## P UBLIKASI P ENELITIAN T ERAPAN DAN K EBIJAKAN 3 (2) (2020): HLM . 83 - 88

## PUBLIKASI PENELITIAN TERAPAN DAN KEBIJAKAN
e-ISSN: 2621-8119

## ANALISIS PENGGUNAAN TEKNOLOGI HIBRID DI SCIENCE TECHNO PARK PROVINSI SUMATERA SELATAN

## ANALYSIS OF THE USE OF HYBRID TECHNOLOGY IN SCIENCE TECHNOPARK PROVINCE SOUTH SUMATERA
Irwin Bizzy 1* , Syamsul 2 , Epina Cornely 3 , Bayu Kurniawan 4 , Dian Apriyan 5 1,4,5 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
2 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya
3 Balitbangda Provinsi Sumatera Selatan *Korespondensi Penulis, email : irwin@unsri.ac.id

## ABSTRAK
The hybrid technology here was a combination of technology derived from solar energy and biogas from cow dung. Each cow-pen has a roof that can be installed with solar cells to generate electricity. Cow dung can be used as  a  source  of  biogas  energy,  which  can  also  be  converted  into  electrical energy. This hybrid technology  was one of  the new and renewable energy potentials in an environmentally friendly future. The results of the analysis produce total electricity of 925 kWh. The initial investment was required to realize  this  electricity  output  by  installing  solar  panels,  biodigesters,  and other equipment.
Keywords: Hybrid  technology,  solar  energy,  biogas  energy,  electrical energy

## ABSTRAK
Teknologi hibrid di sini  merupakan kombinasi teknologi  yang berasal  dari energi matahari dan biogas dari kotoran sapi. Setiap kandang sapi memiliki atap yang dapat dipasang sel surya untuk menghasilkan listrik. Kotoran sapi dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi biogas,  yang juga dapat diubah menjadi  energi  listrik.  Teknologi  hibrida  ini  merupakan  salah  satu  potensi energi  baru  dan  terbarukan  di  masa  depan  yang  ramah  lingkungan.  Hasil analisis  menghasilkan  listrik  total  925  kWh.  Investasi  awal  diperlukan untuk  merealisasikan  keluaran  listrik  ini  dengan  memasang  panel  surya, biodigester, dan peralatan lainnya.
Kata  kunci: Teknologi  hibrid,  energi  matahari,  energi  biogas,  energi listrik.
Diterima : 27 November 2020
Direvisi : 21 Dseember 2020
Diterbitkan : 30 Desember 2020

## PENDAHULUAN
Teknologi  hibrid  adalah  penggabungan dua  atau  lebih  teknologi  untuk  menghasilkan sesuatu yang bermanfaat, seperti menghasilkan energi listrik. Potensi teknologi hibrid lainnya, seperti penggabungan teknologi  energi  matahari  dan  energi  air. Matahari hanya bersinar pada siang hari yang dapat menghasilkan energi listrik.
Selanjutnya, energi listrik ini digunakan untuk memompakan air ke sebuah tempat penampungan  air  dengan  ketinggian  tertentu. Pada  malam  hari,  air  tersebut  disalurkan melalui  pipa  untuk  menggerakkan  turbin  air yang  menghasilkan  listrik  di  malam  hari. Demikian  siklus  ini  akan  bergerak  terus menerus  menghasilkan  listrik  di  siang  dan malam  hari  dengan  memanfaatkan  teknologi hibrid.  Pengembangan  teknologi  hibrid  di Provinsi  Sumatera  Selatan  dapat  dilakukan dengan memanfaatkan sumber air dari sungai dan  danau  yang  digabungkan  dengan  sinar matahari.
Demikian  pula,  teknologi  hibrid  dari sinar matahari dan biogas yang berbahan baku kotoran sapi atau limbah pertanian. Salah satu potensi  ini  ada  di Science  Technopark Provinsi  Sumatera  Selatan  atau  STP  Sumsel. STP Sumsel memiliki luas lahan 100 Ha. STP Sumsel  ini  memiliki  kandang  sapi,  sapi,  dan lahan  pertanian  untuk  bahan  pakan  ternak sapi,  yang  berpotensi  untuk  menghasilkan Energi  Baru  dan  Terbarukan  atau  disingkat EBT yang ramah lingkungan. Sumber EBT di sini  adalah  matahari  dan  biogas  dari  kotoran sapi  dan  limbah  pertanian.  Penggabungan kedua  sumber  energi  ini  memakai  teknologi hibrid.
Beberapa  peneliti  telah  menghasilkan teknologi  hibrid  ini.  Peneliti  Mandal  et  al. (2017) telah meneliti sistem dengan menggabungkan generator diesel yang konvensional  dengan  generator  biogas  dan Solar-Photovoltaic  atau  Solar  PV  melalui sistem  energi  hibrid  untuk  menciptakan sistem  berkelanjutan  mengenai  sumber  daya lokal.  Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa sistem ini layak untuk dipertimbangkan dalam menggabungkan  beberapa  sumber  energi, khususnya  energi  matahari  dan  biogas.
Sedangkan,  keberlanjutan  sistem  hibrid  ini perlu  dijaga  agar  pasokan  listrik  dapat kontinyu (Sanni et al. 2019).
Wilayah  Provinsi  Sumatera  Selatan cukup  luas  dengan  iklim  tropis,  yaitu  panas dan  hujan.  Berdasarkan  hasil  penelitian sebelumnya bahwa potensi energi matahari di wilayah  Provinsi  Sumatera  Selatan  sangat besar  untuk  dimanfaatkan  menghasilkan listrik dan pengeringan produk-produk pertanian,  seperti  Indralaya  dan  Palembang. Bizzy  (2013)  telah  meneliti  alat  pengering daun  gaharu  untuk  dijadikan  teh  gaharu dengan memanfaatkan energi matahari. Demikian  pula,  Bizzy  dan  Septiawan  (2018) telah  menghasilkan  paten  alat  pengering kolektor  surya  berlubang  empat  sayap  tanpa kaca  transparan  untuk  mengeringkan  produk- produk  pertanian.  Pengembangan  peralatan ini dilanjutkan untuk kapasitas alat pengering yang  lebih  besar  (Bizzy,  Santoso,  dan  Kadir 2018),  dan  juga  telah  disosialisasikan  ke masyarakat  yang  menanam  pohon  gaharu untuk mengeringkan daun gaharu menjadi teh gaharu  (Bizzy  et  al.  2015).  Bizzy  dan Mustafrizal (2019) telah melakukan penelitian untuk mendinginkan panel PV untuk meningkatkan  efisiensinya.  Hasil  penelitian ini menunjukkan pemasangan pelat berlubang di belakang panel PV meningkatkan efisiensinya.  Sofijan  et  al.  (2020),  dan  Bizzy et  al.  (2020)  juga  telah  meneliti  peningkatan panel  PV  di  lokasi  kampus  Indralaya Universitas  Sriwijaya  dengan  tipe  panel Polycrystalline 100  Wp..  Hasil  penelitian menunjukkan  pemanfaatan  potensi  energi matahari  untuk  menghasilkan  listrik  dengan efisiensi  panel  PV  meningkat.  Selanjutnya, potensi  energi  yang  bersumber  dari  kotoran sapi  untuk  dijadikan  biogas  Bizzy  et  al. (2019)  telah  membuat  rancang  bangun biodigester  dengan  volume  1.200  liter  yang telah  mampu  menjadikan  kotoran  sapi menjadi  biogas  yang  bermanfaat  untuk masyarakat  peternak  sapi  di  Desa  Putak Kecamatan  Gelumbang  Kabupaten  Muara Enim.  Oktavia  dan  Firmansyah  (2017)  telah meneliti  pemanfaatan  kotoran  sapi  untuk dijadikan  biogas  dan  pupuk  cair  yang  telah mampu  mendukung  pengurangan  limbah organik di lingkungan permukiman. Mustafa,
Calay,
dan Román (2016) telah
memanfaatkan  bahan  organik  sisa  untuk dijadikan biogas.  Haryati  (2006)  telah pula meneliti biogas dari kotoran sapi menghasilkan  gas  metana,  dan  menurut Kasap,  Aktas,  dan  Dulger  (2012)  bahwa biogas  merupakan  energi  baru  terbarukan yang  memiliki  potensi  ekonomi  dan pertumbuhan pemanfaatannya sebagai energi  alternatif  telah  meningkat  setiap tahunnya.
Penelitian  ini  bertujuan  menganalisis teknologi  hibrid  di  STP  Sumsel  dengan memanfaatkan  potensi  atap  kandang  sapi untuk  dipasang  panel  PV  menghasilkan listrik,  dan  kotoran  sapi  dijadikan  biogas dan listrik.
Analisis ini diperlukan untuk memanfaatkan  potensi  yang  sudah  ada  di STP  Sumsel  dan  bertujuan  mengurangi pembiayaan  listrik  per  bulan.  Selain  itu, energi listrik yang dihasilkan adalah ramah lingkungan.  Sumber  energi  matahari  dan biogas  kotoran  sapi  termasuk  kategori EBT. Sumber EBT bila dijaga dengan baik memiliki umur pemanfaatannya yang sangat lama hingga tidak berhingga.
Manfaat  lain  adalah  sebagai  tempat pembelajaran  bagi  generasi  muda  secara langsung  tentang  teknologi  hibrid  yang memanfaatkan  sinar  matahari  dan  biogas dari  kotoran  sapi  untuk  menghasilkan listrik  sesuai  dengan  salah  satu  tujuan berdirinya STP Sumsel.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode kuantitatif  melalui  survei  lapangan  dan pustaka  yang  terkait  dengan  mengambil data-data sekunder, seperti pemetaan lokasi, dimensi kandang, kapasitas kandang sapi, dan intensitas  matahari  rata-rata  yang diterima oleh panel PV.
STP  Sumsel  berlokasi  di  Desa Bakung
Kecamatan Indralaya Utara
Kabupaten  Ogan  Ilir  Provinsi  Sumatera Selatan sebagaimana ditunjukan pada gambar 1.
Gambar  1. Lokasi  STP  Sumsel  berdasarkan  Google Map
STP  Sumsel  memiliki  fasilitas,  seperti kandang  sapi  dan  sejumlah  sapi  sebagaimana ditunjukan pada gambar 2 dan gambar 3.
Gambar 2. Kandang Sapi di STP Sumsel
Gambar 3. Sapi di STP Sumsel
Selain  kotoran  sapi  yang  dapat  dibuat biogas,  limbah  pertanian,  seperti  bongkol jagung,  dan  lainnya  juga  dapat  dimanfaatkan sebagai  bahan  baku  untuk  dijadikan  biogas. Mengingat  potensi  limbah  pertanian  belum terlalu besar tidak ikut dianalisis di sini.
Data  ukuran  kandang  dan  jumlah  sapi ditunjukan  pada  tabel  1.  Jumlah  sapi  dalam tabel  1  ini  disesuaikan  dengan  kapasitas kandang sapi sebanyak 200 ekor. Jumlah sapi yang  ada  saat  pendataan  hanya  ada  111  ekor yang terdiri  dari jenis sapi  Peranakan Ongole
1  atau  PO1,  Brahman,  dan  Bali.  Sedangkan, pengukuran  intensitas  radiasi  yang  diterima oleh permukaan panel PV dilakukan menggunakan piranometer TM-208 UV Light Meter , pengukuran temperatur dengan termokopel  tipe  K,  kecepatan  angin  dengan anemometer LM  8000,  dan  pengukuran  arus dan  tegangan  listrik  dengan clamp  meter Model 2300R.
Tabel  1. Data  Kandang  dan  Jumlah  Sapi  di  STP Sumsel
Uraian Dimensi/Jumlah 1. Kandang Sapi Atap (m), 6 unit 60 x 4 Panjang (m) 60 Lebar (m) 4 2. Sapi Jumlah Sapi (ekor) 200
Sumber: STP Sumsel 2020.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  data  atap  kandang  sapi  dan jumlah sapi yang ditunjukkan pada tabel 1 dapat dianalisis kebutuhan panel fotovoltaik atau sistem panel PV dan biogas agar menjadi listrik.
Berikut  diuraikan  analisis  dari  masing- masing sistem panel PV dan Sistem biogas untuk menghasilkan  listrik.  Sistem  panel  PV  dianalisis berdasarkan jumlah panel V yang dapat dipasang untuk  menghasilkan  listrik,  intensitas  matahari, dan penyimpanan listrik ke dalam baterai. Sistem biogas  dianalisis  berdasarkan  jumlah  produksi kotoran  sapi,  nilai  kalor,  dan  mengkonversikan biogas ke energi listrik. Tujuan analisis ini untuk mendapatkan  nilai  energi  listrik  total  yang  dapat dihasilkan dari data-data yang ada.

## Sistem Panel PV
Sistem  panel  PV  merupakan  sebuah  perangkat yang mengkonversikan energi matahari menjadi energi  listrik.  Gambar  4  merupakan  sebuah diagram blok yang menjelaskan tahapan-tahapan untuk mengkonversikan energi matahari menjadi energi listrik.
Gambar  4 .  Diagram  Blok  untuk  Mengkonversikan Energi Matahari Menjadi Energi Listrik
Sinar  matahari  diterima  oleh  panel  PV  diubah menjadi  arus  dan  tegangan  listrik  DC  dikontrol oleh  SCC  ( Solar  Charge  Control )  sebelum disimpan oleh baterai. SCC di sini sebagai suatu perangkat  keras  yang  berfungsi  mengontrol pengisian  dan  pengeluaran  arus  listrik  pada baterai.  Sedangkan,  untuk  mengubah  arus  listrik DC  menjadi  arus  listrik  AC  dialirkan  ke  sebuah perangkat keras bernama inverter dan dari inverter bisa  dihubungkan  ke  beban.  Pengertian  beban adalah  dapat  berupa  lampu,  kipas  angin,  dan peralatan lainnya.
Berdasarkan  data  dari  tabel  1  dapat dipasang  panel  PV  pada  bagian  atap  kandang sapi  sebanyak  2107  unit  dengan  panel  PV  per unit  berukuran  1,02  m  x  0,67  m  tipe Polycrystalline dengan daya 100 Wp. Panel PV 100  Wp  akan  menghasilkan  energi  listrik  300 Wh  sampai  400  Wh  per    hari  dengan  intensitas matahari  rata-rata  dalam  kondisi  cuaca  cerah, asumsi tidak mendung adalah 1.000 W/m 2 . Pilih energi listrik  yang dihasilkan panel PV 350 Wh per  hari  per  panel  PV.  Jumlah  listrik  total  yang dihasilkan  adalah  2.107  unit  x  350  Wh  = 737.450 Wh atau 737,450 kWh, dibulatkan 737 kWh per hari.

## Sistem Biogas
Biogas  dapat  diperoleh  dengan  memproses kotoran sapi dan air dengan cara fermentasi di dalam sebuah tangki biodigester. Pencampuran  antara  kotoran  sapi  dan  air adalah 1:1. Proses fermentasi ini memerlukan waktu  agar  berubah  menjadi  gas  selama  20 sampai  dengan  30  hari.  Biodigester  harus kedap air dan udara  dari  luar.  Nilai kalor  gas metana  adalah 20 MJ/m 3 .  Skema pembangkit listrik biogas ditunjukan pada gambar 5.
Digester Kotoran Sapi Pupuk Cair Gas Methane Pembangkit Daya Oksigen Carbon Dioksida dan Air Panas Listrik
Gambar 5 . Skema Pembangkit Listrik Biogas
Kotoran  sapi  dimasukkan  ke  dalam  tangki biodigester  menghasilkan  gas  metana  dan pupuk  cair.  Gas  metana  yang  dihasilkan dialirkan  ke  Motor  Diesel  dan  dicampurkan oksigen akan menghasilkan listrik  dan panas. Sisa  dari  proses  dari  ruang  bakar  di  Motor Diesel berupa Carbon dioksida dan air.
Asumsi  satu  ekor  sapi  rata-rata  dapat menghasilkan  25  kg  kotoran  per  hari,  jumlah total  kotoran  sapi  adalah  200  ekor  x  25  kg  = 5.000  kg  per  hari.  Kandungan  bahan  kering untuk  kotoran  sapi  adalah  20%,  sehingga diperoleh kandungan bahan keringnya sebesar 1.000 kg per hari. Potensi biogas dari kotoran sapi adalah 1.000 x 0,04 = 40 m 3 /hari. Potensi energi  listrik  dari  kotoran  sapi  adalah  40 m 3 /hari x 4,7 kWh = 188 kWh per hari.
Berdasarkan  perhitungan  listrik  yang dihasilkan  oleh  sistem  panel  PV  dan  biogas dari  kotoran  sapi  dapat  dirancang  teknologi hibrid  dengan  menggabungkan  potensi  listrik dari  kedua  sistem  ini.  Penyimpanan  listrik yang  dihasilkan  disimpan  ke  dalam  baterai dan  sebagian  listrik  juga  bisa  dipakai langsung  untuk  proses  pengeringan  pakan hijauan  ternak,  lampu  penerangan,  dan lainnya.  Skema  Teknologi  Hibrid  untuk menggabungkan  kedua  sistem  ditunjukan pada gambar 6.
AC DC Converter Panel PV Baterai Primary Load Biogas Generator
Gambar 6 .   Skema Sistem Teknologi Hibrid Matahari dan Biogas
Berdasarkan  uraian  dan  skema  gambar  6, Biogas  Generator  menghasilkan  listrik  AC dan  panel  PV  menghasilkan  listrik  DC  yang disimpan  ke  dalam  baterai.  Sedangkan  listrik AC yang dihasilkan generator dapat digunakan  langsung  ke  beban  utama,  seperti untuk  lampu  penerangan  dan  lainnya.
Pengaturan  pemakaian  listrik  ini  disesuaikan dengan kebutuhan STP Sumsel. Saat ini, STP Sumsel  masih  menggunakan  listrik  dari  PT PLN.  Pembagian  pemakaian  listrik  dapat dilakukan antara listrik dari EBT dan PT PLN sesuai kebutuhan di lapangan.

## KESIMPULAN
Pemanfaatan  atap  kandang  dan  kotoran sapi  di  STP  Sumsel  untuk  menghasilkan listrik  akan  dapat  mengurangi  biaya  listrik yang  harus  dibayar  per  bulan.  Jumlah  total listrik  yang  dihasilkan  dari  potensi  di  STP Sumsel  adalah  925  kWh.  Perlu  berinvestasi awal  membuat  sistem  teknologi  hibrid  ini, khususnya  panel  PV,  biodigester,  dan  motor diesel.  Kelebihan  utama  teknologi  ini  adalah memanfaatkan  potensi  yang  ada,  seperti kandang  sapi,  dan  kotoran  sapi  di  STP Sumsel.  Selain  itu,  energi  yang  digunakan adalah  energi  baru  terbarukan  yang  ramah lingkungan,  yaitu  energi  matahari  dan biomassa.

## SARAN
Sebaiknya,  STP  Sumsel  memanfaatkan teknologi  hibrid  ini  agar  dapat  mengurangi biaya  listrik  dari  PT  PLN  setiap  bulannya. Walaupun  penerapan  teknologi  hibrid  ini memerlukan  biaya  awal  tetapi  menghasilkan listrik  yang  kontinyu  selama  bahan  baku energinya dijaga dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Bizzy,  I,  Firdaus,  A.,  Alian,  H.  Saleh,  A., Kurniawan,  M.B.,  Fariz,  A.K.  2019.
“Rancang Bangun Teknologi Biodigester Berbahan Plastik Di Desa Putak Kecamatan Gelumbang Kabupaten Muara  Enim.”  In Seminar  Nasional AVoER XI 2019 , 23–24.
Bizzy,  I,  Sipahutar,  R.,  Puspitasari,  D., Sofijan,  A.,  and  Fajri,  M.A.  2020.  “The Cooling  Effect  of  Polycrystalline  Type PV  Panels  Using  Perforated  Aluminum Plates.”  In International  Conference  on Advanced  Mechanical  and  Industrial Engineering 2020 (ICAMIE 2020) , 1–7.
Bizzy, I., and Septiawan, H. 2018. Four-wing perforated solar collector. Patent, IDP000050379, issued 2018. https://www.kemenkumham.go.id/.
Bizzy,  I.  2013.  “Solar  Collector  Technology Has  Four  Wings  Perforated  for  Drying Gaharu  Leaves  to  Be  Gaharu  Tea.”  In
RIMTEK LIPI , 1–6.
Bizzy, I., and Mustafrizal, L. 2019. “PV Panel Cooler  to  Enhance  Output  Performance Using  Perforated  Aluminium  Plate.”
Journal of Physics 1198: 1–6. https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1198/4/042003. Bizzy,  I.,  Sipahutar,  R.,  Mohrunias,  A.S., Nukman., and Yanis, M. 2015. “Sosialisasi  Alat  Pengering  Kolektor Surya  Berlubang  Empat  Sayap  Untuk Petani  Pembudidaya  Tanaman  Gaharu Di Desa Rambutan Kecamatan Rambutan Kabupaten Banyuasin.” Bizzy,  I,  Santoso,  B.,  and  Kadir,  M.Z.  2018. “Teknologi  Kolektor  Surya  Berlubang Tanpa Kaca Transparan Untuk Mengeringkan Daun Gaharu.” In Agritech , 38:227–33. Universitas Sriwijaya.
Haryati,  T.  2006.  “Biogas :
Limbah Peternakan Yang Menjadi Sumber
Energi Alternatif.” Wartazoa .
Kasap,  A,  Aktas,  R.,  and  Dulger,  E.  2012. “Economic  and  Environmental  Impacts of  Biogas.” Tarım  Makinaları  Bilimi
Dergisi 8 (3): 271–77.
Mandal,  S.,  Yasmin,  H.,  Sarker,  M.R.I.,  and Beg,  M.R.A.  2017.  “Prospect  of  Solar- PV/Biogas/Diesel Generator Hybrid Energy  System  of  an  off-Grid  Area  in Bangladesh.” AIP Conference Proceedings 1919 (December). https://doi.org/10.1063/1.5018538.
Mustafa,  M.Y.,  Calay,  R.K.,  and  Román,  K.
2016.  “Biogas  from  Organic  Waste  -  A Case  Study.” Procedia  Engineering 146
(1877): 310–17. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06. 397.
Oktavia,  I,  and  Firmansyah,  A.  2017.
“Pemanfaatan Teknologi Biogas Sebagai Sumber  Bahan  Bakar  Alternatif  Di Sekitar Wilayah Operasional PT. Pertamina  Asset  2  Prabumulih  Field.” Jurnal  Care:  Jurnal  Resolusi  Konflik,
Csr, Dan Pemberdayaan 1 (1): 32–36.
Sanni,  S.O.,  Ibrahim,M.,  Mahmud,  I.,
Oyewole, T.O., and Olusuyi, K.O.. 2019. “Potential  of  Off-Grid  Solar  PV/Biogas Power  Generation  System:  Case  Study of Ado Ekiti Slaughterhouse.”
International  Journal  of  Renewable Energy Research 9 (3): 1309–18.
Sofijan,  A,  Nawawi,  Z.,  Suprapto,  B.Y., Sipahutar,  R.,  and  Bizzy,  I.  2020. “Performance  Evaluation  Solar  Charge Controller  on  Solar  Power  System Home-Based  SPV  Amorphous  80  Watt-
Peak.” Journal  of  Physics:  Conference Series 1500 (1). https://doi.org/10.1088/1742- 6596/1500/1/012004.