e-ISSN: 2581-0545 - https://journal.itera.ac.id/index.php/jsat/
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology. Content from this work may be used under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License . Any further distribution of this work must maintain attribution to the author(s) and the title  of the work, journal  citation and DOI. Published under licence by Journal of Science and Applicative Technology (JSAT).
Received 21th April 2021 Accepted 22th April 2021 Published 24th Mei 2021
DOI: 10.35472/jsat.v5i1.449
Simulasi Energi dan Keekonomian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB
Irsyad Nashirul Haq *a , Justin Pradipta a , Muhamad Riezar Satria Sheba a , Alief Widjoseno Damar Persada a , F.X. Nugroho Soelami a , Edi Leksono a
a Program Studi Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 40132 * Corresponding E-mail: irsyad@tf.itb.ac.id
Abstract : In this contribution, grid-tied solar PV system will be analyzed which is the part of a smart microgrid installation project in Center for Advanced Sciences (CAS) building in ITB Campus. Two systems will be considered, which are: 40 kWp PV system without storage, and 10 kWp PV system with battery storage system which is connected to critical load. Both systems were designed with peak shaving in mind which goal to minimize the imbalance of solar PV production and electricity demand. The systems analyzed through simulation based on their energy and economic performance using PVsyst and Homer software. Can be obtained from the simulation that the 40kWp system yields the performance ratio (PR) of 0.833, renewable fraction of 18.73%,  and  cost  of  energy  (COE)  of  Rp.  1,251.85/kWh.  Those  values  fulfill  the  business  target  of  PR  >  0.8,  and  COE  <  Rp 1.467,28/kWh but miss the RF > 35%. Whereas the simulation of the 10kWp system yields the PR of 0.77, the RF range of 44.38% to 52.19%, and COE values of Rp. 2,103/kWh to Rp 6,315/kWh in span of 20% - 80% depth of discharge. For the 10kWp system simulation, only the RF values fulfill the business target of 35%.
Keywords: solar PV, economic analysis, peak load shaving, performance ratio, renewable fraction, campus building
Abstrak: Pada paper ini, dilakukan simulasi produksi energi dan keekonomian dari sistem PLTS terintegrasi dengan jaringan listrik yang merupakan bagian dari proyek instalasi sistem smart microgrid di bangunan Center for Advanced Sciences (CAS) ITB. Terdapat dua sistem PLTS yang dianalisis yaitu sistem PLTS 40 kWp tanpa baterai, dan sistem PLTS 10 kWp dengan baterai yang terhubung ke beban kritis. Kedua sistem PLTS tersebut dirancang dengan tujuan peak load shaving yang dapat meminimalisir adanya ketidakseimbangan antara produksi energi surya dan permintaan listrik. Kedua sistem dianalisis dengan metoda simulasi berdasarkan aspek energi dan ekonomi menggunakan perangkat lunak PVsyst dan Homer. Dari hasil simulasi sistem PLTS 40 kWp didapatkan nilai performance ratio (PR) sebesar 0,833, renewable fraction (RF) sebesar 18,73%, dan cost of energy (COE) sebesar Rp 1.251,85/kWh yang mana nilai PR dan COE telah memenuhi target bisnis: PR > 0.8 dan COE < Rp 1.467,28/kWh tetapi tidak memenuhi target RF > 35%. Sementara dari hasil simulasi sistem PLTS 10 kWp didapatkan nilai PR sebesar 0,77, RF sebesar 44,38% hingga 52,19% pada rentang depth of discharge 20% - 80%, dan COE sebesar Rp 2.103/kWh hingga Rp 6.315/kWh pada rentang DoD 20% - 80% yang mana hanya nilai RF telah memenuhi target bisnis.
Kata  Kunci : plts,  keekonomian, peak  load  shaving , performance  ratio , renewable  fraction, bangunan  kampus

## Pendahuluan
Berdasarkan  data  Indonesia  Energi  Outlook  2019  [1], saat  ini  kebutuhan  energi  listrik  di  Indonesia  yang dipenuhi  oleh  pembangkit-pembangkit  listrik  memiliki total kapasitas  mencapai 64,5 GW. Dari total tersebut, sebesar  50%  masih  menggunakan  sumber  energi  dari batu  bara,  gas  alam  sebesar  29%,  BBM  sebesar  7%, sementara  itu  sumber  energi  terbarukan  hanya berkontribusi sebesar 14%. Persentase ini masih sangat jauh  dari  target  Indonesia  yang  tercantum  dalam
Rencana  Umum  Energi  Nasional  (RUEN)  bahwa Indonesia  akan  siap  menggunakan  23%  dari  total produksi  energi  pada  tahun  2025  yang  berasal  dari sumber  energi  yang  dapat  diperbaharui  atau  disebut juga  Energi  Baru  Terbarukan  (EBT)[2].  Salah  jenis  dari EBT adalah energi surya yang memiliki potensi besar di Indonesia.
Wilayah  Indonesia  berada  di  garis  khatulistiwa,  yang artinya sinar matahari akan selalu bersinar di sepanjang tahun.  Hal  ini  merupakan  sebuah  potensi  yang  harus
Open Access
e-ISSN: 2581-0545
Simulasi Energi dan Keekonomian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB
dimanfaatkan  untuk  pemanfaatan  energi  listrik.  Maka dari  itu  keuntungan  ini  dapat  dimanfaatkan  oleh Indonesia  untuk  membuat  Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya  (PLTS)  sebagai  penyokong  sumber  energi  yang dapat  diperbaharui.  Namun  terdapat  permasalahan  di sistem PLTS dikarenakan sifatnya yang intermittent yaitu menjadikan adanya ketidakseimbangan antara produksi energi yang dihasilkan oleh PLTS dan permintaan energi dari sisi konsumen dan juga terkait dengan keekonomian dengan periode return of invesment yang panjang.
(a)
(b)
Gambar 1. Bangunan CAS (a) Tampak Depan (b) Dimensi Kanopi
Objek  yang  menjadi  penelitian  ini  adalah  bangunan Center  of  Advance  Science  (CAS)  yang  merupakan terletak  di  kampus  ITB  terletak  di  6.888014  derajat lingtang  selatan  dan  107.611309  derajat  bujur  timur.
Kanopi  bangunan  tempat  pemasangan  modul  surya memiliki dimensi 58 m x 25 m dengan kemiringan kanopi sebesar  11.15°  ke  arah  timur  seperti  ditunjukkan  pada Gambar  1.  Kanopi  ini  digunakan  untuk  menopang sejumlah 120 buah modul surya pada sistem 40 kWp dan 48  buah  modul  surya  pada  sistem  10  kWp,  dimana sumber  daya  komponennya  merupakan  bagian  dari hibah  Dinas  EDSM  Pemprov  Jabar  dan  Kementerian Perindustrian  RI.  Dengan  merujuk  pada  dokumen manual  dari  modul  surya,  didapat  luas  daerah  kanopi yang  ditutupi  oleh  susunan  modul  surya  dari  kedua sistem PLTS tersebut adalah sebesar 296,04 m 2 .
Pada  penelitian  ini  dilakukan  simulasi  energi  dan keekonomian  sistem  PLTS  terintegrasi  pada  bangunan untuk meminimalisir ketidakseimbangan antara produksi  dan  konsumsi  energi  surya  dengan  metode peak  load  shaving sehingga  diperoleh  rancangan manajemen  energi  yang  dapat  dilakukan  pada bangunan . Sistem  PLTS yang  dianalisis  terbagi  menjadi dua  bagian  utama  yaitu  sistem  PLTS  40  kWp  untuk memenuhi  kebutuhan  beban  bangunan  sebagai  fungsi peak load shaving tanpa baterai dan sistem PLTS 10 kWp yang dilengkapi sistem baterai untuk menangani beban listrik yang kritis. Target dari manajemen energi kedua sistem PTLS tersebut adalah diperoleh nilai performance ratio lebih  besar  dari  0,8  [3],  nilai renewable  fraction lebih  besar  dari  35%  [4],  dan  nilai cost  of  energy lebih kecil dari Rp 1.467,28/kWh yang merupakan tarif tenaga listrik [5].

## Metode
Peak  Load  Shaving merupakan  metode  manajemen energi  untuk  membuat  profil konsumsi energi  menjadi rata  dengan  mengurangi  jumlah  beban  puncak  atau dengan  menggeser penggunaan  beban listrik ke waktu beban yang lebih rendah [6].
Secara tradisional, peak load shaving telah diimplementasikan  sebagai  solusi system-centric ,  yang berarti hanya sistem yang akan diatur operasinya [7], [8]. Namun peak  load  shaving juga  bisa  menjadi  solusi human-centric yang  mengandalkan  penggunaannya untuk  melakukan  perubahan  [9].  Terdapat  5  metode untuk  melakukan peak  load  shaving ,  antara  lain: mengelola penggunaan beban secara manual, mengelola penggunaan beban menggunakan controller , menggunakan  generator  selama  beban  puncak, menggunakan  sistem  PLTS,  dan  menggunakan  baterai dalam sistem PLTS.
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5(1), 2021, pp. 179-186 | 181
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
Secara  umum,  pengisian  baterai  secara cyclic pada sistem  PLTS  memiliki  waktu charging dan discharging . Waktu charging terjadi  saat  terdapat  kelebihan  energi listrik  yang  dihasilkan  oleh  modul  surya,  sehingga  bisa disimpan  dalam  baterai.  Sementara  waktu discharging baterai terjadi saat energi listrik dari baterai disalurkan untuk memasok beban. Pada baterai sistem PLTS, total kapasitas  energi  yang  dapat  digunakan  oleh  baterai disebut dengan state of charge (SoC). Kebalikan dari SoC adalah depth  of  discharge (DoD),  yaitu  nilai  yang menunjukan  besarnya  kapasitas  baterai  yang  telah digunakan dalam satuan persen.
Besaran  yang  digunakan  untuk  mengevaluasi  produksi energi  rancangan  PLTS  antara  lain performance  ratio (PR) dan renewable  fraction  (RF) .  PR  merupakan kemampuan  sistem  untuk  menghasilkan  energi berbanding dengan hasil teoretisnya, dimana dijelaskan dalam standard IEC 61724 [10], yang dapat dilihat pada persamaan (1) berikut.
𝑃𝑅 = 𝑌 𝑓 𝑌 𝑟 = 𝐸 𝐴𝐶 𝑃 𝑝 . 𝐺 0 𝐻 𝑡 = 𝐸 𝑔𝑟𝑖𝑑 𝐺𝑙𝑜𝑏𝐼𝑛𝑐 . 𝑃𝑛𝑜𝑚 (1)
Dimana Y f merupakan hasil akhir produksi energi dalam satu  waktu  atau  satu  tahun, Y r hasil  berdasarkan referensi, E AC merupakan keluaran nyata data listrik AC, P p merupakan  daya  puncak  sistem, G 0 merupakan iradiansi global pada keadaan standard test condition, H t merupakan  iradiansi  yang  terjadi  pada  panel  secara horizontal, E grid merupakan  energi  listrik  AC  yang disalurkan  ke  jaringan  listrik, GlobInc merupakan iradiansi  yang  diterima  oleh  modul  surya  dan Pnom adalah  daya  nominal  dari  sistem  PLTS.  Pada penelitian ini  analisis  PR  diperoleh  dengan  cara  melakukan pemodelan  dan  simulasi  dengan  menggunakan perangkat  lunak  PVSyst  seperti  digunakan  pada beberapa sumber [11], [12] dan pada [13] simulasi PLTS pada bangunan akademik.
Faktor yang memengaruhi nilai PR antara lain rugi-rugi iradiansi,  rugi-rugi  termal,  rugi-rugi  konduksi,  rugi-rugi transmisi, dan rugi-rugi akibat efisiensi grid inverter . RF merupakan  besaran  yang  menunjukkan  persentase beban  yang  dipenuhi  oleh  sistem  PLTS  [4],  yang  dapat dilihat pada persamaan (2) berikut.
𝑅𝐹  = 𝐸 𝑆𝐶 𝐸 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑥 100% (2)
Tingginya nilai RF menyebabkan sedikitnya energi listrik yang  perlu  dibeli  dari  PLN.  Besaran  yang  digunakan untuk  mengevaluasi  rancangan  PLTS  dari  sisi  ekonomi
antara lain Net Present Cost (NPC), Cost of Energy (COE), dan payback period [14]. NPC merupakan total seluruh present  cost yang  terdiri  dari  biaya  modal,  biaya penggantian, serta biaya operasi dan perawatan sistem, yang dapat dilihat pada persamaan (3) berikut.
NPC  = 𝑅 𝑡 (1+𝑖) 𝑡 (3)
COE  merupakan  biaya  listrik  rata-rata  per  kWh.  Besar COE  dapat  dicari  dari  total  energi yang  dihasilkan  oleh pembangkit  selama  umur  pakai  dibagi  dengan  total biaya yang dikeluarkan selama umur pakai, yang dapat dilihat pada persamaan (4) berikut.
COE = ∑ 𝐼𝑡+𝑀𝑡 (1+𝑟)𝑡 𝑛 𝑡=1 ∑ 𝐸𝑡 (1+𝑟)𝑡 𝑛 𝑡=1 (4)
Payback  period merupakan  perhitungan  pengembalian modal  dalam  waktu  tertentu,  yang  dapat  dilihat  pada persamaan (5) berikut.
𝑃𝑎𝑦𝑏𝑎𝑐𝑘 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑  = Modal instalasi sistem Penghematan tahunan
(5) (a) (b)
Gambar 2. Profil Penggunaan Energi Listrik (a) Profil konsumsi energi 1 tahun (b) Rerata harian konsumsi listrik TEM dan Chiller

## Hasil dan Diskusi
Dikarenakan  belum  terdapat  pengukuran  konsumsi energi pada bangunan CAS, digunakan profil bangunan sejenis  yang  ada  di  kampus  ITB.  Digunakan  data  satu tahun  konsumsi  energi  bangunan  Labtek  VI  dengan
e-ISSN: 2581-0545
Simulasi Energi dan Keekonomian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB
pertimbangan  bangunan  tersebut  digunakan  untuk laboratorium penelitian dan ruangan pengajaran seperti halnya  bangunan  CAS.  Profil  untuk  konsumsi  energi bangunan  digunakan  sampel  pada  periode  pemakaian tahun  2018.  Sementara  itu  profil  konsumsi  energi laboratiorium  TEM  dan Chiller di  bangunan  CAS digunakan  sampel  pada  periode  pemakaian  7  -  14 November 2019 yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Skema  sistem  PLTS  ini  meliputi  rangkaian  sistem  dari perolehan sumber energi surya hingga ke beban dengan melibatkan komponen penting dan komponen pendukung.  Secara  umum,  sistem  PLTS  menjadi  dua bagian  utama,  yaitu  sistem  PLTS  dengan  kapasitas pembangkitan  10  kWp  dan  40  kWp.  Kedua  sistem tersebut  secara  fungsional  memang  berbeda,  namun pada  perancangannya  kedua  sistem  tersebut  saling berhubungan.  Gambar  3  merupakan  skema  sistem rancangan PLTS.
Gambar 3. Skema Rancangan Sistem PLTS
Gambar 4. Implementasi Sistem PLTS di kanopi bangunan CAS
Tabel 1. Spesifikasi modul surya 330W
Paramater Keterangan Tipe Sel Polycrystalline Dimensi 1960 ˣ 992 ˣ 35 mm Berat 22.4 kg Daya maksimum (Pmax) 330 W Tegangan operasi maks (Vmp) 37.2 V Arus operasi maks (Imp) 8.88 A Tegangan terbuka (Voc) 45.6 V Arus hubungan singkat (Isc) 9.45 A Efisiensi modul 16.97% Suhu operasi -40°C ~ +85°C Tegangan maksimum sistem 1000 V atau 1500 V Tabel 2. Spesifikasi modul surya 210W Spesifikasi Keterangan Tipe Sel Multicrystalline Dimensi 1324 ˣ 987 ˣ 45 mm Berat 15.4 kg Daya maksimum (Pmax) 210 W Tegangan operasi maks (Vmp) 25.58 V Arus operasi maks (Imp) 8.26 A Tegangan terbuka (Voc) 30.58 V Arus hubungan singkat (Isc) 8.80 A Suhu operasi -40°C ~ +85°C Tegangan maksimum sistem 1000 V Tabel 3. Spesifikasi Baterai VLRA LFP12100D Spesifikasi Data Tegangan Nominal 12 V Dimensi 330 x 171 x 214 mm Berat 30 kg Kapasitas (25°C, 10HR, 10.8V) 100 Ah Arus maksimum charge 30 A Arus maksimum discharge 800 A (5 detik) DoD (%) 30; 50; 100 Life Cycle 1375; 620; 275 Skema perancangan yang  sudah dibuat akan disimulasikan  untuk  mengetahui  kinerjanya.  Simulasi akan  dilakukan  pada  dua  perangkat  lunak,  PVSyst  dan Homer.  PVsyst  digunakan  untuk  simulasi  dan  analisis produksi  energi  surya  sementara  Homer  digunakan untuk menganalisis penggunaan energi dan keekonomian dari sistem.
Diagram  alir  simulasi  produksi  energi  PLTS  dijelaskan pada  Gambar  5.  Terdapat  empat  masukan  yang  harus diperhatikan untuk menjalankan simulasi PVsyst, yaitu: lokasi & cuaca, orientasi modul surya, skema sistem, dan efek  bayangan.  Masukan  tersebut  didapat  dari  hasil survei  lokasi  dan  NASA Surface  Meteorology  &  Solar Energy (NASA  SSE)  yang  sudah  terintegrasi  dengan PVsyst.  Ada  beberapa  poin  yang  menjadi  fokus  utama dalam  hasil  simulasi  sistem  PLTS,  yaitu:  neraca  energi, hasil  produksi  ternormalisasi,  energi  yang  diterima jaringan  listrik,  PR,  dan  rugi-rugi.  Alur  kerja  simulasi produksi  energi  sistem  PLTS  adalah  pertama-tama menentukan  lokasi  sistem  PLTS  yang  kemudian  dicari
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5(1), 2021, pp. 179-186 | 183
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
data  historis  iradiasi  surya  setiap  jamnya  baik  dari referensi  ataupun  dari  pengukuran,  lalu  tentukan spesifikasi dari sistem yang akan disimulasikan mulai dari orientasi  panel  surya,  pemilihan  tipe  dan  model  dari modul  surya,  inverter  atau  konverter  yang  kemudian ditentukan  konfigurasi susunan  seri-paralel  dari  modul tersebut.  Apabila  pada  bidang  horizon  ada  efek bayangan,  maka  dimasukan  informasinya.  Setelah  itu dijalankan  simulasinya  pada  program  yang  kemudian diperiksa  apakah  nilai  PR  sudah  melebihi  0,8,  apabila belum maka kembali menentukan spesifikasi dari sistem untuk disimulasikan ulang.
Gambar 5. Diagram Alir Simulasi Produksi Energi Sistem PLTS
Gambar 6. Diagram Alir Simulasi Keekonomian Sistem PLTS
Diagram  alir  simulasi  keekonomian  dijelaskan  pada Gambar  6,  dimana  pertama-tama  data  profil  beban listrik, sumber dan potensi energi yang tersedia disertai dengan informasi fungsi serta batasan dari sistemnya.
Berdasarkan masukan yang digunakan untuk menjalankan  simulasi  Homer,  yaitu:  data  produksi energi sistem PLTS (dari PVsyst), konsumsi energi listrik, dan  data  keekonomian  sistem  serta  konfigurasi komponen sistem dilakukan simulasi untuk memvalidasi serta  memperoleh  hasil  estimasi  keekononian  dan kinerja berdasarkan parameter RF, COE, payback period dan biaya penghematan.
Apabila  batasan  parameter  sistem  belum  terverifikasi maka dilakukan pengubahan konfigurasi dan parameter operasi dari komponen sistemnya, dan apabila terdapat beberapa  hasil  simulasi  maka  dapat  dibandingkan  dan dipilih  mana  hasil  simulasi  yang  paling feasible dan memiliki nilai RF>35.
e-ISSN: 2581-0545
Simulasi Energi dan Keekonomian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB
Dari  hasil  simulasi  PVsyst,  didapat  rancangan  terbaik untuk sistem PLTS 40 kWp memiliki konfigurasi 20 modul surya/ string dengan  nilai  PR  sebesar  0,833  sementara untuk sistem PLTS 10 kWp memiliki konfigurasi 12 modul surya/string  dengan  nilai  PR  sebesar  0,77,  dengan rincian pada Tabel 4 dan 5.
Tabel 4 . Performance Ratio sistem PLTS 40 kWp (Pnom = 39,6 kWp)
Bulan  GlobHor kWh/m² GlobInc kWh/m² GlobEff kWh/m² EArray kWh E_Grid kWh PR 1 105 104,1 101,3 3503 3419 0,830 2 107,1 104,8 101,9 3558 3478 0,838 3 125,3 125,6 122,4 4214 4120 0,829 4 125 126,4 123,1 4255 4164 0,832 5 135,5 132,7 128,8 4488 4394 0,836 6 135,5 133,8 130,1 4571 4476 0,845 7 139,6 136,6 132,8 4656 4556 0,842 8 155,5 154,3 150,5 5239 5132 0,840 9 151,4 151,8 148,1 5086 4983 0,829 10 143,8 142,6 138,9 4746 4650 0,824 11 153,2 152,5 148,7 5053 4951 0,820 12 121,4 120 116,8 4022 3933 0,828 Sum /Ave 1598,3 1585 1543,7 53392 52256 0,833 Tabel 5 . Performance Ratio sistem PLTS 10 kWp (Pnom = 10,08 kW)
Bulan  GlobHor kWh/m² GlobInc kWh/m² GlobEff kWh/m² EArray kWh E_Grid kWh PR 1 105 104,1 100,4 836 800 0,763 2 107,1 104,8 101 846 812 0,769 3 125,3 125,6 121,4 1012 971 0,768 4 125 126,4 122,1 1019 980 0,769 5 135,5 132,7 127,6 1072 1031 0,771 6 135,5 133,8 128,9 1090 1049 0,778 7 139,6 136,6 131,6 1113 1070 0,777 8 155,5 154,3 149,3 1258 1211 0,779 9 151,4 151,8 147 1226 1181 0,771 10 143,8 142,6 137,8 1140 1097 0,764 11 153,2 152,5 147,6 1219 1174 0,764 12 121,4 120 115,8 961 922 0,763 Sum /Ave 1598,3 1585 1530,3 12791 12299 0,779
Diagram rugi-rugi dari diperoleh dari hasil simulasi yang dapat membantu dalam menganalisis berbagai kerugian yang  harus  dihadapi  atau  kendala  yang  harus dipertimbangkan  saat  memasang  PLTS.  Diagram tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.
Dapat diamati dari Gambar 7, produksi energi surya yang dapat  dimanfaatkan  oleh  sistem  PLTS  40  kWp  adalah 52,3  MWh/tahun  sementara  sistem  PLTS  adalah  12,3 MWh/tahun.
Hasil  estimasi  produksi  dari  simulasi  PVsyst  digunakan untuk  menganalisis  penggunaan  energi  pada  Homer. Dari hasil simulasi Homer dan perhitungan, didapatkan RF untuk kedua sistem yang ditunjukan pada Tabel 6.
(a) (b)
Gambar 7. Diagram rugi-rugi sistem PLTS (a)40kWp (b) 10kWp
Tabel 6. Renewable Fraction dari kedua sistem PLTS.
Sistem DoD (%) Energi dari PLN (kWh/thn) Energi dari PLTS (kWh/thn) RF (%) 40 kWp - 219.152 50.518 18,73
Copyright © 2019 Journal of Science and Applicative Technology
J. Sci. Appl. Tech. vol. 5(1), 2021, pp. 179-186 | 185
Published by: Lembaga Penelitian, Pengabdian Masyarakat, dan Penjaminan Mutu Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
10 kWp 20 12.801 10.213 44,38 30 12.111 11.162 47,96 40 11.657 11.784 50,27 50 11.399 12.134 51,56 60 11.305 12.258 52,02 70 11.273 12.295 52,17 80 11.266 12.299 52,19
Berdasarkan  Tabel  6 , PLTS  40  kWp  memiliki  nilai  RF 18,73%  sehingga  masih  belum  mencapai  target  diatas >35%.  Sistem PLTS 40 kWp memiliki operasi secara grid- tie dimana  langsung  terhubung  ke  jaringan  PLN bangunan  dan  tidak  terhubung  langsung  ke  sistem baterai, oleh karena itu perhitungan DoD tidak menjadi pertimbangan pada sistem PLTS 40kWp.
PLTS  10  kWp  secara  konfigurasi  dapat  beroperasi dengan konsep smart microgrid , dimana modenya dapat berjalan secara grid-tie , off-grid , hybrid ataupun backup . Sistam daya PLTS 10kWp ini secara langsung berinteraksi menggunakan  sistem  baterai  dan  dengan  skema  DoD 80% pada Tabel 6 yang memiliki nilai RF sebesar 52,19% sehingga  sudah  mencapai  target  berdasarkan  tujuan bisnisnya.
Dari  hasil  simulasi  Homer  dan  perhitungan  untuk keekonomian  sistem,  didapatkan  nilai  NPC,  COE, payback  period dan  biaya  penghematan  yang ditunjukkan pada Tabel 7.
Tabel 7. Analisis keekonomian kedua sistem PLTS.
Keterangan PLTS 10 kWp PLTS
40 kWp Depth of Discharge (DoD) 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% NPC
(Rp. miliar ) 2,903  2,542  2,196  1,963  1,566  1,269  1,058  7,043
Penghemat- an selama 25 tahun (Rp. miliar) -2,322  -1,961  -1,615  -1,382  -0,985  -0,688  -0,477  1,159 COE (Rp/kWh) 6.315  5.529  4.767  4.239  3.329  2.626  2.103  1.251 Payback Period (tahun) - - - - - - - 5,6
Berdasarkan  Tabel  7 , PLTS  40  kWp  tanpa  baterai memiliki  nilai  COE  Rp  1.251/kWh  sehingga  sudah mencapai target dari tujuan bisnis (<Rp 1.467,28/kWh) dengan payback period hanya 5,6 tahun saja. Sementara PLTS 10 kWp menggunakan baterai dengan skema DoD 20%  -  80%  memiliki  nilai  COE  sebesar  Rp  2.103/kWh hingga Rp 6.315/kWh sehingga belum mencapai target dari tujuan bisnis.

## Kesimpulan
Perancangan  sistem  PLTS  berdasarkan  analisis  energi dan  ekonomi  untuk  sistem  PLTS  40  kWp  tanpa  baterai dengan mode operasi grid tie dan sistem PLTS 10 kWp yang dilengkapi baterai dengan konsep smart microgrid , dimana mode operasinya dapat berjalan secara grid-tie , off-grid , hybrid ataupun backup telah  dilakukan  dan diimplementasikan  di  Bangunan  CAS  ITB.  Simulasi pemodelan kedua sistem dilakukan dan didapat bahwa PLTS 40 kWp dapat menyuplai energi sebesar 52,3 MWh per  tahun  dengan  PR  rata-rata  tahunan  0,833. Sementara PLTS 10 kWp dapat menyuplai energi sebesar 12,3 MWh per tahun dengan PR rata-rata tahunan 0,77. Dari analisis segi ekonomi, perancangan sistem 40 kWp dengan  penjualan  energi  berlebih  memberikan penghematan  sebesar  Rp  1.159.230.000  dan  nilai  COE sebesar  Rp  1.260.61/kWh  dengan payback  period selama 5,6 tahun. Sementara pada perancangan sistem 10 kWp, dengan penggunaan baterai memberikan nilai COE sebesar Rp 2.103/kWh hingga Rp 6.315/kWh pada rentang  DoD  20%  -  80%.  Sistem  ini  diperlukan  untuk menjaga  keandalan  beban  listrik  TEM  dan chiller .  Dari analisis segi penggunaan energi, perancangan sistem 40 kWp memiliki nilai renewable fraction sebesar 18,73%. Sementara  pada  sistem  10  kWp,  dengan  pemakaian baterai memiliki nilai renewable fraction sebesar 44,38% hingga 52,19% pada rentang DoD 20% - 80%.

## Konflik Kepentingan
Tidak ada konflik kepentingan pada penelitian ini.

## Ucapan Terima Kasih
Penelitian  ini  didukung  oleh  Program  Penelitian  ITB, Kementerian Riset dan Teknologi / Badan Penelitian dan Inovasi  Nasional  Indonesia,  Kementerian  Perindustrian Republik Indonesia dan Dinas ESDM Provinsi Jawa Barat.

## Referensi
[1] Tim  Sekretaris  Jenderal  Dewan  Energi  Nasional,  “Indonesia  Energy OutLook 2019,” 2019, [Daring]. Tersedia pada:
https://www.esdm.go.id/assets/media/content/content-outlook- energi-indonesia-2019-bahasa-indonesia.pdf.
[2] Insitute  for  Essential  Services  Reform,  “Indonesia  Clean  Energy Outlook: Tracking Progress and Review of Clean Energy Development in  Indonesia,” Jakarta  Inst.  Essent.  Serv.  Reform  (IESR),  December 2019 , hal. 1 – 72, 2019, [Daring]. Tersedia pada: www.iesr.or.id.
[3] R. Sharma dan S. Goel, “Performance analysis of a 11.2 kWp roof top grid- connected  PV system  in Eastern India,” Energy Reports , vol. 3, hal. 76 – 84, 2017, doi: 10.1016/j.egyr.2017.05.001.
[4] Y.  V.  Pavan  Kumar  dan  R.  Bhimasingu,  “Renewable  energy  based
e-ISSN: 2581-0545
Simulasi Energi dan Keekonomian Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) untuk Fungsi Peak Load Shaving pada Bangunan di Lingkungan Kampus ITB
microgrid system sizing and energy management for green buildings,” J. Mod. Power Syst. Clean Energy , vol. 3, no. 1, hal. 1 – 13, 2015, doi:
10.1007/s40565-015-0101-7.
[5] “Penetapan Penyesuaian Tarif Tenaga Listrik Bulan April - Juni 2020,” Diakses: Jul 01, 2020. [Daring]. Tersedia pada: https://web.pln.co.id/statics/uploads/2020/03/TA-April-Juni- 2020.jpg.
[6] M. Uddin, M. F. Romlie, M. F. Abdullah, S. Abd Halim, A. H. Abu Bakar, dan  T.  Chia  Kwang,  “A  review  on  peak  load  shaving  strategies,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 82, no. November 2017, hal. 3323 – 3332, 2018, doi: 10.1016/j.rser.2017.10.056.
[7] P. Saatwong dan S. Suwankawin, “An Interopera ble Building Energy Management  System  With  IEEE1888  Open  Protocol  for  Peak-Load Shaving,” IEEE Open J. Ind. Appl. , vol. 1, no. September 2019, hal. 11 – 22, 2020, doi: 10.1109/ojia.2020.2967185.
[8] K. Tokuda, S. Matsumoto, dan M. Nakamura, “Implementing a m obile application  for  spontaneous  peak  shaving  of  home  electricity,” Int. Conf. Wirel. Mob. Comput. Netw. Commun. , hal. 273 – 278, 2013, doi: 10.1109/WiMOB.2013.6673372.
[9] K. Tzanidakis, C. Malavazos, dan B. O. Flynn, “Optimized Consumer -
Centric Demand Res ponse,” 2018.
[10]  J.  M.  Paredes-Parra,  A.  Mateo-Aroca,  G.  Silvente-Niñirola,  M.  C. Bueso, dan Á. Molina- García, “PV module monitoring system based on  low-cost  solutions:  Wireless  raspberry  application  and assessment,” Energies , vol. 11, no. 11, 2018, doi: 10.3390/en11113051.
[11] P.  Wolf  dan  J.  Včelák,  “Simulation  of  a  simple  PV  system  for  local energy usage considering the time resolution of input data,” J. Energy Storage , vol. 15, hal. 1 – 7, 2018, doi: 10.1016/j.est.2017.10.009.
[12]  A. Raghoebarsing dan A. Kalpoe, “Performance and economic analysis of  a  27 kW  grid- connected  photovoltaic  system  in  Suriname,” IET Renew.  Power  Gener. ,  vol.  11,  no.  12,  hal.  1545 – 1554,  2017,  doi: 10.1049/iet-rpg.2017.0204.
[13] S. Sharma, C. P. Kurian, dan L. S. Paragond, “Sol ar PV System Design Using PVsyst: A Case Study of an Academic Institute,” 2018 Int. Conf. Control. Power, Commun. Comput. Technol. ICCPCCT 2018 , hal. 123 – 128, 2018, doi: 10.1109/ICCPCCT.2018.8574334.
[14]  C. J. Sarasa-Maestro, R. Dufo-López, dan J. L. Bernal- Agustín, “Analysis of  photovoltaic  self- consumption  systems,” Energies ,  2016,  doi: 10.3390/en9090681.