## ANALISIS TEKNO EKONOMI ATAP SURYA STUDI KASUS DI KOTA MEDAN, INDONESIA
Wilson S Nababan 1,* , Suriady Sihombing 1 , Siwan Edi Amanta Perangin angin 1 , Richard A.M Napitupulu 1
Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234 *wilson.nababan@uhn.ac.id

## Abstract
Solar  roofs  are  one  potential  mitigation  measure  to  meet  GHG  emission  reduction  and renewable  energy  targets.  Where  the  Indonesian  state  has  issued  its  promise  to  reduce Greenhouse  Gas  (GHG)  emissions.  Mitigation  measures  include  increasing  the  use  of renewable energy. As more attention is being focused on developing this renewable energy resource  globally,  the  technical  and  economic  assessment  of  this  resource  is  critical  to ascertain  its  feasibility.  In  this  study,  a  technological  and  economic  analysis  of  solar  roof tops  is  presented.  The  analysis  was  carried  out  based  on  solar  irradiation  in  the  city  of Medan, Indonesia. Solar irradiation over several days was measured. The measured data and the solar photovoltaic module panels available in the Indonesian market are used to carry out the technical analysis. Based on the technical analysis and economic analysis carried out, the economic analysis of the results of the visualization of the power produced by the PV system which was carried out for 1 year resulted in a total value of electricity of IDR 3,835,763 for the city of Medan. It is expected to provide the necessary information to build cities with low emissions.
Keywords: Solar Roof, Photovoltaics, Technoeconomics

## Abstrak
Atap  surya  adalah  salah  satu  langkah  mitigasi  potensial  untuk  memenuhi  target penurunan emisi GRK dan energi terbarukan. Dimana negara Indonesia telah mengeluarkan janjinya  untuk  mengurangi  emisi  Gas  Rumah  Kaca  (GRK).  Langkah-langkah  mitigasi  itu termasuk  meningkatkan  penggunaan  energi  terbarukan.  Karena  lebih  banyak  perhatian difokuskan pada pengembangan sumber daya energi terbarukan ini secara global, penilaian teknis dan ekonomi sumber daya ini sangat penting untuk memastikan kelayakannya. Dalam penelitian  ini,  analisis  teknologi  dan  ekonomi  atap  surya  disajikan.  Analisis  dilakukan berdasarkan  penyinaran  matahari  di  kota  Medan,  Indonesia.  Iradiasi  matahari  selama beberapa hari diukur. Data terukur dan panel modul fotovoltaik surya yang tersedia di pasar Indonesia  digunakan  untuk  melakukan  analisis  teknis.  Berdasarkan  analisis  teknis  dan analisis  ekonomi  yang  dilakukan,  analisis  ekonomi  dari  hasil  visualisasi  daya  yang dihasilkan  oleh  sistem  PV  yang  dilakukan  selama  1  tahun  menghasilkan  total  nilai  listrik sebesar  Rp  3.835.763  untuk  Kota  Medan.  Diharapkan  dapat  memberikan  informasi  yang diperlukan untuk membangun kota dengan emisi rendah. Kata kunci: Atap Surya, Fotovoltaik, Teknoekonomi

## 1.  Pendahuluan
Indonesia  yang  terletak  di  garis  khatulistiwa  dan  memperoleh  sinar  matahari  rata-rata  8 jam/hari  memiliki  potensi  energi  surya  yang  cukup  besar.  Besar  daya  yang  dapat  dibangkitkan energi  surya  sekitar  100  watt  per  m 2 ,  pada  efisiensi  sel  surya  sekitar  10%.  Energi  surya  ini diubah  menjadi  energi  listrik  dengan  bantuan  photovoltaic,  sehingga  merupakan  salah  satu alternatif pembangkit tenaga listrik. Sebagai hasil dari emisi gas rumah kaca (GRK) dari bahan bakar  fosil  dan  dampak  potensial  mereka  terhadap  perubahan  iklim,  banyak  negara  sekarang memeriksa kembali kebijakan energi nasional mereka dengan pandangan beralih ke sumber daya
rendah  karbon  dan  energi  terbarukan.  Selain  ramah  lingkungan,  sebagian  besar  sumber  daya energi terbarukan dapat dianggap sebagai sumber daya energi lokal.
Adapun Chong  Li,  Dequn  Zhou,  Yuan  Zheng  melakukan  evaluasi  dan  membandingkan kinerja  teknologi-ekonomi  dari  sistem  tenaga  photovoltaic  (PV)  yang  terhubung  ke  jaringan untuk  bangunan  PV  surya  atap  yang  berisi  14  keluarga  di  lima  zona  iklim  di  Cina.  Mereka mendapatkan  Radiation  Rata-rata  radiasi  matahari  pada  tahun-tahun  biasa  untuk  Beijing  (C), Harbin (SC), Shanghai (HC), Guangzhou (HW), dan Kunming (M) adalah 4,32, 3,96, 3,81, 3,69, dan  4,75  kWh  /m/  hari  untuk  masing-masing  daerah  [2].  Ihsan  Ali,  GM  Shaﬁullah,  dan  Tania Urmee  melakukan  studi  kelayakan  dengan  menghitung  luas  atap  yang  tersedia  dari  bangunan yang  ada  dan  kemudian  melakukan  analisis  tekno-ekonomi  dari  sistem  yang  diusulkan  untuk mengidentifikasi  potensi  atap  PV  dan  penyimpanan  baterai  untuk  Pulau di  Maladewa [3]. Nallapaneni  Manoj  Kumar,  K.  Sudhakar  &  Mahendran  Samykano menganalisis  kelayakan pengembangan pembangkit listrik tenaga surya di dua kampus berbeda dari Universiti Malaysia Pahang  (UMP)[4]. Piyush  Sharma,  Haranath  Bojja,  Pradeep  Yemula  Dalam  membuat  sebuah model matematika yang dapat  melakukan analisis tekno-ekonomi dari sistem tata surya atap di India. Jurnal ini walaupun menggunakan model konservatif, didasarkan pada kondisi pasar yang berlaku, membuat kasus yang menarik bagi konsumen yang beralih dari jaringan listrik ke sistem PV  surya  atap  [5].  Nemanja  Savi,  Vladimir  Kati,  Dragan  Milievi,  Boris  Dumni,  Nenad  Kati melakukan  analisis  tekno-ekonomi  pembangkit  listrik  PV  atap  di  Republik  Serbia[6].  Yousef Gharbia dan Mohammed Anany menyelidiki kelayakan teknis dan ekonomis pemasangan panel surya  PV  di  atap  pom  bensin  setempat  di  Kuwait[7]. Imad  Ibrik,  Fadia  Hashaika  menganalisa dampak  techno-ekonomi  sistem  solar  photovoltaic  rooftop  yang  terkoneksi  jaringan  untuk sekolah di Palestina. Kinerja sistem PV yang diterapkan menunjukkan bahwa rasio kinerja rata- rata (PR) adalah 78%, dan energi tahunan rata-rata yang dihasilkan oleh masing-masing sistem sama dengan 10,930 MWh/tahun[8]. Mehebub Alam melakukan analisis ekonomi teknologi tata surya atap seiring dengan potensi dan prospek masa depan di  India [9]. Kotub Uddin, Rebecca Gough , Jonathan Radcliﬀe, James Marco, Paul Jennings melakukan analisis tekno-ekonomi dari viabilitas  fotovoltaik  perumahan  dengan  sistem  menggunakan  baterai  lithium-ion  untuk penyimpanan  energi  di  Inggris.  Dimana  sistem  fotovoltaik  atap  yang  terintegrasi  dengan penyimpanan baterai lithium-ion adalah rute yang menjanjikan untuk dekarbonisasi sektor listrik Inggris[10]. Amin  Lahnaoui,  Peter  Stenzel,  Jochen  Linssen  melakukan  a nalisis  tekno-ekonomi menyelidiki  dampak  sudut  kemiringan  dan  orientasi  pada  profil  produksi  generator  surya  atap dan  kinerja  terkait  sistem  penyimpanan  baterai  fotovoltaik  untuk  rumah  keluarga  tinggal  di lokasi tertentu di Jerman[11].
Dalam penelitian ini, analisis karakteristik ekonomi di atas atap surya disajikan. Analisis dilakukan oleh peneliti berdasarkan iradiasi matahari di kota Medan Indonesia. Iradiasi matahari selama beberapa hari diukur. Data yang diukur dan panel fotovoltaik surya yang tersedia di pasar Indonesia digunakan untuk melakukan analisis teknis dan analisis ekonomi. Hasilnya diharapkan dapat  memberikan  informasi  apakah  dengan  pemasangan  Photovoltaic  atap  surya  mempunyai nilai ekonomis yang efektif dan juga untuk membangun kota Medan dengan emisi rendah.

## 2.  Metode

## 2.1.  Deskripsi sistem PV
Sistem PV yang terhubung ke jaringan yang dipertimbangkan dalam penelitian ini dipasang pada bagian datar dari sebuah gedung di kota Medan, Indonesia. Kota Medan terletak di garis lintang 03º  35’  LU dan  bujur  098º  40’ BT , dan  berada  pada  ketinggian  2,5  -  37,5  meter  di  atas permukaan  laut. Sistem  PV  terdiri  dari  delapan  modul  dengan  daya  puncak  250  Wp  untuk masing-masing  modul  (delapan  modul  ini  mempunyai  model  yang  sama  yaitu  Model  No:  AN Model  No: AN-PSP-250W. Total  kapasitas terpasang sistem adalah 2,0 kWp dengan luas total
13,01 m 2 . Inverter yang digunakan untuk penelitian ini adalah Model:SCI02-3200 dan memiliki kapasitas penilaian 3,2 kW.
Pengukuran kinerja terperinci dari sistem fotovoltaik dilakukan dari tanggal 18 hingga 24 Juni 2023. Selama periode pemantauan, parameter yang dicatat meliputi total modul iradiasi surya di pesawat,  daya input energi  sistem, dan daya output energi sistem final.  Server  web terintegrasi dalam  inverter  digunakan  untuk  data  kinerja  sistem  yang  diperoleh  pada  interval  satu  menit untuk  parameter  kinerja  fotovoltaik  per  jam.  Penempatan  modul  fotovoltaik  dalam  bangunan ditunjukkan pada Gambar dibawah ini.

## Gambar 1. Desain Fotovoltaik Atap Surya

## 2.2. Analisa ekonomi
Unit  biaya  energi  yang  dihasilkan  oleh  sistem PV  yang  terhubung  ke  jaringan  tergantung  pada banyak  faktor.  Informasi  yang  akurat  tentang  faktor-faktor  ini  sangat  penting  untuk  estimasi yang benar dari biaya energi yang dihasilkan oleh sistem. Beberapa faktor ini adalah:
• Cuaca  spesifik  lokasi  (mis.  insolasi  matahari  harian  dan  sinar  matahari  jam,  suhu lingkungan);
• Komponen  sistem  (mis.,  modul  PV,  (yang  pada  gilirannya  tergantung  pada  teknologi modul dan efisiensinya), biaya inverter, kabel dan biaya komponen listrik lainnya);
• Parameter  ekonomi  spesifik  lokasi  (mis.,  minat  dan  inflasi  tarif  serta  instalasi  dan, operasi dan pemeliharaan biaya);
• Harga listrik di lokasi;
• Kehidupan ekonomi sistem.
Namun apabila sistem PV dirancang secara optimal dan komponen disetujui dipilih secara tepat,  biaya  sistem  dapat  dinyatakan  sebagai  biaya  per  kapasitas  terpasang  sistem  (biaya/kW) atau  biaya  per  unit  listrik  yang  dihasilkan  oleh  sistem  (biaya  /  kWh)  (yaitu,  meratakan  biaya listrik,  LCOE).  LCOE  adalah  ukuran  dari  biaya  listrik  marjinal  selama  periode  waktu  dan biasanya  digunakan  untuk  membandingkan  biaya  pembangkit  listrik  dari  berbagai  sumber [12,13]. Selain itu, konsumen, terutama perumahan konsumen, mudah memahami pendekatan ini sejak listrik mereka tagihan biasanya dilaporkan dalam biaya per kWh.
Oleh  karena  itu,  dalam  penelitian  ini,  kinerja  ekonomi  dari  sistem  PV  diakses menggunakan  Pendekatan  LCOE.  Menggunakan  pendekatan  LCOE  untuk  menentukan  biaya
satuan energi melibatkan tiga langkah dasar: (i) estimasi total energi yang dihasilkan oleh sistem PV selama kehidupan ekonominya; (ii) perhitungan biaya investasi termasuk biaya operasi  dan pemeliharaan proyek; dan (iii) membagi biaya siklus hidup dengan hasil energi oleh system[14]. Jika diasumsikan bahwa sistem PV menghasilkan jumlah output energi yang sama ( E A ) di setiap tahun  selama  ini  berguna  seumur  hidup,  biaya  investasi  dapat  disetahunkan  menggunakan pemulihan modal faktor yang diberikan sebagai:
C A = C I x CRF (i,n) …………………………………. (15) di  mana C A adalah  biaya  tahunan, C I adalah  biaya  investasi,  i  adalah  suku  bunga  tahunan,  n adalah  kehidupan  ekonomi  proyek  (tahun)  dan  CRF  adalah  faktor  pemulihan  modal.  CRF diberikan sebagai:

## …………………………….  (16)
Dalam  kebanyakan  kasus,  bagian  tarif  energi  dari  tagihan  listrik  bulanan  dibebankan  pada tingkat  yang  konstan  dan  tarif  energi  ini  dapat  bervariasi  dari  satu  bulan  ke  yang  lain,  oleh karena  itu,  akan  menarik  untuk  mengekspresikan  Persamaan.  (16)  dan  (15)  masing-masing secara bulanan sebagai berikut:
……………..  (17)
C m = C I x CRF (Bulanan) ………………………………(18)
di mana C m adalah biaya bulanan dan 12 adalah jumlah bulan dalam setahun. LCOE tahunan dan bulanan dapat diperkirakan dari:
……………………………………  (19)

## ……………………………………….(20)
di mana E m adalah energi bulanan yang dihasilkan oleh sistem PV, C (O&M)a adalah biaya operasi dan pemeliharaan tahunan, dan C (O&M)m adalah biaya operasi dan pemeliharaan bulanan. Karena adanya  tingkat  inflasi,  tingkat  bunga  nominal  dapat  dikoreksi  untuk  menghasilkan  riil  suku bunga (r) dengan menggunakan ekspresi Fisher seperti yang diberikan dalam Persamaan. (21):
………………………………………………..(21)

## 3.  Hasil dan Diskusi
3.1.  Hasil Pengujian Eksperimental Modul Polikristal
Analisis  dilakukan  untuk  photovoltaic  (PV)  yang terdiri  dari  delapan  modul  dengan  daya puncak 250 Wp/panel dengan luas total modul 13,01 m 2 . Pengambilan data dengan posisi/sudut matahari sangat diperlukan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pergeseran sudut matahari pada selang waktu tertentu. Pengambilan data ini dilakukan pukul 07.30 hingga pukul
17.30  dari  tanggal  18  hingga  24  Juni  2023.  Hasil  pengujian  dapat  dilihat  pada  gambar-gambar dibawah ini.
Dengan menggunakan inverter sebagai  pengubah arus DC menjadi  AC dan dihubungkan ke sebuah software solar energi maka didapat data pengujian PV sistem. Dan dapat dibuatkan grafik hubungan antara daya masuk terhadap waktu pada tanggal 18 Juni 2023, seperti pada Gambar 2.

## Gambar 2. Grafik Hubungan Daya Masuk PV terhadap Waktu

## 3.2.  Biaya Investasi Pemasangan Solar Panel
Pada  jurnal  ini  peneliti  juga  melakukan  perhitungan  terhadap  biaya  investasi  pemasangan solar  panel  dengan  kapasitas  2.0  kW.  Dengan  menghitung  biaya  investasi  pemasangan  solar panel  kapasitas  2.0  kW  diharapkan  dapat  memberikan  informasi  apakah  dengan  pemasangan Photovoltaic atap surya mempunyai nilai ekonomis yang efektif untuk membangun kota Medan dengan emisi rendah. Adapun biaya investasi pemasangan solar panel 2.0 kW dapat dilihat pada Tabel 2 dibawah.
Tabel 1. Biaya Investasi Pemasangan Solar Panel 2.0 kW

## 3.3.  Hasil Analisa ekonomi
Dengan  hasil  visualisasi  dari  web  aplikasi  SOLARGIS  diatas  didapat  nilai  produksi  listrik dari PV setiap bulannya (kWh/ kWp).
Site: Sumatera Utara, Indonesia, lat/lon: 3.56534541055°/98.6568160914° PV system: 2.0 kWp, crystalline silicon, fixed free, azim. 180° (south), inclination 2°
Tabel 2. Visualisasi Web Aplikasi SOLARGIS
Bulan Jumlah Produksi listrik bulanan(kWh/kWp) Jumlah Produksi Listrik/kWh Nilai listrik (IDR) Jan 110.5 221 324269 Feb 99.7 199.4 292576 Mar 115.8 231.6 339822 Apr 125.7 251.4 368874 May 117.8 235.6 345691 Jun 108.6 217.2 318693 Jul 112.5 225 330138 Aug 98.9 197.8 290228 Sep 112.3 224.6 329551 Oct 115.4 230.8 338648 Nov 97.5 195 286120 Dec 92.4 184.8 271153 1251.6 2503.2 3,835,763
Sehingga  dari  data  produksi  listrik  dari  PV  setiap  bulannya  (kWh/  kWp)  yang  diperoleh akan didapat nilai analisis tekno-ekonomi dari pemasangan atap surya di kota Medan, Indonesia. Hasil analisis tekno-ekonomi tersebut dapat dilihat dari gambar 3 dibawah ini.
Gambar 3. Grafik Nilai Uang terhadap produksi listrik yang dihasilkan oleh PV.
Berdasarkan  Gambar  3.  diatas  menjelaskan  bahwa  total  nilai  uang  listrik  tahunan  yang didapatkan dari setiap bulannya produksi listrik oleh sistem PV 2.0 kW untuk kota Medan adalah sebesar Rp Rp 3.835.763.

## 4.  Kesimpulan
Dengan analisis  tekno-ekonomi dari sistem PV yang dipasang di kota Medan, Indonesia dengan menggunakan web aplikasi SOLARGIS didapat kesimpulan:
1. Analisis  ekonomi  terhadap  hasil  visualisasi  daya  yang  dihasilkan  oleh  PV  sistem  yang dilakukan  selama  1  tahun  di  dapat  total  nilai  uang  listrik  sebesar Rp  3.835.763 untuk  kota Medan.
2. Dengan  biaya  investasi  pemasangan  solar  panel  atap  surya  2.0  kW  sebesar Rp  37.382.956 dibandingkan  dengan  total  nilai  uang  listrik  tahunan  yang  didapat  sebesar Rp  3.835.763 diperoleh kesimpulan bahwa modal untuk biaya investasi pemasangan solar panel atap surya 2.0 kW dapat kembali kurang lebih setelah 11 tahun pemakaian solar panel tersebut.

## Referensi
[1] Nasional, Dewan Energi. (2014). Outlook Energi Indonesia.2014 . Jakarta: Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, RI
[2]  Li.Chong,  Z.Dequn,  Z.Yuan.2018. Techno-economic  comparative  study  of  grid-connected PV power systems in five climate zones, China . Energy S0360-5442,32052-8.
[3] A. Ihsan, S. GM, U. Tania.2018. Renewable and Sustainable Energy Reviews 83 ,18-32.
[4]  K.  N.  Manoj,  K.  Sudhakar,  S.  Mahendran.2017. International  Journal  of  Ambient  Energy , 2162-8246.
[5]  S.  Piyush,  B.  Haranath,  Y.  Pradeep.2016. International  Confrence  on  Power  Systems 16358708.ISBN:978-1-5090-0128-6.
[6]  S.  Nemanja,  K.  Vladimir,  M.  Dragan,  D.  Boris,  K.  Nenad.2017.  International  Symposium POWER ELECTRONICS,19-21.
[7]  G.  Yousef,  A.  Mohammed.2017. International  Mechanical  Engineering  Congress  and Exposition IMECE2017 ,Vol.6. ISBN: 978-0-7918-5841-7.
[8] I.  Imad  and  H.  Fadia.  2019. International  Journal  of  Energy  Economics  and  Policy , 9(3) ,291-300.
[9] A. Mehebub.2017. International Journal of Advanced Research in  Computer Science and Software Engineering .Vol.7. ISSN: 2277 128X
[10] U. Kotub, G. Rebecca , R. Jonathan, M. James, J. Paul.2017. Applied Energy 206 ,12-21.
[11] L. Amin, S. Peter, L. Jochen.2017. Energy Procedia 105 . 4312 – 4320
[12] Adaramola MS, Paul SS, Oyedepo SO. Assessment of electricity generation and energy cost of  wind  energy  conversion  systems  in  north-central  Nigeria. Energy  Convers  Manage 2011;52:3363–8.
[13] Hearps P, McConell D. Renewable energy technology cost review . Technical Paper Series. Melbourne Energy Institute; March 2011.
[14]  Adaramola. M.S.2015. Energy Conversion and Management 101, 85-93.