## PEMODELAN SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK HYBRID DIESEL GENERATOR DAN PHOTOVOLTAIC ARRAY
MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK HOMER (Studi Kasus di Pulau Semujur Kabupaten Bangka Tengah)
Dedisukma 1 , Wahri Sunanda 2 , Rika Favoria Gusa 3 1, 2, 3 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung ubb.dedisukma@yahoo.com, wahrisunanda@ubb.ac.id, rika_favoria@yahoo.com

## ABSTRACT
Hybrid  system  is  one  way  in  saving  the  use  of  petroleum  fuels  with  solar  power  generating  systems  apply settlement  in  Semujur  island  where  it  is  currently  available  diesel  generator  in  operation  for  3  hours/day  with  an average  power  in  each  house  of  178.8  Watt  by  using  a  hybrid  system  modeling  software  HOMER  3.2.3  the calculation  of  the  cost  for  the  operation  the  hybrid  system.  Results  of  the  simulation  HOMER  that  potential energy  produced  by  the  photovoltaic  array  system  with  lowest  solar  insolation  values  on  Semujur  island amounted  to  3.99  kWh/m 2 /day  with  renewable  fraction  in  the  photovoltaic  array  system  configuration  by  34% generating  electrical  energy  by  15515.01  kWh/year  with  diesel  fuel  savings  of  64.3%  of  total  oil  consumption currently  operates  its  own  diesel  generator  spend  net  present  value  cost  (NPC)  Rp  1.143.972.000  and  cost  of energy  (COE)  3,380  Rp/kWh  and  has  advantages  sufficient  electrical  energy  for  the  growth  of  a  population  7 houses in the future.
Keywords : Diesel Generators, HOMER, Hybrid Power Plants, Photovotaic Array

## INTISARI
Sistem  PLT Hybrid merupakan  salah  satu  cara  dalam  penghematan  penggunaan  bahan  bakar  minyak  bumi  dengan mengaplikasikan  sistem  pembangkit  PLTS  di  pemukiman  RT  pulau  Semujur  dimana  saat  ini diesel generator  yang tersedia  beroperasi  selama  3  jam/hari  dengan  rata-rata  daya  listrik  pada  setiap  rumah  sebesar  178,8  Watt  dengan melakukan  pemodelan  sistem hybrid menggunakan software HOMER  3.2.3  sebagai  perangkat  lunak  dalam perhitungan  biaya  selama  pengoperasian  sistem hybrid. Hasil  dari  simulasi  HOMER  bahwa  potensi  energi  yang dihasilkan  oleh  sistem photovoltaic  array dengan  nilai  insolasi  matahari  terendah  di  pulau  Semujur  sebesar  3,99 kWh/m 2 /hari  dengan renewable  fraction pada  konfigurasi  sistem photovoltaic  array sebesar  34%  menghasilkan energi  listrik  sebesar  15.515,01  kWh/tahun  dengan  penghematan  bahan  bakar  minyak  solar  sebesar  64,3%  dari jumlah  pemakaian  minyak  saat diesel generator  beroperasi  sendiri  yang  menghabiskan  nilai net  present  cost (NPC) sebesar  Rp  1.143.972.000, cost  of  energy (COE)  sebesar  Rp  3.380/kWh  dan  memiliki  kelebihan  energi  listrik  yang cukup untuk pertumbuhan penduduk sebanyak 7 rumah di masa mendatang.
Kata kunci : Pembangkit Listrik Hybrid , Diesel Generator, Photovoltaic Array, HOMER .

## I. PENDAHULUAN
Kebutuhan  masyarakat  akan  energi  listrik sudah mencapai taraf addictive (ketergantungan), sehingga  bisa  dikatakan  listrik  juga  termasuk kebutuhan  primer  manusia  selain  sandang, pangan dan papan terutama pada masyarakat di pulau  Semujur  yang  sulit  untuk  menikmati listrik  dari  PT.  PLN  Wilayah  Bangka  Belitung karena  kondisi  letak  pulau  yang  dijembatani oleh laut. Pulau Semujur merupakan pulau yang memiliki  luas  40,00  yang  memiliki  sekitar  90
kepala  keluarga  yang  mayoritas  penduduknya adalah nelayan dan sekitar 73 rumah yang sudah teraliri  listrik.  Status  kepemilikian  adalah  milik pemerintah sedangkan secara administrasi pulau Semujur  terletak  di  desa  Kebintik,  kecamatan Pangkalan  Baru,  kabupaten  Bangka  Tengah. Pulau Semujur dapat ditempuh dengan transportasi  kapal  laut  dengan  jarak  +  8,4  mil dari  pelabuhan  Pangkalbalam  dengan  waktu tempuh  sekitar  1-1,5  jam.  Kebutuhan  listrik selama  ini  diperoleh  dari  generator  diesel berukuran  14kW  yang  dioperasikan  hanya  3
jam  /hari  dikarenakan  biaya  operasional  yang tinggi  pada  bahan  bakar  solar  dan  ekonomi masyarakat yang terbatas. Peralatan listrik yang digunakan sebagian besar hanya lampu dan TV, dengan  daya  rata-rata  178,8  Watt/kepala keluarga. Pemanfaatan sumber energi terbarukan  khususnya  energi  surya  sebagai pembangkit listrik memiliki potensi yang sangat besar,  karena  letak  Indonesia  yang  berada  di daerah  tropis,  dimana  matahari  bersinar sepanjang  waktu.  Sumber  energi  terbarukan menawarkan  alternatif  persediaan  energi  listrik di daerah-daerah terpencil dan ramah lingkungan.

## II. LANDASAN TEORI
Pembangkit  Listrik Tenaga Hibrid  (PLTH) didefinisikan  sebagai  suatu  sistem  pembangkit tenaga  listrik  yang  menggabungkan  dua  atau lebih  pembangkit  dengan  sumber  energi  yang berbeda,  umumnya  digunakan  untuk isolated grid , sehingga diperoleh sinergi yang memberikan  keuntungan  ekonomis  maupun teknis. konfigurasi dasar dari sistem pembangkit listrik tenaga hybrid tersebut dapat dikelompokkan menjadi tiga yaitu :

## A. Sistem Hybrid Seri
Untuk  sistem  seri  semua  pembangkit  daya mensuplai  daya  DC  kedalam  baterai,  setiap komponen  harus  dilengkapi  dengan charge controller sendiri.  Pada  sistem  ini,  generator dan inverter harus didesain agar dapat melayani beban  puncak.  Pada  sistem  ini  sejumlah  besar energi  yang  dibangkitkan  dilewatkan  melalui baterai,  siklus  baterai bank menjadi  naik  dan mengurangi  efisiensi  sistem,  daya  listrik  dari genset  di  searahkan  dan  diubah  kembali menjadi AC sebelum disupai ke beban sehingga tidak terj adi rugi – rugi yang signifikan.
Gambar 1 . Skema PLTH Seri

## B. Sistem Hybrid Paralel
Pada  PLTS  dan  PLN  yang  menggunakan sistem  paralel,  beban  disuplai  baik  dari generator diesel maupun inverter secara paralel. Bi-directional converter digunakan untuk menjembatani antara baterai dan sumber AC.
Gambar 2. Skema PLTH Pararel

## C. Sistem Hybrid Switched
Gambar 3. Skema PLTH Switched

## D. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Diesel  (PLTD) ialah  Pembangkit  listrik  yang  menggunakan mesin  diesel  sebagai  penggerak  mula  ( prime mover ). Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis  yang  diperlukan  untuk  memutar  rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula PLTD  berfungsi  menghasilkan  tenaga  mekanis yang  dipergunakan  untuk  memutar  rotor generator.
Gambar 4. Diesel Generator

## E. Panel Photovoltaic
Panel photovoltaic (PV  panel)  adalah sumber  listrik  pada  sistem  pembangkit  listrik tenaga  surya,  material  semikonduktor  yang mengubah secara langsung energi sinar matahari  menjadi  energi  listrik.  Daya  listrik yang dihasilkan PV  berupa daya  DC. Photocell yang  memiliki  p-n junction ,  memiliki  2  buah bahan  semikonduktor,  tipe-p  dan  tipe-n.  Tipe- tipe  ini  dianggap  sebagai  bahan  campuran ( impurities );  bergantung  dari  jenis dopant yang diberikan  kepada cristallyn .  Untuk  kasus photocell ,  menggunakan  hidrogen  dan  fosfor sebagai tipe-n yang ditambahkan pada cristallyn dan boron digunakan sebagai tipe-p. Kedua tipe ini  kemudian  ditempatkan  bersama  sebagai  p-n junction .
Gambar 5 Prinsip p-n Junction pada PV Panel
Untuk penentuan besar kapasitas terpasang yang  dibangkitkan  oleh photovoltaic  array maka  digunakan  persamaan-persamaan  berikut ini:
 Luas area photovoltaic array:
 Daya  yang  dibangkitkan photovoltaic array :
 Jumlah modul surya yang dibutuhkan:

## F. Software HOMER
HOMER ( Hybrid Optimalization Model for
Energy Renewable ) merupakan perangkat lunak simulasi yang mengoptimalkan sistem pembangkit  tenaga  listrik  maupun off-grid ( stand-alone )  maupun grid-connected yang dapat terdiri atas kombinasi photovoltaic, mikro hidro, battery dan  kombinasi  sumber  energi baru  dan  terbarukan  lainnya  serta  untuk melayani  beban  listrik  maupun  beban thermal. HOMER akan mengurutkan data hasil keluaran simulasi  dan  optimasi  berdasar  nilai  NPC terendah.  Total  NPC  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan sebagai berikut ini :
Pada software HOMER  untuk  menghitung COE,  biaya  produksi  energi  listrik  tahunan dibagi  dengan  total  energi  listrik  terpakai  yang diproduksi, dengan persamaan sebagai berikut :

## III. METODE PENELITIAN
Diagram alir penelitian sebagai berikut:

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem  kelistrikan  yang  terdapat  di  RT pulau  Semujur  terdiri  dari  sistem  Pembangkit dan  pendistribusian  langsung  pada  pemukiman warga beberapa parameter-parameter yang pada RT pulau Semujur:
Tabel 1. Parameter yang Ada

## A. Analisis  Kinerja  Diesel  Generator  RT
Pulau Semujur.
Setelah  data input beban  listrik  dan parameter diesel generator dimasukkan,
selanjutnya software HOMER akan menghitung besar  biaya  yang  akan  dikeluarkan  dalam pemodelan  sistem  pembangkit  listrik  tenaga diesel generator di RT pulau Semujur.

## Gambar 7. Hasil perhitungan pembangkit
diesel generator
Dari  Gambar  7  bahwa  jumlah  jam  kerja diesel generator  selama  kurun  waktu  1  tahun selama  1.095  jam  menghasilkan  energi  listrik untuk  pemukiman  RT  pulau  Semujur  sebesar 14.111,21  kWh/tahun.  Dalam  pengoperasian mesin diesel generator  14  kW  menghabiskan bahan bakar minyak solar sebanyak 3.285 liter. Telah  diketahui  harga  minyak  solar  Rp  6.900 maka biaya bahan bakar fuel diesel generator 14
kW  sebesar  Rp  22.664.800,00/tahun.  Biaya Net Present Cost (NPC) yang harus dikeluarkan dalam  pemodelan  pembangunan  untuk  sistem pembangkit  listrik  tenaga diesel generator  14 kW  dalam  periode  pembangunan  selama  25 tahun  yaitu  sebesar  Rp  1.682.588.900,00 dengan  biaya  produksi  listrik  (COE)  yang dihasilkan oleh mesin diesel 14 kW sebesar Rp 2.753/kWh.
(a) (b)
Gambar 8. (a) cash flow tahun ke-1 sampai 12, (b) cash flow tahun ke-13 sampai tahun ke-25
Dari  Gambar  8(a)  dan  8(b)  menunjukkan bahwa  terdapat  2  parameter  biaya  yaitu  biaya nominal  atau  rincian  semua  biaya  dari  tahun ketahun  menurut  harga  sekarang  dan  biaya discounted yaitu  rincian  biaya  dari  tahun  ke  1 sampai  tahun  ke  25  yang  dibawa  pada  saat sekarang  dengan  peningkatan  setiap  tahun inflasi  sebesar  4%.  Pada  gambar  (a)  dan  (b) dimana terjadi pergantian mesin diesel generator  pada  tahun  ke  10  sebesar  Rp 247.004.112,00  dan  tahun  ke  19  sebesar  Rp 353.394.624,00 sehingga biaya NPC yang harus dikeluarkan  dalam  masa  pengoperasian  PLT Diesel generator 14 kW selama 25 tahun.
Gambar 9. Rincian biaya dalam pengoperasian diesel generator 14 kW
Dari  Gambar  9  bahwa  biaya  pengeluaran terbesar  terdapat  pada fuel  cost mesin diesel sebesar  Rp  981.652.416,00  beroperasi  selama 25 tahun kemudian biaya terendah terdapat pada pengeluaran  selama  perawatan  mesin  sebesar Rp48.706.892,00.  HOMER  juga  menghitung biaya  keuntungan  ( salvage) yang  terjadi  pada mesin diesel yang  masih  layak  pakai  diakhir umur proyek yang dilihat dari masa umur pakai mesin  terhadap  lamanya  pengoperasian  mesin diesel. Maka sisa biaya mesin diesel yang dapat dimasukkan  pada  kas  keuntungan  sebesar Rp120.812.480,00  sehingga  biaya  NPC  yang harus  dikeluarkan  selama  25  tahun  sebesar  Rp 1.682.588.288,00.
B. Pemodelan  PLT  Hybrid  Diesel  Generator dan Photovoltaic Array
Parameter  dan  harga  komponen  yang mendukung  dalam  pemodelan  sistem hybrid pada software HOMER.  Untuk  menentukan jumah  PV  yang  dibutuhkan  maka  jenis  PV panel yang akan direncanakan dalam pemodelan sistem  pembangkit  listrik  tenaga hybrid  diesel generator  dan photovoltaic  array memiliki rincian spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 2. Spesifikasi PV panel TN 200N
Nilai  TCF  atau  nilai  faktor  perubahan temperatur dapat dihitung sebagai berikut:
Untuk  daya  keluaran  maksimum  panel surya pada saat temperatur naik menjadi 28,2 ºC adalah sebagai berikut:
Dari  perhitungan  di  atas  maka  luas  PV dapat diperoleh sebagai berikut :
Dengan  nilai  area array sebesar  65,5  m², PSI  ( Peak  Sun  Insolation )  adalah  1000  W/m² dengan  efisiensi  panel  surya  sebesar  18,69  % maka :

## C. Analisis  Kinerja  PLT  Hybrid  dengan Software HOMER
Hasil analisis
perhitungan yang disimulasikan  oleh software HOMER  dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 10. Komposisi Photovoltaic Maksimum
Sistem Hybrid  diesel generator  dan photovoltaic  array beroperasi  dilihat  dari indikasi  ke  4  komponen  yang  muncul  pada kotak  bergaris  merah  dimana  hasil  perhitungan berdasarkan software HOMER  komposisi  daya yang  disuplai  oleh  sistem photovoltaic  array
sebesar  94  %  pada  kotak  berwarna  kuning  dan jumlah  jam  kerja  pada diesel generator  selama 22  jam  mengabiskan  bahan  bakar  minyak sebesar  62  liter  pada  kotak  berwarna  hitam, namun  sistem  dengan  kombinasi hybrid pada komposisi  ini  menghasilkan  energi  listrik pertahun sebesar 13.172 kWh sehingga komposisi  sistem  ini  tidak  dapat  memenuhi kebutuhan energi listrik yang ada di pemukiman RT pulau Semujur sebesar 14.111,21
kWh/tahun.
Gambar 11. Penentuan Kondisi Optimum Sistem PLT Hybrid Diesel Generator dan Photovoltaic Array Renewable Fraction 34%
Berdasarkan keenam angka tersebut kondisi tertinggi yang mengasilkan energi listrik paling  besar  terdapat  pada  insolasi  matahari sebesar  angka  4,96  (kWh/m 2 /hari)  dimana  jika kondisi  insolasi  matahari  tersebut  adalah  nilai rata-rata pertahun, maka energi  yang dihasilkan pada sistem hybrid sebesar 18.016,95
kWh/tahun.  Dalam  konfigurasi  sistem  PLT hybrid pada  pulau  Semujur  dipilih  insolasi matahari  terendah  sebesar  3,99  kWh/m 2 /hari yaitu  pada  bulan  desember  diasumsikan  untuk mencukupi  kebutuhan  listrik  pertahun  sebesar 14.111,21 kWh/tahun dengan energi listrik yang dihasilkan  sebesar  15.515,01  kWh/tahun  maka pemodelan  sistem  PLT hybrid pada  pulau Semujur  memiliki  kelebihan  energi  listrik sebesar  1.404,8  kWh/tahun  atau  sekitar  9,9% cukup  memenuhi  sebanyak  7  kepala  keluarga untuk mengatasi pertumbuhan penduduk dimasa mendatang  dan  dapat  menekan  biaya  bahan bakar  sebesar  Rp14.582.517/tahun  atau  sekitar 64,3% dari kebutuhan bahan bakar minyak yang ada pada pemukiman RT pulau Semujur.
Gambar 12. Rincian Biaya PLT Hybrid
Untuk  pengoperasian  sistem  PLT hybrid biaya replacement  cost pada  mesin diesel generator  14  kW  sebesar  Rp0,00.  Hasil perhitungan oleh software HOMER menunjukkan  NPC  yang  dikeluarkan  pada pengoperasian  mesin diesel generator  sendiri sebesar  Rp  1.682.588.288,00  lebih  besar  jika dibandingkan  saat  setelah  sistem hybrid  diesel generator  dan photovoltaic  array dilakukan dengan biaya yang dikeluarkan selama pengoperasian mesin diesel sebesar Rp 499.860.576,00  biaya net  present  cost (NPC) pada sistem PLT hybrid sebesar Rp 1.143.972.000,00.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  data  dan  analisis  hasil simulasi  pemodelan  oleh software HOMER berupa  ;  pengamatan  dan  perhitungan,  maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Pemodelan  sistem pembangkit listrik tenaga hybrid di  pulau  Semujur  dapat mengurangi  biaya  bahan  bakar  minyak sebesar  64,3%  dari  konsumsi  mesin diesel generator saja.
2. Biaya  NPC  pada  sistem hybrid lebih rendah  jika  dibandingkan diesel generator beroperasi  sendiri  dan  dari  segi  energi listrik  sistem  PLT Hybrid memiliki kelebihan  energi  sebesar  9,9%  atau  sekitar 7  KK  untuk  menunjang  pertumbuhan penduduk.

## REFERENSI
[1]. Evi,  D.  P.,  2015,  Badan  Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika, Stasiun Meteorologi  Pangkalpinang  “data  suhu rata-rata dan penyinaran  matahari  periode 2012-2014”, 2015. [2]. KESDM,  2015,  Siaran  Pers,  “Penetapan harga BBM 1 juni 2015”, diakses pada 03 Juni 2015, http://www.esdm.go.id .
[3]. Kunaifi.,  2010,  Penggunaan  Program HOMER Untuk Studi Kelayakan Pembangkit  Listrik  Hibrida  di  Propinsi Riau.  Jurnal  Universitas  Islam  Negeri Sultan  Syarif  Kasim,  diakses  pada  28 Februari2015,http://repository.upnyk.ac.
[4]. NASA Surface  Metereology  and  Solar
Energy Data.  (2013,  11  Agustus  ), Monthly Averaged Insolation  Incident On A  Horizontal  Surface ,.  diakses  pada  18
Februari  2015, http://www.data.nasa.gov/ surfacemeteorology-and-solar-energy .
[5]. Prabowo,  I.E.,  26  November  2011, Seminar  Pelatihan  Pembangkit  Listrik Tenaga Surya, Pangkalpinang.
[6]. Sari,  D.P.,  2015,  Optimalisasi  Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Diesel Generator  – Photovoltaic  Array Menggunakan  HOMER.  Jurnal  Nasional Teknik  Elektro,  vol.  4,  Padang  diakses pada  27  Februari  2015,  http:/www.jnte.ft. unand.ac.id/index.
[7]. Suherman.,  (2012,  2  Agustus),  “PLTS Rusak,  Pulau  Semujur  Tak  Benderang Lagi”,  Bangka  Pos,  diakses  pada  09 Maret2015,http://bangka.tribunnews.com/ 2012/08/02.
[8]. Sumanto.  2005.  Pengetahuan  Bahan Untuk  Mesin  &  Listrik,  Andi  Publishing, Jakarta .
[9]. Susilo,  G.H.,  2014,  Pemodelan  Sistem Pembangkit  Listrik  Hidbrida, Diesel dan Energi  Terbarukan  di  Pulau  Enggano, Bengkulu  Utara  Menggunakan  Perangkat Lunak HOMER . Jurnal Universitas
Diponegoro  Semarang,  diakses  pada  26
Februari  2015, http://www.elektro.undip . ac.id.
[10]. The HOMER Pro  3 Software.  HOMER 3 Version  3.2.3.  diakses  pada  15  Februari 2015, http://www.homerenergy.com.
[11]. Zuhal.  1991.  Dasar  Tenaga  Listrik.  ITB Bandung, Bandung.