## PERENCANAAN PEMBANGUNAN PLTS HYBRID
DI PONDOK PESANTREN AL-ANWAR 4 SERANG,

## KABUPATEN REMBANG, PROVINSI JAWA TENGAH

## ENGINEERING DESIGN FOR HYBRID PV PLANT DEVELOPMENT IN AL ANWAR 4 SERANG ISLAMIC BOARDING SCHOOL, REMBANG DISTRICT, CENTRAL JAVA PROVINCE
Andrian Mayka Ariawan 1 , Nazaruddin Sinaga 2
1 Dinas Energi dan Sumber Daya Mineral Provinsi Jawa Tengah Jl. Madukoro Blok AA-BB No. 44, Kota Semarang, Provinsi Jawa Tengah Magister Energi, Universitas Diponegoro Email: andrianmayka@yahoo.com Jl. Imam Bardjo SH. No. 5, Kota Semarang, Provinsi Jawa Tengah
2 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, Kecamatan Tembalang, Kota Semarang, Provinsi Jawa Tengah Jl. Imam Bardjo SH. No. 5, Kota Semarang, Provinsi Jawa Tengah Email: nsinaga19.undip@gmail.com

## ABSTRAK
Dalam menyikapi fenomena tingginya emisi karbon di dunia, Pemerintah Provinsi Jawa  Tengah  turut  berkomitmen  untuk  meningkatkan  rasio  pemanfaatan  energi baru dan terbarukan (EBT) dengan target sebesar 21,32% pada tahun 2025. Sampai dengan  tahun  2020  realisasi  bauran  EBT  di  Jawa  Tengah  baru  mencapai  11,89%, sehingga  masih  perlu  peningkatan  sebesar  9,43%  dalam  kurun  waktu  5  (lima) tahun.  Dalam  rangka  mencapai  target  tersebut  Pemerintah  Provinsi  Jawa  Tengah gencar melakukan pengembangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS), salah satunya  melalui  sosilaisasi  kepada  masyarakat  dengan  membangun  PLTS  pada lembaga  yang  memiliki  nilai  edukatif  dan  berperan  membentuk  karakter  sumber daya  manusia  di  masa  yang  akan  datang  seperti  pondok  pesantren.  Pembangunan PLTS  membutuhkan  biaya  investasi  cukup  tinggi,  sehingga  dibutuhkan perencanaan  yang baik  dari sisi  kelayakan lokasi,  desain engineering , perhitungan total  kapasitas  pembangkitan,  dan  jenis  PLTS  yang  dibutuhkan  agar  dapat bermanfaat  dengan  optimal.  Mendasari  hal  tersebut,  tulisan  ini  akan  membahas contoh perencanaan pembangunan PLTS di Pondok Pesantren Al-Anwar 4 Serang, Kabupaten  Rembang,  Provinsi  Jawa  Tengah.  Rekomendasi  desain  PLTS  yang dibangun  pada  area  seluas  80  m 2 adalah  sistem  PLTS hybrid yang  dipasang membentuk  kanopi  dengan  modul  surya  berkapasitas  340  Wp  sebanyak  30  buah dengan  total  kapasitas  10,2  kWp  dilengkapi  dengan  sistem  backup  baterai,  rumah daya,  dan  penangkal  petir.  Berdasarkan  hasil  simulasi  menggunakan software PV*SOL,  PLTS  tersebut  dapat  menghasilkan  energi  listrik  hingga  38,49  kWh  per hari  atau  setara  dengan  14.052  kWh  per  tahun  dengan performance  ratio sebesar 81,9% sehingga dapat melakukan penghematan biaya listrik hingga Rp. 12.646.800,- per tahun atau setara dengan Rp. 1.053.900,- per bulan.
Kata Kunci : PLTS, Hybrid, Modul Surya, Desain, Pondok Pesantren Al-Anwar 4

## ABSTRACT
In  responding  to  the  phenomenon  of  high  carbon  emissions  globally,  the  Central Java  Provincial  Government  is  also  committed  to  increasing  the  ratio  of  new  and renewable energy (RE) utilization with a target of 21.32% by 2025. Until 2020, the realization of the RE energy mix in Central Java has only reached 11.89%, so it still needs an increase of 9.43% within 5 (five) years. To achieve this target, the Central Java  Provincial  Government  is  aggressively  developing  a  Solar  Power  Plant  (PV Plant), one of which is through socialization to the community by building PV Plant in institutions that have educational value and play a role in shaping the character of human resources in the future such as Islamic boarding schools. The construction of a  PV  Plant  requires  quite  high  investment  costs,  so  it  requires  good  planning  in terms of location feasibility, engineering design, calculation of the total generation capacity,  and  the  type  of  PV  Plant  needed  to  be  of  optimal  use.  This  paper  will discuss  an  example  of  a  PV  Plant  development  plan  at  the  Al-Anwar  4  Serang Islamic  Boarding  School,  Rembang  Regency,  Central  Java  Province.  The recommended PV Plant design that is built on an area of 80 m2 is a PV Plant hybrid system that is installed to form a canopy with 30 solar modules with a capacity of 340 Wp with a total capacity of 10.2 kWp equipped with a battery backup system, powerhouse, and lightning rod. Based on the simulation results using the PV*SOL software, the PV Plant can generate electrical  energy up to  38.49 kWh per day or equivalent  to  14.052  kWh  per  year  with  a  performance  ratio  of  81.9%  so  that  it  can save electricity costs of up to Rp. 12,646,800,- per year or equivalent to Rp. 1,053,900,- per month.
Keywords : PV Plant, Hybrid, Solar Module, Design, Al-Anwar 4 Islamic Boarding School

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  rangka  menyikapi  fenomena tingginya emisi karbon di dunia, Pemerintah  Indonesia  berkomitmen  untuk meningkatkan  rasio  penggunaan  Energi Baru  dan  Energi  Terbarukan  (EBT)  paling sedikit  mencapai  23%  (dua  puluh  tiga persen)  pada  tahun  2025  sebagaimana dituangkan  dalam  Peraturan  Pemerintah Nomor  79  Tahun  2014  tentang  Kebijakan Energi Nasional  (KEN) [1] . Sebagai turunan dari  kebijakan  tersebut,  Pemerintah  telah menyusun  Peraturan  Presiden  Nomor  22 Tahun 2017 tentang Rencana Umum Energi Nasional yang di dalamnya juga mengamanatkan kepada
Pemerintah
Provinsi  untuk  segera  menyusun  Rencana Umum  Energi  Daerah  Provinsi  (RUED-P) [2] .  Sesuai  data  yang  dirilis  oleh  Dewan Energi  Nasional  (DEN),  per  periode  bulan Maret 2021, Provinsi Jawa Tengah
merupakan  salah  satu  dari  20  (dua  puluh) Provinsi yang telah mengundangkan Peraturan  Daerah  tentang  RUED-P [3] . Melalui  Peraturan  Daerah  Provinsi  Jawa Tengah  Nomor  12  Tahun  2018  tentang Rencana  Umum  Energi  Daerah  Provinsi Jawa  Tengah,  Gubernur  Jawa  Tengah menargetkan  capaian  porsi  EBT  pada bauran energi ( energy mix ) di Provinsi Jawa Tengah pada tahun 2025 sebesar 21,32% [4] .
Sampai  dengan  tahun  2020  realisasi bauran EBT di Jawa Tengah adalah sebesar 11,89% [5] , sehingga Provinsi Jawa Tengah masih  harus  meningkatkan  bauran  EBT sebesar 9,43% dalam kurun waktu 5 (lima) tahun  untuk  mencapai  target  21,32%  pada tahun  2025.  Agar  dapat  mencapai  target tersebut, Pemerintah Provinsi Jawa Tengah harus  membuat  berbagai  terobosan  dalam rangka mengoptimalkan pemanfaatan potensi  EBT  yang  ada,  salah  satunya adalah  melalui  pengembangan  Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS).
Jawa  Tengah  merupakan  salah  satu Provinsi  di  Indonesia  yang  memiliki potensi  energi  surya  cukup  melimpah, yaitu sekitar 58.355 MW (Potensi Teoritikal) dan 8.753 MW (Potensi Teknis) [6] . Dengan potensi sebesar itu, Pemerintah Provinsi  Jawa  Tengah  telah  membangun beberapa  PLTS  atap  ( rooftop )  di  gedung pemerintah,  seperti  atap  gedung  Dinas ESDM  Provinsi  Jawa  Tengah  (2017), BAPPEDA  Provinsi  Jawa  Tengah  (2018) dan  Sekretariat  DPRD  Provinsi  Jawa Tengah  (2019)  demi  memenuhi  kewajiban pemanfaatan  sel  surya  minimum  sebesar 30%  dari  luas  atap  untuk  seluruh  gedung pemerintah [7] .  Sebagai  langkah  akselerasi Pemerintah  Provinsi  Jawa  Tengah,  baik melalui  Anggaran  Pendapatan  dan  Belanja Daerah (APBD) maupun Anggaran
Pendapatan  dan  Belanja  Negara  (APBN), terus melakukan sosilaisasi kepada masyarakat untuk memanfaatkan penggunaan  PLTS  dengan  cara  melakukan pembangunan  PLTS  pada  lembaga  nirlaba yang  memiliki  nilai  edukatif  dan  berperan dalam  pembentukan  karakter  sumber  daya manusia  di  masa  yang  akan  datang  yaitu pondok  pesantren [8] .  Di  Jawa  Tengah pondok  pesantren  dan  para  ulamanya masih  memegang  peranan  yang  sangat penting di masyarakat, sehingga diharapkan  dengan  keterlibatan  mereka dapat  meningkatkan  kesadaran  masyarakat Jawa  Tengah  untuk  menggunakan  PLTS dalam  kehidupan  sehari-hari.  Kampanye penggunaan PLTS sangat diperlukan karena selain dapat mempercepat pencapaian  porsi  EBT  dalam  bauran energi, PLTS memiliki keunggulan sebagai sumber energi bersih yang ramah lingkungan karena
sangat sedikit
menimbulkan  jejak  karbon  dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya [9] .
Pembangunan  PLTS  membutuhkan biaya  investasi  awal  yang  cukup  tinggi serta harga per kWh listrik yang dibangkitkan juga masih relatif tinggi yaitu sekitar $USD 3-5/Wp [10] . Oleh karena itu, dibutuhkan  suatu  perencanaan  yang  baik dari  sisi  kelayakan  lokasi,  seperti  luasan
lahan  yang  tersedia  maupun  desain engineering ,  termasuk  perhitungan  total kapasitas  PLTS  yang  dibangkitkan,  dan jenis PLTS  agar hasil pembangunan PLTS nantinya dapat bermanfaat dengan optimal.
Sebagai  institusi  pendidikan,  pondok pesantren  membutuhkan  jaminan  pasokan energi listrik untuk kegiatan operasionalnya,  terutama  pada  waktu situasi  penting  seperti  saat  ujian  nasional. Mendasari  hal  tersebut  tulisan  ini  akan membahas  tentang  contoh  perencanaan pembangunan  PLTS hybrid di  Pondok Pesantren  Al-Anwar  4  Serang,  Kabupaten Rembang,  Provinsi  Jawa  Tengah  yang memiliki  sistem  penyimpanan  energi, sehingga  PLTS  dapat  digunakan  pada malam hari atau saat cuaca mendung [11] .

## 2. METODOLOGI
Studi perencanaan PLTS ini dilaksanakan  melalui  beberapa  tahapan, yaitu:  studi  pustaka,  observasi  lapangan dan pengolahan data.
2. 1. Studi Pustaka Metode ini digunakan untuk mengetahui  secara  mendalam  tentang objek studi melalui pengamatan dan kajian terhadap  dokumen  teknis,  catatan,  laporan dan data lain yang telah didokumentasikan.
2. 2. Observasi Lapangan Metode ini dilakukan untuk mengumpulkan  data  dan  informasi  secara langsung  di  lapangan  melalui  pengamatan dan  pengukuran  ke  lokasi.  Kegiatan pengukuran di lapangan meliputi pengukuran  intensitas  cahaya,  pengukuran luasan  area  dan  pencatatan  titik  koordinat, Adapun  alat  kerja  yang  dibutuhkan  dalam observasi lapangan tercantum pada tabel 1.
Tabel 1. Alat Kerja
No. Nama Alat Fungsi Kapasitas 1.  Lux Meter Mengukur intensitas cahaya 0 s/d999 lux 2.  Meteran Mengukur luasan area 0 s/d999me ter
3. Handheld GPS Mengambil titik koordinasi lokasi - 4.  Kamera Mendokument asikan kondisi lapangan wide angle, auto focus

## 2. 3. Pengolahan Data
Metode ini dilakukan dengan
mengolah  data  hasil  pengukuran  di lapangan  untuk  menghitung  potensi  energi yang  dapat  dihasilkan  oleh  PLTS  melalui simulasi  menggunakan software PV*SOL 6.43. Software PV*SOL  adalah  aplikasi untuk  menghitung  kapasitas  modul  surya sesuai data lokasi penelitian dan spesifikasi konstruksi modul surya [12] .
Analisis  spasial  untuk  mendapatkan gambaran  calon  lokasi  pemasangan  PLTS dilakukan  melalui  survei  lapangan  dan analisis  citra  melalui software Google Earth. Pekerjaan studio dilanjutkan dengan pembuatan gambar desain PLTS menggunakan software AutoCAD  dan analisis  struktur  penopang  modul  surya dengan bantuan software SAP2000.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pondok Pesantren Al-Anwar 4
berlokasi  di  Desa  Kalipang,  Kecamatan Sarang, Kabupaten Rembang, Provinsi Jawa Tengah,  tepatnya  berada  pada  koordinat 6.732363 LS dan 111.656611 BT.
Gambar 1. Lokasi Pondok Pesantren Al- Anwar 4 Berdasarkan Satelit Google Maps
Lokasi studi terletak di areal persawahan  yang  jauh  dari  bangunan bertingkat  dan  posisi  lahan  berada  pada
elevasi  yang  cukup  tinggi,  sehingga  bebas dari bayangan objek sekitar. Hasil pemetaan posisi bangunan yang ada di area studi dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Pemetaan Posisi Bangunan Pondok Pesantren Al-Anwar 4

## 3.1. Analisis  Kondisi  dan  Ketersediaan Lokasi Pembangunan PLTS
Hasil  pengkuran  intensitas  cahaya matahari  yang  diperoleh  pada  saat  survei adalah  sebesar  911  lux.  Besarnya  hasil pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  di atas  800  lux  menunjukkan  lokasi  tersebut ideal untuk dipasang sistem.
Berdasarkan  hasil  survei,  lokasi  di pondok  pesantren  yang  memiliki  potensi untuk  dibangun  PLTS  berada  di  depan gedung  ruang  kelas  yang  terletak  di  sisi jalan pintu masuk utama. Adapun pertimbangan  pemilihan  lokasi  tersebut adalah sebagai berikut:
1) Permukaan tanah yang sudah rata;
2) Dijadikan  sebagai  sarana  sosialisasi pemanfataan EBT, karena penempatan PLTS  di  sisi  pintu  masuk  utama mudah  dilihat  oleh  pengunjung  dan masyarakat;
3) Pembuatan  PLTS  di  depan  gedung kelas  utama  dengan  desain  berbentuk kanopi  dimanfaatkan  sebagai  tempat kegiatan  santri  dan  penutup  lahan parkir  agar  tidak  terpapar  matahari langsung;
4) Atap gedung eksisting tidak
direkomendasikan
terkait
pengembangan pondok pesantren, sehingga  dapat  dibongkar  sewaktu- waktu  untuk  penambahan  jumlah lantai bangunan.
Gambar 3. Potensi Area Pemasangan PLTS di Pondok Pesantren Al-Anwar 4
Berdasarkan hasil pengukuran, luasan area yang tersedia adalah sebesar 80 m 2 ,  dengan  sisi  panjang  16  m  dan  lebar  5 m. Ilustrasi posisi potensi area pembangunan  PLTS  ditunjukkan  pada gambar 4.
Gambar 4. Ilustrasi Posisi Potensi Area Pembangunan PLTS
Dalam  rangka  kemanan,  pada  desain PLTS ini dibuat frame dengan ketebalan 50 cm  dari  masing-masing  sisi  terluar array , sehingga  sisa  area  untuk  pemasangan modul  surya  adalah  15  m  x  4  m.  Jenis modul surya yang digunakan adalah ukuran standar  untuk  tipe  340  Wp  yang  memiliki dimensi  1.960  mm  x  990  mm,  sehingga untuk  menghitung  jumlah  modul  surya yang  dapat  dipasang  pada  area  tersebut dapat menggunakan persamaan (1) berikut:
mo  l    y p p mo  l x l l mo  l (1)
mo  l    y m m x m m mo  l    y       mo  l Keterangan : N modul surya   = Jumlah modul surya p area = Panjang area yang tersedia p modul = Panjang modul surya l area = Lebar area yang tersedia l modul = Lebar modul surya Berdasarkan  jumlah  modul  surya yang  diperoleh  dari  perhitungan  di  atas, dapat dilakukan kalkulasi terhadap kapasitas maksimum pembangkit menggunakan persamaan (2) berikut: mo  l x   m x mo  l (2) mo  l x      p p      k p Keterangan : Peak Power = Kapasitas daya maksimum PLTS N modul = Jumlah modul surya P max modul = Daya maksimum dari modul surya yang digunakan Sedangkan untuk
menentukan potensi  hasil  energi  per  hari  yang dihasilkan  (E)  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan (3) berikut:
x (3) k p x   jam k p Keterangan : E = Potensi hasil energi per hari Peak  Power =  Kapasitas  daya  maksimum PLTS rooftop Peak Sun Hour = Lama penyinaran efektif matahari rata-rata (4 jam per hari)
Berdasarkan hasil perhitungan dengan  menggunakan  persamaan  (3)  di atas, didapat potensi energi maksimal yang dapat  dihasilkan  oleh  PLTS  terpasang adalah sebesar 40,8 kWh per hari.

## 3.2. Perancangan Sistem PLTS
Perancangan  sistem  PLTS  diawali dengan  menentukan  topologi  sistem  PLTS yang cocok, dilanjutkan dengan pembuatan layout pemasangan  PLTS  dan  penentuan komponen pendukung sistem PLTS.
1) Topologi Sistem PLTS Topologi  sistem  PLTS  yang  cocok dipasang  di  area  Pondok  Pesantren  Al- Anwar  4  adalah  topologi  PLTS hybrid . Dengan  sistem  PLTS hybrid ini,  energi yang  dihasilkan  oleh  modul  surya  dapat langsung  dikonsumsi  oleh  beban  listrik yang  terhubung  ke  sistem  PLTS.  Apabila energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  sistem PLTS  berlebih,  maka  akan  disimpan  ke dalam  baterai.  Sebaliknya,  apabila  sistem PLTS tidak menghasilkan energi listrik dan energi  di  baterai  sudah  habis,  maka  sistem PLTS  masih  dapat  mengeluarkan  listrik dengan dukungan dari jaringan listrik PLN yang tersedia. Secara sederhana, gambaran dari  topologi  pemasangan  sistem  PLTS hybrid ini ditunjukkan pada gambar 5
Array modul surya yang terpasang di atap/kanopi  dihubungkan  ke  inverter  yang berfungsi  melakukan  konversi  energi  dari modul  surya  untuk  diteruskan  ke output sistem  PLTS  dan  mengatur  pengisian energi ke baterai. Inverter mengubah energi listrik DC ( Direct Current ) yang dihasilkan modul  surya  atau  yang  tersimpan  pada baterai  menjadi  listrik  AC  ( Alternate
Current ) 3-phase dan langsung dihubungkan  ke  PDB  ( Power  Distribution Box ).  Melalui  PDB,  keluaran  arus  listrik yang  didistribusikan  akan  dikonsumsi  oleh peralatan  listrik.  Apabila  konsumsi  listrik lebih  besar  dari  produksi  energi  listrik sistem  PLTS,  maka  kekurangan  energi listrik  akan  diambil  dari  PLN  melalui bidirectional  energy  meter .  Sebaliknya, apabila ada kelebihan produksi listrik maka akan disalurkan ke jaringan PLN.
Pada saat  modul surya  menghasilkan energi  listrik,  inverter  akan  mengelola energi  untuk  digunakan  ke  beban  listrik dan  mengisi  baterai,  sedangkan  pada kondisi  modul  surya  tidak  menghasilkan energi  listrik  inverter  akan  menggunakan energi dari baterai untuk memberikan daya pada output sistem  PLTS.  Apabila  energi yang  tersimpan  pada  baterai  melemah  dan mencapai kondisi pemutusan daya ( cut off ) dan modul surya tidak menghasilkan energi listrik,  maka  secara  otomatis  sitem  PLTS akan  melakukan  penggantian  sumber  daya menggunakan  energi  listrik  PLN  menuju output sistem  PLTS  untuk  selanjutnya digunakan ke beban listrik.
2) Layout Pemasangan PLTS Rekomendasi  desain  yang  optimal untuk dibangun pada lokasi tersebut adalah PLTS  yang  dipasang  membentuk  kanopi dengan menggunakan total 30 buah modul surya dengan estimasi kapasitas pembangkitan  listrik  hingga  10,2  kWp, serta  dilengkapi  dengan  sistem backup baterai,  rumah  daya,  dan  penangkal  petir. Penggunaan baterai untuk antisipasi ketidakstabilan jaringan listrik dan
kebutuhan backup beban  listrik  pada  area- area  vital.  Pembangunan  rumah  daya bertujuan  untuk  menyimpan  baterai  dan
perlengkapan  kelistrikan  pendukungnya karena  bangunan  pondok  pesantren  yang ada  saat  ini  belum  menyediakan  ruangan kelistrikan.  Desain  juga  dilengkapi  dengan penangkal  petir  dengan  tujuan  untuk melindungi  sistem  PLTS  dari  sambaran petir.  Ilustrasi layout pemasangan  PLTS hybrid di area Pondok Pesantren Al-Anwar 4  berdasarkan  desain  optimal yang direkomendasikan ditunjukkan gambar 6.
Gambar 6. Ilustrasi Layout Pemasangan
PLTS Hybrid
3) Komponen Pendukung Sistem PLTS
a. Modul Surya
Dalam  perancangan  ini  digunakan modul  surya  yang  mudah  ditemukan  di pasaran, memiliki garansi pabrikan minimal 20 tahun untuk degradasi output < 20%,  efisiensi  minimum  17%,  diproduksi lokal  di  Indonesia  dengan  komposisi TKDN  di  atas  40%,  bersertifikat  SNI  dan jaminan  garansi  produk  minimal  5  tahun. Modul  surya  yang  dipilih  adalah  produksi JSKYE  (Sky  Energy)  tipe  ST72M340 dengan  daya  340  Wp,  dengan  spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 2. Rincian Spesifikasi Teknis Modul
Surya Produsen JSKYE(SkyEnergy) Tipe ST72M340 Maximum Power (Wp) 340 Cell Type Monocrystalline Jumlah cell 72 Voc (V) 45.6
Vmp (V) 38.8 Isc (A) 9.3 Imp (A) 8.8 Efficiency (%) 17.61 Dimension (mm) 1950x990x45 Weight (kg) 25.8 b. Sistem Konversi Energi (Inverter)
Dalam  perancangan  ini  digunakan sistem  konversi  energi  (inverter)  yang mudah  ditemukan  di  pasaran,  bersertifikat SNI,  multi  MPPT  ( Maximum  Power  Point Tracking ),  memiliki  fungsi  grid  PLN  dan sistem  penyimpanan  energi.  Inverter  yang dipilih  adalah  merk  Sofarsolar  tipe SOFARSOLARHYD 6000-ES dengan
daya 8 kW, dengan spesifikasi sebagaimana dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Rincian Spesifikasi Teknis Inverter Merek Sofarsolar Tipe SOFARSOLAR HYD 6000-ES Effisiensi MPPT Efficiency 99,9 % European Efficiency 97,5 % Input (PV side) Max. DC Usable Power 7980 W Max. Input Voltage (V) 600 Max. Current per MPPT 12 A / 12A Max. Short Circuit Current per MPPT 15A / 15A Min. Operating Voltage / Start Input Voltage 120 V Full Power MPPT Voltage Range 300V – 520V MPPT Operating Voltage Range 90-580V Rated Input Voltage 360V Number of MPP Trackers 2
Output AC (Grid Side) Rated AC Active Power (W) 6000 Max. AC Apparent Power (VA) 6000 Rated Output Voltage (V) 180 ~ 276 Rated AC Grid Frequency 44-55Hz / 54- 66Hz Max. Output Current (A) 27,3 Max. Total Harmonic Distortion (%) <3 Output AC (Emergency Power Supply) EPS Rated Power 3000 VA EPS Rated Current 13 A
c. Sistem Penyimpanan Energi (Baterai) Dalam  perancangan  ini  digunakan sistem  penyimpanan  energi  jenis  baterai lithium ,  tegangan  nominal  baterai  dengan kisaran  48  Volt  dan  memiliki  garansi produk minimal 1 (satu) tahun.
d. Panel Distribusi dan Proteksi AC Dalam perancangan ini panel distribusi
dan  proteksi  AC  menggunakan  MCB ( Miniature Circuit Breaker ) dan SPD ( Surge Protection Device ), dilengkapi dengan saklar utama/pemisah, pembatas arus MCB, terminal dan busbar dengan tegangan system
: 380 - 400 VAC, 50 Hz, 3 Fasa.
e. Panel Diskoneksi dan Proteksi Dalam perancangan ini panel diskoneksi  dan  proteksi  DC  menggunakan MCB ( Miniature Circuit Breaker ) dan SPD ( Surge Protection Device ) berbahan
polycarbonate .
f. Kabel
Dalam  perancangan  ini  dibutuhkan  3
(tiga)  jenis  kabel  yaitu:  kabel  modul  surya minimum  1000VDC  dibungkus  insulasi dengan tipe XLPO, kabel baterai menggunakan  jenis  kabel  DC  dengan  tipe NYAF  dan  kabel  listrik  AC  menggunakan jenis kabel AC dengan tipe NYA dan AAAC.
g. Rumah Daya
Dalam perancangan ini, untuk pembangunan  rumah  daya  menggunakan material  standar  yang  biasa  dipakai,
dengan spesifikasi sebagai berikut:
- Bahan polyurethane , atap menggunakan zinc aluminium atau zincalume .
- Pondasi  menggunakan  batu  kali/setara berbentuk sloof ,  lantai  dibuat  dari  cor beton  bertulang finishing plur dan dipasang keramik.
h. Sistem Monitoring Terintegrasi Dalam  perancangan  ini  digunakan sistem  monitoring  terintegrasi  dengan kriteria sebagai berikut:
- Kompatibel  dengan  perangkat  inverter yang digunakan dalam Sistem PLTS.
- Memiliki user interface untuk menampilkan informasi kelistrikan sistem PLTS.
- Memiliki  standar interface protokol komunikasi data industri minimal SNMP/RS-232/RS- 485/TCP/IP.
- Menggunakan penyimpanan Flash
Memory Redundant Backup .
i. Sistem Grounding dan Penangkal Petir Dalam  perancangan  ini  digunakan sistem  penangkal  petir  aktif  yang  dapat melindungi area sekitar pemasangan PLTS.

## 3.3. Pemasangan Sistem PLTS
Pemasangan  sistem  PLTS  diawali dengan  pembuatan Single  Line  Diagram (SLD),  dilanjutkan  dengan  pemasangan modul  surya,  peletakkan  komponen  PLTS dan pengkabelan komponen PLTS.
1) Single Line Diagram (SLD) Single Line Diagram (SLD)
merupakan  sebuah  diagram  listrik  yang merepresentasikan komponen instalasi listrik  dan  bagaimana  komponen  tersebut saling  berhubungan  untuk  menunjukkan interkoneksi antar komponen dalam rangka pengoptimalan jaringan listrik [13] .
Gambar 7. SLD PLTS Hybrid Pondok Pesantren Al-Anwar 4
Berdasarkan gambar SLD tersebut di atas,,  dapat  dilakukan  sketsa  peletakkan komponen  PLTS  berdasarkan  kelompok komponen instalasi kelistrikannya sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 8.
Gambar 8. Sketsa Peletakkan Komponen
PLTS Hybrid Pondok Pesantren Al-Anwar 4
2) Pemasangan Modul Surya Modul surya dipasang di atas kanopi berukuran  16  m  x  5  m  dengan  kemiringan 10° menggunakan rail dan tiang penyangga setinggi  3  m.  Desain  kanopi  dan  tiang penyangga yang digunakan untuk meletakkan modul surya dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Kanopi Penyangga Modul Surya
Kriteria  ukuran  dan  material  dari desain  kanopi  yang  ditunjukkan  pada gambar  tersebut  di  atas  adalah  sebagai berikut:
- Reng  kanopi  menggunakan  besi hollow ukuran  40  mm  x  40  mm  sebagai dudukan  dari  atap  kanopi zincalume .
Dipasang  secara  vertikal  dengan  jarak pemasangan  1  m  antar  reng  nya.  Di
bagian  ujung  ujung  vertical  besi hollow dipasang hollow secara horizontal. Reng ditopang oleh gording .
- Gording menggunakan baja WF 100x50 yang  dipasang  secara  horizontal  pada kemiringan  10°  di  atas  kuda-kuda dengan  jumlah  total  5  batang  berjarak 0,85  m  satu  sama  lain  yang  menjadi tumpuan dari reng.
- Kuda-kuda mengunakan baja WF
200x100  yang  di  pasang  secara  vertikal pada  kemiringan  10°  di  atas  tiang struktur  utama  dengan  jumlah  total  3 batang sebagai tumpuan dari gording .
- Tiang struktur utama menggunakan baja WF  200x100  yang  menjadi  pengikat antara  pondasi  dengan  struktur  lainnya. Terdapat  6  batang  baja  WF  200x100 yang dipasang dengan jarak horizontal 6 m dan jarak vertikal 2 m.
- Pondasi  beton  bertulang  terdiri  dari Pondasi  beton  bertulang  terdiri  dari  6 buah pondasi footplat ukuran 0.8x0.8 m tebal  25  cm  dengan  6  buah  pedestal berukuran  15  mm  x  30  mm  yang merupakan  beton  bertulang  terletak  di bawah  setiap  tiang  struktur  utama  WF 200x100  yang  dipasang  dengan  jarak horizontal  6  m  dan  jarak  vertikal  2  m. Dikelilingi dengan sloof beton bertulang berukuran 15 mm x 30 mm.
Struktur kanopi sebagaimana tersebut di  atas,  telah  dianalisis  melalui  simulasi menggunakan software SAP2000.  Dari berbagai  kombinasi  pembebanan,  hasil analisis  menunjukan  tidak  ada  batang  yang melebihi tegangan ijin (nilai tegangan < 1 ), sehingga struktur dinyatakan aman terhadap berbagai kombinasi pembebanan.
Gambar 10. Hasil Simulasi Kombinasi Pembebanan Kanopi
Modul  surya  yang  dipasang  di  atap kanopi  terdiri  dari  6  buah array ,  dimana satu array terdiri  dari  5  buah  modul  surya dengan  jarak  antara rail modul  surya adalah  selebar  1  m. Layout pemasangan dari sebuah array modul surya ditunjukkan pada gambar 11.
Gambar 11. Layout PV Rail dan Support
3) Peletakkan Komponen PLTS
Peletakkan komponen kelistrikan sistem  PLTS  selain  modul  surya,  seperti sistem  konversi  energi,  sistem  monitoring terintegrasi,  sistem  penyimpanan  energi  dan panel  proteksi  pada  desain  PLTS hybrid ini ditempatkan  di  dalam  rumah  daya.  Rumah daya dibangun dengan ukuran 3 m x 2 m dan tinggi 2,7 m serta dilengkapi dengan ventilasi udara  dan  pintu  untuk  akses  keluar  masuk. Rumah  daya  juga  dilengkapi  dengan  kipas ( exhaust  fan )  yang  dioperasikan  secara otomatis  oleh thermostat dan standing mounting bracke t untuk meletakkan komponen  pendukung  PLTS.  Sketsa  rumah daya  dan  penempatan  komponen  PLTS ditunjukkan pada gambar 12.
Gambar 12. Rumah Daya dan Peletakkan Komponen PLTS Hybrid
4) Pengkabelan Komponen PLTS
Pengkabelan  dalam  sistem  PLTS dibagi menjadi pengkabelan jaringan listrik DC  dan  pengkabelan  jaringan  listrik  AC. Pada  pengkabelan  jaringan  listrik  DC, dimulai  dengan  menghubungkan  masing- masing  modul  yang  telah  dipasang  di  atap kanopi.
Gambar 13 menunjukkan pemasangan  kabel  modul  surya  dalam sebuah array .  Seluruh  modul  surya  dalam satu array dihubungkan secara seri.
Gambar 13. Pengkabelan Array Modul Surya
Selanjutnya  kabel  dari array modul surya dihubungkan ke jaringan kabel DC di dalam  rumah  daya.  Di  dalam  rumah  daya, jalur  kabel  DC  menghubungkan output array modul  surya  dengan  modul  surya disconnection  box ,  sistem  konversi  energi dan  sistem  penyimpanan  energi.  Sketsa desain  pengkabelan  di  dalam  rumah  daya ditunjukkan pada gambar 14.
Gambar 14. Sketsa Pengkabelan di Dalam Rumah Daya
Pada  jalur  pengkabelan  AC,  jalur kabel  menghubungkan  listrik  AC  hasil konversi  ke  panel  distribusi  dan  proteksi AC  agar  tersambung  ke  jaringan  listrik  di dalam pondok pesantren.
Sketsa pengkabelan jalur kabel DC dan jalur kabel AC  dari array modul  surya  hingga  ke
dalam  jaringan  listrik  pondok  pesantren ditunjukkan pada gambar 15.
Gambar 15. Sketas Jalur Pengkabelan PLTS Hybrid
Dari hasil uraian di atas, rekomendasi desain  PLTS hybrid di  Pondok  Pesantren Al-Anwar  4  dapat  dilihat  pada  gambar  16 berikut:
Gambar 16. Desain PLTS Hybrid di Pondok Pesantren Al-Anwar 4

## 3.4. Potensi Hasil Energi Per Hari
Berdasarkan konfigurasi pemasangan optimal, dapat diperoleh perhitungan kapasitas  PLTS  optimal  dan  energi  yang dihasilkan  per  hari  dengan  catatan  seluruh array modul  surya  menghasilkan  energi listrik secara maksimal, seperti ditunjukkan pada tabel 4 berikut:
Tabel 4. Kapasitas Pembangkit PLTS dan Energi yang Dihasilkan Per Hari Jumlah PV Konfigurasi (seri)  Jumlah String Modul(Wp) 30 5 6 340 Total PV Modul 30 Total Daya PV (Wp) 10.200 Total Energi PV* (Wh) *) Lamanya penyinaran efektif matahari = 4jam 40.800
Perhitungan kapasitas juga dilakukan dengan  menggunakan  aplikasi  PV*SOL 6.43.  Hasil  simulasi  aplikasi  PV*SOL dengan  menggunakan  data  luasan  area, kemiringan  ( tilt ),  orientasi  ( azimuth ), koordinat  lokasi,  jenis  dan  tipe  modul surya  dan  inverter  serta  konfigurasi pengkabelan  modul  surya  adalah  sebagai berikut:
Berdasarkan  hasil  simulasi  PV*SOL pada  gambar  17,  sistem  PLTS  dapat menghasilkan  energi  listrik  hingga  14.052 kWh  per  tahun  atau  setara  dengan  38,49 kWh  per  hari  dengan performance  ratio sebesar 81,9%. Apabila disesuaikan dengan  Peraturan  Menteri  ESDM  Nomor 28  Tahun  2016  tentang  Tarif  Tenaga Listrik  yang  Disediakan  oleh  PT.  PLN (Persero), dimana untuk pelanggan golongan S2 berkapasitas di atas 2200 VA ditetapkan  tarif  dasar  listrik  per  kWh adalah sebesar Rp. 900,- [14] , maka potensi besarnya  penghematan  biaya  listrik  yang dirasakan oleh pengelola Pondok Pesantren Al-Anwar  4  dalam  1  (satu)  tahun  dapat mencapai  sebesar  Rp.  12.646.800,-  atau setara dengan Rp. 1.053.900,- per bulan.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1. Kesimpulan
Dari hasil studi perencanaan pembangunan  PLTS hybrid di  Pondok Pesantren  Al-Anwar  4  Serang,  Kabupaten Rembang,  Provinsi  Jawa  Tengah,  dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1) Rekomendasi  desain  PLTS  yang dibangun  pada  area  seluas  80  m 2 adalah  sistem  PLTS hybrid yang dipasang  membentuk  kanopi  dengan modul  surya  berkapasitas  340  Wp sebanyak  30  buah  dengan  total kapasitas  10,2  kWp,  serta  dilengkapi dengan sistem backup baterai, rumah daya, dan penangkal petir.
2) Berdasarkan
hasil simulasi
menggunakan software PV*SOL, sistem  PLTS hybrid di  Pondok Pesantren Al-Anwar
4 dapat menghasilkan  energi  listrik  hingga 38,49  kWh  per  hari  atau  setara dengan  14.052  kWh  per  tahun dengan performance  ratio sebesar 81,9%.
3) Potensi  penghematan  biaya  listrik yang dirasakan oleh pengelola pondok pesantren  dalam  1  (satu)  tahun  dapat mencapai  sebesar  Rp.  12.646.800,- atau setara dengan Rp. 1.053.900,- per bulan.

## 4.2. Saran
Sebagai  saran  dan  tindak  lanjut untuk  studi  selanjutnya  dapat  dilakukan hal-hal sebagai berikut:
1) Diperlukan  studi  kestabilan  penetrasi listrik  PLTS  ke  jaringan  listrik terpasang, dengan pertimbangan faktor profil daya, spesifikasi komponen kelistrikan dan pembagian beban listrik di Pondok Pesantren Al- Anwar  4  untuk  akses  injeksi  listrik dari PLTS hybrid .
2) Pondok Pesantren Al-Anwar 4
memiliki  ketersediaan  lahan  yang cukup luas, sehingga masih memungkinkan untuk dilakukan penambahan  kapasitas  PLTS hybrid di kemudian hari.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada bapak Dr. Ir. Sujarwanto  Dwiatmoko,  M.Si.,  selaku Kepala  Dinas  ESDM  Provinsi  Jawa Tengah,  Kepala  Cabang  Dinas  ESDM Wilayah Kendeng Selatan, rekan-rekan di Dinas  ESDM  Provinsi  Jawa  Tengah  dan Pengelola  Pondok  Pesantren  Al-Anwar  4 Serang  atas  bantuan  dan  masukan  dalam penyelesaian  tulisan  ini.  Penulis  juga mengucapkan  terima  kasih  untuk  Sdr. Yudhi  Towira  yang  telah  memberikan asistensi  dan  saran  perbaikan  dalam pengolahan data dalam penulisan ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Republik  Indonesia.  2014.  Peraturan Pemerintah  Nomor  79  Tahun 2014  tentang  Kebijakan  Energi Nasional.
Republik  Indonesia.  2017.  Peraturan
Presiden  Nomor  22  Tahun  2017 tentang  Rencana  Umum  Energi
Nasional. Dewan Energi Nasional. 2021. “   k mb ng n ny   n n
RUED  Provinsi  3     ovin i” (tanggal  19  Maret  2021)  diakses melalui : https://den.go.id/index.php/dinam
ispage/index/863-perkembangan- penyusunan-rued-provinsi-34- provinsi.html (diakses pada tanggal 17 Mei 2021).
Pemerintah  Provinsi  Jawa  Tengah.  2018. Peraturan  Daerah  Provinsi  Jawa Tengah  Nomor  12  Tahun  2018 tentang  Rencana  Umum  Energi Daerah Provinsi Jawa Tengah. tiwi   F          “G nj  :  R  li   i   BT J t ng              n“   t ngg l Februari  2021)  diakses  melalui  : https://www.republika.co.id/berita
/qomah3457/ganjar-realisasi-ebt- jateng-1189-persen  (diakses  pada tanggal 17 Mei 2021). Direktorat Jenderal Energi Baru, Terbarukan dan Konservasi Energi  -  Kementerian  Energi  dan Sumber  Daya  Mineral.  2020. Buku Rencana Strategis (Renstra) Direktorat  Jenderal  Energi  Baru Terbarukan dan Konservasi Energi (Ditjen EBTKE) Kementerian  Energi  dan  Sumber Daya Mineral Tahun 2020-2024. Iskandar,  H.  R.  2020.  Pemodelan  dan Desain Pembangkit Listrik Tenaga  Surya  Atap  Gedung Disnakertrans Kabupaten Bandung  Barat. EPSILON  : Journal of Electrical Engineering and Information Technology, Vol. 18, No. 2, Agustus 2020: 56-65. Sy f ’i   I      7    on ok      nt  n:
Lembaga Pendidikan Pembentukan Karakter. Al- Tadzkiyyah:  Jurnal  Pendidikan Islam , Vol. 8, No. 1, 2017: 61-82.
Artiningrum,  T.,  Havianto,  J.  2019.
Meningkatkan Peran Energi Bersih  Lewat  Pemanfaatan  Sinar
Matahari. Geoplanart , Vol. 2, No. 2, 2019: 100-115.
Diantari,  R.  A.,  Erlina,  Widyastuti,  C. 2017.  Studi  Penyimpanan  Energi Pada Baterai PLTS. Jurnal Energi
& Kelistrikan , Vol. 9, No. 2, Juni-
Desember 2017: 120-125.
Duka,  E.  T.  A.,  Setiawan,  I.  N.,  Weking,
A. I. 2018. Perencanaan
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Hybrid Pada  Area  Parkir  Gedung Dinas  Cipta  Karya,  Dinas  Bina Marga  dan  Pengairan  Kabupaten Badung. E-Journal  SPEKTRUM, Vol.  5,  No.  2,  Desember  2018: 67-73.
Sumbung, F. H., Letsoin, Y., Hardiantono, D. 2016. Penentuan Kapasitas dan Karakteristik  Modul  PV  pada Perencanaan  Pembangunan  PLTS Komunal di Distrik Okaba. Jurnal Ilmiah  Mustek  Anim  Ha ,  Vol.  5,
No. 2, Agustus 2016: 181-195.
Hussain, A., Aslam, M., Arif, S. M. 2018.
A  standards-based  approach  for Auto-drawing single line diagram of  multivendor  smart  distribution systems. Electrical  Power  and Energy  Systems 96,  2018:  357-
367.
Republik  Indonesia.  2016.  Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya
Mineral  Nomor  28  Tahun  2016 tentang Tarif Tenaga Listrik yang Disediakan oleh PT. PLN (Persero).