 150–154.
[13] PVsyst,  “PVsyst,” www.pvsyst.com ,  2021.  https://www.pvsyst.com/support/  (accessed  Oct.  05, 2021).
[14] H. Judul, “Analisis Tekno-Ekonomi Pembangkit Listrik Tenaga Surya ( PLTS ) di PT. Pertamina (Persero ),” 2016.
[15] Janaloka,  “No  Title,” analoka.com ,  2021.  https://janaloka.com/fungsi-solar-charger-controller- pada-sistem-panel-surya/ (accessed Sep. 01, 2021).