## JIUBJ

## Analisa Performansi Photovoltaic 200 WP dan Pompa Air Dc pada Implementasi Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)

## Marshal Jawahar Al Nehru, Bengawan Alfaresi*, Feby Ardianto
Program Studi Teknik Elekto, Universitas Muhammadiyah Palembang, Jl. Jenderal Ahmad Yani 13 Ulu Seberang Ulu II, 13 Ulu, Palembang Sumatera Selatan *Correspondence email: begawan_alfarezi@um-palembang.ac.id
Abstrak. Air merupakan salah satu produk alam yang paling banyak digunakan oleh manusia seperti untuk kebutuhan  keseharian baik untuk minum, memasak, mandi, mencuci dan lain-lain, bahkan industri, pertanian, perkantoran semua membutuhkan air. Air merupakan  kebutuhan  pokok  manusia,  namun  masih  banyak  ditemukan  pada  beberapa  daerah  dengan  sumber  mata  air  terbatas dan sulit dijangkau. Pada penelitian ini bertujuan untuk menganalisa performansi photovoltaic (panel surya) dan hasil pada pompa llistrik pada implementasi system pembangkit listrik tenaga surya (PLTS). Pada penelitian ini merancang pembangkit tenaga surya (PLTS)  yang  terhubung  dengan  solar  charge  Controller  dan  terhubung  langsung  pada  system  pompa  air  dengan  menggunakan baterai sebagai sumber. Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi radiasi matahari maka output power dari modul PV 200 Wp akan semakin besar sebaliknya semakin kecil radiasi matahari maka output modul PV 200 Wp semakin kecil. Begitu  juga  terhadap  perubahan  ketinggian  tandon  sangat  mempengaruhi  perubahan  debit  air  dan  arus.  Semakin  tinggi  jarak sumur  ketandon  maka  debit  air  akan  semakin  kecil  dan  semakin  tinggi  jarak  sumur  ketandon  juga  berpengaruh  terhadap meningkatnya arus.
Kata kunci : Pompa Dc; Modul photovoltaic 200 Wp ; PLTS, Solar cell
Abstract. Water is one of the most widely used natural products by humans, such as for daily needs for drinking, cooking, bathing, washing  and others, even industry, agriculture, offices all  need water. Water is a basic human need, but  it  is still found in some areas with limited and difficult to reach water sources. This study aims to analyze the performance of photovoltaic (solar panels) and the results of the electric pump in the implementation of a solar power generation system (PLTS). In this study, designing a solar power plant (PLTS) that is connected to  a solar charge controller and connected directly to a  water pump system using  a battery as a source. Based on the results of the study, it shows that the higher the solar radiation, the higher the output power of the 200 Wp PV module. Likewise, changes in reservoir height greatly affect changes in water discharge and currents. The higher the reservoir  well  distance,  the  smaller  the  water  discharge  and  the  higher  the  reservoir  well  distance  also  affects  the  increase  in current.

## Keywords: Dc pump; 200 Wp photo photovoltaic module; PLTS, Solar cell

## PENDAHULUAN
Air  merupakan  salah  satu  produk  alam  yang paling  banyak  digunakan  oleh  manusia  seperti  untuk kebutuhan  keseharian  baik  untuk  minum,  memasak, mandi, mencuci dan lain-lain,bahkan industry. (Aminuddin,  Nurhayati,  &  Widiyani,  2019)  pertanian, perkantoran  semua  membutuhkan  air.  Meskipun  air merupakan  kebutuhan  pokok  manusia  namun  pada beberapa  daerah  dengan  sumber  mata  air  terbatas  dan sulit  dijangkau,  ketersediaan  air  yang  memenuhi  syarat menjadi masalah.Meskipun peralatan pompanisasi tersedia, namun bahan bakar minyak atau listrik sebagai tenaga penggerak pompanisasi juga menjadi permasalahan sendiri.
Sistem  pompanisasi  air  pada  daerah  terpencil  dan belum dialiri jalur listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN)  untuk  kebutuhan  masyarakat  sejauh  ini  banyak digerakkan melalui pengadaan daya listrik yang ditopang oleh  sistem  dengan  basis  bahan  bakar  fosil  (Pribadi, 2016).  Salah  satu  Sumber  Energi  Setempat  (SES)  yang dimanfaatkan  untuk  pencatu  daya  pompanisasi  adalah teknologi  PembangkitListrik  Tenaga  Surya  (PLTS)
(Widaya,  2012).  Pada  saat  musim  penghujan,  kinerja PLTS  akan  berfungsi  kurang  maksimal,  hal  ini dikarenakan intensitas cahaya matahari yang rendah dari cuaca  yang  mendung  dan  tertutup  awan.  Beda  halnya pada saat musim kemarau tiba, dengan intensitas cahaya matahari  yang  cukup  terik,  kinerja  dari  PLTS  tersebut akan  memacu  secara  maksimal  (Rahardjo  1,  2014) Pengoperasian  PLTS  akan  berpengaruh  dari  Intensitas cahaya  matahari  terhadap  besaran  energy  yang dihasilkan dimana PLTS akan tetap beroperasi walaupun cuaca  mendung  maupun  hujan  sekalipun.  (Santhiarsa  & Kusuma,  2005).  Keuntungan  lain  dari  menggunakan sistem  PLTS  yaitu  tidak  memerlukan  operator  khusus untuk  mengoperasikan  pompa  ini,  (Ramadani,  2018) karena  sistem  ini  beroperasi  secara  otomatis  mudah dipasang  dan  mudah  dirawat  (Nainggolan,  Inaswara, Pratiwi, & Ramadhan, 2016)
Kinerja panel surya berupa output daya maksimum bervariasi dengan musim. Pada akhir musim panas  atau  kemarau,  kinerja  panel  surya  cenderung meningkat (Napitulu RAM, 2017). Berdasarkan tinjauan kriteria  efisien  biaya,  efektifitas  dan  ramah  lingkungan
Marshal  Jawahar  Al  Nehru  et  al.,  Analisa  Performansi  Photovoltaic  200  WP  dan  Pompa  Air  Dc  pada  Implementasi  Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
dalam mengurangi emisi CO2,  pilihan  terbaik penyediaan energi listrik skala kecil adalah menggunakan  panel  surya  dan  dengan  catu  daya menggunakan  panel  surya  mampu  menggerakkan pompa air. (Sinaga R. Tambuhan AH, 2017)
Pompa  Air  Bertenaga  Surya  (PABS)  mampu beroperasi  selama  24  jam  sehari.  Pada  pagi  hingga  sore hari  pompa  air  menggunakan  energi  listrik  yang dihasilkan  oleh  panel  surya,  sekaligus  panel  surya mengisi  baterai.  Pada  malam  hari  pompa  menggunakan energi  listrik  dari  baterai    (Sinaga,  2011).  Sistem  PABS merupakan  teknologi  yang  paling  cocok  untuk  irigasi pertanian.  Kinerja  PABS  dengan  kapasitas  yang  sama dengan  pompa  air  yang digerakkan  secara  konvensional memiliki  efisiensi  yang  jauh  lebih  tinggi.  Laju  aliran maksimum  yang  diperoleh  PABS  adalah  69  liter/menit sedangkan pompa air konvensional adalah 65 liter/menit. (Sinaga  R.  Prastowo,  2019)  Untuk  memilih  pompa  air adalah  dengan  menentukan  debit  air  aliran  pompa,  total head dan  jumlah  kerugian  tekanan  akibat  panjang  pipa dan fitting (Satwiko, 2014)
Sel  fotovoltaik  merupakan  suatu  rangkaian  dioda semikonduktor  yang  bekerja  pada  proses  khusus  yang tidak seimbang (non-equilibrium pocess) dan berdasarkan  pada  efek  fotovoltaik  (photovoltaic  effect) (Santhiarsa  &  Kusuma,  2005).  Sel  fotovoltaik  adalah suatu  P-N  junction  yang  berasal  dari  silikon  kristal tunggal.  Pada  penggunaan  photo-electric  effect  yang terbuat dari dari bahan semikonduktor dapat mengumpulkan radiasi cahaya matahari dan mengkonversi menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dari Solar  PV  tersebut  berupa  arus  DC  dan  dapat  langsung digunakan maupun menggunakan baterai sebagai sistem penyimpan  sehingga  dapat  digunakan  saat  dibutuhkan terutama  pada  saat  malam  hari  (Aminuddin,  Nurhayati, & Widiyani, 2019)
Karakteristik  penting  Solar PV  yaitu  arus  hubung singkat  (Isc),  tegangan  open  circuit  (Voc),  efek perubahan  temperatur,  efek  perubahan  radiasi  matahari, serta  karakteristik  tegangan-arus  pada  Solar  PV. (Pribadi,  2016)  Tegangan  open  circuit  (Voc)  yaitu tegangan yang terbaca pada saat arus tidak mengalir atau pada  saat  arus  sama  dengan  nol.  Cara  untuk  mencapai open circuit (Voc)  adalah dengan menghubungkan  kutub negatif    dan  kutub  positif  pada  modul  surya  dengan voltmeter,  sehingga  terlihat  nilai  tegangan  open  circuit Solar  PV  pada  voltmeter  (Gustian,  Triyanto,  &  Tedy, 2016)
Tujuan penelitian ini untuk menganalisa karakteristik PABS khususnya pada Karakteristik Modul PV  200  Wp,  analisis  efisiensi  modul  PV  200  Wp  dan menganalisa Karakteristik Pompa Air.

## METODE
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Konversi Energi  Program  Studi  Elektro  Fakultas  Teknik Universitas  Muhammadiyah  Palembang  selama  tiga
bulan  dan  implementasi  dilaksanakan  di  Desa  pandan Arang Kecamatan kandis, Kabupaten Ogan ilir.

## Gambar 1 . Diagram Fishbone
Pada  Gambar  1  di  atas  menunjukkan  gambar diagram fishbone proses yang dilakukan pada penelitian ini:
1. Penelitian  ini diawali mempersiapkan alat dan bahan yang  diperlukan  untuk  proses  pengukuran  sebelum melakukan  pengujian  seperti;  panel  sel  surya, solar charge controller, baterai.
2. Pengukuran  tegangan  dan  arus  menggunakan multimeter  dan  debit  air  yang  dihasilkan  diukur dengan pengukuran matematik
3. menganalisis  karakteristik  modul  PV  dan  juga karakteristik Pompa air

## Alat dan Bahan
Adapun  beberapa  peralatan  yang  diperlukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
Marshal  Jawahar  Al  Nehru  et  al.,  Analisa  Performansi  Photovoltaic  200  WP  dan  Pompa  Air  Dc  pada  Implementasi  Sistem

## Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Tabel 1. Alat dan bahan penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengukuran  nilai  besaran  listrik  yang merupakan  keluaran  dari    modul  surya  ditampilkan dalam  bentuk  kurva.  Tabel.  2  menampilkan  hasil pengukuran modul PV 200 Wp. Pengukuran  ini dimulai dari  pukul  09.00  sampai  dengan  pukul  15.00  WIB. Untuk  pengukuran  modul  PV  diambil  rata–rata  hasil pengukurannya  sebesar  Voc    =  41,97V,  Isc  =  4,58A,SR =  917,5  W/m2.    Diketahui  luas  permukaan  solar  PV (ASPV)  adalah  1,31  m2  maka  dapat  dicari  daya  masuk ke  panel  surya  (Pi)  seperti  persamaan  (2.3)  .  Tabel4.1 menunjukkan hasil pengukuran modul PV 200 Wp yang dilakukan selama 6 jam.
Tabel 2. Hasil pengukuran dan perhitungan pada Modul PV

## 200 WP
Tabel  2    di  dapat  arus  maksimum  sebesar  5,86 Ampere pada tegangan 42,63 Volt  dan  radiasi matahari (SR)  sebesar  1.098  W/m 2 ,  sedangkan  arus  minimum sebesar  2,94  Ampere  pada  tegangan  41,11  Volt  dan radiasi  matahari  sebesar  643  W/m 2 .    Radiasi  matahari sangat berpengaruh  terhadap arus listrik. Semakin tinggi radiasi matahari maka arus listrik semakin besar.
Hasil  pengujian  Pompa  Air  DC  50  Watt  12  Volt yang  disuplai  oleh    baterai  100  Ah  ,12  Volt  yang  telah terisi  penuh  melalui  Modul  PV  200  Wp  yang dikombinasikan  dengan  SCC  menunjukkan  bahwa kemampuan    pompa  air  pada  ketinggi  (H)  0,5  meter menghasilkan  debit  air  (Q)  600  L/jam,    sementara kemampuan  tertinggi  pompa  air  ini  adalah  3,5  meter dengan debit air maksimum 83L/Jam. Kemampuan daya
pompa air rata-rata  adalah 52,46 Watt  . Hasil Pengujian Pompa Air DC 50 Watt 12 Volt disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Pengujian Pompa Air DC 50 Watt 12 Volt
Arus rata-rata pompa air (Ip) adalah 5,97 Ampere. Dengan  menggunakan    baterai  100Ah,  maka    dapat diperkirakan  waktu  pompa  air  mampu  beroperasi  16,7 Jam saat modul PV tidak bekerja (Radiasi matahari nol).
Tabel  3  Menunjukan  bahwa  ketinggian  tandon berbanding  lurus  dengan  arus  yang  di  hasilkan  dimana semakin  tinggi  tendon  semakin  besar  pula  arus  yang  di hasilkan Arus maksimum ada di ketinggian 3.5 meter yaitu 6.70  ampere  dan  arus  minimum  ada  pada  ketinggian  1.5 meter dengan arus 4.60 ampere.
Ketinggian tandon sangat mempengaruhi debit air. Semakin  tinggi    jarak  sumur  ke  tandon  maka  debit  air akan semakin kecil dengan trendline linier. Karakteristik debitair  terhadap  ketinggian  tandon  dan  debit  air terbanyak ada di ketinggian 0.5 meter dan debit terkecil ada di ketinggian 3.5 meter

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa semakin  tinggi radiasi matahari maka output  power dari modul  PV  200  Wp  akan  semakin  besar  sebaliknya semakin  kecil  radiasi  matahari  maka  output  modul  PV 200  Wp  semakin  kecil.  Begitu  juga terhadap  perubahan ketinggian tandon sangat mempengaruhi perubahan debit air dan arus. Semakin tinggi jarak sumur ketandon maka debit  air  akan  semakin  kecil  dan  semakin  tinggi  jarak sumur ketandon juga berpengaruh terhadap meningkatnya arus.

## DAFTAR PUSTAKA
Aminuddin,  J.,  Nurhayati,  &  Widiyani,  A.  (2019).
Modifikasi  pompa  air  menggunakan  kincir kecepatan  rendah  sebagai  tenaga  penggerak. Journal of Islamic Science and Technology , 5 (1). Gustian,  E.,  Triyanto,  D.,  &  Tedy,  R.  (2016).  SISTEM
PENERANGAN RUMAH OTOMATIS BERDASARKAN. Jurnal Coding, Sistem Komputer Untan , 86-96.
Nainggolan, B., Inaswara, F., Pratiwi, G., & Ramadhan, H.  (2016).  Rancang  Bangun  Sepeda  Listrik Menggunakan  Panel  Surya  Sebagai  Pengisi Baterai. POLITEKNOLOGI , 264-272.
Marshal  Jawahar  Al  Nehru  et  al.,  Analisa  Performansi  Photovoltaic  200  WP  dan  Pompa  Air  Dc  pada  Implementasi  Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Napitulu  RAM,  S.  S.  (2017).  Pengaruh  Material Monokristal dan Polikristal Terhadap Karakteristik  Sel  Surya  20  Wp  dengan  Tracking Sistem dua Sumbu. Laporan Penelitian Universitas HKBP Nomensen medan , 45-65. Pribadi,  A.  (2016).  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya dengan  Rotasi  Dinamis. Jurusan  Teknik  Elektro Fakultas  Teknik  Universitas  Negri  Malang ,  34- 43.
Sinaga,  R  (2011).  Pengaruh  parameter  lingkungan  dan penempatan  posisi  modul  terhadap  luaran  energi PLTS  menggunakan  solar  Cell  50  Wp,  12  Volt. Studia Teknologia (SAINTEKS) , 178-187. Rahardjo  1,  F.  1.  (2014).  Analisis  Potensi  Pembangkit listrik Tenaga Surya di Indonesia. P3TKKE, BPPT , 43-52.
Ramadani,  B.  (2018).  Instalasi  Pembangkit  Listrik
Tenaga Surya Dos & don'ts. Deutsche
Gesellschoft  fur  Internationale  Zusammenarbeit (GIZ)  GmbH  Energising  Develovment  (Endev) Indonesia Jakarta , 23-28.
Santhiarsa,  G.  I.,  &  Kusuma,  G.  I.  (2005).  KAJIAN ENERGI  SURYA  UNTUK  PEMBANGKIT
TENAGA LISTRI. Kajian Energi Surya , 29-33. Satwiko,  S.  (2014).  Uji  Karakteristik  Sel  Surya  Pada Sistem  Pembangkit  Tenaga  Hybird. Prosiding Pertemuan  Ilmiah  XXVI  HFI  Jateng  &  DIY, Purworejo 14 April 2012 , 0853-0823.
Sinaga R. Prastowo, S. B. (2019). Analysis of Barriers in
Supplying Electricity Using Interpretative Structural  Modeling. Energi  Strategy  Reviews , 11-17.
Sinaga  R.  Tambuhan  AH,  S.  C.  (2017).  Analisis
Alternatif  Solusi  Penyediaan  Sumber  Energi Listrik. Studi Kasus Kabupaten Kupang , 283-290. Widaya,  ,.  G.  (2012).  PEMANFAATAN  ENERGI SURYA. JPTK, UNDIKSHA , 9 (1), 37 - 46.