## Abdimas Galuh

## SISTEM PENYIMPANAN ENERGI LISTRIK BERBASIS BATERAI DARI PANEL SURYA UNTUK LISTRIK RUMAH IBADAH DI DESA CARANG WULUNG
BATTERY-BASED ELECTRICAL ENERGY STORAGE SYSTEM FROM SOLAR PANELS FOR HOUSE OF WORSHIP ELECTRICITY IN CARANG WULUNG VILLAGE
Lucky Pradigta Setiya Raharja, Muhammad Rizani Rusli * , Syechu Dwitya Nugraha, Ahmad Firyal Adila, Arman Jaya, Sutedjo, Imam Dui Agusalim, Hendik Eko Hadi Suharyanto, Suryono, Irianto, Endro Wahjono, Renny Rakhmawati, Indra
Ferdiansyah, Farid Dwi Murdianto, Rachma Prilian Eviningsih
Program Studi D3 Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro Politeknik Elektronika Negeri Surabaya *Email: rizani@pens.ac.id (Diterima 03-05-2023; Disetujui 07-08-2023)

## ABSTRAK
Dikarenakan kondisi tipografi dan bentuk wilayah yang berupa perbukitan dengan wilayah yang luas, maka di Desa Carang Wulung masih terdapat dusun yang belum ada jaringan listrik tegangan rendah dari PLN yaitu Dusun Gondang. Akibat keterbatasan tersebut, terdapat rumah ibadah (musala) di Dusun Gondang yang masih kurang  diperhatikan  dan  termasuk  dalam  kategori  tidak  layak  jika  dilihat  dari  sisi  ketersediaan  listrik. Masyarakat di dusun yang mayoritas beragama Islam ini mengalami kendala penerangan saat shalat berjamaah di malam hari hingga subuh. Tidak adanya sumber listrik untuk pengeras suara juga mengakibatkan tidak dapat digunakannya pengeras suara untuk menandai masuknya waktu sholat. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka  dikembangkan  sistem  penyimpanan  energi  listrik  berbasis  baterai  dengan  menggunakan  panel  surya dalam kegiatan pengabdian masyarakat ini. Tahapan kegiatan pengabdian masyarakat yang dilakukan adalah melakukan  survey  kebutuhan  pemasangan  sistem  instalasi  panel  surya  dan  baterai,  perakitan  beberapa komponen sistem, melakukan pengujian sistem skala laboratorium, pemasangan sistem yang telah dirakit dan diuji, serta melakukan sosialisasi dan pelatihan kepada warga tentang penggunaan panel surya, pengoperasian dan pemeliharaan sistem. Warga mengaku senang dengan terselenggaranya kegiatan pengabdian masyarakat ini karena dapat beribadah dengan nyaman setiap saat dengan sumber listrik yang tidak mengandalkan sumber dari PLN.
Kata kunci: penyimpanan energi berbasis baterai, solar panel, rumah ibadah, Desa Carang Wulung

## ABSTRACT
Due to the topography and hilly terrain in the area, there is still a hamlet in Carang Wulung village that does not have a low-voltage electricity network from PLN, namely Gondang Hamlet. As a result of this limitation, there is a place of worship (musala) in Gondang Hamlet that has not been adequately taken care of and is considered unfit when viewed from the availability of electricity. The community in this predominantly Muslim hamlet experiences lighting problems during congregational prayers at night until dawn. The lack of a power source for speakers also prevents the use of speakers to mark the prayer times. Based on this background, a battery-based energy storage system from solar panels was developed for this community service activity. The stages of community service activities carried out include surveying the needs for the installation of solar panel and battery installation systems, assembling several system components, testing the laboratory-scale system, installing  the  system  that  has  been  assembled  and  tested,  and  conducting  socialization  and  training  for residents on the use, operation, and maintenance of the solar panel system. The residents are happy that this community service activity has been carried out because they can worship comfortably at any time without relying on PLN as a source of electricity.
Keywords: battery energy storage system, solar panel, house of worship, Carang Wulung village

## PENDAHULUAN
Wonosalam  merupakan  salah  satu  kecamatan  yang  berada  di  Kabupaten  Jombang Provinsi  Jawa  Timur.  Kecamatan  Wonosalam  memiliki  9  desa,  yakni:  Desa  Sumberrejo, Wonokerto,  Panglungan,  Carang  Wulung,  Wonosalam,  Sambirejo,  Wonomerto, Galangdowo,  dan Jarak.  Kecamatan  Wonosalam  berada di sekitar  lereng  Gunung Arjuna sehingga  memiliki  kondisi  fisik  yang  berbukit.  Ketinggian  wilayah  kecamatan  dari permukaan laut adalah ± 500 m dpl. Dengan identifikasi bentuk wilayah berombak sampai berbukit sebesar 56 %. Sektor pertanian memegang peranan penting dalam bidang ekonomi masyarakat di Kecamatan Wonosalam. Tidak heran jika mayoritas penduduk di kecamatan Wonosalam kabupaten Jombang berprofesi sebagai petani dengan komoditas unggulannya adalah komoditi kopi (Mamlu'ah, 2016; Bachtiyar, 2016).
Ditinjau dari segi agama dan kepercayaan, masyarakat Desa Carang Wulung mayoritas beragama Islam. Dari data pendataan kondisi ekonomi keluarga Desa Carang Wulung tahun 2021, terdapat 858 kepala keluarga termasuk dalam kategori keluarga miskin, 245 kepala keluarga termasuk dalam kategori keluarga sedang, dan 15 kepala keluarga termasuk dalam kategori keluarga kaya. Dalam kata lain, penduduk Desa Carang Wulung masih banyak yang termasuk dalam kategori keluarga miskin (Pratama, 2021).
Karena kondisi tipografi dan bentuk wilayah yang berupa perbukitan dengan area yang cukup luas, di Desa Carang Wulung masih terdapat area desa atau dusun dengan ketiadaan jaringan  listrik  tegangan  rendah  dari  PLN  yaitu  Dusun  Gondang.  Penduduk  dusun  yang tergolong  keluarga  mampu  akan  membuat  jaringan  sendiri  dengan  memasang  kabel  dari dusun lain. Karena keterbatasan itu terdapat sebuah rumah ibadah di Dusun Gondang yang masih  kurang  perhatian  dan  termasuk  dalam  kategori  tidak  layak  apabila  dilihat  dari  sisi ketersediaan  listrik.  Masyarakat  di  dusun  tersebut  yang  mayoritas  beragama  Islam, mengalami kendala dalam penerangan apabila beribadah berjamaah pada malam hari hingga waktu fajar tiba. Ketiadaan sumber listrik untuk pengeras suara juga mengakibatkan tidak dapat digunakannya pengeras suara untuk penanda masuknya waktu sholat.
Indonesia  merupakan  salah  satu  negara  tropis  sehingga  sangat  berlimpah  kapasitas sumber  energi  cahaya  mataharinya  termasuk  di  semua  kondisi  geografis  dan  tipografi wilayah yang ada (Kholiq, 2015). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) merupakan tipe pembangkit  yang  bisa  memanfaatkan  ketersediaan  cahaya  matahari  tersebut  dan  bisa menjadi solusi bagi warga yang memiliki keterbatasan dalam hal pasokan energi listrik dan mengurangi ketergantungan pada listrik PLN (Aryza, et al., 2017; Dwiyaniti,  Ismujianto, Aji, & Kusnadi, 2021; Setiawan, Halilintar, & Masrul, 2022). Energi surya hanya tersedia di

## Abdimas Galuh
pagi sampai sore hari, sehingga jika masyarakat hendak memanfaatkan energi tersebut harus menggunakan  peralatan  tambahan  yaitu  baterai.  Beterai  merupakan  peralatan  yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk kimia dan bisa digunakan kembali untuk keperluan aktifitas manusia (Nasution, 2021). Kondisi iradiasi matahari yang diterima oleh  panel  surya  juga tidak  selalu  konstan, sehingga  akan sangat  mengganggu  terjadinya proses  pengisian  kapasitas  baterai.  Dengan  memanfaatkan solar  charge controller (SCC) dapat menjadi solusi yang bisa digunakan untuk mengatur besarnya tegangan dan arus yang mengalir  serta  otomatis  melanjutkan  atau  menghentikan  proses charging pada  baterai (Subandi & Hani, 2015; Syahwil, 2021).
Berdasarkan  studi  literatur  dan  fakta  kondisi  lapangan,  dalam  kegiatan  pengabdian masyarakat  ini  disusunlah  sistem  penyimpanan  energi  listrik  berbasis  baterai  dengan memanfaatkan panel surya atau PLTS yang diterapkan pada fasilitas rumah ibadah di Dusun Gondang Desa Carang Wulung. Selain untuk menunjang fasilitas rumah ibadah di dusun tersebut,  kegiatan  ini  juga  memberikan  pengetahuan  kepada  masyarakat  tentang  sumber energi terbarukan dan penerapannya sehingga masyarakat tidak bergantung pada listrik PLN untuk  sumber  listriknya  serta  pelatihan  tentang  pengoperasian  dan  pemeliharaan  sistem PLTS yang telah dibuat.

## BAHAN DAN METODE
Pada  kegiatan  pengabdian  masyarakat  ini,  dilakukan  beberapa  tahapan  untuk menyelesaikan keseluruhan program. Adapun tahapan dari kegiatan pengabdian masyarakat yang dilakukan yaitu:
a. Melakukan  survey  tentang  kebutuhan  pemasangan  dari  sistem  instalasi  panel  surya beserta baterai. Proses ini dilaksanakan untuk mengetahui beberapa parameter kebutuhan dari  sistem  baik  kebutuhan  utama  maupun  kebutuhan  penunjang  dari  sistem  yang terpasang.
b. Merakit  beberapa  komponen  sistem  panel  surya  dan  sistem  baterai.  Pada  tahap  ini dilakukan  perakitan  beberapa  komponen  di  kampus  dan  melakukan  pengujian  sistem skala laboratorium.
c. Instalasi  sistem  yang  sudah  terakit  dan  diuji  di  kampus  pada  lokasi  pengabdian masyarakat.  Pada  tahap  ini,  semua  komponen  dan  sistem  yang  sudah  dirakit  akan dipasang  pada  lokasi  dari  pengabdian  masyarakat.  Setelah  itu  dilakukan  proses komisioning  sebelum  sistem  dioperasikan.  Setelah  dilakukan  komisioning,  maka dilakukan proses pengujian untuk mengetahui ketahanan dari sistem yang telah dibuat.
d. Mengadakan sosialisasi dan pelatihan kepada warga setempat tentang pemanfaatan panel surya, pengoperasian dan pemeliharaan sistem.
Sistem instalasi panel surya beserta baterai pada kegiatan pengabdian masyarakat ini digambarkan  pada  Gambar  1.  Energi  listrik  didapatkan  dari  panel  surya.  Panel  surya merubah dari energi sinar matahari menjadi energi listrik. Proses penyimpanan energi listrik dari  panel  surya  dilakukan  dengan  proses  pengisian  pada  baterai  melalui  SCC.  Proses pengisian baterai menggunakan kontroler sehingga bisa mengatur proses pengisian baterai secara  aman.  Pada  sistem  ini  juga  dilengkapi  proteksi  untuk  panel  surya  dari  terjadinya sambaran petir dan hubung singkat. Untuk proses pemanfaatan energi listrik DC dari baterai menggunakan  inverter  1  phase  untuk  dirubah  menjadi  tegangan  AC  220V  dan  dapat digunakan sebagai beban penerangan dan kelistrikan rumah ibadah.
Gambar 1. Blok diagram sistem panel surya dengan penyimpanan berbasis baterai
Pada  penentuan  kebutuhan  daya  beban  yang  akan  digunakan,  maka  direncanakan untuk konsumsi energi listrik dalam 1 hari. Perhitungan beban dilakukan untuk memenuhi kebutuhan rumah ibadah (musala) yang berupa pengeras suara ( sound amplifier) dan lampu penerangan, sehingga didapatkan perhitungan sebagai berikut:
Kebutuhan daya pengeras suara = 250 W x 5 Hour = 1250 WH Kebutuhan lampu penerangan = 5 lampu x 10 W x 12 Hour = 600 WH Jadi total energi yang dikonsumsi = 1250 WH + 600 WH = 1850 WH
Pada penentuan kebutuhan peggunaan panel surya, didasarkan dengan kondisi daerah yang akan dipasang panel surya. Kondisi sinar matahari di desa Carang Wulung diasumsikan rata-rata sinar matahari PSH (peak sun hours) yang bisa dimanfaatkan adalah 5 jam di waktu

## Abdimas Galuh
siang.  Sehingga  penentuan  kapasitas  dan  jumlah  panel  surya  dapat  ditentukan  sebagai berikut:

## Energi yang dibutuhkan = 1850 WH
Penyerapan sinar matahari selama 5 jam = 1850 WH / 5 Hour = 370 WP Sehingga  panel  surya  yang  digunakan  jika  memiliki  kapasitas  tiap  panel  100  WP maka membutuhkan 4 panel surya.
Pada  penentuan  kapasitas  baterai  dilakukan  dengan  melihat  energi  listrik  yang dikonsumsi setiap harinya. Energi yang dikonsumsi setiap harinya adalah 1850 WH. Selain memperhatikan energi yang dikonsumsi maka perlu juga diperhatikan terkait dengan DoD (depth of discharge) baterai yaitu 80%. Sehingga total energi pada baterai adalah 2250 WH.
Sehingga kebutuhan baterai adalah sebagai berikut:
Energi pada baterai = 2250 WH Baterai dengan tegangan 12 Volt dibutuhkan AH = 2250 WH/12V = 187,5 AH Sehingga  dibutuhkan  baterai  dengan  kapasitas  12  V  100  AH  sebanyak  2  baterai dirangkai seri.
Pada perencanaan sistem proteksi yang dilakukan pada panel surya terdiri dari proteksi sambaran petir/tegangan surja, hubung singkat, over current dan sistem pentanahan. Semua proteksi dilakukan untuk menanggulangi jika terjadi gangguan yang dapat mengakibatkan sistem tidak beroperasi. Untuk sistem proteksi dari sambaran petir/tegangan surya digunakan SPD surge  protection DC  khusus  panel  surya  kapasitas  450  V/1000  V.  Untuk  proteksi hubung  singkat  dan over  current digunakan  MCB  DC  1000  V  40  A.  Dan  untuk  sistem pentanahan/ grounding menggunakan katoda tembaga yang ditanam di dalam tanah dengan nilai tahanan pembumian kurang dari 5 Ohm.
Untuk perencanaan panel distribusi beban AC digunakan untuk penyambungan beban ke sumber yang telah disediakan. Panel ini untuk mempermudah dan mengamankan operator dalam proses penyambungan beban ke sumber, sehingga masyarakat yang mengoperasikan sistem ini akan lebih mudah dan aman.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap pertama adalah persiapan yang dilakukan dengan survey ke lapangan yaitu di Dusun  Gondang,  Desa  Carang  Wulung,  Kecamatan  Wonosalam,  Kabupaten  Jombang dengan berjalan lancar. Komunikasi antara tim dan warga mengkerucut untuk menggunakan fasilitas umum rumah ibadah musala warga dusun yang ditunjukkan pada Gambar 2 untuk dipasang sistem penyimpanan energi listrik dari panel surya. Proses ini dilaksanakan untuk
mengetahui  beberapa  parameter  kebutuhan  dari  sistem  baik  kebutuhan  utama  maupun kebutuhan penunjang dari sistem yang terpasang.
Gambar 2. Rumah Ibadah musala Al-Hidayah milik warga Dusun Gondang, Desa Carang Wulung
Tahap kedua adalah merakit beberapa komponen sistem panel surya dan sistem baterai di  kampus/laboratorium  dan  melakukan  pengujian  sistem.  Tujuannya  adalah  untuk memastikan sistem  bekerja  sebelum  dibawa ke  tempat tujuan. Proses  perakitan  dan  hasil perakitan dapat dilihat pada Gambar 3 (a) dan (b).
(a) (b)
Gambar 3. Sistem proteksi, SCC, dan inverter (a) Proses perakitan (b) Hasil perakitan
Sementara tahap pengujian sistem juga dilakukan di kampus. Semua sistem dirangkai sesuai dengan perencanaan. Pengujian meliputi pengujian charging baterai dari panel surya dan pengujian pembebanan inverter dengan beban berupa amplifier dan lampu penerangan.
Proses  pengujian  ini dapat  dilihat pada Gambar 4  (a)  dan  (b).  Sementara  hasil pengujian charging pada  baterai  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  dan  hasil  pengujian  pembebanan  dapat dilihat pada Tabel 2.
(a) (b)
Gambar 4. Proses pengujian sistem (a) Solar panel yang diuji di bawah sinar matahari
(b) Pengujian charging baterai dengan SCC Tabel 1. Hasil pengujian charging baterai 100AH Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) 24.2 4.2 98.1 Tabel 2. Hasil pengujian inverter 1 fasa dengan beban Beban Tegangan Output (V)  Arus Output (A) Daya Output (W) Sound amplifier 221 1.14 239.34 Lampu 220 0.32 66.88 (a) (b) (c)
Gambar  5. Komponen  sistem penyimpanan energi  listrik berbasis  baterai  dari pemanfaatan panel surya (a) Panel proteksi dan SCC (b) Panel proteksi dan inverter (c) baterai 12V100AH x 2
Pada  tahap  ketiga  adalah  instalasi  sistem  yang  sudah  teruji  pada  lokasi  kegiatan pengabdian masyarakat yaitu di Dusun Gondang Desa Carang Wulung. Gambar 5 (a), (b), dan  (c)  menunjukkan  komponen  sistem  yang  akan  dipasang,  sementara  Gambar  6  (a)
merupakan proses pemasangan sistem. Terlihat pada Gambar 6 (b) solar panel dipasang di atas atap rumah ibadah (musala) agar mendapatkan energi cahaya matahari yang maksimal.
(a) (b)
Gambar 6. Pemasangan sistem penyimpanan energi listrik berbasis baterai dari pemanfaatan panel surya (a) Proses instalasi panel SCC, inverter, dan baterai (b) Hasil instalasi panel surya di atap rumah ibada h (musala) (a) (b)
Gambar 7.  Sosialisasi dan pelatihan kepada warga setempat tentang pengoperasian dan pemeliharaan sistem (a) Penjelasan tentang panel SCC, inverter, dan baterai (b) Penjelasan tentang terminal beban
Tahap  terakhir  adalah  mengadakan  sosialisasi  dan  pelatihan  kepada  penduduk setempat. Tujuan dari sosialisasi dan pelatihan ini adalah memberikan pengetahuan kepada masyarakat  tentang  sumber  energi  terbarukan  dan  penerapannya  serta  pembekalan kompetensi bagi warga untuk pengoperasian, pemeliharaan, dan penyelesaian masalah agar

## Abdimas Galuh
setelah  kegiatan  pengabdian  masyarakat  ini,  instalasi  yang  terpasang  terjamin pemeliharaannya. Kegiatan sosialisasi dan pelatihan ke warga setempat dapat dilihat pada Gambar 7.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kegiatan  pengabdian  kepada  masyarakat  melalui  pemasangan  sistem  penyimpanan energi listrik dari panel surya untuk aplikasi rumah ibadah (musala) warga Dusun Gondang, Desa Carang Wulung, Kecamatan Wonosalam, Kabupaten Jombang berjalan dengan lancar dan  baik.  Warga  setempat  mengaku  senang  dengan  diadakannya  kegiatan  pengabdian masyarakat ini karena dapat beribadah dengan nyaman kapanpun dengan sumber listrik yang tidak mengandalkan sumber dari PLN. Sistem ini digunakan untuk kelistrikan musala yang berupa  pengeras  suara  dan  lampu  penerangan.  Kegiatan  semacam  ini  diharapkan  dapat dilakukan kembali pada lokasi-lokasi lain yang membutuhkan

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Politeknik  Elektronika  Negeri  Surabaya yang  telah  memberikan  dukungan  dan  pendanaan  pada  tahun  anggaran  2022  dalam pelaksanaan kegiatan pengabdian masyarakat ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Aryza,  Solly,  Hermansyah,  Siahaan,  A.  P.,  Suherman,  &  Lubis, Z.  (2017). Implementasi Energi  Surya  Sebagai  Sumber  Suplai  Alat  Pengering  Pupuk  Petani  Portabel. IT Journal Research and Development , 12-18.
Bachtiyar, Z. (2016). Evaluasi Pengembangan Kawasan Agropolitan Pada Komoditas Kopi di Desa Carangwulung Kecamatan Wonosalam Kabupaten Jombang. Publika - Jurnal Ilmu Administrasi Negara , 1-8.
Dwiyaniti, M., Ismujianto, Aji, A., & Kusnadi. (2021). Perbaikan Prasarana dan Penerapan Solar Sel di MI Miftahul Ulum. DINAMISIA: Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat , 1318-1323.
Kholiq,  I.  (2015).  Pemanfaatan  Energi  Alternatif  Sebagai  Energi  Terbarukan  Untuk Mendukung Subtitusi BBM. Jurnal IPTEK , 75-91. Mamlu'ah.  (2016). Makna  kenduren  durian  bagi  masyarakat  kecamatan  Wonosalam kabupaten Jombang. Surabaya: UIN Sunan Ampel Surabaya. Nasution,  M.  (2021).  Karakteristik  Baterai  sebagai  Penyimpan  Energi  Listrik  secara Spesifik. Journal of Electrical Technology , 35–40. Pratama, Y. (2021). Strategi Pemerintah Desa Dalam Pengembangan Masyarakat Melalui Komoditi  Kopi  Desa  Carangwulung  Kabupaten  Jombang. Mojokerto:  Universitas Islam Majapahit.
Setiawan, D., Halilintar, M. P., & Masrul, W. (2022). Sistem Penerangan Bertenga Surya di Bank Sampah Berkah Abadi Kelurahan Limbungan. DINAMISIA: Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat , 196-202.
Subandi, & Hani, S. (2015). Pembangkit Listrik Energi Matahari Sebagai Penggerak Pompa Air Dengan Menggunakan Solar Cell. Jurnal Teknologi Technoscientia , 188–191. Syahwil,  M.  (2021).  Rancang  Bangun  Modul  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) Sistem  Off-grid  Sebagai  Alat  Penunjang  Praktikum  Di  Laboratorium. Jurnal Pengelolaan Laboratorium Pendidikan , 26-35.