## PENERAPAN KINCIR AIR TENAGA SURYA UNTUK TAMBAK UDANG VANNAME

## APPLICATION OF PADDLE WHEELE SOLAR POWERED AERATOR FOR VANNAME SHRIMP  POND
Harisjon 1 , Tashwir 2, , Raedy Anwar Subiantoro 2, Samsi 2 , Birham Hermansyah 1*
1 Politeknik Kelautan dan Perikanan Pariaman, Kabupaten Pariaman, Provinsi Sumatera Barat, Indonesia *Korespondensi : birham55@gmail.com (B Hermansyah) Diterima 3 Agustus 2021 – Disetujui 6 September 2021
ABSTRAK. Pemanfaatan energi terbarukan menjadi suatu keharusan pada saat ini. Salah satu potensi energi terbarukan yang terdapat  di  Indonesia  adalah  energi  matahari  (energi  surya).  Letak Indonesia  yang  berada  di daerah khatulistiwa, membuat indonesia mendapatkan sinar matahari sepanjang tahun. Pemanfaatan energi surya untuk  menggerakkan  aerator  kincir  air  pada  budidaya  udang  vanname  menjadi  salah  satu  alternatif  untuk mengatasi ketergantungan terhadap pasokan listrik dari PLN. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan membandingkan parameter kincir saat dioperasikan tanpa beban dan dengan beban, adapun parameter yang diukur adalah ; Tegangan listrik, arus listrik, kecepatan putaran poros dan suhu. Dari desain dan pembuatan kincir air tenaga surya yang telah dilakukan didapatkan hasil ; tegangan rata-rata panel PV adalah 40,57 Volt, rata- rata arus listrik pada saat dioperasikan dengan beban adalah sebesar 8,87 Ampere dengan rata-rata kecepatan putaran posros 588,48 RPM, dan Suhu rata-rata 56,98 0 C.
KATA KUNCI: Energi surya; kincir air; desain
ABSTRACT . Utilization of renewable energy is a must at this time. One of the renewable energy potentials in Indonesia is solar energy. Indonesia's location which is on the equator, makes Indonesia get sunshine all year round.  The  use  of  solar  energy  to  drive  waterwheel  aerators  in  vanname  shrimp  farming  is  an  alternative  to overcome dependence on electricity supply from PLN.  The method used in this study is to compare the parameters of the wheel when it is operated without load and with a load, while the parameters measured are; Electric voltage, electric current, shaft rotation speed and temperature. From the design and manufacture of solar waterwheels that have been done, the results are obtained; the average voltage of the PV panel is 40.57 volts, the average electric current when operated with a load is 8.87amperes with an average shaft rotation speed of 588.48 RPM, and an average temperature of 56.98 0 C.
KEYWORDS: Solar energy; waterwheele; design

## 1. Pendahuluan
Udang  merupakan  salah  satu  jenis  komoditas  perikanan  yang  menjadi  sumber  protein  yang  paling digemari  oleh  masyarakat  Indonesia.  Menurut  Ispranoto  konsumsi  udang  masyarakat  Indonesia mencapai 50% (Ispranoto Tri, n.d.), sedangkan untuk ekspor, Indonesia merupakan negara nomor empat sebagai produsen (pengekspor) udang di dunia dengan tujuan ekspor utama ke negara amerika serikat yang memiliki tingkat konsumsi udang mencapai 1.134 kg/tahun  (Setiyanto, 2005). Berdasarkan data Susenas, tahun 1997 tingkat konsumsi ikan di Indonesia adalah 18 kg per kapita. Tahun 2000 meningkat menjadi 22 kg per kapita, tahun 2006 mencapai 24 kg per kapita dan tahun 2008 sebesar 28 kg per kapita, tingkat konsumsi dari periode 1997-2008 masih di bawah standar FAO sebesar 30 kg per kapita per tahun (Virgantari, 2017).
Pemerintah  Indonesia  melalui  Kementerian  Kelautan  dan  Perikanan  berusaha  meningkatkan konsumsi ikan dan ekspor produk perikanan melalui peningkatan jumlah usaha budidaya. Budidaya ikan khususnya udang di Indonesia masih teringgal jauh dengan negara lain baik dalam hal produksi maupun teknologi. Salah satu kendala pengembangan budidaya udang di Indonesia adalah meningkatnya harga listrik tiap tahunnya. Di negara dengan teknologi budidaya yang maju seperti China dan Norwegia telah
AURELIA JOURNAL VOL. 3 (1) OKTOBER 2021 : 01-09

## (Authentic Research of Global Fisheries Application Journal)
E-ISSN 2715-7113
e-mail: aurelia.journal@gmail.com
menerapkan energi terbarukan sebagai sumber energi listrik untuk melayani kebutuhan listrik. Energi terbarukan saat ini merupakan solusi bagi kebutuhan listrik untuk operasional budidaya dengan segala kelebihannya (Holt, 2017).
Energi terbarukan yang paling banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik pada budidaya adalah energi matahari (surya) dan energi angin. Kedua jenis energi terbarukan tersebut masing-masing memiliki  kelebihan  dan  kekurangan,  energi  surya  merupakan  energi  alternatif  yang  murah,  sesuai dengan  daerah  tropis  tetapi  memiliki  keterbatasan  waktu  (hanya  dapat  digunakan  siang  hari)  dan membutuhkan investasi yang cukup besar (Maysha et al , 2016) dan (Lakatos et al , 2011). Potensi untuk pengembangan dan pengaplikasian sistem energi surya pada budidaya perikanan khususnya budidaya udang di Indonesia sangat besar karena Indonesia memiliki potensi energi surya sangat besar, letak Indonesia  di  daerah  khatulistiwa  membuat  hampir  seluruh  wilayah  Indonesia  mendapatkan  sinar matahari sepanjang tahun.
Buidaya  udang  sangat  potensial  dikembangkan  di  kabupaten  Padang  Pariaman  ,  hal  ini disebabkan karena Kabupaten Padang Pariaman  secara geografis sesuai dengan kondisi alam yang dibutuhkan  untuk  budidaya  udang  khususnya  udang  vanname.  Pemanfaatan  energi  surya  pada budidaya udang vanname menjadi alternatif untuk mengatasi ketergantungan terhadap pasokan listrik dari PLN. Pembuatan kincir air aerator tenaga surya bertujuan sebagai salah satu upaya untuk mengatasi ketergantungan  listrik  dari  PLN.  Penelitian  aerator paddlewheele tenaga  surya  yang  dilakukan  oleh Chonmapat Torasa dkk dan Kamal Sarma dkk (Chotithammaporn & Torasa, 2017) (Sarma et al , 2018) menghasilkan aerator paddlewheele tenaga surya dapat menambah jumlah disolve oxygen dalam kolam. Dengan pembuatan kincir air tenaga surya ini diharapkan nantinya dapat diadopsi oleh praktisi budidaya udang  vanname  serta  dapat  menjadi  referensi  bagi  pengembangan  pemanfatan  energi  surya  untuk budidaya perikanan.

## 2. Metodologi Penelitian
Pada  penelitian  ini  ada  beberapa  tahapan  yang  dilaksanakan  yaitu  ;  pengumpulan  referensi, pengumpulan data, pembuatan alat, pengujian, analisa data, pelaporan dan evaluasi seperti ditunjukkan pada Gambar 1 .
START STUDI PUSTAKA • JURNAL • PROCEEDING • BUKU • DLL • DATA RADIASI MATAHARI • DATA BEBAN LISTRIK PERANCANGAN SISTEM PEMBUATAN KINCIR TENAGA SURYA PERCOBAAN/ RUNNING BERHASIL PLAPORAN EVALUASI SELESAI TIDAK YA
Gambar 1. Flow Chart Pembuatan Kincir Air Tenaga Surya.
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan membandingkan beberapa parameter pada saat kincir dioperasikan tanpa  beban dan dengan beban. Adapun parameter yang diukur pada penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 1 .
Tabel  1 . Parameter Kincir yang Diukur. Besaran Satuan Arus listrik Ampere Tegangan listrik Volt Suhu 0 C Putaran Poros RPM

## 3. Hasil Dan Pembahasan

## 3.1. Perhitungan Kapasitas Battery Dan Panel Surya
Motor  listrik  yang  digunakan  sebagai  penggerak  kincir  air  ini  adalah  3  buah  motor  DC  dengan  jenis brushless yakni 1 motor listrik dengan daya 1000 watt dengan tegangan 48 V dan 2 buah motor listrik dengan  daya  masing-masin  250  watt  dengan  tegangan  24  V.  besarnya  kapasitas  battery  yang dibutuhkan dapat diketahui dengan menggunakan Persamaan (1).
𝐶 = 𝑃 𝑉 × 𝑡 ......................................................................................................................................  (1) Dimana,
C = kapasitas battery (Ah) P = daya motor listrik (Watt) V = tegangan motor listrik (Volt) t  = waktu pengoperasian (Hours)
Dari  persamaan  (1)  tersebut  dapat  diketahui  bahwa  kapasitas  battery  yang  dibutuhkan  untuk pengoperasian  kincir  dengan  penggerak  motor  listrik  dengan  daya  500  watt  selama  24  jam  adalah 500Ah/24V (aki 100/Ah dengan jumlah 10 buah), dan untuk penggerak motor listrik dengan daya 1000 watt selama 24 jam adalah 500Ah/48V (aki 100 Ah dengan jumlah 20 buah).

## 3.2. Perhitungan Kapasitas Panel Surya
Ukuran panel surya (watt) yang akan digunakan tergantung dari besarnya arus pengisian yang dapat disediakan oleh panel surya dan berapa lama panel surya tersebut mendapatkan sinar matahari (jam). Di daerah sumatera barat lamanya penyinaran matahari adalah. selama 8 jam, sehingga jumlah panel surya yang dibutuhkan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (2) (Patel, 2005):
𝑃 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 = 𝐶×𝑉 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 𝑡 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 × 𝑡 ..................................................................................................................  (2)
Dari persamaan (2) didapatkan daya panel surya yang dibutuhkan untuk 10 buah aki 12V/100Ah adalah 1500 watt, sedangkan untuk 20 aki dibutuhkan daya panel sebesar 3000 watt. Ukuran panel yang akan digunakan adalah panel surya dengan daya 200 WP sehingga jumlah panel yang dibutuhkan untuk 20 aki adalah 15 unit dan untuk 10 aki adalah 8 unit.

## 3.3. Pengamatan Tegangan Listrik Pada Panel Surya
Dari  hasil  pengamatan  tegangan  output  pada  panel  surya  yang  akan  digunakan  sebagai  sumber tegangan listrik pada  kincir air, didapatkan data seperti ditunjukkan pada Gambar 2 .
Gambar 2 Grafik Tegangan Listrik Pada Panel Surya.
Dari Gambar 2 didapatkan tegangan peak didapatkan pada jam 12.00 sampai dengan jam 13.00 dan tegangan terendah pada jam 07.00-08.00 tegangan yang dibutuhkan oleh motor DC adalah diatas 24 Volt sehingga waktu operasi panel surya dapat digunakan adalah pada jam 08.00 sampai dengan jam 16.00 (8 Jam).

## 3.4. Desain Kincir
Desain  kincir  yang  dibuat  menggunakan  pelampung  berbahan  dasar  plastik  yang  secara  umum digunakan  untuk  kincir  aerasi  konvensional  berjumlah  3  buah  dengan  ukuran  160  x  25  x  15  cm, penggerak kincir menggunakan jenis motor listrik tipe BLDC yaitu 2 (dua) unit motor DC dengan daya 500 watt 24 volt. Untuk penempatan dan tata letak komponen motor DC, poros dan pelampung dapat dilihat pada Gambar 3 .
A D                        E                     A A C B B Keterangan A. Pelampung
B. Paddle wheele
C. Poros
D. Gea r Tarik
E. Motor 500 Watt/24 Volt
Gambar 3. Tataletak Komponen Pada Pelampung.
Posisi dari panel surya diletakkan di atas pelampung dengan di sangga oleh 4 (empat) empat buah tiang yang terbuat dari besi siku berukuran 40 x 40 cm. posisi dari panel surya pada kincir ditunjukkan pada Gambar 4 .
A B Keterangan A. Panel surya
B. Kincir Air
Gambar 4. Posisi Panel Surya Pada Kincir.

## 3.5. Desain Sistem Kelistrikan
Diagram sistem kelistrikan yang akan dibuat ditunjukan pada Gambar 5 . Komponen sistem kelistrikan terdiri dari panel PV; Solar charge controller (SCC); Battery; dan Kincir itu sendiri.
A B C D Keterangan
A. Panel surya
B. Solar charge controller (SCC)
C. Battery
D. Kincir

## Gambar 5. Diagram Kelistrikan.
Cara kerja dari sistem kelistrikan dari kincir air tenaga surya ini adalah ; panel surya akan merubah energi matahari menjadi energi listrik menuju SCC, pada SCC arus listrik akan diteruskan ke battery sebagai  arus  charge  sekaligus  mengatur  tegangan  listrik  yang  menuju  ke  motor  DC.  SCC  yang digunakan adalah tipe MPPT (maximum power point tracking) yang dapat mengatur beroperasi walaupun tegangan panel surya lebih tinggi daripada tegangan battery (Janaloka, 2015) .

## 3.6. Desain Sistem Kontrol
Sistem  kontrol  pada  kincir  air  tenaga  surya  ini  adalah  untuk  mengatur  on  dan  off  kincir,  pengaman terhadap arus berlebih, dan sebagai pengukur parameter kelistrikan pada sistem. Komponen-komponen
yang digunakan pada sistem kontrol adalah push button NO dan NC; relay ; MCB; ampere meter; dan voltmeter. Diagram sistem kontrol untuk kincir air tenaga surya dapat dilihat pada Gambar 6 .
B D E C C B A G H I F J Keterangan
A. Terminal
B. Push button NO
C. Push button NC
D. Koil relay
E. Kontak bantu
F. MCB
G. Motor Listrik
H. Voltmeter
I. Amperemeter
J. Kontak utama relay
Gambar 6. Desain Sistem Kontrol.
Cara kerja dari desain sistem kontrol yang dibuat adalah sebagai berikut ; pada saat B ditekan maka  arus  listrik  akan  mengalir  menuju  D  dan  mengaktifkan  E    sebagai interlock dan  J,  sehingga walaupun B dilepas D akan tetap aktif karena mendapatkan arus yang melalui E. ketika J aktif maka G akan hidup, F berfungsi sebagai pengaman terhadap arus listrik berlebih dan I serta J berfungsi sebagai pengukur tegangan listrik (Volt) dan arus listrik (Ampere).

## 3.7. Pengamatan Parameter Kelistrikan Tanpa Beban
Dari pengamatan pengoperasian kincir tanpa beban didapatkan data  yang ditunjukkan pada Gambar 7 sampai dengan Gambar 10 .
Gambar 3. Tegangan Listrik.
Gambar 4 Arus Listrik.
Gambar 5 Suhu Motor DC Gambar 6 RPM Poros Kincir.

## 3.1. Pengamatan Parameter Kelistrikan Dengan Beban
Pengamatan parameter kelisttrikan dengan beban dilakukan dengan mengoperasikan kincir langsung pada kolam seperti ditunjukkan pada Gambar 11 .
Gambar 7. Pengoperasian Kincir Pada Kolam.
Dari pengamatan pengoperasian kincir dengan beban didapatkan data  yang ditunjukkan pada Gambar 12 sampai Gambar 15 .
Gambar 8. Tegangan Listrik Dengan Beban.
Gambar 9. Arus Listrik Dengan Beban.
Gambar 10 Arus Start Pada Motor DC.
Gambar 11. RPM Poros Kincir.

## Gambar 12. Suhu Motor DC.
Dari pengamatan data yang dilakukan pada saat kincir dihubungkan dengan beban, didapatkan hasil bahwa tegangan listrik yang dihasilkan oleh panel PV mencapai di atas 40 Volt melebihi tegangan nominal panel PV  yaitu 25 Volt. Besarnya arus listrik  pada motor DC mencapai 10 Ampere pada saat motor DC dihubungkan dengan beban, dan arus start pada saat motor DC dihubungkan dengan beban mencapai 25 Ampere yang berlangsung selama 2 detik.

## 4. Kesimpulan
Penerapan energy surya sebagai sumber energy untuk kincir air sebagai aerator pada tambak udang vannamei  telah  berhasil  dilaksanakan,  dan  dapat  digunakan  sebagai  aerator  alternatif  pada  kolam budidaya udang vannamei. Tegangan listrik yang dihasilkan panel surya jauh lebih besar dari tegangan nominal pada spesifikasi panel dan motor DC sehingga harus dihubungkan dengan SCC (Solar Charge Controller) atau konverter tegangan agar dapat dihubungkan dengan motor DC.

## Daftar Pustaka
Chotithammaporn, W., & Torasa, C. (2017). Solar energy aerator . (December 2016). Holt,  M.  (2017). Feasibility  Studies  on  a  Stand-Alone  Hybrid  Wind-Diesel  System  for  Fish  Farming Applications . (June). Retrieved from https://brage.bibsys.no/xmlui/handle/11250/2459495. Ispranoto Tri. (n.d.). Konsumsi Udang Orang Indonesia Capai 50% : Okezone Economy. Retrieved June 4, 2018, from https://economy.okezone.com/read/2013/03/06/320/771942/konsumsi-udang-orang- indonesia-capai-50.
Janaloka.  (2015). Perbandingan  SCC  Tipe  PWM  dengan  MPPT  -  Janaloka.com .  Retrieved  from https://janaloka.com/perbandingan-scc-tipe-pwm-dengan-mppt/.
Lakatos, L., Hevessy, G., & Kovács, J. (2011). Advantages and disadvantages of solar energy and wind- power  utilization. World  Futures:  Journal  of  General  Evolution , 67 (6),  395 – 408. https://doi.org/10.1080/02604020903021776.
Maysha,  &  Trisno,  B.  (n.d.).  Pemanfaatan  Tenaga  Surya  Menggunakan  Rancangan  Panel  Surya Berbasis  Transistor  2N3055  Dan  Thermoelectric  Cooler. Ejournal.Upi.Edu .  Retrieved  from http://ejournal.upi.edu/index.php/electrans/article/view/1840.
Patel,  M.  (2005). Wind  and  solar  power  systems:  design,  analysis,  and  operation .  Retrieved  from https://www.google.com/books?hl=id&lr=&id=CfbLBQAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP1&dq=mukund+r+p atel&ots=V1vWjma7Tr&sig=hnbWd-XjuJm83qBYDFCVAUkzHO8.
Sarma, K., Rahman, A., & Dey, A. (2018). Impact of Solar Operated Aerator on Dissolved Oxygen and Fish Growth . 21 (2), 1041 – 1046. Setiyanto, A. (2005). Analisis Posisi Pasar Dan Prospek Pemasaran Ekspor Udang Indonesia Di Amerika Serikat ( AS ) . Virgantari, F., Daryanto, A., Harianto, H., & Kuntjoro, S. U. (2017). Analisis Permintaan Ikan Di Indonesia: Pendekatan  Model  Quadratic  Almost  Ideal  Demand  System  (QUAIDS). Jurnal  Sosial  Ekonomi Kelautan Dan Perikanan , 6 (2), 191. https://doi.org/10.15578/jsekp.v6i2.5772.