## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
1 Mochamad Mardi Marta Dinata, 2 Muhamad Asvial
1 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang,
2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
1 mochamad.mardi@ft.unsika.ac.id, 2 asvial@yahoo.co.uk

## I. P ENDAHULUAN
Masih banyak lokasi di Indonesia yang tidak memiliki “ population  density ”  yang  cukup  untuk  melakukan pengembangan site (lokasi  menara)  telekomunikasi  secara tradisional.  Sedangkan  biaya  untuk  membangun  jaringan listrik  di  area  rural  bisa  mencapai  Rp.  369.171.000,-  per Kilometer Sirkit [1] jika dibandingkan daerah urban sebesar USD  6.430  [2]  atau  sekitar  Rp.86.805.000,-  per  kilometer sirkitnya. Pertumbuhan menara telekomunikasi di Indonesia berkembang sangat pesat tiap tahunya, pada laporan market analysis yang  dikeluarkan  GSMA  [3],  diprediksi  jumlah menara  telekomunikasi  pada  tahun  2015  di  Indonesia sebanyak 134.426 site . Dari 134.426 site tersebut, sebanyak 5.722 site (4.25%)  merupakan site tanpa  koneksi  jaringan listrik  (off  Grid),  dan  sebanyak  9.132 site (6.79%)  yang terkoneksi pada jaringan listrik tidak stabil ( unreliable grid ).
Di Indonesia, awalnya operator-operator telekomunikasi  harus  mengaktifkan 2 unit diesel  generator (DG)  secara  bergantian  untuk  mengaktifkan  perangkat  di site . Alternatif ini merupakan solusi yang paling praktis pada saat  itu,  karena  operator  hanya  perlu  menyediakan  2  unit diesel  generator  yang  sesuai  dengan load  profile pada site tersebut, bahan bakar yang cukup serta proses intalasi yang sederhana.  Tetapi  alternatif  solusi  2  DG  ini  menjadi  tidak ekonomis  karena  mahalnya  biaya  bahan  bakar  (termasuk biaya transportasi) untuk mengaktifkan DG setiap hari, umur DG yang menjadi lebih pendek karena intensitas pemakaian yang  tinggi  dan  mahalnya  biaya  pemeliharaan.  Sistem Charge-Discharge atau  CDC  kemudian  dikembangkan untuk  mengurangi  biaya  operasi  dan  pemeliharaan  dengan menggunakan  baterai  sebagai  pengganti  salah  satu generator.  Pada  sistem  ini,  baterai  difungsikan  sebagai media penyimpanan kelebihan energi  yang dihasilkan oleh diesel generator.  Sistem  ini  menggantikan sitem dengan  2 unit DG yang bekerja selama seharian penuh.
Alternatif  ini  cukup  membantu  operator  melakukan efisiensi,  yaitu  penggunaan  DG  hanya  1  unit  saja  tiap site
dan  mengurangi  bahan  bakar  DG  karena  hanya  digunakan antara  12-18  jam  (tergantung  kapasitas  baterai  dan  DG masing-masing site ).  Tetapi  solusi  ini  dirasa  masih  terlalu mahal  oleh  operator  karena  penggunaan  bahan  bakar  solar yang  masih  signifikan  sehingga  harga  listrik  per  kWh-nya masih  tinggi.  Untuk  itu,  di  Indonesia  perlu  dilakukan pengembangan sistem CDC yang sudah ada, memanfaatkan sumber energi terbarukan ( renewable energy ) dari matahari yang sangat berlimpah di Indonesia. Pengembangan sistem elektrifikasi  yang dimaksudkan adalah penggunaan Hybrid Energy  System (HES)  pada site telekomunikasi  dengan menggunakan  tambahan  solar  panel  untuk  menurunkan biaya listrik dan penambahan sistem monitoring dan otomasi yang lengkap untuk meningkatkan reliability .
Pada  penelitian  ini,  penulis  mencoba  menjawab  isu besar dalam sistem elektrifikasi sites telekomunikasi di rural area  dimana  harga  listrik  dengan  sistem  CDC  sebesar Rp.8.400  per  kWh  (dari  hasil  pengolahan  data  awal)  yang dianggap  masih  terlalu  mahal  dibandingkan  dengan  harga jual PLN sebesar Rp. 1.524 per kWh [4]. Harga bahan bakar ( on site ) untuk generatorlah yang menjadi salah satu faktor mahalnya biaya listrik tersebut, dimana menghabiskan 70% dari total biaya energi site ( powering cost ) [3].
Adapun tujuan dalam penelitian ini membangun model perhitungan  untuk Hybrid  Energy  System (HES)  dengan panel  surya  sebagai  sumber  energi  utama  pada site-site telekomunikasi di rural area untuk menurunkan biaya listrik serendah  mungkin  tetapi  dengan  tetap  menjaga  kualitas listrik. Ada potensi penghematan biaya operasional (OPEX), khususnya biaya bahan bakar untuk mengaktifkan generator yang  dapat  dilakukan  oleh  operator  dari  total  14.854 site telekomunikasi  yang  belum  terkoneksi  listrik  dan  /  atau memiliki  kualitas  dan reliability listrik  yang  kurang  baik dengan menggunakan HES.

## I N F O  A R T I K E L
Diterima  : 29 Desember 2017 Direvisi   :  29 Januari 2018 Disetujui : 16 Maret 2018
Kata Kunci : Panel surya, Hybrid energy system , Rural, Telekomunikasi,  Operator, Cost  effective operation .

## A B S T R A K
Luasnya wilayah, keadaan geografis dan tidak meratanya infrastruktur di Indonesia menjadi penyebab  tingginya  biaya  operasional  menara  telekomunikasi,  terutama  untuk  energi. Teknologi hybrid energy system panel surya merupakan salah satu alternatif sumber energi yang bisa digunakan oleh operator untuk menurunkan biaya listrik pada site mereka yang berada pada area rural. Penelitian ini bertujuan untuk membangun model perhitungan untuk HES dengan panel surya sebagai sumber energi utama pada site telekomunikasi di rural area agar  mencapai cost effective operation , meningkatkan reliability dan  efisiensi,  yang pada akhirnya  dapat  menurunkan  harga  listrik/kWh  (COE).  Melihat  kondisi  industri  saat  ini, efisiensi menjadi hal yang sangat penting bagi bagi operator telekomunikasi di Indonesia. Pada  penelitian  ini,  terbukti  bahwa  HES  dapat  memberikan  efisiensi  pengeluaran operasional sehingga berpengaruh pada penurunan harga listrik/kWh sampai 67%.

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
II. M

## ETODE P ENELITIAN
Akibat  kondisi  dan  lingkungan  bisnis  saat  ini  yang cukup kompleks dibanding sebelumnya perlu dipersiapkan pemodelan  bisnis  sebagai  salah satu alat untuk mengambil keputusan. Kompleksitas  ini dikarenakan oleh 3 (tiga) hal. Pertama,  semakin  banyaknya  alternatif  tetapi  waktu  untuk mengambil keputusan sangat cepat.
Kedua, biaya yang nantinya akan dikeluarkan sebagai akibat melakukan  kesalahan  strategi  sangat  tinggi.  Ketiga, konsekuensi hasil keputusan semakin sulit untuk diperkirakan.  Pendekatan  dalam  pemodelan  bisnis  dalam membuat  keputusan  adalah  menganalisa  fenomena  yang dapat diukur, mengidentifikasi hubungan yang dapat terukur dan menentukan hubungan sebab akibat.
Definisi model bisnis adalah simplifikasi representasi dari suatu fenomena atau fakta [5]. Lebih  lanjut, menurut [5]  menjelaskan  bahwa  lima  langkah  proses  pemodelan yang disebutkan adalah identifikasi masalah atau peluang, pembentukan  model,  pengumpulan  data,  analisis  model berikut  validasinya  serta  implementasi  dan  manajemen proyek, dapat dilihat pada Gambar 1 sebagai berikut.

## A. Tahap perumusan masalah
Sebelum  lebih dalam  membahas perumusan  masalah, baik  bagi  kita  untuk  dapat  memahami  terlebih  dahulu komponen-komponen utama dalam penelitian ini, diantaranya sebagai berikut:
1. Panel surya dan cara kerjanya
Solar  ( photovoltaic )  sel  adalah  suatu  alat  yang berfungsi  untuk  mengubah  sinar  matahari  menjadi  energi listrik  yang  melalui  efek photovoltaic .  Beberapa  material semikonduktor  yang  kita  ketahui  seperti  silikon  memiliki efek photoelectric yaitu  kemampuan  material  untuk menyerap  foton  dari  cahaya  matahari  sambil  melepaskan elektron  bebas,  elektron  bebas  tersebutlah  yang  dialirkan pada  suatu  rangkaian  sehingga  menjadi  arus  listrik. Photovoltaic biasa  disingkat  PV,  yang  diambil  dari singkatan  proses  pengkonversian  cahaya  ( Photon /  P) menjadi  tegangan  listrik  ( Voltage /  V).  Sinar  matahari
meradiasikan  partikel-partikel  yang  sangat  kecil  yang disebut  foton,  saat  foton  menabrak  atom  dari  silikon terjadilah  transfer  energi  yang  mengakibatkan  terlepasnya elektron.
Kumpulan  elektron  bebas  yang  terlepas  tersebut digiring  dan  diubah  menjadi  arus  listrik  melalui  proses lompatan  elektron  antara  silikon  tipe-n  yang  memiliki cadangan elektron dengan silikon tipe –p yang kekurangan elektron, lompatan ini terjadi karena adanya ketidakseimbangan  elektron.  Saat  silikon  tipe-n  dan  tipe-p disatukan seperti wafer di dalam solar sel, simpanan elektron pada  silikon  tipe-n  akan  berpindah  untuk  mengisi kekosongan  elektron  ke  silikon  tipe-p.  Ini  artinya,  silikon tipe-n  menjadi  bermuatan  positif  sedangkan  silikon  tipe-p akan  bermuatan  negatif  yang  mengakibatkan  terbentuknya medan listrik pada solar cell . Karena sifat silikon yang juga berfungsi  sebagai  isolator,  maka  ketidakseimbangan elektron ini akan terus terjadi dan akan terus menghasilkan listrik  sepanjang  solar  panel  masih  mendapatkan  paparan sinar matahari.
Tegangan  yang  dihasilkan  oleh  sensor photovoltaic adalah  sebanding  dengan  frekuensi  gelombang  cahaya (sesuai  konstanta  Planck,  E  =  h.f).  Semakin  kearah  warna cahaya  biru,  makin  tinggi  tegangan  yang  dihasilkan. Tingginya intensitas listrik akan berpengaruh terhadap arus listrik. Bila photovoltaic diberi beban maka arus listrik dapat dihasilkan tergantung dari intensitas cahaya yang mengenai permukaan  semikonduktor.  Agar  dapat  lebih  dipahami, berikut  adalah  gambaran  dimana solar  cell dapat menghasilkan  arus  litrik. Solar  cell pertama  kali  secara konvensional diproduksi pada tahun 1950 akhir, kemudian pada  akhir  1960-an  mulai  secara  resmi  digunakan  untuk menyuplai energi listrik pada satelit bumi.
Sejak  saat  itu,  terjadi  peningkatan  teknologi pembuatan, kinerja serta kualitas PV modul sehingga dapat membantu kita untuk mengurangi pengeluaran untuk energi, dan  memungkinkan  kita  untuk  menyediakan  energi  listrik untuk  aplikasi-aplikasi  pada  area  terpencil,  seperti  radar navigasi, site-site telekomunikasi  dan  perangkat-perangkat kritikal lainya.
Gambar 2 Cara kerja panel surya
Gambar 1 Proses pemodelan bisnis [5]

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
2. Baterai ( Battery Storage )
Baterai berfungsi sebagai tempat penyimpanan energi listrik berlebih  yang dihasilkan modul surya pada siang hari maupun diesel generator dalam bentuk energi kimiawi yang akan digunakan sebagai backup catu daya sistem yang ada pada malam hari atau pada saat tidak ada sumber listrik lain yang  tersedia.  Baterai  memiliki  spesifikasi,  kapasitas  serta ukuran yang beragam sesuai dengan kebutuhan implementasi.
3. Diesel Generator (DG)
Diesel Generator adalah sebuah perangkat pembangkit listrik  dimana  sebagai  penggerak  utamanya  ( prime  mover ) adalah  mesin  diesel  dan  dihubungkan  ( couple )  dengan generator listrik dalam satu kerangka dudukan ( base frame ) yang  kokoh  dan  terinstal  dengan  baik  sehingga  dapat beroperasi  menghasilkan  energi  listrik  sesuai  dengan kapasitasnya.  Sebagai  suatu  unit  pembangkit  listrik  yang berpenggerak  mesin  diesel  mempunyai  bagian-bagian  dan sistem  yang  saling  berkaitan  erat,  yaitu  Radiator, Water Pump ,  Dinamo  Starter, Alternator  Charging , Turbo Charger , Injection  Pump , Engine  control  panel ,  Filter Udara, Filter Bahan Bakar, Filter Pelumas, Stator dan Rotor Utama, Exciter , Automatic  Voltage Regulator  dan  Kipas Pendingin.
4. Teknologi Hybrid Energy System (HES)
Hybrid energy system adalah sistem penyediaan energi yang memanfaatkan sumber energi yang berasal dari alam, seperti  cahaya  matahari,  angin,  air  dan  lain-lain,  dalam implementasinya dapat digabungkan dengan sumber  listrik utama  yaitu  PLN    ataupun  berdiri  sendiri  tanpa membutuhkan  sumber  listrik  utama  untuk  menghasilkan energi  yang  lebih  efisien,  ramah  lingkungan  dan  dapat diandalkan.  Secara  implementasi, hybrid  energy  system dapat dibedakan menjadi tiga tipe, sebagai berikut:
a. Stand-alone off-grid systems ( Off Grid )
Sistem ini sama sekali tidak terhubung dengan sumber listrik dari PLN, hanya menggunakan energi yang dihasilkan oleh  solar  panel  sebagai  sumber  utama,  dimana  pada  saat siang  hari  akan  menyuplai  beban  perangkat  dan  juga
menyimpan sisa energinya ke baterai untuk digunakan lagi pada saat tidak sinar matahari sudah tidak tersedia.
Untuk  memastikan  energi  yang  dibutuhkan  selalu tersedia,  pada  sistem off-grid ini  selalu  dikombinasikan dengan  diesel  generator  sebagai  cadangan  sumber  energi jika  energi  yang  dihasilkan  oleh  solar  panel  tidak mencukupi.  Sistem hybrid tipe  ini  sangat  cocok diaplikasikan  untuk site-site telekomunikasi  yang  berada pada area rural (remote area).
b. Batteryless grid-tie systems (On Grid)
Sistem hybrid tipe on grid ini merupakan yang paling sederhana, hanya membutuhkan panel surya sebagai sumber energi tambahan dimana keluaran arus DC yang dihasilkan akan  dikonversi  menjadi  arus  AC  oleh inverter kemudian dikombinasikan  ke  sumber  listrik  utama  PLN  sehingga penggunaan energi listrik dari PLN dapat dikurangi karena sudah terpenuhi oleh energi yang dihasilkan panel surya.
Beroperasi hanya jika sumber listrik dari PLN tersedia, jika tidak ada sumber listrik PLN, maka sistem ini tidak akan bekerja  karena  tidak  terdapat  baterai  yang  bisa  digunakan untuk  menyimpan  energi. Sistem hybrid tipe  ini  sangat cocok  aplikasikan  untuk  rumah  tinggal  dan  perkantoran karena dapat mengurangi biaya listrik yang harus kita bayar setiap bulanya.
c. Battery-based grid-tie systems ( Hybrid )
Sistem ini merupakan kombinasi antara off grid dengan on grid , dimana terdapat baterai sebagai penyimpan energi dan  juga  terkoneksi  ke  sumber  listrik  utama  PLN  yang membantu mengurangi konsumsi listrik. Dengan menggunakan  sistem  ini,  pelanggan  bisa  menghemat penggunaan  listrik  PLN,  bahkan  bisa  “menjual”  listrik berlebih yang dihasilkan oleh panel surya.
Gambar 3 Off grid hybrid energy system
Gambar 4 On grid hybrid energy system
Gambar 5 Battery-based grid-tie hybrid energy system

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
5. Remote monitoring control
Remote monitoring control berfungsi untuk mengendalikan  suplai  energi  dan  beban  yang  harus  dicatu dengan cara memonitor seluruh parameter yang berhubungan dengan hybrid energy system misalnya berapa besar  energi  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya  per  hari, berapa  kapasitas  baterai  pada  kondisi charge  /  discharge , durasi  aktif  serta  total  energi  yang  dihasilkan  dari  diesel generator.
Fungsi  lainya  adalah  memberi  peringatan  jika  terjadi alarm  atau  kejadian  diluar  kondisi  normal,  memudahkan user  untuk  melakukan  analisis,  mengetahui  secara  pasti durasi  penggunaan  diesel  generator  serta  mengaktifkan/ menghidupkan  perangkat  (Diesel  Generator,  AC, DC  Fan, Lampu dan lain-lain) di site secara remote tanpa diharuskan pergi  ke site .  Parameter-parameter  dari  masing-masing komponen  di site tersebut  dimonitor  dan  diolah  oleh perangkat  monitoring  sehingga  data  tersebut  bisa  terbaca. Data  tersebut  kemudian  dikirimkan  ke server melalui jaringan GSM/GPRS secara berkala ke portal untuk diproses dan dikonversi ke bahasa manusia sehingga mudah dibaca.
Mengidentifikasi  masalah  merupakan  hal  yang dilakukan  paling  awal  pada  penelitian  ini.  Perumusan masalah  dilakukan  dengan  menggunakan  diagram keterkaitan antar obyek penelitian atau influence diagram . Pada  diagram  tersebut  dapat  terlihat  komponen  apa  saja yang terlibat untuk membuat desain yang optimum, tujuan yang akan dicapai, keputusan yang sebaiknya diambil dan masalah-masalah terkait.
B. Tahap Pengumpulan Data dan Verifikasi Parameter-parameter yang diperlukan untuk penelitian ini  diperoleh  dari  literatur-literatur  terkait  dan  dilakukan verifikasi  dengan  kondisi  aktual  di  lapangan.  Selain parameter  yang  sudah  didapat  dari  literatur,  penelitian  ini juga  akan  menggunakan  data  aktual  yang  diambil  dari sampel site sebelum  dan  sesudah  dilakukan  implementasi hybrid  energy  system ,  beberapa  data  yang  dibutuhkan diantaranya sebagai berikut.
TABEL I
RANGKUMAN PROFIL BEBAN SITE
a) Load profile 12 sampel site yang sudah mengimplemetasikan hybrid energy system , mengelompokannya menjadi tiga jenis load profile ;
b) Kapasitas  diesel  generator,  panel  surya  dan  kapasitas baterai sampel site ;
c) Total  rata-rata  penggunaan  bahan  bakar  untuk mengaktifkan  diesel  generator  pada  masing-masing sampel site ;
Gambar 6 Topologi remote monitoring system (Sumber: White paper comtell energy sistem)
Gambar 7 Influence diagram

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
d) Desain hybrid energy system yang sudah diimplementasikan;
e) Nilai  investasi  untuk    mengimplementasikan hybrid energy system pada sampel site dan biaya operasional;
f) Fluktuasi  harga  bahan  bakan  solar  non  subsidi,  suku bunga, nilai tukar rupiah, intensitas radiasi matahari, dll.
C. Tahap Pembuatan Model
Tahap  selanjutnya  yaitu  tahap  pembuatan  model, model  tersebut  dibangun  mempertimbangkan  keluaran (output)  yang  diinginkan  dengan  data  (input)  yang dibutuhkan. Dari model tersebut dapat diketahui kelayakan dari  setiap  skenario  desain  sehingga  dapat  dijadikan management  tools yang  dapat  digunakan  oleh  pimpinan perusahaan atau instansi yang memiliki kewenangan untuk mengambil  keputusan  akhir  pada  kasus  serupa  di perusahaan telekomunikasi. Secara rinci, metodologi untuk membuat  pemodelan  desain hybrid  energy  system dapat dilihat pada Gambar 8.

## D. Tahap Analisis dan Validasi Model
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  seberapa  baik model  yang  digambarkan  di  atas  merepresentasikan kenyataan  yang  ada.  Pertama,  melakukan  validasi  total penggunaan bahan bakar solar untuk diesel generator, biaya operasional  dan  harga  listrik  per  kWh  pada site sampel sebelum  dilakukan  implementasi hybrid  energy  system .
Terakhir adalah analisis kelayakan keekonomian implementasi hybrid  energy  system dengan  menggunakan data biaya penggunaan bahan bakar, biaya operasional dan biaya  investasi  yang  digunakan  untuk  melakukan roll  out hybrid energy system .
Menganalisis dan membandingkan harga listrik per-kWh pada  site  sampel  sebelum  dan  setelah  implementasi.  Juga menganalisis  apakah  proyek  implementasi hybrid  energy system ini feasible dan menarik dari sisi bisnis. Secara lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 9.
Mulai Apakah site remote sudah menggunakan sistem CDC Upgrade sitem energi ke CDC Temukan load profile site Temukan kapasitas diesel generator eksisting Tentukan otonomi baterai sistem yang ingin dicatu Temukan kapasitas baterai eksisting Tentukan jumlah PV yang sesuai Implementasi HES dengan desain optimum Data meteorologi radiasi matahari Energi maksimum yang dapat dihasilkan panel surya (W pv) Kebutuhan energi total (W d) Apakah W pv > W d ? Apakah Energi PV = 0 ? Sisa energi yang masih dibutuhkan ( ∆W =W d – W pv) Apakah Baterai kosong ? Baterai akan mencatu beban melalui rectifier dan inverter Apakah Baterai kosong ? Baterai akan mencatu beban melalui rectifier dan inverter Apakah durasi baterai dapat mencatu seluruh kebutuhan beban hingga matahari terbit (siklus baru) Selesai Energi digunakan untuk mengaktifkan seluruh perangkat di site Apakah Baterai penuh ? Energi disimpan ke baterai melalui charge controller Aktifkan diesel generator Apakah Kapasitas baterai sudah sesuai ? Apakah Jumlah PV sudah sesuai ? Lakukan upgrade kapasitas PV Lakukan upgrade kapasitas baterai Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak Tidak Ya Tidak Tidak Beban AC ( low priority load ) Ya
Gambar 8 Diagram pemodelan desain hybrid energy system

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL

## E. Tahap Pengambilan Kesimpulan
Pada  tahap  ini  kesimpulan  akhir  akan  diperoleh terhadap pengujian hipotesis tentang implementasi hybrid energy system pada site-site telekomunikasi di remote area yang  dihasilkan  dari  model  yang  dibuat  dari input penetapan parameter-parameter yang dijadikan dasar pada saat  penelitian.  Selain  itu  pada  tahap  ini  juga  akan dilakukan  identifikasi  untuk  pengembangan  penelitian  di masa mendatang.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Perhitungan Desain Hybrid Energy System
Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, bahwa pada penelitian  ini  desain hybrid  energy  system akan  dihitung menggunakan  perhitungan  manual.  Mengambil  contoh profil  beban  dari site Gelombang,  perhitungan  dilakukan dalam beberapa tahap, sebagai berikut.
 Tahap Pertama
Data  profil  beban  yang  sudah  didapatkan,  dipisahkan menjadi  2  yaitu  beban  AC  dan  beban  DC.  Pemisahan keduanya  dikarenakan  penggunaan  beban  keduanya  tidak sama, beban DC yang men supply perangkat telekomunikasi penggunaanya  24  jam.  Sedangkan  beban  AC  hanya  saat diperlukan saja (rata-rata 8 jam).
Total  energi  yang  harus  dipenuhi  untuk site Gelombang adalah 119,104 Watt hour per harinya.

##  Tahap Kedua
Tentukan parameter-parameter pada halaman perhitungan Excel sheet . Parameter-parameter tersebut akan menjadi acuan perhitungan dalam mendesain hybrid energy system .
 Tahap Ketiga
Berdasarkan  parameter-parameter  tersebut,  kita  akan mulai mendapatkan hasil perhitungan yaitu :
 Total daya (Wp) didapat dari :
= 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑤𝑎𝑡𝑡ℎ𝑜𝑢𝑟 (𝑊ℎ)
𝑠𝑢𝑛 𝑝𝑒𝑎𝑘 ℎ𝑜𝑢𝑟 (ℎ) 𝑥 𝑙𝑜𝑠𝑠𝑒𝑠 = 119,104 𝑊ℎ 5 ℎ 𝑥 1,3 = 30,967 𝑊𝑝 (31 𝑘𝑊𝑝)
 Jumlah modul surya yang dibutuhkan :
= 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑎𝑦𝑎 (𝑊𝑝)
𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 (𝑊𝑝)
= 30,967 𝑊𝑝
205 𝑊𝑝
= 151 modul surya
 Luas area yang dibutuhkan :
= 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎 𝑥 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙
= 151 𝑥 1.6 𝑚 2
= 243 𝑚 2
 Tahap Keempat
Tahap  selanjutnya  yaitu  menentukan  kapasitas  baterai yang  sesuai.  Berdasarkan  parameter-parameter  yang  sudah didapatkan  sebelumnya,  kita  dapat  menghitung  kapasitas baterai sebagai berikut:
 Kapasitas baterai :
= 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 (𝑊ℎ) 𝑥 𝑂𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖 (ℎ𝑎𝑟𝑖) 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑔𝑒 (𝑉) 𝑥 𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖 (%) 𝑥 𝐷𝑒𝑝ℎ𝑡 𝑜𝑓 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 (%)
= 119,104 Wh 𝑥 1
48 𝑉 𝑥 85 % 𝑥 80 %
= 3,469.02 𝐴ℎ
Gambar 9 Diagram alir (work flow) analisis dan validasi model
(1) (2)
(3) (4)

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL

##  Jumlah rangkaian baterai :
= 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖
𝑆𝑎𝑡𝑢𝑎𝑛 𝐵𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑔𝑢𝑛𝑎𝑘𝑎𝑛
= 3,469.02 𝐴ℎ
1000 𝐴ℎ
= 4 𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 (𝑏𝑎𝑛𝑘) = 96 𝑐𝑒𝑙𝑙
Sesuai  yang  sudah  disebutkan  sebelumnya,  baterai  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  baterai  dengan kapasitas 1000 Ah.
 Tahap Kelima
Menentukan jumlah solar charge controller sebenarnya tergantung  dari  jenis  dan  kapasitas  solar charge  controller tersebut. Pada  penelitian  ini,  solar charge yang  digunakan memiliki kapasitas 3200 watt (60 Ampere) per modul.
 Jumlah solar charge controller (MPPT) :
= 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐷𝑎𝑦𝑎 (𝑊𝑎𝑡𝑡)
𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑀𝑃𝑃𝑇
= 30,967 𝑊𝑎𝑡𝑡
3200 𝑊𝑎𝑡𝑡
= 10 modul MPPT
Menggunakan  perhitungan  yang  sama  dengan  lima tahapan  di  atas,  berikut  adalah  rangkuman  perhitungan desain perangkat yang dibutuhkan untuk site-site lainya.

## B. Analisis Nilai Keekonomian Hybrid Energy System
Dalam analisis ini, penulis akan membandingkan nilai keekonomian antara sistem elektrifikasi site telekomunikasi diarea rural secara  tradisional  dengan  yang  menggunakan hybrid energy system . Sistem tradisional yang dimaksudkan disini adalah sistem elektrifikasi yang masih menggunakan diesel  generator  dan  baterai  sebagai  komponen  utama (sistem  CDC),  dibandingkan  dengan  sistem  elektrifikasi hybrid yang menggunakan tambahan komponen renewable energi. Ada 4 komponen yang dibandingkan, yaitu :
1. Biaya Investasi
2. Biaya Operasional & Bahan Bakar
3. Biaya Cost of Electricity
4. Present Worth, Future Worth dan Annual Worth
Seluruh  perhitungan  analisis  keekonomian  pada penelitian ini menggunakan nilai tukar rupiah Rp. 13.500 / USD.
1. Perbandingan Biaya Investasi
Dari 12 site sampel penelitian, dapat diambil rata-rata biaya  investasi  yang  dibutuhkan  adalah  untuk  sistem elektrifikasi CDC pada site telekomunikasi  yang berada di area  rural  adalah  sebesar  Rp  733,822,211,-  per site , sedangkan untuk implementasi hybrid energy system panel surya adalah sebesar Rp 944,072,003,- per site .
2. Perbandingan Biaya Operasional & Bahan Bakar
Diesel  generator  merupakan  perangkat  yang  harus dilakukan perawatan secara berkala ( periodic maintenance ), dan  waktu  perawatanya  tergantung  dengan  durasi  aktifnya generator tersebut.
Jika  menggunakan  sistem  elektrifikasi  konvensional CDC  dimana  diesel  generator  aktif  selama  20  jam/hari, operator telekomunikasi harus mengeluarkan Rp 3,860,914,900,-  untuk  biaya  operasional  generator  selama
(5)
T ABEL 2 R ANGKUMAN P ERHITUNGAN D ESAIN P ERANGKAT H YBRID E NERGY S YSTEM Gambar 10 Perbandingan Biaya Investasi CDC & HES (6)
Gambar 11 Perbandingan biaya operasional CDC & HES

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL
10  tahun.  Sementara,  jika  menggunakan hybrid  energy system ,  dimana  diesel  generator  hanya  aktif  selama  5 jam/hari, operator hanya perlu mengeluarkan biaya sebesar Rp  1,180,414,100,-.  Ada  penghematan  biaya  sekitar  Rp 2,680,532,800,- yang bisa dilakukan oleh operator. Jika dilihat dari banyaknya penggunaan bahan bakar selama 10  tahun,  diesel  generator  pada  sistem  CDC  akan menghabiskan  Rp.2.496.600.000,-  untuk  belanja  bahan bakar,  sedangkan  pada  sistem hybrid  energy  system hanya menghabiskan Rp.748.980.000,-. Ada penghematan sebesar Rp.1.747.620.000  yang  bisa  dilakukan  oleh  operator telekomunikasi  jika  menggunakan  elektrifikas hybrid energy system pada siap-tiap site mereka yang berada di area rural.
3. Perbandingan cost of electricity (COE)
Biaya  listrik  atau  biasa  disebut  dengan cost  of electricity (coe) adalah besarnya nominal harga yang harus dibayar  oleh  pelanggan  untuk  tiap  satuan  energi  yang digunakan  (kWh).  Mengolah  data  dari  jurnal  [6], cost  of energy untuk  sistem solar  Cell  Hybrid  Energy  System merupakan pembagian antara biaya produksi energi (sampai tahun ke-n) dengan total energi yang dihasilkan solar panel (sampai tahun ke-n) dapat dirumuskan sebagai berikut.
𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑜𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑡𝑦 =

## 𝐶𝑛
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑑 (𝑛 𝑦𝑒𝑎𝑟) 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑜𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑖𝑡𝑦 = 𝐼𝐶𝑜(1 − 𝛾) + 𝐹𝐶𝑛 + 𝑉𝐶𝑛 − 𝑌𝑛

## 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑑 (𝑛 𝑦𝑒𝑎𝑟)
Dimana : 𝐶 𝑛 = Biaya Produksi Energi (tahun ke n)
𝐼𝐶 𝑂 = Biaya Investasi / Instalasi Pertama ( Initial Cost) γ = Nilai Subsidi dari pemerintah (% ) 𝐹𝐶 𝑛 =  Biaya Maintenance &  Operasional  Tetap  ( Fixed Cost) 𝑉𝐶 𝑛 =  Biaya Maintenance &  Operasional  Tidak  Tetap ( Variable Cost) 𝑌 𝑛 =  Nilai  Residual  Investasi  ( Residual  Value  of Investment) TEP = Total Energy Produced per tahun x n (kWh)
Dari  hasil  perhitungan  menggunakan  rumus  di  atas, didapatkan  bahwa  COE  dari hybrid  energy  system lebih rendah  daripada  COE  dengan  menggunakan  sistem  CDC. Hal ini disebabkan diantaranya oleh, fixed maintenance cost dan variable maintenance cost sistem CDC yang jauh lebih mahal daripada hybrid energy system . Secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 14.
4. Perbandingan Present Worth, Future Worth dan
Annual Worth Komponen terakhir dalam menentukan nilai keekonomian  implementasi hybrid  energy  system panel surya  adalah  menghitung present  worth,  future  worth dan annual worth .
Dari  gambar  di  atas  dengan  jelas  kita  dapat  melihat bahwa annual  worth selama  20  tahun  masa  studi  untuk pemasahan hybrid  energy  system memiliki  nilai  positif, sementara untuk sistem CDC memiliki AW negatif. Sistem CDC  memiliki  AW  negatif  karena  kita  sudah  tidak menghitung  biaya  investasi  ( site eksisting)  dan  hanya  ada arus  kas  yang  keluar  untuk  pembelian  bahan  bakar  dan perawatan  generator.  Sedangkan  setelah  dipasang hybrid energy system,  walaupun  ada  investasi  besar  diawal pemasangan  dan  biaya  pergantian  baterai  setiap  3  tahun sekali,  tetapi  menghasilkan  penghematan  yang  signifikan terhadap  biaya  yang  dikeluarkan  untuk  perawatan  dan pembelian bahan bakar sehingga AW positif.
Gambar 12 Perbandingan biaya bahan bakar CDC & HES
(7)
Gambar 13 Perbandingan annual worth CDC & HES

## IMPLEMENTASI SISTEM ENERGI HIBRIDA PANEL SURYA PADA SITE-SITE TELEKOMUNIKASI DI AREA RURAL

## IV. K ESIMPULAN
Model  perhitungan Hybrid  Energy  System (HES) menggunakan panel surya yang dibangun pada penelitian ini terbukti  memberikan Cost  of  Electricity (CoE)  yang lebih murah hingga 67% daripada sistem CDC. Jika diambil rata- rata dari ke-12 site sampel, CoE untuk sistem CDC adalah sebesar Rp.10,969/kWh sedangkan HES panel surya hanya sebesar  Rp.3,543/kWh.  Oleh  karena  itu, Hybrid  Energy System sangat  cocok  diterapkan  sebagai  alternatif elektrifikasi site telekomunikasi di area rural. Walau  biaya investasi yang harus dikeluarkan diawal lebih besar daripada sistem CDC, tetapi HES akan memberikan penurunan biaya operasional  dan  efisiensi  biaya  pemeliharaan  yang  lebih baik.
Jika menurut data GSMA [3] ada sebanyak 14.854 site telekomunikasi  di  Indonesia  yang  belum  terkoneksi  listrik dan/atau memiliki kualitas dan reliability listrik yang kurang baik  dikalikan  dengan  rata-rata  penghematan  yang  didapat jika  menggunakan  HES  yaitu  sebesar  Rp.442,815,280  per tahun, maka ada potensi penghematan OPEX tiap tahunnya sebesar Rp.6,577,578,169,120,- (6,6 triliun rupiah).

## V. D AFTAR R UJUKAN
[1]  Elif  D,  Merliska.  (2015). Kelayakan  Teknis  dan Ekonomi Pemanfaatan Compressed Biomethane Dari Limbah  Cair  Kelapa  Sawit ,  Tesis magister, Departemen  Teknik  Elektro,  Universitas  Indonesia, Jakarta.
[2]  Yilmaz,  S.,  Ozcalik,  H  R.,  Aksu,  M.,  Karapinar,  C., (2015), Dynamic  Simulation  of  a  PV-Diesel-Battery Hybrid Plant for Off Grid Electricity Supply, Turkey: Kahramanmaras, Turkey Faculty of Engineering.
[3] Greening  the  Network:  Indonesia  Market  Analysis (Sizing Potential for Green Power in Indonesia) April 2013 , Netherland: GSMA.
[4]  Hartono,  J.  (2013). Metodologi  penelitian  bisnis  – salah  kaprah dan pengalaman-pengalaman (edisi  6). Yogyakarta: BFE UGM.
[5]  Meredith,  J.,  Shafer,  S.,  &  Turban,  E.  (2002). Quantitative business modeling . USA: South-Western Thomson Learning.
[6]  J.  K  Kaldellis.,  I.  Ninou.,  D.  Zalfirakis.,  2011. Minimum  long-term  cost  solution  for  remote telecommunication stations on the basis of photovoltaic-based  hybrid  power  systems .  Energy Policy 39 (2512–2527), Philadelphia; Elsevier.
Gambar 14 Perbandingan harga listrik / kWh (CoE)