Volume  13  No. 2 Juli 2021 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## ANALISIS PERFORMA BATERAI JENIS VALVE REGULATED LEAD ACID PADA PLTS OFF-GRID 1 KWP
Handoko Rusiana Iskandar 1,* , Clarez Bebby Elysees 2 , Rijal Ridwanulloh 3 , Atik Charisma 4 , Hajiar Yuliana 5 1,2,3,4,5 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Jenderal Achmad Yani, Jl. Terusan Jenderal Sudirman, Po Box 148, Cimahi, Jawa Barat, 40531
*E-mail: handoko.rusiana@lecture.unjani.ac.id Diterima: 20 Oktober 2020 Direvisi: 20 Desember 2020 Disetujui: 11 April 2021

## ABSTRAK
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS)  merupakan  solusi  pembangkit  listrik  dengan energi  terbarukan  yang dapat  diaplikasikan  baik  secara  komunal  maupun  bersifat  mandiri.  Peran  utama  storage  system  khususnya baterai  menjadi  dasar  keberlangsungan  energi  yang  dapat  disalurkan  dalam  sistem  PLTS  jenis  off-grid. Penelitian  ini  sistem  PLTS  off-Grid  merupakan  bahasan  utama  terlebih  pada  penggunaan  baterai  sebagai tempat  menyimpan  energi,  dimana  baterai  memiliki  performa  yang  tidak  selalu  berada  pada  kondisi  100% selama penggunaan berkala dalam jangka waktu tertentu. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan memodelkan baterai jenis Valve Regulated Lead Acid (VRLA) yang terhubung ke dalam sistem PLTS 1 kWp di Laboratorium Teknik Elektro, Universitas Jenderal Achmad Yani. Pengujian operasi baterai dilakukan dengan penggunaan beban lampu 1000 W selama 24 jam dengan berbagai karakteristik output antara lain nilai arus  baterai  saat  charging  dan  discharging,  kemudian  siklus  baterai  selama  1  tahun,  rasio  state  of  charge (SOC)  terhadap  depth  of  discharge  (DOD),  efisiensi  siklus  baterai  dan  performa  baterai  saat  hari  otonom. Berdasarkan  hasil  simulasi  dan  pengujian  pada  baterai  Volta  6FMX100  dengan  spesifikasi  12  V/100Ah  yang dilakukan, nilai charging baterai rata – rata dalam 1 tahun 90603,9 A dan discharging baterai 85834,3 A. Nilai DOD  baterai  ideal  berdasarkan  spesifikasi  2,4%.  Usia  baterai  mengalami  penyusutan  10%  akibat  pemakaian selama 1 tahun. Hasil pengujian yang telah dilakukan dalam penelitian ini bergantung data meteorologi di site PLTS yang dimasukkan pada karakteristik panel surya pada PLTS 1 kWp.
Kata kunci: charging, discharging, depth of discharge , state of charge , valve regulated lead acid .

## ABSTRACT
Photovoltaic technology is a clean energy storage approach that can be used both communally and separately. The key function of batteries, is to provide the basis for the stabilization of energy that can be dispersed in an off-grid PV. This study on the use of batteries as a place to store electricity, where the battery has an output that is not always at a 100% condition during intermittent usage for a certain period of time. The approach used in this  research  is  to  model  a  VRLA  type  battery  connected  to  a  1  kWp  PV  grid  at  the  Electrical  Engineering Laboratory, Universitas Jenderal Achmad Yani. Battery operation monitoring shall be carried out using a lamp load of 1000 W for 24 hours with different output parameters, including the current value of the battery while charging and discharging, the battery cycle for 1 year, the ratio of state of charge to depth of discharge, battery cycle efficiency and battery performance during autonomous days. Based on the findings of the simulation and measurement  of  the  Volta  6FMX100  battery  with  12V/100Ah  parameters,  the  total  battery  charge  value  for  1 year is 90603.9A and the battery discharge is 85834.3A. The perfect DOD battery performance is based on the 2.4  %.  Battery  life  decreased  by  10%  due  to  1  year  of  use.  The  results  of  the  experiments  carried  out  in  this analysis rely on the meteorological data at the PLTS site included in the characteristics of the solar panels on the 1 kWp PV system.
Keywords : charging, discharging, depht of discharge , state of charge , valve regulated lead acid .

## PENDAHULUAN
Energi  matahari  diperkirakan  tidak  akan pernah  habis  dan  pemanfaatan  energi  ini menjadi  solusi  yang  paling  ramah  lingkungan diantara  sumber  energi  baru  yang  lain  (Zou, Jiang,  &  Liu,  2016).  Perkembangan  suatu Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) merupakan teknologi alternatif yang digunakan untuk  memenuhi  kebutuhan  listrik  manusia (Dellosa,  2016).  Dalam  pengoperasiannya, PLTS  terbagi  menjadi  2  jenis  yaitu  sistem PLTS on-grid dan off-grid. PLTS on-grid merupakan  sistem  PLTS  yang  terhubung langsung  dengan  jaringan  listrik  Perusahaan Listrik Negara (PLN) dan sistem PLTS off-grid atau  tidak  terhubung  jaringan  PLN  pada umumnya menggunakan baterai sebagai cadangan  energi  untuk  tetap  menyalurkan sumber  listrik  pada  beban  (Dimitrov  & Goranov,  2017).  Jika  intensitas irradiance tidak  berada  dalam  kondisi  puncaknya  baterai bekerja lebih dalam proses pelepasan ( discharging ).  Hal  ini  umumnya  berlaku  pada kondisi  bukan peak  sun  hour (PSH),  namun desain sistem umumnya memperhatikan akumulasi waktu tersebut dalam waktu otonom ( autonomous day ) (Xijun, Jiayu, Libin, & Wei, 2017).
Laboratorium teknik elektro memiliki Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) dengan  kapasitas  1  kWp  yang  digunakan sebagai aktifitas riset  dan praktikum  (Iskandar & Fakhri, 2018). Sistem PLTS ini memiliki 10 panel  surya  yang  terpasang  secara  seri  dengan masing  –  masing  panel  memiliki  tegangan  18 V DC dan  arus  5,56A  dengan  rugi-rugi  akibat shading 20,8% (Iskandar, Zainal, & Sambasri, 2018).  Untuk  memaksimalkan  aktivitas  yang ada,  riset  kapasitas  dari  masing  –  masing komponen  sistem  PLTS  1  kWp  perlu dilakukan.  Tidak  hanya  itu  analisis  performa baterai dianalisis lebih jauh untuk memaksimalkan perancangan
terhadap kebutuhan  sistem  eksisting  Laboratorium. Karakteristik panel surya perlu diketahui untuk menentukan  performa  baterai  yang  dipilih untuk  dianalisis.  Panel  surya  dimodelkan dengan  nilai irradiance yang  bervariasi terhadap  daya  keluaran  panel  surya.  Nilai irradiance ini ditentukan berdasarkan koordinat sistem PLTS berada.
Makalah  ini  memaparkan  studi  mengenai analisis  performa  terhadap  baterai  jenis valve regulated lead acid (VRLA) yang disimulasikan  dalam  1  tahun  sehingga  nilai arus  pada  saat charging dan  dis charging akan terlihat.  Selain  itu,  performa  ini  akan menentukan  nilai state  of  charge (SOC) terhadap depth  of  discharge (DOD)  baterai.
Nilai  DOD  akan  terlihat  ketika  menghitung kapasitas  baterai  pada  kondisi  otonom. Sehingga,  baterai  ini  dianalisis  lebih  lanjut kinerja  dan  diprediksi  penurunan  performanya dalam 1 tahun ke depan.

## METODE PENELITIAN

## Uji Karakteristik Panel Surya
Panel surya yang digunakan pada sistem PLTS 1 kWp ini tentu tidak lepas dari beberapa latar belakang  penilitian  sebelumnya  (Iskandar  et al.,  2019),  (Jain,  Gupta,  &  Kumar  Bohre, 2018).  Spesifikasi  panel  surya  tersebut ditunjukkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Panel Surya
Parameter Keterangan Merk dan Tipe Sumico TN- 100M Teknologi Sel Surya Si-mono Daya STC (Pmaks.) 100Wp Teg. Operasi (Vmp) 18 V Teg. Rangk. Terbuka (V OC ) 23,36 V Arus Operasi (Imp) 5,56 A Arus Hub. Singkat (I SC ) 6,02 A Dimensi Panel 0,69m 2
Untuk mencari efisiensi penyerapan irradiance oleh  panel  surya  seperti  spesifikasi  dalam Tabel  1,  maka  nilai fill factor ditentukan menggunakan persamaan (1) berikut,
(1)
(2)
Hasil perhitungan fill factor pada panel surya 1
kWp menggunakan persamaan (1) menunjukkan nilai ff adalah 0,71.
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 129 - 140 © 2021
Kemudian, jika kita hitung efisiensi maksimum panel  surya  menggunakan  persamaan  (2) dengan  luas  0,69m 2 dan  asumsikan  bahwa panel surya berada pada kondisi Standard Test Condition (STC)  saat Irradiance 1000  W/m 2 adalah  sebesar  14,51%.  Tabel  1  menunjukkan parameter dasar untuk selanjutnya menghitung besar fill factor dan efisiensi panel surya yang digunakan  dalam  PLTS  1  kWp.  Sedangkan rugi-rugi  akibat shading dengan  rasio  80% ditunjukkan oleh Gambar 2.

## Sumber Data Meteo Tahunan
Data  meteo  dapat  diperoleh  pada  saat memasukkan titik koordinat dan lokasi  PLTS. Sehingga,  hal  ini  menjadi  dasar  dalam menentukan parameter input pada sistem PLTS dalam  makalah  ini.  Gambar  lokasi  yang diambil  dari  map google  earth dengan  lokasi Garis lintang 6˚ 53ʹ 14ʹʹ S, Garis bujur 107˚ 31ʹ
36ʹʹ E. Data irradiance seperti yang ditunjukan pada Gambar 2 memiliki jumlah dalam 1 tahun dengan  nilai Global  horizontal  irradiance (GHI)  ini  dipengaruhi  sinar  langsung,  sinar pantul  dan  sinar  hambur  sebesar  1757.7 kWh/m 2 sedangkan untuk Horizontal Diffuse Irradiation (GDI) sebesar 755.8 kWh/m 2 .
Nilai  GDI  lebih  kecil  karena  GDI  merupakan sinar  matahari  yang  dihamburkan  oleh  awan dan  tidak  100%  yang  mencapai  permukaan bumi.  Dalam  hal  ini  berarti  nilai diffuse akan sangat dipengaruhi oleh pergerakkan awan dan tebal  tipisnya  kondisi  awan  pada  hari itutermasuk  dalam  kondisi  mendung.  Dalam simulasi,  kondisi  ini  diasumsikan  sebagai merupakan  rugi  –  rugi  yang  terjadi  akibat far shading .  Selain  itu,  nilai albedo (sinar  pantul dari  permukaan  bumi)  yang  memiliki  nilai maksimum  20%.
Gambar 1. Rugi – rugi Daya Panel Surya Akibat Shading
Gambar 2. Perbandingan Global Horizontal dan Horizontal Diffuse Irradiation

## Uji Karakteristik Baterai VRLA
Baterai  yang  digunakan  adalah  baterai  dengan tegangan  12  Volt  dan  100  Ah.  Baterai  dipilih karena  memiliki  jumlah  jam charging dan discharging yang  tinggi  (Liang,  Song,  Wang, Zhang, & Wang, 2019). Baterai yang dianalisis dalam  makalah  ini  memiliki  spesifikasi  yang ditunjukan pada Tabel 2 sebagai berikut,
Tabel 2. Spesifikasi Baterai VRLA
Parameter Keterangan Width (mm) 110 mm Depth (mm) 408 mm Height (mm) 286 mm Weight (kg) 32 kg Tegangan Nom. (Volt) 12 V Kapasitas Baterai (Ah) 100 Ah Desain Pemakaian (Tahun) 10 Tahun Gambar 3
menunjukkan mengenai karakteristik  baterai  VOLTA  6FMX100.  Pada grafik  tersebut  terlihat  hubungan  antara tegangan dengan SOC pada baterai. Terdapat 2 kondisi,  yang  pertama  adalah  ketika  variasi beban  arus  pengosongan  ditampilkan  ketika proses  pengisian  dan  pengosongan  baterai. Ketika  baterai  disuplai  dengan  arus  pengisian yang  semakin  besar,  maka  nilai  tegangan terminal  yang  dihasilkan  pada  nilai  SOC semakin  besar  pula  (Fatullah,  Rahardjo,  &
Husnayain, 2019), (Lavety, Keshri, & Chaudhari, 2020). Kondisi kedua adalah ketika baterai  menyuplai  arus  pengosongan  yang semakin  tinggi  maka  nilai  tegangan  nominal baterai  semakin  kecil  pada  nilai  SOC  yang sama. SOC merupakan nilai yang merepresentasikan  kapasitas  dari  baterai  yang digunakan  sistem.  Ini  dapat  disebut  juga sebagai  sisa  dari  kapasitas  baterai  tersebut, sedangkan  untuk  DOD  merupakan  persentase dari  kapasitas  dari  baterai  VRLA  yang  telah digunakan. Untuk menentukan nilai SOC dapat dilakukan perhitungan menggunakan persamaan (3) sebagai berikut,
(3)
(4)
Kapasitas  yang  dapat  dilepas  (C releasable ),  dari baterai  yang  beroperasi  adalah  kapasitas  yang dilepaskan  ketika  benar-benar  habis.  SOC merupakan  persentase  kapasitas  yang  dapat dilepaskan  relatif  terhadap  kapasitas  pengenal baterai  (C rated ),  yang  diberikan  berdasarkan desain  pabrikan.  Secara  umum  SOC  dalam (Scott,  Lu,  Aburub,  Sundararajan,  &  Sarwat, 2018),  baterai  adalah  rasio  kapasitas  yang tersedia  di  dalam  baterai  terhadap  kapasitas maksimum  seperti  yang  ditunjukkan  oleh persamaan (4).
Gambar 3. Karakteristik Baterai Volta 12V/100Ah Gambar 4. Skematik Sistem PLTS menggunakan Baterai VRLA
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 129 - 140 © 2021

## Pemodelan dan Simulasi
Pemodelan baterai diuji berdasarkan karakteristik  panel  surya  yang  sudah  dihitung berdasarkan kondisi irradiance matahari yang bervariasi.  Nilai  performa  baterai  dapat diketahui  melalui  simulasi  menggunakan perangkat  lunak  PVSyst.  7.0.  Hasil  dan pembahasan  dijelaskan  dalam  sub-bab  berikut dengan  skenario  pengujian  baterai  selama  1 Tahun  terhitung  sejak  1  Januari  hingga  31 Desember 2020.
Gambar  4  menunjukkan  diagram  skematik baterai  VRLA  yang  dihubungkan  pada Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  1  kWp  dan disimulasikan  yang  terdiri  dari  beberapa bagian  yaitu  panel  surya  ( PV array ),  sistem baterai  dan  beban  ( load ).  Pada  prinsipnya adalah ketika panel surya menerima energi dari cahaya  matahari  dan  mengkonversikannya menjadi energi listrik, energi tersebut dialirkan ke  baterai  VRLA  yang  dimana  fungsinya adalah  menyimpan  energi  yang  dialirkan  dari input  dan  proses  tersebut  adalah  proses pengisian  ( charging )  pada  baterai.  Kemudian setelah  energi  dari  PV array tersimpan  pada baterai,  beban  menerima  energi  dari  baterai untuk mengoprasikan beban tersebut, dan pada baterai  proses  tersebut  dinamakan    proses pengosongan baterai ( discharging ).

## Pengujian dan Analisis
Beberapa langkah pengujian dalam pemodelan dan  simulasi  yang  dilakukan  dalam  penelitian ini  yang  pertama  adalah  menentukan lokasi sehingga mendapatkan data meteorologi (Gambar 2), data ini kemudian dimasukkan ke dalam  perangkat  lunak  PVSyst.  Kedua, mencari  karakteristik  panel  surya  berdasarkan nameplate yang  terletak  pada  menu  perangkat lunak  PVSyst.  Panel  surya  yang  digunakan (lihat Tabel  1). Ketiga,  menentukan salah satu jenis  baterai  yang  tersedia  pada  perangkat lunak  PVSyst  yaitu  VOLTA  6FMX100  12  V 100  Ah.  Untuk  spesifikasi  baterai  ini ditunjukkan oleh Tabel 2. Keempat, menentukan  kebutuhan  beban  ( load ) atau beban.  Beban  yang  dipakai  pada  simulasi penelitian  ini  adalah  menggunakan  beban lampu  sebanyak  10  buah  dengan  daya  100 Watt  dengan  penggunaan  energi  selama  24 jam.  Kelima,  menganalisis  performa  baterai
berdasarkan  pemakaian  dan  siklus  baterai setelah  penggunaan  selama  1  tahun  dan langkah  terakhir  adalah  menentukan  kapasitas baterai  selama  hari  otonom  (3,  4,  5)  dibagi DOD  baterai  menggunakan  persamaan  (5) sebagai berikut,
(5)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pemodelan baterai diuji berdasarkan karakteristik  panel  surya  yang  sudah  dihitung berdasarkan kondisi irradiance matahari yang bervariasi.
Arus Charging dan Discharging
Hasil  pemodelan  dan  simulasi  rangkaian baterai  dengan  beban  linear  1  kW  nilai  arus charging dan dis charging baterai ditunjukkan dalam Tabel 3 berikut,
Tabel 3. Nilai Charging dan Discharging Bulan IBat-Char (A) IBat-Dischar (A) Januari 5652,4 8432,8 Februari 6031,6 4683,0 Maret 7307,6 7029,8 April 7766,1 7035,1 Mei 8880,7 7028,8 Juni 7773,9 7047,7 Juli 8090,8 9390,0 Agustus 8864,7 7046,6 September 8511,2 8054,9 Oktober 7986,6 8363,6 November 7055,6 4695,8 Desember 6682,5 7026,2
Hasil  pemodelan  dan  simulasi  menggunakan perangkat  lunak  PVSyst,  menghasilkan  nilai perbandingan  performa  baterai  VRLA  pada sistem  PLTS  1  kWp  Laboratorium  Teknik Elektro  Unjani  yang  ditunjukkan  dalam  Tabel atas yang diprediksi dalam 1 Tahun. Meninjau hasil  simulasi  arus charging dan discharging selama  1  tahun.  Tabel  pada  bulan  pertama terlihat  bahwa  pada  bulan  tersebut  arus pengosongan lebih tinggi dibandingkan dengan pengisian,  hal  tersebut  terjadi  dikarenakan baterai  masih  dalam  kondisi  100%  sehingga
proses pengisian belum dilakukan karena DOD masih dalam kondisi 0%.
Hasil pengujian mengalami peningkatan seiring  bertambahnya  waktu,  dan  proses pengisian mengalami peningkatan yang signifikan  sedangkan  proses  pengosongan bergantung  pada  penurunan irradiance. Bulan Januari,  Juli  dan  Oktober  pengosongan mengalami peningkatan melebihi nilai pengisian. Analisis DOD dan SOC baterai PLTS Nilai SOC merupakan
nilai yang
menginterpretasikan  kapasitas  yang  tersedia atau  yang  dapat  digunakan  pada  baterai, sedangkan  DOD  merupakan  nilai  sebaliknya dari  SOC  yaitu  merupakan  nilai  dari  kapasitas yang  sudah  dipakai,  dan  umumnya  SOC  dan DOD dinyatakan dalam bentuk persen. Dengan ilustrasi jika baterai dalam kondisi full charged maka  SOC  baterai  tersebut  sebesar  100%  dan DOD nya 0%.
Nilai  SOC  memperlihatkan  keadaan  muatan baterai  yang  dapat  digunakan  pada  hari berikutnya sedangkan nilai DOD memperlihatkan  pengosongan  muatan  baterai yang  telah  dilakukan  selama  hari  tersebut. Adapun nilai SOC dan DOD dapat dilihat pada Tabel 4 berikut,
Tabel 4. Nilai SOC dan DOD Baterai
Bulan SOC (%) DOD (%) Januari 30,8 69,2 Februari 31,3 68,7 Maret 32,0 68,0 April 31,9 68,1 Mei 32,5 67,5 Juni 32,4 67,6 Juli 31,9 68,1 Agustus 32,3 67,7 September 34,4 65,6 Oktober 30,7 69,3 November 32,1 67,9 Desember 30,5 69,5
Tabel  4  menunjukkan  bahwa  nilai  SOC tertinggi  dari  baterai  PLTS  berada  pada  bulan September.  Sedangkan  nilai  terendah  berada pada  bulan  Desember.  Adapun  nilai  tersebut adalah  34,4%  dan  30,5%.  Selanjutnya  nilai DOD tertinggi dari baterai PLTS terdapat pada bulan  Desember  dengan  nilai  69,5%  dan  nilai terendah  terjadi  pada  bulan  September  dengan nilai  65,6%.  Faktor  yang  mempengaruhi  nilai SOC dan DOD dari baterai adalah jumlah arus pengosongan  dan  pengisian  baterai  di  setiap harinya.  Dimana  jika  terdapat  arus  pengisian pada  baterai  maka  nilai  SOC  akan  meningkat dan sebaliknya nilai DOD menurun.
Tabel 5. Karakteristik Operasi Penyimpanan, Kerugian, dan Siklus Baterai Bulan EbatLss (kWh) EbatEff (kWh) ESOCBal (kWh) SOWCycl (%) SOWStat (%) Januari 5,964 4,649 -39,71 99,8 99,2 Februari 6,287 5,098 10,12 99,6 98,4 Maret 7,593 6,276 -4,03 99,4 97,5 April 7,711 6,439 1,32 99,2 96,7 Mei 8,869 7,548 13,79 99,0 95,9 Juni 7,632 6,359 1,36 98,8 95,0 Juli 7,866 6,557 -23,35 98,5 94,2 Agustus 8,505 7,191 13,65 98,3 93,3 September 8,095 6,825 -2,36 98,0 92,5 Oktober 8,036 6,724 -12,30 97,8 91,7 November 7,144 5,869 21,51 97,6 90,8 Desember 7,179 5,865 -11,19 97,4 90,0
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 129 - 140 © 2021
Tabel 6. Karakteristik Energi Pengisian dan Pengosongan Baterai Bulan SOC_Beg (ratio) SOC_End (ratio) ChargeON (Jam) DischON (Jam) UBatCh (V) UbatDis (V) Januari 0,600 0,251 299 119 12,0 11,9 Februari 0,251 0,340 292 65 12,0 11,7 Maret 0,340 0,305 307 103 12,0 11,9 April 0,304 0,316 286 104 12,0 11,9 Mei 0,316 0,437 293 99 12,1 11,8 Juni 0,437 0,449 277 107 12,0 11,9 Juli 0,449 0,243 268 142 11,9 11,9 Agustus 0,243 0,363 299 109 12,0 11,9 September 0,363 0,343 273 121 12,0 11,9 Oktober 0,342 0,235 285 121 12,0 11,8 November 0,235 0,423 294 69 12,0 11,8 Desember 0,423 0,324 305 68 12,0 11,9
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  kondisi nilai  DOD  sebesar  60%  adalah  kondisi  yang diharapkan  paling  ideal.  Masa  pakai  baterai yang  sebenarnya  dipengaruhi  oleh  kecepatan dan  kedalaman  siklus  dan  oleh  kondisi  lain seperti  temperatur  dan  kelembaban.  Semakin tinggi  DOD,  semakin  rendah  siklus  hidup. Baterai VRLA  dengan brand setiap  pabriknya merekomendasikan  nilai  DOD  tidak  melebihi 80%  dengan  alasan  agar  usia  baterai  tidak cepat  menysust  performanya  dan  agar  tidak merusak  partikel-partikel  yang  ada  pada baterai  tersebut,  dengan  kata  lain,  jika  nilai DOD  melebihi  80%  secara  terus  menerus, maka  usia  dari  baterai  tersebut  tidak  akan sesuai dengan klaim pabrik pembuat.
Baterai lead acid tersebut  diklaim  mampu bekerja  baik  dengan  tegangan  nominal  atau dengan  nilai  SOC    baterai.  Oleh  karena  itu, dalam  hal  ini  tegangan  operasi  baterai  sangat penting.
Efisiensi  disini  dimaksudkan  bukan  efisiensi penyerapan  dari  energi  matahari  terhadap panel  surya,  akan  tetapi  merupakan  efisiensi yang  diukur  antara  energi  yang  disuplai  oleh sel  surya  dan  energi  akhir  yang  dikirim  oleh baterai ke beban. Sehingga, dapat diasumsikan terdapat beberapa rugi daya yang terjadi dalam proses  tersebut  misalnya,  rugi  –  rugi  pada penghantar  konduktor  antara  panel  surya  ke solar  charge  controller (SCC),  rugi  –  rugi penghantar  antara  SCC ke  baterai  dan penghantar  dari  baterai  menuju  beban,  serta
kerugian yang terjadi pada sistem penyimpanan energi atau baterai itu sendiri.
Efiesiensi  Baterai  VRLA  Saat  Proses Charge dan Discharge
Kapasitas  baterai  VRLA  100  Ah  dengan tegangan  sebesar  12  V  yang  digunakan memiliki  hubungan  terhadap  karakteristik kerja baterai tersebut. Kapasitas yang didefinisikan sebagai arus dalam  (Ah) diambil dari baterai ketika dalam keadaan terisi penuh. Umumnya karakteristik utama dengan tegangan  nominal  (12  V)  yang  menentukan baterai.  Namun,  kapasitas  baterai  tergantung pada  laju  arus charge atau discharge , temperatur baterai, penuaan.
Nilai  SOC  tidak  didefinisikan  dengan  baik sekalipun  ada  SCC  yang  menyeimbangkan arus charge dan discharge . Variasi SOC sangat bergantung  pada  kondisi  pengoperasian  ini. Efisiensi  baterai  tersebut  diukur  berdasarkan Usia  pemakaian  dari  baterai.  Nilai  efisiensi ketika  mensuplai  beban  10  lampu  100  Watt ditunjukan  oleh  Tabel  5  dengan  hasil  bahwa nilai efisiensi baterai pada bulan Januari adalah 99,2%,  bulan  Februari  98,4%,  bulan  maret 97,5%,  bulan  April  96,7%,  bulan  Mei  95,9%, bulan  Juni  95%,  bulan  Juli  94,2%,  bulan Agustus 93,3%, bulan September 92,5%, bulan Oktober  91,7%,  bulan  November  90,8%  dan bulan  Desember  90%.  Nilai  efisiensi  tertinggi didapatkan  pada  bulan  pertama  dengan  nilai 99,2%.  Sedangkan  nilai  efisiensi  terendah didapatkan  pada  bulan  terakhir  dengan  nilai
90%.  Perbedaan  nilai  efisiensi  tersebut menunjukkan  terdapat  nilai  penyusutan  setiap bulan.
Hasil  menunjukkan  bahwa  pada  bulan  Januari didapaktan  nilai  99,2%,    pada  bulan  Februari didapatkan  nilai  98,4%,  pada  Bulan  Maret 97,5% dan pada bulan April 96,7%. Berdasarkan data tersebut nilai efisiensi baterai mengalami  penyusutan  sebesar  1%.  Nilai penyusutan  tersebut  konstan  di  setiap  bulan. Namun,  pada  bulan  Mei  ke  Juni  dan  bulan November  ke  Desember  penurunan  <  1%. Baterai  VOLTA  6FMX100  setiap  bulan diprediksi mengalami penyusutan nilai
efiensiensi sebesar  1%.
Siklus Baterai VRLA Saat Proses

## Pemakaian
Berdasarkan  nilai  efisiensi  baterai  pada  saat proses charge dan discharge ,  dapat  dilihat bahwa terdapat perbedaan nilai efisiensi setiap bulannya. Selain itu, terdapat penyusutan nilai efisiensi setiap bulannya. Hal ini terjadi karena terdapat  proses charge atau discharge pada baterai  PLTS  setiap  harinya  tergantung kebutuhan.  Dimana  ketika  terdapat  proses charge atau discharge maka  terjadi  reaksi oksidasi.  Ketika  terjadi  reaksi  oksidasi  maka akan merusak sel - sel baterai secara perlahan. Hal  ini  akan  menimbulkan  nilai  efisiensi mengalami  penyusutan.  Oleh  karena  itu, semakin  sering  baterai  mengalami  proses charge dan discharge maka  mempengaruhi efisiensi dari baterai.
Hal  tersebut  terjadi  karena  baterai  mengalami siklus  melalui  reaksi  oksidasi.  Sehingga  dapat diketahui bahwa siklus dan lama penyimpanan baterai  dapat  mempengaruhi  performa  atau Usia  dari  baterai  tersebut.  Hasil  yang ditunjukkan  dalam  Tabel  5  adalah  siklus  pada baterai  6FMX100  mengalami  penurunan selama  penggunaan  selama  1  tahun.  Siklus baterai  menunjukkan  penurunan  dari  99,8% pada  bulan  Januari  hingga  97,4%  pada  bulan Desember,  hal  ini  disebabkan  oleh  jumlah siklus charging dan discharging pada  baterai dalam  1  tahun,  sehingga  terjadi  penurunan persentase baterai sebesar 2,4% siklus dalam 1 tahun.
Nilai  tersebut  dikategorikan  baik,  dengan alasan  nilai  DOD pada  baterai  tidak  melebihi dari rekomendasi pabrik yang dimana rata-rata setiap  pabrik  memberikan  rekomendasi  nilai DOD  tidak  lebih  dari  80%,  dengan  alasan untuk  menjaga  usia  baterai  lebih  tahan  lama atau minimal sesuai dengan claim pabrik yaitu 10  tahun.  Nilai  DOD  dari  baterai  6FMX100 adalah  berkisar  pada  nilai  60%  hingga  69% dan  bahkan  baterai  tidak  mendekati  nilai pengosongan hingga 80%. Maka dari itu, nilai penyusutan  efisiensi  siklus  baterai  sebesar yang  dihasilkan  hanya  sebesar  2,4%.  Nilai  ini menjadi  nilai  referensi  yang  sesuai  jika merujuk pada nilai DOD yang telah direkomendasikan  oleh  pabrik  (manufaktur) pembuat baterai.
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 129 - 140 © 2021
Gambar 5. Waktu Charging dan Discharging Baterai Selama 1 Tahun
Gambar 6. Arus Charging dan Discharging Baterai Selama 1 Tahun
Gambar 7. Energi yang dibutuhkan pada saat Charging dan Discharging Baterai Selama 1 Tahun

## Siklus  Baterai  VRLA  terhadap  Faktor Aging
Penuaan  atau  keausan  baterai  terjadi  dan dievaluasi    berdasarkan  kondisi  operasinya. Oleh karena itu prediksi perbaikan, pemeliharaan  bahkan  pergantian  merupakan yang  harus  direncanakan.  Baterai  VOLTA 6FMX100  diklaim  mampu  beroperasi  hingga 10 Tahun. Untuk menelusuri hal tersebut perlu diperhatikan efek dari penuaan baterai terhadap  jumlah  siklus  baterai  tersebut. Fenomena penuaan  dipengaruhi oleh beberapa faktor  antara  lain  yang  pertama  adalah  sifat statis  baterai,  faktor  baterai  ini  harus  dalam keadaan digunakan secara kontinyu atau tidak. Parameter  yang  sering  diberikan  oleh  pabrik pembuat  adalah  pada  temperatur  referensi (20˚C).  Namun,  dalam  operasinya  kondisi baterai  sangat  bervariasi  terhadap  temperatur dan  sebagian  besar  baterai  akan  mengalami penurunan  atau  berkurang  dengan  kenaikan suhu  10˚C.  Faktor  kedua  adalah  faktor kerusakan  selama  penggunaan.  Hal  ini tergantung  dari  jumlah  siklus  dan  kedalaman (DOD) saat terjadi dalam kondisi pembuangan terhadap setiap siklus (lihat Tabel 5).
Total  energi  yang  disimpan  selama  masa operasi  baterai  diketahui  dengan  mengalikan nilai DOD dengan jumlah siklus baterai. Siklus rata – rata hasil simulasi menunjukkan tahapan setiap  waktu  pengosongan  sehingga  penuaan (aus)  baterai  sebanding  dengan  arus  namun dibebankan  dengan  tingkat  kedalaman  aktual saat  kondisi  pembuangan.  Hasil  simulasi menunjukkan  jenis  penuaan  yang  bervariasi dari  1  atau  100%  (baterai  baru)  hingga  0%
(baterai  yang  lama  atau  baterai  yang  akan diganti).  Variabel  tersebut  adalah State  of Wearing  Cycle (SOWCycl)  yang  berarti keausan  dinamis  karena  jumlah  siklus  pada baterai dan State of Wearing Static (SOWStat) yang  berarti  keausan  statis  pemakaian  karena usia  baterai.  Tidak  terlihat  signifikan  antara siklus dinamis dan siklus statis hasil pengujian pada  Tabel  5,  dimana  baterai  VOLTA 6FMX100  memiliki  rata  –  rata  SOWCycl 97,4% dan SOWStat 90,0% selama 1 Tahun.
Tabel 6 menunjukkan hasil dari arus SOC yang merupakan  kapasitas  baterai  yang  sebenarnya, yang  ditentukan  pada  arus  nominal  tetapi bervariasi  dengan  tingkat  temperatur  arus
pengosongan. Oleh karena itu untuk menentukannya dapat berbeda antara pada saat pengisian  dan  pemakaian.  Pengurangan  ini dapat  dianalisis  berdasarkan  jumlah Stored Energy Balance (ESOCBal). ESOCBal merupakan  hasil  dari  status  Akhir  SOC  saat pengisian  di  akhir  interval  waktu  tertentu (SOCEnd)  dikurangi  dengan  status  awal  SOC saat  pengisian  di  awal  interval  waktu  tertentu (SOCBeg).  Dalam  hal  ini  rata  –  rata  1  Tahun menghasilkan 0,600 : 0,300.
Gambar  5  –  Gambar  7  menunjukkan  energi baterai  berdasarkan  arus  saat  pengisian  dan pengosongan baterai. Fluktuasi arus dan energi bergantung  pada  tingkat irradiance yang diterima  oleh  panel  surya  pada  PLTS  1  kWp yang  kemudian  terhubung  dengan  tegangan baterai  nominal  sesuai  spesifikasi  (12V). Terdapat 2 faktor yang perlu diperhatikan dari Energi  Pengisian  Baterai  (EBatCh)  selama pengujian. Faktor yang pertama adalah (UBatt) tegangan rata - rata baterai dalam keadaan atau dalam  kondisi  apapun,  kemudian  yang  kedua adalah  Tegangan  Baterai  (UBatCh)  yaitu tegangan baterai selama operasi pengisian atau pada  saat  proses  ( charging )  yang  ditunjukkan pada grafik Durasi Pengisian (ChargeON) dan Durasi  yang  dibutuhkan  selama  pengosongan (DisChargeON)  yang  dihitung  dalam  satuan Jam  ( Hour )  lihat  Gambar  5  Waktu Charging dan Discharging Baterai Selama 1 Tahun.
Gambar 8 menunjukkan Battery global energy loss (EBatLss)  atau  Total  Energi  yang  hilang akibat  dari  pengurangan  energi  ketika  proses pengisian,  proses  pengosongan,  dan Stored Energy  Balance sehingga  nilai  (EBatLss  = EBatCh  -  EBatDis  -  ESOCBal).  Sedangkan arus efektif baterai (IBattEff) merupakan hasil perkalian  antara  rugi  –  rugi  baterai  pada  saat pengisian  atau  pengosongan  (IBEffl)  dengan tegangan  rata  –  rata  dalam  kondisi  apapun (UBatt).
Tabel 7. Nilai DOD terhadap jumlah Siklus
Baterai VOLTA 6FMX100 No. Depth of Discharge (%) Jumlah siklus 1. 20 1600 2. 50 1000 3. 80 700
Jurnal Teknologi 13 (2) pp 129 - 140 © 2021

## Kapasitas  Baterai  VRLA  terhadap  Hari Otonom
Hari  otonomi  adalah  kondisi  dimana  panel surya  tidak  menerima  sinar  matahari,  jumlah hari  otonomi  berkisar  2  –  4  hari  dalam  1 minggu.  Oleh  karena  itu,  dalam  penelitian  ini melakukan  perhitungan  dengan  asumsi  hari otonomi sebanyak 5 parameter yaitu 3 , 3,5 , 4 , 4,5 dan 5 hari dengan nilai DOD sebesar 0,4
(40%),  0,6  (60%)  dan  0,8  (80%).  Merujuk pada  persamaan  (5)  ,  maka  hasil  dari perhitungan  kapasitas  baterai  terhadap  hari otonom ditunjukan Gambar 9.

## KESIMPULAN
Siklus  operasi  baterai  mengalami  penurunan yang  disebabkan  oleh  jumlah  siklus charging dan discharging pada  baterai,  sehingga  terjadi penurunan  persentase  baterai  sebesar  2,4% selama  1  tahun.  Usia  baterai  mengalami
penyusutan  sebesar  10%  sesuai  dengan nameplate pabrik  pembuat.  Persentase  DOD besar namun arus yang dihasilkan kecil adalah karena  siklus  baterai  0,8  (80%)  adalah sebanyak  700  siklus  dan  pada  kondisi  DOD sebesar  0,4  (40%)  terjadi  1300  siklus,  yang menyebabkan  DOD  0,4  (40%)  menghasilkan lebih  banyak  arus  dibandingkan  dengan kondisi DOD baterai sebesar 0,8 (80%).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  berterimakasih  kepada  LPPM  Unjani yang  telah  memberikan  hibah  internal  dengan nomor Skep/129/Unjani/V/2020. Dimana makalah ini merupakan bagian dari penelitian, dan  tidak  lupa  penulis  juga  mengucapkan terimakasih  kepada  panitia  Semnaslit  UMJ 2020 yang mana makalah ini menjadi makalah terbaik  Semnaslit  2020  yang  kemudian diterbitkan di Jurnal Teknologi UMJ.
Gambar 8. Efisiensi Energi Baterai terhadap Rugi-rugi Energi Baterai Selama 1 Tahun
Gambar 9. Perhitungan Kapasitas Baterai 12 V Saat Hari Otonom

## DAFTAR PUSTAKA
Dellosa,  J.  T.  (2016).  Potential  Effect  and Analysis  of  High  Residential  Solar Photovoltaic (PV)  Systems  Penetration to an  Electric  Distribution  Utility  (DU). International Journal of Renewable Energy Development , 5 (3), 179. http://doi.org/10.14710/ijred.5.3.179-185
Dimitrov,  V.  V.,  &  Goranov,  P.  T.  (2017). Methods  and  Power  C  onverters  for Charging / Formation of VRLA B atteries.
In XXVI International Scientific Conference  Electronics  (ET) (pp.  1–4). Sozopol:
IEEE.
http://doi.org/0.1109/ET.2017.8124340
Fatullah, M. A., Rahardjo, A., & Husnayain, F.
(2019).  Analysis  of  discharge  rate  and ambient  temperature  effects  on  lead  acid battery capacity. In 2nd IEEE International  Conference  on  Innovative Research and Development, (ICIRD). (pp. 7–11). Jakarta: IEEE. http://doi.org/10.1109/ICIRD47319.2019.
9074667
Iskandar, H. R., & Fakhri, Z. (2018). Optimum Tilt Angle and Near Shading Analysis for 1000 Watt  Peak  Photovoltaic  Application System.  In Seminar  Nasional  Sains  dan Teknologi (pp.  1–12).  Jakarta:  Fakultas Teknik Univesitas Muhammadiyah Jakarta. Retrieved from https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnast ek/article/view/3425
Iskandar,  H.  R.,  Sambasri,  S.,  Saputra,  D.  I., Heryana, N., Purwadi, A., & Marsudiono. (2019).  IoT  Application  for  On-line Monitoring  of  1  kWp  Photovoltaic System  Based  on  NodeMCU  ESP8266 and Android Application. In 2nd International Conference on High Voltage Engineering and
Power Systems
(ICHVEPS) (pp.  230–234).  Bali:  IEEE. http://doi.org/10.1109/ICHVEPS47643.20 19.9011154
Iskandar, H. R., Zainal, Y. B., & Sambasri, S. (2018).  Study  and  Analysis  of  Shading Effects  on  Photovoltaic  Application System. 1 St International Conference on Industrial  Electrical  and  Electronics  ( ICIEE ) International Board and Program
Committee , 218 (2004), 1–8.
http://doi.org/https://doi.org/10.1051/mate
cconf/201821802004 Jain,  K.,  Gupta,  M.,  &  Kumar  Bohre,  A. (2018).  Implementation  and  Comparative Analysis  of  PO  and  INC  MPPT  Method for  PV  System.  In India  International
Conference  on  Power  Electronics,  IICPE
(pp. 1–6). IEEE. http://doi.org/10.1109/IICPE.2018.87095 19 Lavety, S., Keshri, R. K., & Chaudhari, M. A.
(2020).  Non-linear  I-V  Behavior  of  a VRLA  Battery  During  Discharging.  In International Conference on Power Electronics,  Smart  Grid  and  Renewable Energy (PESGRE2020) (pp. 1–5). Cochin: IEEE. http://doi.org/10.1109/PESGRE45664.202
0.9070499
Liang,  Z.,  Song,  Z.,  Wang,  J.,  Zhang,  G.,  & Wang,  X.  (2019).  Residual  Capacity Estimation of Valve-regulated Lead-acid ( VRLA  )  Batteries  for  Second-use.  In IEEE Innovative Smart Grid Technologies -  Asia  (ISGT  Asia) (pp.  2650–2654).
Chengdu: IEEE. http://doi.org/10.1109/ISGT- Asia.2019.8881200 Scott, D. S., Lu, J., Aburub, H., Sundararajan,
A.,  &  Sarwat,  A.  I.  (2018).  An intelligence-based state of charge prediction  for  VRLA  batteries.  In 2017
IEEE Transportation
Electrification
Conference  (ITEC). (pp.  1–4).  Pune:
IEEE. http://doi.org/10.1109/ITEC-
India.2017.8333847
Xijun,  L.,  Jiayu,  R.,  Libin,  Y.,  &  Wei,  H. (2017). Research on output controllability of photovoltaic grid connected generation system  with  hybrid  energy  storage.  In International  Conference  on  Smart  Grid and Electrical Automation (ICSGEA) (pp. 92–95).
http://doi.org/10.1109/ICSGEA.2017.44 Zou,  X.,  Jiang,  F.,  &  Liu,  H.  (2016). Performance  Analysis  of  a  Rooftop  PV Plant  and  a  Desert  PV  Plant.  In Chinese
Control and Decision Conference
(CCDC) (pp.  6173–6176).  Yinchua:
IEEE.
http://doi.org/10.1109/CCDC.2016.75321 07