Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135

## Optimalisasi Pemanfaatan Grid Connected Rooftop Solar Photovoltaic (SPV) Sebagai Pengembangan Green Energy System di Gedung A Fakultas Teknik Universitas Semarang

## Harmini¹, Titik Nurhayati²
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Semarang¹ Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Semarang² *harmini@usm.ac.id¹, titiknur@usm.ac.id²

## ABSTRACT
Faculty of Engineering, University of Semarang has the potential to install a Grid Connected solar photovoltaic (SPV) rooftop. This SPV is capable of producing electrical energy from solar energy sources. The energy produced by the Grid Connected SPV system can be used to meet electricity needs during the day. The fulfillment of electrical energy can be divided from PLN and Rooftop SPV energy. The use of SPV  rooftops  has  several  advantages,  namely  the  maximum  utilization  of  solar  energy  and  minimizing  obstructions.  Grid  Connected Rooftop SPV system design needs to be done to optimize the use of solar energy as a green energy system development. This optimization can be used to predict how much power or energy can be produced. The power and energy generated by the grid connected  rooftop SPV are  calculated  based  on  meteorological  data  of  solar  radiation  and  temperature  of  the  Semarang  City  BMKG  in  2019  as  well  as  the dimensions of the building roof area. This study was validated using the PVSYS 6.8.1 software. The results showed that the power and energy requirements were 103.87 KW and 1371.74 KWh. The dimensions of the roof of the building are 441 m 2 . The roof of the building can accommodate 356 units of SPV modules with a total power and energy of 85,119  KW and 658.6 KWh. Utilization of the SPV grid connected rooftop is able to supply energy needs of 81.9% of the total electrical energy . Another power loads supplied by PLN sources is 31.8%
Keywords : Grid Connected System, Green Energy, Rooftop SP, Fakultas Teknik Universitas Semarang.

## INTISARI
Gedung Fakultas Teknik Universitas Semarang berpotensi untuk dilakukan pemasangan Grid Connected rooftop solar photovoltaic (SPV). SPV ini mampu  menghasilkan energi listrik dari sumber energi matahari.  Energi yang dihasilkan oleh system Grid Connected SPV dapat digunakan  untuk  mencukupi  kebutuhan  listrik  pada  siang  hari.  Pemenuhan  energi  listrik  dapat  dibagi  dari  energi  PLN  dan Rooftop SPV. Pemanfaatan Grid  Connected rooftop SPV  mempunyai  beberapa  keunggulan  yaitu  pemanfaatan  energi  matahari  lebih  maksimal  dan meminimalisir  penghalang. Grid  Connected Rooftop SPV  lebih  mudah  untuk  diintegrasikan  dengan  sistem  kelistrikan  yang  sudah  ada. Perancangan system Grid Connected Rooftop SPV perlu dilakukan untuk mengoptimalisasi pemanfaatan energi matahari sebagai salah satu pengembangan green energy system . Optimalisasi ini dapat digunakan untuk memprediksi berapa daya atau energy yang mampu dihasilkan. Daya dan energy yang dihasilkan oleh grid connected rooftop SPV dihitung berdasarkan data meteorologi radiasi matahari dan temperature BMKG Kota Semarang tahun 2019 serta dimensi luas atap Gedung. Penelitian ini divalidasi dengan menggunakan software PVSYS 6.8.1. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa kebutuhan daya dan energi sebesar 103.87 KW dan 1371.74 KWh. Dimensi  atap gedung sebesar 441 m 2 . Atap gedung mampu menampung jumlah modul SPV sebanyak 356 Unit dengan total daya dan energi sebesar 85,119 KW dan 658.6 KWh. Pemanfaatan grid  connected  rooftop  SPV ini  mampu  mensupply  kebutuhan  energi  sebesar  68,2%  dari  total  kebutuhan  energi  listrik  pada gedung Fakultas Teknik .  Kebutuhan beban daya yang lain di supply oleh sumber PLN sebesar 31,8%
Kata kunci: Grid Connected System, Green Energy, Rooftop SPV , Fakultas Teknik Universitas Semarang

## I. PENDAHULUAN
Salah  satu  rencana  pemerintah  pada  tahun  2020 dalam  pengembangan  energi  baru  terbarukan  adalah pembangunan  PLTS  (Pembangkit  Listrik  Tenaga
Surya). Secara geografis Jawa Tengah berada di daerah khatulistiwa  yang  terletak  pada  10 o LS,  dengan intensitas penyinaran matahari 3.5 KWh/m2/hari – 4.67 KWh/m2/hari, sehingga  hampir  diseluruh  daerah  bisa
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Optimalisasi Pemanfaatan Grid Connected …(Harmini, dkk.)
di  bangun  PLTS  atau  Solar  Photovoltaic  (SPV)[1]. Pembangunan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya (PLTS) dalam skala besar masih memiliki keterbatasan seperti keterbatasan tersedianya lahan yang tidak jauh dengan pusat beban atau konsumen. Salah satu solusi untuk mengatasi permasalahan ini adalah membangun PLTS dengan memanfaatkan bangunan seperti bagian atap gedung ( rooftop ). Sistem pembangunan SPV pada rooftop merupakan  pembangkit  listrik  yang  dapat terkoneksi  dengan  jaringan  PLN  atau  grid  connected maupun dimanfaatkan langsung pada gedung tersebut [2] . Ketersediaan lahan pada atap sebuah gedung dapat digunakan  untuk  membangkitkan  energi  matahari melalui  modul  panel  surya  untuk  didistribusikan  dan ditransmisikan  melalui  jaringan  grid [1][3] .  Panel  SPV mengkonversikan  secara  langsung  radiasi  matahari menjadi  energi  listrik.  Grid  connected  selalu dikoneksikan  dengan  jaringan  listrik  umum  dengan menggunakan  inverter  karena  energi  yang  dihasilkan oleh  panel  SPV  adalah  tegangan  DC [4][5] .  Gedung  – gedung yang ada di Lingkungan Universitas Semarang (USM)  dapat  dimanfaatkan  untuk  pemasangan  grid connected Rooftop SPV.  Salah  satu  gedung  yang menjadi  objek  penelitian  ini  adalah  Gedung  Fakultas Teknik  USM.  Universitas  Semarang  memiliki langganan  daya  PLN  sebesar    100-500  KW  dan Gedung Fakultas Teknik menggunakan lebih dari 20% dari  total  langganan  dengan  konsumsi  energi  listrik sebesar 100.5 KW yang digunakan untuk konsumsi AC dan  penerangan  gedung.  Beberapa  hasil  penelitian tentang  sistem  grid  connected  Roof  top  panel  SPV menunjukkan  bahwa  Hasil  estimasi  menunjukkan bahwa atap berbagai blok bangunan dapat menampung 550,8KW  sistem  solar  photovotaic  yang  terhubung dengan  jaringan  dan  dapat  menghasilkan  daya  listrik yang  cukup  untuk  konsumsi  energi  dan  mengurangi konsumsi  energi  dari  pasokan  jaringan  serta mengurangi  ketergantungan  jaringan[3].  Unjuk  kerja rooftop pembangkit  listrik  tenaga  surya  dikantor gurbernur bali 158 KWP menunjukkan bahwa Energi yang dihasilkan hingga saat ini telah mengurangi suplai energi  listrik  dari  PLN [2][6] .  Simulasi  menghasilkan data  energi  total  dalam  satu  tahun  sebesar  249.764 KWh/tahun dengan energi tertinggi terjadi pada bulan Mei  sebesar  24.172  KWh  dan  energi  terendah  terjadi pada bulan Januari sebesar 16.226 KWh[2].
Pada  penelitian  ini  dibuat  sebuah  system  grid connected rooftop SPV  yang  akan  diterapkan  pada
gedung Fakultas Teknik Universitas Semarang. System ini diharapkan dapat menjadi acuan untuk menerapkan pembangkit  listrik  tenaga  surya  di  lingkungan Universitas  Semarang.  Energi  yang  dihasilkan  oleh system  SPV  dapat  digunakan  untuk  mencukupi kebutuhan listrik pada siang hari, sehingga pemenuhan energi listrik dapat dibagi dari PLN dan Rooftop SPV yang  telah  dibangun.  Analisa  pemanfaatan rooftop SPV  perlu  dilakukan  agar  dapat  memprediksi  berapa energi  yang  mampu  dihasilkan.  Hasil  yang  dicapai pada  penelitian  adalah  sebuah  model  sistem  system optimalisasi pemanfaatan grid connected rooftop SPV sebagai  sumber  pembangkit  energi  listrik  alternative dalam memenuhi kebutuhan energi listrik di Indonesia yang ramah lingkungan atau green energy. Parameter yang diamati  adalah nilai radiasi matahari, suhu, daya dan  energi.  Penelitian  ini  penting  untuk  dilakukan karena  Indonesia  khususnya  di  Kota  Semarang memiliki radiasi matahari yang cukup tinggi sehingga dapat  dimanfaatkan  untuk  membangkitkan  energi listrik yang ramah lingkungan.  Selain itu atap Gedung yang  belum  termanfaatkan  dengan  baik  dapat digunakan  untuk  menempatkan  modul  SPV  sehingga sistem pembangkitan energi ini tidak memerlukan area lagi untuk menempatkan modul SPV.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Solar Photovoltaic (SPV)
SPV  terdiri  dari  sejumlah  sel photovoltaic yang saling  terhubung  secara  seri  dan  diproduksi  menjadi sebuah  unit.  Sel-sel  tersebut  berikut  dengan  kawat busbar penghubungnya dilindungi oleh bahan pelapis atau  enkapsulasi  ( encapsulating  material )  yang melindungi  sel-sel  dari  kontak  langsung  dengan lingkungan  dan  kekuatan  mekanik  yang  dapat merusak sel-sel yang tipis. Kinerja kelistrikan modul photovoltaic dicirikan dengan kurva arus-tegangan (I- V)[7][8]. Kurva tersebut menjelaskan operasi arus dan tegangan  modul photovoltaic pada  radiasi  sinar matahari  dan  suhu  tertentu  seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 1[6].
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Gambar 1. Kurva karakteristik SPV
Dalam  menentukan  jumlah  modul photovoltaic maka harus mengetahui luas area array terlebih dahulu yang dihitung dengan persamaan 1[9][10].
t nom P t C t P     …………………….…...(1)
dimana,
P∆t  adalah  Daya  pada  perubahan  temperature (Watt),
Ct    adalah  Koefisien  daya  pada  level  temperatur (%/ o C),
Pnom adalah  Daya nominal modul PV (Watt)
Setelah P∆t diketahui, langkah berikutnya adalah menentukan nilai Pmax t, yaitu besarnya daya keluaran modul photovoltaic pada level temperatur tertentu yang ditunjukkan pada persamaan 2[9][10].
𝑃 𝑚𝑎𝑥𝑡 = 𝑃 𝑛𝑜𝑚 −   𝑃 ∆𝑡 ……………………………....(2) dimana,
Pmaxt adalah  Daya keluaran modul photovoltaic pada level temperatur (Watt),
Pnom adalah Daya nominal modul PV (Watt), P∆t  adalah  Daya  pada  perubahan  temperatur (Watt).
Setelah  Pmax  t  diketahui,  langkah  berikutnya adalah menentukan nilai TCF ( Temperatur Correction Factor ) seperti persamaan 3[9][10].
𝑇𝐶𝐹 = Pmax t Pnom … … … …… … … … … … …… .(3) dimana,
TCF adalah Temperatur Correction Factor ,
Pmax t adalah  Daya keluaran modul photovoltaic pada level temperatur (Watt),
Pnom adalah Daya nominal modul PV (Watt)
Apabila nilai Gav (Intensitas matahari harian), E l (Estimasi energi yang dibangkitkan), ꞃ PV, ꞃ out, TCF, sudah  diketahui  maka  luas  Array  dapat  dihitung menggunakan persamaan 4[9][10].
Luas Array= 1 PV Out E Gav TCF      … … .(4)
dimana,
Luas Array satuannya adalah (m 2 ), El adalah Kebutuhan daya (KWh), Gav adalah Intensitas matahari harian (KW/m 2 ), ꞃ PV adalah Efisiensi modul photovoltaic (%),
ꞃ out  adalah Efisiensi keluaran (%) asumsi 0,98 TCF  adalah Temperatur Correction Factor
Setelah  mengetahui  nilai  parameter  di  atas, selanjutnya adalah menentukan daya yang dibangkitkan dengan menggunakan persamaan 5[9][10].
𝑃 𝑤𝑝 = 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝐴𝑟𝑟𝑎𝑦 𝑥 𝑃𝑆𝐼 𝑥 ꞃ 𝑃𝑉 …………...(5) dimana,
PWp adalah Power Watt Peak (Wp),
PSI adalah Peak Sun Insolation (1000 W/m 2 ), ꞃPV adalah  Efisiensi modul photovoltaic (%).
Selanjutnya menentukan jumlah modul photovoltaic menggunakan persamaan 6[9][10].
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑃𝑉 = 𝑃 𝑊𝑃 𝑃 𝑛𝑜𝑚 ………………….……(6) dimana,
Jumlah modul PV adalah Unit, PWp adalah Power Watt Peak (Wp),
Pnom  adalah  Daya  nominal  modul photovoltaic (Wp).
Perhitungan P out dapat dicari setelah mendapatkan nilai fill  factor,  fill  factor dapat  dicari  dengan menggunakan persamaan 7[9][10].
𝐹𝑖𝑙𝑙 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑖𝑠𝑖𝑎𝑛 = 𝑉 𝑚 𝑥 𝐼 𝑚 𝑉 𝑜𝑐 𝑥 𝐼 𝑠𝑐 … (7)
Dimana,
Vm adalah Tegangan maksimum sel Surya (V), Im adalah Arus maksimum sel Surya (A), Voc adalah Voltage Open Circuit (V), Isc adalah  Short-Circuit Current (A)
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Daya output P out yang  dihasilkan  panel  dengan kapasitas  tertentu  dihitung  dengan  menggunakan persamaan 8[9][10].
Out OC SC P V I FF    ………………………..(8)
dimana,
Voc adalah Voltage Open Circuit (V), Isc adalah Short-Circuit Current (A) dan FF adalah Fill Factor
Energi output dihitung  menggunakan  persamaan 9.
Out Out E P ss   ………………………………(9)
dimana, Eout adalah energi output dan ss adalah lama penyinaran matahari .

## III. METODE PENELITIAN
Metode penelitian dilakukan dengan pengambilan data  radiasi  matahari  dan  temperature,  pengukuran dimensi  atap  Gedung  dan  kebutuhan  daya  Gedung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Model yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  desain  dan simulasi  pemanfaatan Grid  Connected rooftop SPV sebagai  sumber  energi  alternative  pada  gedung Fakultas  Teknik  Universitas  Semarang.  Simulasi system menggunakan PVSYS 6.8.1.
Gambar 2. Alur pengerjaan sistem
Model yang digunakan dalam penelitian ini adalah desain dan simulasi pemanfaatan Grid Connected rooftop SPV  sebagai  sumber  energi  alternative  pada  gedung Fakultas  Teknik  Universitas  Semarang.  Simulasi system  menggunakan  PVSYS  6.8.1  seperti  pada Gambar 3.
Gambar 3. Tampilan PVSYS 6.8.1

## A. Data  Radiasi  dan  Temperatur  Kota  Semarang Tahun 2019
Data-data  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah data radiasi matahari dan data temperatur pada Tahun  2019  yang  didapatkan  dari  BMKG  Kota Semarang, serta data beban untuk penerangan gedung A  Fakultas  Teknik  USM.  Data-data  tersebut  antara lain:
1. Data Radiasi Matahari 2019 di Semarang Pada  Tabel  1  menampilkan  data  besaran  nilai radiasi matahari di Kota Semarang.
Tabel 1. Data Radiasi Matahari Semarang 2019 BULAN RADIASI SEMARANG Cal/cm2/Jam KWh/m2 JANUARI 335 3.91 FEBRUARI 310 3.62 MARET 322 3.76 APRIL 337 3.93 MEI 347 4.05 JUNI 337 3.93 JULI 345 4.03 AGUSTUS 398 4.64 SEPTEMBER 465 5.43 OKTOBER 714 8.33 NOVEMBER 653 7.62 DESEMBER 631 7.36
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
2. Data Temperatur Lingkungan 2019
Tabel 2 menunjukkan data temperatur pada tahun 2019  mulai  dari  temperatur  maksimum  (Tx), temperature minimum (Tn), dan temperature rata – rata (Tavg), lama penyinaran matahari rata-rata (ss).
Tabel 2. Data Temperatur Tahun 2019
BULAN Tn Tx Tavg ss (°C) (°C) (°C) (jam) JANUARI 24.95 30.81 27.62 4.5 FEBRUARI 24.8 31.61 27.9 5.84 MARET 24.79 31.23 27.52 4.91 APRIL 25.54 32.74 26.77 7.01 MEI 24.96 33.45 28.94 8.53 JUNI 23.71 33.52 28.24 8.73 JULI 22.9 33.76 27.74 9.63 AGUSTUS 23.16 34.12 28.02 9.68 SEPTEMBER 23.93 34.98 28.77 9.81 OKTOBER 24.72 35.68 29.79 9.94 NOVEMBER 25.55 34.91 30.09 7.98 DESEMBER 25.04 32.28 28.61 6.04 Rata - Rata 24.50 33.26 28.33 7.72

## B. Data Beban
Kebutuhan  beban  listrik  Gedung  A  Fakultas Teknik  Universitas  Semarang  yang  dihitung  pada penelitian  ini  adalah  beban  yang  hanya  digunakan untuk  penerangan  dan  AC  (Air  Conditioner).  Karena didalam  aktifitas  proses  belajar  mengajar  kebutuhan penerangan  dan  AC  ini  yang  sangat  penting. Berdasarkan pada hasil pengukuran dan data single line diagram sistem kelistrikan Gedung A Fakultas Teknik maka  kebutuhan total daya  dan total energi Gedung A sebesar  103,87  KW  dan  1371,74  KWh.  Total kebutuhan daya dan energi ini akan digunakan sebagai acuan  untuk  menghitung  kebutuhan  SPV . Daya  dan energi  ini  yang  akan  dijadikan  referensi  untuk merancang  kebutuhan  dan  optimalisasi  SPV rooftop dengan system on grid.

## IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## A. Perhitungan Kebutuhan SPV
Perhitungan kebutuhan SPV dihitung berdasarkan total  kebutuhan  daya  dan  energi  dikalikan  dengan safety  factor sebesar  20%  untuk  mengantisipasi kehilangan energi pada SPV.
E T = E B x safety factor E T = 1371,74 x 1,2 E T = 1646,09 KWh/hari
Sedangkan  total  daya  setelah  dikalikan safety factor adalah 103,87 x 1,2 = 124,64 KW. Panel surya yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  jenis monokristalin  tipe  Panasonic  VBHN240SE10  dengan spesifikasi panel surya seperti Tabel 3.
Tabel 3. Spesifikasi Panel Surya
Model VBHN240SE10 dan VBHN240SE11 Cell Number in series 72 Rated Power Watts (Pmax) 240 Maximum Power Voltage (Vpm) 43.7 Maximum Power Current (Ipm) 5 Open Circuit Voltage (Voc) 51 Short Circuit Current (Isc) 52.4 Cell Type HIT*
Langkah  menghitung  kebutuhan  modul  SPV berdasarkan nilai temperature yaitu dengan menghitung  nilai  (1)  Daya  berdasarkan  perubahan temperature,  (2)  Daya  maksimum,  (3)  TCF  atau Temperature  Corection  Factor,  (4)  Luas  Array,  (5) Power  Watt  Peak  (PWp)  dan  (6)  jumlah  modul  SPV yang  digunakan.  Perhitungan  daya  berdasarkan  pada perubahan  temperature  (P∆t)  pada  siang  hari dipengaruhi  perubahan  temperature  (∆t)  yang didapatkan  dari  nilai  temperature  maksimum  (Tx) dikurangi  nilai  temperature  minimum  (Tn)  pada  data waktu  Tahun  2019.  Hasil  perhitungan  nilai  daya berdasarkan  perubahan  nilai  temperature  ditunjukkan pada  Tabel  4.  Rata-rata  nilai  daya  berdasarkan perubahan temperature selama Tahun 2019 adalah 6,09 Wp.
P∆t = Ct x ∆t x Pnom
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Tabel 4. Hasil perhitungan nilai daya berdasarkan perubahan nilai temperature Tahun 2019 BULAN Tn Tx ∆t Ct Pnom P∆t (°C) (°C) (°C) (%/°C) (Wp) (Wp) JAN 24,95 30,81 5,86 0,29 240 4,08 FEB 24,8 31,61 6,81 0,29 240 4,74 MAR 24,79 31,23 6,44 0,29 240 4,48 APRIL 25,54 32,74 7,20 0,29 240 5,01 MEI 24,96 33,45 8,49 0,29 240 5,91 JUNI 23,71 33,52 9,81 0,29 240 6,83 JULI 22,9 33,76 10,86 0,29 240 7,56 AGUST 23,16 34,12 10,96 0,29 240 7,63 SEPT 23,93 34,98 11,05 0,29 240 7,69 OKT 24,72 35,68 10,96 0,29 240 7,63 NOV 25,55 34,91 9,36 0,29 240 6,51 DES 25,04 32,28 7,24 0,29 240 5,04 Rata - 2 24,50 33,26 8,75 0,29 240 6,09
Daya rata-rata nominal yang dihasilkan oleh satu unit modul SPV adalah 240 Wp. Perubahan temperatur selama tahun 2019 mengakibatkan nilai daya nominal berkurang  dengan  daya  rata-rata  sebesar  6,09  Wp. Daya  yang  mampu  dihasilkan  oleh  satu  unit  modul SPV adalah (240 Wp – 6,09 Wp) = 233,91 Wp.
Kebutuhan  daya  beban  penerangan  dan  AC  per lantai ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Beban penerangan dan AC
No Beban Lantai Daya (KW) Energi (KWh) 1 Penerangan 1 3,47 45,97 2 3,8 49,3 3 3,11 40,4 2 AC 1 20,57 287,98 2 34,03 442,44 3 38,9 505,65
Luas array modul  SPV  dihitung  berdasarkan kebutuhan  beban  energy  penerangan  dan  kebutuhan beban  energy  AC  per  lantai  seperti  pada  Tabel  5,. Dengan  menggunakan  persamaan  (4)  dan  data Temperatur tahun 2019 pada Tabel 4 maka didapatkan rata-rata luas SPV dan jumlah modul SPV seperti pada Tabel 6.
Tabel 6. Rata-rata Luas SPV dan Jumlah Modul SPV
No Beban Kebutuhan energi (KWh) Luas Array (m 2 ) Jumlah Modul SPV (Unit) 1 Penerangan (Lantai 1,2&3) 135,67 147,99 117 2 AC Lantai 1 287,98 314,13 249 3 AC Lantai 1 442,44 482,62 382 4 AC Lantai 1 505,65 551,57 437
Rata-rata  luas  array  SPV  untuk  penerangan sebesar 147,99 m 2 , AC pada lantai 1 sebesar 314,13 m 2 , AC pada lantai 2 sebesar 482,62,13 m 2 , AC pada lantai 3  sebesar  551,57  m 2 .  Jumlah  modul  SPV  yang dibutuhkan  adalah    jumlah  modul  SPV  untuk penerangan sebanyak 117 Unit, AC lantai 1 sebanyak 249 unit, AC lantai 2 sebanyak 382 unit dan AC lantai 3 sebanyak 437 Unit. Secara keseluruhan jumlah modul SPV  yang  digunakan  untuk  penerangan  sebesar  117 Unit  dan  untuk  kebutuhan  beban  AC  sebesar  1068 Unit.
Dimensi  dari  Gedung  A  Fakultas  Teknik Universitas Semarang adalah 27,5 x 10 x 12,5 m, untuk dimensi  atap  Gedung  A  sendiri  adalah  31,5  x  14  m dengan  sudut  kemiringan  30 o .  Penerapan  yang sebenarnya harus memperhatikan kondisi atap gedung dengan perhitungan sebagai berikut:
Luas Atap Gedung A = P x l = 31,5 x 14 = 441 m 2
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑆𝑃𝑉 = Luas atap (m 2 ) Luas PV (m 2 ) = 441 1,24 = 356 Unit
Fill  Factor  atau  Faktor  Pengisian  (FF)  dihitung dengan persamaan  sebagai berikut:
Diketahui : Vm = 43.7 V Im  = 5.51 A Voc = 52.4 V Isc = 5.85 A
Fill Factor / Faktor Pengisian = Vm Im Voc Isc
Fill Factor / Faktor Pengisian = 43.7 x 5.51 52.4 x 5.85
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Fill Factor / Faktor Pengisian = 0.78
Daya output (Pout) pada modul SPV berkapasitas 240 Wp adalah:
P out = Voc x Isc x FF
P out = 52,4 x 5,85 x 0,79 P out = 239.1 W
Sedangkan  nilai  energi output didapat  dengan menggunakan persamaan 9 seperti pada Tabel 7.
Tabel 7. Energi Output Bulan Pout ss Eout (W) (jam) (kWh) JANUARI 239.1 4.5 1.08 FEBRUARI 239.1 5.84 1.40 MARET 239.1 4.91 1.17 APRIL 239.1 7.01 1.68 MEI 239.1 8.53 2.04 JUNI 239.1 8.73 2.09 JULI 239.1 9.63 2.30 AGUSTUS 239.1 9.68 2.31 SEPTEMBER 239.1 9.81 2.35 OKTOBER 239.1 9.94 2.38 NOVEMBER 239.1 7.98 1.91 DESEMBER 239.1 6.04 1.44 Rata - Rata 239.1 7.72 1.85
Berdasarkan hasil perhitungan maka atap gedung A  Fakultas Teknik  USM mampu  menampung  jumlah modul  SPV sebanyak  356 Unit dengan  daya  rata-rata per  modul  SPV  dan  per  bulan  selama  Tahun  2019 adalah 239,1 Watt dan Energi sebesar 1.85 KWh. Total daya  yang  mampu  dihasilkan  dengan  356  Unit  SPV adalah 356 unit x 239,1 Watt = 85.119,6 Watt = 85,119 KW  atau  356  Unit  x  1.85  KWh  =  658,6  KWh.  Total daya  dan  Total  energi  yang  dihasilkan,    jika  ini terapkan  maka  akan  mampu  mensuplay  kebutuhan beban  untuk  penerangan  sejumlah  135,67  KWh  dan 522.93 KWh untuk beban AC (kebutuhan pada lantai 3 yang setiap hari digunakan untuk perkuliahan).

## B. Perhitungan Kebutuhan Baterai
Daya  dan  Energi  rata-rata  yang  dapat  dihasilkan dengan  luas  atap  gedung  A  Fakultas  Teknik  USM adalah  85,119  KW  dan  658,6  KWh.  Perhitungan kapasitas  baterai  mempertimbangkan  faktor  cuaca apabila terdapat konsidi tanpa ada matahari ( No-sun or Black Day ). Kondisi tersebut bisa diasumsikan bahwa baterai  mampu bertahan  atau  dapat  digunakan  selama 3 hari dengan DOD ( Depth of Discharge ) sebesar 80%. Rata-rata beban adalah:
Weighted average load work time = 𝛴𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝛴𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟
Weighted average load work time = 658,6 KWh 85,119 𝑘𝑊 = 7,7
Average  Discharge  Rate  (h)
= 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑦 𝑑𝑎𝑦𝑠 𝑥 𝑤𝑒𝑖𝑔ℎ𝑡𝑒𝑑 𝑎𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑤𝑜𝑟𝑘 𝑡𝑖𝑚𝑒

## 𝐷𝑂𝐷
Average  Discharge  Rate  (h)  = (3 𝑥 7,7) 0,8
Average  Discharge  Rate  (h)  = 28 h
Kapasitas Baterai =
D x L

## 𝐷𝑂𝐷 𝑥 nout x V
Kapasitas Baterai = 658600 0,8 x 0,95 x 48
Kapasitas Baterai  = 18.053 Ah
Berdasarkan  perhitungan  maka  kapasitas  baterai yang dibutuhkan sebesar 18.053 Ah. Jika baterai yang akan  digunakan  adalah  baterai  merk  Narada  dengan tipe  MPG  12V  200,  maka  jumlah  baterai  yang dibutuhkan adalah :
Jumlah baterai disusun Paralel  = 18.053 200 = 90 unit
Jumlah baterai disusun Seri       = 48 V 12 V = 4 unit
Jadi total baterai adalah 90 x 4 = 360 baterai

## C. Perhitungan Kebutuhan Inverter
Kapasitas  inverter  adalah  perbandingan  antara daya  beban  dengan  efisiensi  inverter  yaitu  0,8. Kapasitas  inverter  ditentukan  berdasarkan  daya  yang akan  digunakan  yaitu  85,119  KW  sesuai  dengan  luas atap Gedung Fakultas Teknik.
Inverter Capacity = Load Power / 0,8
Inverter Capacity = 85,119 KW / 0,8
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
Inverter Capacity = 118,9 KW = 120 KW
Inverter  yang  digunakan  pada  adalah  inverter SOFAR 2700 TL dengan kapasitas 120 KW. Inverter ini  merupakan  grid  tie  inverter  yang  diperuntukkan khusus untuk sistem SPV.
Jumlah kebutuhan daya atau energi dari Gedung A Fakultas Teknik  sebesar  103,87 KW.  Kapasitas  Daya yang  mampu  dibangkitkan  oleh    sistem  rooftop  SPV adalah  85,119  KW.  Berdasarkan  hal  tersebut  maka 81,9% kebutuhan daya dapat disupply oleh sistem SPV dan 18,1% disupply oleh PLN.
Secara keseluruhan perancangan sistem SPV pada Gedung  A  Fakultas  Teknik  Universitas  Semarang ditunjukkan pada Tabel 8.

## Tabel 8. Perancangan sistem SPV Gedung A Fakultas Teknik Universitas Semarang
No Kebutuhan Kapasitas 1 Kebutuhan Daya 124,64 KW yang terbagi untuk beban penerangan dan AC
2 Kebutuhan Energi Listrik 1371,74 KWh
3 Dimensi dan Luas Array atap Gedung 31,5 x 14 m dengan sudut kemiringan 30 o 4 Jumlah SPV 356 Unit dengan spesifikasi: Pm : 240 Wp Vm = 43.7 V Im  = 5.51 A Voc = 52.4 V Isc = 5.85 A 5 Kapasitas SPV yang bisa dibangkitkan 85,119 KW 6 Kapasitas Energi SPV yang bisa dibangkitkan 658,6 KWh 7 Kapasitas Baterai 18.053 Ah Baterai Narada MPG 12 V 200 Ah 8 Jumlah Baterai 360 Baterai 9 Kapasitas Inverter 120 KW Sofar Inverter 2700TL 10 Prosentase SPV dalam mensuplly energi di gedung A Fakultas Teknik = 85,119 KW/ 124,64KW = 68,2 % Dan 31,8%
menggunakan sumber energi dari PLN

## V. KESIMPULAN
Total  kebutuhan  daya    dan  energi    Gedung  A Fakultas Teknik Universitas Semarang  sebesar 103,87 KW  dan  1371,74  KWh  yang  terbagi  untuk  beban penerangan dan beban AC dari lantai 1 sampai dengan lantai 3.
Kebutuhan  modul  SPV  untuk  memenuhi  kebutuhan energi  Gedung  A  Fakultas  Teknik  USM  ditentukan berdasarkan nilai temperature selama Tahun 2019 dan berdasarkan dimensi atap gedung A. Jumlah kebutuhan modul  SPV  berdasarkan  perubahan  nilai  temperature selama  Tahun  2019  sebanyak  117  Unit  untuk  beban penerangan dan 1068 unit untuk beban AC. Sedangkan, atap  gedung  A  Fakultas  Teknik  USM  mampu menampung  jumlah  modul  SPV  sebanyak  356  Unit dengan  daya  rata-rata  per  modul  SPV  dan  per  bulan selama  Tahun  2019  adalah  239,1  Watt  dan  Energi sebesar 1.85 KWh. Total daya yang mampu dihasilkan dengan 356 Unit SPV adalah 356 unit x 239,1 Watt = 85.119,6 Watt = 85,119 KW atau 356 Unit x 1.85 KWh =  658,6  KWh.  Total  daya  dan  Total  energi  yang dihasilkan,  jika  ini  terapkan  maka  akan  mampu mensuplay  kebutuhan  beban  untuk  penerangan sejumlah 135,67 KWh dan 522.93 KWh untuk beban AC. Jadi kebutuhan beban untuk penerangan semuanya bisa di supply oleh system SPV, tetapi untuk beban AC hanya  522,93  KWh  dari  total    beban  AC  yang  di butuhkan sebesar 1.236,07 KWh. Prosentasi kapasitas SPV  dalam  mensupply  kebutuhan  energi  listrik digedung  A  Fakultas  Teknik  Universitas  Semarang adalah sebesar 68,2%. Kebutuhan beban daya yang lain di supply oleh sumber PLN sebesar 31,8%
Terima kasih kepada LPPM Universitas Semarang  yang  telah  memberikan  pendanaan  dalam penelitian ini .

## REFERENSI
[1] M. H. Albadi et al. , “Design of a 50 kW solar PV rooftop  system,” International  Journal  of  Smart Grid and Clean Energy , no. January 2016, 2014, doi: 10.12720/sgce.3.4.401-409.
[2] M.  R.  Wicaksana,  I.  N.  S.  Kumara,  I.  A.  D. Giriantari,  and  R.  Irawati,  “Unjuk  Kerja Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  Rooftop  158
Jurnal ECOTIPE, Vol. 8, No.1, April 2021, Hal. 24-32 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti (SINTA 4), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI: 10.33019/jurnalecotipe.v8i1.2135
kWp  Pada  Kantor  Gubernur  Bali,” Jurnal SPEKTRUM , vol. 6, no. 3, pp. 107–113, 2019.
[3] V.  Baby  Shalini,  G.  Vinay  Goud,  and  C.  Radha Charan,  “Grid  Connected  Rooftop  Solar  Pv System: A Pre-Feasibility Estimation Using Pvsol Premium  And  System  Advisor  Model(Sam),”
INTERNATIONAL  JOURNAL  OF  SCIENTIFIC
&  TECHNOLOGY  RESEARCH ,  vol.  8,  no.  09,
2019.
[4] T. Jaipur, “Grid Connected Roof Top Solar Power Generation :  A  Review,”  vol.  3,  no.  1,  pp.  325–
330, 2014.
[5] L.  Zaghba,  M.  Khennane,  A.  Borni,  and  A. Fezzani,  “Control  and  performance  analysis  of grid  connected  photovoltaic  systems  of  two different  technologies  in  a  desert  environment,” no. 31, pp. 111–128, 2017.
[6] M. B. Arias and S. Bae, “Design models for power flow  management  of  a  grid-connected  solar photovoltaic system with energy storage system,”
Energies ,  vol.  13,  no.  9,  May  2020,  doi:
10.3390/en13092137.
[7] R. M. Essefi, P. M. Souissi, and P. H. H. Abdallah, “Maximum  power  point  tracking  control technique  for  photovoltaic  systems  using  neural networks,” IREC  2014  -  5th  International
Renewable Energy Congress , no. July, pp. 53–65,
2014, doi: 10.1109/IREC.2014.6826996.
[8] R.  K.  Sharma,  S.  Bux,  V.  K.  Sethi,  and  A.  C. Tiwari, “Environment Friendly Solar Roof,” vol.
6, no. 9, pp. 94–101, 2015.
[9] E. Lorenzo, ”Solar Electricity”, http://books.google.co.id/books/Solar
[10] Ramadhani,  Bagus.  2018.  Instalasi  Pembangkit Listrik  Dos  &  Don’ts.  Jakarta.  Energising Development Indonesia.