## Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto * , Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono
Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141
Article Information Abstract Article history: Received October 24 th , 2020
Received in revised form October 26 th , 2020 Accepted November 17 th ,
2020 Keywords : picohydro, Joule Thief, Power
The  research  about  picohydro  power  plant  system  has  been  developed  in  recent years.  However,  there  is  a  problem  in  output  power  when  using  too  small  water debit  on  it.  Output  power  can  improved  with  a  generator  module  and  joule  thief module.  The  generator  module uses  a  turbine  that  the  diameter  is  4  cm  to  drive  a permanent  magnet  generator  while  the  joule  thief  module  consists  of  a  charger controller  to  control  charging  process  of  battery,  3200  mAh  lithium-ion  battery  for storing electric power generated by the generator and a joule thief circuit to increase the electrical power that stored in the battery. This device has been tested by using 7  variations  of  water  debit  that  is  0.06  liters/second,  0.066  liters/second,  0.071 liters/second,  0.077  liters/second,  0.093  liters/second,  0.138  liters/second,  and 0.14  liters/second.  The  results  showed  that  the  increasement  of  power  generated when  water  debit  are  increased.  The  maximum  power  generated  in  this  power generation system is 7.75 W and its able to supply power for LED lights 220 V 3 W for 165 minutes. Informasi Artikel Abstrak Proses artikel: Diterima 24 Oktober 2020
Diterima dan direvisi dari 26 Oktober 2020 Accepted 17 November 2020 Kata kunci: Pikohidro, Joule Thief, Daya Penelitian  mengenai  sistem  pembangkit  listrik  pikohidro  banyak  dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Namun, dalam proses penelitian sistem pembangkit listrik pikohidro masih memiliki kendala pada daya yang dihasilkan ketika debit air yang  digunakan  sangat  kecil.  Daya  listrik  yang  dihasilkan  dapat  ditingkatkan dengan modul generator dan modul joule thief. Modul generator menggunakan turbin dengan diameter 4 cm untuk menggerakkan generator magnet permanen sedangkan modul joule thief terdiri dari charger controller TP4056 sebagai pengendali pengisian baterai,  baterai  lithium-ion  3200  mAh  sebagai  penyimpan  daya  listrik  yang dihasilkan generator dan rangkaian joule thief untuk meningkatkan daya listrik yang tersimpan  pada  baterai.  Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  7  variasi  debit air yaitu 0,06 liter/detik, 0,066 liter/detik, 0,071 liter/detik, 0,077 liter/detik, 0,093 liter/detik,  0,138  liter/detik,  dan  0,14  liter/detik.  Hasil  penelitian  menunjukkan adanya  kenaikan  daya  yang  dihasilkan  setiap  bertambahnya  debit  air.  Daya maksimal  yang  dihasilkan  pada  sistem  pembangkit  listrik  ini  sebesar  7,75  W  dan mampu untuk menyuplai daya untuk lampu LED 220 V 3 W selama 165 menit.

## 1. Pendahuluan
Pemanfaatan  energi  listrik  telah  dilakukan  di  berbagai  bidang  seperti  pada  bidang  sosial,  ekonomi,dan kesehatan.  Seiring  dengan  perkembangan  zaman  kebutuhan  energi  listrik  di  Indonesia  terus  meningkat,  hal  ini disebabkan  oleh  pertambahan  jumlah  penduduk  dan  pertumbuhan  ekonomi  yang  terus  meningkat  setiap tahunnya. Menurut proyeksi Badan Pusat Statistik (BPS), jumlah penduduk di Indonesia pada tahun 2018 adalah ±265  juta  jiwa  (Badan  Pusat  Statistik,  2017).  Berdasarkan  data  ketenagalistrikan  nasional  tahun  2017  total penyediaan  tenaga  listrik  pada  akhir  tahun  2017  sebesar  254.657  GWh  yang  terdiri  dari  produksi  listrik  PLN sebesar  181.422  GWh  dan  pembelian  sebesar  73.234  GWh,  sedangkan  jumlah  konsumsi  tenaga  listrik  seluruh

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology, Vol 1. No. 3, 2020
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Indonesia  adalah  sebesar  267.453  GWh.  Sampai  saat  ini,  energi  listrik  di  Indonesia  masih  disuplai  oleh  bahan bakar  fosil  berupa  batubara  dengan  persentase  49,69%  (Kementrian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral,  2017). Berdasarkan  data  tersebut,  di  Indonesia  masih  terdapat  kekurangan  dalam  suplai  tenaga  listrik  serta pengembangan energi alternatif. Sedangkan cadangan batubara, gas, dan panas bumi di alam semakin berkurang setiap tahunnya sehingga akan berpengaruh terhadap ketersediaan tenaga listrik.
Berbagai upaya dilakukan oleh pemerintah dalam mengatasi permasalahan kekurangan suplai tenaga listrik terutama di daerah terpencil yaitu dengan meningkatkan pengembangan energi listrik yang bersumber pada energi terbarukan,  salah  satu  sumber  energi  terbarukan  yang  sangat  potensial  di  Indonesia  yaitu  energi  air.  Menurut penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh  Erinofiardi  dkk  (2017),  daerah  pegunungan  di  Indonesia  memiliki  potensi sumber  daya  air  yang  melimpah  sehingga  dapat  dimanfaatkan  sebagai  energi  penggerak  untuk  menghasilkan energi  listrik.  Pemanfaatan  energi  air  menjadi  energi  listrik  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  teknologi pikohidro.  Sistem  pembangkit  ini  baik  digunakan  pada  daerah  pegunungan  yang  memiliki  aliran  air  yang  kecil sebagai  sumber  energinya  sehingga  dapat  diterapkan  untuk  penyediaan  tenaga  listrik  ke  rumah-rumah  warga yang tidak terjangkau jaringan listrik PLN. Secara teknis, tenaga listrik diperoleh dengan proses konversi energi dari  energi  mekanik  air  menjadi  energi  listrik  (Zainuddin  dkk,  2009;  Risnandar  dan  Novrinaldi,  2011;  Khomsah dan Zulairi, 2015).
Proses perubahan energi mekanik air menjadi energi listrik memanfaatkan prinsip GGL induksi Faraday. Air sebagai energi penggerak akan memutar turbin yang kemudian akan menggerakkan magnet ataupun kumparan sehingga gerakan tersebut akan menghasilkan gaya gerak listrik (Giancoli, 2001). Pemanfaatan aliran air berdebit kecil sebagai  pembangkit  listrik  telah dilakukan  oleh  Warsito  dkk  (2010)  menggunakan mini  turbin  tipe  Francis dan generator magnet permanen 3 pasang kutub yang mempunyai kecepatan putar optimal 2400 rpm ( rotation per minute ). Keluaran dari generator tersebut berupa tegangan dan arus bolak balik dengan tegangan yang dihasilkan sebesar 12/15 V dan kapasitas daya 6 W. Akan tetapi daya listrik yang dihasilkan sangat bergantung dari debit air yang mengalir, sehingga dibutuhkan sebuah perangkat yang dapat memaksimalkan daya listrik yang dihasilkan. Joule thief dipandang sebagai pilihan yang tepat untuk memaksimalkan daya listrik dari sumber energi listrik yang kecil.  Pada  dasarnya  rangkaian joule  thief merupakan  rangkaian  yang  digunakan  untuk  merubah  tegangan  DC ( Direct Current ) menjadi tegangan AC ( Alternating Current ) yang menggunakan prinsip transformator sebagai penaik tegangan dan transistor sebagai osilator sehingga dihasilkan tegangan yang berosilasi (tegangan AC) (Manfaluthy, 2018).
Berdasarkan  latar  belakang  yang  telah  dijelaskan,  maka  dalam  penelitian  ini  akan  membahas  dan merancang  sebuah  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Pikohidro  (PLTPH)  menggunakan  aliran  air  pegunungan  yang dialirkan  dari  pipa  PVC  dengan  debit  air  kecil  dan  memanfaatkan  rangkaian joule  thief untuk  memaksimalkan daya yang dihasilkan dari generator dengan variasi serta debit air.

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  dengan    memisahkan  rancangan  penelitian  ke  dalam  4  tahap.  Diantaranya  ialah mencari bahan literatur yang berhubungan dengan  teori tentang turbin air, teori tentang generator, teori fluida, aplikasi rangkaian joule  thief dan  mempelajari  parameter-parameter  utama  yang  akan diimplementasikan dalam pembuatan  alat.  Selanjutnya  dilakukan  perancangan  sistem  pada  turbin  dan  generator.  Kemudian  dilanjutkan dengan  perakitan  komponen  menjadi  rangkaian  penyearah,  rangkaian joule  thief dan  modul charger  controller sebagai  pengendali  pengisian  pada  baterai.  Setelah  itu,  dilakukan  perakitan  alat  secara  keseluruhan  kemudian melakukan pengambilan data. Tahapan tersebut lebih rinci dapat dilihat pada Gambar 1 .

## 2.1 Perancangan Turbin dan Generator
Turbin air ini terdiri dari sudu, as, dan casing turbin. Sudu dan casing turbin menggunakan bahan plastik sehingga daya putar turbin menjadi ringan, sedangkan pada as menggunakan bahan besi dengan diameter 0,3 cm dan panjang 2,5 cm. Jumlah sudu yang digunakan sebanyak 24 buah dan derajat sudu nya 45˚ serta ketebalan sudu  0,125  cm.  Sudu  dengan  panjang  1,2  cm  dan  lebar  0,5  cm  disusun  melingkar  dengan  jarak  yang  sama. Diameter  dalam  turbin  yaitu  3  cm  dan  diameter  keseluruhan  turbin  yaitu  4  cm.  Rancangan  turbin  secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 2 .
Generator  terdiri  dari magnet yang  telah  terpasang pada  turbin,  dan  stator  yang  telah diberi  kawat  lilitan. Pada stator digunakan kawat lilitan dengan diameter 0,1 mm dengan jumlah 150 lilitan setiap kiliknya kemudian dipasang pada casing turbin seperti pada Gambar 3.

## Mulai
Mempelajari Konsep Literatur
Perancangan Turbin dan Generator Perakitan Komponen Perakitan Alat Secara Keseluruhan Pengujian Alat Hasil Pengukuran Analisis Data dan Penyusunan Laporan Selesai Gambar 1. Diagram Blok
Gambar 2. Rancangan turbin Gambar 3. Kumparan dalam casing turbin

## 2.2 Perakitan Komponen
Rangkaian penyearah digunakan untuk mengubah tegangan keluaran dari generator yang berupa tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Rangkaian ini terdiri dari beberapa komponen yaitu 6 buah dioda, 2 buah kapasitor, dan 1 buah resistor. Seluruh komponen menggunakan tipe SMD ( Surface-mount Device ). Hal ini bertujuan  agar  rangkaian  yang  dihasilkan  memiliki  ukuran  yang  kecil  sehingga  dapat  diletakkan  dalam casing turbin. Skema rangkaian penyearah dapat dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 5 .
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 4. Skema rangkaian penyearah
Gambar 5. Rangkaian penyearah
Sebagai  pengendali  dalam  pengisian  baterai  pada  penelitian  ini  menggunakan  modul charger  controller TP4056. Modul ini dipilih karena mudah dalam penggunaan serta harganya yang terjangkau. Tegangan masukan untuk  modul  ini  yaitu  berkisar  antara  4-8  volt  dengan  arus  masukan  maksimal  1,2  A.Skema  rangkaian  dan bentuk modul charger controller TP4056 dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 7 .
Gambar 6. Skema modul charger controller TP4056
Soleh dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 7. Modul charger controller TP4056
Rangkaian joule thief pada alat ini digunakan untuk mengubah tegangan DC dari baterai menjadi tegangan AC kemudian dinaikkan tegangannya. Rangkaian ini terdiri dari 3 buah resistor yang masing-masing bernilai 10 Ohm, 220 Ohm, dan 330 Ohm, 1 buah transistor D822, 2 buah dioda IN4002, dan 1 buah kapasitor 1 nF, 2 buah kapasitor  47 μ F,  dan  1  buah  transformator  bekas charger  handphone .  Skema  dan  bentuk  rangkaian joule  thief dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9 .
Gambar 8. Skema rangkaian Joule thief
Gambar 9. Rangkaian joule thief

## 2.3 Perakitan Alat Secara Keseluruhan
Setelah seluruh alat selesai, kemudian dilakukan perakitan alat secara keseluruhan yang terdiri dari turbin dan  generator,  rangkaian  penyearah,  modul charger  controller ,  dan  rangkaian joule  thief yang  kemudian dihubungkan  dengan  beban  berupa  lampu  LED  3  watt.  Perakitan  alat  secara  keseluruhan  dapat  dilihat  pada Gambar 10 .
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020

## 3.  Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Realisasi Alat
Penelitian analisis potensi energi listrik pikohidro dari sumber air pegunungan serta upaya peningkatan daya listrik  dengan  memanfaatkan  rangkaian joule  thief terdiri  dari  perancangan  mekanik  dan  perancangan  elektrik. Perancangan  mekanik  yaitu  pembuatan  modul  generator  pikohidro  dan  perancangan  elektrik  yaitu  pembuatan modul joue thief . Modul generator yang telah dibuat terdiri dari beberapa bagian seperti ditunjukkan pada Gambar 11 . Pipa PVC yang digunakan sebagai tempat mengalirnya air memiliki diameter ½ inch dengan kran air sebagai pengatur debitnya. Bagian belakang modul generator terdapat magnet yang menempel pada turbin bagian dalam serta  as  turbin.  Magnet  akan  berputar  seiring dengan  berputarnya  turbin.  Kumparan  dan  rangkaian  penyearah diletakkan  pada  bagian  dalam casing modul  generator.  Pemasangan  ini  bertujuan  untuk  mencegah  air  masuk kedalam  kumparan.  Ketika  aliran  air  masuk  dan  menerpa  turbin,  maka  turbin  akan  berputar  beserta  magnet. Putaran magnet di sekeliling kumparan mengakibatkan perubahan intensitas medan magnet di sekitar kumparan dan akan menghasilkan listrik.
Listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa arus AC yang disalurkan untuk pengisian baterai, sehingga diberikan rangkaian penyearah untuk mengubah arus AC yang dihasilkan menjadi arus DC. Arus DC kemudian disalurkan ke modul joule thief yang telah dibuat seperti pada Gambar 12 .
(a) (b)
Gambar 11. (a) Modul generator tampak depan; (b) modul generator tampak belakang
(a) (b)
Gambar 12. (a) Modul joule thief tampak depan; (b) Modul joule thief tampak belakang
Modul joule thief yang dibuat memiliki dimensi 9 cm x 9 cm x 7,5 cm dengan box yang terbuat dari bahan plastik. Bagian luar modul terdapat dua lubang terminal yang berfungsi sebagai output yang dapat dihubungkan dengan  lampu.  Dua  buah  terminal  berwarna  merah  dan  hitam  di  bagian  samping  berfungsi  sebagai  terminal penghubung antara modul generator dan charger controller pada modul joule thief dalam proses pengisian baterai. Saklar pada bagian samping berfungsi sebagai pemutus arus listrik dari baterai yang masuk ke rangkaian joule thief . Terdapat beberapa komponen pada bagian modul yang terdiri dari modul charger controller TP4605, baterai lithium-ion 16850, dan rangkaian joule thief . Tegangan yang masuk ke modul charger controller TP4605 berasal dari listrik  yang  dihasilkan  oleh  generator  setelah  mengalami  proses  penyearahan.  Keluaran  dari  modul charger controller kemudian dihubungkan ke baterai lithium-ion 16850 dengan kapasitas 3200 mAh. Baterai pada modul joule thief berfungsi sebagai penyimpanan listrik dari generator.
Soleh dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020

## 3.2 Analisis Data

## 1. Tegangan yang Dihasilkan Generator
Pengukuran  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  generator  dengan  7  variasi  debit  air  dimana  setiap  debit  air dilakukan 5 kali pengulangan. Pemilihan besar debit air untuk mengetahui besar tegangan yang dihasilkan dari generator.  Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan multimeter pada output generator  yang  telah  melalui proses  penyearahan  seperti  pada Gambar  13 .  Dari pengukuran  yang  dilakukan diperoleh  data  tegangan  seperti pada Tabel 1 .
Tabel 1. Hasil pengukuran tegangan generator Pengulangan ke- Debit Air (liter/detik) 0,06 0,066 0,071 0,077 0,093 0,138 0,14 1 8,43 V 9,06 V 9,58 V 10,18 V 11,12 V 11,85 V 11,99 V 2 8,45 V 9,05 V 9,59 V 10,17 V 11,11 V 11,84 V 12 V 3 8,44 V 9,07 V 9,57 V 10,18 V 11,14 V 11,86 V 12,01 V 4 8,46 V 9,1 V 9,62 V 10,16 V 11,13 V 11,85 V 12 V 5 8,42 V 9,07 V 9,59 V 10,17 V 11,12 V 11,87 V 12 V Rata-rata 8,44 V 9,07 V 9,59 V 10,17 V 11,12 V 11,85 V 12 V
Gambar 13. Pengukuran tegangan generator
Tegangan  yang  dihasilkan  generator  pada  setiap  debit  air  mengalami  fluktuasi  yang  cukup  kecil  berkisar antara 0,01 V-0,04 V setiap pengulangan pengukuran dilakukan. Sedangkan pada keseluruhan variasi debit air, tegangan yang dihasilkan generator mengalami perubahan yang signifikan. Hal ini terjadi karena ketika debit air berubah  maka  kecepatan  air  juga  turut  berubah  sehingga  menyebabkan  adanya  perubahan  kecepatan  pada turbin. Perubahan kecepatan turbin mengakibatkan perubahan fluks magnetik pada generator yang berpengaruh pada tegangan yang dihasilkan sesuai dengan Persamaan 1 .
N t    = −  (1)
dengan  beda potensial (V), N jumlah lilitan,   perubahan fluks magnetik (V/detik), dan t  perubahan waktu (detik).

## 2. Tegangan dan Arus Pengisian Baterai
Pengukuran  tegangan  pengisian  dilakukan  dengan  menghubungkan  multimeter  ke  kaki output modul generator secara paralel. Sedangkan pengukuran arus dilakukan dengan menghubungkan multimeter secara seri ke salah satu kaki output modul generator dan salah satu kaki input modul joule thief seperti pada Gambar  14 . Pengukuran  dilakukan  pada  setiap  variasi  debit  air  selama  5  jam  dan  dilakukan  pengamatan  setiap  10  menit. Hasil  pengukuran  tegangan  dan  arus  pengisian  baterai  yang  telah  diolah  dalam  bentuk  grafik  seperti  pada Gambar 15 dan Gambar 16 .
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 14. Pengukuran tegangan dan arus pengisian baterai
Gambar 15. Grafik hasil pengukuran tegangan pengisian baterai
Gambar 16. Grafik hasil pengukuran arus pengisian baterai
Soleh dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 15 merupakan grafik hasil pengukuran tegangan pengisian baterai selama 5 jam. Hasil pengukuran menunjukkan adanya fluktuasi hamper pada keseluruhan tegangan pengisian baterai di setiap variasi debit air. Fluktuasi  tertinggi  terletak  pada  debit  air  0,06  liter/detik  dan  0,093  liter/detik.  Pada  debit  air  0,06  liter/detik, tegangan pengisian mengalami penurunan yang signifikan pada menit ke-20 kemudian naik kembali pada menit ke-30. Pada debit air 0,093 liter/detik, tegangan mengalami penurunan sampai pada menit ke-40 dan cenderung stabil  pada  menit  berikutnya. Gambar  16 menunjukkan  hasil  pengukuran  arus  pengisian  baterai  pada  setiap debit air. Arus pengisian yang diperoleh pada debit air 0,06 liter/detik mengalami kenaikan dan penurunan (tidak stabil) sehingga kurang baik digunakan untuk pengisian baterai. Pada debit air 0,066 liter/detik sampai dengan 0,14 liter/detik arus pengisian yang terukur cenderung stabil dan semakin besar setiap debit air diperbesar. Hal ini  terjadi  karena  adanya  perubahan  kecepatan  air  yang  menerpa  kincir.  Semakin  besar  kecepatan  air  yang menerpa  kincir  maka akan  membuat kincir  semakin berputar  cepat  dan  menghasilkan  tegangan  dan  arus  yang lebih  besar  (Krishnastana  dkk,  2018).  Tegangan  dan  arus  yang  lebih  besar  akan  meningkatkan  daya  pengisian sehingga proses pengisian pada baterai akan lebih cepat.

## 3. Lama Waktu Pengisian Baterai
Pengukuran lama waktu pengisian pada baterai dilakukan dengan mengukur tegangan pada baterai setiap 15  menit  sekali  dengan  debit  air  yang  masuk  pada  modul  generator  sebesar  0,14  liter/detik.  Debit  air  tersebut dipilih  karena  merupakan  debit  air  terbesar  sehingga  daya  pengisian  yang  diperoleh  akan  maksimal.  Hasil pengukuran yang diperoleh diolah dalam grafik seperti pada Gambar 17 .
Gambar 17. Grafik hasil pengukuran lama waktu pengisian baterai
Gambar  17 menunjukkan  tegangan  awal  pada  baterai  sebesar  2,34  V,  terdapatnya  tegangan  awal  ini menunjukkan  bahwa  baterai  masih  berfungsi  dengan  baik.Kemudian  saat  dilakukan  pengisian  terjadi peningkatan tegangan pada baterai seiring dengan bertambahnya waktu pengisian. Perubahan ini menunjukkan bahwa proses pengisian baterai sedang berlangsung. Setelah pengukuran pada menit ke-825, baterai telah terisi penuh dengan tegangan terukur sebesar 4,21 V.

## 4. Daya yang Dihasilkan Modul Joule Thief
Pengukuran  daya  yang  dihasilkan  oleh  modul joule  thief dilakukan  setelah  dilakukan  5  jam  pengisian menggunakan  debit  air  yang  digunakan.  Tegangan  dan  arus  yang  dihasilkan  diukur  menggunakan  multimeter pada  kaki output modul  seperti  pada Gambar  18 .  Tegangan  dan  arus  yang  terukur  disubtitusikan  dalam Persamaan  3.1  untuk  mendapatkan  nilai  daya  yang  dihasilkan.Pengukuran  juga  dilakukan  ketika  baterai  terisi penuh  agar  diketahui  daya  maksimal  yang  dapat  dihasilkan  oleh  alat.  Hasil  daya  yang  diperoleh  dalam  bentuk grafik seperti pada Gambar 19 .
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 18. Pengukuran daya yang dihasilkan modul joule thief
Gambar 19. Grafik daya yang dihasilkan modul joule thief
Gambar  19 merupakan  hasil  pengukuran  daya  yang  dihasilkan  oleh  modul joule  thief .  Daya  tersebut diperoleh  setelah  dilakukan  pengisian  selama 5  jam  pada  baterai  modul joule  thief dengan  masing-masing  debit air.  Daya  yang  dihasilkan  pada  pengisian  dengan  debit  air  0,06  liter/detik  tidak  mencapai  batas  minimal  daya yang  dibutuhkan  oleh  lampu  LED  sehingga  lampu  menyala  redup.  Hal  ini  terjadi  karena  arus  pengisian  yang masuk ke baterai sangat kecil sehingga dengan waktu pengisian yang sama, arus yang tersimpan dalam baterai sangat sedikit. Sedangkan untuk debit air yang lain mengalami kenaikan daya setiap pengisian dengan debit air meningkat. Peningkatan debit air mengakibatkan daya yang masuk dari modul generator semakin besar sehingga mempengaruhi  jumlah  arus  listrik  yang  tersimpan  dalam  baterai.Daya  yang  dihasilka  kemudian  mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya waktu penggunaan untuk menghidupkan lampu LED 3 W yang berperan sebagai beban.
Untuk  mengetahui    besar  daya  maksimal  yang  dapat  dihasilkan  oleh  modul  joule  thief,  pengukuran dilakukan  setelah  baterai  terisi  penuh  terlebih  dahulu  dengan  menggunakan  debit  air  maksimal  yaitu  0,14 liter/detik.  Kemudian  dilakukan  pengukuran  pada output modul joule  thief menggunakan  multimeter.  Hasil pengukuran yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 20 .
Soleh dkk, 2020 / J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol. 1 No. 3, 2020
Gambar 20. Grafik daya maksimal yang dihasilkan modul Joule thief
Gambar  20 menunjukkan  grafik  daya  maksimal  yang  dihasilkan  modul joule  thief terhadap  waktu penggunaan. Daya maksimal yang dihasilkan setelah baterai terisi penuh yaitu sebesar 7,75 W. Ketika pertama kali  modul joule  thief dihubungkan  dengan  beban,  lampu  LED  dapat  menyala  dengan  terang.  Modul joule  thief mampu  menyuplai  daya  yang  dibutuhkan  lampu  LED  sebesar  3  W  sampai  pada  menit  ke  165.  Pada  menit selanjutnya, cahaya lampu perlahan meredup dan cahaya padam pada menit ke 185 yang artinya arus listrik yang tersimpan pada baterai telah habis.

## 3.3 Analisis Data Lapangan
Pengambilan  data  di  lapangan  yaitu  pengukuran  debit  air  pengunungan  yang  mengalir  ke  rumah-rumah warga.  Sistem  pendistribusian  air  dari  pegunungan  menggunakan  pipa  PVC  1,5  inch  sebagai  pipa  utama  dan selang  air  dengan  diameter  3  cm  dipasang  untuk  tempat  mengalirnya  air  kerumah-rumah  warga  seperti  pada Gambar 21 . Pengukuran dilakukan di dalam rumah warga dengan menggunakan botol air mineral 600 ml sebagai penampung  air  dan  stopwatch  untuk  mengukur  waktu  pengisian  botol  air  mineral.  Pengukuran  debit  air dilakukan  pada  5  titik  di  wilayah  Desa  Sumber  Agung  dengan  3  kali  pengulangan  setiap  titiknya  kemudian diambil rata-rata debit air yang mengalir. Hasil pengukuran diperoleh besar debit air  rata-rata yang mengalir ke rumah warga yaitu sebesar 0,15 liter/detik.
Gambar 21. Sistem distribusi air pegunungan
Modul  generator  yang  telah  dibuat  dapat  menghasilkan  listrik  dengan  tegangan  maksimal  pada  pengujian debit air 0,14 liter/detik. Debit air pengujian lebih kecil jika dibandingkan dengan debit air di lapangan sehingga modul generator ini layak untuk digunakan sebagai sumber energi listrik di Desa Sumber Agung.

## 4.  Kesimpulan
Ahmad Badrus Soleh, Amir Supriyanto*, Gurum Ahmad Pauzi, dan Arif Surtono, 2020, Analisis Potensi Energi Listrik Pikohidro dari Sumber Air Pegunungan Serta Upaya Peningkatan Daya Listrik dengan Memanfaatkan Rangkaian Joule Thief , Jurnal of Energy, Material, and Instrumentation Technology , Vol. 1 No. 3, 2020
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa pembangkit listrik  pikohidro  pada  penelitian  ini  telah  direalisasikan  dalam  bentuk  modul  generator  dan  modul Joule  thief , aliran  air  pegunungan  di  Desa  Sumber  Agung  Kecamatan  Kemiling  Bandarlampung  yang  mengalir  ke  rumah- rumah  warga  memiliki  potensi  untuk  pengembangan  energi  listrik  pikohidro  dengan  tegangan  yang  dihasilkan berupa  tegangan  AC  dengan  daya  listrik  maksimal  yaitu  sebesar  7,75  W,  tegangan  yang  dihasilkan  modul generator  bergantung  pada  debit  air  yang  digunakan.  Semakin  besar  debit  air,  tegangan  yang  dihasilkan  akan semakin besar. Tegangan maksimal yang dihasilkan modul generator diperoleh pada debit air 0,14 liter/detik yaitu sebesar 12 V. Tegangan pengisian terbesar yaitu 4,26 V dengan arus pengisian terbesar 23,19 m A .

## 5.  Daftar Pustaka
Badan Pusat Statistik. 2017. Proyeksi Penduduk Indonesia ( https://www.bps.go.id/publication /2013/10/07/053d25bed2e4d62aab3346ec/proyeksi-penduduk-indonesia-2010-35.html) .  Diakses  pada tanggal 08 Mei 2019.
Erinofiardi, Pritesh Gokhale, Abhijit Date, Aliakbar Akbarzadeh, PutraBismantolo, Ahmad Fauzan Suryono, Afdhal Kurniawan  Mainil,  Agus  Nuramal.  2017.  A  Review    on  Micro  Hydropower  in  Indonesia. 1st  International Conference on Energy and Power (ICEP) . RMIT University. Melbourne. 316-321.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1 dan 2 (Terjemahan) . Erlangga. Jakarta.
Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral. 2017. Statistik Ketenagalistrikan Edisi N0.31 Tahun Anggaran 2018 . Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan. Jakarta.
Khomsah,  A.,  &  Zuliari,  E.  A.  (2015).  Analisa  Teori  :  Performa  Turbin  Cross  Flow  Sudu  Bambu  5"  sebagai Penggerak Mula Generator Induksi 3 Fasa. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III .
Krishnastana, Made Angga Kharisma, Lie Jasa, Antonius Ibi Weking. Studi Analisis Perubahan Debit dan Tekanan Air pada Pemodelan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro. Majalah Ilmiah Teknologi Elektro . Vol. 17. No. 2.
Manfaluthy, Mauludi.  2018. Pemanfaatan Radiasi Energi Tegangan 150 KV untuk Lampu LED Penerangan Jalan. Jurnal Kajian Ilmu dan Teknologi . Vol. 7. No. 1.
Risnandar, Pratama, F. A., & Novrinaldi. 2011. GIS untuk Menentukan Potensial Pembangunan Piko-Hidro. Jurnal Teknologi Informasi . 60-61 hlm.
Warsito, Sri Wahyuni, D., Wildan Khoiron. 2011. Realisasi dan Analisa Sumber Energi Baru Tebarukan Nanohidro Dari Aliran Air Berdebit Kecil. Jurnal Material dan Energi Indonesia . Vol. 1. No. 1. Pp 15-21.
Zainuddin, H., Yahaya, M. S., Lazi, J. M., Basar, M. M., & Ibrahim, Z. 2009. Design and Development of Pico-hydro Generation System for Energy Storage Using Consuming Water Distributed to Houses. International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic, and Communication Engineering . Vol. 3. No. 11.