## OPTIMALISASI DESAIN SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK

## TENAGA HYBRID DIESEL GENERATOR  PHOTOVOLTAIC ARRAY MENGGUNAKAN HOMER
(STUDI KASUS : DESA SIRILOGUI, KABUPATEN KEPULAUAN MENTAWAI)
Dewi Purnama Sari 1 , Refdinal Nazir 2
1 Mahasiswa Program Studi S2 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Andalas
2 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Andalas e-mail : dpurnamasari88@yahoo.co.id
Abstrak —Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid  merupakan salah satu solusi untuk mengatasi kekurangan pasokan  listrik  di  daerah  tertinggal  dan  terisolir  yang  tidak  terjangkau  oleh  jaringan  listrik  PLN, dikarenakan  daerah  tertinggal  pada  umumnya  memiliki  letak  geografi  dan  topografi  yang  tidak memungkinkan adanya perluasan jaringan listrik PLN. Integrasi dua pembangkit listrik yaitu pembangkit listrik  tenaga  konvensional  ( diesel  generator )  yang  bersumber  dari  bahan  bakar  minyak  (BBM)  dengan pembangkit listrik yang bersumber dari energi terbarukan ( photovoltaic array ) merupakan suatu solusi yang menguntungkan untuk memenuhi kebutuhan beban listrik harian di daerah terpencil seperti Desa Sirilogui yang terletak di Kecamatan Siberut Utara Kabupaten Kepulauan Mentawai, karena dengan integrasi diesel generator-photovoltaic  array ini  dapat  memberikan  solusi  penerangan  24 jam  bagi  310 kepala  keluarga (KK) di Desa Sirilogui yang pada mulanya hanya menikmati penerangan selama 4 jam, itupun hanya di malam hari yaitu dari pukul 18.00-22.00 WIB yang bersumber dari 3 unit diesel generator . Dengan adanya integrasi  dua  pembangkit  listrik  ini,  pengoperasian diesel  generator dapat  diminimalisir  sehingga menghemat  pemakaian  BBM  dan  mengurangi  emisi  CO 2 yang  ditimbulkan  akibat  pengoperasian diesel generator .  Penelitian  ini  memfokuskan  pembahasan  mengenai  Optimalisasi  Desain  Sistem  Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Diesel Generator-Photovoltaic Array dengan menggunakan HOMER sebagai alat bantu  simulasinya.  HOMER  merupakan  perangkat  lunak  yang  dipergunakan  untuk  membantu menyederhanakan tugas modeler dalam mengevaluasi desain sistem pembangkit listrik tenaga hybrid yang memungkinkan  dengan  mengurutkan  berdasarkan  pada total  net  present  cost (TNPC)  terendah  untuk mendapatkan sistem yang paling optimal. Pada penelitian ini, hasil desain untuk sistem dengan beban listrik harian sebesar 479,280 kWh yang paling optimal berdasarkan hasil simulasi menggunakan HOMER yaitu photovoltaic berkapasitas  65  kW,  3  unit diesel  generator masing-masing  berkapasitas  15  kW,  156  unit battery dan bidirectional  converter berkapasitas  78  kW  dengan  TNPC  sebesar  $  1.362.474  dan cost  of energy (COE)  sebesar  1,485  $/kWh.  Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid  Diesel  Generator- Photovoltaic  Array diusulkan  dapat  mengurangi  emisi  CO 2 0,06%  per  tahun  dibandingkan  dengan penggunaan diesel generator saja.
Kata Kunci: Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid, Diesel Generator, Photovoltaic Array, HOMER,

## Optimalisasi, TNPC
Abstract —Hybrid  Power  Plant  is  one  of  the  solutions  to  overcome  the  shortage  of  electricity  in underdeveloped and isolated areas not covered by PLN electricity network, due to underdeveloped regions generally have the geography and topography that does not allow for expansion of PLN electricity network. Integration of the two power plants is a conventional power plant (diesel generator) that comes from fuel oil  (BBM)  with  power  plants  sourced  from  renewable  energy  (photovoltaic  arrays)  is  an  advantageous solution to meet the needs of daily electricity load in remote areas such as the Village Sirilogui located in the  District  of  North  Siberut  Mentawai  Islands,  because  the  integration  of  photovoltaic  arrays  diesel generator can provide 24 hour lighting solution for 310 households (families) in the village Sirilogui which at first only enjoy the lighting for 4 hours, and even then only at night days, from 06.00 to 10.00 pm o'clock sourced from 3 units of diesel generator. With the integration of these two power plants, diesel generator operation can be minimized so it saves fuel consumption and reduce CO 2 emissions caused by the operation of the diesel generator. This study focuses the discussion on Design Optimization of Hybrid Power Plant System Diesel Generator-Photovoltaic Array by using HOMER as a tool for simulation. HOMER software is used to help simplify the task of the modeler in evaluating the design of hybrid power plant system that allows to sort based on the total net present cost (TNPC), the lowest for the most optimal system. In this
study, the results of the design for the system with the daily electricity load of 479,280 kWh most optimal based  on  the  simulation  results  using  HOMER  ie  photovoltaic  capacity  of  65  kW,  3  units  of  diesel generators with a capacity of each 15 kW, 156 units of battery and bidirectional converter with a capacity of 78 kW TNPC amounted to $ 1.362.474 and the cost of energy (COE) of $ 1,485/kWh. Hybrid Power Plant System Diesel Generator-Photovoltaic Array proposed can reduce CO 2 emissions by 0,06% per year compared with the use of diesel generators only.
Keywords: Hybrid Power Plant, Diesel Generator, Photovoltaic Array, HOMER, Optimization, TNPC

## I. PENDAHULUAN
Sirilogui  adalah  desa  yang  berada  di Kecamatan Siberut Utara, Kepulauan Mentawai, Propinsi  Sumatera  Barat,  Indonesia.  Untuk menempuh  perjalanan  ke  Desa  Sirilogui  ini harus melewati jalur laut dengan menggunakan kapal NADE ke Sikabaluan kemudian disambung  lagi  dengan  menggunakan  kapal boat. Lamanya perjalanan menuju desa ini yaitu selama  11  jam  dengan  jarak  tempuh  150  km. Desa Sirilogui terdiri dari 3 Dusun yaitu Dusun Muara,  Dusun  Tugu  dan  Dusun  Sitangaik. Secara  geografis,  Desa  Sirilogui  terletak  antara 1  13  01,8  LS  dan  99  01  11,1  BT  dengan  luas wilayah desa sekitar 81,87 km 2 [1],[2].
Untuk melayani kebutuhan akan penerangan listrik,  penduduk  Desa  Sirilogui  mengandalkan diesel  generator berukuran 3 × 15 kVA , masing-masing  15  kVA  digunakan  untuk  tiap- tiap dusun yang ada di desa ini. Diesel generator ini  merupakan  bantuan  dari  PNPM-MP  pada tahun 2011[2]. Karena lokasi Desa Sirilogui ini begitu jauh maka ketersediaan bahan bakar solar pun  langka,  sehingga  harganya  menjadi  sangat mahal.  Harga  bahan  bakar  solar  yang  begitu mahal  menyebabkan  pengoperasian diesel generator ini  hanya  digunakan  untuk  melayani penerangan di malam hari saja yaitu dari pukul 18.00-22.00 WIB dengan beban puncak sebesar 32,125  kW.  Apabila supply listrik  dari diesel generator terputus, maka tidak ada listrik sama sekali di desa tersebut.
Dampak  dari  pengoperasian  yang  tidak efisien ini menyebabkan biaya untuk operasi dan pemeliharaan diesel  generator akan  menjadi semakin meningkat, terutama biaya bahan bakar minyak  (BBM)nya.  Oleh  karena  itu,  untuk mengurangi  penggunaan  BBM  pada diesel generator tersebut  maka  perlu  dilakukan perubahan pola operasional diesel generator dari diesel  generator tunggal  menjadi  pembangkit listrik  tenaga hybrid agar performance dari diesel generator menjadi optimal.
Karena Desa Sirilogui ini merupakan daerah yang  memiliki  intensitas  cahaya  matahari  yang cukup tinggi yaitu                    4,8 kWh/m²/hari[3] sehingga  dengan  demikian  integrasi  yang  tepat dengan diesel generator untuk dijadikan PLTH adalah photovoltaic array . Dengan pola hunian penduduk yang terpusat di desa ini maka desa ini berpotensi  untuk  dipasangkan photovoltaic array komunal  (terpusat)  sebagai  pembangkit listrik  tambahan  yang  bersumber  dari  energi terbarukan.
Pemodelan  desain  menggunakan  perangkat lunak adalah pilihan yang dapat mempermudah modeler  dalam  menganalisa  sistem  yang diinginkan. Penelitian ini menggunakan perangkat  lunak  HOMER  sebagai  alat  bantu simulasi  dan  untuk  mendesain  sistem  PLTH serta  dapat  membantu  pemilihan  desain  sistem yang  optimal  berdasarkan  aspek  ekonomi, seperti  biaya  awal,  biaya  operasional  dan perawatan  (O&M)  dan  biaya  bersih  sekarang (NPC)[4].

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1. Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga
Hybrid Pembangkit listrik tenaga hybrid merupakan  integrasi  dari  dua  atau  lebih pembangkit  listrik  dengan  sumber  energi  yang berbeda[5].  Dalam  penelitian  ini  integrasi pembangkit listrik yang dipilih adalah pembangkit listrik konvensional yang berbahan bakar  fosil  dengan  pembangkit  listrik  berbasis energi terbarukan.

## 2.1.1. Konfigurasi Sistem Pembangkit Listrik
Tenaga Hybrid Sistem pembangkit listrik tenaga
hybrid [6],[7] terbagi atas 3 konfigurasi yaitu:
A. Sistem Hybrid Seri
Gambar 1. Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Sistem Seri[6],[7]
B. Sistem Hybrid Switch
Gambar 2. Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Sistem Switch [6],[7]
C. Sistem Hybrid Paralel
Gambar 3. Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid Sistem Paralel[6],[7]
Keuntungan  menggunakan  konfigurasi  sistem pembangkit listrik tenaga hybrid adalah[7],[8]: 1. Beban dapat dipenuhi secara optimal
2. Efisiensi diesel generator tinggi
3. Ukuran diesel generator dan komponen lain dapat  diminimalisir  sehingga  mengurangi biaya investasi
4. Mengurangi  ketergantungan  terhadap  bahan bakar minyak bumi
5. Keandalan  dan  efisiensi  sistem  akan meningkat
6. Meningkatkan  waktu  layanan  listrik  secara ekonomis 7. Mengurangi emisi dan polusi 8. Meningkatkan umur operasi sistem 9. Biaya  operasional  dan  maintenance  relatif murah
10. Biaya  produksi  energi  listrik  atau Cost  of Energy (Rp/kWh) per tahun relatif murah.
2.2. Komponen-komponen Pendukung Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid  Diesel  Generator-Photovoltaic Array A. Diesel Generator
Diesel  generator adalah  suatu  pembangkit listrik  yang  terdiri  dari  kombinasi  mesin  diesel dengan  generator  listrik  ( alternator )  yang berfungsi  untuk  menghasilkan  energi  listrik. Diesel  generator biasanya  digunakan  untuk memenuhi  kebutuhan listrik  dengan  pemakaian beban  dalam  jumlah  kecil  atau  dapat  berfungsi sebagai backup apabila pembangkit listrik utama tidak mampu melayani supply daya ke beban dan sebagai  cadangan  untuk  melayani  beban  di waktu  puncak  pemakaian  tenaga  listrik  oleh konsumen.
Diesel generator juga merupakan salah satu pembangkit  listrik  yang  menjadi  solusi  untuk melayani supply daya listrik di daerah tertinggal dan  terisolir  yang  tidak  mendapat  jangkauan listrik.
B. Photovoltaic Array
Photovoltaic array merupakan suatu teknologi pembangkit
listrik yang
mengkonversikan  energi  foton  dari  surya menjadi  energi  listrik[9],[10].  Proses  konversi ini terjadi pada modul surya yang terdiri dari sel- sel surya. Berdasarkan teknologi pembuatannya, sel surya dapat dibagi dalam tiga jenis, yaitu[11]: a. Monocrystalline Solar Cell
b. Polycrystalline Solar Cell
c. Thin Film Solar Cell (TFSC)
Dalam penelitian ini, jenis modul surya yang digunakan  adalah monocrystalline  solar  cell .
Monocrystalline  solar  cell dipilih  karena memiliki  efisiensi  paling  tinggi  dibandingkan dengan jenis sel surya lainnya, sekitar 15%-20%. Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya sangat  kecil  sehingga  beberapa sel  surya  harus digabungkan  untuk  membentuk  suatu  modul surya.
Berikut  ini  merupakan  susunan  sel  surya hingga membentuk suatu array.
Gambar 4. Diagram hubungan sel surya, modul, panel, array [12]
Beberapa faktor yang mempengaruhi pengoperasian maksimum modul surya
yaitu[13]:
1. Temperatur
2. Intensitas Cahaya Matahari
3. Orientasi Rangkaian Modul Surya
4. Sudut Orientasi Matahari ( tilt angle )
Untuk  penentuan  besar  kapasitas  terpasang yang dibangkitkan oleh photovoltaic array maka digunakan persamaan-persamaan berikut ini: a. Luas area photovoltaic array Area array = E L G av ∙  PV ∙ TCF ∙  output (1)
b. Daya yang di bangkitkan photovoltaic array
P Watt peak = Area array ∙ PSI ∙  PV (2)

## c. Jumlah modul surya yang dibutuhkan
Jumlah modul surya = P Watt peak
P MPP (3)
Dimana: E L =  pemakaian energi (kWh/hari) Gav =  insolasi harian rata-rata matahari (kWh/m 2 /hari)
 PV =  efisiensi modul surya (%)
TCF = temperature correction factor 𝜂 𝑜𝑢𝑡 put =  efisiensi output dari  modul surya (%) PSI = peak  solar  insolation adalah
1000 W/m 2
P Watt Peak =  daya yang dibangkitkan (Wp) P MPP =  daya  maksimum  modul  surya
(W)

## C. Battery Bank
Battery  (aki )  adalah  sebagai  penyimpan energi  listrik  yang  diisi  oleh  aliran  DC  dari modul photovoltaic .  Ukuran  kapasitas battery dinyatakan dengan satuan Ampere- hours
(Ah)[13]. Pada penelitian ini, jenis rechargeable battery yang digunakan adalah lead acid battery .
Battery dalam  penggunaannya  sebagai  sumber pembangkit tenaga listrik biasanya hanya sekitar 20%-30%. Hal ini dikarenakan battery merupakan  sumber  pembangkit  tenaga  listik yang  tidak  bisa  dipakai  selama  24  jam  karena harus mengalami fase c harging dan
discharging [13],[14],[15].
Kapasitas  (Ah)  dari  suatu battery dapat dihitung  dengan  menggunakan  persamaan berikut:
- Jumlah battery
Jumlah 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 = V sistem V battery (4) - Kapasitas battery Ah = E AC V sistem (5) - Kapasitas battery yang  melibatkan  efisiensi kerja inverter Ah dg. efisiensi kerja inverter
= Kap. batt + [(100% − Eff. inv) ∙ Kap. batt]
(6)
- Kapasitas minimal battery yang dibutuhkan
Ah min. = Ah dg.efisiensi kerja inverter∙t otonomi % DOD (7) Dimana: E AC =  kebutuhan energi listrik konsumen (Wh) V sistem =  tegangan sistem (V) V battery =  tegangan nominal battery (V) Ah =  kapasitas battery (Ampere hour)
% DOD  =  persentase  tingkat  kedalaman discharge maksimum  yang  dapat diberlakukan pada battery t otonomi =  suatu kondisi hari dimana jumlah hari  yang  diasumsikan  terjadi hujan/mendung/tidak  ada  sinar matahari  selama  3  hari  berturut- turut[15].

## D. Bidirectional Converter
Bidirectional converter merupakan suatu alat yang  digunakan  untuk  mengkonversi  sumber listrik DC 12, 24, 48 Volt yang dihasilkan dari sumber  listrik  seperti photovoltaic  module dan battery, menjadi  sumber  listrik  AC  ( inverter ) yang  dapat  dimanfaatkan  sesuai  spesifikasi peralatan elektrik (120 atau 240 V AC, 50 atau 60  Hz)  atau  setara  dengan  listrik  PLN  dan sebaliknya ( rectifier )[14]. Dalam  pemilihan bidirectional  converter (inverter) sebaiknya kapasitas kerja yang dipilih mendekati kapasitas daya yang dilayani, dengan tujuan agar efisiensi  kerja bidirectional converter (inverter)  menjadi  maksimal[14]. Adapun ketentuan rating bidirectional converter (inverter)  yang  digunakan  dalam  melayani supply daya  ke  beban  dari  suatu  sistem pembangkit tenaga listrik yaitu adanya penambahan  sekitar  20%-25%  dari  kapasitas daya yang akan dilayani[14].
Pada umumnya efisiensi bidirectional converter (inverter)  adalah  berkisar  50%-90% tergantung  dari  tipe bidirectional  converter (inverter)  dan  beban output nya.   Bila  beban output nya  semakin  mendekati  beban  kerja bidirectional  converter (inverter)  yang  tertera maka efisiensinya semakin besar, demikian pula sebaliknya[15].

## 2.3. HOMER
HOMER  merupakan  sebuah  perangkat lunak  yang  dikembangkan  oleh  NREL  yang digunakan untuk mendesain sistem pembangkit listrik  tenaga hybrid menggunakan  energi terbarukan[16].  HOMER  merupakan  suatu program  simulasi  yang  mengoptimalkan  sistem pembangkit  listrik  baik stand  alone ( off  grid ) maupun grid  connected yang  dapat  terdiri  dari kombinasi pembangkit listrik konvensional dan kombinasi pembangkit sumber energi terbarukan, battery bank , bidirectional converter serta  untuk  melayani  beban  listrik  maupun thermal [17].  HOMER  juga  berfungsi  untuk
mempermudah modeler dalam  merancang  dan menganalisa  berbagai  macam  aplikasi  sistem tenaga  listrik,  baik  yang  terhubung  ke grid maupun tidak. HOMER mengizinkan pengguna untuk  membandingkan  beberapa  rancangan sistem yang berbeda berdasarkan faktor sumber daya  alam,  ekonomi  (biaya)  dan  komponen peralatan yang digunakan[17].

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini didesain sebuah sistem Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid Diesel Generator-Photovoltaic  Array dengan model kombinasi sistem paralel-s witch .
Gambar 5. Sistem Hybrid Paralel -Switch Diesel Generator-Photovoltaic Array
Adapun  kerja  sistem  PLTH Diesel  Generator- Photovoltaic Array adalah sebagai berikut:
- P Beban < P PV Array → 100% PV Array
- P Beban > P PV Array → PV Array + Battery Bank
- P Beban < P PV Array & P Battery Bank → PV Array +Battery Bank (𝑓𝑢𝑙𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛)
- P Beban > 75% dari P PV Array & P Battery Bank (Min. SOC Batt. Bank ≤ 40%) < 𝑑𝑎𝑟𝑖 P Diesel Generator → Diesel Generator
- P Beban Puncak < P Diesel Generator → Diesel Generator
- P Beban Puncak > P Diesel Generator → Diesel Generator + Battery Bank
Sistem  didesain  dengan  model  pembagian bebannya  sebagai  berikut  dengan  model  profil beban berikut ini.
Gambar 6. Grafik Estimasi Profil Beban Listrik Desa Sirilogui
Ada  2  skenario  desain  sistem  PLTH  Diesel Generator-Photovoltaic Array yang akan dirancang dalam penelitian ini.
I. Desain sistem PLTH 3 unit diesel generator- photovoltaic array

## Gambar 7. Desain Sistem Pembangkit Listrik
Tenaga Hybrid 3 Diesel Generator  Photovoltaic Array
Model sistem pembagian bebannya yaitu:
Kondisi Normal

## Kondisi I
- Dari pukul 06.00-18.00 WIB, beban listrik
Desa  Sirilogui  dilayani  oleh photovoltaic array - Dari pukul 18.00-21.00 WIB, beban listrik
Desa Sirilogui dilayani oleh diesel
generator
- Dari pukul 21.00-06.00 WIB, beban listrik
Desa Sirilogui dilayani oleh battery bank .
Kondisi Tidak Normal
Kondisi II - Dari pukul 06.00-18.00 WIB, beban listrik
Desa  Sirilogui  dilayani  oleh photovoltaic array dan battery  bank dari  pukul  06.00-
07.00 WIB dan    13.00-16.00 WIB
- Dari pukul 18.00-06.00 WIB, beban listrik Desa Sirilogui dilayani oleh diesel generator dan battery  bank dari  pukul 21.00-6.00 WIB.
Kondisi III (Khusus Weekend )
- Dari pukul 06.00-18.00 WIB, beban listrik Desa  Sirilogui  dilayani  oleh photovoltaic array dan diesel  generator beroperasi  dari pukul 07.00-17.00 WIB
- Dari pukul 18.00-21.00 WIB, beban listrik
Desa Sirilogui dilayani oleh diesel generator
- Dari pukul 21.00-06.00 WIB, beban listrik Desa Sirilogui dilayani oleh battery bank.
II. Desain sistem PLTH 5 unit diesel generator- photovoltaic array
Gambar 8. Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 5 Diesel Generator  Photovoltaic Array
Model sistem pembagian bebannya yaitu:

## Kondisi I
- Dari pukul 06.00-18.00 WIB, beban listrik Desa  Sirilogui  dilayani  oleh photovoltaic array dan battery  bank .  Pada  kondisi  ini battery  bank hanya  digunakan  pada  siang
0 10 20 30 40 50 B eb an ( k W) Waktu (Jam) PROFIL  BEBAN LISTRIK DESA SIRILOGUI Senin - Jumat Sabtu Minggu
hari yaitu sebagai backup saat terjadi beban puncak di siang hari.
- Dari pukul 18.00-21.00 WIB, beban listrik Desa Sirilogui dilayani oleh diesel generator 1 - Dari pukul 21.00-06.00 WIB, beban listrik Desa Sirilogui dilayani oleh diesel generator 2
Kondisi II (Khusus Weekend ) - Dari pukul 06.00-18.00 WIB, beban listrik Desa  Sirilogui  dilayani  oleh photovoltaic array dan battery  bank serta  ditambah dengan  pengoperasian  3  unit diesel generator 1 dari pukul 07.00-17.00 WIB
- Dari pukul 18.00-21.00 WIB, beban listrik Desa  Sirilogui  dilayani  oleh  3  unit diesel generator 1 - Dari pukul 21.00-06.00 WIB, beban listrik Desa  Sirilogui  dilayani  oleh  2  unit diesel generator 2. Dalam mendesain sistem PLTH Diesel Generator-PV  Array ini  dibutuhkan  data-data komponen sebagai berikut:
- Diesel Generator
Diesel generator yang digunakan adalah merk Olympian  tipe  GEP16SP-2  dengan  kapasitas daya sebesar 15 kW[18].
Berikut  ini  merupakan  spesifikasi  teknik  dari diesel generator Olympian tipe GEP16SP-2
Tabel 1. Spesifikasi Teknik Diesel Generator Olympian GEP16SP-2[18]
- Photovoltaic Array Modul  surya  yang  digunakan  adalah  jenis silicon  monocrystalline merk Sunny  Power dengan kapasitas 100 Wp[19].
Berikut  ini  merupakan  spesifikasi  teknik  dari modul surya jenis silicon monocrystalline merk Sunny Power.
Tabel 2. Spesifikasi Teknik Modul Surya Silicon Monocrystalline Sunny Power[19]
- Battery Jenis battery yang  digunakan  adalah battery deep  cycle  merk Rolls  Surrette  tipe  4KS25P dengan kapasitas nominal 1.900 Ah (7,6 kWh) dan  tegangan  nominal  4  V  dengan  masa  usia teknis maksimal 15 tahun[20].
Berikut  ini  merupakan  spesifikasi  teknik  dari battery Rolls Surrette 4KS25P
Gambar 9. Karakteristik Battery Rolls Surrette 4KS25P - Bidirectional Converter Converter yang digunakan adalah bidirectional converter ( inverter-rectifier )      1 phasa  kapasitas  6000  W merk Sunny  Island tipe  6048-US  produksi  SMA  America, LLC[21].
Berikut  ini  merupakan  spesifikasi  teknik  dari bidirectional converter Sunny Island 6048-US
Tabel 3. Spesifikasi Teknik Bidirectional Converter Sunny Island 6048-US[21]
Adapun tahapan-tahapan yang dilakukan  dalam pemilihan  desain  yang  optimal  dari  Sistem PLTH Diesel Generator-Photovoltaic Array ini dapat dilihat pada diagram alir penelitian berikut ini.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil simulasi dengan mempergunakan perangkat  lunak  HOMER  maka  diperoleh optimization results dari 2 desain sistem PLTH diesel  generator-photovoltaic  array sebagai berikut.
Gambar 11. Optimization Results dari Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 3 Diesel Generator  Photovoltaic Array
Gambar 12. Optimization Results dari Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 3 Diesel Generator  Photovoltaic Array
Hasil optimalisasi dari 2 skenario desain sistem PLTH diesel  generator-photovoltaic  array apabila diurutkan berdasarkan NPC terendah dan COE  maka  diperoleh  beberapa  desain  sistem yang  optimal  seperti  yang  terlihat  pada  grafik berikut ini.
Gambar 13. Grafik Optimalisasi Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 3 Diesel Generator-Photovoltaic Array Berdasarkan NPC
MULAI - DATA LOKASI PEDESAAN YANG DITELITI - DATA JUMLAH KK RUMAH TANGGA - DATA SARANA SOSIAL DAN UMUM - DATA PEMAKAIAN BEBAN LISTRIK PEDESAAN PER JAM - DATA KOORDINAT LOKASI PEDESAAN YANG DITELITI
- DATA RADIASI HARIAN MATAHARI DARI NASA SURFACE METEOROLOGY AND SOLAR ENERGY (HOMER DATA)
- DATA MODUL CELL SURYA - DATA BATTERY BANK - DATA BIDIRECTIONAL CONVERTER - DATA PENALTI EMISI - MENENTUKAN  BESAR PENGURANGAN DAYA PADA SAAT  TEMPERATUR DI SEKITAR MODUL SURYA MENGALAMI KENAIKAN - MENENTUKAN  DAYA  KELUARAN  MAKSIMUM  MODUL  SURYA  PADA  SAAT  TEMPERATUR NAIK - MENENTUKAN TEMPERATURE CORRECTION FACTOR
- MENENTUKAN FILL FACTOR - MENENTUKAN EFFISIENSI MODUL SURYA
- MENENTUKAN EFFISIENSI PENGISIAN BATTERY - MENENTUKAN EFFISIENSI OUTPUT DARI MODUL SURYA
- MENENTUKAN LUAS AREA ARRAY PV
- MENENTUKAN BESAR DAYA YANG DIBANGKITKAN ARRAY PV
- MENENTUKAN JUMLAH MODUL SURYA YANG DIPERLUKAN
- MENENTUKAN BESAR TEGANGAN PADA KEADAAN DAYA MAKSIMUM ARRAY
- - MENENTUKAN BESAR ARUS PADA KEADAAN DAYA MAKSIMUM ARRAY - MENENTUKAN BESAR DAYA MAKSIMUM YANG DIBANGKITKAN ARRAY - MENENTUKAN KAPASITAS MINIMAL YANG HARUS DIMILIKI OLEH BATTERY
- MENENTUKAN JUMLAH BATTERY TERHUBUNG SERI YANG DIBUTUHKAN
- MENENTUKAN JUMLAH BATTERY BANK YANG DIBUTUHKAN
- MENENTUKAN JUMLAH TOTAL BATTERY YANG DIBUTUHKAN
- MENENTUKAN DURASI DISCHARGE DARI BATTERY
- MENENTUKAN MASA USIA TEKNIS MINIMUM DARI BATTERY
- MENENTUKAN KAPASITAS BIDIRECTIONAL CONVERTER
- MENENTUKAN BESAR BIAYA MODAL TAHUNAN
- MENENTUKAN BESAR BIAYA PENGGANTIAN TAHUNAN
- MENENTUKAN BESAR BIAYA O & M TAHUNAN
- MENENTUKAN BESAR NPC - MENENTUKAN BESAR COE - PERANCANGAN MODEL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID OFF-GRID DIESEL GENERATOR  PHOTOVOLTAIC ARRAY DENGAN HOMER SIMULASI MODEL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYBRID OFF- GRID DIESEL GENERATOR  PHOTOVOLTAIC ARRAY DENGAN HOMER SELESAI PENENTUAN KONDISI OPTIMUM DENGAN SIMULASI HOMER PENGUBAHAN VARIABEL SENSITIVITAS YA TIDAK
Gambar 14. Grafik Optimalisasi Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 3 Diesel Generator-Photovoltaic Array Berdasarkan COE
Gambar 15. Grafik Optimalisasi Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 5 Diesel Generator-Photovoltaic Array Berdasarkan
NPC
Gambar 16. Grafik Optimalisasi Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid 5 Diesel Generator-Photovoltaic Array Berdasarkan COE
Dari  beberapa  desain  sistem  tersebut, berdasarkan hasil simulasi menggunakan HOMER maka dipilih desain sistem yang paling optimal dari beberapa pilihan desain sistem yang optimal  yaitu  desain  sistem  dengan total  net present cost terendah sebesar               $ 1.362.474 dimana desain sistemnya terdiri dari photovoltaic array 65  kW,  3  unit diesel generator masing-masing berkapasitas   15 kW, battery 156 unit dan bidirectional converter 78
kW  dengan  strategi dispatch nya  yaitu load following dimana untuk simulasinya membutuhkan waktu selama 12 menit 35 detik. Pada  desain  sistem  Pembangkit  Listrik
Tenaga Hybrid  Diesel  Generator-Photovoltaic Array ini,  HOMER  melakukan  sebanyak  1728 simulasi  dan  360  sensitivitas  dari  4  variabel sensitivitas yaitu: global solar, average ambient temperature, diesel price dan interest rate .
Berikut ini merupakan penjabaran hasil simulasi desain  sistem  yang  paling  optimal  dari Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid  Diesel Generator-Photovoltaic Array dengan mempergunakan HOMER. - Sensitivity results
Gambar 17. Sensitivity Results dari Optimal System Type
Pada sensitivity  results ,  faktor  yang  paling berpengaruh  adalah global  solar (kWh/m 2 /d) dan  temperatur ambient rata-rata  (  C). Berdasarkan  grafik  tersebut  diketahui  bahwa tipe  sistem  yang  paling  optimal  dipilihkan HOMER yaitu:
- Sistem hybrid photovoltaic  array- 3  unit diesel  generator-battery ,  dimana  sistem  ini dipilihkan  HOMER  sebagai  sistem  yang paling  optimal  dengan  posisi global  solar berada di kisaran 4,80 kWh/m 2 /d-                5,3 kWh/m 2 /d  dengan  temperatur ambient rata- rata berada di rentang 30,3  C - 32  C - Warna yang tampil pada grafik menunjukkan pilihan sistem yang paling optimal berdasarkan  total net  present  cost terendah yang  dipilihkan  HOMER.  Apabila  harga bahan  bakar  diesel  dan  tingkat  suku  bunga dinaikkan hingga mencapai nilai maksimum
yang  ditetapkan,  tidak  akan  mempengaruhi sistem hybrid tersebut  tetapi  sebaliknya berpengaruh  terhadap  perubahan  total net present  cost , cost  of  energy dan operating cost .
- Hasil  simulasi  sistem  ditinjau  dari cost summary
Gambar 18. Hasil Simulasi Berdasarkan NPC
Pada  gambar  terlihat  bahwa  biaya  terbesar yang  harus  dikeluarkan  selama  20  tahun  atau selama  proyek  berlangsung  adalah  biaya investasi  awal  yaitu  sebesar  $  744.317  atau 54,63%  dari  total  NPC,  kemudian  diikuti dengan  biaya  operasional  dan  pemeliharaan sebesar  $  344.440  atau  25,28%,  biaya  bahan bakar sebesar $ 180.062 atau 13,22% dan biaya penggantian  komponen  sebesar                          $ 111.748 atau 8,20%.
- Hasil simulasi sistem ditinjau dari e lectrical
Gambar 19. Hasil Simulasi Electrical
Berdasarkan  hasil  simulasi  terlihat  bahwa produksi  energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid Diesel  Generator-Photovoltaic  Array per tahunnya  sebesar  123.204  kWh  dimana produksi  energi  listrik  terbesar  berasal  dari photovoltaic array dengan renewable fraction sebesar  0,573  dan  kelebihan  listrik  sebesar 2.279 kWh/tahun. Walaupun sistem hybrid ini mampu  untuk  melayani  pemakaian  beban listrik  secara  keseluruhan  akan  tetapi  sistem tersebut  masih  memiliki capacity  shortage sebesar  3,10%  atau  sekitar  3.386  kWh/tahun dimana  ini  terlihat  dengan  masih  belum terpenuhinya beban listrik sebesar            1.370 kWh/tahun sedangkan konsumsi energi listrik per  tahunnya  sebesar  107.765  kWh.  Pada gambar  di atas  terlihat  bahwa  produksi  listrik rata-rata  per  bulan  yang  tertinggi  terjadi  di bulan Mei.
- Hasil simulasi ditinjau dari emisi
Tabel 4. Besar Emisi Yang Dihasilkan
- Output  sistem  hybrid  diesel  generator- photovoltaic array
Gambar 20. Output Sistem Hybrid Diesel Generator-Photovoltaic Array
Gambar  di  atas  menunjukkan  hasil simulasi  gabungan  komponen  per  jam  dalam satu  hari  selama  bulan  November.  Bulan November  dipilih  karena  intensitas  radiasi matahari  pada  bulan  ini  adalah  yang  terendah dari bulan-bulan yang lain. Seperti yang terlihat pada  gambar  dimana  tanggal  8  November intensitas  radiasi  matahari  lebih  rendah  dari beban  listrik  AC  sehingga  beban  listrik  AC di supply oleh battery yang  di charge oleh photovoltaic .

## V. KESIMPULAN
Setelah  dilakukan  simulasi  menggunakan perangkat  lunak  HOMER  2  versi  2.81  untuk mendapatkan  Optimalisasi  Desain  dan  Analisis Ekonomi  Teknik  Sistem  Pembangkit  Listrik Tenaga Hybrid Diesel  Generator - Photovoltaic Array , maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut.
1. Dari  penelitian  ini  diperoleh  suatu  desain sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga Hybrid Diesel  Generator-Photovoltaic  Array yang paling  optimal  berdasarkan  pada  total  NPC terendah  dimana  desain  sistem  Pembangkit Listrik  Tenaga Hybrid ini  terdiri  dari  3  unit diesel generator berkapasitas masing-masing
15  kW ,  photovoltaic  array berkapasitas  65 kW  dengan  jumlah  modul  sebanyak  648 modul  (162 string dari  4  modul  yang terhubung  seri), battery berjumlah  156  unit (13  bank battery terhubung  paralel  dari  12 unit battery yang  terhubung  seri)  dengan kapasitas sebesar 23.678 Ah dan bidirectional converter yang berkapasitas 78 kW terdiri dari 13 unit.
2. Ditinjau dari segi ekonomi, apabila semakin besar  proporsi  energi  terbarukan  yang digunakan,  maka initial  capital atau  biaya awal  yang  dihasilkan  juga  akan  semakin besar.  Namun  dengan  semakin  besarnya kapasitas  energi  terbarukan  yang  terpasang, akan menurunkan tingkat penggunaan bahan bakar  dan  biaya  yang  dikeluarkan  untuk bahan bakar. Dan dengan berkurangnya biaya yang  dikeluarkan  untuk  bahan  bakar, semakin berkurang juga total net present cost yang  dihasilkan  mengingat  bahan  bakar menjadi salah satu aspek terbesar dalam hal pengeluaran biaya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] PT.  PLN  (Persero)  Wilayah  Sumatera Barat.  (2013,  September  7).  Road  Map Lisdes Wilayah Sumatera Barat 2012-2017. [Online]. Available:
http://www.pln.co.id/sumbar [2] (2009, Oktober 24). Mari Ke Siberut Utara. [Online].
Available: http://www.puailiggoubat.com [3] NASA  Surface  Meteorology  and  Solar Energy Data. (2013, Agustus 11). Monthly
Averaged  Insolation  Incident  On  A Horizontal  Surface.  [Online].  Available: http://www.data.nasa.gov/surface- meteorology-and-solar-energy
[4] The  HOMER  2  Software. (2013,  April  8).
HOMER 2 Version 2.81 [Online].
Available: http://www.homerenergy.com
[5] Rosyid, O. A., "Pembangkit Listrik Tenaga Surya  Hibrida  Untuk  Listrik  Pedesaan  di Indonesia", Jurnal  Material  dan  Energi Indonesia , vol. 1, no. 1, hal. 31-38, 2011.
[6] Kunaifi,  "Program  HOMER  Untuk  Studi Kelayakan  Pembangkit  Listrik  Hibrida  Di Propinsi Riau", Seminar Nasional Informatika , FTI UPN
“Veteran”
Yogyakarta, 2010, hal. 18-27. [7] Nayar,
C. V. dkk. , "Novel Wind/Diesel/Battery Hybrid Energy System", Solar  Energy ,  vol.  51,  no.1,  hal.
65-78, 1993.
[8] Sopian, K. dan Othman, M. Y., "Performance  of  a  Photovoltaic  Diesel Hybrid System in Malaysia", Isesco Science and  Technology  Vision ,  vol.1,  hal.  37-39,
May 2005.
[9] Quaschning, Volker, "Photovoltaics", Understanding Renewable Energy Systems , London,  Sterling,  VA:  Earthscan,  2005, chapter 4, hal. 115-172.
[10] Sitompul,  Rislima,  Manual  Pelatihan Teknologi  Energi  Terbarukan  yang  Tepat Untuk  Aplikasi  di  Masyarakat  Pedesaan. Jakarta:  PNPM  Support  Facility  (PSF), 2011, hal.45-75.
[11] Handbook  for  Solar  Photovoltaic  (PV) Systems ,  Grenzone  Pte  Ltd,  Phoenix  Solar Pte  Ltd,  Singapore  Polytechnic,  Solar Energy,  Research  Institute  of  Singapore (SERIS),
SP PowerGrid, Urban Redevelopment Authority, Singapore, ISBN: 978-981-08-4462-2, hal. 4-15.
[12] Strong, Steven J., The Solar Electric House ,
A Design Manual for Home-Scale
Photovoltaic Power Systems, Pennsylvania : Rodale Press, 1987.
[13] Foster,  Robert, dkk ., Solar  Energy : Renewable  Energy  and  The  Environment . Boca  Raton,  FL  :  CRC  Press,  Taylor  & Francis Group, 2010.
[14] (2013,  Maret  15).  [Online].  Available: http://www.cmacpower.co.za
[15] (2013,  Maret  15).  [Online].  Available: http://www.solarsuryaindonesia.com
[16] Lambert,  Tom, dkk. ,  "Micropower  System Modeling  with  HOMER", Integration  of Alternative  Sources  of  Energy ,  United States of America : John Wiley & Sons Inc., April 2006, chapter 15, pp. 379-418.
[17] National  Renewable  Energy  Laboratory, USA. (2012, November 28). Homer Energy
Modelling Software for Hybrid Renewable Energy System [Online]. Available:
http://www.homerenergy.com
[18] Diesel  Generator  Set  Caterpillar.  (2013,
Januari 20). Olympian TM GEP16SP-2 220- 240  V  50  Hz  15  kW.  [Online].  Available: http://www.CAT-ElectricPower.com [19] Sunny  International  Power  Corp.  (2013,
Maret  11).  Monocrystalline  Solar  Panel
Sunny Power 100 WP. [Online]. Available: http://www.sunnypowersolar.com [20] Surrette Battery Company Limited, Canada.  (2013,  Maret  12).  Rolls  Surrette Battery  4  Volt  1900  AH  4KS25PS. [Online]. Available: http://www.rollsbattery.com [21] SMA  America,  LLC.  2010.  (2013,  Maret 15).  Bidirectional  Inverter  Sunny  Island 6048-US. [Online]. Available:
http://www.SMA-America.com

## Biodata Penulis
Dewi Purnama Sari, lahir di Padang tanggal 5 Oktober.  Pendidikan  S1  di  Jurusan  Teknik Elektro  Universitas  Bung  Hatta  Padang  pada tahun  1999.  Pendidikan  S2  di  Jurusan  Teknik Elektro  Universitas  Andalas  Padang  dengan Program  Studi  Teknik  Energi  Elektrik  pada tahun 2011.